JPH03257825A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH03257825A
JPH03257825A JP5376190A JP5376190A JPH03257825A JP H03257825 A JPH03257825 A JP H03257825A JP 5376190 A JP5376190 A JP 5376190A JP 5376190 A JP5376190 A JP 5376190A JP H03257825 A JPH03257825 A JP H03257825A
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JP
Japan
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pattern
layer
patterned
silicon film
side wall
Prior art date
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Application number
JP5376190A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Yonehara
米原 一夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Microelectronics Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To achieve an extremely fine pattern of a layer where the pattern is formed by patterning a layer where the pattern is formed by utilizing a side wall which is formed on the layer where the pattern is formed. CONSTITUTION:A silicon nitriding film (SiN) 18 is deposited and formed between side walls 17 which are formed on a first polycrystal silicon film 13 by the plasma CDV method so that it is lower than the side wall 17. Then, a second polycrystal silicon film forming the side wall 17 and the first polycrystal silicon film 13 below the side wall 17 are removed by etching using the RIE method. After that, the silicon nitriding film 18 is removed, thus enabling the first polycrystal silicon film 13 which is formed below the side wall 17 to be eliminated selectively, the first polycrystal silicon film 13 to remain with a gap of the side wall 17, and the first polycrystal silicon film 13 to be subject to patterning.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、半導体装置の微細加工を向上させた半導体
装置の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device that improves microfabrication of the semiconductor device.

(従来の技術) 従来、半導体装置の製造において、所望の回路パターン
を得るために、各種の露光、現像技術とエツチング技術
とを組合せたフォトリソグラフィが用いられている。
(Prior Art) Conventionally, in the manufacture of semiconductor devices, photolithography, which combines various exposure and development techniques and etching techniques, has been used to obtain desired circuit patterns.

フォトリソグラフィ技術は、−射的に第2図の工程断面
図に示すようにして所望のパターンを得ている。具体的
には、半導体基板1上にシリコンの酸化膜2を介して形
成された多結晶シリコン層3をパターニングする場合に
は、まず、多結晶シリコン層3上にフォトレジスト4を
全面に塗布する。その後、塗布されたフォトレジスト4
にマスクパターンを介して紫外線、電子線あるいはイオ
ン等を照射して露光を行なう。続いて、フォトレジスト
4を現像して、形成しようとする回路パターンに応じて
フォトレジスト4をパターニングする(第2図(a))
In the photolithography technique, a desired pattern is obtained in a photographic manner as shown in the process cross-sectional view of FIG. Specifically, when patterning a polycrystalline silicon layer 3 formed on a semiconductor substrate 1 via a silicon oxide film 2, first, a photoresist 4 is applied over the entire surface of the polycrystalline silicon layer 3. . After that, the applied photoresist 4
Exposure is performed by irradiating ultraviolet rays, electron beams, ions, etc. through a mask pattern. Subsequently, the photoresist 4 is developed and patterned according to the circuit pattern to be formed (FIG. 2(a)).
.

次に、パターニングされたフォトレジスト4をマスクと
して、多結晶シリコン層3の一部を例えば反応性イオン
エツチング(RI E)法によりエツチング除去する。
Next, using the patterned photoresist 4 as a mask, a portion of the polycrystalline silicon layer 3 is etched away by, for example, reactive ion etching (RIE).

その後、残存するフォトレジスト4を除去して、多結晶
シリコン層3を所望のパターンに加工する。
Thereafter, the remaining photoresist 4 is removed and the polycrystalline silicon layer 3 is processed into a desired pattern.

このような製造工程において、被パターン形成層の一部
をエツチングする方法としては、上記したように、高い
異方性を有するRIE法が多用されている。このRIE
法は、マスクパターンをほぼ正確に被パターン形成層に
転写することが可能であり、マスクパターンの忠実度に
優れている。
In such a manufacturing process, as a method for etching a part of the layer to be patterned, as described above, the RIE method, which has high anisotropy, is often used. This RIE
This method allows the mask pattern to be almost accurately transferred to the pattern-forming layer, and has excellent mask pattern fidelity.

このため、回路パターンの極微細化を図るためには、マ
スクパターンを微細化してマスクパターンの解像度を向
上させる必要がある。
Therefore, in order to achieve ultra-fine circuit patterns, it is necessary to miniaturize the mask pattern and improve the resolution of the mask pattern.

一方、半導体装置における回路パターンの形成において
、第2図(a)に示すフォトレジスト4のパターンは、
その線幅しか被パターン形成層における信号伝送損失等
の観点から、さほど短く設定することができない。しか
しながら、フォトレジスト4のパターンにおけるスペー
ス幅Sは、被パターン形成層において短絡が生じない程
度にまで短かく設定することが可能である。これらのこ
とから、極微細な回路パータンを形成するために、微細
なマスクパターンを実現するためには、スペース幅Sの
短かいマスクパターンの形成か要求される。
On the other hand, in forming a circuit pattern in a semiconductor device, the pattern of the photoresist 4 shown in FIG. 2(a) is
The line width cannot be set very short from the viewpoint of signal transmission loss in the layer to be patterned. However, the space width S in the pattern of the photoresist 4 can be set short enough to prevent short circuits from occurring in the layer to be patterned. For these reasons, in order to form a very fine circuit pattern and to realize a fine mask pattern, it is required to form a mask pattern with a short space width S.

しかしながら、従来から用いられているフォトリソグラ
フィ技術では、フォトレジストパターン4のスペース幅
Sは、線幅りと同等程度あるいはそれ以上の幅でしか形
成することができなかった。
However, with conventionally used photolithography techniques, the space width S of the photoresist pattern 4 could only be formed to a width equivalent to or larger than the line width.

このことは、照射線がフォトレジスト4内で散乱や回折
といった干渉現象を引き起こすことによるものである。
This is because the radiation causes interference phenomena such as scattering and diffraction within the photoresist 4.

また、微細な回路パターンを得るために、フォトレジス
トか一般的にネガ型よりも解像度の高いポジ型が使用さ
れることにも起因している。
Another reason is that in order to obtain fine circuit patterns, a positive type photoresist, which generally has a higher resolution than a negative type, is used.

(発明か解決しようとする課題) 上記したように、従来のフォトリソグラフィ技術にあっ
ては、照射線の干渉現象といった基本的な現象によりマ
スクパターンの微細化は極めて困難であった。また、こ
のことは、将来、露光技術やレジスト材料か改善されて
も、これによって解消され得ないものである。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in conventional photolithography techniques, it has been extremely difficult to miniaturize mask patterns due to fundamental phenomena such as radiation interference phenomena. Moreover, even if exposure technology and resist materials are improved in the future, this problem cannot be solved.

したがって、従来のレジスト材をマスクとして回路パタ
ーンを形成する方法にあっては、パターン間隔の減少に
限界が生し、半導体装置における極微細化、高集積化が
極めて困難になる。
Therefore, in the conventional method of forming a circuit pattern using a resist material as a mask, there is a limit to the reduction in pattern spacing, making it extremely difficult to achieve ultra-fine design and high integration in semiconductor devices.

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、マスクパターンにおけるパ
ターン間隔の縮少化を達成して、被パターン形成層の極
微細パターン化を実現し、半導体装置の極微細化、高集
積化に寄与し得る半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
Therefore, the present invention has been made in view of the above, and its purpose is to reduce the pattern interval in a mask pattern and realize ultra-fine patterning of a layer to be patterned. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can contribute to ultra-fine and highly integrated semiconductor devices.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、この発明は、被パターン形
成層上に、この被パターン形成層とは異なる物質により
第1のパターンを形成する工程と、前記第1のパターン
の側面に前記被パターン形成層と同一の物質により側壁
を形成する工程と、前記第1のパターンを選択的に除去
する工程と、前記側壁間の前記被パターン形成層上に、
第2のパターンを形成する工程と、前記第2のパターン
をマスクとして、前記側壁及びこの側壁下の被パターン
形成層を選択的に除去し、前記第2のパターン下の前記
被パターン形成層のみを残存させる工程とを有すること
を要旨とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention forms a first pattern on a layer to be patterned using a material different from that of the layer to be patterned. a step of forming a sidewall on a side surface of the first pattern using the same material as the layer to be patterned; a step of selectively removing the first pattern; and a step of forming the pattern between the sidewalls. on the layer,
forming a second pattern; using the second pattern as a mask, selectively removing the sidewall and the layer to be patterned under the sidewall; and removing only the layer to be patterned under the second pattern; The gist of the invention is to have a step of causing the remaining .

(作用) 上記方法において、この発明は、被パターン形成層とは
異なる物質の側面に形成された被パターン形成層と同一
の物質からなる側壁下の被パタン形成層を除去すること
によって、被パターン形成層をパターニングするように
している。
(Function) In the above method, the present invention is capable of removing the patterned layer under the sidewall made of the same material as the patterned layer formed on the side surface of the material different from the patterned layer. The formation layer is patterned.

(実施例) 以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第1図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の製造方
法を示す工程断面である。第1図に示す実施例は、側壁
残し技術によって形成される側壁(サイドウオール)を
利用して、線幅りに対してスペース幅Sが短かい多結晶
シリコンのパターンを半導体基板に形成するようにした
ものである。
FIG. 1 is a process cross-section showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The embodiment shown in FIG. 1 uses sidewalls formed by the sidewall leaving technique to form a polycrystalline silicon pattern on a semiconductor substrate with a space width S shorter than the line width. This is what I did.

まず、シリコンの半導体基板11上に、熱酸化法により
第1のシリコン酸化膜12を200人程人程厚さに堆積
形成する。続いて、シリコン酸化膜12上に、被パター
ン形成層となる第1の多結晶シリコン膜13をCVD法
により5000A程度の厚さに堆積形成する。その後、
第1の多結晶シリコン膜13上に、第2のシリコン酸化
膜14をCVD法により4000人程度0厚さに堆積形
成する(第1図(a))。
First, a first silicon oxide film 12 is deposited on a silicon semiconductor substrate 11 to a thickness of about 200 layers by thermal oxidation. Subsequently, a first polycrystalline silicon film 13, which will become a layer to be patterned, is deposited on the silicon oxide film 12 to a thickness of about 5000 Å by CVD. after that,
A second silicon oxide film 14 is deposited on the first polycrystalline silicon film 13 to a thickness of about 4,000 by CVD (FIG. 1(a)).

次に、全面にフォトレジスト材を塗布した後、このフォ
トレジスト材をRIE法によりパターニングして、線幅
りを0.8μ■程度、スペース幅Sを1.4μ■程度と
するフォトレジストバタン15を第2のシリコン酸化膜
14上に形成する(第1図(b))。
Next, after applying a photoresist material to the entire surface, this photoresist material is patterned by the RIE method to form a photoresist batten 15 with a line width of approximately 0.8μ■ and a space width S of approximately 1.4μ■. is formed on the second silicon oxide film 14 (FIG. 1(b)).

次に、フォトレジストパターン15をマスクとして、第
2のシリコン酸化膜14の一部を選択的にRIE法によ
りエツチング除去する。その後、フォトレジストパター
ン15をすべて除去する。
Next, using the photoresist pattern 15 as a mask, a portion of the second silicon oxide film 14 is selectively etched away by RIE. Thereafter, the entire photoresist pattern 15 is removed.

これにより、フォトレジストパターン15下の第2のシ
リコン酸化膜14のみを選択的に残存させる。続いて、
全面に第2の多結晶シリコン膜16をCVD法により、
選択的に残存された第2のシリコン酸化膜14よりも厚
く堆積形成する。ひき続いて、堆積形成された第2の多
結晶シリコン膜16をRIE法による異方性エツチング
によりエツチングする。これにより、第2のシリコン酸
化膜14の側面に第2の多結晶シリコン膜16を付けて
、第2の多結晶シリコン膜14による側壁(サイドウオ
ール)17を形成する。ここで、第2のシリコン酸化膜
14の側面に形成される側壁17は、その幅が 0.3
μm程度に極めて短かく形成される(第1図(C))。
As a result, only the second silicon oxide film 14 under the photoresist pattern 15 is left selectively. continue,
A second polycrystalline silicon film 16 is deposited on the entire surface by CVD method.
The second silicon oxide film 14 is selectively deposited to be thicker than the remaining second silicon oxide film 14. Subsequently, the deposited second polycrystalline silicon film 16 is etched by anisotropic etching using the RIE method. Thereby, the second polycrystalline silicon film 16 is attached to the side surface of the second silicon oxide film 14, and a sidewall 17 of the second polycrystalline silicon film 14 is formed. Here, the width of the sidewall 17 formed on the side surface of the second silicon oxide film 14 is 0.3.
It is formed to be extremely short, on the order of μm (Fig. 1(C)).

次に、側壁17が側面に形成された第2のシリコン酸化
膜14をすべて除去し、第1の多結晶シリコン膜13上
に側壁17のみを残存させる(第1図(d))。
Next, the second silicon oxide film 14 with the sidewalls 17 formed on the side surfaces is entirely removed, leaving only the sidewalls 17 on the first polycrystalline silicon film 13 (FIG. 1(d)).

次に、第1の多結晶シリコン膜13上に形成された側壁
17間にシリコン窒化膜(SI N)18をプラズマC
DV法により、側壁17の高さよりも低くなるように堆
積形成する(第1図(e))。
Next, a silicon nitride film (SIN) 18 is deposited between the side walls 17 formed on the first polycrystalline silicon film 13 using plasma C.
The layer is deposited by the DV method so as to be lower than the height of the side wall 17 (FIG. 1(e)).

次に、シリコン窒化膜18をマスクとして、RIE法に
より側壁17を形成する第2の多結晶シリコンH16及
び側壁17下の第1の多結晶シリコン膜13をエツチン
グ除去する。その後、シリコン窒化膜18を除去する。
Next, using the silicon nitride film 18 as a mask, the second polycrystalline silicon H16 forming the sidewall 17 and the first polycrystalline silicon film 13 under the sidewall 17 are etched away by RIE. Thereafter, silicon nitride film 18 is removed.

これにより、側壁17下に形成された第1の多結晶シリ
コン膜13を選択的に除去して、側壁17の幅の間隔で
第1の多結晶シリコン膜13を残存させ、第1の多結晶
シリコン膜13をパターニングする(第1図(f))。
As a result, the first polycrystalline silicon film 13 formed under the sidewall 17 is selectively removed, the first polycrystalline silicon film 13 is left at intervals equal to the width of the sidewall 17, and the first polycrystalline silicon film 13 is removed. The silicon film 13 is patterned (FIG. 1(f)).

このように、上記した実施例で述べた製造方法にあって
は、被パターン形成層の第1の多結晶シリコン膜13を
、その線幅L(パターン幅)が0.8μm程度、スペー
ス幅S(パターン間隔)が0.3μm程度にパターニン
グすることが可能となる。したがって、従来に比べてス
ペース幅Sが極めて短かいパターンを得ることができる
ようになり、集積回路の微細加工に極めて有用な加工技
術を提供することができるようになる。
As described above, in the manufacturing method described in the above embodiment, the first polycrystalline silicon film 13 as the pattern formation layer is formed so that the line width L (pattern width) is about 0.8 μm and the space width S It becomes possible to perform patterning with a (pattern interval) of approximately 0.3 μm. Therefore, it becomes possible to obtain a pattern in which the space width S is extremely short compared to the conventional pattern, and it becomes possible to provide a processing technique that is extremely useful for microfabrication of integrated circuits.

なお、この発明は、上記実施例に限定されることはなく
、被パターン形成層は例えばAi等の金属であっても良
く、被パターン形成層やエツチング時のマスクとなる材
質に制約されることな〈実施可能である。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and the layer to be patterned may be made of a metal such as Al, and is not limited to the material used as the layer to be patterned or the mask during etching. It is possible to implement.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、被パターン形
成層上に形成される側壁を利用して、被パターン形成層
をパターニングするようにしたので、被パターン形成層
をパターニングする際のマスパターンの間隔を側壁の幅
程度に縮少化することができる。この結果、被パターン
形成層の極微細パターン化が可能となり、半導体装置の
極微細化、高集積化に寄与し得る半導体装置の製造方法
を提供することができるようになる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the sidewalls formed on the layer to be patterned are used to pattern the layer to be patterned. The interval between the mass patterns can be reduced to about the width of the side wall. As a result, it becomes possible to form ultra-fine patterns on the layer to be patterned, and it becomes possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can contribute to ultra-fine and highly integrated semiconductor devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例に係わる半導体装置の製造
方法を示す工程断面図、第2図は従来の半導体装置の一
製造方法を示す工程断面図である。 11・・・半導体基板 13・・・第1の多結晶シリコン膜 14・・・第2のシリコン酸化膜 16・・・第2の多結晶シリコン膜 17・・・側壁 18・・・シリコン窒化膜
FIG. 1 is a process sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a process sectional view showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device. 11...Semiconductor substrate 13...First polycrystalline silicon film 14...Second silicon oxide film 16...Second polycrystalline silicon film 17...Side wall 18...Silicon nitride film

Claims (1)

【特許請求の範囲】 被パターン形成層上に、この被パターン形成層とは異な
る物質により第1のパターンを形成する工程と、 前記第1のパターンの側面に前記被パターン形成層と同
一の物質により側壁を形成する工程と、前記第1のパタ
ーンを選択的に除去する工程と、前記側壁間の前記被パ
ターン形成層上に、第2のパターンを形成する工程と、 前記第2のパターンをマスクとして、前記側壁及びこの
側壁下の被パターン形成層を選択的に除去し、前記第2
のパターン下の前記被パターン形成層のみを残存させる
工程と を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
[Scope of Claims] A step of forming a first pattern on a layer to be patterned using a material different from that of the layer to be patterned; and a step of forming a first pattern on a side surface of the first pattern using the same material as the layer to be patterned. a step of selectively removing the first pattern; a step of forming a second pattern on the patterned layer between the sidewalls; As a mask, the sidewall and the layer to be patterned under the sidewall are selectively removed;
a step of leaving only the layer to be patterned under the pattern.
JP5376190A 1990-03-07 1990-03-07 Manufacture of semiconductor device Pending JPH03257825A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5254503A (en) * 1992-06-02 1993-10-19 International Business Machines Corporation Process of making and using micro mask
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