JPH04106929A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH04106929A
JPH04106929A JP22460290A JP22460290A JPH04106929A JP H04106929 A JPH04106929 A JP H04106929A JP 22460290 A JP22460290 A JP 22460290A JP 22460290 A JP22460290 A JP 22460290A JP H04106929 A JPH04106929 A JP H04106929A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
insulating film
etching
contact hole
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP22460290A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junji Tajima
田島 淳司
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH04106929A publication Critical patent/JPH04106929A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make it possible to relax the restrictions on etching time for self-alignment contact and stabilize manufacture by using an Si3N4 film, etc., as stopper at the time of contact etching. CONSTITUTION:A field oxide film 2, a gate oxide film 3, an SiO2 film 5, and a gate electrode 4 are formed on a P-type silicon substrate 1. Then, an SiO2 film is made to grow and etched back, thereby forming a side wall 7 comprising the SiO2 film on the electrode 4. An Si2N4 film 12 is also made to grow to so that a phosphorous silicate glass film 8 may be formed as an interlaminar insulation film 8. The film 8 is selectively etched with a resist 9 as a mask, thereby forming a contact hole 10. The film 12 is adapted not to disappear by selecting the condition for etching rate. Then, the film 12 in the contact hole and the film 3 are removed by etching, which makes it possible to provide enough time to etch and hence enhance yields.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にコンタクト
ホールの製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of manufacturing a contact hole.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置の高速化、高集積化につれてパターン微細化
が進み、コンタクトホールのサイズがサブミクロンに迫
っている。
As semiconductor devices become faster and more highly integrated, patterns become finer and the size of contact holes approaches submicron.

コンタクトホールが縮小するにつれて、ゲート電極との
間隔や位1合せマージンが厳しくなっている。
As the contact hole shrinks, the distance to the gate electrode and the alignment margin become stricter.

最近ではコンタクトホールとゲート電極との位置合せマ
ージンが不要な、セルファライン(自己整合型)コンタ
クトが用いられることが多い。
Recently, self-aligned (self-aligned) contacts are often used, which do not require an alignment margin between the contact hole and the gate electrode.

従来技術によるセルファラインコンタクトを用いた半導
体装置の製造方法について、第3図(a)〜(e)を参
照して説明する。
A method of manufacturing a semiconductor device using self-line contacts according to the prior art will be described with reference to FIGS. 3(a) to 3(e).

はじめに第3図(a>に示すように、P型シリ−コン基
板1の上にLOCO3選択酸化法により、厚さ5000
人の素子分離用のフィールド酸化膜2を形成し、厚さ3
00人のゲート酸化膜3を形成し、CVD法により厚さ
3000人のポリシリコンと厚さ3000人のS i 
02膜を順次成長し、選択エツチングすることにより5
i02  膜5、ゲート電極4を形成し、砒素をイオン
注入してN型拡散層6,6aを形成する。
First, as shown in FIG. 3 (a), a layer of 5000 mm thick is formed on a P-type silicon substrate 1 by LOCO3 selective oxidation method.
A field oxide film 2 for device isolation is formed to a thickness of 3
A gate oxide film 3 of 0.000 nm is formed, and polysilicon with a thickness of 3000 nm and silicon with a thickness of 3000 nm are formed using the CVD method.
By sequentially growing 02 films and selectively etching the 5
An i02 film 5 and a gate electrode 4 are formed, and arsenic ions are implanted to form N-type diffusion layers 6 and 6a.

つぎに第3図(b)に示すように、CVD法により堆積
した厚さ3000人のSiO□膜をエッチバックするこ
とにより、ゲート電8i4にサイドウオール(側壁)7
を形成する。
Next, as shown in FIG. 3(b), by etching back the SiO□ film deposited by the CVD method to a thickness of 3000, a sidewall 7 is formed on the gate electrode 8i4.
form.

つぎに第3図(c)に示すように、CVD法により厚さ
3000人のPSG膜8を堆積する。
Next, as shown in FIG. 3(c), a PSG film 8 having a thickness of 3,000 wafers is deposited by the CVD method.

つぎに第3図(d)に示すように、フォトレジストリを
マスクとして選択エツチングして、セルアライン的にコ
ンタクトホール10を形成する。
Next, as shown in FIG. 3(d), selective etching is performed using the photoresist as a mask to form contact holes 10 in a cell-aligned manner.

つぎに第3図(e)に示すように、アルミ配線11を形
成して素子部が完成する。
Next, as shown in FIG. 3(e), aluminum wiring 11 is formed to complete the element section.

〔発明か解決しようとする課題〕[Invention or problem to be solved]

従来技術によるセルファラインコンタクト工程は、残す
はずのゲート電極のサイドウオールと除去すべきBSG
膜とが同じ5i02なのて、工・・ノチング時間の余裕
が少ないという欠点がある。
The self-line contact process according to the conventional technology consists of the sidewall of the gate electrode that should be left and the BSG that should be removed.
Since the membrane is the same 5i02, there is a drawback that there is little margin for machining and notching time.

そのため層間膜厚ばらつきとエツチング速度のばらつき
とを考慮してオーバーエツチングするとゲート電極がコ
ンタクトホールに露出して、ショート不良になってしま
う。
Therefore, if over-etching is performed in consideration of interlayer film thickness variations and etching rate variations, the gate electrode will be exposed to the contact hole, resulting in a short-circuit failure.

また層間膜厚を厚くすると、余分にオーバーエツチング
が必要になり、さらに歩留りが低下するという問題があ
った。
Further, when the interlayer film thickness is increased, over-etching becomes necessary, which further reduces the yield.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の半導体装置の製造方法は、コンタクトホールの
形成工程において、ポリシリコン膜からなるゲート電極
を形成したのち、絶縁膜を堆積してエッチバックするこ
とによりゲート電極に側壁を形成する工程と、全面に窒
化シリコン膜などからなる絶縁膜を堆積してから、PS
G膜なとからなる層間絶縁膜を堆積したのち、リソグラ
フィー技術により、層間絶縁膜のみを選択エツチングし
てコンタクトホールを形成する工程と、コンタクトホー
ル内の絶縁膜、ゲート絶縁膜を順次工・・/チングする
工程とから構成されている。
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes, in the contact hole forming step, forming a gate electrode made of a polysilicon film, and then forming sidewalls on the gate electrode by depositing and etching back an insulating film; After depositing an insulating film such as a silicon nitride film on the entire surface, PS
After depositing an interlayer insulating film such as a G film, there is a step of selectively etching only the interlayer insulating film using lithography technology to form a contact hole, and then sequentially etching the insulating film inside the contact hole and the gate insulating film. The process consists of the following steps:

〔実施例〕〔Example〕

本発明の第1の実施例について、第1図(a)〜(f)
を参照して説明する。
Regarding the first embodiment of the present invention, FIGS. 1(a) to (f)
Explain with reference to.

はじめに第1図(a>に示すように、P型シリコン基板
1の上にLOGO3選択酸化法により厚さ5000人の
フィールド2を形成し、厚さ300人のゲート酸化膜3
を形成し、CVD法により厚さ3000人のポリシリコ
ン膜と厚さ3000人のゲート酸化膜とを形成し、リソ
グラフィーによりS i 02膜5とゲート電極4とを
形成する。
First, as shown in FIG. 1 (a), a field 2 with a thickness of 5000 nm is formed on a P-type silicon substrate 1 by the LOGO3 selective oxidation method, and a gate oxide film 3 with a thickness of 300 nm is formed.
A polysilicon film with a thickness of 3,000 thick and a gate oxide film with a thickness of 3,000 thick are formed by the CVD method, and an SiO2 film 5 and a gate electrode 4 are formed by lithography.

つぎに第1図(b)に示すように、CVD法により厚さ
3000人のS i 02膜を成長し、エッチバックす
ることによりゲート電極4にSiO2膜からなるサイド
ウオール7を形成する。
Next, as shown in FIG. 1(b), a 3,000-thick SiO2 film is grown by CVD and etched back to form a sidewall 7 made of an SiO2 film on the gate electrode 4. Next, as shown in FIG.

つぎに第1図(c)に示すように、CVD法により厚さ
1000人の5i3N4(窒化シリコン)膜12を成長
し、層間絶縁膜として厚さ1.0μmのPSG膜8を成
長させる。
Next, as shown in FIG. 1(c), a 5i3N4 (silicon nitride) film 12 with a thickness of 1000 layers is grown by the CVD method, and a PSG film 8 with a thickness of 1.0 μm is grown as an interlayer insulating film.

つぎに第1図(d)に示すように、レジスト9をマスク
としてPSG膜8を選択エツチングすることにより、コ
ンタクトホール10を形成する。
Next, as shown in FIG. 1(d), contact holes 10 are formed by selectively etching the PSG film 8 using the resist 9 as a mask.

このとき5i02膜やPSG膜に対してエツチング速度
が大きく、5isN4膜に対してエツチング速度の大き
い条件を選ぶことにより、Si3N4膜12がエツチン
グでなくならないようにする。
At this time, the Si3N4 film 12 is prevented from being lost by etching by selecting conditions where the etching rate is high for the 5i02 film and the PSG film, and the etching rate is high for the 5isN4 film.

つぎに第1図(e)に示すように、コンタクトホール内
のSi3N4膜12およびゲート酸化膜3をエツチング
除去する。
Next, as shown in FIG. 1(e), the Si3N4 film 12 and gate oxide film 3 in the contact hole are removed by etching.

つぎに第1図(f)に示すように、レジスト9を除去し
、アルミ配線11を形成して素子部が完成する。
Next, as shown in FIG. 1(f), the resist 9 is removed and aluminum wiring 11 is formed to complete the element section.

つぎに本発明の第2の実施例として、スタック型DRA
Mのメモリセルに適用した場合について、第2図(a)
〜(f)を参照して説明する。
Next, as a second embodiment of the present invention, a stacked DRA
When applied to M memory cells, Fig. 2(a)
This will be explained with reference to (f).

はじめに第2図(a)に示すように、P型シリコン基板
1にフィールド酸化膜2、ゲート酸化膜3、ゲート電[
4、SiC2膜うを形成する。
First, as shown in FIG. 2(a), a field oxide film 2, a gate oxide film 3, and a gate electrode [
4. Form a SiC2 film.

つぎに燐をイオン注入してN型拡散層13,13aを形
成し、5IO2からなるサイドウオール7を形成したの
ち、砒素をイオン注入してN型拡散層6,6aを形成し
てLDD構造を得る。
Next, phosphorus is ion-implanted to form N-type diffusion layers 13, 13a, and a sidewall 7 made of 5IO2 is formed, and then arsenic is ion-implanted to form N-type diffusion layers 6, 6a to complete the LDD structure. obtain.

つぎに第2図<b)に示すように、全面に厚さ1000
人のSi○2膜14全14し、N型拡散層6.13の上
にコンタクトホール17を形成し、厚さ2000人のポ
リシリコンを成長し、選択エツチングしてポリシリコン
15を得る。
Next, as shown in Figure 2<b), a thickness of 1000 mm is applied to the entire surface.
A contact hole 17 is formed on the N-type diffusion layer 6.13, and polysilicon 15 is grown to a thickness of 2,000 yen and selectively etched.

つぎに第2図(c)に示すように、全面にキャパシタ用
の容量絶縁膜として厚さ400人の813 N4膜を成
長させ、厚さ2000人のポリシリコンを成長させ、選
択エツチングしてポリシリコン16を形成し、眉間絶縁
膜として厚さ1,0μmのPSG膜8を成長させる。
Next, as shown in FIG. 2(c), an 813 N4 film is grown on the entire surface as a capacitive insulating film for the capacitor, and a 400-thickness polysilicon film is grown, and then polysilicon is grown to a thickness of 2000-thickness, and selectively etched to form a polysilicon film. Silicon 16 is formed, and a PSG film 8 with a thickness of 1.0 μm is grown as an insulating film between the eyebrows.

つぎに第2図(d)に示すように、レジスト9とマスク
としてPSG膜8をエツチングしてコンタクトホール1
0を形成する。
Next, as shown in FIG. 2(d), the resist 9 and the PSG film 8 are etched as a mask to form the contact hole 1.
form 0.

つぎに第2図(e)、(f)に示すように、コンタクト
ホール10内のS i s N 4M 12と5i02
膜14とをエツチングし、レジスト9を除去しアルミ配
線11を形成して素子部が完成する。
Next, as shown in FIGS. 2(e) and 2(f), S i s N 4M 12 and 5i02 in the contact hole 10
The film 14 is etched, the resist 9 is removed, and an aluminum wiring 11 is formed to complete the element section.

本実施例においては、容量絶縁膜に用いるSi3N4膜
をコンタクトエツチングのストッパに用いているので、
製造工程を増やすことなく本発明を適用することができ
る。
In this example, the Si3N4 film used as the capacitive insulating film is used as a contact etching stopper, so
The present invention can be applied without increasing the number of manufacturing steps.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

コンタクトエツチングの際にSi3N4膜をストッパと
することにより、セルファラインコンタクトのエツチン
グ時間にゆとりができ、安定した製造工程を実現するこ
とができた。
By using the Si3N4 film as a stopper during contact etching, the etching time for the self-line contact was made more flexible, and a stable manufacturing process could be achieved.

才たSi3N4膜を除去した後のSiO□エツチングの
時間を短かくすることができるので、コンタクトホール
内のゲート電極上のS i 02膜をコントロールし易
く、コンタクトとゲート電極とのショートも少なくなり
、信頼性が向上し、歩留りの安定したコンタクトを形成
することができるようになった。
Since the SiO□ etching time after removing the aged Si3N4 film can be shortened, it is easier to control the Si02 film on the gate electrode in the contact hole, and short circuits between the contact and the gate electrode are reduced. , reliability has improved, and it has become possible to form contacts with stable yields.

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

第1図(a)〜(f)は本発明の第1の実施例を示す断
面図、第2図(a)〜(f)は本発明の第2の実施例を
示す断面図、第3図(a)〜(e)は従来技術による半
導体装置の製造方法を示す断面図である。 1・・・P型シリコン基板、2・・・フィールド酸化膜
、3・・・ゲート酸化膜、4・・・5in2膜、5・・
・ポリシリコン膜、6,6a・・・N型拡散層、7・・
・サイドウオール、8・・・PSG膜、9・・・レジス
ト、10・・・コンタクトホール、11・・・アルミ配
線、12・・・Si3N4膜、13・・・N型拡散層、
14・・・5i02膜、15・・・ポリシリコン、16
・・・ポリシリコン、17・・・コンタクトホール。
1(a) to (f) are cross-sectional views showing a first embodiment of the present invention, FIGS. 2(a) to (f) are cross-sectional views showing a second embodiment of the present invention, and FIG. Figures (a) to (e) are cross-sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... P-type silicon substrate, 2... Field oxide film, 3... Gate oxide film, 4... 5in2 film, 5...
・Polysilicon film, 6, 6a...N-type diffusion layer, 7...
・Side wall, 8... PSG film, 9... Resist, 10... Contact hole, 11... Aluminum wiring, 12... Si3N4 film, 13... N-type diffusion layer,
14...5i02 film, 15...polysilicon, 16
...Polysilicon, 17...Contact hole.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、一導電型半導体基板の表面にゲート絶縁膜、ポリシ
リコン膜、第1の絶縁膜を順次形成する工程と、前記第
1の絶縁膜、前記ポリシリコン膜を順次選択エッチング
してゲート電極とする工程と、前記半導体基板表面に逆
導電型層を形成する工程と、第2の絶縁膜を堆積してエ
ッチバックすることにより前記ゲート電極に側壁を形成
する工程と、第3の絶縁膜、第4の絶縁膜を堆積して前
記第4の絶縁膜のみを選択エッチングしてコンタクトホ
ールを形成する工程と、前記コンタクトホール内の前記
第3の絶縁膜、前記ゲート絶縁膜を順次エッチングする
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 2、第1の絶縁膜、第2の絶縁膜、第4の絶縁膜を酸化
シリコン膜とし、第3の絶縁膜を窒化シリコン膜とする
請求項1記載の半導体装置の製造方法。
[Claims] 1. A step of sequentially forming a gate insulating film, a polysilicon film, and a first insulating film on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and sequentially selecting the first insulating film and the polysilicon film. etching to form a gate electrode; forming an opposite conductivity type layer on the surface of the semiconductor substrate; forming sidewalls on the gate electrode by depositing and etching back a second insulating film; forming a contact hole by depositing a third insulating film and a fourth insulating film and selectively etching only the fourth insulating film, and depositing the third insulating film in the contact hole and the gate insulating film. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of sequentially etching a film. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film, the second insulating film, and the fourth insulating film are silicon oxide films, and the third insulating film is a silicon nitride film.
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