JPH0479321A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0479321A
JPH0479321A JP19453790A JP19453790A JPH0479321A JP H0479321 A JPH0479321 A JP H0479321A JP 19453790 A JP19453790 A JP 19453790A JP 19453790 A JP19453790 A JP 19453790A JP H0479321 A JPH0479321 A JP H0479321A
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JP
Japan
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film
mask
silicon dioxide
side wall
pattern
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JP19453790A
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English (en)
Inventor
Junichiro Kuno
久野 純一郎
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、特に微細なヴイ
アホール及び渭の形成方法に関する。
〔従来の技術〕
半導体装置の製造工程に於て、通常下層配線へのヴイア
ホールの開孔及び半導体基板への溝の形成が必要である
が、従来の半導体装置の製造方法では、以下に示すよに
行なわれていた。
例えばシリコン基板上に形成された拡散層にP、SG膜
を通して配線を行う際に必要なヴイアホールを形成する
場合は先ず、第3図(a)に示す様に、PSG膜8上に
ホトリソグラフィー法を用いて、シリコン基板1に形成
した拡散層7の上部のみを開孔したホトレジスト膜3の
パターンを形成する。
次いで第3図(b)に示すように、ホトレジスト膜3を
マスクにして異方性ドライエツチングを用い、PSG膜
8を選択的にエツチング除去することにより、PSG膜
8にシリコン基板1上の拡散層7に達するヴイアホール
12を開孔する方法であった、この場合に、PSG膜8
に開孔したヴイアホール12のパターンは、ホトレジス
ト膜3のパターンを忠実に転写したものであるから、ヴ
イアホール12の開孔径はホトレジスト膜3のパターン
の開孔径によってほぼ決定されることになる。
次に、DRAMメモリセルの一要素であるトレンチキャ
パシタを形成する際に必要な溝をシリコン基板に掘る場
合には、先ず第4図(a)に示すように、シリコン基板
1上に形成した二酸化シリコン膜2上に、ホトリソグラ
フィー法を用いて所望する部分のみを開孔したホトレジ
スト膜3のパターンを形成する。
次に第4図(b)に示すように、ホトレジスト膜3をマ
スクにして、異方性ドライエツチングを用いて、二酸化
シリコン膜2を選択的にエツチング除去し、二酸化シリ
コン膜2にホトレジスト膜3のパターンを転写する。
続いて、第4図(C)に示すように、ホトレジスト膜3
を剥離し、その後、二酸化シリコン膜2をマスクにして
異方性ドライエ・ソチングを施し、シリコン基板1に7
116を形成する方法であった。
この場合に於いても、シリコン基゛板1に形成された溝
6の開孔径は、上述したヴイアホール形成時と同様に、
ホトレジスト膜3のパターンの開孔径によってほぼ決定
されるものであった。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の半導体装置の製造方法では、ヴイアホー
ルや溝のエツチングはホトレジストパターン若しくは、
ホトレジストパターンを転写した耐ドライエツチング性
マスク材のパターンをマスクにして行うので、ヴイアホ
ールや溝の開孔径はホトレジストパターンの開孔径によ
ってほぼ決定される。つまり、ヴイアホールや溝の開孔
最小寸法は、ホトリソグラフィーの解像力に依存してい
る。
ところで、近年半導体集積回路装置の高密度化や大規模
化を図る上で、ホトリソグラフィー技術の限界付近の微
細なヴイアホールや渭を加工形成する必要性が増してい
る。しかしホトリソグラフィーの解像力は、ホトレジス
トの解像力と縮小投影露光装置のレンズ開口及び露光す
る光源の波長で決定されるので、ヴイアホールや溝の開
孔径を小さくする為には、ホトレジストの解像力を向上
させ、縮小投影露光装置のレンズ開口を大きくし、光源
の波長を例えばG線からImへと短かくすれば良い。
しかしながらホトレジストの解像力を感度、耐熱性及び
耐ドライエツチング性を損なうことなく向上させること
は容易ではない、また、縮小投影露光装置のレンズ開口
を大きくすると、フォーカスマージンが少なくなり半導
体装置の製造が困難になる。更に露光する光源の波長を
短かくすると、解像力及び感度の点で現在一般的に用い
られているノボラック樹脂系のホトレジストが使いづら
いといった材料上の制約が出てくるという問題点があっ
た。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
ホトレジスト材料及び縮小投影露光装置の性能に依存す
ることなく、微細なヴイアホールや溝が得られる半導体
装置の製造方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の被エツ
チング層上全面に被エツチング層のドライエツチング時
のマスクとなる第1のマスク材層を形成する工程と、前
記第1のマスク材層をパターニングしマスクを形成する
工程と、前記マスクを含む全面に第2のマスク材層を均
一な厚さで被着形成する工程と、異方性ドライエツチン
グにより前記第2のマスク材層をエツチングし前記マス
クのパターン側部にサイドウオールを形成する工程と、
前記マスクと前記サイドウオールとをマスクにして前記
被エツチング層を選択的にエツチングする工程とを含ん
で構成される。
〔実施例〕
次に本発明をDRAMメモリセルを構成するトレンチキ
ャパシタを形成する際に必要な渭を形成する方法に適用
した第1の実施例について図面を参照して詳細に説明す
る。
第1図(a)−(e)は本発明の第1の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。
先ず、第1区(a)に示すように、被抵抗10〜15Ω
・cmでP型シリコン基板1を950°Cのスチーム雰
囲気中で熱酸化し、シリコン基板1上に厚さ6000人
の二酸化シリコンwA2を形成する。その後、二酸化シ
リコン膜2上にホトリソグラフィー法を用いて所望の位
置を開孔したホトレジスト膜3を形成する。この場合、
レンズ開口(N、A)0.54で光源に波長436nr
r1のG線を使用した縮小投影露光装置を用いてノボラ
ック樹脂系の高解像度のホトレジスト膜を露光後現像し
、直径0.6μmの開口径を有するホトレジストパター
ンを得ている。
次に第1図(b)に示すように、このホトレジスト膜3
をマスクにしてFe2及びCHF、等のフッ素系ガスを
用いた異方性ドライエツチング法により、二酸化シリコ
ン膜2を選択的にエツチング除去し、二酸化シリコン膜
をパターニングする。この時、二酸化シリコン膜2のパ
ターンはホトレジスト膜3のパターンが忠実に転写され
ており、二酸化シリコン膜2には、ホトレジスト!m3
のパターンと同様、直径0.6μmの開口径を有するパ
ターンが形成されている。この後、ホトレジスト膜3を
剥離し、続いてシリコン基板上全面に常圧CVD法を用
いて厚さ1000人のCV D酸化膜4を均一に被着形
成する。
次に第1図(c)に示すように、CF4及びCHF3等
のフッ素系ガスを用いた異方性ドライエッチンーグ法に
よりCVD酸化膜4をエッチバックし、二酸化シリコン
膜のパターン側壁にのみCVDM化膜を残し、酸化膜サ
イドウオール5を形成する。この時、シリコン基板1に
達する開孔の直径Ji0.4μmとなっている。
次いで第1図(d)に示すように、二酸化シリコン膜2
と酸化膜サイドウオール5をマスクにして、5iCJ2
4及びCff12等の塩素系ガスを用いた異方性ドライ
エツチング法によりシリコン基板1を選択的にエツチン
グ除去し、シリコン基板1の表面から深さ3μmの71
16を形成する。この時、シリコン基板1に二酸化シリ
コン膜2と酸化膜サイドウオール5のパターンが転写さ
れるので、シリコン基板1に形成された溝6の直径は0
.4μmとなる。
その後弗酸系エツチング液で二酸化シリコン膜2と酸化
膜サイドウオール5をエツチング除去することにより、
第1図(e)に示すように、シリコン基板1に直径0.
4μm、深さ3μmの微細な渭6を形成出来る。
次に本発明をシリコン基板上に形成された拡散層にPS
Gを通して配線を行う際に必要なヴイアホールを形成す
る方法に適用した第2の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。
第2図(a)〜(f)は本発明の第2の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。
先ず第2図(a)に示すように、比抵抗10〜15Ω・
cmでP型のシリコン基板1上にイオン注入法によりN
型の拡散層7を選択的に形成し、更にシリコン基板1上
全面に常圧CVD法により厚さ8000人のPSG膜8
を被着形成する。
次に第2図(b)に示すように、PSG膜8上に減圧C
VD法により厚さ4000人の第1のCVDシリコン窒
化膜9を被着形成する。その後、第1のCVDシリコン
窒化wA9上にホトリソグラフィー法を用いて、拡散層
7の上部のみを開孔したホトレジスト膜3のパターンを
形成する。
この場合も上述した第1の実施例と同様、レンズ開口(
N、A)0.54で光源に波長436nmのG線を使用
した縮小投影露光装置を用いてノボラック樹脂系の高解
像度ホトレジスト膜を露光後現像し、直径0.7μmの
開口系を有するホトレジストパターンを得ている。
次に第2図(C)に示すように、このホトレジスト膜3
をマスクにして、CF4及びCHF、等のフッ素系ガス
を用いた異方性ドライエツチング法により第1のCVD
シリコン窒化!!I9を選択的にエツチング除去し、第
1のCVDシリコン窒化膜をパターニングする。この時
、PSG膜とCVDシリコン窒化膜との選択比が大きく
出来ないので、ドライエツチングのオーバーエツチング
量には十分留意する必要がある。またここで、第1のC
VDシリコン窒化膜9に形成されたパターンは、ホトレ
ジスト膜3のパターンが忠実に転写されており、第1の
CVDシリコン窒化膜にはホトレジスト膜3のパターン
と同様、直径0.7μmの開口径を有するパターンが形
成されている。この後、ホトレジスト膜3を剥離し、続
いてシリコン基板1上全面に減圧CVD法により厚さ1
000人の第2のCVDシリコン窒化膜10を均一に被
着形成する。
次に第2図(d)に示すように、CF、及びCHF、等
のフッ素系ガスを用いた異方性ドライエツチング法によ
り第2のCVDシリコン窒化膜10をエッチバックし、
第1のCVDシリコン窒化膜9のパターン側壁にのみ第
2のCVDシリコン窒化膜を残し、シリコン窒化膜サイ
ドウオール11を形成する。この時PSG膜8に達する
開孔の直径は0.5μmとなっている。
次いで第2図(e)に示すように、第1のCVDシリコ
ン窒化膜9とシリコン窒化膜サイドウオール11とをマ
スクにして、CF4及びCHF3等のフッ素系ガスを用
いた異方性ドライエツチング法によりPSG膜8を選択
的にエツチング除去し、PSG膜8に拡散層7に達する
ヴイアホール12を形成する。
その後リン酸系のエツチング液を用いて第1のCVDシ
リコン窒化膜9とシリコン窒化膜サイドウオール11を
エツチング除去することにより、第2図(f>に示すよ
うに、PSGM8に直径0.5μmの微細なヴイアホー
ル12を形成出来る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、ヴイアホールや溝
のエツチングをホトエツチング技術によってマスク材層
に形成されたパターンとそのパターン側壁にマスク材層
で形成したサイドウオールとをマスクにして行うので、
ホトレジスト材料及び縮小投影露光装置の性能に依存す
ることなく、ホトリソグラフィーの解像度を上回る微細
なヴイアホールや渭を形成することが出来るため、半導
体装置のチップ面積を大幅に縮小することができるとい
う効果がある。
3小トしソ又ト厚
【図面の簡単な説明】
第1図(a ) 〜(e )及び第2図(a)〜(f)
は本発明の第1及び第2の実施例を説明するための半導
体チップの断面図、第3図(a)、(b)及び第4図(
a)〜(c)は従来例を説明するための半導体チップの
断面図である。 1・・・シリコン基板、2・・・二酸化シリコン膜、3
・・・ホトレジスト膜、4・・・CVD酸化膜、5・・
・酸化膜サイドウオール、6・・・溝、7・・・拡散層
、8・・・PSG膜、9・・・第1のCVDシリコン窒
化膜、10・・・第2のCVDシリコン窒化膜、11・
・・シリコン窒化膜サイドウオール、13・・・ヴイア
ホール。 4CVDff1℃jlj膜 ノ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  半導体基板の被エッチング層上全面に被エッチング層
    のドライエッチング時のマスクとなる第1のマスク材層
    を形成する工程と、前記第1のマスク材層をパターニン
    グしマスクを形成する工程と、前記マスクを含む全面に
    第2のマスク材層を均一な厚さで被着形成する工程と、
    異方性ドライエッチングにより前記第2のマスク材層を
    エッチングし前記マスクのパターン側部にサイドウォー
    ルを形成する工程と、前記マスクと前記サイドウォール
    とをマスクにして前記被エッチング層を選択的にエッチ
    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。
JP19453790A 1990-07-23 1990-07-23 半導体装置の製造方法 Pending JPH0479321A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677242A (en) * 1995-01-13 1997-10-14 Nec Corporation Process of fabricating semiconductor integrated circuit device having small geometry contact by using spacer on photoresist mask
WO1998011610A1 (en) * 1996-09-12 1998-03-19 Advanced Micro Devices, Inc. Ultra short trench transistors and process for making same

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