JPH0513432A - 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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JPH0513432A
JPH0513432A JP16425991A JP16425991A JPH0513432A JP H0513432 A JPH0513432 A JP H0513432A JP 16425991 A JP16425991 A JP 16425991A JP 16425991 A JP16425991 A JP 16425991A JP H0513432 A JPH0513432 A JP H0513432A
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JP
Japan
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film
semiconductor device
conductive
oxide film
source
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JP16425991A
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Inventor
Yosuke Ooka
岡 洋 介 大
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソース・ドレイン領域の狭幅化、即ち活性領
域の狭幅化等によっても、コンタクトホールを小さくす
ることなく、これらの領域と金属配線が電気的に接触
し、しかも金属配線およびその下の層間絶縁膜を平坦化
することができる電極形成工程を有する半導体装置の製
造方法を提供する。 【構成】 層間絶縁膜の形成前に、サイドウォールを有
するゲート電極と素子分離酸化膜との間の窪みに金属を
堆積させ、ソース・ドレイン領域との接触面積を素子分
離領域側に広げることができ、コンタクトの重ね合わせ
マージンを持たせたまま、活性領域の寸法を小さくし、
素子の微細化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOSトランジスタを
有する半導体装置の製造方法に関し、特に活性領域およ
び素子分離領域を有する半導体装置の活性(アクティ
ブ)領域の微細化が可能である半導体装置の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、金属・酸化膜・半導体構造を用い
た、いわゆるMOS構造の半導体装置が知られている。
このMOS構造の半導体装置において、セルフアライ
ン、薄膜形成、ポリシリコン応用、微細加工、酸化膜分
離(LOCOS)、イオン打ち込み等の種々のプロセス
上の技術に改良が加えられて、性能の向上、パターンの
縮小、集積密度の向上などが次々と図られている。ま
た、多結晶シリコンを二重、三重と三次元的に重ねてい
く高密度化の方法もとられている。この高密度化の方法
で重要となる要件の一つに、配線の層構造化に伴う配線
の平坦化がある。
【0003】これら応用技術における微細パターンを形
成するための手法として、マスクを用いないセルフアラ
イン手法がある。この手法は、マスク合わせの余裕をと
らずに精度の高いパターン重ね合わせが実現でき、位置
合わせズレによる性能や歩留りの低下が少なく、マスク
使用回数が低減できる等の特徴を有しており、このため
プロセスの精度向上と簡略化が行え、そのため近年では
広く半導体プロセスにおいて用いられている。
【0004】このセルフアライン技術を用いて、例えば
NMOSを製造する場合、図2および図3に示すような
複数の工程にて行われている。なお、図2および図3
は、一連の連続する製造工程を示している。
【0005】まず、P型シリコン基板11(Pウェル
以下、基板11とする)上に酸化膜を形成し、全面に窒
化膜を形成した後、パターンニングにより活性領域とす
る部分にのみ窒化膜を残し、素子分離領域とする部分の
窒化膜をエッチングにより取り去る。次いでLOCOS
酸化を行い、窒化膜およびその下の酸化膜を剥離して、
図2(a)に示されるように素子分離酸化膜13を形成
する。
【0006】この後、図2(b)に示されるように、活
性領域にゲート酸化膜15を形成した後、N型ドーパン
トを含む雰囲気中でCVD法によりドープト・ポリシリ
コン層を形成して、パターニングを施して、ゲート酸化
膜15上にゲート電極17形成する。
【0007】次いで、N型ドーパントのイオン注入を行
い、図2(c)に示されるように低濃度ソース・ドレイ
ン領域19をセルフアラインに形成する。
【0008】CVD法によりSiO2 膜を成膜し、RI
E(Reactive Ion Etching)による異方性エッチングによ
り図2(d)に示されるように、ゲート電極17の側面
にサイドウォール21を形成する。
【0009】さらに、図2(e)に示されるように、N
型ドーパントをイオン注入して、セルフアラインに高濃
度ソースドレイン領域23を形成する。
【0010】この後、図3(f)に示されるように、C
VD法等によりPSG、SiO2 等の層間絶縁膜103
を形成し、次いで、エッチングにより図3(g)に示さ
れるようにコンタクトホール105を形成した後、金属
配線材料を堆積し、配線パターニングを行って図3
(h)に示されるように金属配線107を形成して、N
MOS構造の半導体装置が得られる。この製造方法は、
ソース・ドレイン領域の形成がセルフアラインで行われ
るため精度向上と簡略化が行えるので微細化の一手法と
なっている。
【0011】また、最近では特に素子の寸法をスケール
ダウン(微細化)することが望まれているが、素子の微
細化のためには、ゲート領域の狭幅化、ソース・ドレイ
ン領域の狭幅化、即ち活性(アクティブ)領域の狭幅化
等が行われる。
【0012】例えば、ソース・ドレイン領域の狭幅化が
行われた場合には、狭くなったソース・ドレイン領域に
合うようにコンタクトホールを形成する必要があるが、
コンタクトホールの形成を誤差マージン(余裕)が同じ
まま従来の方法で行おうとすると、コンタクトホールの
寸法を狭幅化に応じて小さくする必要がある。しかしな
がら、加工精度、接触抵抗の面から、コンタクトホール
の寸法の微細化には制限がある。
【0013】また、コンタクトホール寸法の狭幅化に伴
う金属配線とソース・ドレイン領域との接触の問題が解
決されたとしても、多層配線を行う場合には、前述した
ゲート領域の狭幅化、ソース・ドレイン領域の狭幅化、
即ち活性(アクティブ)領域の狭幅化等に伴って、金属
配線、さらにその下の層間絶縁膜の凹凸が大きくなって
しまうことが問題となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
したゲート領域の狭幅化、ソース・ドレイン領域の狭幅
化、即ち活性(アクティブ)領域の狭幅化等によって
も、コンタクトホールを小さくすることなく、これらの
領域と金属配線とが電気的に接触し、しかも金属配線お
よびその下の層間絶縁膜を平坦化することができる電極
形成工程を有する半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、シリコン基板の素子分離領域に素子分離酸
化膜を形成し、アクティブ領域にゲート酸化膜およびゲ
ート電極を形成し、次いで低濃度拡散層、サイドウォー
ル、および高濃度拡散層を形成した後の半導体装置の製
造方法において、全面に導電材料を堆積または塗布し、
さらにその上にレジスト材料を塗布し、前記レジスト材
料と導電材料とを選択的にエッチングして、素子分離酸
化膜とゲート電極との窪みを導電材料で埋める工程と、
次いで、層間絶縁膜を形成し、コンタクトホールを形成
し、金属配線材料を形成す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を提供する。
【0016】
【作用】本発明の半導体装置の製造方法は、ソース・ド
レイン領域を形成した後、素子分離酸化膜とゲート電極
との間の窪みを金属配線材料で予め埋めるため、この工
程の時点で先ず簡単な平坦化が行われ、この後、層間絶
縁膜を堆積することによりさらに平坦化が行われる。
【0017】また、実質的にソース・ドレイン領域を、
少なくとも素子分離酸化膜のバーズ・ビーク長分だけ広
くすることができるのでコンタクトホールの大きさ及び
その位置合わせのマージンはそのままでアクティブ領域
の大きさを小さくすることができる。
【0018】したがって、層間絶縁膜の形成前に、金属
を堆積し、ソース・ドレイン領域との接触面積を素子分
離領域側に広げることができ、コンタクトホールとの重
ね合わせマージンを持たせたまま、アクティブ領域の寸
法を小さくし、素子の微細化を図ることができる。
【0019】
【実施例】以下に本発明の半導体装置の製造方法を実施
する実施例について説明する。図1は、本発明の半導体
装置の製造方法を実施する一例として、NチャネルMO
Sトランジスタを製造する場合について、一連の工程ご
との半導体装置の断面をそれぞれ示す。
【0020】なお、本発明の製造方法においては、基板
11に、素子分離酸化膜13、ゲート電極17、低濃度
ソース・ドレイン領域19、サイドウォール21、およ
び高濃度ソース・ドレイン領域23等を形成するまでの
製造工程は、基本的に前述の図2(a)〜(e)に示さ
れる工程と同様であるので、図1にはこれ以降の工程を
示し、また、同じ部位には同じ番号を付して、その詳細
な説明は省略する。従って、図1においては図2と同様
に、符号11は(P型シリコン)基板(Pウェル)を、
13は素子分離酸化膜を、17はゲート電極を、19は
低濃度ソース・ドレイン領域を、21はサイドウォー
ル、23は高濃度ソース・ドレイン領域を、それぞれ示
す。また、この製造しようとする半導体装置は、製造過
程において、「素子」と称する場合もある。
【0021】(a)導電膜およびレジスト膜形成工程 本発明の半導体装置の製造方法においては、前述のよう
にして高濃度ソース・ドレイン領域23を形成した後、
図1(a)に示されるように、導電材料を素子の表面全
面にスパッタ法あるいはCVD法により堆積して導電膜
25aを形成し、さらに、その上層に、レジスト材料を
全面に塗布して、レジスト膜27aを形成する。
【0022】導電膜25aを形成する導電材料として
は、W,Mo等の金属やポリシリコン、Al等が挙げら
れる。また、レジスト膜27aを形成するレジスト材料
としては、通常のレジスト材料を使用すればよいが、下
層の導電層25aとのエッチング速度(エッチングレー
ト)がほぼ同一となるような材料を選択するのがよい。
レジスト材料と導電材料とのエッチングレートを同一に
することは重要であり、この条件によりこの後の工程の
エッチバックの際に平坦化が行える。
【0023】導電膜25aの膜厚は、ゲート電極の厚さ
にほぼ等しいかそれ以上の厚さとするのがよい。また、
レジスト膜27aの膜厚は、特に限定することはない
が、レジスト材料を塗布した後の表面が平坦となるよう
な厚さとする。
【0024】(b)平坦化工程 次いで、導電膜25aおよびレジスト膜27aをエッチ
バックして、素子分離酸化膜13とサイドォール21と
の間の窪みを導電材料で埋めた導電部25を形成する。
【0025】このエッチバックの方法としては、ドライ
エッチング法が導電膜25aおよびレジスト膜27aの
選択比を同じすることができるので好ましい。具体例と
しては反応性イオンエッチング(RIE)を用い、ゲー
ト電極の上部表面からサイドウォールの一部、且つ素子
分離酸化膜13の上部が露出するまでエッチングを行な
う。この工程において、図1(b)に示されるように素
子分離酸化膜13とサイドォール21との間の窪みを、
導電膜25aを形成していた導電材料で埋めた導電部2
5が形成され、ソース・ドレイン領域との接触領域を形
成する。この接触領域(導電部25)は、ソース・ドレ
イン領域と金属配線との接触面積を広げる役目を果た
す。なお、接触面積の広がりは、ほぼ素子分離酸化膜1
3のバーズビーク領域の程度となる。
【0026】(c)層間絶縁膜、コンタクトホールおよ
び配線形成工程 導電部25を形成した後、平坦化された素子表面の全面
に層間絶縁膜29を形成する。この層間絶縁膜29とし
ては、BPSG膜やTEOS膜などが挙げられる。
【0027】次いで、図1(c)に示されるように層間
絶縁膜29にコンタクトホール31を形成し、さらにコ
ンタクトホール31等に金属配線材料を推積し、マスク
工程により配線パターンを形成し、金属配線33とされ
る。
【0028】以上の複数の工程により形成された半導体
装置は、接続用の導電部25により平坦化を行っている
ため、多層配線工程などに適用すると有用である。
【0029】また、ソース・ドレイン領域と接続する導
電部25が、実質的にソース・ドレイン領域の電気的接
続領域を広げる役目を果たすため、ソース・ドレイン領
域を小さくすることができる。
【0030】本発明に係る半導体装置の製造方法につい
てNMOSトランジスタに配線を行う場合を例にとって
説明したが、CMOSトランジスタに配線を設ける場合
についても本発明の範疇に含まれる。本発明の半導体装
置の製造方法は、LOCOS構造のみならず、例えばス
ケールダウンされた凹凸を有する素子との電気的な接続
を図る場合の有効な方法であり、特に微細構造を有し、
かつ多層配線を行う場合の平坦化技術としても有効なも
のである。
【0031】
【発明の効果】以上の詳細な説明から分かるように、本
発明の製造方法によれば、LDD型のソース・ドレイン
領域を形成した後、素子分離酸化膜とサイドウォールと
の間の窪みを導電材料で予め埋めるため、この工程によ
り平坦化が行われ、ソース・ドレイン領域との接触領域
を確保することができる。
【0032】またソース・ドレイン領域等の素子のスケ
ールダウン(微細化)を行う場合において、実質的にソ
ース・ドレイン領域を、少なくとも素子分離酸化膜のバ
ーズ・ビーク長分だけ広くすることができるのでコンタ
クトホールの大きさ及びその位置合わせのマージンをそ
のまま保てる。
【0033】したがって、層間絶縁膜の形成前に、導電
材料を堆積し、ソース・ドレイン領域との接触面積を素
子分離領域側に広げることができ、コンタクトとの重ね
合わせマージンを持たせたまま、活性領域の寸法を小さ
くし、素子の微細化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法において特
徴となる工程の各段階の半導体装置の断面を示す断面図
である。
【図2】従来の半導体装置の製造方法における工程のソ
ースドレイン領域形成段階までの半導体装置の断面を示
す断面図である。
【図3】従来の半導体装置の製造方法における工程のソ
ース・ドレイン領域形成段階から配線形成段階までの半
導体装置の断面を示す断面図である。
【符号の説明】
11 P型シリコン基板 13 素子分離酸化膜 15 ゲート酸化膜 17 ゲート電極 19 低濃度ソース・ドレイン領域 21 サイドウォール 23 高濃度ソース・ドレイン領域 25 導電部 29,127 層間絶縁膜 31,129 コンタクトホール 33,131 配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/90 C 7353−4M 29/44 Z 7738−4M

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 シリコン基板の素子分離領域に素子分離
    酸化膜を形成し、アクティブ領域にゲート酸化膜および
    ゲート電極を形成し、次いで低濃度拡散層、サイドウォ
    ール、および高濃度拡散層を形成した後の半導体装置の
    製造方法において、 全面に導電材料を堆積または塗布し、さらにその上にレ
    ジスト材料を塗布し、前記レジスト材料と導電材料とを
    選択的にエッチングして、素子分離酸化膜とゲート電極
    との窪みを導電材料で埋める工程と、 次いで、層間絶縁膜を形成し、コンタクトホールを形成
    し、金属配線材料を形成す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。
JP16425991A 1991-07-04 1991-07-04 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0513432A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5733812A (en) * 1993-11-15 1998-03-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device with a field-effect transistor having a lower resistance impurity diffusion layer, and method of manufacturing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5733812A (en) * 1993-11-15 1998-03-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device with a field-effect transistor having a lower resistance impurity diffusion layer, and method of manufacturing the same

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Effective date: 19981008