JPH08124873A - Contact hole forming method - Google Patents

Contact hole forming method

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Publication number
JPH08124873A
JPH08124873A JP25858394A JP25858394A JPH08124873A JP H08124873 A JPH08124873 A JP H08124873A JP 25858394 A JP25858394 A JP 25858394A JP 25858394 A JP25858394 A JP 25858394A JP H08124873 A JPH08124873 A JP H08124873A
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JP
Japan
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contact hole
film
forming
conductive layer
antireflection film
Prior art date
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Application number
JP25858394A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Gocho
哲雄 牛膓
Masanori Tsukamoto
雅則 塚本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To avoid overcutting the surface of a lower conductive layer or impurity-diffused layer by ion implantation of an impurity so as to reach the bottom of a first contact hole, thereby speeding up the etching of an antireflective film located at the bottom of this hole. CONSTITUTION: A diffusion layer is formed on the surface of a base substrate, facing at a second contact hole 20 which pierces an antireflective film 12. While this film still remains at the bottom of a first contact hole 18 formed on a conductive layer such as gate electrode 10, the ion implantation is made and then wet etching such as dilute hydrofluoric acid treatment is applied to suppress etching of the surface of the base substrate and make the hole 18 piercing. The ion implantation has an effect to increase the etching rate of the antireflective film made of SixOyNz, etc.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造過程で
用いられるコンタクトホールの形成方法に係り、例え
ば、高度に微細集積化されたメモリー素子等の集積半導
体回路の製造に利用することができるコンタクトホール
の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a contact hole used in the process of manufacturing a semiconductor device, and can be used, for example, in manufacturing an integrated semiconductor circuit such as a memory device highly integrated in a fine pattern. The present invention relates to a method for forming a contact hole.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体集積回路の研究開発におい
て、サブハーフミクロン領域のデザインルールデバイス
が研究開発されている。これらデバイス開発において使
用されるフォトリソグラフィー技術において使用されて
いる最先端のステッパー(縮小投影露光機)はKrFエ
キシマレーザー光(248nm)を光源に用い、0.3
7〜0.50程度のNA(開口数)のレンズを搭載して
いる。
2. Description of the Related Art Currently, in the research and development of semiconductor integrated circuits, design rule devices in the sub-half micron region are being researched and developed. The most advanced stepper (reduction projection exposure machine) used in the photolithography technology used in the development of these devices uses KrF excimer laser light (248 nm) as a light source, and
A lens having an NA (numerical aperture) of about 7 to 0.50 is mounted.

【0003】ステッパーは、単一波長の光を露光光源に
用いている。単一波長で露光を行う場合には、定在波効
果と呼ばれる現象が発生することが広く知られている。
その結果として、レジストに吸収される光量がレジスト
膜厚に依存して変化する。かかる吸収光量が、レジスト
を光反応させるエネルギーとなるものである。また、そ
の吸収光量変化の度合いは、下地基板の種類により異な
る。すなわち、下地の光学定数(n,k)およびレジス
トの光学定数(n,k)により定まる多重干渉を考慮し
た複素振幅反射率(R)により、吸収光量の変化の度合
いは定まる(Rは実数部と虚数部とを持つベクトル量で
あることを示す)。
A stepper uses light of a single wavelength as an exposure light source. It is widely known that a phenomenon called a standing wave effect occurs when exposure is performed with a single wavelength.
As a result, the amount of light absorbed by the resist changes depending on the resist film thickness. This absorbed light amount becomes energy for photoreacting the resist. Further, the degree of change in the amount of absorbed light varies depending on the type of the base substrate. That is, the degree of change in the absorbed light amount is determined by the complex amplitude reflectance (R) considering the multiple interference determined by the optical constants (n, k) of the base and the optical constants (n, k) of the resist (R is the real part). And indicates that the vector quantity has an imaginary part).

【0004】この定在波効果による吸収光量の変化を抑
えるために、加工しようとする下地材料の上に、SiX
Y Z 膜(窒素と酸素とシリコンとを含む化合物膜)
あるいはSiX Y 膜(窒素とシリコンとを含む化合物
膜)などの反射防止膜を形成し、その反射防止膜上に、
フォトレジストを回転塗布し、エキシマステッパーによ
り露光して、レジストパターンを形成するレジストパタ
ーニング技術が用いられている。
In order to suppress the change in the amount of absorbed light due to the standing wave effect, Si X is formed on the base material to be processed.
O Y N Z film (compound film containing nitrogen, oxygen and silicon)
Alternatively, an antireflection film such as a Si X N Y film (a compound film containing nitrogen and silicon) is formed, and on the antireflection film,
A resist patterning technique is used in which a photoresist is spin-coated and exposed by an excimer stepper to form a resist pattern.

【0005】このレジストパターニング技術を用いるこ
とにより、サブハーフミクロン領域の配線デザインルー
ルのパターニングを可能にすることができる。反射防止
膜としてSiX Y Z 膜を用い、ゲート電極の加工を
行い、その上に積層される層間絶縁膜にコンタクトホー
ルを形成する場合について、図2に基づき説明する。図
2(A)に示すように、半導体基板2の表面に、所定の
パターンで素子分離領域(LOCOS)4を形成し、L
OCOSで覆われていない半導体基板の表面にゲート絶
縁膜8を熱酸化法などで形成する。
By using this resist patterning technique, it is possible to pattern the wiring design rule in the sub-half micron region. A case where a Si X O Y N Z film is used as an antireflection film, a gate electrode is processed, and a contact hole is formed in an interlayer insulating film laminated thereon will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, an element isolation region (LOCOS) 4 is formed in a predetermined pattern on the surface of the semiconductor substrate 2, and L
The gate insulating film 8 is formed on the surface of the semiconductor substrate not covered with OCOS by a thermal oxidation method or the like.

【0006】その後、ゲート絶縁膜8およびLOCOS
4の上に、ゲート電極10となるポリシリコン層などの
導電層をCVDで成膜し、その上に、反射防止膜12で
あるSiX Y Z 膜を成膜する。そして、反射防止膜
の上にレジスト膜を塗布形成し、フォトリソグラフィー
法によりレジスト膜をゲート電極のパターンに加工す
る。その際に、反射防止膜12により定在波効果が抑制
されるので、微細加工が可能である。その後、レジスト
膜をマスクとして、導電層をエッチング加工し、ゲート
電極10を得る。
After that, the gate insulating film 8 and the LOCOS are formed.
A conductive layer such as a polysilicon layer to be the gate electrode 10 is formed on the substrate 4 by CVD, and a Si X O Y N Z film which is the antireflection film 12 is formed thereon. Then, a resist film is formed by coating on the antireflection film, and the resist film is processed into a pattern of the gate electrode by a photolithography method. At that time, since the standing wave effect is suppressed by the antireflection film 12, fine processing is possible. Then, the conductive layer is etched using the resist film as a mask to obtain the gate electrode 10.

【0007】その後、半導体基板の表面に、ソース・ド
レイン領域用不純物拡散層14を形成するためのイオン
注入を行う。ゲート電極の上には、レジスト膜が残って
いてもよいが、除去しても良い。このイオン注入によ
り、ゲート電極10およびLOCOS4で覆われていな
い半導体基板2の表層には、ソース・ドレイン領域用不
純物拡散層14が形成される。
After that, ion implantation for forming the impurity diffusion layers 14 for the source / drain regions is performed on the surface of the semiconductor substrate. Although the resist film may remain on the gate electrode, it may be removed. By this ion implantation, the source / drain region impurity diffusion layers 14 are formed in the surface layer of the semiconductor substrate 2 which is not covered with the gate electrode 10 and the LOCOS 4.

【0008】レジスト膜を除去した後、反射防止膜12
が残存しているゲート電極10が形成された半導体基板
の上に、酸化シリコンなどで構成される層間絶縁膜16
をCVDなどで堆積する。その後、特定の不純物拡散層
14とのコンタクトを図ると共に、特定のゲート電極1
0とのコンタクトを図るために、層間絶縁膜16には、
第1コンタクトホール18と第2コンタクトホール20
とを形成する。これらコンタクトホール18,20を形
成するために、まず、図2(A)に示すように、第2コ
ンタクトホール20の底部において、不純物拡散層14
の表面が露出する段階でエッチングが停止するように制
御してエッチングを行う。その段階では、第1コンタク
トホール18の底部には、反射防止膜12が残存してい
る。なぜなら、反射防止膜12を構成するSiX Y
Z 膜のエッチング速度は、酸化シリコンなどで構成され
た層間絶縁膜16のエッチング速度よりも小さいためで
ある。
After removing the resist film, the antireflection film 12 is formed.
On the semiconductor substrate on which the gate electrode 10 in which the silicon oxide remains is formed, an interlayer insulating film 16 made of silicon oxide or the like is formed.
Are deposited by CVD or the like. After that, the contact with the specific impurity diffusion layer 14 is made and the specific gate electrode 1 is formed.
In order to make contact with 0, the interlayer insulating film 16 is
First contact hole 18 and second contact hole 20
To form. In order to form these contact holes 18 and 20, first, as shown in FIG. 2A, the impurity diffusion layer 14 is formed at the bottom of the second contact hole 20.
The etching is controlled so that the etching is stopped when the surface of the substrate is exposed. At that stage, the antireflection film 12 remains on the bottom of the first contact hole 18. This is because Si X O Y N forming the antireflection film 12
This is because the etching rate of the Z film is lower than the etching rate of the interlayer insulating film 16 made of silicon oxide or the like.

【0009】第1コンタクトホールの底部に反射防止膜
12が残存すると、その第1コンタクトホール18を通
じてゲート電極10と上層配線との接続ができなくな
る。そこで、ゲート電極10の表面が露出するまでコン
タクトホール18,20を形成するためのエッチング加
工を行うことが考えられる。
If the antireflection film 12 remains on the bottom of the first contact hole, the gate electrode 10 cannot be connected to the upper wiring through the first contact hole 18. Therefore, it is conceivable to carry out etching for forming the contact holes 18 and 20 until the surface of the gate electrode 10 is exposed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、ゲート電極
10の表面が露出するまでコンタクトホール18,20
を形成するためのエッチング加工を行うと、図2(B)
に示すように、半導体基板2の表層に位置する半導体基
板2の表面(拡散層14の表面)が掘れてしまい、場合
によっては、拡散層14の厚さよりも深く掘れてしまう
おそれがあった。拡散層14の表面が掘れてしまうと、
不純物拡散層としての機能が低下し、また、コンタクト
ホールを通しての上層側導電層との電気的接続が不十分
になるおそれがある。
However, the contact holes 18 and 20 are formed until the surface of the gate electrode 10 is exposed.
When the etching process for forming the
As shown in, the surface of the semiconductor substrate 2 located on the surface layer of the semiconductor substrate 2 (the surface of the diffusion layer 14) is dug, and in some cases, the surface may be dug deeper than the thickness of the diffusion layer 14. If the surface of the diffusion layer 14 is dug,
The function as the impurity diffusion layer may be deteriorated, and the electrical connection with the upper conductive layer through the contact hole may be insufficient.

【0011】本発明は、このような実情に鑑みて成さ
れ、下層側導電層または不純物拡散層の表面を掘りすぎ
ることなく、しかもコンタクトホールを通しての電気的
接続が良好なコンタクトホールの形成方法を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for forming a contact hole which does not overdue the surface of the lower conductive layer or the impurity diffusion layer and which has good electrical connection through the contact hole. The purpose is to provide.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るコンタクトホールの形成方法は、下地
基板の表面に、導電層を堆積する工程と、前記導電層の
上に、反射防止膜を堆積する工程と、反射防止膜の上
に、レジスト膜を成膜し、このレジスト膜を所定パター
ンにフォトリソグラフィー加工し、その所定パターンの
レジスト膜をマスクとして、前記導電層を所定パターン
にエッチング加工する工程と、レジスト膜を除去して、
所定パターンの導電層が形成された下地基板の表面に、
層間絶縁膜を堆積する工程と、導電層の上に残存する反
射防止膜を一部除去する深さまで、層間絶縁膜に第1コ
ンタクトホールを形成すると同時に、前記下地基板の表
面が露出する深さまで層間絶縁膜に第2コンタクトホー
ルを形成する工程と、前記第1コンタクトホール内の底
部に位置する反射防止膜のエッチング速度を早くするた
めに、この第1コンタクトホール内の底部に入り込むよ
うに、不純物のイオン注入を行う工程と、その後、前記
第1コンタクトホール内底部の反射防止膜を除去する工
程とを有する。
In order to achieve the above object, a method of forming a contact hole according to the present invention comprises a step of depositing a conductive layer on the surface of a base substrate, and a step of reflecting a conductive layer on the conductive layer. A step of depositing an anti-reflection film, a resist film is formed on the anti-reflection film, the resist film is photolithographically processed into a predetermined pattern, and the conductive film is subjected to a predetermined pattern using the resist film having the predetermined pattern as a mask. And the process of etching to remove the resist film,
On the surface of the base substrate on which the conductive layer of a predetermined pattern is formed,
The step of depositing the interlayer insulating film, and the depth of partially removing the antireflection film remaining on the conductive layer, the first contact hole is formed in the interlayer insulating film, and the depth of exposing the surface of the base substrate at the same time. A step of forming a second contact hole in the interlayer insulating film, and a step of forming a second contact hole in the first contact hole in order to increase the etching rate of the antireflection film located in the bottom of the first contact hole. The method includes a step of implanting impurities, and a step of removing the antireflection film on the inner bottom of the first contact hole.

【0013】前記下地基板は、たとえば半導体基板であ
る。半導体基板の表面には、ゲート絶縁膜を介して前記
導電層を形成し、前記導電層を所定パターンにエッチン
グすることによりゲート電極を形成し、このゲート電極
に対して自己整合的に、イオン注入を行うことにより、
半導体基板の表層には、不純物拡散層を形成することが
好ましい。
The base substrate is, for example, a semiconductor substrate. The conductive layer is formed on the surface of the semiconductor substrate via a gate insulating film, the conductive layer is etched into a predetermined pattern to form a gate electrode, and ion implantation is performed in self-alignment with the gate electrode. By doing
An impurity diffusion layer is preferably formed on the surface layer of the semiconductor substrate.

【0014】前記反射防止膜のエッチング速度を早くす
るためのイオン注入の不純物種として、前記半導体基板
の表面に形成される不純物拡散層に含まれる不純物と同
じ導電型の不純物を用いることが好ましい。前記反射防
止膜として、窒素と酸素とシリコンとを少なくとも含む
化合物膜(Six y z 、さらに水素を含む場合に
は、Six y z :H膜)が用いられることが好まし
い。その他の反射防止膜としては、Six y (水素を
含む場合にはSix y :H膜)などを用いることがで
きる。
It is preferable to use an impurity of the same conductivity type as the impurity contained in the impurity diffusion layer formed on the surface of the semiconductor substrate as an impurity species for ion implantation for increasing the etching rate of the antireflection film. As the antireflection film, a compound including at least film nitrogen and oxygen and silicon (Si x O y N z, if further containing hydrogen, Si x O y N z: H film) is preferably used. As the other antireflection film, Si x N y (Si x N y : H film when hydrogen is contained) or the like can be used.

【0015】前記反射防止膜を除去するために、希フッ
酸処理などのウエットエッチング処理を用いることが好
ましい。本発明において、下地基板とは、拡散層が形成
された半導体基板に限らず、上層側配線層との何らかの
電気的接続を図るための下層側導電層または拡散層が形
成された基板全てを意味する。
In order to remove the antireflection film, it is preferable to use a wet etching process such as a dilute hydrofluoric acid process. In the present invention, the base substrate is not limited to a semiconductor substrate on which a diffusion layer is formed, but refers to all substrates on which a lower conductive layer or a diffusion layer for forming some electrical connection with an upper wiring layer is formed. To do.

【0016】[0016]

【作用】本発明に係るコンタクトホールの形成方法で
は、拡散層などが形成された下地基板の表面に臨む第2
コンタクトホールは貫通しているが、ゲート電極などの
導電層の上に形成された第1コンタクトホールの底部に
反射防止膜が残っている状態で、イオン注入を行う。次
に、希フッ酸処理などのウエットエッチングを行うこと
により、拡散層などが形成された下地基板の表面のエッ
チングを抑制し、なおかつ、ゲート電極などの導電層上
の第1コンタクトホールも貫通させることができる。イ
オン注入は、Six y z などで構成される反射防止
膜のエッチングレートを増加させる効果をもたらす。
In the method of forming a contact hole according to the present invention, the second surface facing the surface of the underlying substrate on which the diffusion layer is formed.
Although the contact hole penetrates, ion implantation is performed in a state where the antireflection film remains at the bottom of the first contact hole formed on the conductive layer such as the gate electrode. Next, wet etching such as dilute hydrofluoric acid treatment is performed to suppress etching of the surface of the underlying substrate on which the diffusion layer and the like are formed, and also to penetrate the first contact hole on the conductive layer such as the gate electrode. be able to. The ion implantation brings about an effect of increasing the etching rate of the antireflection film made of Si x O y N z or the like.

【0017】ウエットエッチングは、拡散層が形成され
た下地基板(たとえば半導体基板)の表面をほとんどエ
ッチングすることなく、Six y z などで構成され
る反射防止膜や、SiO2 などで構成される層間絶縁膜
をエッチングできる。ウエットエッチングで、ゲート電
極などの導電層上に残った反射防止膜を除去している間
に、層間絶縁膜自体もエッチングされるので、できるだ
け反射防止膜のエッチング速度を増加させる必要があ
る。そのためにイオン注入は有効である。なおかつ、こ
の時のイオン注入に、不純物拡散層と同じタイプの層を
形成できるイオン種を用いることで拡散層領域のマージ
ン拡大も兼ねられる。
In the wet etching, the surface of a base substrate (for example, a semiconductor substrate) on which a diffusion layer is formed is hardly etched, and an antireflection film made of Si x O y N z or SiO 2 is used. The interlayer insulating film to be etched can be etched. Since the interlayer insulating film itself is also etched while removing the antireflection film remaining on the conductive layer such as the gate electrode by wet etching, it is necessary to increase the etching rate of the antireflection film as much as possible. Therefore, ion implantation is effective. In addition, the ion implantation at this time also serves to expand the margin of the diffusion layer region by using an ion species capable of forming a layer of the same type as the impurity diffusion layer.

【0018】本発明によれば、ゲート電極パターニング
時の反射防止膜としてSix y z を用いるデバイス
構造で、ゲート電極上のコンタクトホールと、拡散上の
コンタクトホールを形成する工程において、拡散層のエ
ッチングを抑制し、なおかつゲート電極とのコンタクト
ホールも形成できる。0.25μm世代及びそれ以降の
世代の集積回路の形成に効果をもたらす。
According to the present invention, gate electrode patterning
Si as an antireflection film forxOyN zDevice using
In the structure, contact holes on the gate electrode and on the diffusion
In the process of forming the contact hole, the diffusion layer
Suppression of contact and contact with the gate electrode
Holes can also be formed. 0.25 μm generation and later
It has an effect on the formation of integrated circuits of the next generation.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明を、図面に示す実施例に基づ
き、詳細に説明する。図1(A)〜(C)は本発明の一
実施例に係るコンタクトホールの形成方法を示す要部概
略断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on the embodiments shown in the drawings. 1 (A) to 1 (C) are schematic cross-sectional views of a main part showing a method of forming a contact hole according to an embodiment of the present invention.

【0020】本実施例では、下地基板としての半導体基
板の表面に、Nチャネル型MOSトランジスタを形成
し、MOSトランジスタのゲート電極と、半導体基板の
拡散層とに臨むコンタクトホールを形成する場合につい
て説明する。まず、図1(A)に示すように、半導体基
板2の表面に、所定のパターンで素子分離領域(LOC
OS)4を形成し、LOCOSで覆われていない半導体
基板の表面にゲート絶縁膜8を形成する。半導体基板と
しては、P型の単結晶シリコンウェーハまたはN型の単
結晶シリコンウェーハの表面にPウェルを形成したもの
を用いる。LOCOS4は、窒化シリコン膜を酸化阻止
膜として用いた選択酸化法により形成する。ゲート絶縁
膜8は、半導体基板の表面を熱酸化することにより形成
され、酸化シリコン膜などで構成される。
In the present embodiment, a case will be described in which an N-channel MOS transistor is formed on the surface of a semiconductor substrate as a base substrate, and a contact hole facing the gate electrode of the MOS transistor and the diffusion layer of the semiconductor substrate is formed. To do. First, as shown in FIG. 1A, an element isolation region (LOC) is formed in a predetermined pattern on the surface of the semiconductor substrate 2.
OS) 4 is formed, and the gate insulating film 8 is formed on the surface of the semiconductor substrate which is not covered with LOCOS. As the semiconductor substrate, a P-type single crystal silicon wafer or an N-type single crystal silicon wafer having a P well formed on the surface thereof is used. The LOCOS 4 is formed by a selective oxidation method using a silicon nitride film as an oxidation prevention film. The gate insulating film 8 is formed by thermally oxidizing the surface of the semiconductor substrate, and is made of a silicon oxide film or the like.

【0021】その後、ゲート絶縁膜8およびLOCOS
4の上に、ゲート電極10となる導電層を堆積する。導
電層としては、ポリシリコン層、あるいはポリシリコン
層とシリサイド層(たとえばタングステンシリサイド)
との積層膜であるポリサイド膜などで構成され、CVD
などの手段で堆積される。ポリシリコン層には、導電性
を高めるために、リンなどの不純物がドープしてあるこ
とが好ましい。
After that, the gate insulating film 8 and the LOCOS are formed.
A conductive layer to be the gate electrode 10 is deposited on the surface of the electrode 4. As the conductive layer, a polysilicon layer, or a polysilicon layer and a silicide layer (for example, tungsten silicide)
And a polycide film which is a laminated film of
It is deposited by means such as. The polysilicon layer is preferably doped with impurities such as phosphorus in order to enhance conductivity.

【0022】次に、導電層の上に、反射防止膜12であ
るSiX Y Z 膜を成膜する。この時のSiX Y
Z 膜は、導電層がWSix を含むポリサイド膜である場
合に、このWSix に対して反射防止効果(定在波効果
を抑制する)を得られえるように、屈折率n=2.1
2、吸収係数k=0.60、膜厚d=29nmとなるよ
うに、以下の表1に示す形成条件とすれば良い。
Next, a Si X O Y N Z film which is the antireflection film 12 is formed on the conductive layer. Si X O Y N at this time
When the conductive layer is a polycide film containing WSi x , the Z film has a refractive index n = 2.1 so that an antireflection effect (suppressing the standing wave effect) can be obtained for this WSi x .
2, the absorption coefficient k = 0.60, and the film thickness d = 29 nm may be used under the formation conditions shown in Table 1 below.

【0023】[0023]

【表1】 装置 ;枚様式平行平板プラズマCVD SiH4 ;50sccm N2 O ;50sccm 圧力 ;333Pa(2.5Torr) RF パワー;190W 電極間隔 ;1cm 次に、反射防止膜12の上に、レジスト膜を形成し、K
rFエキシマレーザーを用いたフォトリソグラフィー技
術により、ゲート電極のパターンで、レジスト膜のパタ
ーニングを行う。その際に、反射防止膜12により定在
波効果が抑制されるので、微細加工が可能である。その
後、レジスト膜をマスクとして、導電層をRIE(反応
性イオンエッチング)などの手段でエッチング加工し、
ゲート電極10を得る。
[Table 1] Device: Single plate parallel plate plasma CVD SiH 4 ; 50 sccm N 2 O; 50 sccm pressure; 333 Pa (2.5 Torr) RF power; 190 W electrode spacing; 1 cm Next, on the antireflection film 12, a resist film is formed. To form K
The resist film is patterned with the pattern of the gate electrode by the photolithography technique using the rF excimer laser. At that time, since the standing wave effect is suppressed by the antireflection film 12, fine processing is possible. Then, using the resist film as a mask, the conductive layer is etched by means such as RIE (reactive ion etching),
The gate electrode 10 is obtained.

【0024】次に、半導体基板2の表面に、ソース・ド
レイン領域用不純物拡散層14を形成するためのイオン
注入を行う。ゲート電極10の上には、レジスト膜が残
っていてもよいが、除去しても良い。このイオン注入お
よびその後の活性化アニール処理により、ゲート電極1
0およびLOCOS4で覆われていない半導体基板2の
表層には、ソース・ドレイン領域用不純物拡散層14が
形成される。
Next, ion implantation is performed on the surface of the semiconductor substrate 2 to form the source / drain region impurity diffusion layers 14. The resist film may remain on the gate electrode 10 or may be removed. By this ion implantation and the subsequent activation annealing treatment, the gate electrode 1
The source / drain region impurity diffusion layers 14 are formed in the surface layer of the semiconductor substrate 2 which is not covered with 0 and LOCOS 4.

【0025】レジスト膜を除去した後、反射防止膜12
が残存しているゲート電極10が形成された半導体基板
2の上に、酸化シリコンなどで構成される層間絶縁膜1
6をCVDなどで堆積する。その後、特定の不純物拡散
層14とのコンタクトを図ると共に、特定のゲート電極
10とのコンタクトを図るために、層間絶縁膜16に
は、第1コンタクトホール18と第2コンタクトホール
20とを形成する。これらコンタクトホール18,20
を形成するために、まず、図1(A)に示すように、第
2コンタクトホール20の底部において、不純物拡散層
14の表面が露出する段階でエッチングが停止するよう
に制御してエッチングを行う。その段階では、第1コン
タクトホール18の底部には、反射防止膜12が残存し
ている。なぜなら、反射防止膜12を構成するSiX
Y Z 膜のエッチング速度は、酸化シリコンなどで構成
された層間絶縁膜16のエッチング速度よりも小さいた
めである。
After removing the resist film, the antireflection film 12 is formed.
On the semiconductor substrate 2 on which the gate electrode 10 on which the silicon oxide remains is formed, the interlayer insulating film 1 made of silicon oxide or the like.
6 is deposited by CVD or the like. After that, a first contact hole 18 and a second contact hole 20 are formed in the interlayer insulating film 16 in order to make a contact with the specific impurity diffusion layer 14 and a contact with the specific gate electrode 10. . These contact holes 18, 20
1A, first, as shown in FIG. 1A, etching is performed so that the etching is stopped at the stage where the surface of the impurity diffusion layer 14 is exposed at the bottom of the second contact hole 20. . At that stage, the antireflection film 12 remains on the bottom of the first contact hole 18. This is because Si X O forming the antireflection film 12
The etching rate of the Y N Z film is smaller than the etching rate of the interlayer insulating film 16 made of such as silicon oxide.

【0026】次に、図1(B)に示すように、コンタク
トホール18,20が形成された層間絶縁膜16の全面
にイオン注入を行う。ここでは、n+ の導電型の不純物
拡散層14と同じタイプとなるイオン種として、P(リ
ン)を、ドーズ量が5×10 15/cm2 、エネルギーが
60keVで注入する。この拡散層14と同一導電型の
不純物のイオン注入を行うことで、第2コンタクトホー
ル20の底部には、不純物拡散層14と同一の導電型の
不純物が再度打ち込まれることになる。その結果、第2
コンタクトホール20の底部に位置する拡散層14のコ
ンタクト部分22の不純物濃度が上昇し、コンタクト抵
抗を下げることができると共に、拡散層領域のマージン
拡大も兼ねられる。なお、p+ 拡散層を形成したい場合
は、BF 2 を、ドーズ量5×1015/cm2 ,エネルギ
ー60keVで注入すればよい。
Next, as shown in FIG.
The entire surface of the interlayer insulating film 16 on which the through holes 18 and 20 are formed
Ion implantation is performed. Where n+Conductivity type impurities
As an ion species of the same type as the diffusion layer 14, P (re
The dose is 5 × 10 Fifteen/ Cm2 , Energy
Inject at 60 keV. Of the same conductivity type as this diffusion layer 14.
By performing impurity ion implantation, the second contact hole
At the bottom of the module 20, the same conductivity type as the impurity diffusion layer 14 is formed.
The impurities will be driven in again. As a result, the second
The diffusion layer 14 located at the bottom of the contact hole 20
The impurity concentration of the contact portion 22 increases,
The resistance can be lowered and the margin of the diffusion layer area can be reduced.
It can also be expanded. Note that p+When you want to form a diffusion layer
Is BF 2 The dose amount is 5 × 10Fifteen/ Cm2 , Energy
It may be injected at -60 keV.

【0027】次に、図1(C)に示すように、HF:H
2 O=1:200の希フッ酸を用い、ウエットエッチン
グを、第1コンタクトホール18の底部に位置するゲー
ト電極10上の反射防止膜12が除去されるまで行う。
希フッ酸は、半導体基板の表面であるSi(シリコン)
をエッチングしないので、拡散層14をエッチングする
ことはない。
Next, as shown in FIG. 1C, HF: H
Wet etching is performed using dilute hydrofluoric acid of 2 O = 1: 200 until the antireflection film 12 on the gate electrode 10 located at the bottom of the first contact hole 18 is removed.
Dilute hydrofluoric acid is Si (silicon) on the surface of the semiconductor substrate.
Is not etched, the diffusion layer 14 is not etched.

【0028】以上により、拡散層14をエッチングする
ことなく拡散層14上の第2コンタクトホールとゲート
電極10上の第1コンタクトホールの双方を、同時に良
好に形成することができる。なお、本発明は、上述した
実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種
々に改変することができる。
As described above, both the second contact hole on the diffusion layer 14 and the first contact hole on the gate electrode 10 can be favorably formed simultaneously without etching the diffusion layer 14. The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the present invention.

【0029】たとえば、上記実施例では、半導体基板の
表面に臨むコンタクトホールと、ゲート電極の表面に臨
むコンタクトホールとを同時に形成する場合について説
明したが、本発明は、これに限定されない。たとえば、
下層側導電層(導電領域を含む概念)の表面と、その下
層側導電層の上の層に位置する上層側導電層とに、同時
にコンタクトホールを形成する場合についても、本発明
の方法を適用することができる。
For example, in the above embodiment, the case where the contact hole facing the surface of the semiconductor substrate and the contact hole facing the surface of the gate electrode are formed at the same time has been described, but the present invention is not limited to this. For example,
The method of the present invention is also applied to the case where the contact holes are simultaneously formed on the surface of the lower conductive layer (concept including the conductive region) and the upper conductive layer located above the lower conductive layer. can do.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ゲート電極などの導電層のパターニング時に、Si
x y z などの反射防止膜を用いるデバイス構造で、
ゲート電極などの導電層上のコンタクトホールと、拡散
層が形成された半導体基板などの下地基板上のコンタク
トホールとを形成する工程において、拡散層などが形成
された下地基板の表面のエッチングを抑制し、なおかつ
ゲート電極などの導電層との良好な接続を図るコンタク
トホールを形成できる。本発明の方法を用いることによ
り、0.25μm世代、およびそれ以降の世代の集積回
路の形成に効果をもたらす。
As described above, according to the present invention, when patterning a conductive layer such as a gate electrode, Si
A device structure using an antireflection film such as x O y N z ,
In the process of forming contact holes on a conductive layer such as a gate electrode and contact holes on a base substrate such as a semiconductor substrate on which a diffusion layer is formed, the etching of the surface of the base substrate on which the diffusion layer is formed is suppressed. In addition, a contact hole can be formed for achieving good connection with a conductive layer such as a gate electrode. Use of the method of the present invention is effective in forming integrated circuits of the 0.25 μm generation and the subsequent generations.

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

【図1】図1(A)〜(C)は本発明の一実施例に係る
コンタクトホールの形成方法の概略断面図である。
1A to 1C are schematic cross-sectional views of a method of forming a contact hole according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2(A),(B)は従来例に係るコンタクト
ホールの形成方法を示す概略断面図である。
FIGS. 2A and 2B are schematic cross-sectional views showing a method of forming a contact hole according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2… 半導体基板 4… LOCOS 8… ゲート絶縁膜 10… ゲート電極 12… 反射防止膜 14… 不純物拡散層 16… 層間絶縁膜 18… 第1コンタクトホール 20… 第2コンタクトホール 2 ... Semiconductor substrate 4 ... LOCOS 8 ... Gate insulating film 10 ... Gate electrode 12 ... Antireflection film 14 ... Impurity diffusion layer 16 ... Interlayer insulating film 18 ... First contact hole 20 ... Second contact hole

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下地基板の表面に、導電層を堆積する工
程と、 前記導電層の上に、反射防止膜を堆積する工程と、 反射防止膜の上に、レジスト膜を成膜し、このレジスト
膜を所定パターンにフォトリソグラフィー加工し、その
所定パターンのレジスト膜をマスクとして、前記導電層
を所定パターンにエッチング加工する工程と、 レジスト膜を除去して、所定パターンの導電層が形成さ
れた下地基板の表面に、層間絶縁膜を堆積する工程と、 導電層の上に残存する反射防止膜を一部除去する深さま
で、層間絶縁膜に第1コンタクトホールを形成すると同
時に、前記下地基板の表面が露出する深さまで層間絶縁
膜に第2コンタクトホールを形成する工程と、 前記第1コンタクトホール内の底部に位置する反射防止
膜のエッチング速度を早くするために、この第1コンタ
クトホール内の底部に入り込むように、不純物のイオン
注入を行う工程と、 その後、前記第1コンタクトホール内底部の反射防止膜
を除去する工程とを有するコンタクトホールの形成方
法。
1. A step of depositing a conductive layer on the surface of a base substrate, a step of depositing an antireflection film on the conductive layer, and a step of forming a resist film on the antireflection film. The resist film is photolithographically processed into a predetermined pattern, the conductive film is etched into a predetermined pattern using the resist film having the predetermined pattern as a mask, and the resist film is removed to form a conductive layer having a predetermined pattern. A step of depositing an interlayer insulating film on the surface of the base substrate, and a step of forming a first contact hole in the interlayer insulating film to a depth at which the antireflection film remaining on the conductive layer is partially removed, Forming a second contact hole in the interlayer insulating film to a depth at which the surface is exposed; and increasing the etching rate of the antireflection film located at the bottom of the first contact hole. In order to achieve this, a method of forming a contact hole, including a step of ion-implanting impurities so as to enter the bottom of the first contact hole, and then removing the antireflection film at the bottom of the first contact hole. .
【請求項2】 前記下地基板が、半導体基板であり、半
導体基板の表面には、ゲート絶縁膜を介して前記導電層
を形成し、前記導電層を所定パターンにエッチングする
ことによりゲート電極を形成し、このゲート電極に対し
て自己整合的に、イオン注入を行うことにより、半導体
基板の表層には、不純物拡散層を形成する請求項1に記
載のコンタクトホールの形成方法。
2. The base substrate is a semiconductor substrate, and the conductive layer is formed on the surface of the semiconductor substrate via a gate insulating film, and the conductive layer is etched into a predetermined pattern to form a gate electrode. The method of forming a contact hole according to claim 1, wherein the impurity diffusion layer is formed in the surface layer of the semiconductor substrate by performing ion implantation in self-alignment with respect to the gate electrode.
【請求項3】 前記反射防止膜のエッチング速度を早く
するためのイオン注入の不純物種として、前記半導体基
板の表面に形成される不純物拡散層に含まれる不純物と
同じ導電型の不純物を用いる請求項2に記載のコンタク
トホールの形成方法。
3. An impurity of the same conductivity type as an impurity contained in an impurity diffusion layer formed on the surface of the semiconductor substrate is used as an impurity species of ion implantation for increasing the etching rate of the antireflection film. 2. The method for forming a contact hole according to 2.
【請求項4】 前記反射防止膜として、窒素と酸素とシ
リコンとを少なくとも含む化合物膜が用いられる請求項
1〜3のいずれかに記載のコンタクトホールの形成方
法。
4. The method of forming a contact hole according to claim 1, wherein a compound film containing at least nitrogen, oxygen and silicon is used as the antireflection film.
【請求項5】 前記反射防止膜を除去するために、希フ
ッ酸処理を用いる請求項1〜4のいずれかに記載のコン
タクトホールの形成方法。
5. The method for forming a contact hole according to claim 1, wherein a dilute hydrofluoric acid treatment is used to remove the antireflection film.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1154502A (en) * 1997-05-07 1999-02-26 Applied Materials Inc Method and device for deposition of etching stopping layer
US7804575B2 (en) 2004-08-13 2010-09-28 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method having liquid evaporation control

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