JPH0864765A - 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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JPH0864765A
JPH0864765A JP21795694A JP21795694A JPH0864765A JP H0864765 A JPH0864765 A JP H0864765A JP 21795694 A JP21795694 A JP 21795694A JP 21795694 A JP21795694 A JP 21795694A JP H0864765 A JPH0864765 A JP H0864765A
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JP
Japan
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film
photoresist
dielectric
polycrystalline silicon
etching
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JP21795694A
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Inventor
Yoshio Muto
嘉男 武藤
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極パターン間に発生した誘電体膜の柱状の
残渣を選択的に除去することにより、キャパシタの信頼
性を向上させる。 【構成】 多結晶シリコン膜3、誘電体膜4及び多結晶
シリコン膜5からなるキャパシタの側壁9を覆うフォト
レジスト膜7をマスクとしてエッチングを行うことによ
って、誘電体膜4の残存パターン8のみを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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、キャパシタの一部となる下部電極上に誘
電体膜と導電体膜とを順次堆積した後、この導電体膜を
キャパシタの上部電極形状に加工するようにした半導体
装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置のキャパシタの製造方
法を、図2に基づいて説明する。図2は、従来の半導体
装置のキャパシタの製造方法を説明する製造工程図であ
る。
【0003】まず、図2(a)に示すように、P型の半
導体基板101上に層間絶縁膜102を形成した後、層
間絶縁膜102を選択エッチングして、半導体基板10
1に達する第1の孔111及び第2の孔112を形成す
る。しかる後、層間絶縁膜102をマスクとしてN型の
不純物を第1の孔111及び第2の孔112の底面部の
半導体基板101にイオン注入し、熱処理して半導体基
板101にN型の不純物拡散層110を形成する。さら
に、N型の不純物を含有する多結晶シリコン膜103を
CVD法で半導体基板101上及び層間絶縁膜102上
に堆積した後、この多結晶シリコン膜103を選択エッ
チングする。
【0004】次に、図2(b)に示すように、多結晶シ
リコン膜103及び多結晶シリコン膜103以外の半導
体基板101上に減圧CVD法等によって酸化膜、窒化
膜及び酸化膜を順次堆積し、誘電体膜104を形成す
る。その後、誘電体膜104上にN型の不純物を含有す
る多結晶シリコン膜105をCVD法によって堆積し、
この多結晶シリコン膜103及び誘電体膜104を半導
体装置のキャパシタ形状にするため、塗布、露光及び現
像を行うことによって多結晶シリコン膜105上にフォ
トレジスト膜106をパターン形成する。
【0005】次に、図2(c)に示すように、パターニ
ングされたフォトレジスト膜106をマスクとして異方
性エッチングを行い、多結晶シリコン膜103、誘電体
膜104及び多結晶シリコン膜105を貫通する孔Aを
形成する。その後、フォトレジスト膜106を除去す
る。以上の工程によって、多結晶シリコン膜103、1
05を電極形状にして、下部電極、誘電体膜104及び
上部電極からなるキャパシタを形成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年の半導体装置の高
集積化の要望により、微細加工技術の中でドライエッチ
ング法は、高い異方性及び被エッチング膜と下地膜との
高い選択性を備えてきた。これによって、ドライエッチ
ング法は、サブミクロン以下の寸法レベルまで微細化さ
れた素子に適用できるようになった。しかしながら、ド
ライエッチング法の高い異方性や高い選択性によって、
以下のような新たな課題が生じてきた。
【0007】つまり、従来は、図2に基づいて説明した
ように、上部電極となる多結晶シリコン膜105、誘電
体膜(酸化膜、窒化膜、酸化膜)104、下部電極とな
る多結晶シリコン膜103の3層を一括して異方性ドラ
イエッチングすることにより、合わせずれのない上下二
層電極を形成していた。しかし、この方法によると、図
2(b)に示すように3層一括エッチングする前の多結
晶シリコン膜103のパターンの端部(側壁部)に、誘
電体膜104が基板平面に対して垂直に堆積する部分B
が存在することになる。
【0008】この部分Bの誘電体膜104は、図2
(c)に示すように、ドライエッチング法の高い異方性
及び高い選択性のために、異方性エッチングで孔Aを形
成した後も取り除くことができず、そのため誘電体膜1
04の一部である窒化膜等が孔Aの底面に柱状(或いは
壁状)の残存パターン(残渣パターン)108として残
ってしまう。この残存パターン108は、その後の半導
体製造工程においてパターン形成不良を発生させたり、
層間絶縁膜成膜時に平坦性を悪化させる。よって、従来
の方法によると、キャパシタ形成後の加工が困難にな
り、さらに、残存パターン108を起因とする異物がウ
ェハに付着し、結果として半導体装置の製品歩留りを大
きく低下させるという問題があった。
【0009】また、この残存パターン108を取り除く
ために、図2(d)に示すようにウエットエッチングを
行うと、上下電極の側壁部分Cの近傍の誘電体膜104
が不必要にエッチング除去され、その結果上下電極が短
絡したりキャパシタ容量が小さくなる等によって半導体
装置の信頼性が低下するという問題があった。
【0010】そこで、本発明は、電極パターン間に残っ
た誘電体膜の柱状の残存パターンを選択的に除去し、パ
ターン形成不良や異物の発生を低減できる半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板に設
けられた不純物拡散層と接続される第1の導電膜をパタ
ーン形成する第1の工程と、前記第1の導電膜の表面に
少なくとも窒化膜を具備する誘電体膜を形成する第2の
工程と、前記誘電体膜上に第2の導電膜を形成する第3
の工程と、前記第2の導電膜上に第1のフォトレジスト
膜を形成する第4の工程と、前記第1のフォトレジスト
膜を露光及び現像して、第1の孔を有するパターン形状
に加工する第5の工程と、前記第1のフォトレジスト膜
をマスクとして異方性エッチングを行い、前記第1の導
電膜、前記誘電体膜及び前記第2の導電膜を貫通する第
2の孔を形成する第6の工程と、前記第1のフォトレジ
スト膜を除去した後、少なくとも前記第2の孔の内側面
を覆う第2のフォトレジスト膜を形成する第7の工程
と、前記第2のフォトレジスト膜をマスクとしてエッチ
ングを行い、前記第2の孔内の前記誘電体膜の残存パタ
ーンを除去する第8の工程とを具備する。
【0012】
【作用】本発明の半導体装置の製造方法では、まず、例
えば選択エッチングでパターン形成された第1の導電膜
上に誘電体膜(例えば酸化膜、窒化膜及び酸化膜の積層
膜)と上部電極となる例えば多結晶シリコン膜である第
2の導電膜を形成する。そして、第2の導電膜上で所定
形状にパターン形成されたフォトレジスト膜をマスクと
して第1の導電膜、誘電体膜及び第2の導電膜を異方性
ドライエッチング法で一度に選択的にエッチングし、フ
ォトレジスト膜を除去して2層の上部電極及び下部電極
を形成する。さらに、上記異方性ドライエッチングによ
り形成された孔の内側面を覆うフォトレジスト膜のパタ
ーンを基板表面に形成し、このフォトレジスト膜をマス
クとしてエッチングすることにより、異方性エッチング
では除去できなかった、孔内の誘電体膜の残存パターン
を選択的に除去することができる。
【0013】本発明の方法で窒化膜等の誘電体膜の残存
パターンを除去することにより、その後の半導体製造工
程におけるパターン形成不良の発生や残存パターンに起
因する異物のウェハ上への付着を低減し、結果として半
導体装置の製品歩留りや信頼性を大きく向上させること
ができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を半導体装置のキャパシタ製造
に適用した実施例につき、図1を参照して説明する。
【0015】図1は、本実施例に係る半導体装置のキャ
パシタ製造工程図である。まず、図1(a)に示すよう
に、P型の半導体シリコン基板1上に層間絶縁膜2を形
成した後、層間絶縁膜2を選択エッチングして第1の孔
11及び第2の孔12を形成する。しかる後、層間絶縁
膜2をマスクとして第1の孔11及び第2の孔12の底
面部に露出する半導体基板1にN型の不純物をイオン注
入し、さらに熱処理を施して半導体基板1の表面にN型
の不純物拡散層10を形成する。
【0016】しかる後、層間絶縁膜2及び不純物拡散層
10上に減圧CVD法によってN型不純物を含有する多
結晶シリコン膜3を膜厚100〜200nmで成膜し、
層間絶縁膜2上に開孔を有する第1の所定パターンでパ
ターニングされたフォトレジスト膜(図示せず)をマス
クとして多結晶シリコン膜3をRIEやECRプラズマ
によって異方性エッチングする。そして、フォトレジス
ト膜をドライアッシング等の方法で除去し、下部電極を
形成する。エッチング条件として、例えばRIEの場合
は、Cl2 /Heガスを使用して0.5Torrの圧力
で30〜60秒程度の時間行うと、レジストマスクに対
する寸法変換差の少ない良好な形状が得られる。
【0017】次に、図1(b)に示すように、シリコン
酸化膜(膜厚5〜10nm程度)、シリコン窒化膜(膜
厚5〜10nm程度)及びシリコン酸化膜(膜厚5〜1
0nm程度)を積層したONO膜4を全面に形成する。
さらに上部電極となる多結晶シリコン膜5を膜厚100
〜200nmで全面に成膜する。しかる後、第1の所定
パターンの開孔を包含するような開孔を有する第2の所
定パターンでパターニングされたフォトレジスト膜6を
形成する。
【0018】次に、図1(c)に示すように、フォトレ
ジスト膜6をマスクとして多結晶シリコン膜5とONO
膜4と多結晶シリコン膜3とを一括してドライエッチン
グし、ONO膜を介した2層の多結晶シリコン膜からな
る上下電極を形成する。エッチング条件としては、例え
ばRIEの場合、ステップ1でCl2 /Heガスを使用
して0.5Torrの圧力で30〜60秒程度の時間行
い、多結晶シリコン膜5をエッチングする。次に、ステ
ップ2でCF4 ガスを使用して0.5Torrの圧力で
5〜10秒程度の時間行い、ONO膜4をエッチングす
る。次に、ステップ3でCl2 /Heガスを使用して
0.5Torrの圧力で30〜60秒程度の時間行い、
多結晶シリコン膜3をエッチングする。このとき、シリ
コン窒化膜の壁状の残存パターン8が層間絶縁膜2上に
残る。その後、マスクとして使用したフォトレジスト膜
6をドライアッシングにより除去する。
【0019】ここで、仮に、誘電体膜4の残存パターン
8が残らないように上述のエッチング条件のうちステッ
プ2の時間を延ばした場合、上下電極間のONO膜4に
サイドエッチが入ったり、下地である層間絶縁膜2がエ
ッチングされ、結果として半導体装置の歩留りや信頼性
を低下させることになる。
【0020】次に、図1(d)に示すように、多結晶シ
リコン膜3、誘電体膜4及び多結晶シリコン膜5からな
るキャパシタの側壁9部分を含む表面を覆うように、第
1の所定パターンの開孔と第2の所定パターンの開孔と
の中間位置に開孔を有する第3の所定パターンでフォト
レジスト膜7をパターン形成する。
【0021】次に、図1(e)に示すように、フォトレ
ジスト膜7をマスクとして残存パターン8をウェットエ
ッチングで除去する。ウエットエッチングの条件として
は、20〜100℃程度の熱リン酸溶液を使用し、1〜
3分程度の時間エッチングする。このときのシリコン酸
化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング速度比は20
以上あるので、下地にシリコン酸化膜を用いた層間絶縁
膜でも厚さにして数Åのエッチング量である。
【0022】ここで、層間絶縁膜2が比較的厚いシリコ
ン酸化膜の場合は、熱リン酸溶液の代わりに数%の濃度
のバファードフッ化水素(HF+NH4 F)水溶液を用
いて数10秒程度の時間エッチングしてもよい。この場
合は、下地のシリコン酸化膜をエッチングしてリフトオ
フによりシリコン窒化膜の残存パターン8を除去するこ
とができる。
【0023】また、層間絶縁膜2が比較的厚いシリコン
酸化膜の場合は、ドライエッチングで除去することも可
能である。ドライエッチングの条件としては、例えばR
IEの場合、HBr/Heガスを使用して0.5Tor
r程度の圧力で等方性エッチングする。処理時間に関し
ては、シリコン窒化膜の壁状の残存パターン8の高さに
もよるが、仮に高さが50nmの場合2〜4分程度の時
間行えばよい。この条件でのシリコン酸化膜に対するシ
リコン窒化膜のエッチング速度比は30〜40程度ある
ので、下地酸化膜のエッチング量は少ない。
【0024】これらの方法では、電極間のONO膜4に
サイドエッチが入ることは全くなく、シリコン窒化膜の
壁状の残存パターン8を除去することができる。
【0025】次に、図1(f)に示すように、マスクと
して使用したフォトレジスト膜7をドライアッシングに
より除去する。
【0026】尚、本実施例で用いたN型の不純物として
は、P、As等を使用することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
異方性ドライエッチング後において発生する、下部電極
の段差があった箇所の誘電体膜の残存パターンを除去す
ることができる。従って、その後の半導体製造工程にお
けるパターン形成不良の発生や残存パターンに起因する
異物のウェハ上への付着を低減し、結果として半導体装
置の製品歩留りや信頼性を大きく向上させることが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の半導体装置のキャパシタの製
造工程図である。
【図2】従来の半導体装置のキャパシタの製造工程図で
ある。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 層間絶縁膜 3、5 多結晶シリコン膜 4 ONO膜 6、7 フォトレジスト膜 8 ONO膜の残存パターン 9 側壁 10 不純物拡散層 11 第1の孔 12 第2の孔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に設けられた不純物拡散層と
    接続される第1の導電膜をパターン形成する第1の工程
    と、 前記第1の導電膜の表面に少なくとも窒化膜を具備する
    誘電体膜を形成する第2の工程と、 前記誘電体膜上に第2の導電膜を形成する第3の工程
    と、 前記第2の導電膜上に第1のフォトレジスト膜を形成す
    る第4の工程と、 前記第1のフォトレジスト膜を露光及び現像して、第1
    の孔を有するパターン形状に加工する第5の工程と、 前記第1のフォトレジスト膜をマスクとして異方性エッ
    チングを行い、前記第1の導電膜、前記誘電体膜及び前
    記第2の導電膜を貫通する第2の孔を形成する第6の工
    程と、 前記第1のフォトレジスト膜を除去した後、少なくとも
    前記第2の孔の内側面を覆う第2のフォトレジスト膜を
    形成する第7の工程と、 前記第2のフォトレジスト膜をマスクとしてエッチング
    を行い、前記第2の孔内の前記誘電体膜の残存パターン
    を除去する第8の工程とを具備することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
JP21795694A 1994-08-19 1994-08-19 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0864765A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100325467B1 (ko) * 2000-01-13 2002-02-21 박종섭 반응부산물 제거방법

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Effective date: 20011106