JPH0883843A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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- JPH0883843A JPH0883843A JP21756794A JP21756794A JPH0883843A JP H0883843 A JPH0883843 A JP H0883843A JP 21756794 A JP21756794 A JP 21756794A JP 21756794 A JP21756794 A JP 21756794A JP H0883843 A JPH0883843 A JP H0883843A
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Abstract
Description
【0001】[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、特にセルフアライメント法でコンタクトホールを
形成する半導体装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device in which a contact hole is formed by a self-alignment method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の半導体装置の高集積化にともな
い、パターンサイズが微細化されて写真製版でのアライ
メントずれに対するマージンは減少している。そのた
め、半導体基板を露出させるコンタクトホールの形成方
法として、実際のコンタクトホールサイズよりも大きな
エッチングマスクパターンを形成して周囲のパターンを
利用してコンタクトホールを形成するセルフアライメン
ト法が提案されている。2. Description of the Related Art With the recent increase in the degree of integration of semiconductor devices, the pattern size has become finer and the margin for misalignment in photolithography has decreased. Therefore, as a method of forming a contact hole exposing a semiconductor substrate, a self-alignment method has been proposed in which an etching mask pattern larger than an actual contact hole size is formed and a contact hole is formed using a peripheral pattern.
【0003】以下に半導体装置の製造工程の部分断面図
である図36〜図41を用いて、従来のセルフアライメ
ント法によるコンタクトホールの形成方法を工程順に説
明する。A conventional method of forming a contact hole by the self-alignment method will be described below in order of steps with reference to FIGS. 36 to 41 which are partial cross-sectional views of a manufacturing process of a semiconductor device.
【0004】まず図36に示す工程において、半導体基
板101上に装置分離領域102を形成し、その後、ゲ
ート酸化膜103aおよび103bとなる酸化膜(図示
せず)を堆積し、それに重ねてゲート電極104aおよ
び104bとなる多結晶シリコン層(図示せず)を堆積
し、さらに重ねて保護膜105aおよび105bとなる
酸化膜(図示せず)を堆積する。そして、その上に図示
しないレジストパターンを形成し、当該レジストパター
ンをエッチングマスクとしてエッチングを行い、所定の
パターンのゲート酸化膜103aおよび103b、ゲー
ト電極104aおよび104b、保護膜105aおよび
105bを形成する。First, in a step shown in FIG. 36, a device isolation region 102 is formed on a semiconductor substrate 101, thereafter, an oxide film (not shown) to be gate oxide films 103a and 103b is deposited, and a gate electrode is overlaid thereon. A polycrystalline silicon layer (not shown) to be 104a and 104b is deposited, and an oxide film (not shown) to be protective films 105a and 105b is further stacked. Then, a resist pattern (not shown) is formed thereon, and etching is performed using the resist pattern as an etching mask to form gate oxide films 103a and 103b, gate electrodes 104a and 104b, and protective films 105a and 105b having a predetermined pattern.
【0005】次に図37に示す工程において、ゲート電
極104aおよび104bを保護するために、全面に酸
化膜(図示せず)を形成した後、異方性エッチングであ
るリアクティブイオンエッチング(以後RIEと呼称)
法により、ゲート電極104aおよび保護膜105aの
側面にサイドウォール106aおよび106bが、ゲー
ト電極104bおよび保護膜105bの側面にはサイド
ウォール106cおよび106dが残るように酸化膜を
除去する。Next, in a step shown in FIG. 37, an oxide film (not shown) is formed on the entire surface in order to protect the gate electrodes 104a and 104b, and then reactive ion etching (hereinafter referred to as RIE) which is anisotropic etching is performed. Called)
By the method, the oxide film is removed so that the sidewalls 106a and 106b remain on the side surfaces of the gate electrode 104a and the protective film 105a and the sidewalls 106c and 106d remain on the side surfaces of the gate electrode 104b and the protective film 105b.
【0006】次に図38に示す工程において、表面全体
に絶縁のための酸化膜107を堆積し、その上に、酸化
膜107以下の層をエッチングから保護するために窒化
膜で構成されるエッチングストッパー膜108を堆積
し、さらにシリコン酸化膜で層間膜109堆積する。こ
の層間膜109の表面はその下に形成されているパター
ンによる凹凸のために平坦ではない。そこで、RIE法
によるエッチバック、または、熱処理によるリフロー法
により層間膜109の表面を平坦化する。Next, in a step shown in FIG. 38, an oxide film 107 for insulation is deposited on the entire surface, and an etching film composed of a nitride film is formed on the oxide film 107 to protect the layers below the oxide film 107 from etching. A stopper film 108 is deposited, and an interlayer film 109 of silicon oxide film is further deposited. The surface of the interlayer film 109 is not flat because of the unevenness due to the pattern formed therebelow. Therefore, the surface of the interlayer film 109 is flattened by the etch back by the RIE method or the reflow method by the heat treatment.
【0007】次に図39に示す工程において、平坦化さ
れた層間膜109上にフォトレジストを塗布し、パター
ニングによりレジストパターン111が形成される。セ
ルフアライメント法において、このレジストパターン1
11の開口部の寸法d’は、形成しようとするコンタク
トホールの寸法dより若干大きく形成される。また、図
39において、レジストパターン111の開口部の本来
の位置を破線で示し、アライメントずれによる実際の開
口部の位置を実線で示し、アライメントずれの大きさを
距離Xで示す。このとき、レジストパターン111の開
口部の側面の下部にはエッチングストッパー膜108の
傾斜部108Sが位置している。Next, in a step shown in FIG. 39, a photoresist is applied on the flattened interlayer film 109 and patterned to form a resist pattern 111. In the self-alignment method, this resist pattern 1
The dimension d ′ of the opening 11 is slightly larger than the dimension d of the contact hole to be formed. Further, in FIG. 39, the original position of the opening of the resist pattern 111 is shown by a broken line, the actual position of the opening due to misalignment is shown by a solid line, and the magnitude of the misalignment is shown by a distance X. At this time, the inclined portion 108S of the etching stopper film 108 is located below the side surface of the opening of the resist pattern 111.
【0008】次に図40に示す工程において、レジスト
パターン111をエッチングマスクとして、RIE法に
よりエッチングを行う。この場合、コンタクトホールの
形成が目的であるため半導体基板101が露出するよう
にオーバーエッチングを行う。ここで、レジストパター
ン111の開口部の寸法d’は、コンタクトホールの寸
法dより大きいので、エッチングの進行により、まず、
エッチングストッパー膜108の傾斜部108Sが先に
露出する。Next, in the step shown in FIG. 40, etching is performed by the RIE method using the resist pattern 111 as an etching mask. In this case, since the purpose is to form a contact hole, overetching is performed so that the semiconductor substrate 101 is exposed. Here, the dimension d ′ of the opening of the resist pattern 111 is larger than the dimension d of the contact hole.
The inclined portion 108S of the etching stopper film 108 is exposed first.
【0009】反応性エッチングであるRIE法は、エッ
チングの対象となる部分の材質の違いにより、多少の選
択性を有する。ここでは、ゲート電極104aおよび1
04bを保護するためのエッチングストッパー膜108
に対してはあまりエッチングが進まないが、層間膜10
9に対してはエッチングが進むことになる。従って、レ
ジストパターン111の開口部の寸法d’の範囲の層間
膜109が全て除去された後も、エッチングストッパー
膜108の傾斜部108Sおよび平坦部Fは残ってい
る。The RIE method, which is reactive etching, has some selectivity due to the difference in the material of the portion to be etched. Here, the gate electrodes 104a and 1
Etching stopper film 108 for protecting 04b
The etching does not proceed so much, but the interlayer film 10
For 9, the etching will proceed. Therefore, even after the interlayer film 109 within the range of the dimension d ′ of the opening of the resist pattern 111 is completely removed, the inclined portion 108S and the flat portion F of the etching stopper film 108 remain.
【0010】次に図41に示す工程において、さらにエ
ッチング続けるとエッチングストッパー膜108の平坦
部108Fが除去され、ほぼ寸法dのコンタクトホール
が完成する。一方、エッチングストッパー膜108の傾
斜部108Sは、その傾斜のため実質的にエッチング方
向(垂直方向)の厚さが厚くなっているので完全には除
去されず、その一部が残ることになる。Next, in the step shown in FIG. 41, when etching is further continued, the flat portion 108F of the etching stopper film 108 is removed, and a contact hole of approximately dimension d is completed. On the other hand, the slanted portion 108S of the etching stopper film 108 is not completely removed because the slanted portion 108S has a substantially large thickness in the etching direction (vertical direction) due to the slant, and a part thereof remains.
【0011】以上説明したように、セルフアライメント
法によれば、エッチングストッパー膜108の傾斜部1
08Sが完全には除去されず、その一部が残るので、ゲ
ート電極104aおよび104bは保護される。従っ
て、コンタクトホールの寸法dより大きな寸法d’の開
口部をもつレジストパターン111を用いて、寸法dの
コンタクトホールを形成することができる。また、図3
9に示すようにレジストパターン111にアライメント
ずれが生じた場合でも、ずれの大きさが許容範囲内であ
れば所定の寸法dのコンタクトホールが得らる。As described above, according to the self-alignment method, the inclined portion 1 of the etching stopper film 108 is formed.
Since 08S is not completely removed and a part of 08S remains, gate electrodes 104a and 104b are protected. Therefore, the contact hole having the dimension d can be formed by using the resist pattern 111 having the opening having the dimension d ′ larger than the dimension d of the contact hole. Also, FIG.
As shown in FIG. 9, even when the resist pattern 111 is misaligned, a contact hole having a predetermined dimension d can be obtained if the size of the misalignment is within the allowable range.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の製
造方法において、寸法dのコンタクトホールを形成する
ためには、層間膜109を除去するとともにエッチング
ストッパー膜108の平坦部108Fのみを除去し、エ
ッチングストッパー膜108の傾斜部108Sは、ゲー
ト電極104aおよび104bを保護するために完全に
除去しないことが望ましい。In the conventional method of manufacturing a semiconductor device, in order to form the contact hole having the dimension d, the interlayer film 109 is removed and only the flat portion 108F of the etching stopper film 108 is removed. The sloped portion 108S of the etching stopper film 108 is preferably not completely removed in order to protect the gate electrodes 104a and 104b.
【0013】RIE法によるドライエッチングでは、エ
ッチングストッパー膜108の傾斜部108Sにおける
エッチングレートは平坦部108Fにおけるエッチング
レートよりも大きいので、エッチングストッパー膜10
8が薄い場合において、レジストパターン111のアラ
イメントずれ、ゲート電極104aおよび104bの位
置関係などにより、エッチングストッパー膜108の傾
斜部108Sも除去され、図41に示すようにエッチン
グがサイドウォール106cあるいは106bに達する
ことがある。In dry etching by the RIE method, the etching rate in the inclined portion 108S of the etching stopper film 108 is higher than the etching rate in the flat portion 108F, so that the etching stopper film 10 is formed.
8 is thin, the inclined portion 108S of the etching stopper film 108 is also removed due to the misalignment of the resist pattern 111, the positional relationship between the gate electrodes 104a and 104b, etc., and the etching is performed on the sidewall 106c or 106b as shown in FIG. May reach.
【0014】この状態では、ゲート電極104aおよび
104bと、後の工程でコンタクトホール内に形成され
る配線とが耐圧不良により短絡して正常に動作しなくな
る可能性がある。In this state, there is a possibility that the gate electrodes 104a and 104b and the wiring formed in the contact hole in a later step may be short-circuited due to defective withstand voltage and may not operate normally.
【0015】このような不具合を防止するために、エッ
チングストッパー膜108を厚くするとともに、保護膜
105aおよび105b、サイドウォール106a〜1
06dの膜厚を厚くすることが考えられる。しかし、こ
の場合、ゲート電極104aおよび104bと次に形成
される配線との短絡は防止できるが、表面の段差が著し
く大きくなるので、後工程に対するプロセス上の問題が
生じる。In order to prevent such a problem, the etching stopper film 108 is thickened, the protective films 105a and 105b, and the sidewalls 106a-1.
It is conceivable to increase the film thickness of 06d. However, in this case, although a short circuit between the gate electrodes 104a and 104b and the wiring to be formed next can be prevented, a step difference on the surface becomes remarkably large, which causes a process problem for a later process.
【0016】以上説明したように、RIE法によるドラ
イエッチングを用いてコンタクトホールを形成する場合
には、エッチングストッパー膜108の傾斜部108S
におけるエッチングレートは平坦部108Fにおけるエ
ッチングレートよりも大きいので、ゲート電極104a
および104bと、次の工程で形成される配線とが耐圧
不良により短絡して正常に動作しなくなる可能性があ
り、半導体装置の歩留りおよび信頼性が低下するという
問題があった。As described above, when the contact hole is formed by dry etching by the RIE method, the inclined portion 108S of the etching stopper film 108 is formed.
Since the etching rate at the gate electrode 104a is higher than the etching rate at the flat portion 108F,
And 104b and a wiring formed in the next step may be short-circuited due to defective withstand voltage and may not operate normally, and there is a problem that the yield and reliability of the semiconductor device are reduced.
【0017】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、セルフアライメント法によりコン
タクトホールの形成する場合に、電極を保護する層のエ
ッチングが進行することを防止し、半導体装置の歩留り
および信頼性を向上した半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and prevents the etching of a layer for protecting an electrode from proceeding when a contact hole is formed by a self-alignment method, so that a semiconductor can be formed. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device with improved device yield and reliability.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1記
載の半導体装置の製造方法は、(a)半導体基板上に間隔
をあけて配線層を配設する工程と、(b)前記配線層にエ
ッチングが及ばないようにするためのエッチング阻止層
で前記配線層を覆う工程と、(c)前記エッチング阻止層
と、さらに上部に形成される層との間に層間膜を形成す
る工程と、(d)前記層間膜、エッチング阻止層を順に選
択的に除去して前記配線層間の前記半導体基板に達する
コンタクトホールを形成する工程とを備え、前記工程
(c)が、(e)前記エッチング阻止層上に、前記エッチング
阻止層とのエッチング選択比が5以上となる非酸化層を
形成する工程を含み、前記工程(d)の後に、(f)前記非酸
化層を酸化して前記層間膜とする工程を備えている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) a step of disposing wiring layers on a semiconductor substrate with a space therebetween; and (b) the wiring. Covering the wiring layer with an etching stop layer for preventing the layer from being etched, and (c) forming an interlayer film between the etching stop layer and a layer formed further above. And (d) a step of selectively removing the interlayer film and the etching stopper layer in order to form a contact hole reaching the semiconductor substrate between the wiring layers,
(c) includes (e) a step of forming a non-oxidized layer having an etching selection ratio of 5 or more with respect to the etching stop layer on the etching stop layer, and (f) after the step (d) The method further comprises the step of oxidizing the non-oxidized layer to form the interlayer film.
【0019】本発明に係る請求項2記載の半導体装置の
製造方法は、請求項1記載の半導体装置の製造方法にお
いて、前記工程(b)が、前記エッチング阻止層を窒化シ
リコンで形成する工程であり、前記工程(e)が、前記非
酸化層を多結晶シリコンで形成する工程を含んでいる。A method of manufacturing a semiconductor device according to a second aspect of the present invention is the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, wherein the step (b) is a step of forming the etching stopper layer with silicon nitride. And the step (e) includes a step of forming the non-oxidized layer with polycrystalline silicon.
【0020】本発明に係る請求項3記載の半導体装置の
製造方法は、(a)半導体基板上に間隔をあけて配線層を
配設する工程と、(b)前記配線層にエッチングが及ばな
いようにするための第1のエッチング阻止層で前記配線
層を覆う工程と、(c)前記エッチング阻止層と、さらに
上部に形成される層との間に層間膜を形成する工程と、
(d)前記層間膜、第1のエッチング阻止層を順に選択的
に除去して前記配線層間の前記半導体基板に達するコン
タクトホールを形成する工程とを備え、前記工程(d)
が、(e)前記層間膜上に第2のエッチング阻止層を介し
て形成したレジスト層を選択的に除去して、第2のエッ
チング阻止層に達する第1の開口部を形成する工程と、
(f)前記第2のエッチング阻止層に、前記第1の開口部
に連続し、その断面形状が、前記第1の開口部側の開口
寸法が前記第1の開口部に等しく、前記層間膜に向かう
につれて開口寸法が徐々に小さくなるテーパ状の第2の
開口部を形成する工程を含んでいる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) a step of disposing wiring layers on a semiconductor substrate with a space therebetween; and (b) etching of the wiring layers does not occur. A step of covering the wiring layer with a first etching stop layer for performing the above, and (c) a step of forming an interlayer film between the etching stop layer and a layer formed thereabove.
(d) a step of selectively removing the interlayer film and the first etching stop layer in order to form a contact hole reaching the semiconductor substrate between the wiring layers, the step (d)
(E) a step of selectively removing the resist layer formed on the interlayer film via a second etching stop layer to form a first opening reaching the second etching stop layer;
(f) The second etching stop layer is continuous with the first opening, and the cross-sectional shape is such that the opening size on the first opening side is equal to the first opening, and the interlayer film is formed. The step of forming a tapered second opening portion whose opening size gradually decreases as it goes to.
【0021】本発明に係る請求項4記載の半導体装置の
製造方法は、(a)半導体基板上に間隔をあけて配線層を
配設する工程と、(b)前記配線層にエッチングが及ばな
いようにするための第1のエッチング阻止層で前記配線
層を覆う工程と、(c)前記エッチング阻止層と、さらに
上部に形成される層との間に層間膜を形成する工程と、
(d)前記層間膜、第1のエッチング阻止層を順に選択的
に除去して前記配線層間の前記半導体基板に達するコン
タクトホールを形成する工程とを備え、前記工程(d)
が、(e)前記層間膜上に第2のエッチング阻止層を介し
て形成したレジスト層を選択的に除去して、第2のエッ
チング阻止層に達する第1の開口部を形成する工程と、
(f)前記第2のエッチング阻止層に、前記第1の開口部
に連続した第2の開口部を形成した後、前記第1の開口
部の開口寸法を広げて前記第2のエッチング阻止層を露
出させ、下部に形成された層に対して庇となるような庇
部を形成する工程を含んでいる本発明に係る請求項5記
載の半導体装置の製造方法は、(a)半導体基板上に間隔
をあけて第1の配線層を配設する工程と、(b)前記第1
の配線層にエッチングが及ばないようにするための第1
のエッチング阻止層で前記第1の配線層を覆う工程と、
(c)前記第1のエッチング阻止層と、さらに上部に形成
される層との間に第1の層間膜を形成する工程と、(d)
前記第1の層間膜上に、前記第1の層間膜を挟んで前記
第1の配線層に対して交差するように、間隔をあけて第
2の配線層を配設する工程と、(e)前記第2の配線層に
エッチングが及ばないようにするための第2のエッチン
グ阻止層で前記第2の配線層を覆う工程と、(f)前記第
2のエッチング阻止層と、さらに上部に形成される層と
の間に第2の層間膜を形成する工程と、(g)前記第2の
層間膜、前記第2のエッチング阻止層、前記第1の層間
膜、前記第1のエッチング阻止層を順に選択的に除去し
て前記第1の配線層間の前記半導体基板に達するコンタ
クトホールを形成する工程とを備え、前記工程(g)が、
(h)前記第2の層間膜上に第3のエッチング阻止層を介
して形成したレジスト層を選択的に除去して、第3のエ
ッチング阻止層に達する第1の開口部を形成する工程
と、(i)前記第3のエッチング阻止層に、前記第1の開
口部に連続し、その断面形状が、前記第1の開口部側の
開口寸法が前記第1の開口部に等しく、前記第2の層間
膜に向かうにつれて開口寸法が徐々に小さくなるテーパ
状の第2の開口部を形成する工程とを含んでいる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) a step of disposing wiring layers on a semiconductor substrate at intervals, and (b) etching of the wiring layers does not occur. A step of covering the wiring layer with a first etching stop layer for performing the above, and (c) a step of forming an interlayer film between the etching stop layer and a layer formed thereabove.
(d) a step of selectively removing the interlayer film and the first etching stop layer in order to form a contact hole reaching the semiconductor substrate between the wiring layers, the step (d)
(E) a step of selectively removing the resist layer formed on the interlayer film via a second etching stop layer to form a first opening reaching the second etching stop layer;
(f) After forming a second opening continuous with the first opening in the second etching stop layer, the opening size of the first opening is widened to form the second etching stop layer. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising: (a) over the semiconductor substrate. Arranging a first wiring layer with a space between them, and (b) the first wiring layer.
For preventing the wiring layer from being etched
Covering the first wiring layer with an etching stop layer of
(c) a step of forming a first interlayer film between the first etching stop layer and a layer formed thereabove, (d)
A step of disposing a second wiring layer on the first interlayer film so as to intersect with the first wiring layer with the first interlayer film sandwiched therebetween, and a second wiring layer with a space therebetween; ) A step of covering the second wiring layer with a second etching stop layer for preventing the second wiring layer from being etched, and (f) the second etching stop layer, and further on top. A step of forming a second interlayer film with the layer to be formed, and (g) the second interlayer film, the second etching stop layer, the first interlayer film, the first etching stop Selectively removing layers in order to form a contact hole reaching the semiconductor substrate between the first wiring layers, the step (g) comprising:
(h) a step of selectively removing the resist layer formed on the second interlayer film via a third etching stop layer to form a first opening reaching the third etching stop layer; (I) The third etching stop layer is continuous with the first opening and has a cross-sectional shape whose opening dimension on the first opening side is equal to that of the first opening. Forming a tapered second opening whose opening size gradually decreases toward the second interlayer film.
【0022】本発明に係る請求項6記載の半導体装置の
製造方法は、(a)半導体基板上に間隔をあけて第1の配
線層を配設する工程と、(b)前記第1の配線層にエッチ
ングが及ばないようにするための第1のエッチング阻止
層で前記第1の配線層を覆う工程と、(c)前記第1のエ
ッチング阻止層と、さらに上部に形成される層との間に
第1の層間膜を形成する工程と、(d)前記第1の層間膜
上に、前記第1の層間膜を挟んで前記第1の配線層に対
して交差するように、間隔をあけて第2の配線層を配設
する工程と、(e)前記第2の配線層にエッチングが及ば
ないようにするための第2のエッチング阻止層で前記第
2の配線層を覆う工程と、(f)前記第2のエッチング阻
止層と、さらに上部に形成される層との間に第2の層間
膜を形成する工程と、(g)前記第2の層間膜、前記第2
のエッチング阻止層、前記第1の層間膜、前記第1のエ
ッチング阻止層を順に選択的に除去して前記第1の配線
層間の前記半導体基板に達するコンタクトホールを形成
する工程とを備え、前記工程(g)が、(h)前記第2の層間
膜上に第3のエッチング阻止層を介して形成したレジス
ト層を選択的に除去して、第3のエッチング阻止層に達
する第1の開口部を形成する工程と、(i)前記第3のエ
ッチング阻止層に、前記第1の開口部に連続した第2の
開口部を形成した後、前記第1の開口部の開口寸法を広
げて前記第3のエッチング阻止層を露出させ、下部に形
成された層に対して庇となるような庇部を形成する工程
を含んでいる。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) a step of disposing a first wiring layer on a semiconductor substrate with a space therebetween, and (b) the first wiring. A step of covering the first wiring layer with a first etching stop layer for preventing the layer from being etched, and (c) the first etching stop layer and the layer formed on the upper side. A step of forming a first interlayer film therebetween, and (d) an interval is provided on the first interlayer film so as to intersect with the first wiring layer with the first interlayer film interposed therebetween. A step of opening a second wiring layer and (e) a step of covering the second wiring layer with a second etching stopper layer for preventing the second wiring layer from being etched. , (F) a step of forming a second interlayer film between the second etching stop layer and a layer further formed thereon, and (g) the step of forming the second interlayer film. Interlayer film, the second
Selectively removing the etching stop layer, the first interlayer film, and the first etching stop layer to form a contact hole reaching the semiconductor substrate between the first wiring layers. The step (g) selectively removes the resist layer formed on the second interlayer film via the third etching stop layer in the step (g) to reach the third etching stop layer through the first opening. A step of forming a portion, and (i) after forming a second opening continuous with the first opening in the third etching stop layer, widening the opening size of the first opening. The method further includes the step of exposing the third etching stopper layer and forming an eaves portion that becomes an eaves portion with respect to the layer formed below.
【0023】[0023]
【作用】本発明に係る請求項1記載の半導体装置の製造
方法によれば、工程(c)が、(e)エッチング阻止層上に、
エッチング阻止層とのエッチング選択比が5以上となる
非酸化層を形成する工程を含み、工程(d)の後に、(f)非
酸化層を酸化して層間膜とする工程を備えているので、
非酸化層が主としてエッチングされるので、エッチング
阻止層が除去されて配線層が露出することが防止され、
配線層間が短絡することが防止される。According to the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 of the present invention, the step (c) includes the step (e) on the etching stop layer,
Since it includes a step of forming a non-oxidized layer having an etching selection ratio of 5 or more with respect to the etching stop layer, and (f) after the step (d), the step of oxidizing the non-oxidized layer to form an interlayer film is provided. ,
Since the non-oxidized layer is mainly etched, the etching stop layer is removed to prevent the wiring layer from being exposed,
A short circuit between wiring layers is prevented.
【0024】本発明に係る請求項2記載の半導体装置の
製造方法によれば、工程(b)が、エッチング阻止層を窒
化シリコンで形成する工程であり、工程(e)が、非酸化
層を多結晶シリコンで形成する工程を含んでいるので、
エッチング阻止層とのエッチング選択比が5以上となる
非酸化層が形成される。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the second aspect of the present invention, the step (b) is a step of forming the etching stop layer with silicon nitride, and the step (e) is a step of forming the non-oxidized layer. Since it includes the step of forming with polycrystalline silicon,
A non-oxidized layer having an etching selection ratio of 5 or more with respect to the etching stop layer is formed.
【0025】本発明に係る請求項3記載の半導体装置の
製造方法によれば、工程(d)が、(e)層間膜上に第2のエ
ッチング阻止層を介して形成したレジスト層を選択的に
除去して、第2のエッチング阻止層に達する第1の開口
部を形成する工程と、(f)第2のエッチング阻止層に、
第1の開口部に連続し、その断面形状が、第1の開口部
側の開口寸法が第1の開口部に等しく、層間膜に向かう
につれて開口寸法が徐々に小さくなるテーパ状の第2の
開口部を形成する工程を含んでいるので、第1および第
2の開口部を介して層間膜をエッチングする場合に、テ
ーパの下部に形成された層がエッチングから保護され、
第2の開口部のテーパの下部に位置する第1のエッチン
グ阻止層が共に除去されて配線層が露出することが防止
され、配線層間が短絡することが防止される。According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, the step (d) selectively removes the resist layer formed on the (e) interlayer film via the second etching stop layer. To form a first opening reaching the second etching stop layer, and (f) in the second etching stop layer,
A second tapered portion which is continuous with the first opening and has a cross-sectional shape whose opening dimension on the first opening side is equal to that of the first opening and which gradually decreases toward the interlayer film. Since the step of forming the opening is included, when the interlayer film is etched through the first and second openings, the layer formed under the taper is protected from etching,
The first etching stop layer located under the taper of the second opening is removed together to prevent the wiring layer from being exposed and prevent the wiring layers from being short-circuited.
【0026】本発明に係る請求項4記載の半導体装置の
製造方法によれば、工程(d)は、(e)層間膜上に第2のエ
ッチング阻止層を介して形成したレジスト層を選択的に
除去して、第2のエッチング阻止層に達する第1の開口
部を形成する工程と、(f)第2のエッチング阻止層に、
第1の開口部に連続した第2の開口部を形成した後、第
1の開口部の開口寸法を広げて第2のエッチング阻止層
を露出させ、下部に形成された層に対して庇となるよう
な庇部を形成する工程を含んでいるので、第1および第
2の開口部を介して層間膜をエッチングする場合に、第
2の開口部の庇部の下部に形成された層がエッチングか
ら保護され、第2の開口部の庇部の下部に位置する第1
のエッチング阻止層が共に除去されて配線層が露出する
ことが防止され、配線層間が短絡することが防止され
る。According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention, in the step (d), the resist layer formed on the (e) interlayer film via the second etching stop layer is selectively formed. To form a first opening reaching the second etching stop layer, and (f) in the second etching stop layer,
After forming a continuous second opening in the first opening, the opening size of the first opening is expanded to expose the second etching stop layer, and the eaves are formed on the layer formed below. Since the step of forming such an eaves portion is included, when the interlayer film is etched through the first and second openings, the layer formed below the eaves portion of the second opening is formed. The first opening, which is protected from etching and is located under the eaves of the second opening
The etching stopper layer is removed together to prevent the wiring layer from being exposed, thereby preventing a short circuit between the wiring layers.
【0027】本発明に係る請求項5記載の半導体装置の
製造方法によれば、工程(g)は、(h)第2の層間膜上に第
3のエッチング阻止層を介して形成したレジスト層を選
択的に除去して、第3のエッチング阻止層に達する第1
の開口部を形成する工程と、(i)第3のエッチング阻止
層に、第1の開口部に連続し、その断面形状が、第1の
開口部側の開口寸法が開口部に等しく、層間膜に向かう
につれて開口寸法が徐々に小さくなるテーパ状の第2の
開口部を形成する工程とを含んでいるので、第1および
第2の開口部を介して第2の層間膜をエッチングする場
合に、テーパの下部に形成された層がエッチングから保
護され、第2の開口部のテーパの下部に位置する第2の
エッチング阻止層が共に除去されて第2の配線層が露出
することが防止され、さらに第1の層間膜をエッチング
する場合に、第2の開口部のテーパの下部に位置する第
1のエッチング阻止層が共に除去されて第1の配線層が
露出することが防止され、第1および第2の配線層間が
短絡することが防止される。According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention, the step (g) includes: (h) a resist layer formed on the second interlayer film via a third etching stop layer. Are selectively removed to reach the third etch stop layer.
And (i) the third etching stop layer is continuous with the first opening and has a cross-sectional shape whose opening dimension on the side of the first opening is equal to that of the opening. When the second interlayer film is etched through the first and second openings, the step of forming the tapered second opening whose opening size gradually decreases toward the film is included. In addition, the layer formed under the taper is protected from etching, and the second etching stop layer located under the taper in the second opening is also removed to prevent the second wiring layer from being exposed. And further, when the first interlayer film is etched, it is prevented that the first etching stop layer located under the taper of the second opening is removed together and the first wiring layer is exposed. Prevents short circuit between the first and second wiring layers It is.
【0028】本発明に係る請求項6記載の半導体装置の
製造方法によれば、工程(g)が、(h)第2の層間膜上に第
3のエッチング阻止層を介して形成したレジスト層を選
択的に除去して、第3のエッチング阻止層に達する第1
の開口部を形成する工程と、(i)第3のエッチング阻止
層に、第1の開口部に連続した第2の開口部を形成した
後、第1の開口部の開口寸法を広げて第3のエッチング
阻止層を露出させ、下部に形成された層に対して庇とな
るような庇部を形成する工程を含んでいるので、第1お
よび第2の開口部を介して第2の層間膜をエッチングす
る場合に、第2の開口部の庇部の下部に形成された層が
エッチングから保護され、第2の開口部の庇部の下部に
位置する第2のエッチング阻止層が共に除去されて配線
層が露出することが防止され、さらに第1の層間膜をエ
ッチングする場合に、第2の開口部の庇部の下部に位置
する第1のエッチング阻止層が共に除去されて第1の配
線層が露出することが防止され、配線層間が短絡するこ
とが防止される。According to the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 of the present invention, the step (g) comprises: (h) a resist layer formed on the second interlayer film via a third etching stop layer. Are selectively removed to reach the third etch stop layer.
And (i) forming a second opening continuous with the first opening in the third etching stop layer, and then expanding the opening size of the first opening to form a second opening. Since the step of exposing the etching stop layer of No. 3 and forming an eaves portion to be an eaves to the layer formed thereunder is included, the second interlayer layer is formed through the first and second opening portions. When the film is etched, the layer formed under the eaves of the second opening is protected from etching, and the second etching stop layer located under the eaves of the second opening is removed together. Then, the wiring layer is prevented from being exposed, and when the first interlayer film is further etched, the first etching stopper layer located under the eaves portion of the second opening is also removed to remove the first interlayer insulating film. Of the wiring layer is prevented from being exposed, and a short circuit between the wiring layers is prevented.
【0029】[0029]
<第1の実施例>以下、本発明に係る半導体装置の製造
方法の第1の実施例であるセルフアライメント法による
半導体装置の製造工程を、工程の部分断面図である図1
〜図5を用いて順に説明する。<First Embodiment> A semiconductor device manufacturing process by a self-alignment method, which is a first embodiment of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention, is a partial cross-sectional view of the process.
~ It demonstrates in order using FIG.
【0030】図1において、半導体基板101上に素子
分離領域102が形成され、半導体基板101上および
素子分離領域102上にゲート酸化膜103aおよび1
03bを介してゲート電極104aおよび104bが形
成され、さらにその上に保護膜105aおよび105b
が形成されている。ゲート電極104aおよび104b
を保護するために、ゲート電極104aおよび保護膜1
05aの側面に酸化膜のサイドウォール106aおよび
106bが、ゲート電極104bおよび保護膜105B
の側面には酸化膜のサイドウォール106cおよび10
6dが形成されている。また、表面全体に絶縁のための
酸化膜107が形成され、その上に、酸化膜107以下
の層をエッチングから保護するためにシリコン窒化膜で
構成されるエッチングストッパー膜108が形成されて
いる。さらに、エッチングストッパー膜108の上部に
は多結晶シリコン膜90が形成されている。In FIG. 1, an element isolation region 102 is formed on a semiconductor substrate 101, and gate oxide films 103a and 103a are formed on the semiconductor substrate 101 and the element isolation region 102.
03b, the gate electrodes 104a and 104b are formed, and the protective films 105a and 105b are further formed thereon.
Are formed. Gate electrodes 104a and 104b
For protecting the gate electrode 104a and the protective film 1
05a includes oxide film sidewalls 106a and 106b on the side surface of the gate electrode 104b and a protective film 105B.
On the side surface of the oxide film side walls 106c and 10
6d is formed. Further, an oxide film 107 for insulation is formed on the entire surface, and an etching stopper film 108 made of a silicon nitride film is formed on the oxide film 107 to protect layers below the oxide film 107 from etching. Further, a polycrystalline silicon film 90 is formed on the etching stopper film 108.
【0031】以上説明した構成を得るための工程は図3
6〜図38を用いて説明した従来のセルフアライメント
法による半導体装置の製造工程とほぼ同様であり、図3
6〜図38と同一の符号を付した構成については同じ構
成であるので重複する工程についての説明は省略する。
ここで、従来例と異なるのはエッチングストッパー膜1
08の上部に層間膜109を形成する代わりに、多結晶
シリコン膜90が形成されていることである。The process for obtaining the above-described structure is shown in FIG.
6 to 38, the manufacturing process of the semiconductor device by the conventional self-alignment method is almost the same as that of FIG.
6 to FIG. 38 are the same as those denoted by the same reference numerals, and the description of the overlapping steps will be omitted.
Here, the etching stopper film 1 is different from the conventional example.
That is, instead of forming the interlayer film 109 on the upper part of 08, the polycrystalline silicon film 90 is formed.
【0032】次に図2に示す工程において、多結晶シリ
コン膜90上にパターニングによりレジストパターン1
11を形成し、当該レジストパターン111をエッチン
グマスクとして、Cl2/O2ガス等のプラズマを用いた
RIE法により、多結晶シリコン90とシリコン窒化膜
であるエッチングストッパー膜108のドライエッチン
グを行う。多結晶シリコンとシリコン窒化膜とのエッチ
ング選択比は高く、その値は5以上が得られ、シリコン
窒化膜はほとんどエッチングされないので、多結晶シリ
コン膜90が完全に除去されても、エッチングストッパ
ー膜108は十分な厚みを有し、傾斜部108Sおよび
平坦部108Fが残存した状態にある。Next, in a step shown in FIG. 2, a resist pattern 1 is formed on the polycrystalline silicon film 90 by patterning.
11 is formed, and the polycrystalline silicon 90 and the etching stopper film 108 which is a silicon nitride film are dry-etched by the RIE method using plasma of Cl 2 / O 2 gas or the like with the resist pattern 111 as an etching mask. The etching selection ratio between the polycrystalline silicon and the silicon nitride film is high, and the value is 5 or more. Since the silicon nitride film is hardly etched, the etching stopper film 108 is removed even if the polycrystalline silicon film 90 is completely removed. Has a sufficient thickness, and the inclined portion 108S and the flat portion 108F remain.
【0033】次に図3に示す工程において、レジストパ
ターン111を除去した後、多結晶シリコン膜90を熱
酸化等の方法により酸化し、酸化シリコンの層間膜90
0に変性させる。このとき、シリコン窒化膜であるエッ
チングストッパー膜108は、熱酸化等によるエッチン
グストッパー膜108以下の層の酸化を防ぐ、酸化防止
膜としても機能する。Next, in the step shown in FIG. 3, after removing the resist pattern 111, the polycrystalline silicon film 90 is oxidized by a method such as thermal oxidation to form a silicon oxide interlayer film 90.
Denature to 0. At this time, the etching stopper film 108, which is a silicon nitride film, also functions as an anti-oxidation film that prevents oxidation of the layers below the etching stopper film 108 due to thermal oxidation or the like.
【0034】次に図4に示す工程において、エッチング
ストッパー膜108の平坦部108Fをcl2ガスを用
いた高選択の異方性エッチングにより除去し、酸化膜1
07を露出させる。このときエッチングストッパー膜1
08の傾斜部108Sもエッチングされるが、その傾斜
のため実質的にエッチング方向(垂直方向)の厚さが厚
くなっているので十分な厚さを残すことになる。Next, in the step shown in FIG. 4, the flat portion 108F of the etching stopper film 108 is removed by highly selective anisotropic etching using cl 2 gas to remove the oxide film 1
07 is exposed. At this time, the etching stopper film 1
Although the 08 slanted portion 108S is also etched, the slanted portion 108S substantially increases the thickness in the etching direction (vertical direction), so that a sufficient thickness remains.
【0035】次に図5に示す工程において、酸化膜10
7をC4F8等のフロロカーボン系プラズマを用いてエッ
チングすることで、開口寸法dのコンタクトホールが完
成する。Next, in the step shown in FIG. 5, the oxide film 10 is formed.
7 is etched by using fluorocarbon-based plasma such as C 4 F 8 to complete the contact hole having the opening dimension d.
【0036】以上説明したように、エッチングストッパ
ー膜108であるシリコン窒化膜とのエッチング選択比
が高い多結晶シリコンで層間膜を形成することにより、
シリコン窒化膜はほとんどエッチングされず、多結晶シ
リコンがエッチングされるので、多結晶シリコン膜90
が完全に除去されても、エッチングストッパー膜108
は十分な厚みを残すことができる。従って、ゲート電極
104aおよび104bと、後の工程で形成される配線
との耐圧を保つことができ、配線短絡による不具合を防
ぐことができる。As described above, by forming the interlayer film of polycrystalline silicon having a high etching selection ratio with respect to the silicon nitride film which is the etching stopper film 108,
Since the silicon nitride film is hardly etched but the polycrystalline silicon is etched, the polycrystalline silicon film 90
Even if the etching is completely removed, the etching stopper film 108
Can leave a sufficient thickness. Therefore, the breakdown voltage between the gate electrodes 104a and 104b and the wiring formed in a later step can be maintained, and a defect due to a wiring short circuit can be prevented.
【0037】<第2の実施例>以下、本発明に係る半導
体装置の製造方法の第2の実施例であるセルフアライメ
ント法による半導体装置の製造工程を、工程の部分断面
図である図6〜図11を用いて順に説明する。<Second Embodiment> A semiconductor device manufacturing process by a self-alignment method, which is a second embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, will be described below with reference to FIGS. It demonstrates in order using FIG.
【0038】図6において、半導体基板101上に装置
分離領域102が形成され、半導体基板101上および
装置分離領域102上にゲート酸化膜103aおよび1
03bを介してゲート電極104aおよび104bが形
成され、さらにその上に保護膜105aおよび105b
が形成されている。ゲート電極104aおよび104b
を保護するために、ゲート電極104aおよび保護膜1
05aの側面に酸化膜のサイドウォール106aおよび
106bが、ゲート電極104bおよび保護膜105b
の側面には酸化膜のサイドウォール106cおよび10
6dが形成されている。また、表面全体に絶縁のための
酸化膜107が形成され、その上に、酸化膜107以下
の層をエッチングから保護するためにシリコン窒化膜で
構成される第1のエッチングストッパー膜208が形成
されている。さらに、第1のエッチングストッパー膜2
08の上部には層間膜109が形成されている。In FIG. 6, device isolation region 102 is formed on semiconductor substrate 101, and gate oxide films 103a and 103a are formed on semiconductor substrate 101 and device isolation region 102.
03b, the gate electrodes 104a and 104b are formed, and the protective films 105a and 105b are further formed thereon.
Are formed. Gate electrodes 104a and 104b
For protecting the gate electrode 104a and the protective film 1
Oxide film sidewalls 106a and 106b are provided on the side surface of the gate electrode 104b and the protective film 105b.
On the side surface of the oxide film side walls 106c and 10
6d is formed. Further, an oxide film 107 for insulation is formed on the entire surface, and a first etching stopper film 208 made of a silicon nitride film is formed on the oxide film 107 to protect layers below the oxide film 107 from etching. ing. Further, the first etching stopper film 2
An interlayer film 109 is formed on the upper part of 08.
【0039】以上説明した構成を得るための工程は図3
6〜図38を用いて説明した従来のセルフアライメント
法による半導体装置の製造工程とほぼ同様であり、図3
6〜図38と同一の構成については同一の符号を付し、
重複する工程についての説明は省略する。ここで、従来
例と異なるのはエッチングストッパー膜108の名称が
第1のエッチングストッパー膜208となっていること
である。The process for obtaining the above-described structure is shown in FIG.
6 to 38, the manufacturing process of the semiconductor device by the conventional self-alignment method is almost the same as that of FIG.
6 to 38 are designated by the same reference numerals,
The description of the overlapping steps is omitted. Here, the difference from the conventional example is that the name of the etching stopper film 108 is the first etching stopper film 208.
【0040】図7に示す工程において、層間膜109の
上に窒化膜で構成される第2のエッチングストッパー膜
210を堆積する。In the step shown in FIG. 7, a second etching stopper film 210 made of a nitride film is deposited on the interlayer film 109.
【0041】次に図8に示す工程において、第2のエッ
チングストッパー膜210の上に、フォトレジストを塗
布し、パターニングによりレジストパターン111が形
成される。セルフアライメント法において、このレジス
トパターン111の開口部の寸法d’は、形成しようと
するコンタクトホールの寸法dより若干大きく形成され
る。また、図8において、レジストパターン111の開
口部の本来の位置を破線で示し、アライメントずれによ
る実際の開口部の位置を実線で示し、アライメントずれ
の大きさをXで示す。Next, in a step shown in FIG. 8, a photoresist is applied on the second etching stopper film 210 and a resist pattern 111 is formed by patterning. In the self-alignment method, the dimension d ′ of the opening of the resist pattern 111 is formed slightly larger than the dimension d of the contact hole to be formed. Further, in FIG. 8, the original position of the opening of the resist pattern 111 is shown by a broken line, the actual position of the opening due to misalignment is shown by a solid line, and the magnitude of the misalignment is shown by X.
【0042】次に図9に示す工程において、レジストパ
ターン111をエッチングマスクとして、第2のエッチ
ングストッパー膜210に、CF4等のガスを用い、層
間膜109に向かうにつれて開口寸法が徐々に小さくな
るようなテーパ210Tを有する開口部を形成するよう
にドライエッチングを行う。Next, in the step shown in FIG. 9, using the resist pattern 111 as an etching mask, a gas such as CF 4 is used for the second etching stopper film 210, and the opening size gradually decreases toward the interlayer film 109. Dry etching is performed so as to form an opening having such a taper 210T.
【0043】次に図10に示す工程において、C4F8等
のガスを用いたドライエッチングにより、窒化膜に対す
る酸化膜のエッチングの割合(選択比)が大きく(>
5)なるエッチング条件で、層間膜109のエッチング
を行い第1のエッチングストッパー膜208を露出させ
る。Next, in the step shown in FIG. 10, the etching ratio of the oxide film to the nitride film (selection ratio) is increased by dry etching using a gas such as C 4 F 8 (>).
Under the etching condition 5), the interlayer film 109 is etched to expose the first etching stopper film 208.
【0044】RIE法によるドライエッチングでは、第
1のエッチングストッパー膜208の傾斜部208Sに
おけるエッチングレートは平坦部208Fにおけるエッ
チングレートよりも大きいので、傾斜部208Sと層間
膜109との選択比が低下するが、第2のエッチングス
トッパー膜210のテーパ210Tが傾斜部208Sを
覆うように形成されているので、傾斜部208Sはエッ
チングから保護されることになる。このため、傾斜部2
08Sがこの時点でエッチングされて消失し、サイドウ
ォール106b、106cにエッチングが及び、ゲート
電極104aおよび104bが露出することが防止され
る。In the dry etching by the RIE method, the etching rate at the inclined portion 208S of the first etching stopper film 208 is higher than the etching rate at the flat portion 208F, so that the selection ratio between the inclined portion 208S and the interlayer film 109 is lowered. However, since the taper 210T of the second etching stopper film 210 is formed so as to cover the inclined portion 208S, the inclined portion 208S is protected from etching. Therefore, the inclined portion 2
At this point, 08S is etched and disappears, the sidewalls 106b and 106c are etched, and the gate electrodes 104a and 104b are prevented from being exposed.
【0045】次に図11に示す工程において、CF4等
のガスを用いたドライエッチングにより、窒化膜に対す
る酸化膜のエッチングの割合(選択比)が小さく(〜
1)なるようなエッチング条件で、第1のエッチングス
トッパー膜208および保護膜107のエッチングを行
い半導体基板101を露出させる。Next, in the step shown in FIG. 11, the etching ratio (selection ratio) of the oxide film to the nitride film is reduced by dry etching using a gas such as CF 4 (...
Under the etching condition 1), the first etching stopper film 208 and the protective film 107 are etched to expose the semiconductor substrate 101.
【0046】以上説明したように、セルフアライメント
法を用いてコンタクトホールを形成する場合において、
第2のエッチングストッパー膜210をテーパ210T
を有するように形成することで、ドライエッチングを用
いて層間膜209を除去するときにゲート電極104
a、104bの保護膜である第1のエッチングストッパ
ー膜208が完全に除去されることが防止され、ゲート
電極104a、104bと、後の工程で形成される配線
との耐圧を保つことができ、配線短絡による不具合を防
ぐことができる。As described above, in the case of forming a contact hole by using the self-alignment method,
The second etching stopper film 210 is tapered 210T
By forming the gate electrode 104 when the interlayer film 209 is removed by dry etching.
It is possible to prevent the first etching stopper film 208, which is a protective film for a and 104b, from being completely removed, and to maintain the breakdown voltage between the gate electrodes 104a and 104b and the wiring formed in a later step, It is possible to prevent problems due to wiring short circuits.
【0047】また、第2のエッチングストッパー膜21
0、層間膜209、第1のエッチングストッパー膜20
8、保護膜107のエッチングにRIE法を用いるの
で、これらのエッチングを連続的に行うことができ、コ
ンタクトホール形成に費やす時間を短縮することができ
る。Further, the second etching stopper film 21
0, the interlayer film 209, the first etching stopper film 20.
8. Since the RIE method is used for etching the protective film 107, these etchings can be continuously performed, and the time spent for contact hole formation can be shortened.
【0048】<第3の実施例>以下、本発明に係る半導
体装置の製造方法の第3の実施例であるセルフアライメ
ント法による半導体装置の製造工程を、工程の部分断面
図である図12〜図14を用いて順に説明する。<Third Embodiment> A semiconductor device manufacturing process by a self-alignment method, which is a third embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, will now be described with reference to FIGS. It demonstrates in order using FIG.
【0049】図12において、層間膜109の上に窒化
膜で構成される第2のエッチングストッパー膜210が
形成され、第2のエッチングストッパー膜210の上に
パターニングにより、開口部の寸法がd’のレジストパ
ターン111が形成されている。セルフアライメント法
において、このレジストパターン111の開口部の寸法
d’は、形成しようとするコンタクトホールの寸法dよ
り若干大きく形成される。In FIG. 12, a second etching stopper film 210 composed of a nitride film is formed on the interlayer film 109, and patterning is performed on the second etching stopper film 210, whereby the dimension of the opening is d '. Resist pattern 111 is formed. In the self-alignment method, the dimension d ′ of the opening of the resist pattern 111 is formed slightly larger than the dimension d of the contact hole to be formed.
【0050】以上説明した構成を得るための工程は、図
6〜図8を用いて説明した本発明に係る半導体装置の製
造方法の第2の実施例とほぼ同様であり、図6〜図8と
同一の構成については同一の符号を付し、重複する工程
についての説明は省略する。The steps for obtaining the structure described above are almost the same as those of the second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention described with reference to FIGS. The same components as those of the above are denoted by the same reference numerals, and the description of the overlapping steps will be omitted.
【0051】次に図13に示す工程において、レジスト
パターン111をエッチングマスクとして、第2のエッ
チングストッパー膜210をCF4等のガスを用いてド
ライエッチングにより除去して、層間膜109を露出さ
せる。Next, in the step shown in FIG. 13, the second etching stopper film 210 is removed by dry etching using a gas such as CF 4 using the resist pattern 111 as an etching mask to expose the interlayer film 109.
【0052】次に図14に示す工程において、O2ガス
を用いた疑似異方性エッチングにより、第2のエッチン
グストッパー膜210の開口寸法は変えずに、レジスト
パターン111の開口寸法を大きくして、第2のエッチ
ングストッパー膜210を庇のように露出させ、庇部2
10Eを形成する。Next, in the step shown in FIG. 14, the opening size of the resist pattern 111 is increased by pseudo anisotropic etching using O 2 gas without changing the opening size of the second etching stopper film 210. Exposing the second etching stopper film 210 like an eaves,
Form 10E.
【0053】次に図15に示す工程において、C4F8等
のガスを用いたドライエッチングにより、窒化膜に対す
る酸化膜のエッチングの割合(選択比)が大きく(>
5)なるようなエッチング条件で、層間膜109をエッ
チングし第1のエッチングストッパー膜208を露出さ
せる。Next, in the step shown in FIG. 15, the ratio of etching of the oxide film to the nitride film (selection ratio) is increased by dry etching using a gas such as C 4 F 8 (>).
5) Under the etching conditions as described above, the interlayer film 109 is etched to expose the first etching stopper film 208.
【0054】RIE法によるドライエッチングでは、第
1のエッチングストッパー膜208の傾斜部208Sに
おけるエッチングレートは平坦部208Fにおけるエッ
チングレートよりも大きいので、傾斜部208Sと層間
膜109との選択比が低下するが、第2のエッチングス
トッパー膜210の庇部210Eが傾斜部208Sを覆
うように形成されているので、傾斜部208Sはエッチ
ングから保護されることになる。このため、傾斜部20
8Sがこの時点でエッチングされて消失することが防止
される。続いて、CF4等のガスを用いたドライエッチ
ングにより、窒化膜に対する酸化膜のエッチングの割合
(選択比)が小さく(〜1)なるようなエッチング条件
で、第1のエッチングストッパー膜208および保護膜
107のエッチングを行い半導体基板101を露出させ
る。In dry etching by the RIE method, the etching rate at the inclined portion 208S of the first etching stopper film 208 is higher than the etching rate at the flat portion 208F, so that the selection ratio between the inclined portion 208S and the interlayer film 109 is lowered. However, since the eaves portion 210E of the second etching stopper film 210 is formed so as to cover the inclined portion 208S, the inclined portion 208S is protected from etching. Therefore, the inclined portion 20
8S is prevented from being etched away at this point. Then, by dry etching using a gas such as CF 4 , under the etching conditions such that the etching ratio (selection ratio) of the oxide film with respect to the nitride film is small (˜1), the first etching stopper film 208 and the protection film are protected. The film 107 is etched to expose the semiconductor substrate 101.
【0055】以上説明したように、セルフアライメント
法を用いてコンタクトホールを形成する場合において、
レジストパターン111の開口寸法を大きくすること
で、第2のエッチングストッパー膜210が庇部210
Eを有するように形成することで、ドライエッチングを
用いて層間膜209を除去するときにゲート電極104
a、104bの保護膜である第1のエッチングストッパ
ー膜208が完全に除去されることが防止され、ゲート
電極104a、104bと、後の工程で形成される配線
との耐圧を保つことができ、配線短絡による不具合を防
ぐことができる。As described above, in the case of forming a contact hole by using the self-alignment method,
By increasing the opening size of the resist pattern 111, the second etching stopper film 210 is made to cover the eaves portion 210.
By forming so as to have E, when the interlayer film 209 is removed by dry etching, the gate electrode 104 is removed.
It is possible to prevent the first etching stopper film 208, which is a protective film for a and 104b, from being completely removed, and to maintain the breakdown voltage between the gate electrodes 104a and 104b and the wiring formed in a later step, It is possible to prevent problems due to wiring short circuits.
【0056】また、第2のエッチングストッパー膜21
0、層間膜209、第1のエッチングストッパー膜20
8、保護膜107のエッチングにRIE法を用いるの
で、これらのエッチングを連続的に行うことができ、コ
ンタクトホール形成に費やす時間を短縮することができ
る。Further, the second etching stopper film 21
0, the interlayer film 209, the first etching stopper film 20.
8. Since the RIE method is used for etching the protective film 107, these etchings can be continuously performed, and the time spent for contact hole formation can be shortened.
【0057】<第4の実施例>上記第1および第2の実
施例では、単層配線に対するセルフアライメント法につ
いて示したが、多層配線に対してもセルフアライメント
法によりコンタクトホールが形成できる。<Fourth Embodiment> In the first and second embodiments described above, the self-alignment method for a single-layer wiring has been described, but a contact hole can be formed for a multi-layer wiring by the self-alignment method.
【0058】図16は、多層配線構造の半導体装置の配
線のレイアウトの一例を示す部分平面図である。図16
において、下層の第1層配線501aおよび501bが
図に対して水平方向に一定の間隔を有して並列に配置さ
れ、上層の第2層配線502aおよび502bが図に対
して垂直方向に一定の間隔を有して並列に配置されてい
る。第1層配線501aおよび501bと第2層配線5
02aおよび502bとが交わる部分のほぼ中央には、
本来、コンタクトホールが設けられる位置が破線領域5
03で示され、レジストパターンのアライメントずれな
どにより、破線領域503から図に対して水平方向左側
に距離X、垂直方向上側に距離Yだけずれた位置に、実
際に設けられたコンタクトホール503Aが示されてい
る。FIG. 16 is a partial plan view showing an example of a wiring layout of a semiconductor device having a multilayer wiring structure. FIG.
In, the first layer wirings 501a and 501b in the lower layer are arranged in parallel with a certain space in the horizontal direction with respect to the drawing, and the second layer wirings 502a and 502b in the upper layer are arranged in the vertical direction with respect to the drawing. They are arranged in parallel at intervals. First layer wirings 501a and 501b and second layer wiring 5
Near the center of the part where 02a and 502b intersect,
Originally, the position where the contact hole is provided is the broken line region 5
03, the contact hole 503A actually provided is shown at a position displaced from the broken line region 503 by a distance X on the left side in the horizontal direction and a distance Y on the upper side in the vertical direction with respect to the figure due to misalignment of the resist pattern. Has been done.
【0059】本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例として、以上説明したような多層配線構造の半
導体装置において、セルフアライメント法によりコンタ
クトホールを設ける場合の製造工程を、工程の部分断面
図である図17〜図27を用いて順に説明する。Fourth Method of Manufacturing Semiconductor Device According to Present Invention
As an example of the above, in the semiconductor device having the multilayer wiring structure as described above, a manufacturing process in the case of providing a contact hole by a self-alignment method will be sequentially described with reference to FIGS. 17 to 27 which are partial cross-sectional views of the process. .
【0060】図17(a)に、図16に示すA−A’線
での矢視断面図を示し、図17(b)にB−B’線での
矢視断面図を示す。以下、A−A’線での矢視断面図お
よび、B−B’線での矢視断面図を、図18〜図26に
おいてそれぞれ(a)および(b)として示す。なお、
図16に示したコンタクトホール502は最終工程で形
成されるものであり、図17には示されていない。ま
た、図17〜図26においては、図16に示した第1層
配線501aおよび501b、第2層配線502aおよ
び502bはそれぞれ、ゲート電極104aおよび10
4b、金属配線201a、201bとして示す。FIG. 17A shows a sectional view taken along the line AA 'shown in FIG. 16, and FIG. 17B shows a sectional view taken along the line BB'. Hereinafter, a cross-sectional view taken along the line AA ′ and a cross-sectional view taken along the line BB ′ are shown as (a) and (b) in FIGS. 18 to 26, respectively. In addition,
The contact hole 502 shown in FIG. 16 is formed in the final step and is not shown in FIG. In addition, in FIGS. 17 to 26, first layer wirings 501a and 501b and second layer wirings 502a and 502b shown in FIG. 16 are gate electrodes 104a and 104, respectively.
4b and metal wirings 201a and 201b.
【0061】図17(a)において、半導体基板101
上に装置分離領域102が形成され、半導体基板101
上および装置分離領域102上にゲート酸化膜103a
および103bを介してゲート電極104aおよび10
4bが形成され、さらにその上に保護膜105aおよび
105bが形成されている。ゲート電極104aおよび
104bを保護するために、ゲート電極104aおよび
保護膜105aの側面に酸化膜のサイドウォール106
aおよび106bが、ゲート電極104bおよび保護膜
105bの側面には酸化膜のサイドウォール106cお
よび106dが形成されている。また、表面全体に絶縁
のための酸化膜107が形成され、その上に、酸化膜1
07以下の層をエッチングから保護するためにシリコン
窒化膜で構成される第1エッチングストッパー膜208
が形成されている。さらに、第1のエッチングストッパ
ー膜208の上部には第1の層間膜209が形成されて
いる。In FIG. 17A, the semiconductor substrate 101
A device isolation region 102 is formed on the semiconductor substrate 101.
Gate oxide film 103a on the upper surface and the device isolation region 102
And 103b through gate electrodes 104a and 104
4b is formed, and protective films 105a and 105b are further formed thereon. In order to protect the gate electrodes 104a and 104b, sidewalls 106 of an oxide film are formed on the side surfaces of the gate electrode 104a and the protective film 105a.
a and 106b, and sidewalls 106c and 106d of oxide film are formed on the side surfaces of the gate electrode 104b and the protective film 105b. An oxide film 107 for insulation is formed on the entire surface, and the oxide film 1 is formed on the oxide film 107.
The first etching stopper film 208 formed of a silicon nitride film for protecting the layers of 07 or less from etching
Are formed. Further, a first interlayer film 209 is formed on the first etching stopper film 208.
【0062】図17(b)において、半導体基板101
の表面全体に絶縁のための酸化膜107が形成され、そ
の上に、酸化膜107以下の層をエッチングから保護す
るためにシリコン窒化膜で構成される第1のエッチング
ストッパー膜208が形成されている。さらに、第1の
エッチングストッパー膜208の上部には第1の層間膜
209が形成されている。In FIG. 17B, the semiconductor substrate 101
An oxide film 107 for insulation is formed on the entire surface of, and a first etching stopper film 208 made of a silicon nitride film is formed on the oxide film 107 for protection of layers below the oxide film 107 from etching. There is. Further, a first interlayer film 209 is formed on the first etching stopper film 208.
【0063】以上説明した構成を得るための工程は図3
6〜図38を用いて説明した従来のセルフアライメント
法による半導体装置の製造工程とほぼ同様であり、図3
6〜図38と同一の符号を付した構成については同じ構
成であるので重複する工程についての説明は省略する。
ここで、従来例と異なるのはエッチングストッパー膜1
08の名称が第1のエッチングストッパー膜208とな
り、層間膜109が第1の層間膜209となっているこ
とである。The process for obtaining the structure described above is shown in FIG.
6 to 38, the manufacturing process of the semiconductor device by the conventional self-alignment method is almost the same as that of FIG.
6 to FIG. 38 are the same as those denoted by the same reference numerals, and the description of the overlapping steps will be omitted.
Here, the etching stopper film 1 is different from the conventional example.
The name 08 is the first etching stopper film 208 and the interlayer film 109 is the first interlayer film 209.
【0064】図18(a)、(b)に示す工程におい
て、第1の層間膜209の表面全体に、多結晶シリコン
で構成され、金属配線201aおよび201bとなる金
属膜201を堆積し、さらにその上に保護膜202aお
よび202bとなる酸化膜202を堆積する。In the step shown in FIGS. 18A and 18B, a metal film 201 made of polycrystalline silicon and serving as metal wirings 201a and 201b is deposited on the entire surface of the first interlayer film 209, and further, An oxide film 202 to be protective films 202a and 202b is deposited thereon.
【0065】次に図19(a)、(b)に示す工程にお
いて、酸化膜202の上に図示しないレジストパターン
を形成し、当該レジストパターンをエッチングマスクと
してエッチングを行い、第2層の配線として所定のパタ
ーンの金属配線201aおよび202aと保護膜201
bおよび202bを形成する。Next, in a step shown in FIGS. 19A and 19B, a resist pattern (not shown) is formed on the oxide film 202 and etching is performed using the resist pattern as an etching mask to form a second layer wiring. Predetermined pattern of metal wirings 201a and 202a and protective film 201
b and 202b are formed.
【0066】次に図20(a)、(b)に示す工程にお
いて、金属配線201aおよび201bを保護するため
に、全面に酸化膜(図示せず)を形成した後、RIE法
により、金属電極201aおよび保護膜202aの側面
にサイドウォール203aおよび203bが、金属電極
201bおよび保護膜202bの側面にサイドウォール
203cおよび203dが残るように酸化膜を除去す
る。このとき、オーバーエッチングにより第1の層間膜
209がエッチングされる。Next, in the step shown in FIGS. 20A and 20B, an oxide film (not shown) is formed on the entire surface to protect the metal wirings 201a and 201b, and then a metal electrode is formed by RIE. The oxide film is removed so that the sidewalls 203a and 203b are left on the side surfaces of the 201a and the protective film 202a and the sidewalls 203c and 203d are left on the side surfaces of the metal electrode 201b and the protective film 202b. At this time, the first interlayer film 209 is etched by overetching.
【0067】次に図21(a)、(b)に示す工程にお
いて、第1の層間膜209および保護膜202a、20
2b、サイドウォール203a〜203d以下の層をエ
ッチングから保護するためにシリコン窒化膜で構成され
る第2のエッチングストッパー膜210を堆積し、第2
のエッチングストッパー膜210の上に第2の層間膜2
05を堆積する。Next, in the step shown in FIGS. 21A and 21B, the first interlayer film 209 and the protective films 202a and 20a are formed.
2b, a second etching stopper film 210 composed of a silicon nitride film is deposited to protect layers of the sidewalls 203a to 203d and below from etching.
The second interlayer film 2 on the etching stopper film 210 of
05 is deposited.
【0068】この第2の層間膜205の表面はその下に
形成されているパターンによる凹凸のために平坦ではな
い。そこで、RIE法によるエッチバック、または、熱
処理によるリフロー法により第2の層間膜205の表面
を平坦化し、続いて、第2の層間膜205以下の層をエ
ッチングから保護するためにシリコン窒化膜で構成され
る第3のエッチングストッパー膜206を堆積する。The surface of the second interlayer film 205 is not flat because of the unevenness due to the pattern formed therebelow. Therefore, the surface of the second interlayer film 205 is flattened by etching back by RIE or reflowing by heat treatment, and then a silicon nitride film is used to protect the layers below the second interlayer film 205 from etching. The constituted third etching stopper film 206 is deposited.
【0069】次に図22(a)、(b)に示す工程にお
いて、第3のエッチングストッパー膜206の上に、フ
ォトレジストを塗布し、パターニングによりレジストパ
ターン211が形成される。セルフアライメント法にお
いて、このレジストパターン211の開口部の寸法d’
は、形成しようとするコンタクトホールの寸法dより若
干大きく形成される。Next, in a step shown in FIGS. 22A and 22B, a photoresist is applied on the third etching stopper film 206 and patterned to form a resist pattern 211. In the self-alignment method, the dimension d ′ of the opening of the resist pattern 211
Is slightly larger than the dimension d of the contact hole to be formed.
【0070】また、図16に示すように、実際に設けら
れるコンタクトホール503Aは、レジストパターンの
アライメントずれなどにより、本来、コンタクトホール
が設けられる破線領域503から図に対して水平方向左
側に距離X、垂直方向上側に距離Yだけずれた位置に設
けられるので、図22(a)において、実際の開口部の
位置を実線で示し、アライメントずれの大きさを距離Y
で示し、図22(b)においては距離Xで示す。Further, as shown in FIG. 16, the contact hole 503A actually provided has a distance X from the broken line region 503 where the contact hole is originally provided to the left side in the horizontal direction with respect to the figure due to misalignment of the resist pattern. , The position of the actual opening is indicated by a solid line in FIG. 22A, and the magnitude of the misalignment is indicated by the distance Y.
22 and is indicated by a distance X in FIG.
【0071】次に図23(a)、(b)に示す工程にお
いて、レジストパターン211をエッチングマスクとし
て、第3のエッチングストッパー膜206にCF4等の
ガスを用い、第2の層間膜205に向かうにつれて開口
寸法が徐々に小さくなるようなテーパ206Tを有する
開口部を形成するようにドライエッチングを行う。Next, in the step shown in FIGS. 23A and 23B, using the resist pattern 211 as an etching mask, a gas such as CF 4 is used for the third etching stopper film 206, and the second interlayer film 205 is formed. Dry etching is performed so as to form an opening having a taper 206T whose opening size gradually decreases as it goes.
【0072】次に図24(a)、(b)に示す工程にお
いて、C4F8等のガスを用いたドライエッチングによ
り、窒化膜に対する酸化膜のエッチングの割合(選択
比)が大きく(>5)なるようなエッチング条件で、第
2の層間膜205のエッチングを行い、第2のエッチン
グストッパー膜210を露出させる。Next, in the steps shown in FIGS. 24A and 24B, the etching ratio of the oxide film to the nitride film (selection ratio) is increased by dry etching using a gas such as C 4 F 8 (>). 5) The second interlayer film 205 is etched under such etching conditions to expose the second etching stopper film 210.
【0073】RIE法によるドライエッチングでは、第
2のエッチングストッパー膜210の傾斜部210Sに
おけるエッチングレートは平坦部210Fにおけるエッ
チングレートよりも大きいので、傾斜部210Sと第2
の層間膜205との選択比が低下するが、第3のエッチ
ングストッパー膜206のテーパ206Tが傾斜部21
0Sを覆うように形成されているので、エッチングから
保護されることになる。このため、傾斜部210Sがこ
の時点でエッチングされて消失することが防止される。In dry etching by the RIE method, since the etching rate of the inclined portion 210S of the second etching stopper film 210 is higher than the etching rate of the flat portion 210F, the inclined portion 210S and the second portion
Although the selection ratio of the third etching stopper film 206 to the interlayer film 205 decreases, the taper 206T of the third etching stopper film 206 causes the inclined portion 21
Since it is formed so as to cover 0S, it is protected from etching. Therefore, the sloped portion 210S is prevented from being etched and disappeared at this point.
【0074】次に図25(a)、(b)に示す工程にお
いて、CF4等のガスを用いたドライエッチングによ
り、窒化膜に対する酸化膜のエッチングの割合(選択
比)が小さく(〜1)なるようなエッチング条件で、第
2のエッチングストッパー膜210の平坦部210Fを
除去して第1の層間膜209を露出させる。Next, in the steps shown in FIGS. 25A and 25B, the etching rate of the oxide film with respect to the nitride film (selection ratio) is small (to 1) by dry etching using a gas such as CF 4. Under such etching conditions, the flat portion 210F of the second etching stopper film 210 is removed to expose the first interlayer film 209.
【0075】次に図26(a)、(b)に示す工程にお
いて、C4F8等のガスを用いたドライエッチングによ
り、窒化膜に対する酸化膜のエッチングの割合(選択
比)が大きく(>5)なるようなエッチング条件で、第
1の層間膜209のエッチングを行い、第1のエッチン
グストッパー膜208を露出させる。Next, in the steps shown in FIGS. 26A and 26B, the etching ratio of the oxide film with respect to the nitride film (selection ratio) is increased by dry etching using a gas such as C 4 F 8 (>). 5) The first interlayer film 209 is etched under such etching conditions to expose the first etching stopper film 208.
【0076】RIE法によるドライエッチングでは、第
2のエッチングストッパー膜210の傾斜部210Sお
よび第1のエッチングストッパー膜208の傾斜部20
8Sにおけるエッチングレートは平坦部210Fおよび
208Fにおけるエッチングレートよりも大きいので、
傾斜部208Sと第1の層間膜209との選択比および
傾斜部208Sと第1の層間膜209との選択比が低下
するが、第2の層間膜205や第2のエッチングストッ
パー膜208が存在するので、エッチングから保護され
ることになる。このため、傾斜部210Sおよび208
Sがこの時点でエッチングされて消失することが防止さ
れる。In the dry etching by the RIE method, the sloped portion 210S of the second etching stopper film 210 and the sloped portion 20 of the first etching stopper film 208 are formed.
Since the etching rate in 8S is higher than the etching rates in the flat portions 210F and 208F,
Although the selection ratio between the inclined portion 208S and the first interlayer film 209 and the selection ratio between the inclined portion 208S and the first interlayer film 209 are reduced, the second interlayer film 205 and the second etching stopper film 208 are present. Therefore, it is protected from etching. Therefore, the inclined portions 210S and 208
It is prevented that S is etched at this point and disappears.
【0077】次に図27(a)、(b)に示す工程にお
いて、CF4等のガスを用いたドライエッチングによ
り、窒化膜に対する酸化膜のエッチングの割合(選択
比)が小さく(〜1)なるようなエッチング条件で、第
1のエッチングストッパー膜208および酸化膜107
を除去して半導体基板101を露出させる。Next, in the steps shown in FIGS. 27 (a) and 27 (b), the etching ratio (selection ratio) of the oxide film to the nitride film is small (to 1) by dry etching using a gas such as CF 4. Under such etching conditions, the first etching stopper film 208 and the oxide film 107 are formed.
Are removed to expose the semiconductor substrate 101.
【0078】以上説明したように、セルフアライメント
法を用いてコンタクトホールを形成する場合において、
第3のエッチングストッパー膜206にテーパ206T
ができるようにエッチングを施すため、第2の層間膜2
05、第2のエッチングストッパー膜210、第1の層
間膜209、第1のエッチングストッパー膜208を除
去するときに、金属配線201a、201bの保護膜お
よびゲート電極104a、104bの保護膜105a、
105bが除去されることなく、コンタクトホールを形
成することができるので、金属配線201aおよび20
1bとゲート電極104aおよび104bとが短絡する
ことが防止され、半導体装置の製造歩留りおよび信頼性
が向上する。As described above, in the case of forming a contact hole by using the self-alignment method,
Taper 206T on the third etching stopper film 206
The second interlayer film 2 is formed by etching so that
05, the second etching stopper film 210, the first interlayer film 209, and the first etching stopper film 208 are removed, the protective films of the metal wirings 201a and 201b and the protective films 105a of the gate electrodes 104a and 104b,
Since the contact hole can be formed without removing 105b, the metal wirings 201a and 20
1b and the gate electrodes 104a and 104b are prevented from being short-circuited, and the manufacturing yield and reliability of the semiconductor device are improved.
【0079】また、第3のエッチングストッパー膜20
6のテーパ206Tの形成、第2の層間膜205、第2
のエッチングストッパー膜210、第1の層間膜20
9、第1のエッチングストッパー膜208、酸化膜10
7をエッチングする工程のいずれもがRIEによりなさ
れるので、これらの工程を連続して行うことができる。Further, the third etching stopper film 20
6 taper 206T, second interlayer film 205, second
Etching stopper film 210 and first interlayer film 20 of
9, first etching stopper film 208, oxide film 10
Since any of the steps of etching 7 is performed by RIE, these steps can be continuously performed.
【0080】<第5の実施例>本発明に係る半導体装置
の製造方法の第4実施例として、多層配線構造の半導体
装置において、セルフアライメント法によりコンタクト
ホールを設ける場合の製造工程を、工程の部分断面図で
ある図28〜図35を用いて順に説明する。なお、多層
配線構造の半導体装置の配線のレイアウトは、部分平面
図である図16と同様であり、図16に示すA−A’線
での矢視断面図および、B−B’線での矢視断面図を、
以下図28〜図35においてそれぞれ(a)および
(b)として示す。また、図28に示す構成に至る工程
は、図17〜図21を用いて説明した、本発明に係る半
導体装置の製造方法の第4実施例と同様であり、同一の
構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。<Fifth Embodiment> As a fourth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a manufacturing process for forming a contact hole by a self-alignment method in a semiconductor device having a multilayer wiring structure will be described. It demonstrates in order using FIGS. 28-35 which are partial sectional views. The wiring layout of the semiconductor device having the multilayer wiring structure is similar to that of FIG. 16 which is a partial plan view, and is a sectional view taken along the line AA ′ shown in FIG. 16 and taken along the line BB ′. A cross sectional view,
Hereinafter, FIGS. 28 to 35 show (a) and (b), respectively. Further, the steps leading to the configuration shown in FIG. 28 are the same as those of the fourth embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention described with reference to FIGS. 17 to 21, and the same reference numerals are given to the same configurations. Will be attached and redundant description will be omitted.
【0081】図29(a)、(b)に示す工程におい
て、第3のエッチングストッパー膜206の上に、フォ
トレジストを塗布し、パターニングによりレジストパタ
ーン211が形成される。セルフアライメント法におい
て、このレジストパターン211の開口部の寸法d’
は、形成しようとするコンタクトホールの寸法dより若
干大きく形成される。In the steps shown in FIGS. 29A and 29B, a photoresist is applied on the third etching stopper film 206, and a resist pattern 211 is formed by patterning. In the self-alignment method, the dimension d ′ of the opening of the resist pattern 211
Is slightly larger than the dimension d of the contact hole to be formed.
【0082】また、図16に示すように、実際に設けら
れるコンタクトホール503Aは、レジストパターンの
アライメントずれなどにより、本来、コンタクトホール
が設けられる破線領域503から図に対して水平方向左
側に距離X、垂直方向上側に距離Yだけずれた位置に設
けられるので、図29(a)において、実際の開口部の
位置を実線で示し、アライメントずれの大きさを距離Y
で示し、図29(b)においては距離Xで示す。Further, as shown in FIG. 16, the contact hole 503A actually provided has a distance X from the broken line region 503 where the contact hole is originally provided to the left side in the horizontal direction with respect to the figure due to misalignment of the resist pattern. , The position of the actual opening is indicated by a solid line in FIG. 29A, and the magnitude of the alignment deviation is indicated by the distance Y.
, And the distance X is shown in FIG.
【0083】次に図30(a)、(b)に示す工程にお
いて、レジストパターン211をエッチングマスクとし
て、第3のエッチングストッパー膜206をCF4等の
ガスを用いてドライエッチングにより除去して、第2の
層間膜205を露出させる。Next, in the steps shown in FIGS. 30A and 30B, the third etching stopper film 206 is removed by dry etching using a gas such as CF 4 with the resist pattern 211 as an etching mask. The second interlayer film 205 is exposed.
【0084】次に図31(a)、(b)に示す工程にお
いて、O2ガスを用いた疑似異方性エッチングにより、
第3のエッチングストッパー膜206の開口寸法は変え
ずに、レジストパターン211の開口寸法を大きくし
て、第3のエッチングストッパー膜206を庇のように
露出させ、庇部206Eを形成する。Next, in the steps shown in FIGS. 31A and 31B, by pseudo anisotropic etching using O 2 gas,
The opening size of the third etching stopper film 206 is not changed, and the opening size of the resist pattern 211 is increased to expose the third etching stopper film 206 like an eaves to form an eave portion 206E.
【0085】次に図32(a)、(b)に示す工程にお
いて、C4F8等のガスを用いたドライエッチングによ
り、窒化膜に対する酸化膜のエッチングの割合(選択
比)が大きく(>5)なるようなエッチング条件で、第
2の層間膜205をエッチングし第2のエッチングスト
ッパー膜302を露出させる。Next, in the steps shown in FIGS. 32 (a) and 32 (b), the etching ratio of the oxide film to the nitride film (selection ratio) is increased by dry etching using a gas such as C 4 F 8 (>). 5) Under such etching conditions, the second interlayer film 205 is etched to expose the second etching stopper film 302.
【0086】RIE法によるドライエッチングでは、第
2のエッチングストッパー膜210の傾斜部210Sに
おけるエッチングレートは平坦部210Fにおけるエッ
チングレートよりも大きいので、傾斜部210Sと第2
の層間膜205との選択比が低下するが、第3のエッチ
ングストッパー膜206の庇部206Eが傾斜部210
Sを覆うように形成されているので、庇部206E直下
の第2の層間膜205が傾斜部210Sにかけてエッチ
ングされずに残り、傾斜部210Sがエッチングから保
護されることになる。このため、傾斜部210Sがこの
時点でエッチングされて消失することが防止される。In the dry etching by the RIE method, the etching rate at the inclined portion 210S of the second etching stopper film 210 is higher than the etching rate at the flat portion 210F.
Although the selectivity with respect to the interlayer film 205 of the third etching stopper film 206 is decreased, the eaves portion 206E of the third etching stopper film 206 is inclined to the inclined portion 210.
Since it is formed so as to cover S, the second interlayer film 205 immediately below the eaves portion 206E remains on the inclined portion 210S without being etched, and the inclined portion 210S is protected from etching. Therefore, the sloped portion 210S is prevented from being etched and disappeared at this point.
【0087】次に図33(a)、(b)に示す工程にお
いて、CF4等のガスを用いたドライエッチングによ
り、窒化膜に対する酸化膜の選択比が小さく(〜1)な
るようなエッチング条件で、第2のエッチングストッパ
ー膜210の平坦部210Fを除去し、第1の層間膜2
09を露出させる。Next, in the steps shown in FIGS. 33A and 33B, the etching conditions such that the selection ratio of the oxide film to the nitride film is reduced (to 1) by dry etching using a gas such as CF 4. Then, the flat portion 210F of the second etching stopper film 210 is removed, and the first interlayer film 2 is removed.
09 is exposed.
【0088】次に図34(a)、(b)に示す工程にお
いて、C4F8等のガスを用いたドライエッチングによ
り、窒化膜に対する酸化膜の選択比が大きく(>5)な
るようなエッチング条件で、第1の層間膜209のエッ
チングを行い、第1のエッチングストッパー膜208を
露出させる。このとき、第3のエッチングストッパー膜
206の庇部206Eおよびその直下の第2の層間膜2
05も除去され、第2のエッチングストッパー膜210
が露出することになる。Next, in the steps shown in FIGS. 34A and 34B, dry etching using a gas such as C 4 F 8 increases the selectivity of the oxide film to the nitride film (> 5). The first interlayer film 209 is etched under the etching conditions to expose the first etching stopper film 208. At this time, the eave portion 206E of the third etching stopper film 206 and the second interlayer film 2 immediately below it.
05 is also removed, and the second etching stopper film 210
Will be exposed.
【0089】RIE法によるドライエッチングでは、第
1のエッチングストッパー膜208の傾斜部208Sに
おけるエッチングレートは平坦部208Fにおけるエッ
チングレートよりも大きいので、傾斜部208Sと第1
の層間膜209との選択比が低下するが、前工程によっ
て、第2のエッチングストッパー膜210が庇のように
露出し、庇部210Eが形成され、当該庇部210Eが
傾斜部208Sを覆うように形成されているので、庇部
210E直下の第1の層間膜209が傾斜部208Sに
かけてエッチングされずに残り、傾斜部208Sがエッ
チングから保護されることになる。このため、傾斜部2
08Sがこの時点でエッチングされて消失することが防
止される。In dry etching by the RIE method, the etching rate at the inclined portion 208S of the first etching stopper film 208 is higher than the etching rate at the flat portion 208F.
However, the second etching stopper film 210 is exposed like an eaves to form an eaves portion 210E and the eaves portion 210E covers the inclined portion 208S in the previous step. Since the first interlayer film 209 immediately below the eaves portion 210E is not etched to the inclined portion 208S, the inclined portion 208S is protected from etching. Therefore, the inclined portion 2
It is prevented that 08S is etched and disappears at this point.
【0090】次に図35(a)、(b)に示す工程にお
いて、CF4等のガスを用いたドライエッチングによ
り、窒化膜に対する酸化膜の選択比が小さく(〜1)な
るようなエッチング条件で、第1のエッチングストッパ
ー膜208および酸化膜107をエッチングして半導体
基板101を露出させる。このとき、第2のエッチング
ストッパー膜210の庇部210Eおよびその直下の第
1の層間膜209も除去されることになる。Next, in the steps shown in FIGS. 35 (a) and 35 (b), the etching conditions such that the selectivity of the oxide film with respect to the nitride film is reduced (to 1) by dry etching using a gas such as CF 4. Then, the first etching stopper film 208 and the oxide film 107 are etched to expose the semiconductor substrate 101. At this time, the eaves portion 210E of the second etching stopper film 210 and the first interlayer film 209 immediately thereunder are also removed.
【0091】以上説明したように、セルフアライメント
法を用いてコンタクトホールを形成する場合において、
第3のエッチングストッパー膜206に庇部206Eが
できるようにエッチングを施すため、第2の層間膜20
5、第2のエッチングストッパー膜210、第1の層間
膜209、第1のエッチングストッパー膜208を除去
するときに、金属配線201a、201bの保護膜およ
びゲート電極104a、104bの保護膜105a、1
05bが除去されることなく、コンタクトホールを形成
することができるので、金属配線201aおよび201
bとゲート電極104aおよび104bとが短絡するこ
とが防止され、半導体装置の製造歩留りおよび信頼性が
向上する。As described above, when the contact hole is formed by the self-alignment method,
Since the third etching stopper film 206 is etched to form the eaves portion 206E, the second interlayer film 20 is removed.
5, when removing the second etching stopper film 210, the first interlayer film 209, and the first etching stopper film 208, the protective films of the metal wirings 201a and 201b and the protective films 105a and 1b of the gate electrodes 104a and 104b.
Since the contact hole can be formed without removing 05b, the metal wirings 201a and 201a
b and the gate electrodes 104a and 104b are prevented from being short-circuited, and the manufacturing yield and reliability of the semiconductor device are improved.
【0092】また、第3のエッチングストッパー膜20
6の庇部206Eの形成、第2の層間膜205、第2の
エッチングストッパー膜210、第1の層間膜209、
第1のエッチングストッパー膜208、酸化膜107を
エッチングする工程のいずれもがRIEによりなされる
ので、これらの工程を連続して行うことができる。Further, the third etching stopper film 20
6, the eaves 206E, the second interlayer film 205, the second etching stopper film 210, the first interlayer film 209,
Since both the steps of etching the first etching stopper film 208 and the oxide film 107 are performed by RIE, these steps can be continuously performed.
【0093】[0093]
【発明の効果】本発明に係る請求項1記載の半導体装置
の製造方法によれば、エッチング阻止層が除去されて配
線層が露出することが防止され、配線層間が短絡するこ
とが防止されるので、半導体装置の製造歩留りおよび信
頼性を向上する効果がある。According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the etching stopper layer is removed to prevent the wiring layer from being exposed and the wiring layer from being short-circuited. Therefore, there is an effect of improving the manufacturing yield and reliability of the semiconductor device.
【0094】本発明に係る請求項2記載の半導体装置の
製造方法によれば、多結晶シリコンを用いることでエッ
チング阻止層とのエッチング選択比が5以上となる非酸
化層が形成されるので、エッチング阻止層が除去されて
配線層が露出することを防止した半導体装置を得ること
ができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the non-oxidized layer having an etching selection ratio of 5 or more with respect to the etching stop layer is formed by using polycrystalline silicon. It is possible to obtain a semiconductor device in which the etching stopper layer is removed and the wiring layer is prevented from being exposed.
【0095】本発明に係る請求項3記載の半導体装置の
製造方法によれば、第1および第2の開口部を介して層
間膜をエッチングする場合に、テーパの下部に形成され
た層がエッチングから保護され、第2の開口部のテーパ
の下部に位置する第1のエッチング阻止層が共に除去さ
れて配線層が露出することが防止され、配線層間が短絡
することが防止されるので、単層配線構造の半導体装置
の製造歩留りおよび信頼性を向上する効果がある。According to the semiconductor device manufacturing method of the third aspect of the present invention, when the interlayer film is etched through the first and second openings, the layer formed under the taper is etched. The first etching stop layer located under the taper of the second opening is removed together to prevent the wiring layer from being exposed and prevent the wiring layer from being short-circuited. This has the effect of improving the manufacturing yield and reliability of the semiconductor device having the layer wiring structure.
【0096】本発明に係る請求項4記載の半導体装置の
製造方法によれば、第1および第2の開口部を介して層
間膜をエッチングする場合に、第2の開口部の庇部の下
部に形成された層がエッチングから保護され、第2の開
口部の庇部の下部に位置する第1のエッチング阻止層が
共に除去されて配線層が露出することが防止され、配線
層間が短絡することが防止されるので、単層配線構造の
半導体装置の製造歩留りおよび信頼性を向上する効果が
ある。According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention, when the interlayer film is etched through the first and second openings, the lower part of the eaves of the second opening is formed. The layer formed on the substrate is protected from etching, the first etching stop layer located under the eaves of the second opening is removed together to prevent the wiring layer from being exposed, and the wiring layer is short-circuited. This is effective in improving the manufacturing yield and reliability of the semiconductor device having a single-layer wiring structure.
【0097】本発明に係る請求項5記載の半導体装置の
製造方法によれば、第1および第2の開口部を介して第
2の層間膜をエッチングする場合に、第2の開口部のテ
ーパの下部に位置する第2のエッチング阻止層が共に除
去されて第2の配線層が露出することが防止され、さら
に第1の層間膜をエッチングする場合に、テーパの下部
に形成された層がエッチングから保護され、第2の開口
部のテーパの下部に位置する第1のエッチング阻止層が
共に除去されて第1の配線層が露出することが防止さ
れ、第1および第2の配線層間が短絡することが防止さ
れるので、多層配線構造の半導体装置の製造歩留りおよ
び信頼性を向上する効果がある。According to the semiconductor device manufacturing method of the fifth aspect of the present invention, when the second interlayer film is etched through the first and second openings, the taper of the second opening is formed. The second etching stop layer located below the tape is removed to prevent the second wiring layer from being exposed, and when the first interlayer film is further etched, the layer formed below the taper is removed. Protected from etching, the first etching stop layer located under the taper of the second opening is removed together to prevent the first wiring layer from being exposed, and the first and second wiring layers are separated from each other. Since the short circuit is prevented, it is effective in improving the manufacturing yield and reliability of the semiconductor device having the multilayer wiring structure.
【0098】本発明に係る請求項6記載の半導体装置の
製造方法によれば、第1および第2の開口部を介して第
2の層間膜をエッチングする場合に、第2の開口部の庇
部の下部に形成された層がエッチングから保護され、第
2の開口部の庇部の下部に位置する第2のエッチング阻
止層が共に除去されて配線層が露出することが防止さ
れ、さらに第1の層間膜をエッチングする場合に、第2
の開口部の庇部の下部に位置する第1のエッチング阻止
層が共に除去されて第1の配線層が露出することが防止
され、配線層間が短絡することが防止されるので、多層
配線構造の半導体装置の製造歩留りおよび信頼性を向上
する効果がある。According to the semiconductor device manufacturing method of the sixth aspect of the present invention, when the second interlayer film is etched through the first and second openings, the eaves of the second opening are provided. The layer formed in the lower part of the portion is protected from etching, the second etching stop layer located under the eave portion of the second opening is removed together, and the wiring layer is prevented from being exposed. When etching the first interlayer film, the second
Since the first etching stop layer located under the eaves of the opening is removed together to prevent the first wiring layer from being exposed and the wiring layer from being short-circuited, the multilayer wiring structure There is an effect of improving the manufacturing yield and reliability of the semiconductor device.
【図1】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第1の
実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a first embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図2】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第1の
実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention.
【図3】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第1の
実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention.
【図4】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第1の
実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention.
【図5】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第1の
実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention.
【図6】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第2の
実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図7】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第2の
実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図8】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第2の
実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図9】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第2の
実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図10】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第2
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 10 is a second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図11】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第2
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 11 is a second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図12】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第3
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 12 is a third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図13】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第3
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 13 is a third method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図14】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第3
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 14 is a third method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図15】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第3
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 15 is a third method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図16】 2層配線構造の半導体装置のレイアウトパ
ターンを示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing a layout pattern of a semiconductor device having a two-layer wiring structure.
【図17】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 17 is a fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図18】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 18 is a fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図19】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 19 is a fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図20】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 20 is a fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図21】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 21 is a fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図22】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 22 is a fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図23】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 23 is a fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図24】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 24 is a fourth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図25】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 25 is a fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図26】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 26 is a fourth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図27】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第4
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 27 is a fourth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図28】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第5
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 28 is a fifth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図29】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第5
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 29 is a fifth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図30】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第5
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 30 is a fifth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図31】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第5
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 31 is a fifth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図32】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第5
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 32 is a fifth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図33】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第5
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 33 is a fifth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図34】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第5
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 34 is a fifth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図35】 本発明に係る半導体装置の製造方法の第5
の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 35 is a fifth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example.
【図36】 従来の半導体装置の製造方法の製造工程を
示す断面図である。FIG. 36 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図37】 従来の半導体装置の製造方法の製造工程を
示す断面図である。FIG. 37 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図38】 従来の半導体装置の製造方法の製造工程を
示す断面図である。FIG. 38 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図39】 従来の半導体装置の製造方法の製造工程を
示す断面図である。FIG. 39 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図40】 従来の半導体装置の製造方法の製造工程を
示す断面図である。FIG. 40 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図41】 従来の半導体装置の製造方法の製造工程を
示す断面図である。FIG. 41 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the conventional method for manufacturing a semiconductor device.
90 多結晶シリコン膜(非酸化層)、104a,10
4b ゲート電極(配線層,第1の配線層)、108
エッチングストッパー膜(エッチング阻止層)、10
9,900 層間膜、111,211 レジストパター
ン、201 金属膜、202 酸化膜、201a,20
1b 金属配線(第2の配線層)、202a,202b
保護膜、203a〜203d サイドウォール、20
5 第2の層間膜、206 第3のエッチングストッパ
ー膜(第3のエッチング阻止層)、206T,210T
テーパ、206S,208S,210S 傾斜部、2
06F,208F,210F 平坦部、208 第1の
エッチングストッパー膜(第1のエッチング阻止層)、
209 第1の層間膜、210 第2のエッチングスト
ッパー膜(第2のエッチング阻止層)、206E,21
0E 庇部、501a,501b 第1層配線、502
a,502b 第2層配線、503 コンタクトホール
が設けられる本来の領域、503A コンタクトホール
が設けられた位置。90 polycrystalline silicon film (non-oxidized layer), 104a, 10
4b gate electrode (wiring layer, first wiring layer), 108
Etching stopper film (etching stop layer), 10
9,900 interlayer film, 111, 211 resist pattern, 201 metal film, 202 oxide film, 201a, 20
1b Metal wiring (second wiring layer), 202a, 202b
Protective film, 203a to 203d Side wall, 20
5 second interlayer film, 206 third etching stopper film (third etching stop layer), 206T, 210T
Taper, 206S, 208S, 210S inclined part, 2
06F, 208F, 210F flat portion, 208 first etching stopper film (first etching stop layer),
209 first interlayer film, 210 second etching stopper film (second etching stop layer), 206E, 21
0E eaves part, 501a, 501b first layer wiring, 502
a, 502b Second layer wiring, original region where 503 contact hole is provided, position where 503A contact hole is provided.
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/306 F Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display area H01L 21/306 F
Claims (6)
を配設する工程と、 (b)前記配線層にエッチングが及ばないようにするため
のエッチング阻止層で前記配線層を覆う工程と、 (c)前記エッチング阻止層と、さらに上部に形成される
層との間に層間膜を形成する工程と、 (d)前記層間膜、エッチング阻止層を順に選択的に除去
して前記配線層間の前記半導体基板に達するコンタクト
ホールを形成する工程とを備え、 前記工程(c)は、(e)前記エッチング阻止層上に、前記エ
ッチング阻止層とのエッチング選択比が5以上となる非
酸化層を形成する工程を含み、 前記工程(d)の後に、(f)前記非酸化層を酸化して前記層
間膜とする工程を備えたことを特徴とする半導体装置の
製造方法。1. A step of: (a) arranging a wiring layer on a semiconductor substrate with a space therebetween; and (b) covering the wiring layer with an etching stopper layer for preventing the wiring layer from being etched. A step of: (c) forming an interlayer film between the etching stopper layer and a layer formed further thereon; (d) selectively removing the interlayer film and the etching stopper layer in order, and A step of forming a contact hole reaching the semiconductor substrate between wiring layers, wherein the step (c) comprises: (e) a non-etching ratio of 5 or more on the etching stop layer to the etching stop layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming an oxide layer, and comprising (f) a step of oxidizing the non-oxidized layer to form the interlayer film after the step (d).
を窒化シリコンで形成する工程であり、 前記工程(e)は、前記非酸化層を多結晶シリコンで形成
する工程を含む、請求項1記載の半導体装置の製造方
法。2. The step (b) is a step of forming the etching stop layer of silicon nitride, and the step (e) includes a step of forming the non-oxidized layer of polycrystalline silicon. 1. The method for manufacturing a semiconductor device according to 1.
を配設する工程と、 (b)前記配線層にエッチングが及ばないようにするため
の第1のエッチング阻止層で前記配線層を覆う工程と、 (c)前記エッチング阻止層と、さらに上部に形成される
層との間に層間膜を形成する工程と、 (d)前記層間膜、第1のエッチング阻止層を順に選択的
に除去して前記配線層間の前記半導体基板に達するコン
タクトホールを形成する工程とを備え、 前記工程(d)は、(e)前記層間膜上に第2のエッチング阻
止層を介して形成したレジスト層を選択的に除去して、
第2のエッチング阻止層に達する第1の開口部を形成す
る工程と、 (f)前記第2のエッチング阻止層に、前記第1の開口部
に連続し、その断面形状が、前記第1の開口部側の開口
寸法が前記第1の開口部に等しく、前記層間膜に向かう
につれて開口寸法が徐々に小さくなるテーパ状の第2の
開口部を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。3. A step of: (a) arranging a wiring layer on a semiconductor substrate with a space therebetween; (b) a first etching stop layer for preventing the wiring layer from being etched; A step of covering the layer; (c) a step of forming an interlayer film between the etching stopper layer and a layer formed further above; (d) selecting the interlayer film and the first etching stopper layer in order. And removing the contact holes to reach the semiconductor substrate between the wiring layers, and the step (d) is (e) formed on the interlayer film via a second etching stop layer. Selectively remove the resist layer,
A step of forming a first opening reaching the second etching stop layer, and (f) the second etching stop layer being continuous with the first opening and having a cross-sectional shape of the first opening. A semiconductor device including a step of forming a tapered second opening whose opening size on the opening side is equal to that of the first opening and whose opening size gradually decreases toward the interlayer film. Manufacturing method.
を配設する工程と、 (b)前記配線層にエッチングが及ばないようにするため
の第1のエッチング阻止層で前記配線層を覆う工程と、 (c)前記エッチング阻止層と、さらに上部に形成される
層との間に層間膜を形成する工程と、 (d)前記層間膜、第1のエッチング阻止層を順に選択的
に除去して前記配線層間の前記半導体基板に達するコン
タクトホールを形成する工程とを備え、 前記工程(d)は、(e)前記層間膜上に第2のエッチング阻
止層を介して形成したレジスト層を選択的に除去して、
第2のエッチング阻止層に達する第1の開口部を形成す
る工程と、 (f)前記第2のエッチング阻止層に、前記第1の開口部
に連続した第2の開口部を形成した後、前記第1の開口
部の開口寸法を広げて前記第2のエッチング阻止層を露
出させ、下部に形成された層に対して庇となるような庇
部を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。4. (a) a step of arranging wiring layers on a semiconductor substrate with a space therebetween, and (b) the wiring with a first etching stop layer for preventing the wiring layer from being etched. A step of covering the layer; (c) a step of forming an interlayer film between the etching stopper layer and a layer formed further above; (d) selecting the interlayer film and the first etching stopper layer in order. And removing the contact holes to reach the semiconductor substrate between the wiring layers, and the step (d) is (e) formed on the interlayer film via a second etching stop layer. Selectively remove the resist layer,
Forming a first opening reaching the second etching stop layer, and (f) forming a second opening continuous with the first opening in the second etching stop layer, The method further comprises the step of expanding the opening size of the first opening to expose the second etching stop layer and forming an eave portion that becomes an eave with respect to the layer formed below. Manufacturing method of semiconductor device.
線層を配設する工程と、 (b)前記第1の配線層にエッチングが及ばないようにす
るための第1のエッチング阻止層で前記第1の配線層を
覆う工程と、 (c)前記第1のエッチング阻止層と、さらに上部に形成
される層との間に第1の層間膜を形成する工程と、 (d)前記第1の層間膜上に、前記第1の層間膜を挟んで
前記第1の配線層に対して交差するように、間隔をあけ
て第2の配線層を配設する工程と、 (e)前記第2の配線層にエッチングが及ばないようにす
るための第2のエッチング阻止層で前記第2の配線層を
覆う工程と、 (f)前記第2のエッチング阻止層と、さらに上部に形成
される層との間に第2の層間膜を形成する工程と、 (g)前記第2の層間膜、前記第2のエッチング阻止層、
前記第1の層間膜、前記第1のエッチング阻止層を順に
選択的に除去して前記第1の配線層間の前記半導体基板
に達するコンタクトホールを形成する工程とを備え、 前記工程(g)は、(h)前記第2の層間膜上に第3のエッチ
ング阻止層を介して形成したレジスト層を選択的に除去
して、第3のエッチング阻止層に達する第1の開口部を
形成する工程と、 (i)前記第3のエッチング阻止層に、前記第1の開口部
に連続し、その断面形状が、前記第1の開口部側の開口
寸法が前記第1の開口部に等しく、前記第2の層間膜に
向かうにつれて開口寸法が徐々に小さくなるテーパ状の
第2の開口部を形成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。5. A step of: (a) disposing a first wiring layer on a semiconductor substrate at intervals, and (b) a first step for preventing the first wiring layer from being etched. Covering the first wiring layer with an etching stop layer; and (c) forming a first interlayer film between the first etching stop layer and a layer formed further above. d) disposing a second wiring layer with a space on the first interlayer film so as to intersect with the first wiring layer with the first interlayer film interposed therebetween; (e) a step of covering the second wiring layer with a second etching stopper layer for preventing the second wiring layer from being etched, and (f) the second etching stopper layer, A step of forming a second interlayer film between the second interlayer film and a layer formed on the upper layer, and (g) the second interlayer film, the second etching stop layer,
A step of selectively removing the first interlayer film and the first etching stop layer in sequence to form a contact hole reaching the semiconductor substrate between the first wiring layers; And (h) a step of selectively removing a resist layer formed on the second interlayer film via a third etching stop layer to form a first opening reaching the third etching stop layer. And (i) the third etching stop layer is continuous with the first opening and has a cross-sectional shape whose opening dimension on the first opening side is equal to that of the first opening. And a step of forming a tapered second opening whose opening size gradually decreases toward the second interlayer film.
配線層を配設する工程と、 (b)前記第1の配線層にエッチングが及ばないようにす
るための第1のエッチング阻止層で前記第1の配線層を
覆う工程と、 (c)前記第1のエッチング阻止層と、さらに上部に形成
される層との間に第1の層間膜を形成する工程と、 (d)前記第1の層間膜上に、前記第1の層間膜を挟んで
前記第1の配線層に対して交差するように、間隔をあけ
て第2の配線層を配設する工程と、 (e)前記第2の配線層にエッチングが及ばないようにす
るための第2のエッチング阻止層で前記第2の配線層を
覆う工程と、 (f)前記第2のエッチング阻止層と、さらに上部に形成
される層との間に第2の層間膜を形成する工程と、 (g)前記第2の層間膜、前記第2のエッチング阻止層、
前記第1の層間膜、前記第1のエッチング阻止層を順に
選択的に除去して前記第1の配線層間の前記半導体基板
に達するコンタクトホールを形成する工程とを備え、 前記工程(g)は、(h)前記第2の層間膜上に第3のエッチ
ング阻止層を介して形成したレジスト層を選択的に除去
して、第3のエッチング阻止層に達する第1の開口部を
形成する工程と、 (i)前記第3のエッチング阻止層に、前記第1の開口部
に連続した第2の開口部を形成した後、前記第1の開口
部の開口寸法を広げて前記第3のエッチング阻止層を露
出させ、下部に形成された層に対して庇となるような庇
部を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。6. (a) a step of disposing a first wiring layer on a semiconductor substrate with a space therebetween, and (b) a first step for preventing the first wiring layer from being etched. Covering the first wiring layer with an etching stop layer; and (c) forming a first interlayer film between the first etching stop layer and a layer formed further above. d) disposing a second wiring layer with a space on the first interlayer film so as to intersect with the first wiring layer with the first interlayer film interposed therebetween; (e) a step of covering the second wiring layer with a second etching stopper layer for preventing the second wiring layer from being etched, and (f) the second etching stopper layer, A step of forming a second interlayer film between the second interlayer film and a layer formed on the upper layer, and (g) the second interlayer film, the second etching stop layer,
A step of selectively removing the first interlayer film and the first etching stop layer in sequence to form a contact hole reaching the semiconductor substrate between the first wiring layers; And (h) a step of selectively removing a resist layer formed on the second interlayer film via a third etching stop layer to form a first opening reaching the third etching stop layer. (I) After forming a second opening continuous with the first opening in the third etching stop layer, the opening size of the first opening is widened to perform the third etching. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises the step of exposing the blocking layer and forming an eaves portion which becomes an eaves to the layer formed below.
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0883843A true JPH0883843A (en) | 1996-03-26 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007081435A (en) * | 1995-01-31 | 2007-03-29 | Fujitsu Ltd | Manufacturing method of semiconductor device |
WO2008117426A1 (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Fujitsu Microelectronics Limited | Semiconductor device and process for producing the same |
JP2013211578A (en) * | 2013-05-20 | 2013-10-10 | Fujitsu Semiconductor Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
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US8241980B2 (en) | 2007-03-27 | 2012-08-14 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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JP5316406B2 (en) * | 2007-03-27 | 2013-10-16 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
JP2013211578A (en) * | 2013-05-20 | 2013-10-10 | Fujitsu Semiconductor Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
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