JPH10173049A

JPH10173049A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10173049A
Application number: JP8331318A
Authority: JP
Inventors: Keita Miyake; 啓太三宅; Daisuke Matsunaga; 大輔松永
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 1998-06-26
Also published as: KR19980063925A

Abstract

(57)【要約】半導体装置における上下配線層を互いに電気的に接続
するためのコンタクトホールを下地段差にオーバーラッ
プさせて開口する場合に、エッチストッパ層表面を平坦
化する乃至エッチャントレシピを調製する等の手法によ
って、下地段差にもかかわらずこの段差近傍に残さを残
すことなくコンタクトホールを窓開けする半導体装置の
製造技術。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路（ＩＣ，
ＬＳＩ）などの半導体装置の製造方法に関し、さらに詳
しくは、電極引き出し用の窓の形成技術の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】集積回路（ＩＣ，ＬＳＩ）などの半導体
装置では、通常、半導体基板表面に選択的に不純物を導
入して能動領域を形成し、この能動領域と他の能動領域
を接続するためには、この能動領域上を覆う絶縁膜を選
択的に異方性エッチングして窓を設け、窓底部に露出し
た能動領域と電気的にコンタクトする電極を、窓内に埋
め込んで行っている。

【０００３】周知のとおりＤＲＡＭ等の半導体装置は、
近年非常に微細化が進んだ結果、ゲート電極（ＤＲＡＭ
においてはワード線）等の下地配線層間隔のごくわずか
の隙間で半導体基板面を露出させるようにして、この露
出面にて上層配線層とコンタクトすべくコンタクトホー
ルを設けなければならない。しかし、コンタクトホール
をフォトリソグラフィー手法で窓開けするのにも技術的
限界が見えてきたため、ホール径そのものを前記ごくわ
ずかの隙間に合わせて小さくすることも、ホールをわず
かの隙間に位置合わせして形成することも難しくなって
きた。

【０００４】そこで、電極を埋め込むべきコンタクトホ
ールを半ば他の下層導電層とオーバーラップさせてでも
形成せざるを得ず、近年では、むしろ積極的に下層導電
層と窓とを自己整合的にオーバーラップさせて構成した
技術の確立が求められている。以下では、図２５，図２
６を用いて、より詳しく従来のコンタクトホール開口工
程を説明する。図２５参照。

【０００５】図２５は、従来技術を説明する装置断面図
である。図中、１０１はシリコンウエハ，１０２はシリ
コン酸化膜，１３１はポリシリコン膜，１３２はタング
ステンシリサイド膜であり、これら１３１及び１３２は
所謂ポリサイド膜としてゲート電極（ワード線）をな
す。１１４は高温酸化膜（ＨＴＯ膜），１６１はサイド
ウォール（ＨＴＯ膜），１６５は高温酸化膜（ＨＴＯ
膜），１１７はエッチングストッパ層であり、コンタク
トホール開口時のエッチングストッパを担うことを条件
として材質が選ばれた。１１８は層間絶縁膜，１１９は
レジストパターンである。

【０００６】図示した状態は、既にレジストパターン１
１９をマスクとしてＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エ
ッチング）法によって層間絶縁膜１１８がエッチングさ
れている。下地のエッチングストッパ層１１７がエッチ
ングされずに露出されている様子である。ところで、図
２５を続いて参照すると、このような自己整合的なコン
タクトに供するホールを上手に形成するためには、ポリ
シリコン膜１３１とタングステンシリサイド膜１３２か
らなるゲート電極が造る下地段差に注意してエッチング
窓開けを行わねばならない。実際、エッチング窓開け工
程では、途中まで層間絶縁膜１１８をエッチングし、エ
ッチングストッパ層１１７が表出したら一旦エッチング
を止め、エッチャントを変更してより慎重にエッチング
を進めてゆく。かかる従来技術においては、層間絶縁膜
１１８表面をリフロー加熱で平坦化したい要望から層間
絶縁膜１１８の材料としてシリコン酸化膜系のＢＰＳＧ
膜等が選ばれるため、エッチング選択比を十分とる必要
上エッチングストッパ層１１７にシリコン窒化膜を選ん
で用いている。

【０００７】このような自己整合的に配線コンタクトを
行なうべく設けられるコンタクトホールを上手に形成す
るためには、ポリシリコン膜１３１とタングステンシリ
サイド膜１３２とからなるゲート電極が作る下地段差に
注意してエッチング窓開けを行なわなければならない。
実際、エッチング窓開け工程では、途中まで層間絶縁膜
１１８をエッチングし、エッチングストッパ層１１７が
表面に露出したら一旦エッチングを停止し、エッチャン
トを変更してより慎重にエッチングを進めてゆく。特に
注意が必要なところは、十分に埋め込まれなかったシリ
コン窒化膜の凸部間におけるスリット状の溝の部分であ
る。この凸部間におけるスリット状の溝の深さに対しそ
の間口の幅が狭かった（凸部分のアスペクト比が高い）
場合にいっそう深刻であり、エッチング時のイオンの入
射が困難になる。その結果、スリット状の溝の中に入り
込んだ層間絶縁膜が除去できずに残ってしまうといった
問題が起こる。

【０００８】ここで、シリコン窒化膜からなるエッチン
グストッパ層１１７は、慎重にエッチングされてゆく
が、リアクティブ・イオン・エッチングで異方性をもっ
てエッチングされるため前出のサイドウォール側面に残
さとなってエッチングされずに残ってしまう。無理に除
去しようとして、エッチャントレシピやエッチング条件
を変更すると、でき上がり形状が歪んでしまう恐れがあ
り、ひいては半導体装置の歩留りを下げる結果を招いて
しまう。詳しくは、高温酸化膜１１４が膜減りしてゲー
ト電極であるポリサイド膜が露出する恐れと、シリコン
酸化膜１１２がエッチングされてシリコン基板１０１に
窪みができる問題がある。また、上記シリコン窒化膜の
残さが開口した窓の底部に残ってしまう問題は、後にこ
の窓の中に配線層を被着形成した際に、完全な埋め込み
乃至窓側面への均一な厚さの被着形成が行なえないとい
う問題を引き起こす。図２６参照。

【０００９】図中、前出の図２５と同じ番号が振られた
部分は、図２５と同じ材質である。同図は、図２５で説
明したコンタクトホール開口のためのＲＩＥ（リアクテ
ィブ・イオン・エッチング）をエッチングストッパ層１
１７に対しても施した後の様子を示すものであるが、エ
ッチングストッパ層１１７に対して用いられるエッチン
グの横方向への寄与が層間絶縁膜１１８に対しては小さ
いことから、エッチングストッパ層１１７において横方
向へエッチングシフトしてしまう。こうして、図示の如
き歪な側面を有するホールは、その後に埋め込まれる導
電層のカバレッジ（被覆形状）を悪化させる阻害要因と
して見逃せなくなってきた。すなわち、ホール開口時に
おけるエッチングレート差に起因してホール側面に凹凸
面が生じた場合には、後でホール内に埋め込まれる導電
層は部分的に薄くしか形成されなかったり、ホール最下
面においてシリコンウエハ表面と接するコンタクト領域
を所望面積分確保できなくなってコンタクト部の電気抵
抗が上昇してしまい装置の性能を下げる乃至歩留りを悪
化させてしまうという問題に発展する。

【００１０】本発明のように、シリコン窒化膜をシリコ
ン酸化膜エッチングのストッパとするセルフアラインコ
ンタクト形成法では、必ずしもセルフアラインコンタク
トを必要とせず、通常のコンタクト形成が可能な領域に
とってシリコン窒化膜は却って加工を困難にする。例え
ば、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを同一の条件で
はエッチングできず、加工制御を複雑にするので、エッ
チング精度ひいては製造された装置の信頼性を損なう恐
れがある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上明らかなように、
従来の自己整合的電極窓形成技術によれば、異方性エッ
チング窓開け工程では下層導電層の表面段差があらわれ
て後、下層導電層側面に被エッチング層たるエッチング
・ストッパ層がサイドウォールとして残ってしまう問題
を生じる一方、層間絶縁膜がエッチングストッパ層のス
リット部分に残りがちで開口を正常に形成できないとい
う問題も生じる。

【００１２】更に、本技術では酸化膜エッチングのスト
ッパーであるシリコン窒化膜を必要とするが、これがセ
ルフ・アライン・コンタクトを必要としないコンタクト
・ホールにとっては形成精度と信頼性を低下する原因と
なる。本発明は、以上の従来技術における３つの問題点
をいずれも解決することを課題としてなされたものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題解決のために、
本発明では、例えば以下の構成を手段とする。第一の発
明では、以下の構成を手段とする。基板表面に互いに離
間して形成され、側面にシリコン酸化膜からなるサイド
ウォールを有する第一の段差及び第二の段差と、前記第
一，第二の段差のいずれか少なくとも一方の上方に縁の
一部がオーバーラップしてかつ該第一，第二の段差に挟
まれた領域にて前記基板表面を露出させる開口と、前記
開口内以外において前記第一，第二の段差表面を覆って
なり、かつ前記開口内壁において前記第一，第二の段差
となだらかに表面が接続して該第一，第二の段差の側面
とともに前記開口内側面をなすシリコン窒化膜とを有す
る半導体装置。

【００１４】また、第二の発明では、以下の構成を手段
とする。基板表面に、互いに離間して、側面にシリコン
酸化膜からなるサイドウォールを有しかつ上面に絶縁膜
を有する第一の段差及び第二の段差が形成される工程
と、前記第一，第二の段差上にシリコン窒化膜が形成さ
れる工程と、前記第一の段差と第二の段差とに挟まれた
領域において前記基板表面を露出させ、かつその底部側
面において前記シリコン窒化膜表面と前記第一，第二の
段差表面とがなだらかに接続し、かつ側面の一部が前記
第一，第二の段差のいずれか少なくとも一方の上方に縁
の一部が接触するように、前記シリコン窒化膜表面から
異方性エッチングして開口を設ける工程とを有する半導
体装置の製造方法。

【００１５】さらには、前記シリコン窒化膜露出後の前
記シリコン窒化膜の異方性エッチングを、準異方性エッ
チングとし、前記基板表面に対して水平方向にも積極的
にエッチングしつつ前記異方性エッチングを行うことと
してもよく、また、前記シリコン窒化膜は、少なくとも
前記開口部の１／２以上の厚さ被着形成されることとし
てもよい。

【００１６】以上の本発明の構成によれば、十分微細化
した半導体装置のゲート電極面が造る凹凸にも係わら
ず、下地酸化膜との選択比を十分とることができ、また
軽度には横方向へもエッチングしながらも縦方向の異方
性を失うことなくエッチングを進めることができ、凹凸
側面にストッパ窒化膜の残さを残すことなく高アスペク
ト比の開口を形成可能になる。したがって、下部配線パ
ターンが造る凸部間の狭い領域での半導体材料表面との
電気的コンタクトを、窓そのもののサイズを小さくする
ことなく下部配線パターンが造る凸部に積極的にオーバ
ーラップさせることができ、微細な領域での電気的コン
タクトを確実に行うことができる。

【００１７】以上、本発明の構成によれば、十分微細化
した半導体装置のゲート電極面が造る凹凸形状に係わら
ず、下地酸化膜との選択比を十分とることができまた、
軽度には横方向へもエッチングしながらも縦方向へのエ
ッチング速度が十分高く、異方性を保つので凹凸側面に
ストッパ窒化膜の残さを残すことなく高アスペクト比の
開口を形成可能となる。したがって、下部配線パターン
が造る凸部間の狭い領域での基板表面との電気的コンタ
クトを、窓そのもののサイズを小さくすることなく下部
配線パターンが造る凸部に積極的にオーバーラップさせ
ることができ、もって微細な領域での電気的コンタクト
を確実に行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】それでは、本発明の実施の形態に
ついて、以下具体的に説明する。以下では、図１〜図２
３を使用して説明する。図１参照。用意した半導体基板、例えば（１００）面を有し、１０
±１．５ΩcmのＰ型シリコンウエハ１の表面を、薄く８
００〜８５０℃で加熱下，窒素分圧酸化して、一様な厚
さのシリコン酸化膜２を形成する。厚さは７０Å〜１０
０Åである。酸化の手段として加熱酸化を選んでいるの
は、容易に形成できるからである。シリコン酸化膜２を
形成する手段としては熱酸化法が選べる他、ＣＶＤ（化
学気相成長）法を用いての被着形成も可能である。ある
いは、シリコン酸化膜に代えて、他の絶縁膜材料，例え
ば、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）やシリコンオキシナイト
ライド（ＳｉＯＮ）を用いることもできる。また、単層
の絶縁膜である必要もなく、所謂ＮＯ膜（窒化膜−酸化
膜の二層構造膜）やＯＮＯ膜（酸化膜−窒化膜−酸化膜
の三層構造膜）を用いることもできる。

【００１９】一方、（１００）面を有するシリコンウエ
ハを半導体基板として用いたが、これに代えて、例えば
ＣＶＤ（化学気相成長）法により堆積した多結晶シリコ
ン層，あるいはさらに加熱溶融等によって単結晶化した
シリコン層であってもよい。シリコンウエハ１表面のシ
リコン酸化膜２に重ねて、ポリシリコン膜３１を一様に
５００Å程度ＣＶＤ（化学気相成長）法により被着形成
する。ポリシリコン膜３１に重ねてさらにタングステン
シリサイド膜３２を一様に１５００Å程度ＣＶＤ（化学
気相成長法）により被着形成する。続いて、タングステ
ンシリサイド膜３２表面にシリコン酸化膜４を形成す
る。ここでは、シリコン酸化膜４として、厚さ８００Å
程度（７００Å〜９００Å）の高温酸化膜（ＨＴＯ膜）
を採用する。ゲート電極の肩において膜が局所的に薄く
なり、耐圧が低くなってしまうという問題を解消するた
め、特に耐圧が高く確保できる高温酸化膜（ＨＴＯ膜）
が採用されたのである。高温酸化膜（ＨＴＯ膜）を被着
形成する際の温度は約８００℃である。

【００２０】以上で、シリコンウエハ１表面から順に、
シリコン酸化膜２，ポリシリコン膜３１，タングステン
シリサイド膜３２，高温酸化膜（ＨＴＯ膜）４が、いず
れも一様な厚さに形成される。なお、ここでは、シリコ
ン酸化膜２の表面に形成されるゲート電極を、ポリシリ
コン膜３１とタングステンシリサイド膜３２との積層膜
（ポリサイドと称される）として形成したが、その理由
は、配線抵抗を低くできる点で有利だからである。も
し、配線抵抗を下げるべき必要が深刻でないとか無視で
きるのであれば、前記積層膜に代えてポリシリコン膜３
１単層を使用することもできる。また、ポリシリコン膜
３１の被着形成当初は、アモルファスシリコン膜として
形成することもできる。この場合には、ソース・ドレイ
ン形成時の不純物導入時にチャネリングによる不純物つ
き抜け防止の点で有利である。形成されたアモルファス
シリコン膜は、導電性を付与すべく不純物を拡散するた
めの加熱工程で結晶状態も変化して、ポリシリコン膜と
なる。

【００２１】この高温酸化膜（ＨＴＯ膜）４の表面に厚
さ７６００Åのポジ型フォトレジストを塗布形成し、通
常のフォトリソグラフィ工程を経て、レジストパターン
９が形成される。このレジストパターン９をマスクとし
て、高温酸化膜（ＨＴＯ膜）４，タングステンシリサイ
ド膜３２，ポリシリコン膜３１を順にドライエッチング
する。先ず高温酸化膜（ＨＴＯ膜）４を、ＣＦ４＋Ａｒ
（流量比２５ｓｃｃｍ：６０ｓｃｃｍ）をエッチャント
とするリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）に
て選択的にエッチングする。次いで、タングステンシリ
サイド膜３２及びポリシリコン膜３１を、Ｃｌ２＋Ｏ２
（流量比８０ｓｃｃｍ：２０ｓｃｃｍ）をエッチャント
とする高密度プラズマエッチングにて選択的にエッチン
グする。以上のエッチングが終了した後、マスクとして
用いたレジストパターンを、Ｏ２をガスとして用いたマ
イクロ波プラズマ処理によりアッシング除去する。図２参照。

【００２２】以上で、シリコン酸化膜２上には、ポリシ
リコン膜３１／タングステンシリサイド膜３２／高温酸
化膜（ＨＴＯ膜）４の三層構造からなる凸部が形成され
ることとなる。図３参照。この凸部表面及び露出したシリコン酸化膜２
表面に、一様に厚さ９００Å程度（８００Å〜１０００
Å）の高温酸化膜（ＨＴＯ膜）６を被着形成する。この
高温酸化膜（ＨＴＯ膜）６の形成時の温度は、約８００
℃である。図４参照。

【００２３】続いて、高温酸化膜（ＨＴＯ膜）６を全面
ドライエッチバックして、凸部側面にだけ選択的にサイ
ドウォール膜６１として残す。このエッチバックは、Ｃ
Ｆ４＋ＣＨＦ３＋Ａｒ（流量比３３ｓｃｃｍ：２０ｓｃ
ｃｍ：２０８ｓｃｃｍ）のリアクティブ・イオン・エッ
チング（ＲＩＥ）にて行い、約７７０Åをエッチング除
去し、約１３０Åをサイドウォール膜として残す。とこ
ろで、凸部の頭で下地となる材料もやはり高温酸化膜
（ＨＴＯ膜）４であり、エッチング終点を検出しにくい
という問題が生じる。そこで、エッチング時間を工夫し
てエッチング終点を正確に制御することが望ましい。あ
るいは、第二絶縁膜４として、高温酸化膜（ＨＴＯ膜）
４に代えてシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を用いても、前
記のエッチング終点を検出しにくいという問題は解消さ
れることとなる。また、第二絶縁膜４にシリコンオキシ
ナイトライド膜（ＳｉＯＮ膜）を用いれば、第二絶縁膜
４をゲートパターニング時の低反射膜として用いる際
に、その低反射膜としての特性を制御容易である。なぜ
ならば、シリコンオキシナイトライド膜（ＳｉＯＮ膜）
は、膜厚，屈折率，吸収係数を必要な数値に合わせるう
えで、窒素含有量を変化させることによって容易に制御
可能だからである。

【００２４】さらに、このサイドウォール膜が側面に形
成された凸部表面及び露出したシリコン酸化膜２表面
に、一様に、薄い高温酸化膜（ＨＴＯ膜）６５を厚さ約
２００Å被着形成する。ここで形成する高温酸化膜（Ｈ
ＴＯ膜）６５は所謂パッド酸化膜であり、シリコン窒化
膜除去をＳＦ６＋ＨＢｒをエッチャントとして行う限り
は、下地のシリコンとの選択比が低くなってしまい、基
板が掘られるという問題が生じるので、パッド酸化膜の
被着形成工程は割愛することができない。図５参照。

【００２５】続いて、一様に例えば８００Åの厚さのシ
リコン窒化膜７を化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて被
着形成する。この際、さらに重ねて形成される上層の良
好な被覆のためには、一つの凸部と隣接する凸部との間
が実質的に埋めこみうる以上の厚さを選んで被着形成す
ることが望ましい。すなわち、シリコン窒化膜７の厚さ
は、このシリコン窒化膜７を形成すべきコンタクト面の
幅（本実施態様においてワード線の作る凸パターンの
間）の少なくとも１／２以上とすれば、コンタクト部は
実質的に完全に埋め込まれることとなってシリコン窒化
膜７形成後の表面凹凸が緩和されるからである。

【００２６】仮に、このシリコン窒化膜７の厚さが凸部
間を埋め込むに十分なまででなかったとすると、発明の
解決しようとした課題の項で説明した第二の課題が露顕
する。すなわち、十分に埋め込まれなかったシリコン窒
化膜７は凸部間においてスリット状の溝を生じる。この
凸部間の間口が深さに比較してかなり狭かった（凸部間
のアスペクト比が高かった）場合、スリット自体も狭く
深くなっていっそう深刻である。かかる場合に、シリコ
ン窒化膜７に重ねて形成される層間絶縁膜が特にＣＶＤ
（化学気相成長）法で形成されれば、層間絶縁膜材料が
スリットの中にまで深く入り込んでしまい、後のコンタ
クト窓エッチング工程でも除去されずに残ってしまい、
続くシリコン窒化膜７除去工程ではシリコン窒化膜７と
他の層（シリコン酸化膜）との選択比を十分取ってエッ
チングする必要から、スリット中に残った層間絶縁膜が
マスクとなりシリコン窒化膜の残さを生じる。このよう
に、一旦除去されなかったスリット中の層間絶縁膜材料
は、後の完全な窓開けに対して良い影響を与えない。所
定の面積で電気的コンタクトを確実に取りづらくなる
か、最悪はシリコン基板自体が露出しないという問題が
生じる。これを避ける方法としては、十分な厚さシリコ
ン窒化膜７を被着形成しスリット自体を作らないように
することの他、スリットができても、層間絶縁膜をエッ
チバックした後に薬液処理を施してスリット中から層間
絶縁膜材料を除去するとか、スリットの影響が最小限に
できるようにアスペクト比を下げ（間口を十分広めに
取）る方法がある。図６参照。

【００２７】さらに、シリコン窒化膜７表面に、ボロ・
フォスフォ・シリケート・ガラス膜（ＢＰＳＧ膜）８を
化学気相成長（ＣＶＤ）法にて１．７５μｍ被着形成す
る。被着形成時の条件は、７００℃程度，２０分間窒素
雰囲気下での加熱である。続いて、８５０℃，１０分間
窒素雰囲気下で加熱してリフローし、ＢＰＳＧ膜８表面
をなだらかにする。層間絶縁膜材料としてＢＰＳＧを選
んだのは、比較的低い温度の加熱でも容易にリフロー可
能だからである。理想的には、このＢＰＳＧ膜８表面が
略平坦になるまでリフロー加熱するのがよいが、あまり
に熱履歴が長くても、図示しない能動領域内の導電性不
純物が不要に拡散してしまい、所望の不純物プロファイ
ルが得られないとか、他の層に良からぬ熱ストレスを与
えるという問題が生じるので、両者の兼ね合いで加熱時
間を決定すべきである。ＢＰＳＧ膜８を層間絶縁膜とし
て選んだ理由は、ＢＰＳＧ膜８は融点が比較的低い温度
であるため、低い温度での加熱で十分なリフローが可能
になるという点で、熱ストレスを低く抑えつつ層間絶縁
膜を平坦にできる効果が大きいからである。しかしなが
ら、熱ストレスが多少大きくても構わないプロセスであ
れば、フォスフォ・シリケート・ガラス膜（ＰＳＧ膜）
やボロ・シリケート・ガラス膜（ＢＳＧ膜）を選んで使
用してもよい。さらに、ＢＰＳＧ膜上に高温酸化膜（Ｈ
ＴＯ膜）６６を形成する。これは深いコンタクトホール
の場合にエッチング時間が長くなるので、レジストの側
面が後退する。そのレジスト形状の影響を受けてコンタ
クトホールの間口が拡がってしまうことを抑制するため
設けてある。もちろん、浅いホールの場合には、その必
要はない場合もあり、本発明の効果に基本的な影響を与
える要件ではない。高温酸化膜（ＨＴＯ膜）６６は、例
えば成長温度８００℃にて形成する。下地段差の影響を
受けて表面に段差を作りやすい場合、高温酸化膜（ＨＴ
Ｏ膜）６６は必ずＣＭＰ（化学機械的研磨）法にて研磨
して表面をいっそう平坦にしてもよい。図２３参照。

【００２８】上記図６に対応する工程で、後のエッチン
グストッパとなるシリコン窒化膜７に下地の凹部形状を
反映しない形に被着形成可能になれば、下地の凹部のう
えでシリコン窒化膜７がスリットを生むことがなく、さ
らに続いて形成されるＢＰＳＧ膜８がこのスリット中に
入り込んで形成されることはなくなる。ゆえに、図２３
のように、シリコン窒化膜７の表面が滑らかになるよう
に被着形成すれば、後でコンタクトホールを窓開けする
際に、スリット中にＢＰＳＧ膜８残さを残さないよう
に、エッチャントレシピ等条件合わせに配慮する必要は
なくなる場合がある。シリコン窒化膜７表面にスリット
を残さないためには、シリコン窒化膜を下地段差間隔に
比べて十分厚く被着形成すればよいが、必要以上に厚く
形成しなければスリットが埋まらないというのであれば
厚く形成されたシリコン窒化膜を後でＣＭＰ（化学機械
的研磨）するか、ドライ・エッチングによるエッチバッ
ク等により全面を薄くすることができる。図７参照。

【００２９】高温酸化膜（ＨＴＯ膜）６６上に、ポジ型
フォトレジストを全面塗布形成する。続いて、通常のフ
ォトリソグラフィー工程を通じてこのポジ型フォトレジ
ストをパターニングし、図示の如くレジストパターン９
とする。このレジストパターン９をマスクとして、まず
ＢＰＳＧ膜８をエッチングする。この際、エッチャント
としてＣ４Ｆ８＋ＣＯ＋Ａｒ（流量比１０ｓｃｃｍ：７
５ｓｃｃｍ：２００ｓｃｃｍ）を用いたリアクティブ・
イオン・エッチング（ＲＩＥ）にてエッチングし、シリ
コン窒化膜７が露出した時点で、エッチングを終わらせ
る。図８参照。

【００３０】次いで、露出したシリコン窒化膜７を、同
じレジストパターンをマスクとして使用し、エッチング
除去する。この際、エッチャントとしてＣＨＦ３＋Ｏ２
（流量比６７ｓｃｃｍ：１３ｓｃｃｍ）を用いたリアク
ティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）にてエッチング
し、下地である凸部上面の高温酸化膜（ＨＴＯ膜）４が
露出する付近でエッチングを終わらせる。図９参照。

【００３１】次いで、凸部パターン間の狭い間隙に残っ
たシリコン窒化膜７を、高温酸化膜（ＨＴＯ膜）６５を
ストッパに除去すべくエッチャントを変更してプラズマ
エッチングする。ここで、わざわざプラズマエッチング
をエッチング方法として選んだ理由は、アノードカップ
ルだからである。通常、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン
・エッチング）はカソードカップルである。この際、エ
ッチャントとしてＳＦ６＋ＨＢｒ（流量比２００ｃｃ：
２５ｃｃ），圧力３００ｍＴｏｒｒ，ＲＦ電力２００Ｗ
とする。

【００３２】なお、このエッチングでは、準異方性エッ
チングとし、異方性を確保しつつも基板水平面方向へも
若干積極的にエッチングすることが望ましい。その理由
は、単なる異方性エッチングでは、特に凸部側面におい
てシリコン窒化膜７がサイドウォール状に残ってしまう
可能性が否めないからである。準異方性エッチングでシ
リコン窒化膜７をエッチングすると、従来異方性エッチ
ングで問題となったゲート電極側面に生じるエッチング
残さを、他の材料と高選択に効率良く除去できる。除去
効率はＲ比（準異方性エッチングにおける垂直方向エッ
チング量に対する水平方向エッチング量の比）で決まり
横方向（水平方向）のエッチング速度成分の大きいほど
（Ｒ比が１に近いほど）ゲート側面の窒化膜残さ除去効
率が高い。一方、Ｒ比が１に近づくとコンタクト・ホー
ル内部のアンダーカットが顕著になり、配線材料の被着
形状に悪影響が出る。したがって、適当なＲ比を選ぶ必
要がありその制御方法はガスの比率、エッチング圧力、
電力、ウエハ温度等で適宜制御可能である。

【００３３】また、エッチャントをＳＦ６＋ＨＢｒ＋Ｎ
２としてＮ２を含めることで、シリコン窒化膜７と酸化
膜の間のエッチング選択比が高くなるので、コンタクト
・ホールを開口する際の制御性が向上しいっそう好まし
い。図１０参照。レジストパターン９をマスクとして用
いて、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）に
より、高温酸化膜（ＨＴＯ膜）６５とシリコン酸化膜２
を除去する。この際のエッチャントとしては、ＣＨＦ３
＋Ｏ２（流量比６７ｓｃｃｍ：１３ｓｃｃｍ），２００
ｍＴｏｒｒ，ＲＦ電力３００Ｗを選ぶことができる。

【００３４】次に、上記エッチングにて開口部底に形成
されたイオン衝撃によるダメージを補償する場合には、
イオン注入を行う。不純物にはリン（Ｐ）を用い、エネ
ルギー量３０ｋｅＶ，ドーズ量１×１０¹³ｃｍ^-3でイオ
ン注入する。その後、犠牲的に形成されている酸化膜
（非常に薄い１０Å程度）を除去するためにＨＦ系のウ
エット処理を行う。フッ化水素アンモニウム：フッ化ア
ンモニウム（１％：４０％）の水溶液中でウエットエッ
チングし、シリコンウエハ１表面を再び露出させる。Ｂ
ＰＳＧ膜とＨＴＯ膜とのエッチレートを同じにするため
表記の薬品を用いる。普通のＨＦを用いると、ＢＰＳＧ
膜８部分だけが開口部から側方に向けて余計にエッチン
グされて掘れてしまう。

【００３５】この後、マスクとして使用したレジストパ
ターン９を酸素（Ｏ２）雰囲気下のマイクロ波プラズマ
処理にてアッシング除去する。図１１参照。さらに続いて、ドープトアモルファスシリ
コン膜を化学気相成長（ＣＶＤ）法にて一様に、前工程
まででエッチングしてできた開口部表面を覆い、さらに
十分な厚さ被着形成する。ポリシリコン膜を化学気相成
長（ＣＶＤ）法にて一様に形成しておき、後で導電性を
付与すべく不純物を添加するという方法も採用できる。
この場合、導電性不純物にはリン（Ｐ）を用い、エネル
ギー量３０ｋｅＶ，ドーズ量１×１０¹³ｃｍ^-3でイオン
注入する。次いで、不純物拡散のための加熱工程を経て
ドープトアモルファスシリコン膜１０が形成される。こ
の場合、不純物添加はＰＯＣｌ３等のガスを使った常
圧、または減圧の熱拡散である。図１２参照。

【００３６】ここで、ドープトアモルファスシリコン膜
１０の全面に対し、ＣＭＰ（化学機械研磨）法によって
研磨し、配線層１０が平坦部から完全に除去され開口部
内にのみ残るようになるまでＣＭＰ研磨して除去する。
ここでは、第一の配線層１０としては、不純物を添加す
ることで導電性を付与したドープトアモルファスシリコ
ン膜単層を使用した例を示したが、奥行きが間口に比べ
て比較的短い，所謂アスペクト比が低い開口の場合に
は、スパッタリング法しか現実的な被着形成方法がない
アルミニウム乃至アルミニウムに微量のシリコンを混合
させたアルミニウム・シリコンや、同様に微量の他の金
属を混合したアルミニウム・銅，アルミニウム・シリコ
ン・銅などを用いることも可能であり、かかる場合に
は、配線を著しく低抵抗化可能となり、装置の高速動作
化に寄与できる。また、アルミニウム乃至前記紹介の他
のアルミニウム系配線材料を用いた場合には、開口部表
面にチタン膜やチタン／チタンナイトライド積層膜等の
高融点金属材料を用いると、ウエハ１をなすシリコンと
配線層をなすアルミニウム系材料とが直に接触すること
が避けられるから、シリコン中にアルミニウムが入り込
んで拡散層を破壊するアロイスパイクの問題を回避する
ことができる。高融点金属材料としては、前記例に代え
て、タングステン，タングステンナイトライド，チタン
タングステン，タンタル，タンタルナイトライドも使用
することができる。また、前記高融点金属材料をＢＰＳ
Ｇ膜８上に形成することで、アルミニウム原子が電子で
押し流されてしまうエレクトロ・マイグレーション等の
問題を回避可能にもなる。

【００３７】あるいは、間口に比べて十分奥行きが深い
所謂高アスペクト比の開口であっても、一旦化学気相成
長（ＣＶＤ）法で被着形成したポリシリコンを、ＢＰＳ
Ｇ膜８上に引き出された部分までを残し他を除去するよ
うにパターニングし、このポリシリコンパターンに接触
するようにアルミニウム系材料を被着形成することで、
配線材料の開口内への綺麗な被膜と配線全体の低抵抗化
を両立可能でもある。なお、かかる場合に前記高融点金
属材料を用いても同様の効果が期待できる。単に、シリ
コンウエハ１内の能動領域と電気的に接続すべく第一の
配線層を開口内に形成したいというだけであれば、以上
の工程を通して第一の配線層の形成までは終了する。

【００３８】メモリセルのキャパシタ及び配線を形成す
る工程においても、キャパシタ膜（蓄積電極と対向電
極）と同一工程で、ビット線コンタクトの形成が行われ
ているが、かかる場合には、加えて以下のような工程が
あればよい。図１３参照。第一の配線層１０表面及び高温酸化膜（Ｈ
ＴＯ膜）６６表面を覆うように、ＮＯ膜１１を全面被着
形成する。ＮＯ膜とは、窒化−酸化膜のことを指すが、
ここでは、先ず第一の配線層１０表面にＣＶＤ窒化膜を
被着形成し、さらに続いてＣＶＤ窒化膜の表面を薄く水
蒸気酸化することで、窒化／酸化膜の積層構造を形成す
る。このシリコン窒化膜の膜厚は、５０Å程度である。
窒化膜は、６５０℃下でのＣＶＤ（化学気相成長）法に
て形成され、一方、上部の酸化膜は、８００℃下で水蒸
気酸化して形成できるが、ＣＶＤ酸化膜としても良い。

【００３９】続いて、ドープトアモルファスシリコン膜
１２をＣＶＤ（化学気相成長）法によって全面に被着形
成する。厚さ８００Å程度（７００Å〜９００Å）で、
５００℃下でＣＶＤ形成する。リン（Ｐ）イオンをドー
プ量１．４×１０²¹ｃｍ^-3含む。図１４参照。かかる全面形成されたドープトアモルファ
スシリコン膜１２表面に、レジスト膜９３を塗布形成す
る。図１５参照。

【００４０】こうして全面塗布形成されたレジスト膜９
３を、通常のフォトリソ技術にて開口部上だけを覆うよ
うにパターニングする。図１６参照。続いて、前記パターニングされたレジスト
膜９３をマスクとして用い、ＲＩＥ（リアクティブイオ
ンエッチング）法によってドープトアモルファスシリコ
ン膜１２をパターニングする。この際のエッチャントに
は、Ｃｌ２（塩素）＋Ｏ２（酸素）（流量比６０ｓｃｃ
ｍ：１０ｓｃｃｍ）として用いることができる。続い
て、Ｏ２（酸素）を用いたプラズマアッシング法によっ
てレジスト膜９３をアッシング除去する。図１７参照。

【００４１】次いで、ＢＰＳＧ（ボロ・フォスフォ・シ
リケート・ガラス）膜８２を厚さ１５００Å程度に全面
ＣＶＤ（化学気相成長）法にて被着形成する。ＣＶＤ形
成した後に、表面平坦化のために加熱してリフロー処理
する。層間絶縁膜材料としてＢＰＳＧを用いたのは、融
点が比較的低く、このリフロー処理時の加熱温度を幾分
でも低くできるという効果からであるが、熱ストレスを
気にしなくても良いプロセスの場合には、ＰＳＧ（リン
・シリケート・ガラス）やＢＳＧ（ボロ・シリケート・
ガラス）をＢＰＳＧに代えて用いることもできる。図１８参照。

【００４２】続いて、このＢＰＳＧ膜８２にビット線コ
ンタクトとすべき図面の左側開口部上にだけ窓を設ける
べく通常のフォトリソパターニングを行う。すなわち、
全面形成されたＢＰＳＧ膜８２の表面に先ずフォトレジ
スト膜を全面塗布形成する。このフォトレジスト膜を露
光して所望の位置だけを現像パターニング除去する。こ
うしてできたレジストパターン（図示しない）をマスク
としてＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）に
よってレジストパターン開口部に対応したＢＰＳＧ膜を
選択的にエッチング除去する。この際のエッチャントと
しては、ＣＦ４＋ＣＨＦ３＋Ａｒ（流量比１９ｓｃｃ
ｍ：２４ｓｃｃｍ：８３ｓｃｃｍ）を用いることができ
る。図１９参照。

【００４３】続いて、シリコンウエハ１表面の能動層を
配線層に接続するための第一のコンタクトホール５１
と、別のトランジスタゲート（ワード線）を配線層に接
続するための第二のコンタクトホール５２とを開口す
る。この際には、該当部分の表面に選択的に窓を有する
フォトレジストパターンを先ず通常のフォトリソパター
ニングにて形成する。次いで、このフォトレジストパタ
ーンをマスクとしてＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エ
ッチング）法により順次エッチング除去する。この際の
ガスは、ＣＨＦ３＋Ｏ２＋Ａｒ（流量比５０ｓｃｃｍ：
５ｓｃｃｍ：５００ｓｃｃｍ）を用いることができる。図２０参照。

【００４４】次いで、ビット線用配線層を被着形成する
工程に移る。先ず、６００Åのチタン膜（Ｔｉ膜）１３
をＣＶＤ（化学気相成長）法にて形成する。この工程で
ＣＶＤ（化学気相成長）チタン膜に代えて、スパッタ・
チタン膜乃至ハイデンシティー・プラズマチタン膜を用
いることもできる。ハイデンシティ・プラズマチタン膜
とすれば、コンタクト抵抗と接合リークを設計基準に合
わせて形成することがより容易になるという効果があ
る。このハイデンシティー・プラズマ膜とは、一種のバ
イアススパッタ法乃至イオンプレーティングに近い技術
によって形成されるものである。続いて、４００Åのチ
タンナイトライド膜（ＴｉＮ膜）１４を同様にＣＶＤ
（化学気相成長）法にて被着形成する。膜を形成する部
分が深く凹でなければスパッタリング法による形成も可
能であるが、装置全体が微細化している現状では綺麗に
微細な凹部内に埋め込むことが難しく、したがってＣＶ
Ｄ（化学気相成長）法による方がより埋め込み形成容易
である。これらＴｉ膜１３とＴｉＮ膜１４との二層の形
成は、同一チャンバー内において窒素系ガスを途中から
加入することによれば連続して行うことが可能である。
続いて１０００Åのタングステン膜（Ｗ膜）１５をＣＶ
Ｄ（化学気相成長）法にて被着形成する。以上３層が配
線層材料をなす。

【００４５】さらに、この配線層材料の表面に形成され
るフォトレジストのパターニングに用いる光が下地をな
すタングステン膜（Ｗ膜）１５表面から高反射してしま
う問題を解消するために、タングステン膜（Ｗ膜）１５
表面に２８０Åのシリコンオキシナイトライド膜（Ｓｉ
ＯＮ膜）１６を被着形成する。厚さは下地膜からの反射
を防止できる厚さである必要がある。形成方法として
は、プラズマＣＶＤ（化学気相成長）法を用いればよ
い。プラズマＣＶＤ法を使用するのは、膜の屈折率を制
御しやすいという効果からである。

【００４６】ところで、同図面及びこれ以降の図面にお
いて、図１９で示した第一のコンタクトホール５１及び
第二のコンタクトホール５２は図示を省略するが、各配
線層は図示しないこれらのコンタクトホール５１，５２
内にも図示される如くに全面被着形成されている。な
お、この配線層の材料は、主としてアルミニウム系合金
膜を選ぶことができる。アルミニウム系合金膜は、導電
率が高い，形成容易である，工程途中乃至製品使用中に
マイグレーションによる切れを起こしにくい等を条件と
して選択されたものであり、他には高融点金属系材料や
ドープトシリコン，高融点金属シリサイド膜等を用いる
こともでき、ＣＶＤ（化学気相成長）法により形成可能
な材料を選択すれば形成面の凹部が間口に比べて深くて
も被着形成が容易であるという効果がある。コンタクト
抵抗と接合リークとがともに低いことを条件として選ば
れるべきであるが、コンタクト面において自己整合的に
シリサイド化する所謂サリサイド技術を採用すれば工程
簡易にしてコンタクト抵抗を下げうるという効果があ
る。アルミニウムは一般にＣＶＤ（化学気相成長）法が
量産適用できず、未だ実験段階にある。したがって、ア
ルミニウム系合金膜乃至純アルミニウム膜の形成には、
スパッタリング法を採用するのが大抵であり、導電率が
高い点での効果が著しい反面、凹部に埋め込むのが難し
いという短所がある。アルミニウム系材料を配線層とし
て形成する場合に、この短所を改善する方法としては、
「フォースフィル」と呼ばれる方法が知られている。こ
の方法は、アルミニウム系合金を加熱，加圧条件下でリ
フローするように膜の被着形状を改善するものである。
同時に、アルミニウム系材料は、単結晶化するとマイグ
レーションに強くなることも知られているので、単結晶
アルミニウムをフォースフィルによって形成できれば高
導電率と良好な被着形状とを両立可能になる。

【００４７】なお、図２０の例に代えて、図２４のよう
にキャパシタセルの領域だけを大きくとることもでき
る。図２４は、図２０に対応した工程説明図であり、図
中で同じ番号を付して示したものは同じ材料である。こ
の図２４に断面が示された装置は、図の右側に位置する
キャパシタセルが単に一つのゲート電極上にオーバーラ
ップしているにとどまらず、窓を設ける領域の両側のゲ
ート電極二つともの上にオーバーラップしているので、
より広いセル面積が確保できることになる。図２１参
照。

【００４８】続いて、全面に被着形成された前記配線層
（チタン膜１３，チタンナイトライド膜１４，タングス
テン膜１５）をパターニングする工程に移る。先ず、シ
リコンオキシナイトライド膜１６表面にフォトレジスト
を全面塗布形成する。次いで、通常のフォトリソパター
ニング法にしたがって露光，現像して、図面左側のビッ
ト線コンタクトホール周辺上にだけフォトレジストパタ
ーンを残す。

【００４９】このフォトレジストパターンをマスクとし
て用い、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）
法により配線層（チタン膜１３，チタンナイトライド膜
１４，タングステン膜１５）のパターニングを行う。配
線層材料が３層で異なりさらに配線層の上には反射防止
膜としてシリコンオキシナイトライド膜１６が形成され
ているので、エッチャントガスをその都度変更する必要
があるが、例えばＮＦ３＋Ａｒを流量比３００ｓｃｃ
ｍ：２０ｓｃｃｍとして用いれば、シリコンオキシナイ
トライド膜とタングステン膜とを一気にパターニングで
きる。また、Ｃｌ２１００ｓｃｃｍをガスとして用い
れば、チタンナイトライド膜とチタン膜とを一気にパタ
ーニングできる。その他の条件としては、ＲＦパワー４
００Ｗ，圧力１００ｍＴｏｒｒ。図２２参照。

【００５０】前記３層構造の配線層は、下部のビット線
コンタクト部（図上左側で開口部を通してシリコンウエ
ハ１と電気的に接続している箇所）と電気的に接続して
ビット線配線層としての役割を担うこととなる。この配
線形成工程が終了すると、次には層間絶縁膜形成工程に
移る。具体的には、ビット線配線層表面及びＢＰＳＧ
（ボロ・フォスフォ・シリケート・ガラス）膜８２全面
を覆う新たなＢＰＳＧ（ボロ・フォスフォ・シリケート
・ガラス）膜８３をＣＶＤ（化学気相成長）法にて被着
形成する。厚さは８０００Å，加熱して表面をリフロー
する。この工程において、ＢＰＳＧ膜に代えて、ＨＤＰ
−ＳｉＯ（ハイデンシティー・プラズマシリコンオキサ
イド）膜を用いることもできる。ＨＤＰ−ＳｉＯを用い
ることができれば、以下の点で有利である。すなわち、
ＢＰＳＧ膜のように、形成工程途中で高温を加える必要
がなくなるので、熱ストレスを格段に抑えることができ
る。ＨＤＰ−ＳｉＯ膜を１μｍ上乗せし、プラズマ酸化
膜７０００Å被着形成する。この後、これら絶縁膜の上
から配線上で８０００Å残るまでＣＭＰ（化学機械的研
磨）エッチバックを行なう。また、ＨＤＰ−ＳｉＯＦ
（ハイデンシティー・プラズマシリコンオキシフロライ
ド）膜のように、ハイデンシティー膜にフッ素を添加す
ることもよい。この場合には、膜の誘電率が高くなるの
で、上記のＨＤＰ−ＳｉＯ膜の効果に加えて、配線と他
の配線との層間における所謂クロストーク（相互干渉）
の低減に効果が高い。

【００５１】この後、配線層を形成して下層配線層と接
続するためのコンタクトホール（図示しない）を開口す
る工程に移る。パターニングはフォトレジストをマスク
として用いた通常のフォトリソ工程によって行なえばよ
い。層間絶縁膜のエッチングは、このマスクを使用し
て、ＣＦ４＋ＣＨＦ３＋Ａｒを流量比２０ｓｃｃｍ：１
４ｓｃｃｍ：４２５ｓｃｃｍにて用いたＲＩＥ（リアク
ティブ・イオン・エッチング）による。

【００５２】こうしてできたコンタクトホール内及び平
坦化されたＢＰＳＧ膜８３（乃至ＨＤＰ−ＳｉＯ膜）表
面に、上層配線層材料を全面被着形成する。先ず５００
Åのチタンナイトライド膜（ＴｉＮ膜）１７をＣＶＤ
（化学気相成長）法にて被着形成する。次いで、このＴ
ｉＮ膜１７に重ねて３０００Åのタングステン膜（Ｗ
膜）１８をＣＶＤ法にて被着形成する。全面被着形成さ
れたこれら２層はフォトレジストパターンをマスクとし
て通常のフォトリソパターニング工程にしたがってパタ
ーニングされる。パターニングはＲＩＥ（リアクティブ
・イオン・エッチング）法にて行うが、エッチャントガ
スを各層毎に変更する場合、次のガスを用いることがで
きる。すなわち、タングステン（Ｗ）膜のエッチングに
対してＮＦ３＋Ａｒ（流量比３００ｓｃｃｍ：２０ｓｃ
ｃｍ）を用い、またチタンナイトライド（ＴｉＮ）膜の
エッチングに対してＣｌ２１００ｓｃｃｍを用いる。
ＲＦパワー４００Ｗ，圧力１００ｍＴｏｒｒ。こうして
できたチタンナイトライド（ＴｉＮ）／タングステン
（Ｗ）の積層膜パターンをも覆うようにＢＰＳＧ膜８４
を新たに全面被着形成する。表面平坦化のために加熱し
てＢＰＳＧ膜８４をリフローする。このＢＰＳＧ膜８４
もＨＤＰ−ＳｉＯ膜で代えることができ、その際には低
温形成による効果が加えて得られる。ＨＤＰ−ＳｉＯ膜
を使用する場合には、十分な厚さを被着形成しておい
て、所望の膜厚までＣＭＰ（化学機械的研磨）エッチバ
ックを行なえばよい。

【００５３】次いで、このＢＰＳＧ膜（乃至ＨＤＰ−Ｓ
ｉＯ膜）８４中にコンタクトホールを設ける。上記ＢＰ
ＳＧ膜８３内に設けたコンタクトホールの形成工程と同
様の方法をとればよい。ただし、最上層に被着形成され
る配線材料は後述のアルミニウム系合金膜であり、スパ
ッタリングによって形成される以上、コンタクトホール
内でのカバレッジ（被覆形状）が良好でないため、コン
タクトホールの形状そのものをカバレッジ改善のために
工夫することも必要である。このホール形状改善の方法
は、特開昭５６−９０５２５号公報に開示されるとおり
である。この公報開示の方法を採用した場合、等方性エ
ッチング工程についてはフッ化水素アンモニウム＋フッ
化アンモニウムの混合液によるウエットエッチング，異
方性エッチング工程についてはＣＦ４＋ＣＨＦ３＋Ａｒ
（流量比１９ｓｃｃｍ：２４ｓｃｃｍ：８３ｓｃｃｍ）
を用いたＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）
による。

【００５４】さらに、このＢＰＳＧ膜（乃至ＨＤＰ−Ｓ
ｉＯ膜）８４表面に図示しないアルミニウム系配線材料
をスパッタリング形成しパターニングすることで最上層
の配線層とする。アルミニウム系配線層は、アルミニウ
ムに１％のシリコンを含めたものや、アルミニウム・シ
リコン・銅等、マイグレーション等の深刻さにしたがっ
て適宜用いればよい。

【００５５】以上が、ＤＲＡＭの配線工程中、特に、ビ
ット線コンタクト配線（図面の左側）とキャパシタ電極
（図面の右側）とを同一工程にて形成する場合の本発明
の実施形態である。ところで、本発明は以上のＤＲＡＭ
の製造工程に限定されることなく、他の微細な半導体装
置全般に適用できるものである。例えば、フラッシュメ
モリやロジックデバイス，プロセッサ等用途は限られな
い。また、以上の製造工程の実施形態では、単層ゲート
電極に対してオーバーラップしたコンタクトホールの開
口を取り上げて説明しているが、コンタクトホールが底
部でオーバーラップするのが多層ゲート電極であっても
よい。その他、基板面に直に接触する配線層乃至他の絶
縁性材料が作る段差であってもよい。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、集積回路（ＩＣ，ＬＳ
Ｉ）などの半導体装置内で、不純物を導入して形成され
る能動領域と他の能動領域を接続するため設けられる電
極形成用のコンタクト窓を積極的に下層導電層と窓とを
自己整合的にオーバーラップさせて構成した場合にも、
信頼性の高い電気的コンタクトが可能になるという効果
がある。

【００５７】より詳細には、下層導電層を窓の位置にオ
ーバーラップさせようとした場合に生じる窓下方の段差
にもかかわらず、エッチング残さをも綺麗に除去して確
実に下地の能動層乃至配線層を露出することができ、同
時に窓内に配線層材料を被膜形成するにあたっても、局
所的に薄くしか形成されない等の問題を生じず、もって
確実な下地能動層乃至配線層との電気的コンタクトを行
える方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の原理工程を示す途中断面図

【図２】本発明の第２の原理工程を示す途中断面図

【図３】本発明の第３の原理工程を示す途中断面図

【図４】本発明の第４の原理工程を示す途中断面図

【図５】本発明の第５の原理工程を示す途中断面図

【図６】本発明の第６の原理工程を示す途中断面図

【図７】本発明の第７の原理工程を示す途中断面図

【図８】本発明の第８の原理工程を示す途中断面図

【図９】本発明の第９の原理工程を示す途中断面図

【図１０】本発明の第１０の原理工程を示す途中断面図

【図１１】本発明の第１１の原理工程を示す途中断面図

【図１２】本発明の第１２の原理工程を示す途中断面図

【図１３】本発明の第１３の原理工程を示す途中断面図

【図１４】本発明の第１４の原理工程を示す途中断面図

【図１５】本発明の第１５の原理工程を示す途中断面図

【図１６】本発明の第１６の原理工程を示す途中断面図

【図１７】本発明の第１７の原理工程を示す途中断面図

【図１８】本発明の第１８の原理工程を示す途中断面図

【図１９】本発明の第１９の原理工程を示す途中断面図

【図２０】本発明の第２０の原理工程を示す途中断面図

【図２１】本発明の第２１の原理工程を示す途中断面図

【図２２】本発明の第２２の原理工程を示す途中断面図

【図２３】本発明の第６の別の原理工程を示す途中断面
図

【図２４】本発明の第２０の別の原理工程を示す途中断
面図

【図２５】従来技術における第１の問題点を示す途中断
面図

【図２６】従来技術における第２の問題点を示す途中断
面図各図中、１はシリコンウエハ，２はシリコン酸化膜，３１はポリシリコン膜，３２はタングステンシリサイド膜，４は高温酸化膜（ＨＴＯ膜），６は高温酸化膜（ＨＴＯ膜），６１はサイドウォール（ＨＴＯ膜），６５は高温酸化膜（ＨＴＯ膜），６６は高温酸化膜（ＨＴＯ膜），７はシリコン窒化膜，８はＢＰＳＧ膜（ボロ・フォスフォ・シリケート・ガ
ラス膜），８２はＢＰＳＧ膜（ボロ・フォスフォ・シリケート・ガ
ラス膜），８３はＢＰＳＧ膜（ボロ・フォスフォ・シリケート・ガ
ラス膜），８４はＢＰＳＧ膜（ボロ・フォスフォ・シリケート・ガ
ラス膜），９はレジストパターン，９２はレジスト膜，９３はレジスト膜，１０はドープトアモルファスシリコン膜，１１はＮＯ膜（窒化−酸化膜），１２はドープトアモルファスシリコン膜，１３はチタン膜（Ｔｉ膜），１４はチタンナイトライド膜（ＴｉＮ膜），１５はタングステン膜（Ｗ膜），１６はシリコンオキシナイトライド膜（ＳｉＯＮ膜），１７はチタンナイトライド膜（ＴｉＮ膜），１８はタングステン膜（Ｗ膜），１０１はシリコンウエハ，１０２はシリコン酸化膜，１３１はポリシリコン膜，１３２はタングステンシリサイド膜，１１４は高温酸化膜（ＨＴＯ膜），１６１はサイドウォール（ＨＴＯ膜），１６５は高温酸化膜（ＨＴＯ膜），１１７はシリコン窒化膜，１１８はＢＰＳＧ膜（ボロ・フォスフォ・シリケート・
ガラス膜），１１９はレジストパターンである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/8242 Ｈ０１Ｌ 27/10 ６８１Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板表面に互いに離間して形成され、側面
にシリコン酸化膜からなるサイドウォールを有する第一
の段差及び第二の段差と、前記第一，第二の段差のいずれか少なくとも一方の上方
に縁の一部がオーバーラップしてかつ該第一，第二の段
差に挟まれた領域にて前記基板表面まで貫通する開口
と、前記開口外において前記第一，第二の段差表面を覆って
なり、かつ前記開口内壁において前記第一，第二の段差
となだらかに表面が接続して該第一，第二の段差の側面
とともに前記開口内側面をなすシリコン窒化膜とを有す
る半導体装置。
【請求項２】前記シリコン窒化膜は、少なくとも前記開
口幅の１／２以上の厚さを有する請求項１記載の半導体
装置。
【請求項３】前記開口内壁から前記開口外まで延在する
導電膜を被着形成してなる請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】前記導電膜を蓄積電極とし、該導電膜にキ
ャパシタ絶縁膜および対向電極膜を順に被着形成してな
る請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】前記開口を複数有し、第一の開口にて前記
導電膜をビット線として用い、かつ第二の開口にて前記
導電膜をキャパシタとする請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】前記第一，第二の段差は、各々ゲート電極
及び該ゲート電極の上面及び側面を囲むシリコン酸化膜
とからなる請求項１乃至５記載の半導体装置。
【請求項７】前記シリコン窒化膜の表面に、ボロ・フォ
スフォ・シリケート・ガラス膜（ＢＰＳＧ膜）とフォス
フォ・シリケート・ガラス膜（ＰＳＧ膜）とボロ・シリ
ケート・ガラス膜（ＢＳＧ膜）とＴＥＯＳ膜の中から選
ばれた絶縁膜が被着形成され、その表面が実質的に平坦
である請求項１記載の半導体装置。
【請求項８】基板表面に、互いに離間して、側面にシリ
コン酸化膜からなるサイドウォールを有しかつ上面に絶
縁膜を有する第一の段差及び第二の段差が形成される工
程と、前記第一，第二の段差上にシリコン窒化膜が形成される
工程と、前記第一の段差と第二の段差とに挟まれた領域において
前記基板表面を露出させ、かつその底部側面において前
記シリコン窒化膜表面と前記第一，第二の段差表面とが
なだらかに接続し、かつ側面の一部が前記第一，第二の
段差のいずれか少なくとも一方の上方に縁の一部が接触
するように、前記シリコン窒化膜表面から異方性エッチ
ングして開口を設ける工程とを有する半導体装置の製造
方法。
【請求項９】前記シリコン窒化膜形成工程の後に、前記
シリコン窒化膜の表面に、ボロ・フォスフォ・シリケー
ト・ガラス膜（ＢＰＳＧ膜）とフォスフォ・シリケート
・ガラス膜（ＰＳＧ膜）とボロ・シリケート・ガラス膜
（ＢＳＧ膜）とＴＥＯＳ膜のいずれかから選ばれた絶縁
膜が、表面が平坦になるように被着形成される請求項８
記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】前記開口の側面が、前記開口底部におい
て前記第一，第二の段差の両方ともに接触することを特
徴とする請求項８乃至９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】前記シリコン窒化膜露出後の前記シリコ
ン窒化膜の異方性エッチングを、準異方性エッチングと
し、前記基板表面に対して水平方向にも積極的にエッチ
ングしつつ前記異方性エッチングを行うことを特徴とす
る請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】前記準異方性エッチングは、ＳＦ６（六
フッ化硫黄）＋ＨＢｒ（臭化水素）あるいはＳＦ６（六
フッ化硫黄）＋ＨＢｒ（臭化水素）＋Ｎ２（窒素）をエ
ッチャントとして行うことを特徴とする請求項１１記載
の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】前記シリコン窒化膜は、少なくとも前記
開口部の１／２以上の厚さ被着形成され、前記シリコン
窒化膜に施すエッチングを準異方性エッチングとして前
記基板表面に対して水平方向にも積極的にエッチングし
つつ前記異方性エッチングを行うか、あるいは、前記シ
リコン窒化膜の少なくとも一部の表面がＣＭＰ（化学機
械的研磨）法にて研磨されることを特徴とする請求項８
記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】前記開口形成工程を、前記絶縁膜を異方
性エッチングして前記窒化膜が露出するまでＣ４Ｆ８＋
ＣＯ＋Ａｒをエッチャントとして用い、かつ前記窒化膜
が露出した後前記第一，第二の段差が露出するまでＣＨ
Ｆ３＋Ｏ２をエッチャントとして用いた異方性エッチン
グにて行うことを特徴とする請求項９記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項１５】前記第一，第二の段差が露出した後、六
フッ化硫黄（ＳＦ６）と臭化水素（ＨＢｒ）とを互いの
流量比で７％＜（臭化水素（ＨＢｒ）の流量）：（六フ
ッ化硫黄（ＳＦ６）と臭化水素（ＨＢｒ）との総流量）
＜２０％として含んでなるエッチャントを用い、残余の
前記窒化膜を異方性エッチングし、前記基板表面を露出
させる工程を有する請求項８記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項１６】ガス流量全体の９０% 以下の臭化水素
（ＨＢｒ）ガスと、１０% 以上の六フッ化硫黄（ＳＦ
６）または三フッ化窒素（ＮＦ３）または四フッ化炭素
（ＣＦ４）を含む混合ガスを用い、準異方性エッチング
することを特徴とする請求項１１記載のエッチング方
法。