JPH10189955A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH10189955A
JPH10189955A JP34472496A JP34472496A JPH10189955A JP H10189955 A JPH10189955 A JP H10189955A JP 34472496 A JP34472496 A JP 34472496A JP 34472496 A JP34472496 A JP 34472496A JP H10189955 A JPH10189955 A JP H10189955A
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oxide film
silicon nitride
film
nitride film
silicon oxide
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deterioration of the covering property of metal in an electrode, even if a contact size is reduced by providing the constitution, wherein a silicon oxide film, in which nitrogen atoms are diffused in the vicinity of a gate electrode and a silicon nitride film is not provided at the side surface of an opening part for electrode lead-out. SOLUTION: A first interlayer silicon oxide film 5 is provided on a transistor. The upper part of the film becomes a silicon-nitride oxide layer 5a formed by diffusing nitrogen atoms from the outside. Furthermore, a second interlayer silicon oxide film 7, which becomes an insulating-layer intermediate film between a wiring and a substrate, is provided on the layer 5a. A contact hole 8, which is the opening part for drawing the electrode from the source/drain diffused layer, is provided on a high-concentration N-type diffused layer 22 for the source/drain. When the contact hole 8 is opened, the silicon nitride film has already been removed. Therefore, even if titanium nitride titanium 9 is sputtered as an electrode in the inside, the decrease in covering property caused by the eave of the silicon nitride film does not occur.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
の製造方法に係わり、特に高集積でアスペクト比の高い
微細開口部を有する半導体装置およびその製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having a highly integrated fine opening having a high aspect ratio and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体装置は特開平5−
243520号公報に示されるように、電極用引き出し
開口部(以下、コンタクト、と称す)内の側面にシリコ
ン窒化膜が存在している。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of semiconductor device has been disclosed in
As shown in JP-A-243520, a silicon nitride film is present on a side surface of an electrode lead-out opening (hereinafter, referred to as a contact).

【0003】図7は従来のこの種の半導体装置を示す断
面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a conventional semiconductor device of this type.

【0004】P型シリコン基板101上に公知の技術を
用いて、基板に一部埋設するフィールドシリコン酸化膜
102、ゲート絶縁膜103、ゲート多結晶シリコン1
05、側壁絶縁膜107、シリコン酸化膜104、ソー
ス・ドレインとなる低濃度N型拡散層106および高濃
度N型拡散層108を形成する。
Using a known technique, a field silicon oxide film 102, a gate insulating film 103, and a gate polycrystalline silicon 1 partially buried in a P-type silicon substrate 101.
05, a side wall insulating film 107, a silicon oxide film 104, a low concentration N-type diffusion layer 106 serving as a source / drain, and a high concentration N-type diffusion layer 108 are formed.

【0005】続いてCVD法により第一層間シリコン酸
化膜120、シリコン窒化膜121、第二層間シリコン
酸化膜122による3層構造の膜を形成する。
Subsequently, a three-layer film including a first interlayer silicon oxide film 120, a silicon nitride film 121, and a second interlayer silicon oxide film 122 is formed by a CVD method.

【0006】これは、SAC(セルフアラインコンタク
ト)型の第一コンタクト孔111の形成の際のエッチン
グの選択比を高め、コンタクトのエッチングレートのマ
ージンを拡大することにより、高歩留まりの半導体装置
が製造出来るようにするためである。
This is because a high yield semiconductor device is manufactured by increasing the etching selectivity when forming the first contact hole 111 of the SAC (self-aligned contact) type and expanding the margin of the contact etching rate. This is to make it possible.

【0007】第一層間シリコン酸化膜120、シリコン
窒化膜121および第二層間シリコン酸化膜122によ
る3層構造にを開口して第一コンタクト孔111形成後
に、スタック多結晶シリコン112、容量絶縁膜113
および容量多結晶シリコン114による容量素子を形成
する。そして、BPSG膜による第三シリコン酸化膜1
15を形成し、第二コンタクト孔116を開口して金属
によりビット線117を形成する。
After forming a first contact hole 111 by opening a three-layer structure of a first interlayer silicon oxide film 120, a silicon nitride film 121 and a second interlayer silicon oxide film 122, a stacked polysilicon 112, a capacitor insulating film 113
In addition, a capacitive element made of capacitive polycrystalline silicon 114 is formed. Then, the third silicon oxide film 1 of the BPSG film
15, a second contact hole 116 is opened, and a bit line 117 is formed of metal.

【0008】ここで第一コンタクト孔111内には、シ
リコン窒化膜121による突起状のひさし151が存在
しているが、この従来技術の半導体装置に関しては、コ
ンタクトサイズが大きいため問題となっていない。
Here, a protruding eave 151 formed of the silicon nitride film 121 is present in the first contact hole 111, but this conventional semiconductor device has no problem because the contact size is large. .

【0009】尚、ここで挙げた公報では目的としていな
かったが、シリコン窒化膜は水素イオンを通さないた
め、上層からゲート酸化膜への水素イオン侵入のよるト
ランジスタ特性変動(以下、2ndスロートラップ、と
称す)を抑制する目的で、ゲート電極の近傍にシリコン
窒化膜を施す場合がある。
Although not intended in the publication cited here, since the silicon nitride film does not allow hydrogen ions to pass therethrough, transistor characteristic fluctuations (hereinafter, 2nd slow trap) caused by hydrogen ion penetration from the upper layer into the gate oxide film. ) May be applied to the vicinity of the gate electrode with a silicon nitride film.

【0010】またシリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を
形成すると、シリコン酸化膜の界面において窒素原子が
拡散され、窒化されたシリコン酸化膜の層が形成され
る。
When a silicon nitride film is formed on a silicon oxide film, nitrogen atoms are diffused at the interface of the silicon oxide film, and a layer of a nitrided silicon oxide film is formed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の第1の
問題点は、コンタクトサイズが縮小し、アスペクト比が
高くなった場合、電極での導電性が悪化し、所望の特性
が得られなくなることである。
A first problem of the above prior art is that when the contact size is reduced and the aspect ratio is increased, the conductivity of the electrode is deteriorated and desired characteristics cannot be obtained. That is.

【0012】その理由は、コンタクト内部の側面にシリ
コン窒化膜による突起状のひさしが形成されてしまい、
そのひさしの陰になった部分での電極の被服性が悪化す
るからである。
The reason is that a projection-like eaves is formed by a silicon nitride film on the side surface inside the contact,
This is because the coatability of the electrode in the shaded portion of the eaves is deteriorated.

【0013】具体的には、まずコンタクトを開口した
後、時間の経過によりコンタクト底部のシリコン面に自
然にシリコン酸化膜、すなわち自然酸化膜が生じる。し
たがってこのまま電極を形成すると、自然酸化膜により
導通不良を引き起こす可能性がある。そのため、電極を
形成する前にウェットエッチングにより自然酸化膜を除
去する(以下、スパッタ前処理、と称す)。
More specifically, after a contact is first opened, a silicon oxide film, that is, a natural oxide film is naturally formed on the silicon surface at the bottom of the contact as time passes. Therefore, if an electrode is formed as it is, conduction failure may be caused by a natural oxide film. Therefore, a natural oxide film is removed by wet etching before forming an electrode (hereinafter, referred to as a pre-sputtering process).

【0014】スパッタ前処理を行った際に、コンタクト
内部の側壁のシリコン酸化膜は自然酸化膜と同時にエッ
チングされてしまうのに対し、シリコン窒化膜はエッチ
ングされない。そのため、その部分にシリコン窒化膜に
よるひさしが形成されてしまい、電極形成時にそのひさ
しの陰の部分での金属の被服性が悪化するからである。
When the pre-sputtering process is performed, the silicon oxide film on the side wall inside the contact is etched simultaneously with the natural oxide film, whereas the silicon nitride film is not etched. As a result, the eaves of the silicon nitride film are formed at those portions, and the metal coatability in the shaded portions of the eaves is deteriorated when the electrodes are formed.

【0015】これは、コンタクトのアスペクト比が高い
もの程被覆性が悪化し、問題となりやすい。
[0015] The higher the aspect ratio of the contact, the worse the coverage, and this is likely to be a problem.

【0016】第2の問題点は、上述のように電極金属の
被覆性が悪化すると、半導体装置の信頼性が低下してし
まうことである。
The second problem is that the reliability of the semiconductor device is reduced when the coverage of the electrode metal is deteriorated as described above.

【0017】その理由は、電極において金属の被覆性の
悪い部分があると、時間がたつにつれ導通不良を起こし
易くなり、半導体装置自身の品質が低下するからであ
る。
The reason for this is that if there is a portion of the electrode having poor metal coverage, poor conduction tends to occur over time, and the quality of the semiconductor device itself deteriorates.

【0018】したがって本発明の目的は、2ndストロ
ートスラップによるトランジスタ特性の変動を抑制する
機能をもちながら、コンタクトサイズが縮小しても電極
に於ける金属の被覆性が悪化するのを防ぎ、信頼性の高
い半導体装置およびその製造方法を提供することにあ
る。
Accordingly, an object of the present invention is to prevent the deterioration of the metal coverage on the electrodes even if the contact size is reduced, while having the function of suppressing the fluctuation of the transistor characteristics due to the second steep slap. An object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタにおいて、ゲート電極近傍に
窒素原子を拡散したシリコン酸化膜を有し、かつ電極引
き出し用開口部内の側面にシリコン窒化膜を有しない半
導体装置にある。ここで、前記シリコン酸化膜は前記窒
素原子をCVD法により拡散された層を有して構成され
ていることが好ましい。また、前記電極引き出し用開口
部はソース・ドレイン拡散層から電極を引き出す開口部
であることができる。
A feature of the present invention is that an insulated gate field effect transistor has a silicon oxide film in which nitrogen atoms are diffused in the vicinity of a gate electrode and a silicon nitride film on a side surface in an electrode lead-out opening. In a semiconductor device having no. Here, it is preferable that the silicon oxide film has a layer in which the nitrogen atoms are diffused by a CVD method. Further, the electrode lead-out opening may be an opening for drawing out an electrode from the source / drain diffusion layer.

【0020】本発明の他の特徴は、ゲート電極形成後、
順に、第一層間シリコン酸化膜を形成する工程と、シリ
コン窒化膜を形成して前記第一層間シリコン酸化膜に窒
素原子を拡散する工程と、前記シリコン窒化膜を除去す
る工程と、第二層間シリコン酸化膜を形成する工程と、
電極引き出し用の開口部を前記第一層間シリコン酸化膜
に形成する工程とを有する半導体装置の製造方法にあ
る。ここで、前記シリコン窒化膜をCVD法で形成し、
この形成中に前記第一層間シリコン酸化膜に窒素原子を
拡散することが好ましい。また、前記シリコン窒化膜を
除去する方法として、ドライエッチング法を用いること
ができる。さらに前記シリコン窒化膜を除去する方法と
して、ウェットエッチング法を用いることができる。さ
らに前記シリコン窒化膜を除去する方法として、フォト
リソグラフィー法とエッチング法を用いて電極引き出し
開口領域を中心に部分的にエッチングすることにより、
開口部およびその周辺のシリコン窒化膜を選択的に除去
することが出来る。
Another feature of the present invention is that after forming the gate electrode,
Sequentially forming a first interlayer silicon oxide film, forming a silicon nitride film and diffusing nitrogen atoms into the first interlayer silicon oxide film, removing the silicon nitride film, Forming a two-layer silicon oxide film;
Forming an opening for leading out an electrode in the first interlayer silicon oxide film. Here, the silicon nitride film is formed by a CVD method,
During the formation, it is preferable that nitrogen atoms are diffused into the first interlayer silicon oxide film. Further, as a method for removing the silicon nitride film, a dry etching method can be used. Further, as a method for removing the silicon nitride film, a wet etching method can be used. Further, as a method for removing the silicon nitride film, by partially etching the electrode lead-out opening region using a photolithography method and an etching method,
The opening and its surrounding silicon nitride film can be selectively removed.

【0021】上記本発明は、次に記すような作用を有す
る。
The present invention has the following functions.

【0022】A:スパッタ前処理において、2つの層間
シリコン酸化膜に挟まれた、突起状のひさし発生の原因
となるシリコン窒化膜をコンタクト開口前にあらかじめ
除去してしまうことで、コンタクトサイズが縮小しても
コンタクト内部の側面にひさしが形成されるのを防ぐ。
そのため、電極にて金属の被覆性が悪い部分が発生せ
ず、導通性のよい電極を製造することが出来る。
A: In the pre-sputtering process, the silicon nitride film sandwiched between the two interlayer silicon oxide films and causing the projection-like eaves is removed before the contact opening, thereby reducing the contact size. Even so, the formation of eaves on the side surface inside the contact is prevented.
Therefore, a portion with poor metal coverage does not occur in the electrode, and an electrode with good conductivity can be manufactured.

【0023】B:シリコン窒化膜を除去しても窒化され
たシリコン酸化膜の層を有することにより、2ndスロ
ートラップによるトランジスタ特性変動を抑える効果を
もちながら、コンタクトサイズを縮小することが出来
る。
B: Even if the silicon nitride film is removed, the provision of the nitrided silicon oxide layer enables the contact size to be reduced while having the effect of suppressing the transistor characteristic fluctuation due to the second slow trap.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明を詳細
に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0025】図1は、本発明の第1の実施の形態におけ
る半導体装置の断面図である。同図において、P型シリ
コン基板1のフィールド領域上に基板に一部埋設する厚
いフィールドシリコン酸化膜2が設けられ、このフィー
ルド酸化膜2により区画されたシリコン基板1の素子領
域上にゲート絶縁膜12、多結晶シリコン3とタングス
テンシリコン13によるゲート電極および側壁絶縁膜4
が形成されてゲート構造を成し、また、素子領域内に
は、低濃度N型拡散層21と高濃度N型拡散層22から
成るLDDタイプのソース・ドレイン拡散層が形成さ
れ、ゲート構造と共に絶縁ゲート電界効果トランジスタ
を構成している。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In the figure, a thick field silicon oxide film 2 partially buried in a substrate is provided on a field region of a P-type silicon substrate 1, and a gate insulating film is formed on an element region of the silicon substrate 1 defined by the field oxide film 2. 12. Gate electrode and sidewall insulating film 4 made of polycrystalline silicon 3 and tungsten silicon 13
Are formed to form a gate structure. In the element region, an LDD type source / drain diffusion layer including a low concentration N type diffusion layer 21 and a high concentration N type diffusion layer 22 is formed. It constitutes an insulated gate field effect transistor.

【0026】トランジスタの上には第一層間シリコン酸
化膜5を有し、その上部分は外部より窒素原子を拡散し
て出来た窒化シリコン酸化層5aとなっている。
A first interlayer silicon oxide film 5 is provided on the transistor, and the upper portion is a silicon nitride oxide layer 5a formed by diffusing nitrogen atoms from the outside.

【0027】この窒化シリコン酸化層5aは、トランジ
スタ特性変動の要因となる上層からの水素イオンの侵入
に対するバリア膜である。
The silicon nitride oxide layer 5a is a barrier film against intrusion of hydrogen ions from an upper layer which causes a change in transistor characteristics.

【0028】さらにその上には、配線と基板の絶縁層間
膜となる第二層間シリコン酸化膜7を有し、ソース・ド
レインの高濃度N型拡散層22上にこのソース・ドレイ
ン拡散層から電極を引き出す開口部であるコンタクト孔
8が設けられており、コンタクト孔8の内部に、周辺の
チタン窒化チタン9と埋め込みタングステン10の電極
が設けられ、その上に金属をパターニングしてできた配
線11が設けられている。
A second interlayer silicon oxide film 7 serving as an insulating interlayer film between the wiring and the substrate is further provided thereon, and the source / drain diffusion layer 22 is provided on the high-concentration source / drain N type diffusion layer 22. A contact hole 8 is provided as an opening for drawing out the metal. A peripheral titanium titanium nitride 9 and an electrode of buried tungsten 10 are provided inside the contact hole 8, and a wiring 11 formed by patterning a metal thereon is provided. Is provided.

【0029】次に、図2(A)乃至図3(C)は、本発
明の第1の実施の形態における半導体装置の製造過程を
工程順に示した断面図である。
Next, FIGS. 2A to 3C are cross-sectional views showing the steps of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【0030】まず図2(A)において、厚さ690μm
のP型シリコン基板1のフィールド領域上に一般にLO
COS法と呼ばれている選択的熱酸化法により基板に一
部埋設するフィールド酸化膜2を形成し、このフィール
ド酸化膜2により区画されたシリコン基板1の素子領域
上に、膜厚9nmのゲート酸化膜12を形成してから、
CVD法により膜厚150nmの多結晶シリコン3を成
長し、スパッタ法によりタングステンシリコン13を膜
厚150nm堆積して、フォトリソグラフィー法により
0.35μmの幅でパターニングを行ってゲート電極を
得る。
First, in FIG. 2A, the thickness is 690 μm.
Is generally placed on the field region of the P-type silicon substrate 1
A field oxide film 2 partially buried in the substrate is formed by a selective thermal oxidation method called a COS method, and a 9 nm-thick gate is formed on the element region of the silicon substrate 1 partitioned by the field oxide film 2. After forming the oxide film 12,
A 150 nm-thick polycrystalline silicon 3 is grown by a CVD method, a tungsten silicon 13 is deposited to a thickness of 150 nm by a sputtering method, and is patterned by a photolithography method with a width of 0.35 μm to obtain a gate electrode.

【0031】このゲート電極とフィールド酸化膜2をマ
スクにしてイオン注入により低濃度N型拡散層21を形
成した後、全面にCVD法によりシリコン酸化膜を膜厚
200nm成長して異方性のドライエッチングを行い側
壁絶縁膜4を形成する。そして、高エネルギーイオン注
入により高濃度N型拡散層22を形成する。
After the low concentration N-type diffusion layer 21 is formed by ion implantation using the gate electrode and the field oxide film 2 as a mask, a silicon oxide film is grown to a thickness of 200 nm by CVD on the entire surface to form an anisotropic dry film. Etching is performed to form the sidewall insulating film 4. Then, a high-concentration N-type diffusion layer 22 is formed by high-energy ion implantation.

【0032】しかる後、CVD法により膜厚150nm
の第一層間シリコン酸化膜5を成長する。
After that, the film thickness is 150 nm by the CVD method.
Of the first interlayer silicon oxide film 5 is grown.

【0033】次に図2(B)において、第一層間シリコ
ン酸化膜5の全面上に、CVD法によりSi3 4 (密
条件)で示されるシリコン窒化膜6を膜厚20nm成長
することにより、この成長中に第一層間シリコン酸化膜
5の表面に窒素原子が拡散され、窒化シリコン酸化層5
aが第一層間シリコン酸化膜5の内部にその上表面から
少なくとも50nmの深さに形成される。
Next, referring to FIG. 2B, a silicon nitride film 6 represented by Si 3 N 4 (dense condition) is grown to a thickness of 20 nm on the entire surface of the first interlayer silicon oxide film 5 by the CVD method. As a result, nitrogen atoms are diffused into the surface of the first interlayer silicon oxide film 5 during this growth, and the silicon nitride oxide layer 5
a is formed inside the first interlayer silicon oxide film 5 at a depth of at least 50 nm from the upper surface thereof.

【0034】この窒化シリコン酸化層5aは、シリコン
窒化膜6と同じように水素イオンを通さないため、2n
dスロートラップによるトランジスタ特性変動を抑制す
る働きを持つ。
Since the silicon nitride oxide layer 5a does not allow hydrogen ions to pass therethrough like the silicon nitride film 6, 2n
It has a function of suppressing transistor characteristic fluctuation due to d-slow trap.

【0035】次に図2(C)において、エッチング法に
よりシリコン窒化膜6を除去する。この除去は、例えば
CHF3 +O2 のエッチングガスを用いたドライエッチ
ングを用いることができる。あるいは、ウェットエッチ
ング法を用いてシリコン窒化膜6を除去してもよい。
Next, in FIG. 2C, the silicon nitride film 6 is removed by an etching method. For this removal, for example, dry etching using an etching gas of CHF 3 + O 2 can be used. Alternatively, the silicon nitride film 6 may be removed by using a wet etching method.

【0036】次に図2(D)において、CVD法により
全面にBPSG膜を膜厚1200nm成長し、表面が平
坦に成るようにエッチングを行って、厚さが約800n
mの第二層間シリコン酸化膜7を形成する。この後、異
方性のドライエッチング法により、第二層間シリコン酸
化膜7および窒化シリコン酸化層5aを有する第一層間
シリコン酸化膜5を貫通して高濃度N型拡散層22上に
達する、0.5μm□のサイズのコンタクト孔8を形成
する。
Next, in FIG. 2D, a BPSG film is grown to a thickness of 1200 nm over the entire surface by a CVD method, and is etched so that the surface is flattened to a thickness of about 800 n.
m second interlayer silicon oxide film 7 is formed. Thereafter, the anisotropic dry etching method is performed to penetrate the first interlayer silicon oxide film 5 having the second interlayer silicon oxide film 7 and the silicon nitride oxide layer 5a and reach the high concentration N-type diffusion layer 22. A contact hole 8 having a size of 0.5 μm square is formed.

【0037】図3(A)において、コンタクト孔8内に
露出した高濃度N型拡散層22の表面に自然に発生した
シリコン酸化膜、すなわち自然酸化膜31を×印で示
す。
In FIG. 3A, a silicon oxide film naturally generated on the surface of the high-concentration N-type diffusion layer 22 exposed in the contact hole 8, that is, a natural oxide film 31 is indicated by an X mark.

【0038】次に図3(B)において、スパッタ前処理
にて、自然酸化膜31を除去する。このスパッタ前処理
は、1:130希釈バッファード弗酸液に約15秒間浸
けて行う。この時、コンタクト8内部の側壁にシリコン
窒化膜は存在していないので、同図に示すように、スパ
ッタ前処理後においてもコンタクトサイズを縮小しても
内部にシリコン窒化膜によるひさしが形成されることは
ない。
Next, in FIG. 3B, the natural oxide film 31 is removed by a pre-sputtering process. This pre-sputtering treatment is performed by dipping in a 1: 130 diluted buffered hydrofluoric acid solution for about 15 seconds. At this time, since the silicon nitride film does not exist on the side wall inside the contact 8, as shown in the figure, the eaves of the silicon nitride film are formed inside even if the contact size is reduced even after the pre-sputtering process. Never.

【0039】次に図3(C)において、チタン窒化チタ
ン9(膜厚50nmのチタン、膜厚100nmの窒化チ
タン)をスパッタで形成し、CVD法によりタングステ
ン10を膜厚500nm成長し、コンタクト孔8内に埋
まった分のみを残すようにドライエッチングを行うこと
により、電極を構成する。
Next, in FIG. 3C, titanium titanium nitride 9 (titanium having a thickness of 50 nm, titanium nitride having a thickness of 100 nm) is formed by sputtering, and tungsten 10 is grown to a thickness of 500 nm by a CVD method. An electrode is formed by performing dry etching so as to leave only the portion buried in 8.

【0040】最後に、アルミをスパッタし、フォトリソ
グラフィー法によりパターニングして、コンタクト孔内
の電極に接続する配線11を形成する。
Finally, aluminum is sputtered and patterned by photolithography to form a wiring 11 connected to an electrode in the contact hole.

【0041】図4は本発明の第1の実施の形態の要部を
従来技術と比較して示した工程断面図であり、(A)〜
(C)が本発明を示し、(D)〜(F)が従来技術を示
している。
FIG. 4 is a process sectional view showing a main part of the first embodiment of the present invention in comparison with the prior art, and FIGS.
(C) shows the present invention, and (D) to (F) show the prior art.

【0042】本発明ではコンタクト孔8を開口する際に
は既にシリコン窒化膜が除去されている(図4
(A))。したがって、寸法が縮小してアスペクト比が
2以上になったコンタクト孔8であっても、図4(B)
に示す自然酸化膜31を除去するためのスパッタ前処理
の後、図4(C)に示すように、内部にシリコン窒化膜
のひさしが存在しないで、内部の側壁面が平らなコンタ
クト孔8になる。
In the present invention, the silicon nitride film has already been removed when the contact hole 8 is opened (FIG. 4).
(A)). Therefore, even if the contact hole 8 has a reduced dimension and an aspect ratio of 2 or more, FIG.
After the pre-sputtering process for removing the native oxide film 31 shown in FIG. 4C, as shown in FIG. 4C, the eaves of the silicon nitride film does not exist inside, and the inner side wall surface is formed in the contact hole 8 having a flat surface. Become.

【0043】このため、内部に電極としてチタン窒化チ
タンをスパッタしても、シリコン窒化膜のひさし起因で
被覆性が低下することがない。
Therefore, even if titanium titanium nitride is sputtered inside as an electrode, the coverage is not reduced due to the eaves of the silicon nitride film.

【0044】よって、導通性の良い電極を形成すること
が出来、半導体装置の高品質の半導体を維持することが
出来る。
Therefore, an electrode having good conductivity can be formed, and a high-quality semiconductor of the semiconductor device can be maintained.

【0045】これに対して従来技術では、開口したコン
タクト孔8の内側面にシリコン窒化膜6が存在している
(図4(D))。したがって、寸法が縮小してアスペク
ト比が2以上になったコンタクト孔8においては、図4
(E)に示す自然酸化膜31をエッチング除去するため
のスパッタ前処理であるウェットエッチングにおいて、
コンタクト孔8の内側壁面の第一層間シリコン酸化膜5
aおよび第二層間シリコン酸化膜7もエッチングされる
が、シリコン窒化膜6はエッチングされないから、この
スパッタ前処理の後の状態は、図4(F)に示すよう
に、内部にシリコン窒化膜6の突起状のひさし32が存
在してしまう。このため、内部に電極としてチタン窒化
チタンをスパッタした際にシリコン窒化膜のひさし起因
で被覆性が低下し、導体装置の品質が低下する。
On the other hand, in the prior art, the silicon nitride film 6 exists on the inner side surface of the opened contact hole 8 (FIG. 4D). Therefore, in the contact hole 8 whose dimensions are reduced and the aspect ratio becomes 2 or more, FIG.
In wet etching which is a pre-sputtering process for etching and removing the natural oxide film 31 shown in FIG.
First interlayer silicon oxide film 5 on inner wall surface of contact hole 8
a and the second interlayer silicon oxide film 7 are also etched, but the silicon nitride film 6 is not etched. The protruding eaves 32 exist. For this reason, when titanium titanium nitride is sputtered inside as an electrode, the coverage is reduced due to the eaves of the silicon nitride film, and the quality of the conductor device is reduced.

【0046】しかも図5に示すように、2ndスロート
ラップ抑制効果については、本発明は従来技術の形態の
場合と同等の効果が得られ、長期信頼性においても問題
ないことを実験により確認した。
Further, as shown in FIG. 5, it has been confirmed by experiments that the present invention has the same effect as that of the prior art in terms of the effect of suppressing the second slow trap, and that there is no problem in long-term reliability.

【0047】図5の実験内容を以下に示す。The contents of the experiment in FIG. 5 are shown below.

【0048】使用サンプルは、0.5μmルールのCM
OSで構成した半導体装置である。評価内容は、BT
(バイアステスト)=175℃、500時間にて加速試
験を行い、Idd(トランジスタON時のソース−ドレ
イン電流)の変動量を測定した。
The sample used is a 0.5 μm rule CM.
This is a semiconductor device constituted by an OS. Evaluation content is BT
(Bias test): An acceleration test was performed at 175 ° C. for 500 hours, and the amount of variation of Idd (source-drain current when the transistor was turned on) was measured.

【0049】◎印は本発明の変動量、○印は形成したシ
リコン窒化膜をそのまま存在させた場合の従来技術の変
動量、●印は初めからシリコン窒化膜の形成を行わない
場合の変動量である。
◎ indicates the variation of the present invention, ○ indicates the variation of the prior art when the formed silicon nitride film is used as it is, and ● indicates the variation when the silicon nitride film is not formed from the beginning. It is.

【0050】本発明(◎印)(図4(A)〜(C)に相
当)と従来技術(○印)(図4(D)〜(F)に相当)
とはサンプルや測定のバラツキの範囲内で同等であり、
シリコン窒化膜の形成を行わない場合(●印)に比べて
変動量が大幅に小になっている。
The present invention (◎) (corresponding to FIGS. 4A to 4C) and the prior art (○) (corresponding to FIGS. 4D to 4F)
Is equivalent within the range of sample and measurement variations,
The variation is much smaller than when the silicon nitride film is not formed (marked with ●).

【0051】すなわちこの実験から、シリコン酸化膜上
にシリコン窒化膜を形成することによりシリコン酸化膜
に窒化シリコン酸化層が生成されるから、その後にシリ
コン窒化膜を除去しても、シリコン窒化膜を存在してい
る場合と比較して、2ndスロートラップ抑制効果につ
いては同等であることが判明した。
That is, from this experiment, since a silicon nitride film is formed on a silicon oxide film by forming a silicon nitride film on the silicon oxide film, even if the silicon nitride film is subsequently removed, the silicon nitride film is removed. It was found that the effect of suppressing the second slow trap was equivalent to that in the case where it was present.

【0052】次に本発明の第2の実施の形態について、
図6を参照して説明する。尚、図6において、図1乃至
図4と同等もしくは類似の箇所は同じ符号を付してあ
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 6, parts that are the same as or similar to those in FIGS. 1 to 4 are given the same reference numerals.

【0053】まず、第1の実施の形態と同様に、シリコ
ン基板1上に公知の技術を用いて、フィールドシリコン
酸化膜2、絶縁ゲート電界効果トランジスタを形成し、
第1層間シリコン酸化膜5、シリコン窒化膜6を形成し
て窒化シリコン酸化層5aを形成する(図6(A))。
First, similarly to the first embodiment, a field silicon oxide film 2 and an insulated gate field effect transistor are formed on a silicon substrate 1 by using a known technique.
A first interlayer silicon oxide film 5 and a silicon nitride film 6 are formed to form a silicon nitride oxide layer 5a (FIG. 6A).

【0054】次に、フォトリソグラフィー法を用いて、
コンタクト開口部をとりまく領域8a以外の部分にフォ
トレジスト41で覆ってパターニングを行い、コンタク
ト孔およびその周辺のシリコン窒化膜6をドライエッチ
ング法により選択的に除去する(図6(B)) 以降、第1の実施の形態と同様に第2層間酸化膜7、コ
ンタクト8、電極9,10、配線11を形成する(図6
(C))。
Next, using photolithography,
A portion other than the region 8a surrounding the contact opening is covered with the photoresist 41 and patterned, and the contact hole and the silicon nitride film 6 around the contact hole are selectively removed by dry etching (FIG. 6B). As in the first embodiment, a second interlayer oxide film 7, a contact 8, electrodes 9, 10 and a wiring 11 are formed (FIG. 6).
(C)).

【0055】この第2の実施の形態においても第1の実
施の形態と同様の効果が得られることは明らかである。
It is apparent that the same effects as those of the first embodiment can be obtained in the second embodiment.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明の効果は、高集積化によりコンタ
クトサイズが縮小しても、2ndスロートラップによる
トランジスタ特性の変動を抑制した状態で、電極金属の
被覆性が悪化することなく、導通性の良い電極を形成す
ることができ、長期使用においても導通不良が発生しに
くく高信頼性の半導体装置が得られることである。
The effect of the present invention is that even if the contact size is reduced due to the high integration, the conductivity of the electrode metal is not deteriorated without deteriorating the coverability of the electrode metal in a state in which the variation in transistor characteristics due to the second slow trap is suppressed. An electrode having good reliability can be formed, and a highly reliable semiconductor device in which conduction failure hardly occurs even in long-term use can be obtained.

【0057】その理由は、スパッタ前処理を行った際ひ
さしの原因となるシリコン窒化膜をコンタクト孔の開口
前に除去してしまう事で、ひさしのないコンタクトを形
成することが出来るからであり、シリコン酸化膜に窒素
を拡散した窒化シリコン酸化層を形成しているからであ
る。
The reason is that the silicon nitride film, which causes the eaves during the pre-sputtering process, is removed before the opening of the contact hole, whereby a contact without eaves can be formed. This is because a silicon nitride oxide layer in which nitrogen is diffused in the silicon oxide film is formed.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態の半導体装置を示し
た断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態における半導体装置
の製造方法を工程順に示した断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】図2の続きの工程を順に示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 2 in order;

【図4】本発明のコンタクト部分の構造を従来技術と比
較して示した断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of a contact portion of the present invention in comparison with a conventional technology.

【図5】2ndスロートラップ抑制効果について評価を
行った実験結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the results of an experiment in which the effect of suppressing the second slow trap was evaluated.

【図6】本発明の第2の実施の形態における半導体装置
の製造方法を工程順に示した断面図である。
FIG. 6 is a sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図7】従来技術の半導体装置を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 多結晶シリコン 4 側壁絶縁膜 5 第一層間シリコン酸化膜 5a 窒化シリコン酸化層 6 シリコン窒化膜 7 第二層間シリコン酸化膜 8 コンタクト孔 8a コンタクト開口部をとりまく領域 9 チタン窒化チタン 10 タングステン 11 配線 12 ゲート絶縁膜 13 タングステンシリコン 21 低濃度N型拡散層 22 高濃度N型拡散層 31 自然酸化膜 32 シリコン窒化膜のひさし 41 フォトレジスト 101 P型シリコン基板 102 フィールド酸化膜 103 ゲート絶縁膜 104 シリコン酸化膜 105 ゲート多結晶シリコン 106 低濃度N型拡散層 107 側壁絶縁膜 108 高濃度N型拡散層 111 第一コンタクト孔 112 スタック多結晶シリコン 113 容量絶縁膜 114 容量多結晶シリコン 115 第三層間シリコン酸化膜 116 第二コンタクト孔 117 ビット線 120 第一層間シリコン酸化膜 121 シリコン窒化膜 122 第二層間シリコン酸化膜 151 シリコン窒化膜のひさし Reference Signs List 1 P-type silicon substrate 2 Field oxide film 3 Polycrystalline silicon 4 Side wall insulating film 5 First interlayer silicon oxide film 5a Silicon nitride oxide layer 6 Silicon nitride film 7 Second interlayer silicon oxide film 8 Contact hole 8a Surrounding contact opening Region 9 Titanium nitride nitride 10 Tungsten 11 Wiring 12 Gate insulating film 13 Tungsten silicon 21 Low concentration N type diffusion layer 22 High concentration N type diffusion layer 31 Natural oxide film 32 Silicon nitride eaves 41 Photoresist 101 P type silicon substrate 102 field Oxide film 103 Gate insulating film 104 Silicon oxide film 105 Gate polycrystalline silicon 106 Low-concentration N-type diffusion layer 107 Side-wall insulating film 108 High-concentration N-type diffusion layer 111 First contact hole 112 Stack polycrystalline silicon 113 Capacitive insulating film 114 Multi-capacity Crystalline silicon 115 eaves third interlayer silicon oxide film 116 second contact hole 117 bit line 120 first interlayer silicon oxide film 121 a silicon nitride film 122 Second interlayer silicon oxide film 151 a silicon nitride film

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁ゲート電界効果トランジスタにおい
て、ゲート電極近傍に窒素原子を拡散したシリコン酸化
膜を有し、かつ電極引き出し用の開口部内の側面にシリ
コン窒化膜を有しないことを特徴とする半導体装置。
1. An insulated gate field effect transistor having a silicon oxide film in which nitrogen atoms are diffused in the vicinity of a gate electrode and not having a silicon nitride film on a side surface in an opening for leading out an electrode. apparatus.
【請求項2】 前記シリコン酸化膜は前記窒素原子をC
VD法により拡散された層を有して構成されていること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The method according to claim 1, wherein the silicon oxide film has
2. The semiconductor device according to claim 1, comprising a layer diffused by a VD method.
【請求項3】 前記開口部はソース・ドレイン拡散層か
ら電極を引き出すコンタクト孔であることを特徴とする
請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said opening is a contact hole for extracting an electrode from a source / drain diffusion layer.
【請求項4】 ゲート電極形成後、順に、第一層間シリ
コン酸化膜を形成する工程と、シリコン窒化膜を形成し
て前記第一層間シリコン酸化膜に窒素原子を拡散する工
程と、前記シリコン窒化膜を除去する工程と、第二層間
シリコン酸化膜を形成する工程と、電極引き出し用の開
口部を前記第一層間シリコン酸化膜に形成する工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A step of sequentially forming a first interlayer silicon oxide film after forming the gate electrode, a step of forming a silicon nitride film and diffusing nitrogen atoms into the first interlayer silicon oxide film, A semiconductor device comprising: a step of removing a silicon nitride film; a step of forming a second interlayer silicon oxide film; and a step of forming an opening for leading an electrode in the first interlayer silicon oxide film. Manufacturing method.
【請求項5】 前記シリコン窒化膜をCVD法で形成
し、この形成中に前記第一層間シリコン酸化膜に窒素原
子を拡散することを特徴とする請求項4記載の半導体装
置の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the silicon nitride film is formed by a CVD method, and nitrogen atoms are diffused into the first interlayer silicon oxide film during the formation.
【請求項6】 前記シリコン窒化膜を除去する方法とし
て、ドライエッチング法を用いることを特徴とする請求
項4記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein a dry etching method is used as the method for removing the silicon nitride film.
【請求項7】 前記シリコン窒化膜を除去する方法とし
て、ウェットエッチング法を用いることを特徴とする請
求項4記載の半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 4, wherein a wet etching method is used as a method for removing the silicon nitride film.
【請求項8】 前記シリコン窒化膜を除去する方法とし
て、フォトリソグラフィー法とエッチング法を用いて電
極引き出し開口領域を中心に部分的にエッチングするこ
とにより前記開口部およびその周辺の前記シリコン窒化
膜を選択的に除去することを特徴とする請求項4、請求
項5、請求項6もしくは請求項7記載の半導体装置の製
造方法。
8. As a method for removing the silicon nitride film, the opening and the silicon nitride film around the opening are partially etched by using a photolithography method and an etching method, with the electrode extraction opening region being partially centered. 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device is selectively removed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100678008B1 (en) * 2002-09-09 2007-02-01 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for fabricating metal line of semiconductor

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