JPH10214946A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH10214946A
JPH10214946A JP9016603A JP1660397A JPH10214946A JP H10214946 A JPH10214946 A JP H10214946A JP 9016603 A JP9016603 A JP 9016603A JP 1660397 A JP1660397 A JP 1660397A JP H10214946 A JPH10214946 A JP H10214946A
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resist mask
film
forming
upper material
semiconductor device
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device for forming no conductor material at a stepped part formed of an upper material having a large pattern size. SOLUTION: The method for manufacturing a semiconductor device comprises the steps of forming a resist mask having a small pattern size and a resist mask having a large pattern size on an upper material film on a semiconductor substrate, forming the mask having the large size in a tapered shape by heat treating the mask, forming the upper material 7 having the tapered shape under the mask having large size by patterning the upper material film by dry etching with the resist mask as an etching ask, and forming a sidewall conductor film 9 only at a sidewall of the material 7 formed under the mask having smaller size by anisotropically dry etching after depositing the film on the entire surface.

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の製造方
法に関し、特にシリンダ構造のキャパシタ電極を有する
半導体記憶装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor memory device having a capacitor electrode having a cylinder structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体記憶装置の中で記憶情報の任意な
入出力が可能なものにDRAMがある。ここで、このD
RAMのメモリセルは、1個のトランスファトランジス
タと、1個のキャパシタとからなるものが構造的に簡単
であり、半導体記憶装置の高集積化に最も適するものと
して広く用いられている。
2. Description of the Related Art Among semiconductor memory devices, there is a DRAM capable of arbitrarily inputting and outputting stored information. Where D
The memory cell of the RAM, which includes one transfer transistor and one capacitor, is structurally simple, and is widely used as the most suitable for high integration of a semiconductor memory device.

【0003】このようなメモリセルのキャパシタでは、
半導体デバイスの更なる高集積化に伴い、3次元構造の
ものが開発され使用されてきている。そして、このDR
AMのメモリセルの3次元構造のキャパシタではスタッ
ク型のものが広く使用されている。このスタック型のも
のはアルファー線の入射あるいは回路等からのノイズに
対する耐性が高く、比較的に容量値の小さい場合でも安
定動作する。このために、半導体素子の設計基準が0.
12μm程度となる4ギガビットDRAMにおいても、
このスタック型のキャパシタ(以下、スタック型キャパ
シタと呼称する)は有効であると考えられている。そし
て、さらにキャパシタ電極の実効的な表面積を増大する
ために、このスタック型キャパシタとしてシリンダ構造
が提案されている。
In such a memory cell capacitor,
With further increase in the degree of integration of semiconductor devices, those having a three-dimensional structure have been developed and used. And this DR
Stack type capacitors are widely used in AM memory cells having a three-dimensional structure. This stack type has high resistance to the incidence of alpha rays or noise from circuits and the like, and operates stably even when the capacitance value is relatively small. For this reason, the design standard of the semiconductor element is set to 0.
Even in a 4 gigabit DRAM of about 12 μm,
This stacked capacitor (hereinafter, referred to as a stacked capacitor) is considered to be effective. In order to further increase the effective surface area of the capacitor electrode, a cylinder structure has been proposed as the stacked capacitor.

【0004】しかし、このようなシリンダ構造のキャパ
シタ電極の形成工程では、半導体装置に形成される段差
部、特に半導体チップの周辺に形成される段差部にポリ
シリコン膜等のキャパシタ電極用の導電体材料が残存す
る。そして、この残存する導電体材料は半導体装置の製
造工程で剥がれるため、パーティクルの発生源となり半
導体装置の歩留まりを低下させる。ここで、このような
段差部は、ウェーハアライメント・マーク、パターン寸
法評価用マーク、目合わせ測定用マーク等のパターンの
端部すなわち輪郭部に形成される。
However, in such a process of forming a capacitor electrode having a cylindrical structure, a step portion formed in a semiconductor device, particularly a step portion formed around a semiconductor chip, is provided with a conductor for a capacitor electrode such as a polysilicon film. Material remains. Then, since the remaining conductive material is peeled off in the manufacturing process of the semiconductor device, it becomes a source of particles and lowers the yield of the semiconductor device. Here, such a step portion is formed at an end portion, that is, a contour portion of a pattern such as a wafer alignment mark, a pattern dimension evaluation mark, and a registration measurement mark.

【0005】これについて図5に基づいて説明する。図
5(a)は導電体材料の残存する段差部の平面図であ
り、図5(b)は図5(a)に記したA−Bでの断面図
である。図5に示すように、下地材料101上に上部材
料102がパターニングされて形成される。そして、こ
の上部材料102の輪郭部に段差部が形成される。この
後、キャパシタ電極用の導電体材料が堆積され、異方性
のドライエッチングが施されると、この段差部にサイド
ウォール導電体膜103が残存するようになる。さら
に、この上部材料102が除去されるようになると、サ
イドウォール導電体膜103は、その後の工程で剥脱す
るようになる。
This will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a plan view of a step portion where the conductive material remains, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along a line AB shown in FIG. 5A. As shown in FIG. 5, an upper material 102 is formed on a base material 101 by patterning. Then, a step is formed in the contour of the upper material 102. Thereafter, when a conductor material for the capacitor electrode is deposited and subjected to anisotropic dry etching, the sidewall conductor film 103 remains at the step. Further, when the upper material 102 is removed, the sidewall conductive film 103 comes off in a subsequent step.

【0006】このような段差部に残存する導電体材料の
剥離を防止する方法が特公平8−31575号公報に開
示されている。
A method for preventing the conductive material remaining on the stepped portion from peeling is disclosed in Japanese Patent Publication No. 8-31575.

【0007】その第1の方法は、このような残存しパー
ティクルの発生源になる導電体材料を公知のフォトリソ
グラフィ技術とエッチング技術とで選択的に除去するや
り方である。
The first method is a method of selectively removing such a conductive material serving as a source of particles by a known photolithography technique and an etching technique.

【0008】そして、第2の方法は、段差部を形成する
ようになる上部材料の輪郭部をジグザグ形状にし、この
ような輪郭部に形成されるようになるサイドウォール導
電体膜をジグザグ形状にするやり方である。これについ
て図6で説明する。図6はジグザグ形状を有する導電体
材料の平面図である。図6に示すように、上部材料20
2の端部すなわち輪郭部202aはジグザグ形状に形成
される。この後、キャパシタ電極用の導電体材料が堆積
され、異方性のドライエッチングが施されると、このジ
グザグ形状の段差部にはジグザグ形状のサイドウォール
導電体膜203が残存するようになる。
In the second method, the contour of the upper material that forms the step is formed in a zigzag shape, and the sidewall conductive film formed in such a contour is formed in a zigzag shape. It is a way to do. This will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a plan view of a conductive material having a zigzag shape. As shown in FIG.
The two end portions, that is, the contour portion 202a, are formed in a zigzag shape. Thereafter, when a conductor material for the capacitor electrode is deposited and subjected to anisotropic dry etching, the zigzag sidewall conductor film 203 remains at the zigzag step portion.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術で第1の方法では、シリンダ構造のキャパシタ電
極の形成されるメモリセル領域を保護するためのフォト
リソグラフィ工程と、不要な導電体材料を除去するため
のドライエッチング工程とが必要になる。このために半
導体装置の製造工程が増大し製造コストがかさむように
なる。
However, in the first method of the prior art described above, a photolithography process for protecting a memory cell region where a capacitor electrode having a cylindrical structure is formed, and an unnecessary conductive material are required. And a dry etching step for removing the metal. For this reason, the manufacturing process of the semiconductor device is increased, and the manufacturing cost is increased.

【0010】また、上述した第2の方法では、上部材料
のパターンの輪郭部がジグザグ形状になるために、パタ
ーンによってはこの方法は使用できなくなる。例えば、
目合わせ測定用マークのパターンでは、下層に形成した
バーニアパターンの輪郭部と上層に形成するバーニアパ
ターンの輪郭部とのズレ量が測定できるように形成され
る必要がある。ここで、これらの輪郭部がジグザグ形状
になると輪郭部が複雑になり、上記ズレ量の自動測定が
困難になる。すなわち、この方法は目合わせ測定用マー
クのパターンには適用できない。
In the second method described above, since the contour of the pattern of the upper material has a zigzag shape, this method cannot be used depending on the pattern. For example,
The alignment measurement mark pattern needs to be formed so that the amount of deviation between the contour of the vernier pattern formed in the lower layer and the contour of the vernier pattern formed in the upper layer can be measured. Here, when these contours have a zigzag shape, the contours become complicated, and it becomes difficult to automatically measure the above-mentioned shift amount. That is, this method cannot be applied to the pattern of the alignment measurement mark.

【0011】また、フォトリソグラフィ工程でのウェー
ハへのパターン転写において、図7に示すように、パタ
ーン転写のための露光はウェーハ204全体にはなされ
ない。すなわち、パターン転写されない領域であるウェ
ーハ周辺領域205が形成される。そして、露光ショッ
トのなされる領域である半導体チップ領域206との間
に、輪郭部205aが必然的に形成される。
Further, in transferring a pattern to a wafer in a photolithography process, as shown in FIG. 7, exposure for transferring the pattern is not performed on the entire wafer 204. That is, a wafer peripheral region 205 which is a region where the pattern is not transferred is formed. Then, a contour portion 205a is inevitably formed between the semiconductor chip region 206 where the exposure shot is made.

【0012】この場合に、ウェーハ周辺部におけるパタ
ーンを形成するための露光ショットとパターンを形成し
ない露光ショットとの境目における段差部に、上記の従
来の技術を用いるためには、露光ショットの境目に別の
パターンを形成しなくてはならない。このショットとシ
ョットとの境目にこのようなパターンを形成すること
は、ショット同士のマージンを少なくとも、上記パター
ンよりも小さくすることを必要とする。このようにし
て、露光ショットのリピートマージンを0.5μm程度
以下にすることが必要となるが、これはフォトリソグラ
フィ用のレチクル作製を非常に難しくする。
In this case, in order to use the above-described conventional technique at a step portion between an exposure shot for forming a pattern in a peripheral portion of a wafer and an exposure shot where a pattern is not formed, the boundary between the exposure shots must be used. Another pattern must be formed. Forming such a pattern at the boundary between shots requires that the margin between shots be at least smaller than the above-mentioned pattern. In this way, it is necessary to reduce the repeat margin of the exposure shot to about 0.5 μm or less, which makes it extremely difficult to manufacture a reticle for photolithography.

【0013】本発明の目的は、パターン寸法の大きな上
部材料で形成される段差部に導電体材料が形成されない
ようにする半導体装置の製造方法を提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a conductive material is not formed on a step formed by an upper material having a large pattern dimension.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】このために本発明の半導
体装置の製造方法は、半導体基板上に段差部を形成する
ようになる上部材料膜を形成する工程と、前記上部材料
膜上にパターン寸法の小さいレジストマスクとパターン
寸法の大きなレジストマスクとを形成する工程と、前記
レジストマスクに熱処理を施し前記パターン寸法の大き
なレジストマスクの端部をテーパ形状にする工程とを含
む。
For this purpose, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of forming an upper material film for forming a step on a semiconductor substrate, and forming a pattern on the upper material film. Forming a resist mask having a small dimension and a resist mask having a large pattern dimension; and performing a heat treatment on the resist mask to taper the end of the resist mask having the large pattern dimension.

【0015】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、前記パターン寸法の小さいレジストマスクとパター
ン寸法の大きなレジストマスクとを形成した後であって
前記熱処理を施す前に、前記パターン寸法の小さいレジ
ストマスクとパターン寸法の大きなレジストマスクとに
紫外線を照射する。
Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming the resist mask having a small pattern size and the resist mask having a large pattern size and before performing the heat treatment, the resist having the small pattern size may be used. The mask and the resist mask having a large pattern size are irradiated with ultraviolet rays.

【0016】あるいは、本発明の半導体装置の製造方
法、前記パターン寸法の小さいレジストマスクとパター
ン寸法の大きなレジストマスクとに熱処理を施した後、
前記レジストマスクをエッチングマスクにしたドライエ
ッチングで前記上部材料膜をパターニングし前記パター
ン寸法の大きなレジストマスク下のみにテーパ形状を有
する上部材料を形成する工程と、全面に導電体材料膜を
堆積した後に異方性ドライエッチングを施し前記パター
ン寸法の小さいレジストマスク下に形成された上部材料
の側壁のみにサイドウォール導電体膜を形成する工程と
を含む。
Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after performing a heat treatment on the resist mask having a small pattern size and the resist mask having a large pattern size,
A step of patterning the upper material film by dry etching using the resist mask as an etching mask to form an upper material having a tapered shape only under the resist mask having a large pattern dimension, and after depositing a conductive material film on the entire surface Forming a sidewall conductor film only on the side wall of the upper material formed under the resist mask having a small pattern dimension by performing anisotropic dry etching.

【0017】ここで、前記パターン寸法の大きなレジス
トマスクの一辺の長さは4μm以上になるように設定さ
れる。
Here, the length of one side of the resist mask having the large pattern dimension is set to be 4 μm or more.

【0018】そして、前記サイドウォール導電体膜はD
RAMのメモリセルのキャパシタ電極を構成するように
なる。
The sidewall conductive film is formed of D
A capacitor electrode of a memory cell of the RAM is formed.

【0019】また、前記パターン寸法の大きなレジスト
マスクによって形成されるテーパ形状を有する前記上部
材料は、ウェーハアライメント・マーク、パターン寸法
評価用マークおよび目合わせ測定用マークを構成するよ
うになる。
Further, the upper material having a tapered shape formed by the resist mask having the large pattern dimension constitutes a wafer alignment mark, a pattern dimension evaluation mark, and a registration measurement mark.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図1と図2に基づいて説明する。図1と図2は本発明
を説明するための製造工程順の断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are sectional views in the order of manufacturing steps for explaining the present invention.

【0021】図1(a)に示すように、シリコン酸化膜
等で下地材料1が形成され、この下地材料1上に上部材
料膜2が堆積される。ここで、上部材料膜2は膜厚が1
μm程度のBPSG膜(ボロンガラスとリンガラスとを
含むシリコン酸化膜)である。そして、この上部材料膜
2上にフォトリソグラフィ技術でレジストマスク3およ
びレジストマスク4が形成される。ここで、これらのレ
ジストマスクは公知のポジ型のノボラック系フォトレジ
ストで構成され、その膜厚は1μm〜1.5μmであ
る。そして、パターン寸法の小さいレジストマスク3
は、メモリセルのキャパシタ電極を形成するためのもの
であり、その寸法は1μm×2μm程度である。また、
パターン寸法の大きなレジストマスク4は、ウェーハア
ライメント・マーク、パターン寸法評価用マーク、目合
わせ測定用マーク等のパターンを形成するためのもので
ある。
As shown in FIG. 1A, a base material 1 is formed of a silicon oxide film or the like, and an upper material film 2 is deposited on the base material 1. Here, the upper material film 2 has a thickness of 1
It is a BPSG film (silicon oxide film containing boron glass and phosphorus glass) of about μm. Then, a resist mask 3 and a resist mask 4 are formed on the upper material film 2 by a photolithography technique. Here, these resist masks are made of a known positive-type novolak-based photoresist, and have a film thickness of 1 μm to 1.5 μm. Then, a resist mask 3 having a small pattern dimension
Is for forming a capacitor electrode of a memory cell, and its size is about 1 μm × 2 μm. Also,
The resist mask 4 having a large pattern size is for forming patterns such as a wafer alignment mark, a pattern size evaluation mark, and a registration measurement mark.

【0022】次に、図1(b)に示すように全面に遠紫
外光5が照射される。この遠紫外光5は波長300nm
以下の照射光である。この照射において基板の温度は1
10℃程度に保持され、照射エネルギーおよび照射時間
はそれぞれ300mW/cm2 、10秒程度に設定され
る。この遠視外光5の照射により、レジストマスク3お
よび4の表層が熱硬化されるようになる。ここで、熱硬
化される表層の厚さは200nm程度である。
Next, as shown in FIG. 1B, the entire surface is irradiated with far ultraviolet light 5. This far ultraviolet light 5 has a wavelength of 300 nm.
The following irradiation light is used. In this irradiation, the temperature of the substrate is 1
The irradiation energy and the irradiation time are set at 300 mW / cm @ 2 and about 10 seconds, respectively. By the irradiation of the extra-vision light 5, the surface layers of the resist masks 3 and 4 are thermally cured. Here, the thickness of the heat-cured surface layer is about 200 nm.

【0023】次に、温度が140℃、雰囲気ガスが窒素
で熱処理が施される。図1(c)に示すように、この熱
処理によりパターン寸法の大きなレジストマスク4の端
部はテーパ形状になる。ここで、テーパ角度は60度程
度になる。このようにして、テーパ付レジストマスク4
aが形成されることになる。この場合に、パターン寸法
の小さいレジストマスク3の形状変化はない。
Next, heat treatment is performed at a temperature of 140 ° C. and an atmosphere gas of nitrogen. As shown in FIG. 1C, the end of the resist mask 4 having a large pattern dimension becomes tapered by this heat treatment. Here, the taper angle is about 60 degrees. Thus, the tapered resist mask 4
a will be formed. In this case, there is no change in the shape of the resist mask 3 having a small pattern dimension.

【0024】このパターン寸法の大きなレジストマスク
4にテーパが形成されるのは、熱硬化していないフォト
レジストの体積が大きいために、熱処理時に熱流動が生
じやすくなるためである。これに対し、パターン寸法の
小さいレジストマスク3では、上記のようなフォトレジ
ストの熱流動は無く変形しないままである。このような
パターン寸法依存性は後述される。
The reason why a taper is formed in the resist mask 4 having a large pattern dimension is that a large volume of the non-thermosetting photoresist is apt to generate heat flow during heat treatment. On the other hand, in the case of the resist mask 3 having a small pattern dimension, the photoresist does not undergo heat flow as described above, and remains unchanged. Such pattern size dependence will be described later.

【0025】次に、このレジストマスク3およびテーパ
付レジストマスク4aがエッチングのマスクにされ、上
部材料膜2がドライエッチングされる。このドライエッ
チングで、図1(d)に示すように、下地材料1上であ
ってレジストマスク3の領域にはコア酸化膜6が形成さ
れる。また、テーパ付レジストマスク4a領域には上部
材料7が形成される。ここで、上部材料7はテーパ形状
になり、その角度はテーパ付レジストマスク4aのテー
パ角度とほぼ同一となる。
Next, the upper material film 2 is dry-etched using the resist mask 3 and the tapered resist mask 4a as etching masks. By this dry etching, as shown in FIG. 1D, a core oxide film 6 is formed in the region of the resist mask 3 on the base material 1. The upper material 7 is formed in the tapered resist mask 4a region. Here, the upper material 7 has a tapered shape, and its angle is substantially the same as the taper angle of the tapered resist mask 4a.

【0026】次に、上記レジストマスク3およびテーパ
付レジストマスク4aは除去される。そして、図2
(a)に示すように、下地材料1、コア酸化膜6および
上部材料7の表面に導電体材料膜8が化学気相成長(C
VD)法で形成される。ここで、この導電体材料膜8は
膜厚が100nm程度の不純物を含有するポリシリコン
膜である。
Next, the resist mask 3 and the tapered resist mask 4a are removed. And FIG.
As shown in (a), a conductor material film 8 is formed on the surfaces of the base material 1, the core oxide film 6, and the upper material 7 by chemical vapor deposition (C).
VD) method. Here, the conductor material film 8 is a polysilicon film containing impurities having a thickness of about 100 nm.

【0027】次に、異方性のドライエッチングで全面の
導電体材料膜8がエッチングされる。すなわち、エッチ
バックが施される。ここで、エッチバックに用いられる
反応ガスは、CF4 とO2 との混合ガスである。このよ
うにして、図2(b)に示すように、コア酸化膜6の側
壁にサイドウォール導電体膜9が形成される。しかし、
上部材料7の側壁にはこのような導電体膜は形成されな
い。これは、上部材料7の側壁にテーパが形成されてい
るためにエッチバック工程で除去されてしまうからであ
る。
Next, the conductive material film 8 on the entire surface is etched by anisotropic dry etching. That is, etch back is performed. Here, the reaction gas used for the etch back is a mixed gas of CF 4 and O 2 . In this way, as shown in FIG. 2B, the sidewall conductor film 9 is formed on the side wall of the core oxide film 6. But,
Such a conductor film is not formed on the side wall of the upper material 7. This is because the taper is formed on the side wall of the upper material 7 and is removed in the etch-back process.

【0028】次に、無水のフッ化水素ガス中でコア酸化
膜6および上部材料7が選択的にエッチング除去され
る。このようにして、図2(c)に示すように、下地材
料1上の所定の領域にのみに選択的にサイドウォール導
電体膜9が形成される。
Next, the core oxide film 6 and the upper material 7 are selectively etched away in anhydrous hydrogen fluoride gas. In this way, as shown in FIG. 2C, the sidewall conductor film 9 is selectively formed only in a predetermined region on the base material 1.

【0029】以上の実施の形態では、レジストマスク3
および4の表面に遠視外光が照射され、熱処理が施され
る前に予めその表層が熱硬化された。この効果は、その
後の熱処理によるテーパ形成でのテーパ角度の制御が容
易になることである。ここで、この遠紫外光の照射が無
くても本発明の効果は生じることに言及しておく。
In the above embodiment, the resist mask 3
The surface of each of Nos. 4 and 4 was irradiated with extraterrestrial light, and its surface layer was previously thermoset before heat treatment. The effect of this is that the control of the taper angle in the taper formation by the subsequent heat treatment is facilitated. Here, it should be noted that the effect of the present invention is produced even without the irradiation of the far ultraviolet light.

【0030】次に、図3に基づいて本発明の効果と上部
材料のパターン寸法について説明する。図3は、図2
(b)で説明したサイドウォール導電体膜9の残存率と
上部材料のパターン寸法との関係を示すグラフである。
しかし、ここで、上部材料は正方形のパターンに形成さ
れている。そして、レジストマスクおよび熱処理等は第
1の実施の形態で説明した通りである。
Next, the effects of the present invention and the pattern dimensions of the upper material will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows FIG.
9 is a graph showing the relationship between the residual ratio of the sidewall conductive film 9 and the pattern size of the upper material described in FIG.
However, here, the upper material is formed in a square pattern. The resist mask, heat treatment, and the like are as described in the first embodiment.

【0031】図3から判るように、下地材料の矩形パタ
ーン寸法が4μm以上になると、図2(b)のサイドウ
ォール導電体膜9は形成されなくなる。これは、図1
(c)で説明したように、熱処理後にレジストマスク4
に十分なテーパ形状が形成されるためである。このよう
に、本発明では下地材料を形成するためのレジストマス
ク4のパターン寸法は4μm以上になるように設定する
とよいことが判る。
As can be seen from FIG. 3, when the size of the rectangular pattern of the base material becomes 4 μm or more, the sidewall conductor film 9 shown in FIG. 2B is not formed. This is shown in FIG.
As described in (c), after the heat treatment, the resist mask 4
This is because a sufficient tapered shape is formed. Thus, it can be seen that in the present invention, the pattern size of the resist mask 4 for forming the base material should be set to 4 μm or more.

【0032】次に、本発明によりDRAMのメモリセル
をシリンダ構造のスタック型キャパシタで形成する場合
について、第2の実施の形態として図4を参照して説明
する。図4は、製造工程の工程要所に於ける半導体装置
の要部断面を模式的に示した図である。ここで、第1の
実施の形態で説明したものと同一のものは同一の符号で
示されている。
Next, a case where a memory cell of a DRAM is formed by a stacked capacitor having a cylinder structure according to the present invention will be described as a second embodiment with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of a main part of a semiconductor device at a main point in a manufacturing process. Here, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0033】図4(a)に示すように、先ず、LOCO
S(Local Oxidation of Sili
con)等、通常の素子分離方法によりシリコン基板1
1上にフィールド酸化膜12が形成され、それらにより
取り囲まれる素子活性領域が形成される。そして、素子
活性領域上にゲート酸化膜13を介したゲート電極1
4、容量用拡散層15、ビット線用拡散層16からなる
MOSトランジスタが形成される。このように形成され
るMOSトランジスタがメモリセルのトランスファトラ
ンジスタとなる。
As shown in FIG. 4A, first, the LOCO
S (Local Oxidation of Sili)
con), etc., using a normal element isolation method.
1, a field oxide film 12 is formed, and an element active region surrounded by them is formed. Then, the gate electrode 1 on the element active region via the gate oxide film 13 is formed.
4. A MOS transistor including the diffusion layer 15 for capacitance and the diffusion layer 16 for bit lines is formed. The MOS transistor thus formed becomes a transfer transistor of the memory cell.

【0034】次に、フィールド酸化膜12およびゲート
電極14を被覆する層間絶縁膜17が形成される。ここ
で、層間絶縁膜17は公知の化学気相成長(CVD)法
により堆積されるシリコン酸化膜である。そして、その
表面は化学的機械研磨(CMP)法で平坦化されてい
る。
Next, an interlayer insulating film 17 covering the field oxide film 12 and the gate electrode 14 is formed. Here, the interlayer insulating film 17 is a silicon oxide film deposited by a known chemical vapor deposition (CVD) method. The surface is planarized by a chemical mechanical polishing (CMP) method.

【0035】次に、上記MOSトランジスタの容量用拡
散層15上にコンタクト孔が開口され、このコンタクト
孔を充填するように導電体材料膜18が形成される。こ
こで、この導電体材料膜18は膜厚が200nm程度の
ポリシリコン膜であり、リン等の不純物が導入されてい
る。
Next, a contact hole is opened on the capacitance diffusion layer 15 of the MOS transistor, and a conductive material film 18 is formed to fill the contact hole. Here, the conductive material film 18 is a polysilicon film having a thickness of about 200 nm, into which impurities such as phosphorus are introduced.

【0036】次に、図4(b)に示すように、導電体材
料膜18上に上部材料膜2が形成される。この上部材料
膜2はCVD法により堆積されるBPSG膜であり、そ
の膜厚は1μm程度になるように設定される。そして、
レジストマスク3が1μm×2μm寸法のパターンにな
るように形成される。
Next, as shown in FIG. 4B, the upper material film 2 is formed on the conductor material film 18. The upper material film 2 is a BPSG film deposited by a CVD method, and its thickness is set to about 1 μm. And
The resist mask 3 is formed so as to have a pattern having a size of 1 μm × 2 μm.

【0037】そして、140℃程度の温度の熱処理が施
される。あるいは、この熱処理の工程に先立って遠紫外
線照射がなされる。このようにして、第1の実施の形態
で説明したパターン寸法の小さいレジストマスク3は熱
硬化される。なお、このような工程でパターン寸法の大
きなレジストマスクにはテーパが形成されることにな
る。
Then, a heat treatment at a temperature of about 140 ° C. is performed. Alternatively, far ultraviolet irradiation is performed prior to this heat treatment step. Thus, the resist mask 3 having a small pattern dimension described in the first embodiment is thermally cured. In such a process, a taper is formed on a resist mask having a large pattern dimension.

【0038】次に、このレジストマスク3がエッチング
マスクにされ上部材料膜2がドライエッチングされて、
図4(c)に示すようなコア酸化膜6が形成される。ま
た、このレジストマスク3がエッチングマスクにされ導
電体材料膜18がパターニングされて、図4(c)に示
す下部電極19が形成される。そして、レジストマスク
3は除去される。
Next, the upper material film 2 is dry-etched using the resist mask 3 as an etching mask,
A core oxide film 6 as shown in FIG. 4C is formed. The conductive material film 18 is patterned by using the resist mask 3 as an etching mask to form the lower electrode 19 shown in FIG. Then, the resist mask 3 is removed.

【0039】次に、全体を被覆するような導電体材料膜
が堆積される。この導電体材料膜はリン不純物等を含有
し膜厚が100nm程度のポリシリコン膜である。
Next, a conductive material film covering the whole is deposited. This conductor material film is a polysilicon film containing a phosphorus impurity or the like and having a thickness of about 100 nm.

【0040】次に、異方性のドライエッチングで全面の
導電体材料膜にエッチバックが施される。ここで、エッ
チバックに用いられる反応ガスは、CF4 とO2 との混
合ガスである。このようにして、図4(c)に示すよう
に、コア酸化膜6の側壁にサイドウォール導電体膜9が
形成される。
Next, the entire surface of the conductive material film is etched back by anisotropic dry etching. Here, the reaction gas used for the etch back is a mixed gas of CF 4 and O 2 . In this way, as shown in FIG. 4C, the sidewall conductor film 9 is formed on the side wall of the core oxide film 6.

【0041】以下、図示されないが、無水のフッ化水素
ガス中でコア酸化膜6が選択的にエッチング除去され
る。このようにして、シリンダ構造のキャパシタ電極が
形成されることになる。後は、下部電極19およびサイ
ドウォール導電体膜9の表面に容量絶縁膜と上部電極と
が積層して形成される。
Although not shown, the core oxide film 6 is selectively etched away in anhydrous hydrogen fluoride gas. Thus, a capacitor electrode having a cylindrical structure is formed. Thereafter, a capacitive insulating film and an upper electrode are formed on the surfaces of the lower electrode 19 and the sidewall conductor film 9 by lamination.

【0042】このようにして、シリコン基板11表面の
フイールド酸化膜12以外の活性領域に、メモリセルを
構成するトランスファトランジスタのゲート酸化膜1
3、ゲート電極14およびソース・ドレイン領域となる
容量用拡散層15、ビット線用拡散層16、さらに、容
量用拡散層15に電気接続し情報蓄積電極となる下部電
極19とサイドウォール導電体膜9を有するようなシリ
ンダ構造のスタック型キャパシタが構成される。
As described above, the gate oxide film 1 of the transfer transistor constituting the memory cell is formed in the active region other than the field oxide film 12 on the surface of the silicon substrate 11.
3. A gate electrode 14, a capacity diffusion layer 15 serving as a source / drain region, a bit line diffusion layer 16, a lower electrode 19 electrically connected to the capacity diffusion layer 15 and serving as an information storage electrode, and a sidewall conductive film. 9, a stack type capacitor having a cylinder structure is formed.

【0043】このような半導体基板上の上部材料膜2上
にパターン寸法の小さいレジストマスクとパターン寸法
の大きなレジストマスクとを形成し、上記レジストマス
クに熱処理を施しパターン寸法の大きなレジストマスク
の端部をテーパ形状にすることは、キャパシタ電極の形
成工程以外にも適用できることに言及しておく。
A resist mask having a small pattern size and a resist mask having a large pattern size are formed on the upper material film 2 on such a semiconductor substrate, and the resist mask is subjected to a heat treatment so that an end of the resist mask having a large pattern size is formed. It should be noted that making the taper shape can be applied other than the step of forming the capacitor electrode.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明では、例
えばシリンダ構造のキャパシタ電極の形成工程におい
て、段差部を形成するようになるパターン寸法の大きな
上部材料の端部に自動的にテーパが形成されるようにな
る。
As described above, according to the present invention, in the step of forming a capacitor electrode having a cylindrical structure, for example, the taper is automatically formed at the end of the upper material having a large pattern dimension to form a step. Will be formed.

【0045】このために、サイドウォール導電体膜の形
成工程で、パターン寸法の大きな端部のサイドウォール
導電体膜は自動的に除去される。そして、従来の技術に
みられた不要な導電体材料を除去するためのフォトリソ
グラフィ工程とドライエッチング工程とが不必要にな
る。そして、半導体装置の製造工程はが短縮され、製造
コストが低減する。
For this reason, in the step of forming the sidewall conductor film, the sidewall conductor film at the end having a large pattern dimension is automatically removed. In addition, a photolithography process and a dry etching process for removing unnecessary conductive material, which are found in the related art, become unnecessary. Then, the manufacturing process of the semiconductor device is shortened, and the manufacturing cost is reduced.

【0046】また、本発明では、従来の技術のようにパ
ターンの輪郭部がジグザズ形状にならない。そして、ど
のようなパターンにも対応できるようになる。
Further, according to the present invention, the contour of the pattern does not have a zigzag shape unlike the prior art. Then, any pattern can be handled.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するための工
程順の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view in the order of steps for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態を説明するための工
程順の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a first embodiment of the present invention in a process order.

【図3】本発明の効果を説明するためのグラフである。FIG. 3 is a graph for explaining the effect of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態を説明するための工
程順の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view in the order of steps for explaining a second embodiment of the present invention.

【図5】従来の技術を説明する導電体材料の残存する段
差部の平面図および断面図である。
5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view of a step portion where a conductive material remains, explaining a conventional technique.

【図6】従来の技術を説明する導電体材料の残存する段
差部の平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a step portion where a conductive material remains to explain a conventional technique.

【図7】従来の技術を説明するためのウェーハ基板の平
面図である。
FIG. 7 is a plan view of a wafer substrate for explaining a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101 下地材料 2 上部材料膜 3,4 レジストマスク 4a テーパ付レジストマスク 5 遠視外光 6 コア酸化膜 7,102,202 上部材料 8,18 導電体材料膜 9,103,203 サイドウォール導電体膜 11 シリコン基板 12 フィールド酸化膜 13 ゲート酸化膜 14 ゲート電極 15 容量用拡散層 16 ビット線用拡散層 17 層間絶縁膜 19 下部電極 202a,205a 輪郭部 204 ウェーハ 205 ウェーハ周辺領域 206 半導体チップ領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Base material 2 Upper material film 3,4 Resist mask 4a Tapered resist mask 5 Far-sighted light 6 Core oxide film 7,102,202 Upper material 8,18 Conductor material film 9,103,203 Sidewall conductor Film 11 Silicon substrate 12 Field oxide film 13 Gate oxide film 14 Gate electrode 15 Diffusion layer for capacitance 16 Diffusion layer for bit line 17 Interlayer insulating film 19 Lower electrode 202 a, 205 a Contour portion 204 Wafer 205 Wafer peripheral region 206 Semiconductor chip region

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に段差部を形成するように
なる上部材料膜を形成する工程と、前記上部材料膜上に
パターン寸法の小さいレジストマスクとパターン寸法の
大きなレジストマスクとを形成する工程と、前記レジス
トマスクに熱処理を施し前記パターン寸法の大きなレジ
ストマスクの端部をテーパ形状に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。
1. A step of forming an upper material film for forming a step on a semiconductor substrate, and a step of forming a resist mask having a small pattern size and a resist mask having a large pattern size on the upper material film. And a step of subjecting the resist mask to a heat treatment to form an end of the resist mask having a large pattern dimension into a tapered shape.
【請求項2】 前記パターン寸法の小さいレジストマス
クとパターン寸法の大きなレジストマスクとを形成した
後であって前記熱処理を施す前に、前記パターン寸法の
小さいレジストマスクとパターン寸法の大きなレジスト
マスクとに紫外線照射することを特徴とする請求項1記
載の半導体装置の製造方法。
2. After forming the resist mask having a small pattern size and the resist mask having a large pattern size, and before performing the heat treatment, the resist mask having the small pattern size and the resist mask having the large pattern size are combined. 2. The method according to claim 1, wherein the semiconductor device is irradiated with ultraviolet rays.
【請求項3】 前記パターン寸法の小さいレジストマス
クとパターン寸法の大きなレジストマスクとに熱処理を
施した後、前記レジストマスクをエッチングマスクにし
たドライエッチングで前記上部材料膜をパターニングし
前記パターン寸法の大きなレジストマスク下のみにテー
パ形状を有する上部材料を形成する工程と、全面に導電
体材料膜を堆積した後に異方性ドライエッチングを施し
前記パターン寸法の小さいレジストマスク下に形成され
た上部材料の側壁のみにサイドウォール導電体膜を形成
する工程と、を含むことを特徴とする請求項1または請
求項2記載の半導体装置の製造方法。
3. A heat treatment is performed on the resist mask having a small pattern dimension and the resist mask having a large pattern dimension, and thereafter, the upper material film is patterned by dry etching using the resist mask as an etching mask. A step of forming an upper material having a tapered shape only under the resist mask, and a sidewall of the upper material formed under the resist mask having a small pattern size by performing anisotropic dry etching after depositing a conductive material film on the entire surface 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming a sidewall conductor film only on the semiconductor device.
【請求項4】 前記パターン寸法の大きなレジストマス
クが矩形の形状を有し、その一辺の長さが4μm以上に
なっていることを特徴とする請求項1、請求項2または
請求項3記載の半導体装置の製造方法。
4. The resist mask according to claim 1, wherein said resist mask having a large pattern dimension has a rectangular shape, and one side thereof has a length of 4 μm or more. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 前記サイドウォール導電体膜がDRAM
のメモリセルのキャパシタ電極を構成することを特徴と
する請求項1、請求項2、請求項3または請求項4記載
の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the sidewall conductive film is a DRAM.
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the capacitor electrode of the memory cell is formed.
【請求項6】 前記パターン寸法の大きなレジストマス
クによって形成されるテーパ形状を有する前記上部材料
がウェーハアライメント・マーク、パターン寸法評価用
マークあるいは目合わせ測定用マークを構成することを
特徴とする請求項1から請求項5のうち1つの請求項に
記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the upper material having a tapered shape formed by the resist mask having a large pattern size constitutes a wafer alignment mark, a pattern size evaluation mark, or a registration measurement mark. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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