JPH10261710A - Formation of wiring and manufacture of semiconductor device - Google Patents

Formation of wiring and manufacture of semiconductor device

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JPH10261710A
JPH10261710A JP6435697A JP6435697A JPH10261710A JP H10261710 A JPH10261710 A JP H10261710A JP 6435697 A JP6435697 A JP 6435697A JP 6435697 A JP6435697 A JP 6435697A JP H10261710 A JPH10261710 A JP H10261710A
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JP
Japan
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layer
forming
mask
mask layer
gate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP6435697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshimasa Nakanishi
賢真 中西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH10261710A publication Critical patent/JPH10261710A/en
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely form a wiring layer having a narrower line width than the minimum line width formed by exposure technology by exposing a patterned mask layer by removing a frame layer and a diameter-reducing side wall, anisotropically etching a conductive material layer by using a mask layer as a mask and forming the wiring layer. SOLUTION: Resist is etched back by, for example, oxygen reactive ion etching, for 200 nm, a groove is buried, and a resist 143 of a wiring pattern having a height of 400 nm is formed (f). A silicon oxide layer 121 and a side wall 123 are entirely removed by hydrofluoric acid aqueous solution, and the resist 143 of the wiring pattern having a width of 0.15 μm and a height of 400 nm is left (g). A polysilicon layer 131 is anisotropically etched for 100 nm by using ECR system poly-etcher with the resist 143 as a mask, and a polysilicon layer 131 is formed into a wiring pattern 132. Then, the resist 143 is removed, and a reduced polysilicon wiring layer 132 having a width of 0.15 μm is formed (h).

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
分野において適用される線幅を加工技術で縮小できる配
線形成方法及びこの方法を用いた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 wiring forming method applicable in the field of manufacturing semiconductor devices and capable of reducing a line width by a processing technique, and a method of manufacturing a semiconductor device using this method.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】LSI
の高集積化は、3年で次世代へ進み、デザインルールは
前世代の7割の縮小化が行われ、縮小化に伴いトランジ
スタの高速化も実現してきた。この集積化は微細加工技
術の進歩、特に光露光技術の高解像力化により達成され
てきた。光露光技術の高解像化は、デザインルールに対
応した寸法精度、重ね合わせ精度を満足しつつ、露光装
置、レジスト材料/レジストプロセスの高性能化により
達成されてきた。パターンサイズが1.0μmから0.
5μmの光露光技術は、メモリを例とすると、1MDR
AMから16MDRAMに対応し、この間の大きな変化
としてg線(436nm)からi線(365nm)へと
露光技術の短波長化があった。現在では、i線を用いた
0.35μmルールのLSIが主力であるが、0.25
μmルールではKrFエキシマレーザー(248.8n
m)を用いて開発や量産化が進められている。
2. Description of the Related Art LSI
In three years, high integration has progressed to the next generation, and the design rule has been reduced by 70% of the previous generation, and with the reduction in size, the speed of transistors has also been increased. This integration has been achieved by advances in microfabrication technology, particularly by increasing the resolution of light exposure technology. High resolution of the light exposure technology has been achieved by improving the performance of an exposure apparatus and a resist material / resist process while satisfying dimensional accuracy and overlay accuracy corresponding to design rules. When the pattern size is from 1.0 μm to 0.1 μm.
The light exposure technology of 5 μm is, for example, 1 MDR in a memory.
Corresponding to AM to 16 MDRAM, the major change during this time was the shortening of the exposure technology wavelength from g-line (436 nm) to i-line (365 nm). At present, LSI of 0.35 μm rule using i-line is the mainstay,
In the μm rule, KrF excimer laser (248.8n
m) is being used for development and mass production.

【0003】しかし、最近発表された0.25μm量産
向け露光装置において、セルサイズの微細化のトレンド
維持が困難になりつつある。これは、ステッパの位置合
わせばらつきの改善不足が原因となっており、位置合わ
せバラツキが大きいため位置合わせの設計余裕を大きく
せざるを得ない状況である。結果的に配線幅が縮小化さ
れたにも関わらずセルサイズの縮小化が困難となってい
る。よって、露光技術によらないセルサイズ縮小技術が
求められてきている。
However, in the recently announced exposure apparatus for mass production of 0.25 μm, it is becoming difficult to maintain the trend of miniaturization of the cell size. This is due to a lack of improvement in the variation in the alignment of the stepper, and the variation in the alignment is large, so that the design margin for the alignment must be increased. As a result, it is difficult to reduce the cell size despite the reduced wiring width. Therefore, a cell size reduction technique that does not depend on the exposure technique has been demanded.

【0004】その方法として、自己整合コンタクト技術
とレジストの配線パターン縮小技術がある。
[0004] As the method, there are a self-aligned contact technique and a resist wiring pattern reduction technique.

【0005】前者の自己整合コンタクト技術は、現在活
発に検討されており、特にSi3 4 (窒化シリコン)
膜をエッチングストッパーに使う方法が最も有名であ
る。この方法は、露光工程が増えないためコスト上昇が
比較的少ないなどのメリットがあるが、極めて高度のド
ライエッチング技術を必要とし、多くの課題を有してい
る。その中で最も大きな課題は、サイドウオール肩部の
窒化シリコン膜との選択比とエッチストップである。
The former self-aligned contact technology is currently being actively studied, and in particular, Si 3 N 4 (silicon nitride)
The most famous method is to use the film as an etching stopper. This method has an advantage that the cost increase is relatively small because the number of exposure steps is not increased, but it requires an extremely advanced dry etching technique and has many problems. The biggest issues among them are the selectivity to the silicon nitride film at the shoulder of the sidewall and the etch stop.

【0006】理想的な自己整合コンタクト技術は、例え
ば図25(a)に示すように、半導体基板10に形成さ
れたMOSトランジスタのゲート電極31の側部に絶縁
性サイドウオール21を形成し、これらのゲート電極3
1とサイドウオール21とを全面的に覆う窒化シリコン
で構成されるエッチングストッパー膜22を形成し、更
にこのエッチングストッパー膜22を覆うシリコン酸化
膜の層間絶縁膜23を形成する。そして、平坦化された
層間絶縁膜23上にレジストR1のコンタクトホールパ
ターニングを行う。次いで、図25(b)に示すよう
に、対窒化シリコン高選択比条件を用いてストッパー層
22上でエッチングを止めつつ層間シリコン酸化膜23
をエッチングする。次いで、図25(c)に示すよう
に、窒化シリコンエッチング条件にてストッパー層22
をエッチングしてシリコン基板10の図示しない不純物
拡散層を露出させ、コンタクトホール40を形成する。
An ideal self-aligned contact technique is to form an insulating sidewall 21 on the side of a gate electrode 31 of a MOS transistor formed on a semiconductor substrate 10 as shown in FIG. Gate electrode 3
An etching stopper film 22 made of silicon nitride is formed so as to cover the entire surface of the silicon nitride film 1 and the sidewalls 21, and an interlayer insulating film 23 of a silicon oxide film covering the etching stopper film 22 is formed. Then, contact hole patterning of the resist R1 is performed on the planarized interlayer insulating film 23. Next, as shown in FIG. 25B, the etching is stopped on the stopper layer 22 using the condition of high selectivity to silicon nitride, and the interlayer silicon oxide film 23 is stopped.
Is etched. Next, as shown in FIG. 25C, the stopper layer 22 is etched under silicon nitride etching conditions.
Is etched to expose an impurity diffusion layer (not shown) of the silicon substrate 10, and a contact hole 40 is formed.

【0007】ところが、対窒化シリコン選択比がわずか
に低い場合、図26に示すように、サイドウオール21
肩部のストッパー層22がエッチングされ、サイドウオ
ール21が削られてゲート電極31と配線プラグ間の距
離が短くなり、絶縁耐圧不良を生じる原因となってしま
う。そこで、対窒化シリコン選択比が高いエッチング条
件を用いると、図27に示すように、今度はコンタクト
ホール底のサイドウオールが露出してコンタクトホール
の径が狭まるスリット部の層間酸化シリコン23aが全
くエッチングされないというエッチストップが生じる。
その原因は、対窒化シリコン選択比を高めるために、C
F系保護膜の種となるCF系ラジカルの供給過剰と、ス
リット部では局所的にアスペクト比が高くなるため入射
できるイオンの減少(マイクロローディング効果)の相
乗効果によるものと考えられている。よって、ドライエ
ッチ技術のみではマージンの広い自己整合コンタクト加
工は困難であり、セルサイズを大きくすることなくスリ
ット幅を広げる構造にする必要がある。すなわち、それ
は、0.25μmルール以下のゲート電極を有する構造
となり、ゲート電極、つまり配線幅の縮小化技術が求め
られている。
However, when the selectivity to silicon nitride is slightly low, as shown in FIG.
The stopper layer 22 at the shoulder is etched, the sidewalls 21 are shaved, and the distance between the gate electrode 31 and the wiring plug is shortened, thereby causing a withstand voltage failure. Therefore, when etching conditions with a high selectivity to silicon nitride are used, as shown in FIG. 27, the interlayer silicon oxide 23a in the slit portion where the side wall at the bottom of the contact hole is exposed and the diameter of the contact hole is reduced is completely etched. Etch stop occurs.
The reason is that in order to increase the selectivity to silicon nitride, C
It is thought that this is due to a synergistic effect of excessive supply of CF radicals, which are seeds of the F protective film, and reduction of ions (microloading effect) that can enter because the aspect ratio locally increases in the slit portion. Therefore, it is difficult to form a self-aligned contact with a large margin using only the dry etching technique, and it is necessary to adopt a structure in which the slit width is increased without increasing the cell size. That is, it has a structure having a gate electrode having a rule of 0.25 μm or less, and a technology for reducing the gate electrode, that is, the wiring width is required.

【0008】一方、後者の配線パターンの縮小技術とし
ては、レジストの配線パターン縮小技術がある。これ
は、図28に示すように、レジスト51〜55のパター
ニングを終了した後、酸素プラズマを用いて等方的にレ
ジストのアッシングを行い、レジストの配線パターン幅
を縮小化させる技術である。
On the other hand, as the latter technique for reducing a wiring pattern, there is a technique for reducing a wiring pattern of a resist. As shown in FIG. 28, after the patterning of the resists 51 to 55 is completed, the resist is ashed isotropically using oxygen plasma to reduce the width of the resist wiring pattern.

【0009】しかし、原理的にパターンの疎密によって
レジストエッチング量が変化し、図28に示すように、
疎密に関わらず配線パターン幅が同じであっても、酸素
プラズマ処理後は、図29に示すように、孤立したレジ
ストパターン55が優先的にアッシングを受け、密集し
たレジストパターン51〜54の幅の方が広くなってし
まう(51a〜55a)。このように一様な配線パター
ン縮小の制御は極めて困難なため、この技術の実用性は
まだ低い。よって、パターンの疎密に依存しない配線の
縮小技術が求められている。
However, in principle, the amount of resist etching changes depending on the density of the pattern, and as shown in FIG.
Even if the wiring pattern width is the same regardless of the density, as shown in FIG. 29, after the oxygen plasma processing, the isolated resist pattern 55 is preferentially subjected to ashing and the width of the dense resist patterns 51 to 54 is reduced. It becomes wider (51a-55a). Since it is extremely difficult to control the uniform reduction of the wiring pattern, the practicality of this technique is still low. Therefore, there is a need for a technology for reducing wiring that does not depend on the density of patterns.

【0010】以上のように、セルサイズ縮小技術として
配線の縮小技術が要求されている。また、トランジスタ
の高速化に対しても、MOSトランジスタの遮断周波数
は実効チャネル長Lの自乗に逆比例するので、ゲート電
極幅の縮小はすなわちLを小さくするので、高速動作が
可能となるため、この点でもゲート電極幅(配線)の縮
小技術が切望されている。
As described above, there is a demand for a wiring reduction technology as a cell size reduction technology. In addition, since the cut-off frequency of the MOS transistor is inversely proportional to the square of the effective channel length L when the speed of the transistor is increased, the gate electrode width is reduced, that is, L is reduced. Also in this respect, a technology for reducing the gate electrode width (wiring) is eagerly desired.

【0011】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、配線幅を加工技術によりデザインルールより縮小で
きる配線形成方法及びこの方法を用いた半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wiring forming method capable of reducing a wiring width from a design rule by a processing technique, and a method of manufacturing a semiconductor device using this method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、第1に基体の上に導電性材料層を形成する
工程と、該導電性材料層の上に型枠層を形成する工程
と、該型枠層を貫通する配線パターンの溝を形成する工
程と、該配線パターンの溝の側壁に縮径用サイドウオー
ルを形成する工程と、該サイドウオールを形成した溝を
マスク層で埋める工程と、該型枠層と縮径用サイドウオ
ールを除去してパターン化されたマスク層を露出させる
工程と、該マスク層をマスクとして上記導電性材料層を
異方性エッチングして配線層を形成する工程とを有する
ことを特徴とする配線形成方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention firstly forms a step of forming a conductive material layer on a substrate, and forms a mold layer on the conductive material layer. Forming a groove of a wiring pattern penetrating the form layer, forming a sidewall for reducing the diameter on a side wall of the groove of the wiring pattern, and masking the groove formed with the sidewall with a mask layer. A step of exposing the mold layer and the side wall for diameter reduction to expose a patterned mask layer, and anisotropically etching the conductive material layer using the mask layer as a mask to form a wiring. And a step of forming a layer.

【0013】第2に、基体の上に導電性材料層を形成す
る工程と、該導電性材料層の上に第1マスク層を形成す
る工程と、該第1マスク層に該第1マスク層の底部を残
して配線パターンの溝を形成する工程と、該配線パター
ンの溝の側壁に縮径用サイドウオールを形成する工程
と、該サイドウオールを形成した溝を第2マスク層で埋
める工程と、該第2マスク層をマスクとして上記第1マ
スク層と縮径用サイドウオールを異方性エッチングによ
り除去し、配線パターン化された第1マスク層と第2マ
スク層との積層体を得る工程と、該第1マスク層又は第
1マスク層と第2マスク層との積層体をマスクとして上
記導電性材料層を異方性エッチングして配線層を形成す
る工程とを有することを特徴とする配線形成方法を提供
する。
Second, a step of forming a conductive material layer on the substrate, a step of forming a first mask layer on the conductive material layer, and a step of forming the first mask layer on the first mask layer Forming a groove of the wiring pattern while leaving the bottom of the wiring pattern, forming a sidewall for reducing the diameter on the side wall of the groove of the wiring pattern, and filling the groove formed with the sidewall with a second mask layer. Using the second mask layer as a mask, removing the first mask layer and the sidewall for diameter reduction by anisotropic etching to obtain a laminate of the first mask layer and the second mask layer having a wiring pattern. And forming a wiring layer by anisotropically etching the conductive material layer using the first mask layer or a laminate of the first mask layer and the second mask layer as a mask. Provided is a wiring forming method.

【0014】第3に半導体基板の上に導電性材料層を形
成する工程と、該導電性材料層の上に型枠層を形成する
工程と、該型枠層を貫通するゲート電極パターンの溝を
形成する工程と、該ゲート電極パターンの溝の側壁に縮
径用サイドウオールを形成する工程と、該サイドウオー
ルを形成した溝をマスク層で埋める工程と、該型枠層と
縮径用サイドウオールを除去してパターン化されたマス
ク層を露出させる工程と、該マスク層をマスクとして上
記導電性材料層を異方性エッチングしてゲート電極を形
成する工程と、ゲート電極の側壁にサイドウオールを形
成する工程と、ゲート電極及び/又は該サイドウオール
をマスクとしてイオン注入して半導体基板に不純物拡散
層を形成する工程と、該ゲート電極を覆う層間絶縁膜を
形成する工程と、該層間絶縁膜に上記不純物拡散層への
コンタクトホールを形成する工程と、該コンタクトホー
ルを導電性材料で埋めてプラグを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を提供する。
Third, a step of forming a conductive material layer on the semiconductor substrate, a step of forming a mold layer on the conductive material layer, and a groove of a gate electrode pattern penetrating the mold layer Forming, forming a sidewall for reducing the diameter on the side wall of the groove of the gate electrode pattern, filling the groove on which the sidewall has been formed with a mask layer, Removing the wall to expose a patterned mask layer; forming a gate electrode by anisotropically etching the conductive material layer using the mask layer as a mask; and forming a side wall on a side wall of the gate electrode. Forming an impurity diffusion layer on the semiconductor substrate by ion implantation using the gate electrode and / or the sidewall as a mask, and forming an interlayer insulating film covering the gate electrode. Providing a step of forming a contact hole in the interlayer insulating film on the impurity diffusion layer, a method of manufacturing a semiconductor device characterized by a step of forming a plug by filling the contact hole with a conductive material.

【0015】第4に半導体基板の上に導電性材料層を形
成する工程と、該導電性材料層の上に第1マスク層を形
成する工程と、該第1マスク層に該第1マスク層の底部
を残してゲート電極パターンの溝を形成する工程と、該
ゲート電極パターンの溝の側壁に縮径用サイドウオール
を形成する工程と、該サイドウオールを形成した溝を第
2マスク層で埋める工程と、該第2マスク層をマスクと
して上記第1マスク層と縮径用サイドウオールを異方性
エッチングにより除去し、ゲート電極パターン化された
第1マスク層と第2マスク層との積層体を得る工程と、
該第1マスク層又は第1マスク層と第2マスク層との積
層体をマスクとして上記導電性材料層を異方性エッチン
グしてゲート電極を形成する工程と、ゲート電極の側壁
にサイドウオールを形成する工程と、ゲート電極及び/
又は該サイドウオールをマスクとしてイオン注入して半
導体基板に不純物拡散層を形成する工程と、該ゲート電
極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、該層間絶縁膜を
貫通する不純物拡散層へのコンタクトホールを形成する
工程と、該コンタクトホールを導電性材料で埋めてプラ
グを形成する工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法を提供する。
Fourth, a step of forming a conductive material layer on the semiconductor substrate, a step of forming a first mask layer on the conductive material layer, and a step of forming the first mask layer on the first mask layer Forming a groove of the gate electrode pattern while leaving the bottom of the gate electrode, forming a sidewall for reducing the diameter on the side wall of the groove of the gate electrode pattern, and filling the groove formed with the sidewall with a second mask layer. A step of removing the first mask layer and the sidewalls for reducing the diameter by anisotropic etching using the second mask layer as a mask, and forming a gate electrode patterned first mask layer and second mask layer; Obtaining a
Forming a gate electrode by anisotropically etching the conductive material layer using the first mask layer or a laminate of the first mask layer and the second mask layer as a mask; and forming sidewalls on sidewalls of the gate electrode. Forming a gate electrode and / or
A step of forming an impurity diffusion layer on the semiconductor substrate by ion implantation using the sidewall as a mask, a step of forming an interlayer insulating film covering the gate electrode, and a step of contacting the impurity diffusion layer penetrating the interlayer insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a hole; and a step of forming a plug by filling the contact hole with a conductive material.

【0016】本発明の配線形成方法は、ポリシリコン等
の配線用の導電性材料層、酸化シリコン等の型枠層(第
1マスク層)を積層し、型枠層に例えば最小線幅の0.
25μmルールで、0.25μm幅の配線用溝を形成し
た後、この配線用溝に例えば50nm厚の酸化シリコン
膜を堆積させ、エッチバックすることにより配線用溝の
側壁に厚さ50nmの縮径用サイドウオールを形成す
る。これにより、配線用溝の幅は0.15μmとなる。
そして、このように縮小化された配線用溝を例えばレジ
スト(第2マスク層、マスク層)で埋め、その後、型枠
層とサイドウオールを除去する。
According to the wiring forming method of the present invention, a conductive material layer for wiring such as polysilicon, and a mold layer (first mask layer) such as silicon oxide are laminated, and a minimum line width of 0 mm is formed on the mold layer. .
After forming a wiring groove having a width of 0.25 μm according to the 25 μm rule, a silicon oxide film having a thickness of, for example, 50 nm is deposited in the wiring groove, and etched back to reduce the diameter of the wiring groove to a thickness of 50 nm on the side wall. Forming side walls. Thus, the width of the wiring groove becomes 0.15 μm.
Then, the wiring groove thus reduced is filled with, for example, a resist (second mask layer, mask layer), and then the mold layer and the sidewalls are removed.

【0017】このとき、配線用溝を型枠層を貫通させて
形成していた場合は、型枠層とサイドウオールを全部除
去して縮小線幅の配線パターンのレジストを露出させ、
この0.15μm幅のレジストを異方性エッチングのマ
スクとして導電性材料層をエッチングすれば、0.15
μm幅の配線層を形成することができる(第1発明)。
At this time, if the wiring groove is formed by penetrating the form layer, the form layer and the sidewall are all removed to expose the resist of the wiring pattern having the reduced line width.
When the conductive material layer is etched using the resist having a width of 0.15 μm as a mask for anisotropic etching, 0.15 μm is obtained.
A wiring layer having a width of μm can be formed (first invention).

【0018】一方、配線用溝を型枠層の底部を残すよう
に形成した場合は、レジストをマスクとして型枠層とサ
イドウオールを異方性エッチングで除去すると、レジス
トでパターニングされた幅が0.15μmの線幅の配線
パターンの型枠層(第1マスク層)が形成される。そし
て、この第1マスク層をマスクとして導電性材料層をエ
ッチングすれば、0.15μm幅の配線層を形成するこ
とができる(第2発明)。
On the other hand, when the wiring groove is formed so as to leave the bottom of the mold layer, the mold layer and the sidewalls are removed by anisotropic etching using the resist as a mask. A mold layer (first mask layer) of a wiring pattern having a line width of .15 μm is formed. Then, by etching the conductive material layer using the first mask layer as a mask, a wiring layer having a width of 0.15 μm can be formed (second invention).

【0019】このような加工技術による線幅の縮小化技
術は、当初の配線パターンの開口部の幅より狭い配線パ
ターンが形成でき、その幅はサイドウオールの厚さを変
えることによって容易に制御できる。従って、本発明の
配線形成方法によれば、配線用溝を最小線幅で形成し、
これより狭い線幅の配線層を確実に形成することができ
る。
The line width reduction technique by such a processing technique can form a wiring pattern narrower than the width of the opening of the original wiring pattern, and the width can be easily controlled by changing the thickness of the sidewall. . Therefore, according to the wiring forming method of the present invention, the wiring groove is formed with the minimum line width,
A wiring layer having a smaller line width can be surely formed.

【0020】この手法を半導体装置のゲート電極形成に
応用すれば、ゲート電極幅(チャネル長)をデザインル
ールより狭くすることができる。その結果、コンタクト
ホールとの距離がそれだけ大きくなるから、絶縁耐圧不
良は生じ難くなり、半導体装置の歩留まりが向上する。
同時に、トランジスタの高速化も達成することができ
る。
If this technique is applied to the formation of a gate electrode of a semiconductor device, the gate electrode width (channel length) can be made smaller than the design rule. As a result, the distance from the contact hole becomes longer, so that the withstand voltage failure is less likely to occur, and the yield of the semiconductor device is improved.
At the same time, the speed of the transistor can be increased.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら説明するが、本発明は、下記の実施例
について限定されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.

【0022】[第1実施例]第1実施例は、本発明の配
線形成方法をポリシリコン配線形成に適用した例を示す
もので、図1〜図3を参照して説明する。図1は最初の
工程を示すもので、(a1)は平面図、(a2)は断面
図である。まず、これらの図に示す構造に至る工程を説
明する。
[First Embodiment] The first embodiment shows an example in which the wiring forming method of the present invention is applied to the formation of a polysilicon wiring, which will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the first step, in which (a1) is a plan view and (a2) is a cross-sectional view. First, steps leading to the structure shown in these figures will be described.

【0023】半導体基板等の上に形成された例えば酸化
シリコンからなる層間絶縁膜120上に、例えば減圧C
VD法により配線材料層としてのポリシリコン層131
を100nm堆積する。続いて、型枠層としてのシリコ
ン酸化膜121を例えば常圧CVD法により500nm
成膜する。その後、レジスト141をスピンコート等に
より塗布し、露光技術により最小デザインルールにより
例えば開口幅が0.25μmの配線のパターニングを行
いう。この場合、通常のパターンと異なり、ネガパター
ンとなっており、配線となる部分が開孔している。これ
により、図1(a1)、(a2)の構造を得る。
On the interlayer insulating film 120 made of, for example, silicon oxide formed on a semiconductor substrate or the like,
Polysilicon layer 131 as wiring material layer by VD method
Is deposited to a thickness of 100 nm. Subsequently, a silicon oxide film 121 as a mold layer is formed to a thickness of 500 nm by, for example, a normal pressure CVD method.
Form a film. Thereafter, a resist 141 is applied by spin coating or the like, and patterning of a wiring having an opening width of, for example, 0.25 μm is performed by an exposure technique according to a minimum design rule. In this case, unlike a normal pattern, the pattern is a negative pattern, and a portion serving as a wiring is opened. Thus, the structures shown in FIGS. 1A1 and 1A2 are obtained.

【0024】次に、図1(b)に示すように、レジスト
141をマスクとして酸化シリコン層121を、例えば
マグネトロン方式の酸化シリコンエッチャーを用いて5
00nmエッチングし、酸化シリコン層121を貫通
し、ポリシリコン層131に達する配線パターンの溝1
50を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, using the resist 141 as a mask, the silicon oxide layer 121 is formed by using a magnetron type silicon oxide etcher.
The trench 1 of the wiring pattern which is etched by 00 nm and penetrates the silicon oxide layer 121 to reach the polysilicon layer 131
Form 50.

【0025】次に、図2(c)に示すように、レジスト
141を例えばダウンフロー方式のアッシャーを用いて
除去し、その後、減圧CVD法等のステップカバレッジ
の良い方法により酸化シリコン膜122を例えば50n
mの膜厚で成膜する。この例では、型枠層と同じ酸化シ
リコンを堆積したが、この層はサイドウオールとして機
能し、後に除去するものであるから、型枠層と異なる材
料でもよい。
Next, as shown in FIG. 2C, the resist 141 is removed using, for example, a downflow type asher, and then the silicon oxide film 122 is formed by a method having good step coverage such as a low pressure CVD method. 50n
m is formed. In this example, the same silicon oxide as the mold layer was deposited, but since this layer functions as a sidewall and is to be removed later, a different material from the mold layer may be used.

【0026】次に、図2(d)に示すように、酸化シリ
コン膜122を例えば平行平板方式の酸化シリコンエッ
チャーで50nmエッチバックする。これにより、型枠
層の配線パターンの溝150の側壁に厚さ50nmの縮
径用サイドウオール123が形成され、溝150の開口
部の幅が0.25μm幅から0.15μm幅に縮小す
る。
Next, as shown in FIG. 2D, the silicon oxide film 122 is etched back by 50 nm using, for example, a parallel plate type silicon oxide etcher. As a result, the diameter reducing sidewall 123 having a thickness of 50 nm is formed on the side wall of the groove 150 of the wiring pattern of the form layer, and the width of the opening of the groove 150 is reduced from 0.25 μm width to 0.15 μm width.

【0027】次に、図2(e)に示すように、例えばマ
スク層としてレジストを塗布し、溝を埋め、型枠層の上
に100nm程度の高さになるようにレジスト142を
成膜する。なお、このマスク層としてのレジスト142
は、型枠層121、サイドウオール123及び配線材料
層131とエッチング選択比がとれれば、他の材料を用
いることも可能である。
Next, as shown in FIG. 2E, for example, a resist is applied as a mask layer, the groove is filled, and a resist 142 is formed on the form layer so as to have a height of about 100 nm. . Note that the resist 142 as the mask layer
As long as the etching selectivity with the mold layer 121, the sidewall 123 and the wiring material layer 131 can be obtained, other materials can be used.

【0028】次に、図3(f)に示すように、レジスト
142を例えば酸素反応性イオンエッチング(酸素イオ
ン照射によってレジストをエッチング又はアッシングす
る装置であり、アッシャーとしても市販されている。)
によって200nmエッチバックし、溝150を埋め込
み、高さ400nmの配線パターンのレジスト143を
形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (f), the resist 142 is subjected to, for example, oxygen-reactive ion etching (an apparatus for etching or ashing the resist by irradiating with oxygen ions, which is also commercially available as an asher).
Then, the trench 150 is buried, and a resist 143 having a wiring pattern of 400 nm in height is formed.

【0029】次に、図3(g)に示すように、例えばフ
ッ酸水溶液で酸化シリコン層121及びサイドウオール
123を全面的に除去し、幅が0.15μmで高さが4
00nmの配線パターンのレジスト143を残す。
Next, as shown in FIG. 3 (g), the silicon oxide layer 121 and the sidewall 123 are entirely removed with, for example, a hydrofluoric acid aqueous solution, and the width is 0.15 μm and the height is 4 μm.
The resist 143 of the 00 nm wiring pattern is left.

【0030】次に、図3(h)に示すように、パターニ
ングされたレジスト143をマスクとしてポリシリコン
層131を例えばECR方式のポリエッチャーを用いて
100nm異方性エッチングし、ポリシリコン層131
を配線パターン132に形成する。その後、レジスト1
43を除去することによって0.15μm幅の縮小化さ
れたポリシリコン配線層132を形成することができ
る。
Next, as shown in FIG. 3H, the polysilicon layer 131 is anisotropically etched to a thickness of 100 nm using, for example, an ECR type poly etcher by using the patterned resist 143 as a mask.
Is formed on the wiring pattern 132. Then, resist 1
By removing 43, a reduced polysilicon wiring layer 132 having a width of 0.15 μm can be formed.

【0031】以上の工程により、0.25μmルールの
露光技術を用いて、それよりも微細な0.15μm幅の
ポリシリコン配線を制御性良く形成することができた。
このような線幅が縮小化された配線層は、従来ではコン
タクトホール(ビヤホール)形成の位置合わせバラツキ
によって短絡や絶縁不良が生じるような場合であって
も、このような位置合わせバラツキに対して50nmの
距離の余裕があるため、従来より短絡や絶縁不良が生じ
難く、歩留まりが向上すると共に、セルサイズを小さく
することができる。
Through the above steps, a finer 0.15 .mu.m wide polysilicon wiring could be formed with good controllability using the 0.25 .mu.m rule exposure technique.
Conventionally, such a wiring layer having a reduced line width can prevent such a positioning variation even if a short circuit or insulation failure is caused by a variation in the positioning of a contact hole (via hole). Since there is a margin of 50 nm, short circuit and insulation failure are less likely to occur than before, and the yield can be improved and the cell size can be reduced.

【0032】[実施例2]第2実施例は、本発明の配線
形成方法をアルミニウム配線形成に適用した例を示すも
ので、図4〜図6を参照しながら説明する。図4は最初
の工程を示すもので、(a1)は平面図、(a2)は断
面図である。これらの図に示す構造に至る工程を説明す
る。
[Embodiment 2] A second embodiment shows an example in which the wiring forming method of the present invention is applied to aluminum wiring formation, and will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows the first step, in which (a1) is a plan view and (a2) is a cross-sectional view. The steps leading to the structure shown in these figures will be described.

【0033】半導体基板等の上に形成された例えば酸化
シリコンからなる層間絶縁膜220上に、アルミニウム
層231を例えばスパッタリング法にて100nmの膜
厚で成膜し、続いて第1マスク層としての酸化シリコン
層221を例えば常圧CVD法により600nm成膜す
る。その後、レジスト241をスピンコート等により塗
布し、露光技術により最小デザインルールにより例えば
開口幅が0.25μmの配線のパターニングを行う。こ
の場合、通常のパターンと異なり、ネガパターンとなっ
ており、配線となる部分が開孔している。
An aluminum layer 231 is formed to a thickness of 100 nm by, for example, a sputtering method on an interlayer insulating film 220 made of, for example, silicon oxide formed on a semiconductor substrate or the like. The silicon oxide layer 221 is formed to a thickness of 600 nm by, for example, a normal pressure CVD method. Thereafter, a resist 241 is applied by spin coating or the like, and patterning of a wiring having an opening width of, for example, 0.25 μm is performed by an exposure technique according to a minimum design rule. In this case, unlike a normal pattern, the pattern is a negative pattern, and a portion serving as a wiring is opened.

【0034】次に、図4(b)に示すように、レジスト
241をマスクとして酸化シリコン層221を例えばマ
グネトロン方式のシリコン酸化膜エッチャーを用いて5
00nmエッチングしてパターニングする。これによ
り、酸化シリコン層221には配線パターンの溝250
が形成され、その溝250の底面にはアルミニウム層の
上の残存した100nm厚の酸化シリコン層がある。
Next, as shown in FIG. 4B, using the resist 241 as a mask, the silicon oxide layer 221 is formed by using a magnetron type silicon oxide film etcher.
Patterning is performed by etching by 00 nm. Thereby, the groove 250 of the wiring pattern is formed in the silicon oxide layer 221.
Is formed, and there is a 100 nm thick silicon oxide layer remaining on the aluminum layer on the bottom surface of the groove 250.

【0035】次に、図5(c)に示すように、レジスト
241を例えばダウンフロー方式のアッシャーを用いて
除去し、その後、減圧CVD法等のステップカバレッジ
の良い方法により酸化シリコン222を例えば50nm
の膜厚で成膜する。この例では、第1マスク層221と
同じ酸化シリコンを堆積したが、この層はサイドウオー
ルとして機能し、後に除去するものであるから、第1マ
スク層221と異なる材料でもよい。
Next, as shown in FIG. 5C, the resist 241 is removed by using, for example, a downflow type asher, and then the silicon oxide 222 is made to have a thickness of, for example, 50 nm by a good step coverage method such as a low pressure CVD method.
Is formed with a film thickness of In this example, the same silicon oxide as the first mask layer 221 was deposited, but since this layer functions as a sidewall and is to be removed later, a material different from that of the first mask layer 221 may be used.

【0036】次に、図5(d)に示すように、酸化シリ
コン膜222を例えば平行平板方式の酸化シリコンエッ
チャーで50nmエッチバックする。これにより、酸化
シリコン層221の配線パターンの溝250の側壁に厚
さ50nmの縮径用サイドウオール223が形成され、
溝250の開口部の幅が0.25μm幅から0.15μ
m幅に縮小する。
Next, as shown in FIG. 5D, the silicon oxide film 222 is etched back by, for example, 50 nm using a parallel plate type silicon oxide etcher. As a result, a 50 nm-thick sidewall for reduction 223 is formed on the side wall of the groove 250 of the wiring pattern of the silicon oxide layer 221,
The width of the opening of the groove 250 is changed from 0.25 μm width to 0.15 μm.
Reduce to m width.

【0037】次に、図5(e)に示すように、例えば第
2マスク層としてレジスト242を塗布し、溝を埋め、
酸化シリコン層221の上に100nm程度の高さにな
るようにレジスト242を成膜する。なお、この第2マ
スク層としてのレジストは、第1マスク層221、サイ
ドウオール223及び配線材料層231とエッチング選
択比がとれれば、他の材料を用いることも可能である。
Next, as shown in FIG. 5E, for example, a resist 242 is applied as a second mask layer to fill the groove,
A resist 242 is formed over the silicon oxide layer 221 so as to have a height of about 100 nm. As the resist as the second mask layer, another material can be used as long as the etching selectivity with the first mask layer 221, the sidewall 223, and the wiring material layer 231 can be obtained.

【0038】次に、図6(f)に示すように、レジスト
242を例えば酸素反応性イオンエッチングによって2
00nmエッチバックし、溝を埋め込み、高さ400n
mの配線パターンのレジストを形成する。
Next, as shown in FIG. 6F, the resist 242 is removed by, for example, oxygen reactive ion etching.
Etch back by 00nm, fill groove, 400n height
A resist having a wiring pattern of m is formed.

【0039】次に、図6(g)に示すように、溝を埋め
るパターニングされたレジスト243をマスクとして酸
化シリコン層221を例えばマグネトロン方式の酸化シ
リコンエッチャーを用いて600nmエッチングする。
これにより、配線パターンでレジスト243とその下の
酸化シリコンマスク221aとの積層体が形成され、こ
れらの積層体の線幅は0.15μmである。
Next, as shown in FIG. 6G, the silicon oxide layer 221 is etched to a thickness of 600 nm using, for example, a magnetron type silicon oxide etcher, using the patterned resist 243 filling the groove as a mask.
Thus, a laminate of the resist 243 and the silicon oxide mask 221a thereunder is formed in a wiring pattern, and the line width of these laminates is 0.15 μm.

【0040】そして、図6(h)に示すように、パター
ニングされたレジスト243と酸化シリコン層221a
をマスクとしてアルミニウム層231を例えばECR方
式のアルミニウムエッチャーを用いて100nmエッチ
ングし、レジスト243を除去することにより、0.1
5μm幅のアルミニウム配線232が形成される。
Then, as shown in FIG. 6H, the patterned resist 243 and the silicon oxide layer 221a are formed.
The aluminum layer 231 is etched to a thickness of 100 nm using, for example, an ECR type aluminum etcher using the mask as a mask, and the resist 243 is removed.
Aluminum wiring 232 having a width of 5 μm is formed.

【0041】以上の工程により、0.25μmルールの
露光技術を用いて、それよりも微細な0.15μm幅の
アルミニウム配線を制御性良く形成することができた。
このような線幅が縮小化された配線層は、従来ではコン
タクトホール(ビヤホール)形成の位置合わせバラツキ
によって短絡や絶縁不良が生じるような場合であって
も、このような位置合わせバラツキに対して線幅縮小分
50nmの距離の余裕があるため、従来より短絡や絶縁
不良が生じ難く、歩留まりが向上すると共に、セルサイ
ズを小さくすることができる。
Through the above steps, a finer aluminum wiring having a width of 0.15 μm can be formed with good controllability by using the 0.25 μm rule exposure technique.
Conventionally, such a wiring layer having a reduced line width can prevent such a positioning variation even if a short circuit or insulation failure is caused by a variation in the positioning of a contact hole (via hole). Since there is a margin of 50 nm for the line width reduction, short-circuiting and insulation failure are less likely to occur than before, and the yield can be improved and the cell size can be reduced.

【0042】また、以上の例ではアルミニウム配線のエ
ッチングは、レジストと酸化シリコン層との積層体をマ
スクとしたが、実施例1と同様に、マスクとしてレジス
トだけを用いてアルミニウムのエッチングを行ってもよ
い。しかし、アルミニウムの異方性エッチングは、レジ
スト分解物を含んだポリマーを側壁保護膜として用いる
ため、原理的に対レジスト選択比が低く、レジスト膜厚
が薄い場合形状の制御が困難になる。すなわち、エッチ
ングが進むとレジスト形状が三角形となり、その底辺が
後退し、それに伴いアルミニウム形状もテーパー形状と
なる。そこで、酸化シリコンなどの無機マスクを用いる
とレジスト形状に関わらず形状を制御することが可能と
なる。更に、本実施例はポリシリコン配線に対しても有
効である。ポリシリコンエッチングのレジスト分解物は
側壁保護膜としては働いていないが、一般的に市販のポ
リシリコンエッチャーの対レジスト選択比は低いため、
ポリシリコンのエッチングに対しても有効となる。この
ように、本実施例では、酸化シリコン等の無機マスクを
用いて導電性材料層をエッチングすることができる。
In the above example, the aluminum wiring was etched using a laminate of a resist and a silicon oxide layer as a mask. However, as in the first embodiment, the aluminum was etched using only the resist as a mask. Is also good. However, since anisotropic etching of aluminum uses a polymer containing a resist decomposition product as a sidewall protective film, the selectivity to resist is low in principle, and it becomes difficult to control the shape when the resist film thickness is small. That is, as the etching proceeds, the resist shape becomes triangular, the bottom side recedes, and accordingly, the aluminum shape also becomes tapered. Therefore, when an inorganic mask such as silicon oxide is used, the shape can be controlled regardless of the resist shape. Further, this embodiment is also effective for polysilicon wiring. Although the decomposed product of the polysilicon etching does not work as a sidewall protective film, generally, since the selectivity of the commercially available polysilicon etcher to the resist is low,
This is also effective for etching polysilicon. Thus, in this embodiment, the conductive material layer can be etched using an inorganic mask such as silicon oxide.

【0043】[実施例3]第3実施例は、本発明の配線
形成方法をMOSトランジスタ形成工程に適用した例を
示すもので、図7〜図10を参照して説明する。図7
は、工程の最初を示し、(a1)は平面図、(a2)
は、断面図である。これらの図に至る工程を説明する。
[Embodiment 3] A third embodiment shows an example in which the wiring forming method of the present invention is applied to a MOS transistor forming step, which will be described with reference to FIGS. FIG.
Indicates the beginning of the process, (a1) is a plan view, (a2)
Is a sectional view. The steps leading to these figures will be described.

【0044】シリコン基板310上にゲート酸化膜32
1をドライ酸化法にて10nm成膜し、続いて配線材料
層としてポリシリコン層331を例えば減圧CVDにて
100nm成膜し、続いて型枠層としての酸化シリコン
層322を常圧CVD法にて500nm成膜し、続いて
この酸化シリコン層をパターニングするためのレジスト
341をスピンコート等により塗布し、露光技術によっ
て最小デザインルールにより例えば開口幅が0.25μ
mの配線のパターニングを行う。この場合、同図に示す
ように、通常のパターンと異なり、ネガパターンとなっ
ており、配線となる部分が開孔している。これにより、
図7(a1)、(a2)の構造を得る。
Gate oxide film 32 on silicon substrate 310
1 is formed to a thickness of 10 nm by dry oxidation, a polysilicon layer 331 is formed as a wiring material layer by, for example, 100 nm by low pressure CVD, and a silicon oxide layer 322 as a mold layer is formed by atmospheric pressure CVD. Then, a resist 341 for patterning this silicon oxide layer is applied by spin coating or the like, and the opening width is set to, for example, 0.25 μm according to a minimum design rule by an exposure technique.
Patterning of the wiring of m is performed. In this case, as shown in the figure, unlike a normal pattern, the pattern is a negative pattern, and a portion serving as a wiring is opened. This allows
The structure shown in FIGS. 7A1 and 7A2 is obtained.

【0045】次に、図7(b)に示すように、レジスト
341をマスクとして型枠層としての酸化シリコン層3
22を、例えばマグネトロン方式の酸化シリコンエッチ
ャーを用いて500nmエッチングし、酸化シリコン層
322を貫通し、ポリシリコン層331に達する配線パ
ターンの溝を形成する。
Next, as shown in FIG. 7B, using the resist 341 as a mask, the silicon oxide layer 3 as a mold layer is formed.
22 is etched using, for example, a magnetron type silicon oxide etcher to a thickness of 500 nm to form a groove of a wiring pattern that penetrates the silicon oxide layer 322 and reaches the polysilicon layer 331.

【0046】次に、図8(c)に示すように、レジスト
341を例えばダウンフロー方式のアッシャーを用いて
除去し、その後、減圧CVD法等のステップカバレッジ
の良い方法により酸化シリコン膜323を例えば50n
mの膜厚で成膜する。この例では、型枠層322と同じ
酸化シリコンを堆積したが、この層はサイドウオールと
して機能し、後に除去するものであるから、型枠層32
2と異なる材料でもよい。
Next, as shown in FIG. 8C, the resist 341 is removed by using, for example, a downflow type asher, and then the silicon oxide film 323 is formed by, for example, a low-pressure CVD method or the like with good step coverage. 50n
m is formed. In this example, the same silicon oxide as that of the mold layer 322 was deposited. However, this layer functions as a sidewall and is to be removed later.
A material different from 2 may be used.

【0047】次に、図8(d)に示すように、酸化シリ
コン膜323を例えば平行平板方式の酸化シリコンエッ
チャーで50nmエッチバックする。これにより、型枠
層322の配線パターンの溝350の側壁に厚さ50n
mの縮径用サイドウオール324が形成され、溝350
の開口部の幅が0.25μm幅から0.15μm幅に縮
小する。
Next, as shown in FIG. 8D, the silicon oxide film 323 is etched back by 50 nm using, for example, a parallel plate type silicon oxide etcher. As a result, the side wall of the groove 350 of the wiring pattern of the mold layer 322 has a thickness of 50 n.
m is formed, and a groove 350 is formed.
Is reduced from 0.25 μm width to 0.15 μm width.

【0048】次に、図8(e)に示すように、例えばマ
スク層としてレジスト342を塗布し、溝350を埋
め、型枠層322の上に100nm程度の高さになるよ
うにレジスト342を成膜する。なお、このマスク層と
してのレジスト342は、型枠層322、サイドウオー
ル324及び配線材料層331とエッチング選択比がと
れれば、他の材料を用いることも可能である。
Next, as shown in FIG. 8E, for example, a resist 342 is applied as a mask layer, the groove 350 is filled, and the resist 342 is formed on the mold layer 322 so as to have a height of about 100 nm. Form a film. The resist 342 serving as the mask layer can be made of another material as long as the etching selectivity with respect to the mold layer 322, the sidewall 324, and the wiring material layer 331 can be obtained.

【0049】次に、図9(f)に示すように、レジスト
342を例えば酸素反応性イオンエッチングによって2
00nmエッチバックし、溝を埋め込み、高さ400n
mの配線パターンのレジスト343を形成する。
Next, as shown in FIG. 9F, the resist 342 is removed by, for example, oxygen reactive ion etching.
Etch back by 00nm, fill groove, 400n height
A resist 343 having a wiring pattern of m is formed.

【0050】次に、図9(g)に示すように、例えばフ
ッ酸水溶液で酸化シリコン層322及びサイドウオール
324を全面的に除去し、幅が0.15μmで高さが4
00nmの配線パターンのレジスト343を残す。
Next, as shown in FIG. 9 (g), the silicon oxide layer 322 and the sidewalls 324 are completely removed with, for example, a hydrofluoric acid aqueous solution, and the width is 0.15 μm and the height is 4 μm.
The resist 343 having a wiring pattern of 00 nm is left.

【0051】次に、図9(h)に示すように、パターニ
ングされたレジスト343をマスクとしてポリシリコン
層331を例えばECR方式のポリエッチャーを用いて
100nm異方性エッチングし、ポリシリコン層331
をゲート電極パターン332に形成し、0.15μm幅
の縮小化されたゲート電極332を形成する。その後、
このゲート電極332とレジスト343をマスクとして
不純物のイオン注入を行い、LDD(Lightly Doped Dr
ain )311を形成した後、レジスト343を除去す
る。
Next, as shown in FIG. 9H, using the patterned resist 343 as a mask, the polysilicon layer 331 is anisotropically etched to a thickness of 100 nm using, for example, an ECR type poly etcher.
Is formed on the gate electrode pattern 332 to form a reduced gate electrode 332 having a width of 0.15 μm. afterwards,
Impurity ion implantation is performed using the gate electrode 332 and the resist 343 as a mask, and an LDD (Lightly Doped Dr.
ain) After forming 311, the resist 343 is removed.

【0052】次に、図9(i)に示すように、酸化シリ
コン層を例えば常圧CVD法にて100nm成膜し、続
いてこの酸化シリコン層を例えば平行平板方式の酸化シ
リコンエッチャーを用いて100nmエッチバックする
ことにより、ゲート電極の側部に酸化シリコンで構成さ
れたサイドウオール326を形成し、続いてゲート電極
332とサイドウオール326をマスクとして不純物の
イオン注入を行い、ソース・ドレイン拡散層312を形
成する。
Next, as shown in FIG. 9I, a silicon oxide layer is formed to a thickness of 100 nm by, for example, a normal pressure CVD method, and then this silicon oxide layer is formed by using, for example, a parallel plate type silicon oxide etcher. By performing 100 nm etch-back, a sidewall 326 made of silicon oxide is formed on the side of the gate electrode, and then ion implantation of impurities is performed using the gate electrode 332 and the sidewall 326 as a mask to form a source / drain diffusion layer. 312 is formed.

【0053】次に、図10(j)に示すように、層間絶
縁膜として例えば酸化シリコン層327を常圧CVD法
にて600nm成膜し、例えばCMP法にて研磨するこ
とにより平坦化する。
Next, as shown in FIG. 10 (j), for example, a silicon oxide layer 327 is formed as an interlayer insulating film to a thickness of 600 nm by a normal pressure CVD method, and is planarized by polishing by, for example, a CMP method.

【0054】次に、図10(k)に示すように、層間絶
縁膜327上にレジスト344を塗布し、露光技術を用
いて例えば0.3μm径のコンタクトホールパターニン
グを行い、続いてレジスト344をマスクとして例えば
マグネトロン方式の酸化シリコンエッチャーを用いて層
間絶縁膜327とゲート酸化膜321をエッチングし、
基板のソース・ドレイン拡散層312を露出させ、コン
タクトホール351を形成する。
Next, as shown in FIG. 10 (k), a resist 344 is applied on the interlayer insulating film 327, and a contact hole having a diameter of, for example, 0.3 μm is patterned using an exposure technique. The interlayer insulating film 327 and the gate oxide film 321 are etched using, for example, a magnetron type silicon oxide etcher as a mask,
The source / drain diffusion layer 312 of the substrate is exposed, and a contact hole 351 is formed.

【0055】次に、図10(l)に示すように、レジス
ト344を例えばダウンフロー式のアッシャーを用いて
除去した後、タングステン層を例えばプラズマCVD法
にて300nm成膜してコンタクトホールをタングステ
ンで埋め、続いてタングステン層を平行平板方式のタン
グステンエッチャーを用いて300nmエッチバックし
て、ソース・ドレイン312と接続されたタングステン
プラグ333を形成する。
Next, as shown in FIG. 10 (l), after removing the resist 344 by using, for example, a downflow type asher, a tungsten layer is formed to a thickness of 300 nm by, for example, a plasma CVD method, and a contact hole is formed by tungsten. Then, the tungsten layer is etched back by 300 nm using a parallel plate type tungsten etcher to form a tungsten plug 333 connected to the source / drain 312.

【0056】以上の工程によって0.25μmルールの
露光技術を用いて、それよりも微細な0.15μm幅の
ゲート電極を有するMOSトランジスタを形成できた。
コンタクトホール形成時の位置合わせにバラツキがあ
り、従来ではこのバラツキにより短絡や絶縁不良が生じ
るようなコンタクトホールとゲート電極の離間距離であ
っても、上記工程で形成したゲート電極は50nm従来
より線幅が縮小化されているので、その分コンタクトホ
ールとの距離が離れ、短絡や絶縁不良が生じ難く歩留ま
りが向上すると共に、セルサイズを小さくすることがで
きる。また、従来よりゲート電極の実効チャネル長が短
いので、高速動作可能なMOSトランジスタを形成でき
た。
Through the above steps, a MOS transistor having a finer 0.15 μm-wide gate electrode could be formed by using the 0.25 μm rule exposure technique.
The alignment during the formation of the contact hole varies, and the gate electrode formed in the above process is 50 nm thicker than in the past, even if the distance between the contact hole and the gate electrode causes a short circuit or insulation failure due to this variation. Since the width is reduced, the distance from the contact hole is increased by that amount, short-circuiting and insulation failure are unlikely to occur, the yield is improved, and the cell size can be reduced. Further, since the effective channel length of the gate electrode is shorter than in the past, a MOS transistor capable of operating at high speed could be formed.

【0057】[実施例4]第4実施例は、本発明の配線
形成方法を極薄ゲート酸化膜を有するMOSトランジス
タ形成工程に適用した例を示すもので、図11〜図14
を参照して説明する。
[Embodiment 4] The fourth embodiment shows an example in which the wiring forming method of the present invention is applied to the process of forming a MOS transistor having an extremely thin gate oxide film.
This will be described with reference to FIG.

【0058】図11は、工程の最初を示し、(a1)は
平面図、(a2)は、断面図である。これらの図に至る
工程を説明する。シリコン基板410上にゲート酸化膜
421をドライ酸化法にて5nm成膜し、続いて配線材
料層としてポリシリコン層431を例えば減圧CVDに
て100nm成膜し、続いて第1マスク層としての酸化
シリコン層422を常圧CVD法にて600nm成膜
し、続いてこの酸化シリコン層をパターニングするため
のレジスト441をスピンコート等により塗布し、露光
技術によって最小デザインルールにより例えば開口幅が
0.25μmの配線のパターニングを行う。この場合、
同図に示すように、通常のパターンと異なり、ネガパタ
ーンとなっており、配線となる部分が開孔している。こ
れにより、図11(a1)、(a2)の構造を得る。
FIG. 11 shows the beginning of the process, in which (a1) is a plan view and (a2) is a sectional view. The steps leading to these figures will be described. A gate oxide film 421 is formed to a thickness of 5 nm on the silicon substrate 410 by a dry oxidation method, then a polysilicon layer 431 is formed as a wiring material layer to a thickness of 100 nm by, for example, low pressure CVD, and then an oxidization is performed as a first mask layer. A silicon layer 422 is formed to a thickness of 600 nm by a normal pressure CVD method, and then a resist 441 for patterning the silicon oxide layer is applied by spin coating or the like. Patterning of the wiring. in this case,
As shown in the drawing, unlike a normal pattern, the pattern is a negative pattern, and a portion serving as a wiring is opened. Thus, the structures shown in FIGS. 11A1 and 11A2 are obtained.

【0059】次に、図11(b)に示すように、レジス
ト441をマスクとして第1マスク層としての酸化シリ
コン層422を、例えばマグネトロン方式の酸化シリコ
ンエッチャーを用いて500nmエッチングする。これ
により、酸化シリコン層422には配線パターンの溝4
50が形成され、その溝の底面にはポリシリコン層43
1の上の残存した100nm厚の酸化シリコン層があ
る。
Next, as shown in FIG. 11B, using the resist 441 as a mask, the silicon oxide layer 422 as the first mask layer is etched to a thickness of 500 nm using, for example, a magnetron type silicon oxide etcher. As a result, the silicon oxide layer 422 has the groove 4 of the wiring pattern.
A polysilicon layer 43 is formed on the bottom of the groove.
There is a remaining 100 nm thick silicon oxide layer on top of 1.

【0060】次に、図12(c)に示すように、レジス
ト441を例えばダウンフロー方式のアッシャーを用い
て除去し、その後、減圧CVD法等のステップカバレッ
ジの良い方法により酸化シリコン膜423を例えば50
nmの膜厚で成膜する。この例では、第1マスク層42
2と同じ酸化シリコンを堆積したが、この層はサイドウ
オールとして機能し、後に除去するものであるから、第
1マスク層422と異なる材料でもよい。
Next, as shown in FIG. 12C, the resist 441 is removed using, for example, a downflow type asher, and then the silicon oxide film 423 is formed by, for example, a low-pressure CVD method or the like with good step coverage. 50
The film is formed with a thickness of nm. In this example, the first mask layer 42
The same silicon oxide as that of No. 2 was deposited, but since this layer functions as a sidewall and is to be removed later, a material different from that of the first mask layer 422 may be used.

【0061】次に、図12(d)に示すように、酸化シ
リコン膜423を例えば平行平板方式の酸化シリコンエ
ッチャーで50nmエッチバックする。これにより、酸
化シリコン層422の配線パターンの溝450の側壁に
厚さ50nmの縮径用サイドウオール424が形成さ
れ、溝450の開口部の幅が0.25μm幅から0.1
5μm幅に縮小する。
Next, as shown in FIG. 12D, the silicon oxide film 423 is etched back by 50 nm using, for example, a parallel plate type silicon oxide etcher. As a result, a 50 nm-thickness reducing wall 424 having a thickness of 50 nm is formed on the side wall of the groove 450 of the wiring pattern of the silicon oxide layer 422, and the width of the opening of the groove 450 is reduced from 0.25 μm width to 0.1%.
Reduce to 5 μm width.

【0062】次に、図12(e)に示すように、例えば
第2マスク層としてレジスト442を塗布し、溝450
を埋め、酸化シリコン層422の上に100nm程度の
高さになるようにレジスト442を成膜する。なお、こ
の第2マスク層としてのレジスト442は、第1マスク
層422、サイドウオール424及び配線材料層431
とエッチング選択比がとれれば、他の材料を用いること
も可能である。
Next, as shown in FIG. 12E, for example, a resist 442 is applied as a second mask layer, and a groove 450 is formed.
And a resist 442 is formed on the silicon oxide layer 422 so as to have a height of about 100 nm. Note that the resist 442 as the second mask layer is composed of the first mask layer 422, the sidewall 424, and the wiring material layer 431.
If the etching selectivity can be obtained, other materials can be used.

【0063】次に、図13(f)に示すように、レジス
ト442を例えば酸素反応性イオンエッチングによって
200nmエッチバックし、溝450を埋め込み、高さ
400nmの配線パターンのレジスト443を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 13F, the resist 442 is etched back by 200 nm by, for example, oxygen reactive ion etching to fill the groove 450 and form a resist 443 having a wiring pattern of 400 nm in height.

【0064】次に、図13(g)に示すように、溝45
0を埋めるパターニングされたレジスト443をマスク
として酸化シリコン層422とサイドウオール424を
例えばマグネトロン方式の酸化シリコンエッチャーを用
いて600nmエッチングする。これにより、配線パタ
ーンでレジスト443とその下の酸化シリコンマスク4
22aとの積層体が形成される。これらの積層体の線幅
は0.15μmである。
Next, as shown in FIG.
The silicon oxide layer 422 and the sidewalls 424 are etched to a thickness of 600 nm using, for example, a magnetron type silicon oxide etcher, using the patterned resist 443 that fills 0 as a mask. As a result, the resist 443 and the underlying silicon oxide mask 4 are formed in the wiring pattern.
22a is formed. The line width of these laminates is 0.15 μm.

【0065】次に、図13(h)に示すように、パター
ニングされたレジスト443を例えばアッシャーを用い
て除去し、パターニングされた酸化シリコン層422a
をマスクとしてポリシリコン層431を例えばECR方
式のポリエッチャーを用いて100nm異方性エッチン
グし、ポリシリコン層431をゲート電極パターンに形
成する。これにより、0.15μm幅の縮小化されたゲ
ート電極432とその上のオフセット酸化膜422aの
積層体を形成する。その後、このオフセット酸化膜42
2aとゲート電極431をマスクとして不純物のイオン
注入を行い、LDD411を形成する。
Next, as shown in FIG. 13H, the patterned resist 443 is removed using, for example, an asher and the patterned silicon oxide layer 422a is removed.
Is used as a mask, the polysilicon layer 431 is anisotropically etched to a thickness of 100 nm using, for example, a poly etcher of the ECR method to form the polysilicon layer 431 in a gate electrode pattern. Thus, a stacked body of the reduced gate electrode 432 having a width of 0.15 μm and the offset oxide film 422a thereon is formed. Thereafter, the offset oxide film 42
Impurity ion implantation is performed using 2a and the gate electrode 431 as a mask to form an LDD 411.

【0066】次に、図13(i)に示すように、酸化シ
リコン層を例えば常圧CVD法にて200nm成膜し、
続いてこの酸化シリコン層を例えば平行平板方式の酸化
シリコンエッチャーを用いて200nmエッチバックす
ることにより、ゲート電極432の側部に酸化シリコン
で構成されたサイドウオール426を形成し、続いてゲ
ート電極432とサイドウオール426をマスクとして
不純物のイオン注入を行い、ソース・ドレイン拡散層4
12を形成する。
Next, as shown in FIG. 13I, a silicon oxide layer is formed to a thickness of 200 nm by, for example, a normal pressure CVD method.
Subsequently, this silicon oxide layer is etched back by 200 nm using, for example, a parallel plate type silicon oxide etcher to form a sidewall 426 made of silicon oxide on the side of the gate electrode 432. The impurity ions are implanted using the gate and sidewall 426 as a mask to form the source / drain diffusion layer 4.
12 is formed.

【0067】次に、図14(j)に示すように、層間絶
縁膜として例えば酸化シリコン427を常圧CVD法に
て600nm成膜し、例えばCMP法にて研磨すること
により平坦化する。
Next, as shown in FIG. 14 (j), for example, silicon oxide 427 is formed as an interlayer insulating film to a thickness of 600 nm by a normal pressure CVD method, and is planarized by polishing by, for example, a CMP method.

【0068】次に、図14(k)に示すように、層間絶
縁膜427上にレジスト444を塗布し、露光技術を用
いて例えば0.3μm径のコンタクトホールパターニン
グ451を行い、続いてレジスト444をマスクとして
例えばマグネトロン方式の酸化シリコンエッチャーを用
いて層間絶縁膜427とゲート酸化膜421をエッチン
グし、基板のソース・ドレイン拡散層412を露出さ
せ、コンタクトホール451を形成する。
Next, as shown in FIG. 14K, a resist 444 is applied on the interlayer insulating film 427, and a contact hole patterning 451 having a diameter of, for example, 0.3 μm is performed by using an exposure technique. Using the mask as a mask, the interlayer insulating film 427 and the gate oxide film 421 are etched using, for example, a magnetron type silicon oxide etcher to expose the source / drain diffusion layer 412 of the substrate and form a contact hole 451.

【0069】次に、図14(l)に示すように、レジス
ト444を例えばダウンフロー式のアッシャーを用いて
除去した後、タングステン層を例えばプラズマCVD法
にて300nm成膜してコンタクトホール451をタン
グステンで埋め、続いてタングステン層を平行平板方式
のタングステンエッチャーを用いて300nmエッチバ
ックして、ソース・ドレインと接続されたタングステン
プラグ433を形成する。
Next, as shown in FIG. 14 (l), after removing the resist 444 by using, for example, a downflow type asher, a tungsten layer is formed to a thickness of 300 nm by, for example, a plasma CVD method to form a contact hole 451. The tungsten layer is filled with tungsten, and then the tungsten layer is etched back by 300 nm using a parallel plate type tungsten etcher to form a tungsten plug 433 connected to the source / drain.

【0070】以上の工程によって、0.25μmルール
の露光技術を用いて5nm厚さのゲート絶縁膜を有する
0.15μm幅のゲート電極とオフセット酸化膜を有す
るMOSトランジスタを形成できた。ゲート酸化膜の厚
さが従来より薄く、例えば10nm以下の場合、ポリシ
リコンエッチャーを用いてレジストをマスクとしてゲー
ト電極となるポリシリコン層をエッチングすると、対酸
化シリコン選択比が不十分のため、ゲート酸化膜がエッ
チングされてしまう。しかし、本実施例では、オフセッ
ト酸化膜を無機酸化膜として用いることによりゲート酸
化膜をエッチングストッパー層として用いることができ
る。その理由は、レジストをマスクとした場合、レジス
トからの炭素が酸化シリコンの酸素とイオンエネルギー
により反応しエッチングが進行するが、無機マスクの場
合、炭素の供給がないため、同エッチング条件でありな
がら対酸化シリコン選択比は向上するからである。
Through the above steps, a MOS transistor having a gate electrode of 0.15 μm width having a gate insulating film of 5 nm thickness and an offset oxide film was formed by using the exposure technique of the 0.25 μm rule. When the thickness of the gate oxide film is thinner than the conventional one, for example, 10 nm or less, when the polysilicon layer serving as the gate electrode is etched using a polysilicon etcher with a resist as a mask, the selectivity to silicon oxide is insufficient. The oxide film is etched. However, in this embodiment, the gate oxide film can be used as an etching stopper layer by using the offset oxide film as the inorganic oxide film. The reason is that when the resist is used as a mask, the carbon from the resist reacts with the oxygen of the silicon oxide due to the ion energy, and the etching proceeds.However, in the case of the inorganic mask, the carbon is not supplied, so that the etching conditions are the same. This is because the selectivity to silicon oxide is improved.

【0071】また、プラグとの短絡や絶縁不良が生じ難
く、高速動作が可能なMOSトランジスタを形成できる
ことは実施例3と同様である。
As in the third embodiment, it is possible to form a MOS transistor capable of operating at high speed without causing a short circuit with the plug or poor insulation.

【0072】[実施例5]第5実施例は、本発明の配線
形成方法をストッパーとして窒化シリコン層を用いた自
己整合コンタクトを有するMOSトランジスタ形成工程
に適用した例を示すもので、図15〜図18を参照して
説明する。
[Embodiment 5] The fifth embodiment shows an example in which the wiring forming method of the present invention is applied to a process of forming a MOS transistor having a self-aligned contact using a silicon nitride layer as a stopper. This will be described with reference to FIG.

【0073】図15は、工程の最初を示し、(a1)は
平面図、(a2)は、断面図である。これらの図に至る
工程を説明する。シリコン基板510上にゲート酸化膜
521をドライ酸化法にて10nm成膜し、続いて配線
材料層としてポリシリコン層531を例えば減圧CVD
にて100nm成膜し、続いてマスク層としての酸化シ
リコン層522を常圧CVD法にて600nm成膜し、
続いてこの酸化シリコン層522をパターニングするた
めのレジスト541をスピンコート等により塗布し、露
光技術によって最小デザインルールにより例えば開口幅
が0.25μmの配線のパターニングを行う。この場
合、同図に示すように、通常のパターンと異なり、ネガ
パターンとなっており、配線となる部分が開孔してい
る。これにより、図15(a1)、(a2)の構造を得
る。
FIG. 15 shows the beginning of the process, in which (a1) is a plan view and (a2) is a sectional view. The steps leading to these figures will be described. A gate oxide film 521 is formed to a thickness of 10 nm on a silicon substrate 510 by a dry oxidation method, and then a polysilicon layer 531 is formed as a wiring material layer by, for example, low pressure CVD.
Then, a silicon oxide layer 522 as a mask layer is formed to a thickness of 600 nm by a normal pressure CVD method.
Subsequently, a resist 541 for patterning the silicon oxide layer 522 is applied by spin coating or the like, and patterning of a wiring having an opening width of, for example, 0.25 μm is performed by an exposure technique according to a minimum design rule. In this case, as shown in the figure, unlike a normal pattern, the pattern is a negative pattern, and a portion serving as a wiring is opened. Thus, the structure shown in FIGS. 15A1 and 15A2 is obtained.

【0074】次に、図15(b)に示すように、レジス
ト541をマスクとしてマスク層としての酸化シリコン
層522を、例えばマグネトロン方式の酸化シリコンエ
ッチャーを用いて500nmエッチングする。これによ
り、酸化シリコン層522には配線パターンの溝550
が形成され、その溝550の底面にはポリシリコン層5
31の上の残存した100nm厚の酸化シリコン層があ
る。
Next, as shown in FIG. 15B, using the resist 541 as a mask, the silicon oxide layer 522 as a mask layer is etched by 500 nm using, for example, a magnetron type silicon oxide etcher. Thereby, the groove 550 of the wiring pattern is formed in the silicon oxide layer 522.
Is formed, and a polysilicon layer 5 is formed on the bottom of the groove 550.
There is a 100 nm thick silicon oxide layer left over 31.

【0075】次に、図16(c)に示すように、レジス
ト541を例えばダウンフロー方式のアッシャーを用い
て除去し、その後、減圧CVD法等のステップカバレッ
ジの良い方法により酸化シリコン膜523を例えば50
nmの膜厚で成膜する。この例では、マスク層522と
同じ酸化シリコンを堆積したが、この層はサイドウオー
ルとして機能し、後に除去するものであるから、マスク
層522と異なる材料でもよい。
Next, as shown in FIG. 16C, the resist 541 is removed by using, for example, a downflow type asher, and then the silicon oxide film 523 is formed by, for example, a low-pressure CVD method or the like with good step coverage. 50
The film is formed with a thickness of nm. In this example, the same silicon oxide as that of the mask layer 522 is deposited, but since this layer functions as a sidewall and is to be removed later, a material different from that of the mask layer 522 may be used.

【0076】次に、図16(d)に示すように、酸化シ
リコン膜523を例えば平行平板方式の酸化シリコンエ
ッチャーで50nmエッチバックする。これにより、酸
化シリコン層522の配線パターンの溝550の側壁に
厚さ50nmの縮径用サイドウオール524が形成さ
れ、溝550の開口部の幅が0.25μm幅から0.1
5μm幅に縮小する。
Next, as shown in FIG. 16D, the silicon oxide film 523 is etched back by 50 nm using, for example, a parallel plate type silicon oxide etcher. As a result, a 50 nm-thickness reducing wall 524 having a thickness of 50 nm is formed on the side wall of the groove 550 of the wiring pattern of the silicon oxide layer 522, and the width of the opening of the groove 550 is changed from 0.25 μm width to 0.1%.
Reduce to 5 μm width.

【0077】次に、図16(e)に示すように、例えば
レジスト542を塗布し、溝550を埋め、酸化シリコ
ン層522の上に100nm程度の高さになるようにレ
ジスト542を成膜する。なお、このレジス542トと
しては、マスク層522、サイドウオール524及び配
線材料層531とエッチング選択比がとれれば、他の材
料を用いることも可能である。
Next, as shown in FIG. 16E, for example, a resist 542 is applied to fill the groove 550, and a resist 542 is formed on the silicon oxide layer 522 so as to have a height of about 100 nm. . As the resist 542, another material can be used as long as the etching selectivity with the mask layer 522, the sidewall 524, and the wiring material layer 531 can be obtained.

【0078】次に、図17(f)に示すように、レジス
ト542を例えば酸素反応性イオンエッチングによって
200nmエッチバックし、溝550を埋め込み、高さ
400nmの配線パターンのレジスト543を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 17F, the resist 542 is etched back by 200 nm by, for example, oxygen reactive ion etching to fill the groove 550 and form a resist 543 having a wiring pattern of 400 nm in height.

【0079】次に、図17(g)に示すように、溝55
0を埋めるパターニングされたレジスト543をマスク
として酸化シリコン層522とサイドウオール524を
例えばマグネトロン方式の酸化シリコンエッチャーを用
いて600nmエッチングする。これにより、配線パタ
ーンでレジスト543とその下の酸化シリコンマスク5
22aとの積層体が形成される。これらの積層体の線幅
は0.15μmである。
Next, as shown in FIG.
The silicon oxide layer 522 and the sidewall 524 are etched to a thickness of 600 nm by using, for example, a magnetron type silicon oxide etcher, using the patterned resist 543 that fills 0 as a mask. As a result, the resist 543 and the underlying silicon oxide mask 5
22a is formed. The line width of these laminates is 0.15 μm.

【0080】次に、図17(h)に示すように、パター
ニングされたレジスト543を例えばアッシャーを用い
て除去し、パターニングされた酸化シリコン層522a
をマスクとしてポリシリコン層531を例えばECR方
式のポリエッチャーを用いて100nm異方性エッチン
グし、ポリシリコン層をゲート電極パターンに形成す
る。これにより、0.15μm幅の縮小化されたゲート
電極532とその上のオフセット酸化膜522aの積層
体を形成する。その後、このオフセット酸化膜522a
とゲート電極532をマスクとして不純物のイオン注入
を行い、LDD511を形成する。
Next, as shown in FIG. 17H, the patterned resist 543 is removed using, for example, an asher and the patterned silicon oxide layer 522a is removed.
Is used as a mask to anisotropically etch the polysilicon layer 531 using, for example, an ECR type poly etcher to form a polysilicon layer in a gate electrode pattern. Thus, a stacked body of the reduced gate electrode 532 having a width of 0.15 μm and the offset oxide film 522a thereon is formed. Then, the offset oxide film 522a
Then, ion implantation of impurities is performed using the gate electrode 532 as a mask to form an LDD 511.

【0081】次に、図17(i)に示すように、酸化シ
リコン層を例えば常圧CVD法にて200nm成膜し、
続いてこの酸化シリコン層を例えば平行平板方式の酸化
シリコンエッチャーを用いて200nmエッチバックす
ることにより、ゲート電極532の側部に酸化シリコン
で構成されたサイドウオール526を形成し、続いてゲ
ート電極532とサイドウオール526をマスクとして
不純物のイオン注入を行い、ソース・ドレイン拡散層5
12を形成する。
Next, as shown in FIG. 17I, a silicon oxide layer is formed to a thickness of 200 nm by, for example, a normal pressure CVD method.
Subsequently, this silicon oxide layer is etched back by, for example, 200 nm using a parallel plate type silicon oxide etcher to form a side wall 526 made of silicon oxide on the side of the gate electrode 532. The impurity ion implantation is performed using the mask and the sidewalls 526 as masks to form the source / drain diffusion layers 5.
12 is formed.

【0082】次に、図18(j)に示すように、ストッ
パー層としての窒化シリコン層527を例えば減圧CV
D法にて50nm成膜し、続いて層間絶縁膜として酸化
シリコン層528を例えば常圧CVD法にて500nm
成膜し、例えば研磨することにより平坦化する。
Next, as shown in FIG. 18J, the silicon nitride layer 527 as a stopper layer is
A 50 nm film is formed by a method D, and a silicon oxide layer 528 is subsequently formed as an interlayer insulating film to a thickness of 500 nm by a normal pressure CVD method.
A film is formed and planarized by polishing, for example.

【0083】次に、図18(k)に示すように、層間絶
縁膜528上にレジスト544を塗布し、露光技術を用
いて例えば0.3μm径のコンタクトホールパターニン
グを行い、続いてレジスト544をマスクとして例えば
マグネトロン方式の酸化シリコンエッチャーを用いて対
窒化シリコン高選択比条件にてストッパー層527上ま
で層間絶縁膜528をエッチングする。
Next, as shown in FIG. 18 (k), a resist 544 is applied on the interlayer insulating film 528, and a contact hole having a diameter of, for example, 0.3 μm is patterned using an exposure technique. Using, for example, a magnetron type silicon oxide etcher as a mask, the interlayer insulating film 528 is etched to a position above the stopper layer 527 under a high selectivity ratio to silicon nitride.

【0084】次に、図18(l)に示すように、レジス
ト544を例えばダウンフロー式のアッシャーを用いて
除去した後、コンタクト孔551の底部に露出している
ストッパー層527を例えばマグネトロン方式の窒化シ
リコンエッチャーを用いて対酸化シリコン選択比条件で
50nmエッチングし、基板510のソース・ドレイン
拡散層512を露出させる。
Next, as shown in FIG. 18 (l), after the resist 544 is removed using, for example, a downflow type asher, the stopper layer 527 exposed at the bottom of the contact hole 551 is removed, for example, using a magnetron type. The source / drain diffusion layer 512 of the substrate 510 is exposed by etching with a silicon nitride etcher at a selectivity to silicon oxide of 50 nm.

【0085】次に、図18(m)に示すように、タング
ステン層を例えばプラズマCVD法にて300nm成膜
してコンタクトホールをタングステンで埋め、続いてタ
ングステン層を平行平板方式のタングステンエッチャー
を用いて300nmエッチバックして、ソース・ドレイ
ン512と接続されたタングステンプラグ533を形成
する。
Next, as shown in FIG. 18M, a tungsten layer is formed to a thickness of 300 nm by, for example, a plasma CVD method, and the contact holes are filled with tungsten. Then, the tungsten layer is formed using a parallel plate type tungsten etcher. Etch back by 300 nm to form a tungsten plug 533 connected to the source / drain 512.

【0086】以上の工程によって、0.25μmルール
の露光技術を用いて0.15μm幅のゲート電極とオフ
セット酸化膜を有し、自己整合コンタクト構造を有する
MOSトランジスタを形成できた。本実施例によれば、
対窒化シリコン選択比がわずかに低く、サイドウオール
肩部のストッパー層がエッチングされ、ゲート電極と配
線プラグ間の距離が短くなったとしても、上記工程で形
成したゲート電極は50nm従来より線幅が縮小化され
ているので、その分コンタクトホールとの距離が離れ、
短絡や絶縁不良が生じ難く歩留まりが向上する。また、
対窒化シリコン選択比が高いエッチング条件を用いた場
合、コンタクトホール底のスリット部の幅が広がってい
るため、エッチストップの発生を抑制することができ
た。
Through the above steps, a MOS transistor having a gate electrode having a width of 0.15 μm and an offset oxide film and having a self-aligned contact structure can be formed by using the 0.25 μm rule exposure technique. According to the present embodiment,
Even if the selectivity to silicon nitride is slightly lower, the stopper layer at the sidewall shoulder is etched, and the distance between the gate electrode and the wiring plug becomes shorter, the gate electrode formed in the above process has a line width of 50 nm compared to the conventional one. Since the size is reduced, the distance from the contact hole increases by that much,
Short circuit and insulation failure are less likely to occur, and the yield is improved. Also,
When an etching condition with a high selectivity to silicon nitride was used, the width of the slit portion at the bottom of the contact hole was widened, so that the occurrence of an etch stop could be suppressed.

【0087】また、DRAMセル内に本実施例を用いた
場合、例えば図19に示すような断面構造が形成でき
た。図19では、図18と同一構成部分には同一の符号
を付す。この場合も、セルサイズを大きくすることなく
ゲート電極幅を狭く形成できることで、スリット幅を広
げることができ、エッチストップの発生を抑制すること
ができた。
When this embodiment is used in a DRAM cell, a cross-sectional structure as shown in FIG. 19, for example, could be formed. 19, the same components as those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals. Also in this case, since the gate electrode width can be formed narrow without increasing the cell size, the slit width can be increased and the occurrence of etch stop can be suppressed.

【0088】[実施例6]第6実施例は、本発明の配線
形成方法をゲート電極側壁部のサイドウオールとゲート
電極に積層されたオフセット絶縁膜を窒化珪素で構成し
た自己整合コンタクトを有するMOSトランジスタ形成
工程に適用した例を示すもので、図20〜図23を参照
して説明する。
[Embodiment 6] In a sixth embodiment, a method for forming a wiring according to the present invention is a MOS having a self-aligned contact in which an offset insulating film laminated on a side wall of a gate electrode side wall and a gate electrode is made of silicon nitride. An example in which the present invention is applied to a transistor forming step will be described with reference to FIGS.

【0089】図20は、工程の最初を示し、(a1)は
平面図、(a2)は、断面図である。これらの図に至る
工程を説明する。シリコン基板610上にゲート酸化膜
621をドライ酸化法にて10nm成膜し、続いて配線
材料層としてポリシリコン層631を例えば減圧CVD
にて100nm成膜し、続いてオフセット絶縁膜及び型
枠層として機能するマスク層としての窒化シリコン層6
22を常圧CVD法にて600nm成膜し、続いてこの
窒化シリコン層622をパターニングするためのレジス
ト641をスピンコート等により塗布し、露光技術によ
って最小デザインルールにより例えば開口幅が0.25
μmの配線のパターニングを行う。この場合、同図に示
すように、通常のパターンと異なり、ネガパターンとな
っており、配線となる部分が開孔している。これによ
り、図20(a1)、(a2)の構造を得る。
FIG. 20 shows the beginning of the process, in which (a1) is a plan view and (a2) is a cross-sectional view. The steps leading to these figures will be described. A gate oxide film 621 is formed to a thickness of 10 nm on the silicon substrate 610 by a dry oxidation method, and then a polysilicon layer 631 is formed as a wiring material layer by, for example, low pressure CVD.
And a silicon nitride layer 6 as a mask layer functioning as an offset insulating film and a mold layer.
22 is formed to a thickness of 600 nm by a normal pressure CVD method, and then a resist 641 for patterning the silicon nitride layer 622 is applied by spin coating or the like.
Patterning of a μm wiring is performed. In this case, as shown in the figure, unlike a normal pattern, the pattern is a negative pattern, and a portion serving as a wiring is opened. As a result, the structures shown in FIGS. 20 (a1) and (a2) are obtained.

【0090】次に、図20(b)に示すように、レジス
ト641をマスクとして窒化シリコン層622を、例え
ばマグネトロン方式の窒化シリコンエッチャーを用いて
500nmエッチングする。これにより、窒化シリコン
層622には配線パターンの溝650が形成され、その
溝650の底面にはポリシリコン層631の上の残存し
た100nm厚の窒化シリコン層がある。
Next, as shown in FIG. 20B, using the resist 641 as a mask, the silicon nitride layer 622 is etched by 500 nm using, for example, a magnetron type silicon nitride etcher. As a result, a groove 650 of a wiring pattern is formed in the silicon nitride layer 622, and the bottom of the groove 650 has a 100 nm-thick silicon nitride layer remaining on the polysilicon layer 631.

【0091】次に、図21(c)に示すように、レジス
ト641を例えばダウンフロー方式のアッシャーを用い
て除去し、その後、減圧CVD法等のステップカバレッ
ジの良い方法により窒化シリコンを例えば50nmの膜
厚で成膜する。この例では、マスク層622と同じ窒化
シリコンを堆積したが、この層はサイドウオールとして
機能し、後に除去するものであるから、マスク層622
と異なる材料でもよい。
Next, as shown in FIG. 21C, the resist 641 is removed using, for example, a downflow type asher, and thereafter, silicon nitride is removed to a thickness of, for example, 50 nm by a method having good step coverage such as a low pressure CVD method. The film is formed to have a thickness. In this example, the same silicon nitride as the mask layer 622 was deposited, but since this layer functions as a sidewall and is to be removed later, the mask layer 622 is used.
And different materials.

【0092】次に、図21(d)に示すように、窒化シ
リコン膜623を例えば平行平板方式の窒化シリコンエ
ッチャーで50nmエッチバックする。これにより、窒
化シリコン層の配線パターンの溝650の側壁に厚さ5
0nmの縮径用サイドウオール624が形成され、溝6
50の開口部の幅が0.25μm幅から0.15μm幅
に縮小する。
Next, as shown in FIG. 21D, the silicon nitride film 623 is etched back by, for example, a parallel plate silicon nitride etcher of 50 nm. As a result, a thickness of 5
A sidewall 624 for reducing the diameter of 0 nm is formed.
The width of the opening 50 is reduced from 0.25 μm width to 0.15 μm width.

【0093】次に、図21(e)に示すように、レジス
ト642を塗布し、溝650を埋め、窒化シリコン層6
22の上に100nm程度の高さになるようにレジスト
642を成膜する。なお、このレジスト642として
は、マスク層622、サイドウオール624及び配線材
料層631とエッチング選択比がとれれば、他の材料を
用いることも可能である。
Next, as shown in FIG. 21E, a resist 642 is applied to fill the groove 650, and the silicon nitride layer 6 is formed.
A resist 642 is formed on the substrate 22 so as to have a height of about 100 nm. As the resist 642, another material can be used as long as the etching selectivity with the mask layer 622, the sidewall 624, and the wiring material layer 631 can be obtained.

【0094】次に、図22(f)に示すように、レジス
トを例えば酸素反応性イオンエッチングによって200
nmエッチバックし、溝を埋め込み、高さ400nmの
配線パターンのレジスト643を形成する。
Next, as shown in FIG. 22F, the resist is removed by, for example, oxygen reactive ion etching.
Etch-back is performed to fill the groove, and a resist 643 having a wiring pattern of 400 nm in height is formed.

【0095】次に、図22(g)に示すように、溝を埋
めるパターニングされたレジスト643をマスクとして
窒化シリコン層622とサイドウオール624を例えば
マグネトロン方式の窒化シリコンエッチャーを用いて6
00nmエッチングする。これにより、配線パターンで
レジスト643とその下の窒化シリコンマスク622a
との積層体が形成される。これらの積層体の線幅は0.
15μmである。
Next, as shown in FIG. 22 (g), the silicon nitride layer 622 and the sidewalls 624 are formed by using, for example, a magnetron type silicon nitride etcher with the patterned resist 643 filling the groove as a mask.
Etch 00 nm. Thereby, the resist 643 and the silicon nitride mask 622a thereunder are formed in the wiring pattern.
Is formed. The line width of these laminates is 0.
15 μm.

【0096】次に、図22(h)に示すように、パター
ニングされたレジスト643を例えばアッシャーを用い
て除去し、パターニングされた窒化シリコン層622a
をマスクとしてポリシリコン層632を例えばECR方
式のポリエッチャーを用いて100nm異方性エッチン
グし、ポリシリコン層631をゲート電極パターンに形
成する。これにより、0.15μm幅の縮小化されたゲ
ート電極632とその上のオフセット窒化膜622aの
積層体を形成する。その後、このオフセット窒化膜62
2aとゲート電極632をマスクとして不純物のイオン
注入を行い、LDD611を形成する。
Next, as shown in FIG. 22H, the patterned resist 643 is removed using, for example, an asher, and the patterned silicon nitride layer 622a is removed.
Is used as a mask, the polysilicon layer 632 is anisotropically etched by 100 nm using, for example, an ECR type poly etcher to form a polysilicon layer 631 as a gate electrode pattern. Thus, a stacked body of the reduced gate electrode 632 having a width of 0.15 μm and the offset nitride film 622a thereon is formed. Thereafter, the offset nitride film 62
Using the 2a and the gate electrode 632 as a mask, impurity ions are implanted to form an LDD 611.

【0097】次に、図22(i)に示すように、窒化シ
リコン層を例えば常圧CVD法にて200nm成膜し、
続いてこの窒化シリコン層を例えば平行平板方式の窒化
シリコンエッチャーを用いて200nmエッチバックす
ることにより、ゲート電極632の側部に窒化シリコン
で構成されたサイドウオール626を形成し、続いてゲ
ート電極632とサイドウオール626をマスクとして
不純物のイオン注入を行い、ソース・ドレイン拡散層6
10を形成する。
Next, as shown in FIG. 22I, a silicon nitride layer is formed to a thickness of 200 nm by, for example, a normal pressure CVD method.
Subsequently, this silicon nitride layer is etched back by 200 nm using, for example, a parallel plate type silicon nitride etcher to form a sidewall 626 made of silicon nitride on the side of the gate electrode 632. The impurity ions are implanted using the gate and sidewall 626 as a mask, and the source / drain diffusion layer 6
Form 10.

【0098】次に、図23(j)に示すように、層間絶
縁膜として例えば酸化シリコン層627を常圧CVD法
にて600nm成膜し、例えばCMP法にて研磨するこ
とにより平坦化する。
Next, as shown in FIG. 23J, for example, a silicon oxide layer 627 is formed as an interlayer insulating film to a thickness of 600 nm by a normal pressure CVD method, and is flattened by, for example, polishing by a CMP method.

【0099】次に、図23(k)に示すように、層間絶
縁膜627上にレジスト644を塗布し、露光技術を用
いて例えば0.3μm径のコンタクトホールパターニン
グ651を行い、続いてレジスト644をマスクとして
例えばマグネトロン方式の酸化シリコンエッチャーを用
い、対窒化シリコン高選択比条件にて層間絶縁膜627
とゲート酸化膜621をエッチングし、基板のソース・
ドレイン拡散層612が露出させ、コンタクトホール6
51を形成する。
Next, as shown in FIG. 23K, a resist 644 is applied on the interlayer insulating film 627, and a contact hole patterning 651 having a diameter of, for example, 0.3 μm is performed by using an exposure technique. Is used as a mask, for example, a magnetron type silicon oxide etcher is used, and the interlayer insulating film 627 is formed under a high selectivity ratio to silicon nitride.
And the gate oxide film 621 are etched and the source
The drain diffusion layer 612 is exposed, and the contact hole 6 is exposed.
51 are formed.

【0100】次に、図23(l)に示すように、レジス
ト644を例えばダウンフロー式のアッシャーを用いて
除去した後、タングステン層を例えばプラズマCVD法
にて300nm成膜してコンタクトホールをタングステ
ンで埋め、続いてタングステン層を平行平板方式のタン
グステンエッチャーを用いて300nmエッチバックし
て、ソース・ドレインと接続されたタングステンプラグ
633を形成する。
Next, as shown in FIG. 23 (l), after removing the resist 644 using, for example, a downflow type asher, a tungsten layer is formed to a thickness of 300 nm by, for example, a plasma CVD method to form a contact hole. Then, the tungsten layer is etched back by 300 nm using a parallel plate type tungsten etcher to form a tungsten plug 633 connected to the source / drain.

【0101】以上の工程によって、0.25μmルール
の露光技術を用いて0.15μm幅のゲート電極とオフ
セット窒化膜を有し、自己整合コンタクト構造を有する
MOSトランジスタを形成できた。本実施例によれば、
ゲート電極は厚いエッチングストッパー層によって囲ま
れているため、対窒化シリコン選択比がわずかに低く、
窒化シリコンで構成されたサイドウオールがエッチング
されてもゲート電極の耐圧に影響を与えない。また、対
窒化シリコン選択比が高いエッチング条件を用いた場
合、コンタクトホール底のスリット部の幅が広がってい
るため、エッチストップの発生を抑制することができ
た。
By the above steps, a MOS transistor having a gate electrode of 0.15 μm width and an offset nitride film and having a self-aligned contact structure was formed by using the 0.25 μm rule exposure technique. According to the present embodiment,
Since the gate electrode is surrounded by a thick etching stopper layer, the selectivity to silicon nitride is slightly lower,
Even if the side wall made of silicon nitride is etched, it does not affect the breakdown voltage of the gate electrode. In addition, when etching conditions with a high selectivity to silicon nitride were used, the width of the slit at the bottom of the contact hole was widened, so that the occurrence of etch stop could be suppressed.

【0102】また、DRAMセル内に本実施例を用いた
場合、例えば図24に示すような断面構造が形成でき
た。図24では、図23と同一構成部分には同一の符号
を付す。この場合も、セルサイズを大きくすることなく
ゲート電極幅を狭く形成できることで、スリット幅を広
げることができ、エッチストップの発生を抑制すること
ができた。
When this embodiment is used in a DRAM cell, a cross-sectional structure as shown in FIG. 24, for example, could be formed. 24, the same components as those in FIG. 23 are denoted by the same reference numerals. Also in this case, since the gate electrode width can be formed narrow without increasing the cell size, the slit width can be increased and the occurrence of etch stop can be suppressed.

【0103】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えばエッチングプラズマ源、装置構成、サンプ
ル構造、エッチングプロセス条件等は、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々変更することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the etching plasma source, apparatus configuration, sample structure, etching process conditions, and the like can be variously changed without departing from the spirit of the present invention.

【0104】[0104]

【発明の効果】本発明の配線形成方法によれば、露光技
術による最小線幅より狭い線幅の配線層を確実に形成す
ることができる。
According to the wiring forming method of the present invention, it is possible to surely form a wiring layer having a line width smaller than the minimum line width by the exposure technique.

【0105】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
この配線形成方法を適用したことにより、露光技術によ
る最小線幅より狭いゲート電極を確実に形成することが
できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
By applying this wiring forming method, a gate electrode narrower than the minimum line width by the exposure technique can be surely formed.

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

【図1】(a1)、(a2)、(b)は、第1実施例の
製造工程を示す断面図である。
FIGS. 1 (a1), (a2), and (b) are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a first embodiment.

【図2】(c)〜(e)は、図1に続く工程を示す断面
図である。
FIGS. 2 (c) to 2 (e) are cross-sectional views showing a step that follows the step of FIG.

【図3】(f)〜(h)は、図2に続く工程を示す断面
図である。
FIGS. 3 (f) to 3 (h) are cross-sectional views showing steps subsequent to FIG.

【図4】(a1)、(a2)、(b)は、第2実施例の
製造工程を示す断面図である。
FIGS. 4 (a1), (a2) and (b) are cross-sectional views showing manufacturing steps of the second embodiment.

【図5】(c)〜(e)は、図4に続く工程を示す断面
図である。
FIGS. 5 (c) to 5 (e) are cross-sectional views showing steps subsequent to FIG.

【図6】(f)〜(h)は、図5に続く工程を示す断面
である。
FIGS. 6 (f) to 6 (h) are cross sections showing steps subsequent to FIG.

【図7】(a1)、(a2)、(b)は、第3実施例の
製造工程を示す断面図である。
FIGS. 7 (a1), (a2), and (b) are cross-sectional views showing manufacturing steps of the third embodiment.

【図8】(c)〜(e)は、図7に続く工程を示す断面
図である。
8 (c) to 8 (e) are cross-sectional views showing a step that follows the step of FIG.

【図9】(f)〜(i)は、図8に続く工程を示す断面
図である。
FIGS. 9 (f) to 9 (i) are cross-sectional views showing steps subsequent to FIG.

【図10】(j)〜(l)は、図9に続く工程を示す断
面図である。
FIGS. 10 (j) to (l) are cross-sectional views showing a step that follows the step of FIG.

【図11】(a1)、(a2)、(b)は、第4実施例
の製造工程を示す断面図である。
FIGS. 11 (a), (a2), and (b) are cross-sectional views showing manufacturing steps of the fourth embodiment.

【図12】(c)〜(d)は、図11に続く工程を示す
断面図である。
FIGS. 12 (c) to 12 (d) are cross-sectional views showing a step that follows the step of FIG.

【図13】(f)〜(i)は、図12に続く工程を示す
断面図である。
13 (f) to (i) are cross-sectional views showing a step following the step shown in FIG.

【図14】(j)〜(l)は、図13に続く工程を示す
断面図である。
FIGS. 14 (j) to (l) are cross-sectional views showing steps subsequent to FIG.

【図15】(a1)、(a2)、(b)は、第5実施例
の製造工程を示す断面図である。
FIGS. 15 (a1), (a2), and (b) are cross-sectional views showing manufacturing steps of the fifth embodiment.

【図16】(c)〜(e)は、図15に続く工程を示す
断面図である。
16 (c) to (e) are cross-sectional views showing a step that follows the step of FIG.

【図17】(f)〜(i)は、図16に続く工程を示す
断面図である。
17 (f) to 17 (i) are cross-sectional views showing a step that follows the step of FIG.

【図18】(j)〜(m)は、図17に続く工程を示す
断面図である。
18 (j) to (m) are cross-sectional views showing a step that follows the step of FIG.

【図19】第5実施例をDRAMセルに適用した例を示
す断面である。
FIG. 19 is a cross section showing an example in which the fifth embodiment is applied to a DRAM cell.

【図20】(a1)、(a2)、(b)は、第6実施例
の製造工程を示す断面図である。
FIGS. 20 (a1), (a2), and (b) are cross-sectional views showing manufacturing steps of the sixth embodiment.

【図21】(c)〜(e)は、図20に続く工程を示す
断面である。
21 (c) to (e) are cross sections showing a step following the step shown in FIG.

【図22】(f)〜(i)は、図21に続く工程を示す
断面である。
FIGS. 22 (f) to (i) are cross-sections showing a step that follows the step shown in FIG. 21.

【図23】(j)〜(l)は、図22に続く工程を示す
断面図である。
FIGS. 23 (j) to (l) are cross-sectional views showing a step following the step shown in FIG. 22.

【図24】第6実施例をDRAMセルに適用した例を示
す断面図である。
FIG. 24 is a sectional view showing an example in which the sixth embodiment is applied to a DRAM cell.

【図25】(a)〜(c)は、従来の自己整合コンタク
トの工程を示す断面図である。
FIGS. 25A to 25C are cross-sectional views showing steps of a conventional self-aligned contact.

【図26】従来の自己整合コンタクトの問題を示す断面
図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing a problem of a conventional self-aligned contact.

【図27】従来の自己整合コンタクトの問題を示す断面
図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a problem of a conventional self-aligned contact.

【図28】従来のレジストの細線化技術を説明する断面
図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view illustrating a conventional resist thinning technique.

【図29】従来のレジストの細線化技術の問題を説明す
る断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view for explaining a problem of a conventional resist thinning technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

123…縮径用サイドウオール、121…型枠層、13
1…導電材料層、143…縮径化されたレジスト、13
2…縮径化された配線層
123: sidewall for reducing diameter, 121: formwork layer, 13
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Conductive material layer, 143 ... Resist with reduced diameter, 13
2. Wiring layer with reduced diameter

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基体の上に導電性材料層を形成する工程
と、 該導電性材料層の上に型枠層を形成する工程と、 該型枠層を貫通する配線パターンの溝を形成する工程
と、 該配線パターンの溝の側壁に縮径用サイドウオールを形
成する工程と、 該サイドウオールを形成した溝をマスク層で埋める工程
と、 該型枠層と縮径用サイドウオールを除去してパターン化
されたマスク層を露出させる工程と、 該マスク層をマスクとして上記導電性材料層を異方性エ
ッチングして配線層を形成する工程とを有する配線形成
方法。
1. A step of forming a conductive material layer on a substrate, a step of forming a mold layer on the conductive material layer, and forming a groove of a wiring pattern penetrating the mold layer. Forming a sidewall for reducing the diameter of the groove of the wiring pattern, filling the groove formed with the sidewall with a mask layer, removing the mold layer and the sidewall for reducing the diameter. A step of exposing a mask layer patterned by the step (c), and a step of forming a wiring layer by anisotropically etching the conductive material layer using the mask layer as a mask.
【請求項2】上記マスク層がレジストである請求項1記
載の配線形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein said mask layer is a resist.
【請求項3】基体の上に導電性材料層を形成する工程
と、 該導電性材料層の上に第1マスク層を形成する工程と、 該第1マスク層に該第1マスク層の底部を残して配線パ
ターンの溝を形成する工程と、 該配線パターンの溝の側壁に縮径用サイドウオールを形
成する工程と、 該サイドウオールを形成した溝を第2マスク層で埋める
工程と、 該第2マスク層をマスクとして上記第1マスク層と縮径
用サイドウオールを異方性エッチングにより除去し、配
線パターン化された第1マスク層と第2マスク層との積
層体を得る工程と、 該第1マスク層又は第1マスク層と第2マスク層との積
層体をマスクとして上記導電性材料層を異方性エッチン
グして配線層を形成する工程とを有する配線形成方法。
3. A step of forming a conductive material layer on the substrate, a step of forming a first mask layer on the conductive material layer, and a step of forming a bottom of the first mask layer on the first mask layer. Forming a groove of the wiring pattern while leaving the groove, a step of forming a sidewall for reducing diameter on a side wall of the groove of the wiring pattern, a step of filling the groove formed with the sidewall with a second mask layer, Using the second mask layer as a mask, removing the first mask layer and the sidewalls for diameter reduction by anisotropic etching to obtain a laminate of the first mask layer and the second mask layer having a wiring pattern; Forming a wiring layer by anisotropically etching the conductive material layer using the first mask layer or a laminate of the first mask layer and the second mask layer as a mask.
【請求項4】上記第1マスク層が無機材料からなる請求
項3記載の配線形成方法。
4. The method according to claim 3, wherein said first mask layer is made of an inorganic material.
【請求項5】半導体基板の上に導電性材料層を形成する
工程と、 該導電性材料層の上に型枠層を形成する工程と、 該型枠層を貫通するゲート電極パターンの溝を形成する
工程と、 該ゲート電極パターンの溝の側壁に縮径用サイドウオー
ルを形成する工程と、 該サイドウオールを形成した溝をマスク層で埋める工程
と、 該型枠層と縮径用サイドウオールを除去してパターン化
されたマスク層を露出させる工程と、 該マスク層をマスクとして上記導電性材料層を異方性エ
ッチングしてゲート電極を形成する工程と、 ゲート電極の側壁にサイドウオールを形成する工程と、 ゲート電極及び/又は該サイドウオールをマスクとして
イオン注入して半導体基板に不純物拡散層を形成する工
程と、 該ゲート電極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、 該層間絶縁膜に上記不純物拡散層へのコンタクトホール
を形成する工程と、 該コンタクトホールを導電性材料で埋めてプラグを形成
する工程とを有する半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a conductive material layer on a semiconductor substrate, a step of forming a mold layer on the conductive material layer, and forming a groove of a gate electrode pattern penetrating the mold layer. Forming, forming a sidewall for reducing the diameter on the side wall of the groove of the gate electrode pattern, filling the groove on which the sidewall has been formed with a mask layer, and forming the mold layer and the sidewall for reducing the diameter. Exposing the patterned mask layer to form a gate electrode by anisotropically etching the conductive material layer using the mask layer as a mask; forming sidewalls on sidewalls of the gate electrode; Forming an impurity diffusion layer on the semiconductor substrate by ion implantation using the gate electrode and / or the sidewall as a mask; and forming an interlayer insulating film covering the gate electrode. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a contact hole to the impurity diffusion layer in the interlayer insulating film; and filling the contact hole with a conductive material to form a plug.
【請求項6】上記サイドウオールとゲート電極を覆うエ
ッチングストッパー層を形成した後、上記層間絶縁膜を
形成する請求項5記載の半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein said interlayer insulating film is formed after forming an etching stopper layer covering said sidewalls and a gate electrode.
【請求項7】半導体基板の上に導電性材料層を形成する
工程と、 該導電性材料層の上に第1マスク層を形成する工程と、 該第1マスク層に該第1マスク層の底部を残してゲート
電極パターンの溝を形成する工程と、 該ゲート電極パターンの溝の側壁に縮径用サイドウオー
ルを形成する工程と、 該サイドウオールを形成した溝を第2マスク層で埋める
工程と、 該第2マスク層をマスクとして上記第1マスク層と縮径
用サイドウオールを異方性エッチングにより除去し、ゲ
ート電極パターン化された第1マスク層と第2マスク層
との積層体を得る工程と、 該第1マスク層又は第1マスク層と第2マスク層との積
層体をマスクとして上記導電性材料層を異方性エッチン
グしてゲート電極を形成する工程と、 ゲート電極の側壁にサイドウオールを形成する工程と、 ゲート電極及び/又は該サイドウオールをマスクとして
イオン注入して半導体基板に不純物拡散層を形成する工
程と、 該ゲート電極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、 該層間絶縁膜を貫通する不純物拡散層へのコンタクトホ
ールを形成する工程と、 該コンタクトホールを導電性材料で埋めてプラグを形成
する工程とを有する半導体装置の製造方法。
7. A step of forming a conductive material layer on a semiconductor substrate, a step of forming a first mask layer on the conductive material layer, and a step of forming the first mask layer on the first mask layer. Forming a groove of the gate electrode pattern while leaving the bottom; forming a sidewall for reducing diameter on a side wall of the groove of the gate electrode pattern; filling the groove formed with the sidewall with a second mask layer Using the second mask layer as a mask, removing the first mask layer and the sidewalls for diameter reduction by anisotropic etching, and forming a stacked body of the first mask layer and the second mask layer patterned into a gate electrode. Obtaining, a step of forming a gate electrode by anisotropically etching the conductive material layer using the first mask layer or a laminate of the first mask layer and the second mask layer as a mask, and a side wall of the gate electrode. Side wall Forming an impurity diffusion layer in the semiconductor substrate by ion implantation using the gate electrode and / or the sidewall as a mask; forming an interlayer insulating film covering the gate electrode; Forming a contact hole to an impurity diffusion layer that penetrates through the contact hole, and forming a plug by filling the contact hole with a conductive material.
【請求項8】上記第1マスク層とゲート電極側壁のサイ
ドウオールが窒化シリコンで構成されている請求項7記
載の半導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein said first mask layer and sidewalls of a side wall of said gate electrode are made of silicon nitride.
【請求項9】上記サイドウオールとゲート電極を覆うエ
ッチングストッパー層を形成した後、上記層間絶縁膜を
形成する請求項7記載の半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein said interlayer insulating film is formed after forming an etching stopper layer covering said sidewall and gate electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100358114C (en) * 2002-12-20 2007-12-26 株式会社藤仓 Method for forming penetrating electrode and chip with penerating electrode
US7345370B2 (en) 2005-01-12 2008-03-18 International Business Machines Corporation Wiring patterns formed by selective metal plating
US8195693B2 (en) 2004-12-16 2012-06-05 International Business Machines Corporation Automatic composition of services through semantic attribute matching

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