JPH1050840A - Etching process for vertical side wall nitride - Google Patents
Etching process for vertical side wall nitrideInfo
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この出願は、これと同時に出
願された出願NO.60/017、065(TI−23
269)の特許出願に関連する。この発明は、集積回路
半導体装置を製造するためのプロセスに関し、より詳細
には、半導体装置構造をエッチングするためのプロセス
に関する。[0002] This application is filed with application no. 60/017, 065 (TI-23
269). The present invention relates to a process for manufacturing an integrated circuit semiconductor device, and more particularly, to a process for etching a semiconductor device structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】64メガビットDRAM装置を形成する
ための製造プロセスにおいて、側壁ナイトライドのエッ
チング工程は、ワードラインのような導電性ストリップ
を覆うシリコンナイトライド、Si3 N4 、の誘電物質
層に丸い肩を生じさせる。誘電物質は、ワードラインと
他の導電物質、例えばビットラインコンタクトや蓄積ノ
ードコンタクトとの間の分離を維持するのに十分な電気
的な絶縁を提供するために、そこに配置される。シリコ
ンナイトライドの丸くされた肩のために、ワードライン
の角(コーナー)からビットラインコンタクトあるいは
蓄積ノードコンタクトまでの最短距離が、2つの導体の
所望の電気的隔離を維持ための極小値である。BACKGROUND OF THE INVENTION In the manufacturing process for forming a 64 megabit DRAM device, an etching process of the sidewall nitride is silicon nitride which covers the conductive strip, such as a word line, Si 3 N 4, a dielectric material layer on the Produces a round shoulder. The dielectric material is disposed there to provide sufficient electrical isolation to maintain isolation between the word lines and other conductive materials, such as bit line contacts and storage node contacts. Due to the rounded shoulders of the silicon nitride, the shortest distance from the word line corner to the bit line contact or storage node contact is a minimum to maintain the desired electrical isolation of the two conductors. .
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、製造プ
ロセスは、例えば、蓄積ノードコンタクトのエッチング
工程を続行する。シリコンナイトライドの丸い肩の形状
のために、酸化物/窒化物(ナイトライド)の選択性
は、蓄積ノードコンタクトエッチング時に、そのような
肩で減少される。その結果として、シリコンナイトライ
ドの厚さは、望ましい極小値未満に減少され、不所望な
短絡回路が、ワードラインとビットラインコンタクトま
たは蓄積ノードコンタクトとの間で生じるかもしれな
い。現在の文献は、シリコンナイトライドをエッチング
するためのいくつかの化学的作用を述べている。不活性
混合物内で、カーボンフロライド(弗化炭素)CF 4 、
サルファーフロライド(弗化硫黄)SF6 、あるいはナ
イトラスフロライド(弗化窒素)のいずれかを用いてシ
リコンナイトライドをエッチングすることの特質及び性
質が述べられている。示された情報は、エッチ速度と選
択性を含む。側壁シリコンナイトライドの輪郭に関する
エッチングの効果を詳述する情報は何もない。しかしな
がら、この輪郭は、有益な自己整合された蓄積ノードコ
ンタクトエッチあるいはビットラインコンタクトエッチ
を開発するにあたって非常に重要である。However, the manufacturing process
Process, for example, etching of storage node contacts
Continue the process. Silicon nitride round shoulder shape
For oxide / nitride (nitride) selectivity
Such a storage node contact etch
Reduced at the shoulder. As a result,
The thickness of the gate is reduced below the desired minimum,
Short circuit between word line and bit line contacts
Or may occur between storage node contacts
No. Current literature etches silicon nitride
There are several chemical actions to make. Inactive
In the mixture, carbon fluoride (carbon fluoride) CF Four,
Sulfur fluoride (sulfur fluoride) SF6Or na
Use any of itras fluoride (nitrogen fluoride)
Characteristics and properties of etching recon nitride
The quality is stated. The information provided will determine the etch speed and selection.
Including selectivity. Regarding the profile of sidewall silicon nitride
There is no information detailing the effect of the etching. But
However, this contour is useful for self-aligned storage node
Contact etch or bit line contact etch
It is very important in developing.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】このような問題は、以下
の工程を含む新規な集積回路処理シーケンスによって解
決される。シリコンナイトライドからなる側壁及び上層
を有する導電性構造が半導体基板上に形成される。この
製造時に、シリコンナイトライドからなる絶縁層が、導
電性構造の側壁及び頂部を含む全体の構造上にデポジッ
トされる。シリコンナイトライド層は、導電性構造の側
壁を覆うシリコンナイトライドの肩を実質的に丸くする
ことなく、半導体基板の表面までシリコンナイトライド
を介して開口を形成するためにエッチングされる。以下
の効果は、新規な処理シーケンスによって理解される。
単一のフォトマスク操作は、導電性領域を絶縁する側壁
の肩を実質的に丸くすることなく、自己整合されたシリ
コンナイトライド層のエッチングを成し遂げる。いくつ
かの処理工程を含む少なくとも一つのフォトマスク操作
が、側壁絶縁物の丸くされない同様の肩を生成するのに
用いられた従来の処理シーケンスから除去される。These problems are solved by a novel integrated circuit processing sequence that includes the following steps. A conductive structure having sidewalls and an upper layer of silicon nitride is formed on a semiconductor substrate. During this fabrication, an insulating layer of silicon nitride is deposited on the entire structure, including the sidewalls and top of the conductive structure. The silicon nitride layer is etched to form an opening through the silicon nitride to the surface of the semiconductor substrate without substantially rounding the shoulder of the silicon nitride covering the sidewalls of the conductive structure. The following effects are understood by the novel processing sequence.
A single photomask operation accomplishes etching of the self-aligned silicon nitride layer without substantially rounding the shoulders of the sidewalls isolating the conductive regions. At least one photomask operation, including several processing steps, is eliminated from the conventional processing sequence used to create a similar non-rounded shoulder of the sidewall insulator.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】図1を参照すると、部分的に形成
された半導体集積回路装置50の断面が示されている。
n型の深いウエル52は、製造されるべきメモリアレイ
の配置に従い半導体基板内に注入される。p型のウエル
54もまたメモリアレイに従い基板内に注入される。さ
らにp型ウエル54と半導体基板の表面57との間に形
成されたボロン・リン(BP)領域56がある。他のド
ープされた領域が、所望の電気回路装置を形成するため
に基板内に注入され得る。半導体基板52の表面57
は、集積回路の他の相互接続素子のためのコンタクトと
して使用されるイオン注入領域を含むことができる。基
板の表面上には、薄い絶縁物質層62、例えば二酸化シ
リコンやシリコンナイトライドがデポジットされる。絶
縁物質の比較的厚い領域63、例えば二酸化シリコン
が、LOCOSとして引用される領域のように形成され
る。Referring to FIG. 1, there is shown a cross section of a semiconductor integrated circuit device 50 partially formed.
The n-type deep well 52 is implanted into the semiconductor substrate according to the arrangement of the memory array to be manufactured. A p-type well 54 is also implanted into the substrate according to the memory array. Further, there is a boron-phosphorus (BP) region 56 formed between the p-type well 54 and the surface 57 of the semiconductor substrate. Other doped regions can be implanted in the substrate to form the desired electrical circuit device. Surface 57 of semiconductor substrate 52
Can include ion implanted regions used as contacts for other interconnect elements of the integrated circuit. On the surface of the substrate, a thin layer of insulating material 62, such as silicon dioxide or silicon nitride, is deposited. Relatively thick regions 63 of insulating material, for example silicon dioxide, are formed like the regions referred to as LOCOS.
【0006】薄い層62と厚い領域63上に、集積回路
のさらなる素子が形成される。導体66のいくつかの積
み重ね(スタック)があり、これらのスタックは、トラ
ンジスタゲート構造と、他の導電通路あるいは導電スト
リップに用いられれる。シリコンナイトライド68の絶
縁層が、各導体スタック頂部上に配置される。二酸化シ
リコンからなる薄い絶縁層69が、導体66のスタック
あるいは導電ストリップの側壁上に配置される。図2に
示すように、絶縁物質層であるシリコンナイトライド7
0が、装置50の全体上にデポジットされる。図3に
は、ビットラインコンタクトホールあるいは蓄積ノード
コンタクトホールが、最終的に別の導体を半導体基板の
表面に接続するチャンネル72を形成するために、シリ
コンナイトライド層70が全体にエッチバックされた後
の断面が示されている。このチャンネル72は、導体6
6の2つのスタック間の位置で、シリコンナイトライド
層を介してエッチングされる。新規なエッチング技術
が、処理シーケンスのこの部分に用いられる。このエッ
チングは、シリコンナイトライドのドライエッチであ
り、LAMモデル4400のエッチャーにおいて2つの
個々のステップ(工程)で行われる。On the thin layer 62 and the thick region 63, further elements of the integrated circuit are formed. There are several stacks of conductors 66 that are used for transistor gate structures and other conductive paths or strips. An insulating layer of silicon nitride 68 is disposed on top of each conductor stack. A thin insulating layer 69 of silicon dioxide is placed on the stack of conductors 66 or on the sidewalls of the conductive strips. As shown in FIG. 2, silicon nitride 7 as an insulating material layer
Zero is deposited on the entire device 50. FIG. 3 shows that the silicon nitride layer 70 has been entirely etched back so that bit line contact holes or storage node contact holes eventually form channels 72 connecting another conductor to the surface of the semiconductor substrate. A later cross section is shown. This channel 72 is
6 and etched through the silicon nitride layer at the location between the two stacks. New etching techniques are used for this part of the processing sequence. This etching is a dry etch of silicon nitride and is performed in two separate steps in the LAM model 4400 etcher.
【0007】この2つのステップ、つまりシリコンナイ
トライドエッチプロセスは、導体ストリップの周囲にシ
リコンナイトライドの望ましい四角い肩、あるいは垂直
な側壁の輪郭を成し遂げる。最初のステップでは、クロ
ライン(塩素)Cl2 、サルファーフロライド(弗化硫
黄)SF6 、フレオン23、CHF3 、及びヘリウムH
eが、四角い肩あるいは垂直な側壁のシリコンナイトラ
イド輪郭を達成する異方性エッチを提供するために用い
られる。この側壁シリコンナイトライドのエッチング工
程は、物理的かつ化学的エッチングの双方の面を用い
る。用いられたエッチングメカニズムは、イオン衝撃
と、フレオン23、CHF3 、Cl2 からのポリマー化
(polymerization)との組み合わせを含む。これらの2つ
のメカニズムの組み合わせは、シリコンナイトライドの
異方性エッチを行うことができる。シリコンナイトライ
ドは、優先的に垂直方向に除去され、四角い肩の輪郭を
残す。This two step, the silicon nitride etch process, achieves the desired square shoulder or vertical sidewall profile of silicon nitride around the conductor strip. In the first step, chlorine (chlorine) Cl 2 , sulfur fluoride (sulfur fluoride) SF 6 , freon 23, CHF 3 and helium H
e is used to provide an anisotropic etch to achieve a silicon nitride profile with square shoulders or vertical sidewalls. The sidewall silicon nitride etching process uses both physical and chemical etching. The etching mechanism used was ion bombardment and polymerization from Freon 23, CHF 3 and Cl 2 .
(polymerization). The combination of these two mechanisms can perform an anisotropic etch of silicon nitride. Silicon nitride is preferentially removed vertically, leaving a square shoulder profile.
【0008】シリコンナイトライド介してエッチングす
る最初のステップのための条件は、次の通りである。The conditions for the first step of etching through silicon nitride are as follows.
【表1】 圧力 255 +/−20% m torr ギャップ 1.3 +/−10% cm 電力 205 +/−20% ワット Cl2 25 +/−20% sccm SF6 155 +/−20% sccm He 64 +/−20% sccm CHF3 11 +/−20% sccm 時間 終点 +/−30% 秒TABLE 1 Pressure 255 +/- 20% m torr gap 1.3 +/- 10% cm power 205 +/- 20% watts Cl 2 25 +/- 20% sccm SF 6 155 +/- 20% sccm He 64 +/- 20% sccm CHF 3 11 +/- 20% sccm time endpoint +/- 30% sec
【0009】基部電極は、約20度Cに保持される。最
初のステップの結果として、シリコンナイトライドの最
終層の実質的な部分が、導体のスタックの頂部から除去
されるとともに、モート領域56の表面までチャンネル
72の下部から除去される。これは異方性エッチングで
あるため、側壁のシリコンナイトライドは、垂直に配向
された面にエッチングされる。ポリマーが、シリコンナ
イトライドの表面上に形成され、これが、肩でのシリコ
ンナイトライドの除去を遅延させ、比較的四角い肩を残
す。シリコンナイトライドの残余が、モート領域の底に
残るようにしてもよい。上述のものの代替的なエッチン
グ混合物として、アルゴンArが、ヘリウムHeの代わ
りに用いることができる。アルゴンは、80+/−20
%sccmの量でヘリウムの代わりになるであろう。そ
れ以外は、エッチング条件は前述した通りである。フレ
オン23、CHF3 、及びヘリウムHeの混合物が、第
2エッチングステップに使用され、第1ステップの結果
生じが側壁シリコンナイトライドの四角い肩あるいは垂
直な輪郭を維持し、他方、トポグラフィによるシリコン
ナイトライドの残余を除去する。このステップは、モー
ト領域に穴が形成されることを防ぐために物理的作用の
最小をもって起こる。[0009] The base electrode is maintained at about 20 ° C. As a result of the first step, a substantial portion of the final layer of silicon nitride is removed from the top of the stack of conductors and from the bottom of channel 72 to the surface of moat region 56. Since this is an anisotropic etch, the silicon nitride on the sidewalls is etched on a vertically oriented surface. A polymer forms on the surface of the silicon nitride, which delays the removal of the silicon nitride at the shoulder, leaving a relatively square shoulder. The remainder of the silicon nitride may remain at the bottom of the moat area. As an alternative etching mixture of the above, argon Ar can be used instead of helium He. Argon is 80 +/- 20
% Sccm will replace helium. Otherwise, the etching conditions are as described above. A mixture of Freon 23, CHF 3 , and helium He is used in the second etching step, the result of the first step maintaining the square shoulder or vertical profile of the sidewall silicon nitride, while silicon nitride by topography. To remove the residue. This step occurs with minimal physical action to prevent holes from being formed in the moat area.
【0010】シリコンナイトライドを介してエッチング
する第2ステップのための条件は、次の通りである。The conditions for the second step of etching through silicon nitride are as follows.
【表2】 圧力 200 +/−20% m torr ギャップ 1.5 +/−10% cm 電力 130 +/−20% ワット Cl2 0 +/−20% sccm SF6 0 +/−20% sccm He 130 +/−20% sccm CHF3 45 +/−20% sccm 時間 終点 +/−30% 秒TABLE 2 Pressure 200 +/- 20% m torr gap 1.5 +/- 10% cm power 130 +/- 20% watts Cl 2 0 +/- 20% sccm SF 6 0 +/- 20% sccm He 130 +/- 20% sccm CHF 3 45 +/- 20% sccm time endpoint +/- 30% sec
【0011】基部電極は、約20度Cに保持される。第
2ステップの結果として、コンタクトチャンネル72
は、半導体基板の表面57まで、残存するシリコンナイ
トライドを介してエッチングされる。再び、ポリマーが
生じ、側壁シリコンナイトライドの四角い肩を保護す
る。ここで、ヘリウムHeは不活性ガスであることに留
意すべきである。他の不活性ガス、例えばアルゴンAr
や窒素N2 のようなものは、ヘリウムに置き換えること
ができる。アルゴンは、130+/−20%sccmの
量でヘリウムに置き換えられるであろう。さもなくば、
エッチング条件は、第2ステップのために前述した通り
にすべきである。図3は、上述した側壁シリコンナイト
ライドのエッチング工程後の装置50の断面でのチャン
ネル72の輪郭を示す。チャンネル72は、以下に説明
するように、その後形成されるべきビットラインノード
あるいは蓄積ノードに、ソース/ドレイン領域を接続す
るための空間を提供する。The base electrode is maintained at about 20 degrees C. As a result of the second step, the contact channel 72
Is etched through the remaining silicon nitride to the surface 57 of the semiconductor substrate. Again, a polymer forms, protecting the square shoulder of the sidewall silicon nitride. Here, it should be noted that helium He is an inert gas. Other inert gases, such as argon Ar
Something like or nitrogen N 2 can be replaced by helium. Argon will be replaced by helium in an amount of 130 +/− 20% sccm. otherwise,
The etching conditions should be as described above for the second step. FIG. 3 shows the contour of the channel 72 in cross section of the device 50 after the above-described sidewall silicon nitride etching step. Channel 72 provides space for connecting source / drain regions to a bit line node or storage node to be subsequently formed, as described below.
【0012】図4を参照すると、絶縁物質層80、例え
ば二酸化シリコンやシリコン酸化物SiOxが、集積回
路装置50の全表面上にデポジットされている状態が示
されている。このプロセス工程は、低圧化学蒸着(LP
CVD)によって、TEOSつまりテトラエチル・オル
ソシィケイト(tetraethyl orthosilicate)、Si(O
C2 H5 )4 、から行うことができる。図5に示すよう
に、TEOSがデポジットされた後、装置50の全体が
ボロン・リン・シリコン・ガラス(BPSG)82によ
って覆われ、水平な表面84を形成する。これは、絶縁
物質である。Referring to FIG. 4, there is shown a state in which an insulating material layer 80, for example, silicon dioxide or silicon oxide SiOx, is deposited on the entire surface of the integrated circuit device 50. This process step involves low pressure chemical vapor deposition (LP
By CVD, TEOS, ie, tetraethyl orthosilicate, Si (O
C 2 H 5 ) 4 . As shown in FIG. 5, after the TEOS has been deposited, the entire device 50 is covered by boron-phosphorus-silicon glass (BPSG) 82 to form a horizontal surface 84. This is an insulating material.
【0013】図6には、ポリシリコンのハードマスク物
質86が、BPSG82の頂部にデポジットされている
ことが示されている。フォトレジスト88がデポジット
され、そして、これは、ハードマスク86、BPSG物
質82及びシリコン酸化物(SiOx)物質80を介し
て、基板表面57までコンタクトチャンネルを下方に形
成するためにパターン化される。チャンネルは、蓄積ノ
ードコンタクトあるいは他の所望の導体を提供するため
に位置決めされる。これらの模範的なコンタクトチャン
ネルは、ゲート電極あるいは他の導電ラインを形成する
導体66のスタック間に作られるべきものである。図7
は、フォトレジスト物質88によって露出されたままの
領域において、ポリシリコンのハードマスク物質86が
エッチング除去された後の装置50の断面を示す。この
ドライエッチ操作は、ポリシリコンハードマスクを介し
て開始され、BPSG82の表面で停止される。図8に
示されるように、フォトレジスト物質は除去され、BP
SG物質82の表面上にパターン化されたハードマスク
物質86が残される。ハードマスクを介しての開口が、
標準的な断面で装置50の底にチャンネルを形成するた
めにパターン化される。FIG. 6 shows that a hard mask material 86 of polysilicon has been deposited on top of the BPSG 82. A photoresist 88 is deposited and this is patterned to form contact channels down to the substrate surface 57 through the hard mask 86, BPSG material 82 and silicon oxide (SiOx) material 80. Channels are positioned to provide storage node contacts or other desired conductors. These exemplary contact channels are to be created between stacks of conductors 66 forming gate electrodes or other conductive lines. FIG.
Shows a cross-section of the device 50 after the polysilicon hardmask material 86 has been etched away in the areas left exposed by the photoresist material 88. This dry etch operation is started through the polysilicon hard mask and stopped at the surface of the BPSG 82. As shown in FIG. 8, the photoresist material is removed and the BP
The patterned hard mask material 86 is left on the surface of the SG material 82. The opening through the hard mask,
Patterned to form a channel at the bottom of device 50 with a standard cross section.
【0014】図9は、半導体基板の表面までBPSGと
TEOSを介して酸化物エッチングする集積回路構造5
0の断面を示す。この酸化物エッチングは、異方性ドラ
イエッチングであり、BPSGを除去してそこに垂直な
壁90を残し、かつ、TEOSからデポジットされたシ
リコン酸化物を除去してその下に位置するシリコンナイ
トライドの垂直な壁92を残す。TEOSからデポジッ
トされたシリコン酸化物は、下方に位置するシリコンナ
イトライド70から選択的にエッチングされ、シリコン
ナイトライド側壁70に比較的四角い肩を維持する。そ
の結果、積層された導体層66を覆うシリコンナイトラ
イドの側壁70と頂部68の厚さは、チャンネル96に
形成されるべきコンタクトプラグから導電物質66の積
層間の短絡を阻止するための望ましい絶縁を提供する。
この酸化物エッチングは、2つのエッチングステップで
達成される。FIG. 9 shows an integrated circuit structure 5 in which oxide etching is performed to the surface of a semiconductor substrate through BPSG and TEOS.
0 shows a cross section. This oxide etch is an anisotropic dry etch that removes the BPSG leaving behind vertical walls 90, and removes the silicon oxide deposited from TEOS to remove the underlying silicon nitride. The vertical wall 92 is left. The silicon oxide deposited from TEOS is selectively etched from the underlying silicon nitride 70, maintaining a relatively square shoulder on the silicon nitride sidewall 70. As a result, the thickness of the silicon nitride sidewalls 70 and top 68 covering the stacked conductor layer 66 is the desired insulation to prevent shorts between the stacks of conductive material 66 from the contact plugs to be formed in the channel 96. I will provide a.
This oxide etch is achieved in two etching steps.
【0015】この酸化物エッチの第1ステップのための
条件は、以下の通りである。The conditions for the first step of this oxide etch are as follows.
【表3】 圧力 100 +/−20% m torr ギャップ 11 +/−10% cm 電力 0 +/−20% ワット CO 0 +/−20% sccm Ar 600 +/−20% sccm C4 F8 2 +/−20% sccm CF4 5 +/−20% sccm 後部圧力 (中心) 20 torr (端部) 7.5 torrTABLE 3 Pressure 100 +/- 20% m torr gap 11 +/- 10% cm power 0 +/- 20% w CO 0 +/- 20% sccm Ar 600 +/- 20% sccm C 4 F 8 2 +/- 20% sccm CF 4 5 +/- 20% sccm rear pressure (center) 20 torr (end) 7.5 torr
【0016】基部電極は、約20度Cに保持される。こ
の第1ステップの結果として、シリコン酸化物の実質的
な部分は、蓄積ノードコンタクトホールのために除去さ
れる。酸化物を介しての第2ステップエッチングのため
の条件は、以下の通りである。The base electrode is maintained at about 20 degrees C. As a result of this first step, a substantial portion of the silicon oxide is removed for the storage node contact hole. The conditions for the second step etching through the oxide are as follows.
【表4】 圧力 100 +/−20% m torr ギャップ 11 +/−10% cm 電力 1500 +/−20% ワット CO 150 +/−20% sccm Ar 600 +/−20% sccm C4 F8 2 +/−20% sccm CF4 5 +/−20% sccm 後部圧力 (中心) 20 torr (端部) 7.5 torrTable 4 Pressure 100 +/- 20% m torr gap 11 +/- 10% cm power 1500 +/- 20% w CO 150 +/- 20% sccm Ar 600 +/- 20% sccm C 4 F 8 2 +/- 20% sccm CF 4 5 +/- 20% sccm rear pressure (center) 20 torr (end) 7.5 torr
【0017】基部電極は、約20度Cに保持される。第
2ステップの結果として、蓄積ノードコンタクトホール
は、半導体基板の表面までエッチングされる。いかなる
シリコン酸化物残余も除去される。ここで、アルゴンは
不活性ガスであり、それ故、ヘリウムあるいは窒素がこ
れに置き換えられることに留意すべきである。その後、
図10に示すように、ポリシリコン100が半導体構造
の全頂部にデポジットされ、その後に形成されるべき蓄
積ノードコンタクトプラグを形成するためにチャンネル
96を完全に充填する。ポリシリコン100の表面は、
比較的平坦な面であるように仕上げる。図11を参照す
る。同図には、ポリシリコンのエッチバック後の集積回
路構造50の断面が示されている。このエッチングは、
図10に示すポリシリコン層100の一部と層86を除
去する。ここで、図11において、ポリシリコン102
が、その後プラグに形成されるべき蓄積ノードプラグコ
ンタクト領域96に残ることに留意すべきである。この
ポリシリコンのエッチングは、BPSG物質82で止め
る。The base electrode is held at about 20 degrees C. As a result of the second step, the storage node contact hole is etched down to the surface of the semiconductor substrate. Any silicon oxide residues are removed. It should be noted here that argon is an inert gas and therefore helium or nitrogen is replaced by it. afterwards,
As shown in FIG. 10, polysilicon 100 is deposited on the entire top of the semiconductor structure, completely filling channel 96 to form a storage node contact plug to be subsequently formed. The surface of the polysilicon 100
Finish as a relatively flat surface. Please refer to FIG. FIG. 2 shows a cross section of the integrated circuit structure 50 after polysilicon is etched back. This etching is
The part of the polysilicon layer 100 and the layer 86 shown in FIG. 10 are removed. Here, in FIG.
Should remain in the storage node plug contact region 96 to be subsequently formed in the plug. The etching of the polysilicon is stopped by the BPSG material 82.
【0018】図12は、BPSG物質82と残存するポ
リシリコン102上への酸化物104のデポジット後の
集積回路装置50の断面を示す。酸化物デポジション1
04とBPSG物質はともに酸化物であるので、以後こ
れらの層は、引き続く図及び説明の双方において1つの
層として取り扱われる。こうした1つの層は、BPSG
物質層82として引用される。図13は、ポリシリコン
層106がBPSG物質層82上にデポジットされた後
の装置50の断面を示す。図14には、ポリシリコン1
06上にデポジットされ、そして基板52の表面57と
のビットラインコンタクトのためのホールを開口するた
めにパターン化されたフォトレジストマスク110が示
されている。図15を参照すると、マスク110は、B
PSG物質82の表面までポリシリコン層106を介し
てポリシリコンドライエッチングを行うステップに用い
られる。FIG. 12 shows a cross section of integrated circuit device 50 after the deposition of oxide 104 on BPSG material 82 and remaining polysilicon 102. Oxide deposition 1
Since both 04 and the BPSG material are oxides, these layers are hereafter treated as one layer in both the figures and the description that follows. One such layer is BPSG
Quoted as material layer 82. FIG. 13 shows a cross section of the device 50 after the polysilicon layer 106 has been deposited on the BPSG material layer 82. FIG. 14 shows polysilicon 1
Shown is a photoresist mask 110 deposited on 06 and patterned to open holes for bit line contact with surface 57 of substrate 52. Referring to FIG. 15, the mask 110 is made of B
This is used in a step of performing polysilicon dry etching up to the surface of the PSG material 82 via the polysilicon layer 106.
【0019】図16には、図15のフォトレジストマス
ク110の除去を伴う集積回路装置50の断面が示され
ている。こうして、集積回路装置50には、ポリシリコ
ン106のハードマスクが残される。ハードマスクを介
してのホールは、次のビットラインコンタクトが形成さ
れるべきホールをエッチングするためのパターンを作成
する。FIG. 16 shows a cross section of the integrated circuit device 50 with the removal of the photoresist mask 110 of FIG. Thus, the hard mask of the polysilicon 106 is left in the integrated circuit device 50. The hole through the hard mask creates a pattern for etching the hole where the next bit line contact is to be formed.
【0020】図17は、異方性のシリコン酸化物ドライ
エッチング工程が行われた後の装置50の断面を示す。
シリコン酸化物82は、ビットラインが基板と接続形成
されるように、半導体基板52の表面57にいたるまで
エッチング除去される。この結果として生じるビットラ
インコンタクトホール112が開口されると、ビットラ
インを形成することができる。ここで、ビットラインコ
ンタクトホール112のシリコンナイトライド側壁が実
質的に四角い肩に維持されていることに留意すべきであ
る。従って、シリコンナイトライド70は、導電物質6
6と形成されるべきビットラインとの間の短絡を防ぐた
めに十分な絶縁を提供する望ましい厚さを維持する。こ
のシリコン酸化物ドライエッチは、図9の工程に関して
説明された2つのステップと同様である。図18を参照
すると、集積回路装置50の断面は、ハードマスク10
6の表面上に置かれた2つの追加の物質層を含む。最初
に、ポリシリコン層114が全体にデポジットされる。
特に、ポリシリコン層114は、半導体基板52の表面
57と接触するビットラインコンタクトホール112の
底にデポジットされる。ポリシリコン層114の表面上
には、全体にデポジットされたタングステンシリサイド
層116がある。タングステンシリサイド層116は、
ビットラインコンタクトホール内の下部までポリシリコ
ン上にデポジットされる。FIG. 17 shows a cross section of the device 50 after the anisotropic silicon oxide dry etching step has been performed.
The silicon oxide 82 is etched away down to the surface 57 of the semiconductor substrate 52 so that the bit lines are connected to the substrate. When the resulting bit line contact hole 112 is opened, a bit line can be formed. Here, it should be noted that the silicon nitride sidewall of the bit line contact hole 112 is maintained at a substantially square shoulder. Therefore, the silicon nitride 70 is made of the conductive material 6
Maintain a desired thickness that provides sufficient insulation to prevent short circuits between 6 and the bit line to be formed. This silicon oxide dry etch is similar to the two steps described with respect to the process of FIG. Referring to FIG. 18, the cross section of the integrated circuit device 50 is a hard mask 10
6 including two additional layers of material placed on the surface. First, a polysilicon layer 114 is deposited entirely.
In particular, the polysilicon layer 114 is deposited at the bottom of the bit line contact hole 112 that contacts the surface 57 of the semiconductor substrate 52. On the surface of the polysilicon layer 114 is a tungsten silicide layer 116 that is entirely deposited. The tungsten silicide layer 116
The polysilicon is deposited on the polysilicon up to the lower portion in the bit line contact hole.
【0021】図19は、タングステンシリサイド層11
6の頂部に配置され、そしてタングステンシリサイド1
16と2つのポリシリコン層114、106を含むビッ
トライン構造を形成するためにパターン化されたフォト
レジスト120を示す。結果として生じるビットライン
は、基板の表面57でソース/ドレイン領域と接続す
る。図20を参照すると、タングステンとポリシリコン
のドライエッチングを伴う装置50の断面が示されてい
る。タングステンシリサイド層116、ポリシリコン1
14及びポリシリコンハードマスク106だけがエッチ
ング除去され、フォトレジスト120の下にビットライ
ン構造が残る。FIG. 19 shows the tungsten silicide layer 11.
6 and tungsten silicide 1
Shown is a photoresist 120 that has been patterned to form a bit line structure that includes 16 and two polysilicon layers 114,106. The resulting bit lines connect to the source / drain regions at the surface 57 of the substrate. Referring to FIG. 20, a cross section of an apparatus 50 with dry etching of tungsten and polysilicon is shown. Tungsten silicide layer 116, polysilicon 1
Only the 14 and polysilicon hard mask 106 are etched away, leaving the bit line structure under the photoresist 120.
【0022】ビットラインが形成された後の図21に示
すように、次の工程は、ビットライン構造の表面から図
20のフォトレジスト120を除去することである。図
22は、次の2つの処理工程後の結果を示す。2つの工
程において、絶縁物質が全上表面上にデポジットされ
る。最初の工程では、約1000オングストロームの厚
さのシリコン酸化物層122が、装置50の全表面上に
TEOSからデポジットされる。次に、約250オング
ストロームの厚さのシリコンナイトライド層124が、
シリコン酸化物層122の表面上にデポジットされる。
これら2つの物質層は、共に全体のビットライン構造を
覆う絶縁物質を形成する。図23では、装置50の全体
上を約5000オングストロームの厚さの別のシリコン
酸化物126がデポジットされた後の結果が示されてい
る。その際、装置は約850度Cで約20分間アニール
される。シリコン酸化物層126はエッチバックされ、
比較的平坦な表面で約500オングストロームの層を残
す。そして、シリコン酸化物層128が、TEOSから
全体に約500オングストロームの厚さでデポジットさ
れる。As shown in FIG. 21 after the bit lines have been formed, the next step is to remove the photoresist 120 of FIG. 20 from the surface of the bit line structure. FIG. 22 shows the result after the next two processing steps. In two steps, insulating material is deposited on the entire upper surface. In a first step, a silicon oxide layer 122 about 1000 Å thick is deposited from TEOS over the entire surface of device 50. Next, a silicon nitride layer 124 having a thickness of about 250 Å is provided.
Deposited on the surface of silicon oxide layer 122.
These two material layers together form an insulating material covering the entire bit line structure. FIG. 23 shows the result after another 5000 Angstrom thick silicon oxide 126 has been deposited over the entire device 50. The device is then annealed at about 850 ° C. for about 20 minutes. The silicon oxide layer 126 is etched back,
Leave a layer of about 500 Å on a relatively flat surface. A silicon oxide layer 128 is then deposited from TEOS to a total thickness of about 500 Angstroms.
【0023】その後、図24に示すように、ポリシリコ
ン層130が装置50の全体上に約2000オングスト
ロームの厚さにデポジットされる。図25に示すよう
に、フォトレジストマスク132がデポジットされ、そ
して蓄積ノードコンタクト102に対する蓄積キャパシ
タコンタクトのための開口134の位置が形成される。
図26には、次の蓄積ノードコンタクト102と接触す
る蓄積キャパシタコンタクトの処理・形成のためにポリ
シリコン層130を介してホール136を開口するポリ
シリコンドライエッチを伴う装置50の断面が示されて
いる。図27を参照すると、図26のフォトレジストマ
スク132が除去された後の装置50の断面が示されて
いる。ポリシリコン層は、蓄積キャパシタを蓄積ノード
プラグ102に下部で接続させるために、酸化物を介し
てホールを形成するための開口あるいはホール136を
有するハードマスク形態を維持する。Thereafter, a polysilicon layer 130 is deposited over the entire device 50 to a thickness of about 2000 angstroms, as shown in FIG. As shown in FIG. 25, a photoresist mask 132 is deposited, and openings 134 for storage capacitor contacts to storage node contacts 102 are formed.
FIG. 26 shows a cross section of a device 50 with a polysilicon dry etch opening a hole 136 through a polysilicon layer 130 for processing and forming a storage capacitor contact that contacts the next storage node contact 102. I have. Referring to FIG. 27, there is shown a cross section of the device 50 after the photoresist mask 132 of FIG. 26 has been removed. The polysilicon layer maintains a hard mask configuration with openings or holes 136 for forming holes through oxide to connect the storage capacitors to storage node plugs 102 below.
【0024】図28は、二酸化シリコンのドライエッチ
を伴う装置50の断面を示す。このエッチは、ハードマ
スク130のホール下に、蓄積ノードプラグ102の上
表面への全ての通路であるホール138を生じさせる。
このエッチは、図9の工程に関して説明した2段階エッ
チと同様である。図29には、図28の装置50の全頂
部に約700オングストロームの厚さにデポジットされ
たポリシリコン層140が示されている。図30を参照
すると、装置50の全頂部に、シリコン酸化物層142
がTEOSから約5000オングストロームの厚さにデ
ポジットされている。FIG. 28 shows a cross section of the device 50 with a dry etch of silicon dioxide. This etch creates a hole 138 below the hole in the hard mask 130 that is all the way to the upper surface of the storage node plug 102.
This etch is similar to the two-stage etch described with respect to the process of FIG. FIG. 29 shows a polysilicon layer 140 deposited to a thickness of about 700 angstroms on the entire top of the device 50 of FIG. Referring to FIG. 30, a silicon oxide layer 142
Has been deposited from TEOS to a thickness of about 5000 Angstroms.
【0025】図31に示すように、フォトレジストマス
ク144がデポジットされ、そしてシリコン酸化物層1
42の頂部に形成される。図32は、シリコン酸化物の
メサ150の頂部にフォトレジスト物質144を残すシ
リコン酸化物層142のドライエッチを伴う装置50の
断面を示す。図33を参照すると、この断面は、フォト
レジストマスクがシリコン酸化物のメサ150の頂部か
ら除去された後の装置50を示すものである。図34に
示すように、導電性のポリシリコン層152が図33の
装置50の全上表面上にデポジットされる。こうして、
ポリシリコン層は、メサ150の側壁及び頂部を覆う。
メサ150と他の領域との間で、ポリシリコン152は
蓄積ノードコンタクトプラグ102と接続されるポリシ
リコン層140と接触する。A photoresist mask 144 is deposited, as shown in FIG.
42 are formed at the top. FIG. 32 shows a cross section of the device 50 with a dry etch of the silicon oxide layer 142 leaving the photoresist material 144 on top of the silicon oxide mesa 150. Referring to FIG. 33, this cross section shows the device 50 after the photoresist mask has been removed from the top of the silicon oxide mesa 150. As shown in FIG. 34, a conductive polysilicon layer 152 is deposited on the entire top surface of the device 50 of FIG. Thus,
The polysilicon layer covers the sidewalls and top of mesa 150.
Between mesa 150 and the other region, polysilicon 152 contacts polysilicon layer 140 connected to storage node contact plug 102.
【0026】図35は、ポリシリコン層152のエッチ
バックを伴う図34の部分断面図である。ここで、ポリ
シリコンは、メサ150の頂部からエッチング除去され
るとともにメサ間の水平な面からも除去されることに留
意する。エッチバックプロセスは、メサ150の各々に
ポリシリコンの側壁被覆を残す。これらのポリシリコン
側壁152は、ポリシリコン層140を介して蓄積ノー
ドコンタクトプラグ102に接続される。図36を参照
すると、この断面は、シリコン酸化物エッチ後の図35
の部分を示す。このエッチは、メサ150の全てのシリ
コン酸化物、ポリシリコン層140によって囲まれた窪
み内の下方の全てのシリコン酸化物及びポリシリコン1
52の側壁間のすべてのシリコン酸化物を除去する。シ
リコン酸化物が除去されると、残存するポリシリコン1
40、152は、たいまつ(トーチ)の断面のように形
状形成された断面を有する導電蓄積ノードを形成する。FIG. 35 is a partial cross-sectional view of FIG. 34 with etchback of polysilicon layer 152. FIG. Note that the polysilicon is etched away from the top of the mesas 150 as well as from the horizontal plane between the mesas. The etchback process leaves a polysilicon sidewall coverage on each of the mesas 150. These polysilicon sidewalls 152 are connected to storage node contact plugs 102 via polysilicon layer 140. Referring to FIG. 36, this cross section is shown in FIG. 35 after the silicon oxide etch.
Part is shown. This etch removes all the silicon oxide in the mesa 150, all the silicon oxide below in the depression surrounded by the polysilicon layer 140 and the polysilicon 1
Remove any silicon oxide between the 52 sidewalls. When the silicon oxide is removed, the remaining polysilicon 1
40, 152 form a conductive storage node having a cross-section shaped like the cross-section of a torch.
【0027】図37は、シリコンナイトライドからなる
絶縁層154のデポジットを伴う図36の部分断面を示
す。シリコンナイトライド層154がデポジットされた
後、装置50は、シリコンナイトライド層154の頂部
にシリコン酸化物156を形成するために、酸化プロセ
スにさらされる。図38に示すように、図37の部分断
面は、全頂部上にデポジットされた導電性のポリシリコ
ン層160を有している。一連のプロセス工程における
この時点で、シリコンナイトライド154とシリコン酸
化物156の絶縁層によって、導電性の蓄積ノードポリ
シリコン140、152から分離された導電性のポリシ
リコン層160が存在する。その後、ポリシリコン層1
60は、フィールドプレートに形成される。FIG. 37 shows a partial cross section of FIG. 36 with a deposit of an insulating layer 154 made of silicon nitride. After the silicon nitride layer 154 has been deposited, the device 50 is subjected to an oxidation process to form a silicon oxide 156 on top of the silicon nitride layer 154. As shown in FIG. 38, the partial cross section of FIG. 37 has a conductive polysilicon layer 160 deposited on the entire top. At this point in the sequence of process steps, there is a conductive polysilicon layer 160 separated from the conductive storage node polysilicon 140, 152 by an insulating layer of silicon nitride 154 and silicon oxide 156. Then, the polysilicon layer 1
60 is formed on the field plate.
【0028】長所は、上述の処理工程が、基板表面57
と接続されたビットライン構造106、114、116
の形成を完了させたことである。このビットライン構造
は、絶縁シリコンナイトライド側壁70によって導電性
ワードライン構造66から分離されている。蓄積キャパ
シタ構造102、140、152、154、156、1
60の形成もまた完了され、そこの導電性コンタクトプ
ラグ102が基板表面57に接続されている。ビットラ
イン層114と蓄積ノードコンタクトプラグ102は、
すべて側壁シリコンナイトライド層70によって導電性
のワードライン構造66から分離されている。側壁シリ
コンナイトライド70は、操作中の不所望の短絡なし
に、ビットラインと蓄積ノードコンタクトプラグをワー
ドライン構造から有効に絶縁するのに十分な厚さと比較
的四角い上部コーナ(角)とを備えている。The advantage is that the above-described processing steps can
Bit line structures 106, 114, 116 connected to
Has been completed. The bit line structure is separated from the conductive word line structure 66 by insulating silicon nitride sidewalls 70. Storage capacitor structures 102, 140, 152, 154, 156, 1
The formation of 60 has also been completed, with conductive contact plugs 102 connected to substrate surface 57. The bit line layer 114 and the storage node contact plug 102
All are separated from the conductive word line structures 66 by sidewall silicon nitride layers 70. Sidewall silicon nitride 70 has a thickness and a relatively square top corner sufficient to effectively isolate the bit line and storage node contact plug from the word line structure without undesired shorts during operation. ing.
【0029】完全な集積回路メモリ装置を製造するプロ
セスは、最後に述べた工程から継続する。上述したプロ
セスは、製造されている集積回路装置内に非常に優れた
効果を生じさせる。また、代替的な模範の製造シーケン
スが、所望の集積回路装置を生成するために用いること
ができる。代替となる模範的なシーケンスは、単一工程
で蓄積ノードコンタクトを作るための製造シーケンスと
してみなすことができる。つまり、蓄積ノードコンタク
トのための、単一のマスク、エッチ、及び導体のデポジ
ットである。この代替的なシーケンスが、以下に直接説
明される。The process of manufacturing a complete integrated circuit memory device continues from the last mentioned step. The above described process produces very good results in the integrated circuit device being manufactured. Also, alternative exemplary manufacturing sequences can be used to create the desired integrated circuit device. An alternative exemplary sequence can be viewed as a manufacturing sequence for making storage node contacts in a single step. That is, a single mask, etch, and conductor deposit for the storage node contact. This alternative sequence is described directly below.
【0030】プロセスの最初のステップは、上述された
図1ないし図5に開示されたステップと同様に行われ
る。シリコンナイトライドに四角い肩と垂直な側壁を残
すシリコンナイトライドエッチの長所は、これらの最初
のステップに含まれる。本プロセスは、図5の工程の後
から続行する。図39を参照すると、薄いポリシリコン
層86が酸化物82上に配置された後の装置50の断面
が示されている。そして、フォトレジスト層200が、
ビットラインコンタクトのためのホールをエッチングす
るためにフォトマスクに形成される。図40は、フォト
レジスト200によって決定されたパターンにポリシリ
コン86を介してエッチングする半導体装置の断面を示
す。このエッチは、酸化物層82上に位置するポリシリ
コンのハードマスク86を形成する。The first steps of the process are performed in a manner similar to the steps disclosed above in FIGS. The advantages of silicon nitride etch, which leaves a square shoulder and vertical sidewalls in silicon nitride, are included in these first steps. This process continues after the step of FIG. Referring to FIG. 39, there is shown a cross section of the device 50 after a thin polysilicon layer 86 has been placed over the oxide 82. FIG. Then, the photoresist layer 200
A photomask is formed to etch holes for bit line contacts. FIG. 40 shows a cross section of a semiconductor device in which a pattern determined by the photoresist 200 is etched through the polysilicon 86. This etch forms a polysilicon hard mask 86 located over the oxide layer 82.
【0031】図41には、フォトレジストマスクが除去
された後に形成されている集積回路の断面が示されてい
る。ハードマスク86が残され、望ましいビットライン
コンタクトを形成するためにパターン化される。一つの
ビットラインコンタクトのためのマスク開口が示されて
いるが、図示されない多くの他のビットラインコンタク
トの開口が、装置の他の部分に形成され得ることは明ら
かである。図42を参照すると、半導体基板の上表面5
7までBPSGとTEOSを介して自己整合的に酸化物
エッチングされたビットラインコンタクトを伴い製造さ
れた装置50の断面が示されている。この酸化物エッチ
は異方性ドライエッチであり、BPSGを除去してそこ
に垂直な壁90を残すとともに、TEOSからデポジッ
トされたシリコン酸化物を除去して下に位置するシリコ
ンナイトライドの垂直な壁92を残す。TEOSからデ
ポジットされたシリコン酸化物は、下に位置するシリコ
ンナイトライド70から選択的にエッチングされて比較
的四角い肩をシリコンナイトライド70の側壁に維持す
る。この結果、積層された導電層66を覆うシリコンナ
イトライド側壁70及び頂部68の厚さは、形成される
べきビットラインコンタクトから導電物質の積層66間
の短絡を防ぐのに望ましい絶縁を提供する。この酸化物
エッチングは、2つのエッチング工程において達成され
る。FIG. 41 shows a cross section of the integrated circuit formed after the photoresist mask is removed. Hard mask 86 is left and patterned to form the desired bit line contacts. Although a mask opening for one bit line contact is shown, it is clear that many other bit line contact openings, not shown, may be formed in other parts of the device. Referring to FIG. 42, the upper surface 5 of the semiconductor substrate
A cross section of a device 50 fabricated with bit line contacts self-aligned oxide etched through BPSG and TEOS up to 7 is shown. This oxide etch is an anisotropic dry etch that removes the BPSG leaving a vertical wall 90, and removes the silicon oxide deposited from TEOS to remove the vertical silicon nitride underneath. Leave wall 92. Silicon oxide deposited from TEOS is selectively etched from the underlying silicon nitride 70 to maintain a relatively square shoulder on the sidewall of silicon nitride 70. As a result, the thickness of the silicon nitride sidewall 70 and top 68 over the stacked conductive layer 66 provides the desired insulation to prevent a short circuit between the stack 66 of conductive material from the bit line contact to be formed. This oxide etching is accomplished in two etching steps.
【0032】酸化物エッチの最初のステップのための条
件は、次のようである。The conditions for the first step of the oxide etch are as follows.
【表5】 圧力 100 +/−20% m torr ギャップ 11 +/−10% cm 電力 0 +/−20% ワット CO 150 +/−20% sccm Ar 600 +/−20% sccm C4 F8 2 +/−20% sccm CF4 5 +/−20% sccm 後部圧力 (中心) 20 torr (端部) 7.5 torrTABLE 5 Pressure 100 +/- 20% m torr gap 11 +/- 10% cm power 0 +/- 20% w CO 150 +/- 20% sccm Ar 600 +/- 20% sccm C 4 F 8 2 +/- 20% sccm CF 4 5 +/- 20% sccm rear pressure (center) 20 torr (end) 7.5 torr
【0033】基部電極は、約20度Cに保持される。第
1工程の結果として、シリコン酸化物の実質的な部分
は、ビットラインコンタクトホールのために除去され
る。酸化物を介してのエッチングする第2ステップのた
めの条件は、次のようである。The base electrode is maintained at about 20 degrees C. As a result of the first step, a substantial portion of the silicon oxide is removed for bit line contact holes. The conditions for the second step of etching through the oxide are as follows.
【表6】 圧力 100 +/−20% m torr ギャップ 11 +/−10% cm 電力 1500 +/−20% ワット CO 150 +/−20% sccm Ar 600 +/−20% sccm C4 F8 2 +/−20% sccm CF4 5 +/−20% sccm 後部圧力 (中心) 20 torr (端部) 7.5 torr[Table 6] Pressure 100 +/- 20% m torr gap 11 +/- 10% cm power 1500 +/- 20% w CO 150 +/- 20% sccm Ar 600 +/- 20% sccm C 4 F 8 2 +/- 20% sccm CF 4 5 +/- 20% sccm rear pressure (center) 20 torr (end) 7.5 torr
【0034】基部電極は、約20度Cに保持される。第
2ステップの結果として、コンタクトホールは、半導体
基板の上表面に至るまでエッチングされる。いかなるシ
リコン酸化物残さも除去される。ここで、アルゴンは不
活性ガスであり、それ故、ヘリウムあるいは窒素がこれ
に置き換えられることに留意すべきである。このような
エッチは、酸化物層82の領域と酸化物層80の部分、
つまりハードマスク86のビットラインコンタクト開口
によって露出された領域をエッチング除去するために続
けられる。ここで、層80と層82は、シリコン基板の
上表面を露出させるために、直角に下方にエッチングさ
れることに留意すべきである。このため、形成されるべ
きビットラインコンタクトは、シリコン基板の上表面に
直接接続することができる。四角い側壁ナイトライドの
重要な長所は、図42に明らかなように、ビットライン
コンタクトエッチに対して非常に多くのものを与える。
これらの四角い肩によって、シリコンナイトライド70
の望ましい最小限度の厚さは、ビットラインコンタクト
ホール内に形成されるべき導電性ビットラインコンタク
トから導電層66が所望に電気的隔離されることを満足
させ、あるいは卓越させることを保証する。The base electrode is maintained at about 20 degrees C. As a result of the second step, the contact holes are etched down to the upper surface of the semiconductor substrate. Any silicon oxide residue is removed. It should be noted here that argon is an inert gas and therefore helium or nitrogen is replaced by it. Such an etch may include regions of oxide layer 82 and portions of oxide layer 80,
That is, the process is continued to etch away the region of the hard mask 86 exposed by the bit line contact opening. It should be noted here that layers 80 and 82 are etched down at right angles to expose the upper surface of the silicon substrate. Thus, the bit line contact to be formed can be directly connected to the upper surface of the silicon substrate. An important advantage of the square sidewall nitride provides a great deal for the bit line contact etch, as is evident in FIG.
With these square shoulders, the silicon nitride 70
The desired minimum thickness ensures that the conductive layer 66 is desirably electrically isolated from the conductive bit line contacts to be formed in the bit line contact holes.
【0035】図43では、図42のハードマスク物質8
6が除去された後の装置50の断面が示されている。そ
の後、図44に示すように、700オングストロームの
ポリシリコン層202は、酸化物上に配置されるととも
に、基板上表面と電気的な接続を形成するビットライン
コンタクトホール内にも配置される。それから、800
オングストロームのタングステンシリサイド204が、
ポリシリコン層202の全上表面上にデポジットされ
る。このタングステンシリサイド層もまたビットライン
コンタクトホールの一部を埋める。図45に示すよう
に、フォトレジスト物質層208がタングステンシリサ
イド204の頂部にデポジットされ、蓄積ノードコンタ
クトホールを開口するためにマスクに形成される。その
後、図46に示すように、露出されたポリシリコン層2
02とタングステンシリサイド層204の部分がエッチ
ング除去され、ここが、蓄積ノードコンタクトが形成さ
れるべき所である。エッチング工程の完了時に、フォト
レジストマスク物質208が除去される。In FIG. 43, the hard mask material 8 of FIG.
A cross section of the device 50 is shown after 6 has been removed. Thereafter, as shown in FIG. 44, a 700 Å polysilicon layer 202 is disposed on the oxide and also in a bit line contact hole that forms an electrical connection with the upper surface of the substrate. Then 800
Angstroms tungsten silicide 204
Deposited on the entire upper surface of polysilicon layer 202. This tungsten silicide layer also fills a part of the bit line contact hole. As shown in FIG. 45, a photoresist material layer 208 is deposited on top of the tungsten silicide 204 and is formed in a mask to open a storage node contact hole. Thereafter, as shown in FIG. 46, the exposed polysilicon layer 2 is exposed.
02 and portions of the tungsten silicide layer 204 are etched away, which is where the storage node contacts should be formed. Upon completion of the etching process, the photoresist mask material 208 is removed.
【0036】図47は、2つの絶縁物質層が全体にデポ
ジットされた後の装置50の断面を示す。最初に、10
00オングストロームのTEOSからデポジットされた
酸化物層212が全体に形成される。次に、250オン
グストロームのシリコンナイトライド層214が、酸化
物層212の頂部上に配置される。その後、図48に示
すように、2つの追加の絶縁層が全体にデポジットされ
る。最初の絶縁層は、5000オングストロームのBP
SGのデポジット層216である。もう一つ絶縁層21
8が、BPSGのデポジット層の頂部上にデポジットさ
れる。絶縁層218は、TEOSからのHLDデポジッ
ト218であることができる。図49には、シリコン基
板の上表面まで絶縁層を介して蓄積ノードコンタクトホ
ールを開口するためにフォトマスクに形成されたフォト
レジスト層220を有する装置50の断面が示されてい
る。シリコン酸化物エッチは、2つのステップで行われ
る。FIG. 47 shows a cross section of the device 50 after the two layers of insulating material have been fully deposited. First, 10
An oxide layer 212 deposited entirely from 00 Å of TEOS is formed. Next, a 250 Å silicon nitride layer 214 is deposited on top of the oxide layer 212. Thereafter, as shown in FIG. 48, two additional insulating layers are deposited entirely. The first insulating layer is 5000 angstrom BP
SG deposit layer 216. Another insulating layer 21
8 is deposited on top of the BPSG deposit layer. Insulating layer 218 can be an HLD deposit 218 from TEOS. FIG. 49 shows a cross section of an apparatus 50 having a photoresist layer 220 formed on a photomask to open a storage node contact hole through an insulating layer to the upper surface of the silicon substrate. The silicon oxide etch is performed in two steps.
【0037】この酸化物エッチの最初のステップのため
の条件は、次のようである。The conditions for the first step of this oxide etch are as follows.
【表7】 圧力 100 +/−20% m torr ギャップ 11 +/−10% cm 電力 0 +/−20% ワット CO 150 +/−20% sccm Ar 600 +/−20% sccm C4 F8 2 +/−20% sccm CF4 5 +/−20% sccm 後部圧力 (中心) 20 torr (端部) 7.5 torrTable 7 Pressure 100 +/- 20% m torr gap 11 +/- 10% cm power 0 +/- 20% w CO 150 +/- 20% sccm Ar 600 +/- 20% sccm C 4 F 8 2 +/- 20% sccm CF 4 5 +/- 20% sccm rear pressure (center) 20 torr (end) 7.5 torr
【0038】基部電極は、約20度Cに保持される。第
1ステップの結果として、酸化物の実質的な部分が蓄積
ノードコンタクトホールから除去される。酸化物を介し
てエッチングする第2ステップのための条件は、次の通
りである。The base electrode is maintained at about 20 degrees C. As a result of the first step, a substantial portion of the oxide is removed from the storage node contact hole. The conditions for the second step of etching through the oxide are as follows.
【表8】 圧力 100 +/−20% m torr ギャップ 11 +/−10% cm 電力 1500 +/−20% ワット CO 150 +/−20% sccm Ar 600 +/−20% sccm C4 F8 2 +/−20% sccm CF4 5 +/−20% sccm 後部圧力 (中心) 20 torr (端部) 7.5 torrTable 8 Pressure 100 +/- 20% m torr gap 11 +/- 10% cm power 1500 +/- 20% w CO 150 +/- 20% sccm Ar 600 +/- 20% sccm C 4 F 8 2 +/- 20% sccm CF 4 5 +/- 20% sccm rear pressure (center) 20 torr (end) 7.5 torr
【0039】基部電極は、約20度Cに保持される。第
2ステップの結果として、蓄積ノードコンタクトホール
が基板表面に至るまでエッチングされる。ここで、アル
ゴンは不活性ガスであり、ヘリウムあるいは窒素がこれ
に置き換えることができることに留意すべきである。図
50を参照すると、シリコン基板物質の上表面までいく
つかの酸化物層を介して蓄積ノードコンタクトホールを
自己整合的に異方性エッチングした後の図49の集積回
路装置の断面が示されている。この蓄積ノードコンタク
トのための酸化物エッチは、1つのマスク工程で成し遂
げられる。引き続き、コンタクト物質が、半導体基板物
質と直接のコンタクトを形成するためにデポジットされ
る。ここで、酸化物エッチは、導電層66に隣接するシ
リコンナイトライド側壁の絶縁70を保つことに留意す
べきである。シリコンナイトライド側壁絶縁70は、そ
れらの四角い肩と望ましい絶縁の厚さを保持する。The base electrode is maintained at about 20 degrees C. As a result of the second step, the storage node contact hole is etched down to the substrate surface. Here, it should be noted that argon is an inert gas and helium or nitrogen can replace it. Referring to FIG. 50, there is shown a cross-section of the integrated circuit device of FIG. 49 after self-aligned anisotropic etching of the storage node contact hole through several oxide layers to the upper surface of the silicon substrate material. I have. The oxide etch for this storage node contact is accomplished in one mask step. Subsequently, a contact material is deposited to form a direct contact with the semiconductor substrate material. Here, it should be noted that the oxide etch preserves the insulation 70 on the silicon nitride sidewall adjacent to the conductive layer 66. The silicon nitride sidewall insulation 70 retains their square shoulders and the desired insulation thickness.
【0040】図51は、図50に示される自己整合エッ
チング工程後にポリシリコン層222を全表面上へデポ
ジションした装置の断面を示す。ポリシリコン層222
が形成された後、厚いシリコン酸化物層226が全体に
デポジットされる。シリコン酸化物226のデポジット
は、ポリシリコン層222の全表面を覆い、また蓄積ノ
ードコンタクトホールの残りを充填することを含む。図
52には、フォトレジスト物質層がデポジットされ、そ
して蓄積セルキャパシタのための蓄積プレート部分に導
体を形成するためにパターン化された後の図51の装置
の断面が示されている。図53は、シリコン酸化物層2
26の異方性エッチと図52のフォトレジストマスク2
28の除去を伴う図52の装置の断面を示す。FIG. 51 shows a cross section of the device in which the polysilicon layer 222 has been deposited over the entire surface after the self-aligned etching step shown in FIG. Polysilicon layer 222
Is formed, a thick silicon oxide layer 226 is deposited entirely. Depositing silicon oxide 226 covers the entire surface of polysilicon layer 222 and includes filling the remainder of the storage node contact hole. FIG. 52 shows a cross section of the device of FIG. 51 after a layer of photoresist material has been deposited and patterned to form conductors in the storage plate portions for the storage cell capacitors. FIG. 53 shows the silicon oxide layer 2
Anisotropic etch 26 and photoresist mask 2 of FIG.
53 shows a cross section of the apparatus of FIG. 52 with the removal of 28.
【0041】図54を参照すると、ポリシリコン層23
0が図53の装置の全頂部上にデポジットされる。ここ
で、ポリシリコン230は、シリコン酸化物メサ226
の頂部とそれらのメサの側壁を覆うことに留意すべきで
ある。ポリシリコン230は、蓄積ノードコンタクトを
形成するポリシリコン層222と接触する。図55に
は、図54のポリシリコン層230の異方性エッチ後の
図54の装置が示されている。図55では、メサ226
の側壁に位置されたポリシリコン230がその場所に残
り、他方、ポリシリコン230の水平部分がエッチング
除去されている。ここで、側壁ポリシリコン230は、
蓄積ノードコンタクトを形成するポリシリコン層222
と直接に接触する状態を維持していることに留意すべき
である。側壁ポリシリコン230は、形成されている蓄
積セルキャパシタの蓄積プレートの主要部分を形成す
る。Referring to FIG. 54, polysilicon layer 23
Zero is deposited on the entire top of the device of FIG. Here, the polysilicon 230 is a silicon oxide mesa 226
Note that it covers the tops of the mesas and their mesa sidewalls. Polysilicon 230 contacts polysilicon layer 222 forming a storage node contact. FIG. 55 shows the device of FIG. 54 after anisotropic etching of the polysilicon layer 230 of FIG. In FIG. 55, the mesa 226
The polysilicon 230 located on the side wall of the polysilicon 230 remains in its place, while the horizontal portion of the polysilicon 230 has been etched away. Here, the sidewall polysilicon 230 is
Polysilicon layer 222 forming storage node contact
It should be noted that direct contact is maintained. The sidewall polysilicon 230 forms a major portion of the storage plate of the storage cell capacitor being formed.
【0042】図56を参照すると、酸化物226がエッ
チング除去された後の図55の半導体装置の断面が示さ
れている。導電性のポリシリコン層230及び222の
残存部分は、トーチ(たいまつ)状断面を有する蓄積ノ
ードプレートを形成するよう形状形成される。図57
は、酸化物絶縁層234、絶縁層236、及びポリシリ
コン導電層240のデポジットを伴う図56の半導体装
置の断面を示す。ポリシリコン層240は、半導体装置
50のアレイのためのセル蓄積キャパシタのフィールド
プレートを形成する。図58を参照すると、上述した2
つの集積回路製造プロセスによって形成された長所を持
つ構造の断面が示されている。半導体基板300は、基
板300の上主表面のほとんどを覆う薄い絶縁物質層3
04、例えばシリコン酸化物を有する。導電性物質31
0、312、314、316が、絶縁物質層304上に
作られる。導電性物質310と314は、ポリシリコン
であることができる。導電性物質312と316は、こ
れと異なるもので、より導電性の物質、例えばタングス
テンシリサイドであることができる。これらの導電性物
質がパターン形成されるとき、それらは、典型的に、側
壁が上面と出合う位置で、比較的シャープな、ほぼ直角
のコーナに残される。Referring to FIG. 56, there is shown a cross section of the semiconductor device of FIG. 55 after the oxide 226 has been etched away. The remaining portions of the conductive polysilicon layers 230 and 222 are shaped to form a storage node plate having a torch-shaped cross section. Fig. 57
56 shows a cross section of the semiconductor device of FIG. 56 with deposits of an oxide insulating layer 234, an insulating layer 236, and a polysilicon conductive layer 240. Polysilicon layer 240 forms the field plate of the cell storage capacitor for the array of semiconductor devices 50. Referring to FIG. 58, the aforementioned 2
A cross section of a structure having advantages formed by two integrated circuit manufacturing processes is shown. The semiconductor substrate 300 has a thin insulating material layer 3 covering most of the upper main surface of the substrate 300.
04, for example, having silicon oxide. Conductive substance 31
0, 312, 314, 316 are made on the insulating material layer 304. The conductive materials 310 and 314 can be polysilicon. The conductive materials 312 and 316 are different and can be more conductive materials, for example, tungsten silicide. When these conductive materials are patterned, they are typically left in relatively sharp, approximately right-angled corners where the sidewall meets the top surface.
【0043】シリコンナイトライド320、322の被
覆は、導電性物質310、312、314、316の2
つに分離された領域の各々を覆う。ここで、導電性コン
タクトのためのホールが、2つの側壁326と328間
でエッチングされた後、シリコンナイトライド320、
322の側壁326、328は、実質的に垂直であると
いうことに留意すべきである。シリコンナイトライド3
20、322の上面332、334は実質的に平坦な面
である。このため、シリコンナイトライドの上面33
2、334との側壁326、328のそれぞれの交差
は、比較的四角い肩を形成する。これらの肩は、導電性
領域310、312及び314、316と、エッチング
除去されたコンタクトホールを埋めるためにその後用い
られる導電性コンタクト物質340との間に、十分な絶
縁シリコンナイトライド320、322が残ることを保
証する。The coating of the silicon nitrides 320 and 322 is made of two conductive materials 310, 312, 314 and 316.
Cover each of the divided regions. Here, after the holes for the conductive contacts are etched between the two sidewalls 326 and 328, the silicon nitride 320,
It should be noted that the side walls 326, 328 of 322 are substantially vertical. Silicon nitride 3
Upper surfaces 332, 334 of 20, 322 are substantially flat surfaces. Therefore, the upper surface 33 of the silicon nitride
The intersection of each of the side walls 326, 328 with 2, 334 forms a relatively square shoulder. These shoulders provide sufficient insulating silicon nitride 320, 322 between conductive regions 310, 312 and 314, 316 and conductive contact material 340 that is subsequently used to fill the etched contact holes. Guaranteed to remain.
【0044】コンタクトの寸法は、この構造では非常に
小さく作ることができる。例えば、コンタクト物質の頂
部は、約0.3MM程度に狭くすることができる。半導
体基板200の表面と接触するコンタクト物質の底部
は、約0.2MM程度に狭くすることができる。図59
は、従来のプロセスシーケンスに従い形成された集積回
路装置の断面を示す。半導体基板400は、基板400
の表面上に位置する薄いシリコンナイトライド層404
を有する。導電性物質410、412、414、416
は、絶縁性物質404上に作られる。導電性物質は、そ
れらの側壁と上表面によって形成された比較的四角い肩
を有する。The dimensions of the contacts can be made very small with this structure. For example, the top of the contact material can be as narrow as about 0.3 MM. The bottom of the contact material that contacts the surface of the semiconductor substrate 200 may be as narrow as about 0.2 MM. Figure 59
Shows a cross section of an integrated circuit device formed according to a conventional process sequence. The semiconductor substrate 400 is a substrate 400
Thin silicon nitride layer 404 located on the surface of
Having. Conductive substances 410, 412, 414, 416
Is formed on the insulating material 404. Conductive materials have a relatively square shoulder formed by their sidewalls and upper surface.
【0045】シリコンナイトライド420、422の被
覆は、導電性物質の分離領域の各々を覆う。コンタクト
ホールをエッチングする前のシリコンナイトライドのジ
オメトリのため、及び真の異方性エッチを生成可能とす
るプロセス条件とエッチング化学作用との正しい組み合
わせをエッチングプロセスが持たないために、シリコン
ナイトライドの側壁と頂部とによって形成された肩がか
なり丸くされている。シリコンナイトライド420、4
22の丸み及びエッチングの手法が大変ひどいので、コ
ンタクト440から導電性物質412、416を絶縁す
るために、ほとんどの物質が残されない。その後の酸化
物エッチの選択性は、丸みを帯びた肩のために減少され
る。酸化物エッチと導電性コンタクト物質のデポジット
後の短絡回路を防ぐには、不十分な絶縁である。新規な
側壁エッチングプロセスの重要な長所は、1つのマスク
工程の蓄積ノードコンタクトエッチを可能にすることで
ある。以上、上記のものは、新しい方法を用いて製造さ
れた新規な製造方法及び構造を説明する。これらの方法
及び構造は、自明な観点においてなされる他のものとと
もに、特許請求の範囲内にあるべきものとみなされる。A coating of silicon nitride 420, 422 covers each of the conductive material isolation regions. Due to the geometry of the silicon nitride prior to etching the contact holes, and because the etching process does not have the correct combination of process conditions and etch chemistry that can produce a true anisotropic etch, The shoulder formed by the side walls and the top is fairly rounded. Silicon nitride 420, 4
Since the rounding and etching techniques of 22 are so bad, little material is left to insulate the conductive materials 412, 416 from the contacts 440. The selectivity of the subsequent oxide etch is reduced due to the rounded shoulder. Insufficient insulation to prevent short circuits after oxide etch and conductive contact material deposition. An important advantage of the new sidewall etch process is that it allows for a storage node contact etch in one mask step. The above describes a novel manufacturing method and structure manufactured using the new method. These methods and structures, along with others made in obvious respect, are deemed to be within the scope of the following claims.
【0046】以上の説明に関し更に以下の項目を開示す
る。 (1) 集積回路装置を製造するための方法であって、
(a)シリコンナイトライドの上層及び二酸化シリコン
側壁を有する導電性構造を半導体基板上に形成し、
(b)シリコンナイトライドの絶縁層を、全基板上と前
記導電性構造の側壁及び上部にデポジットし、(c)前
記導電性構造の側壁を覆うシリコンナイトライドの肩を
実質的に丸くすることなく、前記半導体基板の表面まで
前記シリコンナイトライドを介して開口を形成するため
に、前記シリコンナイトライド層をエッチングする工程
を含む集積回路装置の製造方法。 (2) 前記エッチング工程は、Cl2 とSF6 とCH
F3 とHeとを含むシリコンナイトライドドライエッチ
を用いる、第1項に記載の製造方法。With respect to the above description, the following items are further disclosed. (1) A method for manufacturing an integrated circuit device, comprising:
(A) forming a conductive structure having an upper layer of silicon nitride and a silicon dioxide sidewall on a semiconductor substrate;
(B) depositing an insulating layer of silicon nitride on the entire substrate and on the sidewalls and top of the conductive structure, and (c) substantially rounding the shoulder of the silicon nitride covering the sidewalls of the conductive structure. A method of manufacturing an integrated circuit device, the method including etching the silicon nitride layer to form an opening to the surface of the semiconductor substrate through the silicon nitride. (2) The etching step includes Cl 2 , SF 6 and CH
2. The method according to claim 1, wherein a silicon nitride dry etch containing F 3 and He is used.
【0047】(3) 前記エッチング工程は、シリコン
ナイトライドの表面上にポリマーを形成し、これによっ
て、導電性構造の側壁を覆うシリコンナイトライドの肩
でのエッチング速度を減少させる、第2項に記載の製造
方法。 (4) 前記シリコンナイトライドのエッチング工程
は、 255+/―20%ミリトルの圧力、 1.3+/―10%cmのギャップ、 205+/―20%ワットの電力、 25+/―20%sccmのCl2 、 155+/―20%sccmのSF6 、 64+/―20%sccmのHe、及び 11+/―20%sccmのCHF3 を含む主ドライエ
ッチを用いる、第2項に記載の製造方法。(3) The etching step comprises forming a polymer on the surface of the silicon nitride, thereby reducing the etching rate at the shoulder of the silicon nitride covering the sidewalls of the conductive structure. The manufacturing method as described. (4) The silicon nitride etching process includes: 255 +/− 20% millitorr pressure, 1.3 +/− 10% cm gap, 205 +/− 20% watt power, 25 +/− 20% sccm Cl 2 , using a primary dry etching containing CHF 3 155 +/- of 20% sccm SF 6, 64 +/- 20% sccm of He, and 11 +/- 20% sccm, the method according to paragraph 2.
【0048】(5) 前記シリコンナイトライドのエッ
チング工程は、 200+/―20%ミリトルの圧力、 1.5+/―10%cmのギャップ、 130+/―20%ワットの電力、 130+/―20%sccmのHe、及び 45+/―20%sccmのCHF3 を含むオーバエッ
チを用いる、第4項に記載の製造方法。 (6) 前記エッチング工程は、シリコンナイトライド
の表面上にポリマーを形成し、これによって、導電性構
造の側壁を覆うシリコンナイトライドの肩でのエッチン
グ速度を減少させる、第5項に記載の製造方法。(5) The silicon nitride etching process includes: 200 +/− 20% millitorr pressure, 1.5 +/− 10% gap, 130 +/− 20% watt power, 130 +/− 20% sccm 5. The method according to claim 4, wherein an overetch containing He and 45 +/− 20% sccm of CHF 3 is used. 6. The method of claim 5, wherein the etching step forms a polymer on the surface of the silicon nitride, thereby reducing the etch rate at the shoulder of the silicon nitride covering the sidewalls of the conductive structure. Method.
【0049】(7) 第6項に記載の製造方法が、さら
に、(d)シリコンナイトライドと半導体基板の露出さ
れた表面上に二酸化シリコン層をデポジットし、(e)
平らな面を生成するために全体にボロン・リン・シリコ
ン・ガラスをデポジットし、(f)コンタクトのための
マスクを形成し、(g)前記ボロン・リン・シリコン・
ガラスと二酸化シリコン層を介して半導体基板の表面ま
でエッチングし、(h)半導体基板の表面と接続させる
ために全体に導体をデポジットする工程を含む製造方
法。 (8) 前記エッチング工程は、Cl2 とSF6 とCH
F3 とArとを含むシリコンナイトライドドライエッチ
を用いる、第1項に記載の製造方法。 (9) 前記エッチング工程は、シリコンナイトライド
の表面上にポリマーを形成し、これによって、導電性構
造の側壁を覆うシリコンナイトライドの肩でのエッチン
グ速度を減少させる、第8項に記載の製造方法。(7) The method according to item 6, further comprising: (d) depositing a silicon dioxide layer on the exposed surface of the silicon nitride and the semiconductor substrate;
Depositing boron-phosphorus-silicon glass over the entire surface to create a flat surface, (f) forming a mask for the contact, and (g) forming the boron-phosphorus-silicon glass.
A manufacturing method comprising the steps of: etching to the surface of a semiconductor substrate through a glass and silicon dioxide layer; and (h) depositing a conductor entirely to connect to the surface of the semiconductor substrate. (8) The etching step is performed by using Cl 2 , SF 6 and CH
A silicon nitride dry etching containing the F 3 and Ar, A process according to paragraph 1. 9. The method of claim 8, wherein the etching step forms a polymer on the surface of the silicon nitride, thereby reducing the etch rate at the shoulder of the silicon nitride covering the sidewalls of the conductive structure. Method.
【0050】(10) 前記シリコンナイトライドのエ
ッチング工程は、 255+/―20%ミリトルの圧力、 1.3+/―10%cmのギャップ、 205+/―20%ワットの電力、 25+/―20%sccmのCl2 、 155+/―20%sccmのSF6 、 80+/―20%sccmのAr、及び 11+/―20%sccmのCHF3 を含む主ドライエ
ッチを用いる、第8項に記載の製造方法。 (11) 前記シリコンナイトライドのエッチング工程
は、 200+/―20%ミリトルの圧力、 1.5+/―10%cmのギャップ、 130+/―20%ワットの電力、 130+/―20%sccmのAr、及び 45+/―20%sccmのCHF3 を含むオーバエッ
チを用いる、第10項に記載の製造方法。(10) The silicon nitride etching process includes: a pressure of 255 +/− 20% mTorr, a gap of 1.3 +/− 10% cm, a power of 205 +/− 20% watt, and a 25 +/− 20% sccm. 9. The method of claim 8 using a main dry etch comprising: Cl 2 , 155 +/− 20% sccm SF 6 , 80 +/− 20% sccm Ar, and 11 +/− 20% sccm CHF 3 . (11) The silicon nitride etching process includes: 200 +/− 20% millitorr pressure, 1.5 +/− 10% cm gap, 130 +/− 20% watt power, 130 +/− 20% sccm Ar, and using the overetch containing CHF 3 of 45 +/- 20% sccm, the method according to paragraph 10.
【0051】(12) 前記エッチング工程は、シリコ
ンナイトライドの表面上にポリマーを形成し、これによ
って、導電性構造の側壁を覆うシリコンナイトライドの
肩でのエッチング速度を減少させる、第11項に記載の
製造方法。 (13) 第12項に記載の製造方法が、さらに、
(d)シリコンナイトライドと半導体基板の露出された
表面上に二酸化シリコン層をデポジットし、(e)平ら
な面を生成するために全体にボロン・リン・シリコン・
ガラスをデポジットし、(f)コンタクトのためのマス
クを形成し、(g)前記ボロン・リン・シリコン・ガラ
スと二酸化シリコン層を介して半導体基板の表面までエ
ッチングし、(h)半導体基板の表面と接続させるため
に全体に導体をデポジットする工程をさらに含む製造方
法。(12) The etching step includes forming a polymer on the surface of the silicon nitride, thereby reducing an etching rate at a shoulder of the silicon nitride covering a sidewall of the conductive structure. The manufacturing method as described. (13) The method according to item 12, further comprising:
(D) depositing a silicon dioxide layer on the exposed surfaces of the silicon nitride and semiconductor substrate; and (e) boron-phosphorus-silicon.
Depositing glass, (f) forming a mask for contact, (g) etching to the surface of the semiconductor substrate through the boron-phosphorus-silicon glass and silicon dioxide layer, (h) surface of the semiconductor substrate A method of manufacturing further comprising depositing a conductor over the entire surface for connection with the conductor.
【0052】(14) 集積回路処理シーケンスは以下
のように行われる。導電性構造66が、シリコンナイト
ライドの上層68と二酸化シリコン側壁69とともに半
導体基板上に形成される。シリコンナイトライドの絶縁
層70が、全基板上と導電性構造の側壁及び頂部にデポ
ジットされる。シリコンナイトライド層は、導電性構造
66の側壁を覆うシリコンナイトライド70の肩を丸く
することなく、半導体基板56の表面までシリコンナイ
トライド70を介して開口を形成するためにエッチング
される。肩は比較的四角に残されるため、肩は、その後
のエッチング処理のためのマージンを増加させる。次に
デポジットされる導体は、半導体基板上の導電性構造6
6と短絡することなく半導体基板56の表面と接触す
る。(14) The integrated circuit processing sequence is performed as follows. A conductive structure 66 is formed on the semiconductor substrate along with a top layer 68 of silicon nitride and sidewalls 69 of silicon dioxide. An insulating layer 70 of silicon nitride is deposited on the entire substrate and on the sidewalls and top of the conductive structure. The silicon nitride layer is etched to form an opening through the silicon nitride 70 to the surface of the semiconductor substrate 56 without rounding the shoulder of the silicon nitride 70 covering the sidewalls of the conductive structure 66. Since the shoulder is left relatively square, the shoulder increases the margin for subsequent etching processes. The next deposited conductor is the conductive structure 6 on the semiconductor substrate.
6 and makes contact with the surface of the semiconductor substrate 56 without short-circuiting.
【図1】半導体基板上に形成された導電性構造を有する
メモリセルアレイと周辺回路の一部の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a part of a memory cell array having a conductive structure formed on a semiconductor substrate and peripheral circuits.
【図2】シリコンナイトライド層が全体にデポジットさ
れた後の図1の部分断面図。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of FIG. 1 after a silicon nitride layer has been entirely deposited.
【図3】導電性構造の側壁を覆うシリコンナイトライド
に比較的四角い肩を残すシリコンナイトライドのドライ
エッチング後の図2の部分断面図。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of FIG. 2 after dry etching of silicon nitride leaving a relatively square shoulder on the silicon nitride covering the sidewalls of the conductive structure.
【図4】二酸化シリコン層が全体にデポジットされた後
の図3の部分断面図。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of FIG. 3 after a silicon dioxide layer has been entirely deposited.
【図5】ボロン・リン・シリコン・ガラス(BPSG)
層が全体にデポジットされた後の図4の部分断面図。FIG. 5 Boron phosphorus silicon glass (BPSG)
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of FIG. 4 after the layers have been fully deposited.
【図6】ボロン・リン・けい素・ガラス層上にデポジッ
トされたポリシリコン層の表面上にフォトレジストマス
クが形成された後の図5の部分断面図。FIG. 6 is a partial cross-sectional view of FIG. 5 after a photoresist mask has been formed on the surface of the polysilicon layer deposited on the boron, phosphorus, silicon, and glass layers.
【図7】ハードマスクを形成するためにポリシリコン層
がエッチングされた後の図6の部分断面図。FIG. 7 is a partial cross-sectional view of FIG. 6 after the polysilicon layer has been etched to form a hard mask.
【図8】フォトレジストマスクが除去された後の図7の
部分断面図。FIG. 8 is a partial cross-sectional view of FIG. 7 after the photoresist mask has been removed.
【図9】蓄積ノードコンタクトプラグを形成するための
シリコン酸化物エッチを伴う図8の部分断面図。FIG. 9 is a partial cross-sectional view of FIG. 8 with a silicon oxide etch to form a storage node contact plug.
【図10】半導体基板の表面と接触するポリシリコンの
デポジットを伴う図9の部分断面図。FIG. 10 is a partial cross-sectional view of FIG. 9 with a polysilicon deposit in contact with the surface of the semiconductor substrate.
【図11】ポリシリコン層とハードマスクポリシリコン
がエッチング除去された後の図10の部分断面図。FIG. 11 is a partial cross-sectional view of FIG. 10 after the polysilicon layer and the hard mask polysilicon have been removed by etching;
【図12】TEOSからのシリコン酸化物層の全体のデ
ポジットを伴う図11の部分断面図。FIG. 12 is a partial cross-sectional view of FIG. 11 with an overall deposit of a silicon oxide layer from TEOS.
【図13】ポリシリコン層が酸化物の全体上にデポジッ
トされた後の図12の部分断面図。FIG. 13 is a partial cross-sectional view of FIG. 12 after a polysilicon layer has been deposited over the oxide.
【図14】ポリシリコン層の頂部にパターン化されたフ
ォトレジストマスクを有する図13の部分断面図。FIG. 14 is a partial cross-sectional view of FIG. 13 with a patterned photoresist mask on top of a polysilicon layer.
【図15】ハードマスクを形成するためのポリシリコン
のドライエッチを伴う図14の部分断面図。FIG. 15 is a partial cross-sectional view of FIG. 14 with a dry etch of polysilicon to form a hard mask.
【図16】フォトレジストマスクが除去され、ポリシリ
コンハードマスクが残された後の図15の部分断面図。FIG. 16 is a partial cross-sectional view of FIG. 15 after the photoresist mask has been removed and the polysilicon hard mask has been left.
【図17】ビットラインコンタクトホールを形成するた
めのシリコン酸化物の異方性ドライエッチを伴う図16
の部分断面図。FIG. 16 with anisotropic dry etch of silicon oxide to form bit line contact holes.
FIG.
【図18】導電性物質が全体にデポジットされた後の図
17の部分断面図。FIG. 18 is a partial cross-sectional view of FIG. 17 after the conductive material has been entirely deposited.
【図19】ビットラインを形状形成するためのフォトレ
ジストマスクの形成を伴う図18の部分断面図。FIG. 19 is a partial cross-sectional view of FIG. 18 with formation of a photoresist mask for shaping the bit lines.
【図20】タングステンシリサイド層とポリシリコン層
がエッチング除去されて形状形成されたビットラインが
残された後の図19の部分断面図。FIG. 20 is a partial cross-sectional view of FIG. 19 after the tungsten silicide layer and the polysilicon layer have been etched away to leave a shaped bit line;
【図21】フォトレジストマスクの除去を伴う図20の
部分断面図。FIG. 21 is a partial cross-sectional view of FIG. 20 with the removal of the photoresist mask;
【図22】TEOSとシリコンナイトライドのデポジシ
ョンが全体に行われた後の図21の部分断面図。FIG. 22 is a partial cross-sectional view of FIG. 21 after deposition of TEOS and silicon nitride has been entirely performed;
【図23】BPSGデポジション及びエッチバックとT
EOSデポジションを伴う図22の部分断面図。FIG. 23: BPSG deposition and etch back and T
FIG. 23 is a partial cross-sectional view of FIG. 22 with EOS deposition.
【図24】ポリシリコンが全体にデポジットされた後の
図23の部分断面図。FIG. 24 is a partial cross-sectional view of FIG. 23 after the polysilicon has been entirely deposited.
【図25】蓄積ノードコンタクトプラグへの接続用ホー
ルを開口するためのフォトレジストマスクの形成を伴う
図24の部分断面図。FIG. 25 is a partial cross-sectional view of FIG. 24 accompanied by formation of a photoresist mask for opening a hole for connection to a storage node contact plug.
【図26】フォトレジストマスク下にハードマスクを形
成するためのポリシリコンのドライエッチングを継続す
る図25の部分断面図。FIG. 26 is a partial cross-sectional view of FIG. 25 continuing dry etching of polysilicon for forming a hard mask under a photoresist mask;
【図27】フォトレジストマスクの除去後の図26の部
分断面図。FIG. 27 is a partial cross-sectional view of FIG. 26 after removal of the photoresist mask.
【図28】蓄積ノードコンタクトプラグの上面までホー
ルを開口するためのシリコン酸化物層を介してのドライ
エッチングを伴う図27の部分断面図。FIG. 28 is a partial cross-sectional view of FIG. 27 with dry etching through a silicon oxide layer to open a hole to the upper surface of the storage node contact plug.
【図29】ポリシリコンの導電層が全体にデポジットさ
れた後の図28の部分断面図。FIG. 29 is a partial cross-sectional view of FIG. 28 after a polysilicon conductive layer has been entirely deposited.
【図30】TEOSからのシリコン酸化物層のデポジッ
トを伴う図29の部分断面図。FIG. 30 is a partial cross-sectional view of FIG. 29 with a deposit of a silicon oxide layer from TEOS.
【図31】フォトレジストがデポジットされ、そしてマ
スクに形成された後の図30の部分断面図。FIG. 31 is a partial cross-sectional view of FIG. 30 after the photoresist has been deposited and formed into a mask.
【図32】フォトレジストマスク下のメサを除くシリコ
ン酸化物のエッチング除去を伴う図31の部分断面図。FIG. 32 is a partial cross-sectional view of FIG. 31 with etching removal of silicon oxide excluding mesas under a photoresist mask;
【図33】フォトレジストマスクの除去を伴う図32の
部分断面図。FIG. 33 is a partial cross-sectional view of FIG. 32 with removal of the photoresist mask;
【図34】金属層が全体にデポジットされた後の図33
の部分断面図。FIG. 34 after the metal layer has been fully deposited
FIG.
【図35】金属層をエッチングして、金属の側壁を残存
する酸化物メサに残す工程を伴う図34の部分断面図。FIG. 35 is a partial cross-sectional view of FIG. 34 with a step of etching the metal layer to leave metal sidewalls on the remaining oxide mesas.
【図36】酸化物メサと他の露出された酸化物がエッチ
ング除去された後の図35の部分断面図。FIG. 36 is a partial cross-sectional view of FIG. 35 after the oxide mesas and other exposed oxide have been etched away.
【図37】シリコン酸化物層とシリコンナイトライド層
の全体のデポジットを伴う図36の部分断面図。FIG. 37 is a partial cross-sectional view of FIG. 36 with an overall deposit of a silicon oxide layer and a silicon nitride layer.
【図38】導体層として例えばポリシリコンあるいは金
属が全体にデポジットされた後の図37の部分断面図。FIG. 38 is a partial cross-sectional view of FIG. 37 after, for example, polysilicon or metal is entirely deposited as a conductor layer.
【図39】ビットラインコンタクトホールを形状形成す
るためにボロン・リン・シリコン・ガラス層の頂部にフ
ォトレジストマスクが形成された後の図38の部分断面
図。FIG. 39 is a partial cross-sectional view of FIG. 38 after a photoresist mask has been formed on top of the boron-phosphorus-silicon glass layer to shape the bit line contact holes.
【図40】ビットラインコンタクトホールのためのハー
ドマスクを作るためにボロン・リン・シリコン・ガラス
層を介してエッチングする工程を伴う図39の部分断面
図。FIG. 40 is a partial cross-sectional view of FIG. 39 with a step of etching through a boron-phosphorus-silicon glass layer to create a hard mask for a bit line contact hole.
【図41】フォトレジストの除去後の図40の部分断面
図。FIG. 41 is a partial cross-sectional view of FIG. 40 after removal of the photoresist;
【図42】ビットラインコンタクトホールのための酸化
物エッチを伴う図41の部分断面図。FIG. 42 is a partial cross-sectional view of FIG. 41 with an oxide etch for a bit line contact hole.
【図43】ボロン・リン・シリコン・ガラス層を除去す
るエッチを伴う図42の部分断面図。FIG. 43 is a partial cross-sectional view of FIG. 42 with an etch to remove the boron phosphorus silicon glass layer.
【図44】2つの導電性物質層のデポジットを伴う図4
3の部分断面図。FIG. 44 with deposit of two conductive material layers
3 is a partial sectional view.
【図45】ビットラインマスクに形成されるフォトレジ
スト層のデポジション後の図44の部分断面図。FIG. 45 is a partial cross-sectional view of FIG. 44 after a photoresist layer formed on a bit line mask is deposited.
【図46】導電性物質層のエッチとフォトレジストマス
クの除去を伴う図45の部分断面図。FIG. 46 is a partial cross-sectional view of FIG. 45 with etching of the conductive material layer and removal of the photoresist mask;
【図47】2つの絶縁物質層がデポジットされた後の図
46の部分断面図。FIG. 47 is a partial cross-sectional view of FIG. 46 after two layers of insulating material have been deposited.
【図48】2つの追加の絶縁物質層のデポジションを伴
う図47の部分断面図。FIG. 48 is a partial cross-sectional view of FIG. 47 with the deposition of two additional layers of insulating material.
【図49】フォトレジスト層がデポジットされ、そして
蓄積ノードコンタクトホールを形成するためのマスクに
形成された後の図48の部分断面図。FIG. 49 is a partial cross-sectional view of FIG. 48 after a photoresist layer has been deposited and formed into a mask for forming a storage node contact hole.
【図50】蓄積ノードコンタクトホールの酸化物エッチ
を伴う図49の部分断面図。FIG. 50 is a partial cross-sectional view of FIG. 49 with an oxide etch of a storage node contact hole.
【図51】フォトレジストマスクが除去され、導電性物
質層がデポジットされ、そして二酸化シリコンが導体上
にデポジットされた後の図50の部分断面図。FIG. 51 is a partial cross-sectional view of FIG. 50 after the photoresist mask has been removed, a layer of conductive material has been deposited, and silicon dioxide has been deposited on the conductor.
【図52】二酸化シリコンの頂部にマスク形成されたフ
ォトレジストを示す図51の部分断面図。FIG. 52 is a partial cross-sectional view of FIG. 51 showing a photoresist masked on top of silicon dioxide.
【図53】酸化物エッチとフォトレジストマスクの除去
を伴う図52の部分断面図。FIG. 53 is a partial cross-sectional view of FIG. 52 with oxide etch and photoresist mask removal.
【図54】導電性物質層が全体にデポジットされた後の
図53の部分断面図。FIG. 54 is a partial cross-sectional view of FIG. 53 after a conductive material layer has been entirely deposited;
【図55】導電性物質層の異方性エッチを伴う図54の
部分断面図。FIG. 55 is a partial cross-sectional view of FIG. 54 with an anisotropic etch of the conductive material layer.
【図56】トーチ形状の蓄積ノードコンタクト領域を明
瞭にする酸化物ドライエッチ後の図55の部分断面図。FIG. 56 is a partial cross-sectional view of FIG. 55 after oxide dry etch to clarify the torch shaped storage node contact region.
【図57】絶縁物質層のデポジションとフィールドプレ
ートとしての導電性物質層のデポジションを伴う図56
の部分断面図。FIG. 57 with the deposition of an insulating material layer and the deposition of a conductive material layer as a field plate.
FIG.
【図58】導電性コンタクト領域から適切に絶縁された
導電層を有する装置の模範的な断面図。FIG. 58 is an exemplary cross-sectional view of a device having a conductive layer that is properly insulated from the conductive contact area.
【図59】導電性コンタクト領域から不適切に絶縁され
た導電層を有する従来の装置の断面図である。FIG. 59 is a cross-sectional view of a conventional device having a conductive layer improperly insulated from a conductive contact area.
57 半導体基板表面 62 二酸化シリコン層 66 積層された導体 68 シリコンナイトライド 69 二酸化シリコン 70 シリコンナイトライド 57 Semiconductor substrate surface 62 Silicon dioxide layer 66 Laminated conductor 68 Silicon nitride 69 Silicon dioxide 70 Silicon nitride
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01L 29/78
Claims (1)
って、(a)シリコンナイトライドの上層及び二酸化シ
リコン側壁を有する導電性構造を半導体基板上に形成
し、(b)シリコンナイトライドの絶縁層を、全基板上
と前記導電性構造の側壁及び上部にデポジットし、
(c)前記導電性構造の側壁を覆うシリコンナイトライ
ドの肩を実質的に丸くすることなく、前記半導体基板の
表面まで前記シリコンナイトライドを介して開口を形成
するために、前記シリコンナイトライド層をエッチング
する工程を含む集積回路装置の製造方法。1. A method for manufacturing an integrated circuit device, comprising: (a) forming a conductive structure having an upper layer of silicon nitride and a silicon dioxide sidewall on a semiconductor substrate; Depositing an insulating layer on the entire substrate and on the sidewalls and top of the conductive structure;
(C) forming the opening through the silicon nitride to the surface of the semiconductor substrate without substantially rounding the shoulder of the silicon nitride covering the side wall of the conductive structure; A method for manufacturing an integrated circuit device, comprising the step of etching a substrate.
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