JPH11145305A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH11145305A
JPH11145305A JP9305157A JP30515797A JPH11145305A JP H11145305 A JPH11145305 A JP H11145305A JP 9305157 A JP9305157 A JP 9305157A JP 30515797 A JP30515797 A JP 30515797A JP H11145305 A JPH11145305 A JP H11145305A
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JP
Japan
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insulating film
contact hole
mask
film
forming
Prior art date
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Application number
JP9305157A
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English (en)
Inventor
Hirotsugu Ozaki
宏嗣 尾崎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本願発明は、層間絶縁膜をエッチングしても、
コンタクト孔の底部に層間絶縁膜が残留しない半導体装
置の製造方法を提供する事を目的とする。 【解決手段】本願発明は、上面に第一の絶縁膜が、側面
に第一の側壁絶縁膜が形成された第一のゲート電極を、
一導電型半導体基板上に形成すると共に、上面に第二の
絶縁膜が、側面に第一の側壁絶縁膜が形成された第二の
ゲート電極を、前記第一のゲート電極と所定の距離だけ
離隔して平行に形成する工程と、前記第一及び第二の絶
縁膜の上面の高さよりも高く形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に、所定の形状にパターニングされ
たマスク材を形成する工程と、前記マスク材をマスクと
して使用し、前記層間絶縁膜をエッチングする事によ
り、前記第一及び第二のゲート電極間の前記一導電型半
導体基板の表面を露出させ、自己整合的にコンタクト孔
を形成する工程を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、半導体装置の製
造方法に関し、特に、自己整合的なコンタクトを形成す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図1(1)に示されるように、P型半導
体基板1の表面に拡散層17、18、19が形成され、
拡散層17、18に隣接してゲート絶縁膜6が形成され
ている。そのゲート絶縁膜6の上には不純物を含んだポ
リシリコンからなる導電膜4が形成され、その上には窒
化膜からなる絶縁膜2が積層形成されている。導電膜4
はゲート電極として使用され、絶縁膜2は後述の様にキ
ャップ材として使用される。ゲート絶縁膜6、導電膜
4、絶縁膜2からなるゲート電極部の両側面には窒化膜
からなる側壁3が形成されている。側壁3が側面に形成
されたゲート電極部が、所定の間隔だけ離隔して二つ形
成される。
【0003】全面にBPSGからなる層間絶縁膜6を全
面に堆積し、更にその上に、所定の形状にパターニング
されたレジスト7が形成される。次に、図1(2)に示
した様に、このパターニングされたレジスト7をマスク
にして異方性エッチング法(例えば、RIE法)を用い
て、層間絶縁膜6をエッチングし、拡散層18に達する
はずのコンタクト孔を形成する。
【0004】次に、図1(3)に示した様に、コンタク
ト孔内及び層間絶縁膜6の上に、導電膜8(例えば、タ
ングステン)を形成する。次に、図1(4)に示した様
に、CMP法を用いて層間絶縁膜6の上面まで、導電膜
8を研磨して平坦にする。ここで、導電膜8はコンタク
ト孔8にのみ残留し、この残留した導電膜8はコンタク
トプラグとして使用される。以上により、自己整合コン
タクト(SAC)が形成される。
【0005】また、コンタクトプラグとして使用される
導電膜8と、ゲート電極として使用される導電膜4とが
短絡していない。ゲート電極として使用される導電膜4
は、その上面を絶縁膜2に覆われ、その側面は絶縁膜か
らなる側壁に覆われているからである。特に、絶縁膜2
をキャップ材と呼ぶ。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図1(2)の
コンタクト孔を開口する工程に注目する。ここで、注意
しなければならない事は、実際のコンタクト孔の高さは
H1であるが、この段階では孔の高さはH2(>H1)
である事である。
【0007】即ち、この工程では、孔の高さは実際のコ
ンタクト孔の高さH1にレジストH3の高さを加えたH
2である事である。従って、層間絶縁膜6をエッチング
する際、孔の高さはH2であり、エッチャントガスが十
分に孔の中に供給されない。この為、完全に拡散層18
を露出する事ができず、コンタクト孔の底に層間絶縁膜
6の一部が残留してしまう。
【0008】この後、絶縁膜6がコンタクト孔の底に残
留していると、コンタクト孔に埋め込んだ導電膜8と拡
散層18との電気的に接続する事が出来きず、接触不良
となってしまう。
【0009】この問題を解決する為に、幾つかの改善策
が考えられる。第一に、図1(2)の層間絶縁膜6のエ
ッチング工程で、十分に長いエッチング時間で層間絶縁
膜6をエッチングする。これにより、コンタクト孔の底
部に層間絶縁膜6が残留しない様にする。
【0010】しかし、この方法では、コンタクト孔の底
部に層間絶縁膜6は残留しないが、絶縁膜2の上部20
がエッチングされてしまい、ゲート電極として使用する
導電膜4が露出してしまう。すると、コンタクト孔に埋
め込む導電膜8とゲート電極として使用される導電膜4
が短絡してしまう。
【0011】絶縁膜2の上部20がエッチングされても
導電膜4が露出しない様に、絶縁膜2の高く形成する事
も出来る。しかし、これではゲート絶縁膜6と導電膜4
と絶縁膜2の高さが高くなってまい、その上層に形成さ
れる配線等の平坦性を保てなく恐れがある。
【0012】第二に、層間絶縁膜6をエッチングする
時、コンタクト孔の底部にエッチャントガスが十分到達
する様に、ゲート電極間の間隔をあける。しかし、これ
では半導体素子の微細化が困難となる。
【0013】本願発明は上述の様な問題に鑑みてなされ
たものであり、本願発明は、層間絶縁膜をエッチングし
ても、コンタクト孔の底部に層間絶縁膜が残留しない半
導体装置の製造方法を提供する事を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する為
に、上面に第一の絶縁膜が形成され、側面に第一の側壁
絶縁膜が形成された第一のゲート電極を、一導電型半導
体基板上に形成すると共に、上面に第二の絶縁膜が形成
され、側面に第一の側壁絶縁膜が形成された第二のゲー
ト電極を、前記一導電型半導体基板上であって前記第一
のゲート電極と所定の距離だけ離隔して平行に形成する
工程と、前記第一及び第二のゲート絶縁膜上に形成され
た第一及び第二の絶縁膜の上面の高さよりも高く形成さ
れた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に、前記第一及
び第二のゲート電極の間に自己整合的なコンタクトを形
成する様にパターニングされたマスク材を形成する工程
と、 前記マスク材をマスクとして使用し、前記層間絶
縁膜をエッチングする事により、前記第一及び第二のゲ
ート電極間の前記一導電型半導体基板の表面を露出さ
せ、自己整合的にコンタクト孔を形成する工程と、を具
備する事を特徴とする。
【0015】本願発明は、上述の様な構成を採用する事
により、層間絶縁膜をエッチングしても、コンタクト孔
の低部に層間絶縁膜が残留しない半導体装置の製造方法
を提供する事が出来る。
【0016】
【発明の実施の形態】本願発明にかかる実施形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。図2(1)に示される
様に、P型半導体基板101の上面に、二酸化シリコン
からなるゲート絶縁膜102を熱酸化法を用いて10n
m程度の厚さで形成する。次に、その上に減圧CVD法
を用いて、厚さ100nm程度の不純物を含んだポリシ
リコンからなる導電膜103を形成する。更に、導電膜
103の上に、プラズマCVD法を用いて、厚さ100
nm程度の窒化膜からなる絶縁膜104を堆積する。こ
の導電膜103はゲート電極として使用され、絶縁膜1
04はキャップ材として使用される。次に、異方性エッ
チング法(例えば、RIE法)を用いて上述の絶縁膜1
02、導電膜103、絶縁膜104を所定の形状にエッ
チングする。次に、図2(2)に示した様に、ゲート絶
縁膜102、導電膜103、絶縁膜104をマスクに使
用し、イオン注入法を用いて、P型半導体基板101の
表面にリン等の不純物を一旦、イオン注入を行う。そし
て、その後、ゲート絶縁膜102、導電膜103、絶縁
膜104の側面に、窒化膜からなる側壁110〜113
を形成する。更に、側壁110〜113、絶縁膜104
をマスクに使用し、イオン注入法を用いて、砒素等の不
純物をP型半導体基板101の表面に、再度イオン注入
を行う。以上の様にして、N型拡散層105〜107を
形成する。
【0017】次に、図3(1)に示して様に、厚さ60
0nm程度のBPSGからなる層間絶縁膜115を全面
に形成する。そして、その上に、プラズマCVD法を用
いて、厚さ100nm程度の窒化シリコンからなる絶縁
膜117を形成する。
【0018】次に、図3(2)に示した様に、絶縁膜1
17の上に回転塗布法を用いてレジスト119を塗布
し、写真蝕刻法を用いてレジストを所望の形状にパター
ニングする。このパターニングされたレジスト119を
マスクにして、異方性エッチング法(例えば、RIE
法)を用いて、絶縁膜117をエッチングして、層間絶
縁膜115の上面の一部を露出させる。次に、図4
(1)に示した様に、アッシングによりパターニングさ
れたレジスト119を除去する。以上により、所望の形
状に窒化シリコンからなる絶縁膜117をパターニング
する事が出来る。次に、図4(2)に示した様に、絶縁
膜117をマスクに使用し、層間絶縁膜115をRIE
法等の異方性エッチング法を用いてエッチングする。こ
れにより、拡散層106に達するコンタクトホール12
0を開口する。従来技術においては、コンタクトホール
120を開口する為に、xnm程度の厚いレジストをマ
スクにして使用していた。しかし、本願においては、1
00nm程度と薄い絶縁膜117をマスクとして使用す
るので、マスク(本願の場合、絶縁膜117)上面から
P型半導体101の表面までの距離H5だけで良い。こ
れは、窒化シリコンは、二酸化シリコンに比べ高いエッ
チング選択比を持つからである。マスク(本願の場合、
絶縁膜117)上面からP型半導体101の表面までの
距離が縮まった事により、異方性エッチングに使用され
るエッチャントガスが、コンタクトホール120の底に
十分供給される。この為、コンタクトホール120の底
に層間絶縁膜が残留する事はない(図1(2)参照)。
次に、図4(3)に示した様に、プラズマCVD法を用
いて、コンタクトホール120内及び層間絶縁膜115
の上に、リンを含んだポリシリコンからなる導電膜12
5を形成する。その後、CMP法を用いて導電膜125
を絶縁膜117の上面まで研磨し平坦にする。次に、図
5に示す様に、熱リン酸溶液に浸す事により絶縁膜11
7を除去し、希ふっ酸溶液に浸す事によりポリシリコン
125の一部を除去する事により、平坦化を行う。ここ
で、導電膜125はコンタクトホール120にのみ残留
し、この残留した導電膜125はコンタクトプラグとし
て使用される。以上により、自己整合コンタクト(SA
C)が形成される。また、コンタクトプラグとして使用
される導電膜125と、ゲート電極として使用される導
電膜103とが短絡していない。ゲート電極として使用
される導電膜125は、その上面を絶縁膜104に覆わ
れ、その側面は絶縁膜からなる側壁115〜113に覆
われているからである。この後、図示はしていないが、
種々の配線を形成する等の工程を経て半導体装置が完成
する。尚、上記実施例では、セルフアライコンタクト
(SAC)の場合を例に説明したが、これに限定される
事はない。例えば、上層配線と下層配線とのコンタクト
等にも使用できる。また、本実施形態では、コンタクト
ホール120を形成する際のマスクとして、窒化シリコ
ン膜を使用しているが、層間絶縁膜115と高い選択比
を持つものであれば、なんでも良い。
【0019】
【発明の効果】本願発明は、アスペクト比の高いコンタ
クトを形成する際、厚いレジストをマスクとして使用せ
ず、高い選択比を持つ窒化シリコンをマスクとして使用
している。この為、マスク(本願の場合、絶縁膜11
7)上面からP型半導体101の表面までの距離を短く
出来るので、底に層間絶縁膜が残留する事無くコンタク
トホールを開口する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術にかかるセルフアラインコンタクトの
製造工程を説明する為の図である。
【図2】本願発明にかかるセルフアラインコンタクトの
製造工程の一部を説明する為の図である。
【図3】本願発明にかかるセルフアラインコンタクトの
製造工程の一部を説明する為の図である。
【図4】本願発明にかかるセルフアラインコンタクトの
製造工程の一部を説明する為の図である。
【図5】本願発明にかかるセルフアラインコンタクトの
製造工程の一部を説明する為の図である。
【符号の説明】
101 P型半導体基板 102 ゲート絶縁膜 103 ゲート電極 104、110〜113 絶縁膜 105〜107 拡散層 115 層間絶縁膜 117 絶縁膜 119 レジスト 120 コンタクトホール 125 導電膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上面に第一の絶縁膜が形成され、側面に第
    一の側壁絶縁膜が形成された第一のゲート電極を、一導
    電型半導体基板上に形成すると共に、上面に第二の絶縁
    膜が形成され、側面に第一の側壁絶縁膜が形成された第
    二のゲート電極を、前記一導電型半導体基板上であって
    前記第一のゲート電極と所定の距離だけ離隔して平行に
    形成する工程と、 前記第一及び第二のゲート絶縁膜上に形成された第一及
    び第二の絶縁膜の上面の高さよりも高く形成された層間
    絶縁膜と、 前記層間絶縁膜の上に、前記第一及び第二のゲート電極
    の間に自己整合的なコンタクトを形成する様にパターニ
    ングされたマスク材を形成する工程と、 前記マスク材をマスクとして使用し、前記層間絶縁膜を
    エッチングする事により、前記第一及び第二のゲート電
    極間の前記一導電型半導体基板の表面を露出させ、自己
    整合的にコンタクト孔を形成する工程と、を具備する事
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記コンタクト孔を形成する工程の後に、 前記コンタクト孔に導電膜を形成する工程と、 前記マスク材を剥離する工程と、を具備する事を特徴と
    する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP9305157A 1997-11-07 1997-11-07 半導体装置の製造方法 Pending JPH11145305A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100421154B1 (ko) * 2000-06-15 2004-03-03 사이프레스 세미컨덕터 코포레이션 집적 회로에 금속화물 및 접촉 구조물을 제조하는 방법
KR100433093B1 (ko) * 1999-12-31 2004-05-27 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 제조방법
KR20130046339A (ko) * 2011-10-27 2013-05-07 삼성전자주식회사 자기 정렬 콘택 형성 기술을 이용한 집적 회로 장치의 제조 방법

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KR20130046339A (ko) * 2011-10-27 2013-05-07 삼성전자주식회사 자기 정렬 콘택 형성 기술을 이용한 집적 회로 장치의 제조 방법

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