JPH11195705A

JPH11195705A - 接続孔の形成方法

Info

Publication number: JPH11195705A
Application number: JP5198A
Authority: JP
Inventors: Naoki Nagashima; 直樹長島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-01-05
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】接続孔の位置ずれが多少生じても、基板電極
とウェル間のリークが無いような接続孔の形成方法を提
供する。【解決手段】多結晶シリコン層１６を堆積し、加工し
てゲート電極１９を形成し、基板上に第１の絶縁膜を堆
積し、第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を堆積する。有機
質膜２４を成膜して平坦化した後に、有機質膜をエッチ
バックして、ゲート電極上部の第２の絶縁膜を露出させ
る有機質膜の開口を形成し、開口から露出した第２の絶
縁膜をエッチングして除去し、第１の絶縁膜を露出させ
る。開口から露出した第１の絶縁膜の上向き露出面をエ
ッチングして、ゲート電極１９の側壁部２０及び有機質
膜下のみに第１の絶縁膜を残留させる。有機質膜を除去
し、ソース／ドレイン領域を形成し、更に基板全面に絶
縁膜を成膜し、絶縁膜をエッチングしてソース／ドレイ
ン領域に達する接続孔２８を開口する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接続孔の形成方法
に関し、更に詳しくは、ＭＯＳ型半導体装置のための接
続孔の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の微細化とともに集積回
路のコンタクトピッチは縮小し、これにともないコンタ
クトとゲート電極およびコンタクトと素子分離領域の間
隔も縮小して来ている。コンタクトとゲート電極間、コ
ンタクトと素子分離領域の間隔が縮小した場合、コンタ
クトとゲート電極の位置合わせずれによる短絡、コンタ
クトと素子分離領域の位置合わせずれによる拡散層の接
合リークの増大が顕著になる。コンタクトとゲート電極
間の短絡を防止するためには、自己整合型コンタクト
（ＳＡＣ）技術が提案されているので、一方のコンタク
トと素子分離領域の位置合わせずれによる拡散層の接合
リークの増大を防ぐ技術が、一段と強く要望されてい
る。

【０００３】ここで、図４及び図５を参照して、従来の
コンタクトホール（接続孔）の形成方法を説明する。図
４（ａ）から（ｃ）、及び図５（ｄ）から（ｆ）は、そ
れぞれ、従来のコンタクトホールの形成方法を実施した
際の各工程毎の基板断面図である。（１）先ず、図４（ａ）に示すように、シリコン基板３
０上に従来技術によりシリコン酸化膜３２によるトレン
チ素子分離を形成する。（２）次いで、図４（ｂ）に示すように、熱酸化により
シリコン酸化膜３４を成膜し、続いて、シリコン酸化膜
３４上に、順次、多結晶シリコン層３６、及びシリコン
酸化膜３８を堆積する。（３）続いて、図４（ｃ）に示すように、フォトリソグ
ラフィ及びエッチングにより、多結晶シリコン層３６及
びシリコン酸化膜３８をゲート電極３９の形状に加工す
る。

【０００４】（４）次に、図５（ｄ）に示すように、電
極不純物を注入してＬＤＤ構造領域を形成した後、シリ
コン窒化膜４０を堆積する。（５）続いて、図５（ｅ）示すように、シリコン窒化膜
４０をゲート側壁のみに残すようにエッチングする。（６）この後、電極不純物を注入して、ソース／ドレイ
ン領域を形成した後に、図５（ｆ）に示すように、シリ
コン酸化膜４２を堆積して平坦化し、更に、コンタクト
孔４４を開口する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、コンタクト孔
２４を開口するに当たり、図５（ｆ）に示すように、コ
ンタクト孔４４とゲート電極１９および素子分離１２と
の位置合わせがずれると、コンタクト孔４４のエッチン
グの際に、素子分離領域のシリコン酸化膜１２がオーバ
ーエッチング分だけ削れてしまう。この結果、基板電極
とウェル間のリークが増大してしまう。そこで、本発明
の目的は、接続孔の位置ずれが多少生じても、拡散層の
接合リークを増大させないような接続孔の形成方法を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る接続孔の形成方法は、多結晶シリコン
層を堆積してトランジスタのゲート電極層を形成する工
程と、多結晶シリコン層を加工してゲート電極を形成す
る工程と、基板上に、順次、第１の絶縁膜及び第２の絶
縁膜を堆積する工程と、有機質膜を成膜して平坦化した
後に、有機質膜をエッチバックして、ゲート電極上部の
第２の絶縁膜を露出させた有機質膜の開口を形成する工
程と、有機質膜の開口から露出した第２の絶縁膜をエッ
チングして除去し、第１の絶縁膜を露出させる工程と、
有機質膜の開口から露出した第１の絶縁膜の上向き露出
面をエッチングして、ゲート電極の側壁部及び有機質膜
下のみに第１の絶縁膜を残留させる工程と、有機質膜を
除去し、次いで不純物を注入してソース／ドレイン領域
を形成し、更に、基板全面に絶縁膜を成膜する工程と、
絶縁膜をエッチングしてソース／ドレイン領域に達する
接続孔を開口する工程とを有することを特徴としてい
る。

【０００７】以上の工程により、ゲート電極に対し自己
整合的に、第１の絶縁膜のサイドウォール端から第２の
絶縁膜の膜厚分だけの領域の拡散層をコンタクト領域と
して開口させることができる。好適な実施態様では、第
１の絶縁膜としてシリコン窒化膜を、第２の絶縁膜とし
てシリコン酸化膜又は不純物を含んだシリコン酸化膜を
使用する。また、有機質膜の開口から露出した第２の絶
縁膜をエッチングして除去し、第１の絶縁膜を露出させ
る工程では、第２の絶縁膜のエッチングレートが、第１
の絶縁膜に対するエッチングレートより大きい条件で、
第２の絶縁膜をエッチングする。望ましくは、選択比は
１０以上、更に好ましくは３０以上である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例本実施形態例は、本発明に係る接続孔の形成方法の実施
形態の一例であって、図１（ａ）から（ｄ）、図２
（ｅ）から（ｇ）、及び図３（ｈ）から（ｊ）は、それ
ぞれ、本実施形態例の接続孔の形成方法を実施した際の
各工程毎の基板断面図である。（１）図１（ａ）に示すように、シリコン基板１０上に
従来技術によりシリコン酸化膜１２によるトレンチ素子
分離を形成する。（２）次いで、図１（ｂ）に示すように、熱酸化により
シリコン酸化膜１４を例えば４ｎｍ成膜し、更に、順
次、多結晶シリコン層１６及びシリコン酸化膜１８をそ
れぞれ例えば２００ｎｍづつ堆積する。（３）続いて、図１（ｃ）に示すように、多結晶シリコ
ン層１６及びシリコン酸化膜１８をゲート電極１９の形
状に加工する。（４）次に、図１（ｄ）に示すように、電極不純物を注
入してＬＤＤ構造領域を形成し、続いて、シリコン窒化
膜２０及びシリコン酸化膜２２をそれぞれ例えば１００
ｎｍ及び２００ｎｍ堆積する。

【０００９】（５）続いて、図２（ｅ）に示すように、
レジスト膜２４を塗布し、平坦化する。（６）図２（ｆ）に示すように、レジスト膜２４をエッ
チバックして、ゲート電極の上部及び側壁部のシリコン
酸化膜２２を露出させると共にそれらを露出させるレジ
スト膜２４の開口を形成する。（７）続いて、図２（ｇ）に示すように、シリコン酸化
膜２２のエッチングレートが、シリコン窒化膜２０に対
するエッチングレートの例えば３０倍となるような条件
で、ＲＩＥ法による異方性エッチングによりシリコン酸
化膜２２をエッチングして、レジスト膜２４の開口内の
シリコン酸化膜２２を除去し、シリコン窒化膜２０を露
出させる。エッチング条件としては、例えばＲＦ出力：１５００Ｗエッチングガス：Ｃ₄Ｆ₈／１２sccm、ＣＯ／２００sccm Ａｒ／２００sccm、Ｏ₂／３．２sccm 圧力：６Pa である。

【００１０】（８）次に、図３（ｈ）に示すように、シ
リコン窒化膜２０の上向き露出面をエッチングして、レ
ジスト膜２４の下及びゲート電極１９の側壁部にのみ残
るようにシリコン窒化膜２０をエッチングする。（９）次いで、図３（ｉ）に示すように、レジスト膜２
４を除去してから、基板電極へのイオン注入を行ってソ
ース／ドレイン領域を形成し、更に、シリコン酸化膜２
６を例えば１４００ｎｍ堆積してから、化学機械研磨に
より、例えば５００ｎｍ研磨して平坦化する。（１０）続いて、図３（ｊ）に示すように、シリコン酸
化膜２２のエッチングレートが、シリコン窒化膜２０に
対するエッチングレートの例えば３０倍となるような条
件で、シリコン酸化膜２６をエッチングして、コンタク
ト孔２８を開口する。

【００１１】この際、ゲート電極１９の多結晶シリコン
層１６と素子分離領域のシリコン酸化膜１２が、３００
ｎｍ以上離れていれば、素子分離領域のシリコン酸化膜
１２上にはシリコン窒化膜２０が存在するため、合わせ
ずれによりコンタクト孔２８が、図３（ｊ）に示すよう
に、素子分離領域のシリコン酸化膜１２上にかかって
も、シリコン窒化膜２０によりエッチングが停止するた
めに、従来のように、素子分離領域のシリコン酸化膜１
２がエッチングされて接合リークが増大するようなこと
がない。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、ゲート電極加工後に、
第１の絶縁膜、例えばシリコン窒化膜と、第２の絶縁
膜、例えばシリコン酸化膜とを成膜し、レジストエッチ
バックにより、ゲート電極上部と側壁部の第２の絶縁膜
を露出させ、次いで素子分離領域上の第１の絶縁膜をエ
ッチングストッパとして第２の絶縁膜及び第１の絶縁膜
とエッチングすることにより、ゲート電極に対し自己整
合的に、第１の絶縁膜のサイドウォール端から第２の絶
縁膜の膜厚分だけの領域の拡散層をコンタクト領域とし
て開口させることができる。これにより、ゲート電極に
対し自己整合的にコンタクト領域を設定できるため、コ
ンタクト形成のプロセス余裕が拡大し、設計ルールの縮
小による集積度の向上を図ることができる。また、接合
リークを減少させ、消費電力の低下を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）から（ｄ）は、それぞれ、本発明に
係る接続孔の形成方法の実施形態例を実施した際の各工
程毎の基板断面図である。

【図２】図２（ｅ）から（ｇ）は、それぞれ、図１
（ｄ）に続いて、本発明に係る接続孔の形成方法の実施
形態例を実施した際の各工程毎の基板断面図である。

【図３】図３（ｈ）から（ｊ）は、それぞれ、図２
（ｇ）に続いて、本発明に係る接続孔の形成方法の実施
形態例を実施した際の各工程毎の基板断面図である。

【図４】図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、従来のコ
ンタクト形成方法を実施した際の各工程毎の基板断面図
である。

【図５】及び図５（ｄ）から（ｆ）は、それぞれ、図４
（ｃ）に続いて、従来のコンタクト形成方法を実施した
際の各工程毎の基板断面図である。

【符号の説明】

１０……シリコン基板、１２……トレンチ素子分離のシ
リコン酸化膜、１４……熱酸化によるシリコン酸化膜、
１６……多結晶シリコン層、１８……シリコン酸化膜、
１９……ゲート電極、２０……シリコン窒化膜、２２…
…シリコン酸化膜、２４……レジスト膜、２６……シリ
コン酸化膜、２８……コンタクト孔、３０……シリコン
基板、３２……トレンチ素子分離のシリコン酸化膜、３
４……シリコン酸化膜、３６……多結晶シリコン層、３
８……シリコン酸化膜、３９……ゲート電極、４０……
シリコン窒化膜、４２……シリコン酸化膜、４４……コ
ンタクト孔。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多結晶シリコン層を堆積してトランジス
タのゲート電極層を形成する工程と、多結晶シリコン層を加工してゲート電極を形成する工程
と、基板上に、順次、第１の絶縁膜及び第２の絶縁膜を堆積
する工程と、有機質膜を成膜して平坦化した後に、有機質膜をエッチ
バックして、ゲート電極上部の第２の絶縁膜を露出させ
た有機質膜の開口を形成する工程と、有機質膜の開口から露出した第２の絶縁膜をエッチング
して除去し、第１の絶縁膜を露出させる工程と、有機質膜の開口から露出した第１の絶縁膜の上向き露出
面をエッチングして、ゲート電極の側壁部及び有機質膜
下のみに第１の絶縁膜を残留させる工程と、有機質膜を除去し、次いで不純物を注入してソース／ド
レイン領域を形成し、更に、基板全面に絶縁膜を成膜す
る工程と、絶縁膜をエッチングしてソース／ドレイン領域に達する
接続孔を開口する工程とを有することを特徴とする接続
孔の形成方法。
【請求項２】第１の絶縁膜としてシリコン窒化膜を、
第２の絶縁膜としてシリコン酸化膜又は不純物を含んだ
シリコン酸化膜を使用することを特徴とする請求項１に
記載の接続孔の形成方法。
【請求項３】有機質膜の開口から露出した第２の絶縁
膜をエッチングして除去し、第１の絶縁膜を露出させる
工程では、第２の絶縁膜のエッチングレートが、第１の
絶縁膜に対するエッチングレートより大きい条件で、第
２の絶縁膜をエッチングすることを特徴とする請求項２
に記載の接続孔の形成方法。