JPH1167904A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPH1167904A
JPH1167904A JP22052797A JP22052797A JPH1167904A JP H1167904 A JPH1167904 A JP H1167904A JP 22052797 A JP22052797 A JP 22052797A JP 22052797 A JP22052797 A JP 22052797A JP H1167904 A JPH1167904 A JP H1167904A
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JP
Japan
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insulating film
film
contact hole
semiconductor substrate
gate electrode
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Application number
JP22052797A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Enomoto
裕之 榎本
Morio Nakamura
守男 中村
Fumio Otsuka
文雄 大塚
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体集積回路装置の信頼度を向上すること
ができる技術を提供する。 【解決手段】 n+ 型半導体領域15に接するコンタク
トホール22aおよびゲート電極11bに接するコンタ
クトホール22bを同時に形成する際、すでにゲート電
極11b上の窒化シリコン膜16,10が除去されてお
り、コンタクトホール22aの底の窒化シリコン膜16
を必要以上にオーバーエッチングしなくてもよいので、
埋め込み型浅溝アイソレーションとコンタクトホール2
2aに合わせずれが生じても、素子分離領域の端部の埋
め込み型浅溝アイソレーションを構成する酸化シリコン
膜5が削れにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、MISFET(Me
tal Insulator Semiconductor Field Effect Transisto
r )を有する半導体集積回路装置の製造方法に関し、特
に、自己整合コンタクトおよびボーダーレス・コンタク
トによってMISFETのソース領域、ドレイン領域と
配線層とが接続された半導体集積回路装置に適用して有
効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置の高集積化に伴って
半導体素子の微細化が進んでおり、現在、最小加工寸法
0.2〜0.3μmの加工技術によって半導体素子は形成さ
れている。しかしながら、例えば、DRAM(Dynamic
Random Access Memory)のメモリセルにおいては、メモ
リセル選択用MISFETのソース領域、ドレイン領域
に接して設けられるコンタクトホールとゲート電極との
合わせ余裕、および上記コンタクトホールと素子分離領
域との合わせ余裕が小さくなり、フォトリソグラフィ技
術の加工限界以下の寸法でコンタクトホールを形成する
必要が生じている。そこで、上記コンタクトホールとゲ
ート電極との合わせずれが許容できる自己整合コンタク
ト(Self Aligned Contact)および上記コンタクトホー
ルと素子分離領域との合わせずれが許容できるボーダー
レス・コンタクト(Borderless Contact)を用いたコン
タクトホールの形成が検討されている。
【0003】次に、自己整合コンタクトおよびボーダー
レス・コンタクトを適用したnチャネル型MISFET
の製造方法を図22および図23を用いて説明する。
【0004】まず、図22に示すように、p型シリコン
単結晶からなる半導体基板38の主面上に形成された浅
い溝39に酸化シリコン膜40を埋め込むことによって
素子分離用の埋め込み型浅溝アイソレーションを形成し
た後、半導体基板38の表面にゲート絶縁膜41を形成
し、次いで、半導体基板38上にCVD(Chemical Vap
or Deposition )法でリン(P)を添加した多結晶シリ
コン膜(図示せず)および窒化シリコン膜42を順次堆
積する。
【0005】次に、パターニングされたフォトレジスト
をマスクにして窒化シリコン膜42および多結晶シリコ
ン膜を順次エッチングし、多結晶シリコン膜によって構
成されるゲート電極43a,43bを形成した後、ゲー
ト電極43aをマスクにして半導体基板38にn型不純
物(例えば、P)を導入し、nチャネル型MISFET
のソース領域、ドレイン領域の一部を構成する低濃度の
- 型半導体領域44を形成する。
【0006】次いで、半導体基板38上に窒化シリコン
膜(図示せず)をCVD法で堆積した後、RIE(Reac
tive Ion Etching)法による異方性エッチングによっ
て、上記窒化シリコン膜を全面エッチングすることによ
り、ゲート電極43a,43bの側壁のみに窒化シリコ
ン膜を残存させる。この窒化シリコン膜がオフセット領
域を形成するためのサイドウォールスペーサ45とな
る。
【0007】次に、窒化シリコン膜42、ゲート電極4
3aおよびサイドウォールスペーサ45をマスクにし
て、半導体基板38にn型不純物(例えば、砒素(A
s))を導入し、nチャネル型MISFETのソース領
域、ドレイン領域の他の一部を構成する高濃度のn+
半導体領域46を形成する。
【0008】次いで、埋め込み型浅溝アイソレーション
とコンタクトホールとの合わせずれを許容することがで
きるボーダーレス・コンタクトを用いてn+ 型半導体領
域46に接するコンタクトホールを形成するために、半
導体基板38上に窒化シリコン膜47を堆積する。
【0009】次に、図23に示すように、半導体基板3
8上に酸化シリコン膜によって構成される層間絶縁膜4
8を形成した後、パターニングされたフォトレジストを
マスクにして層間絶縁膜48をエッチングする。次い
で、n+ 型半導体領域46上の窒化シリコン膜47を低
ダメージ条件でエッチングすることにより、n+ 型半導
体領域46に達するコンタクトホール49aを形成し、
同時に、ゲート電極43b上の窒化シリコン膜47,4
2を順次エッチングして、ゲート電極43bに達するコ
ンタクトホール49bを形成する。
【0010】n+ 型半導体領域46に達するコンタクト
ホール49aは、コンタクトホール49aとゲート電極
43aとの合わせ余裕をとる必要がない自己整合コンタ
クトにより形成されている。すなわち、層間絶縁膜48
のエッチングは、エッチング選択比の違いから窒化シリ
コン膜42,45,47で止まり、ゲート電極43aは
エッチングされない。
【0011】この後、半導体基板41上に堆積した金属
膜(図示せず)の表面を加工して埋め込み配線50を形
成する。
【0012】なお、自己整合コンタクトおよびボーダー
レス・コンタクトについては、例えば、アイ・イー・デ
ィー・エム(International Electron Device Meetings
"ANovel Borderless Contact/Interconnect Technolog
y Using Alumium Oxide Etch Stop for High Performan
ce SRAM and logic" pp.441〜444, 1993 )に記載され
ている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、自己整合
コンタクトおよびボーダーレス・コンタクトを適用した
前記nチャネル型MISFETの製造方法において、以
下の問題点を見いだした。
【0014】すなわち、図24に示すように、n+ 型半
導体領域46に達するコンタクトホール49aおよびゲ
ート電極43bに達するコンタクトホール49bを形成
する際、コンタクトホール49aの底の窒化シリコン膜
47およびコンタクトホール49bの底の窒化シリコン
膜47,42は同一工程にてエッチングされる。
【0015】しかし、埋め込み型アイソレーションとコ
ンタクトホール49a、またはゲート電極43bとコン
タクトホール49bに合わせずれが生じ、さらに、酸化
シリコン膜に対する窒化シリコン膜のエッチング選択比
が小さいと、コンタクトホール49bの底の窒化シリコ
ン膜47,42をエッチングしている間に、コンタクト
ホール49aの底の窒化シリコン膜47が全てエッチン
グされ、さらに、埋め込み型浅溝アイソレーションを構
成する酸化シリコン膜40がオーバーエッチングされて
しまう。
【0016】埋め込み型浅溝アイソレーションを構成す
る酸化シリコン膜40が削り込まれると、埋め込み型浅
溝アイソレーションの端部でn+ 型半導体領域46を形
成していない半導体基板38にコンタクトホール49a
が達し、埋め込み配線50がn+ 型半導体領域46とp
型の半導体基板38とに接続されて接合リークが生ず
る。さらに、埋め込み型浅溝アイソレーションの厚さが
局所的に薄くなり、この部分で埋め込み型配線50が半
導体基板38に接近して埋め込み型浅溝アイソレーショ
ン下の半導体基板38が反転しやすくなる。
【0017】本発明の目的は、半導体集積回路装置の信
頼度を向上することができる技術を提供することにあ
る。
【0018】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0019】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。すなわち、 (1)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、MI
SFETのソース領域またはドレイン領域に接する第1
のコンタクトホールおよび他のMISFETのゲート電
極に接する第2のコンタクトホールを形成する際、ま
ず、半導体基板の主面上の素子分離領域にフィールド絶
縁膜を形成した後、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成
し、次いで、半導体基板上に多結晶シリコン膜および第
1の窒化シリコン膜を順次堆積する。次に、パターニン
グされたフォトレジストをマスクにして第1の窒化シリ
コン膜および多結晶シリコン膜を順次エッチングし、多
結晶シリコン膜によって構成されるゲート電極を形成し
た後、半導体基板上に第2の窒化シリコン膜を堆積し、
次いで、第2の窒化シリコン膜を全面エッチングして、
ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成す
る。次に、半導体基板上に第3の窒化シリコン膜を堆積
し、続いて半導体基板上に反射防止膜を塗布した後、ゲ
ート電極が露出するまで、パターニングされたフォトレ
ジストをマスクにして第2のコンタクトホールを形成す
る領域の反射防止膜、第3の窒化シリコン膜および第1
の窒化シリコン膜を順次エッチングし、次いで、反射防
止膜を除去する。次に、半導体基板上に層間絶縁膜を形
成した後、パターニングされたフォトレジストをマスク
にして層間絶縁膜をエッチングして、MISFETのソ
ース領域、ドレイン領域上に第1のコンタクトホールの
上部を形成すると同時に、他のMISFETのゲート電
極に達する第2のコンタクトホールを形成し、次いで、
第1のコンタクトホールの上部の底に露出した第3の窒
化シリコン膜をエッチングして、MISFETのソース
領域、ドレイン領域に達する第1のコンタクトホールの
下部を形成するものである。
【0020】(2)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、MISFETのソース領域またはドレイ
ン領域に接する第1のコンタクトホールおよび他のMI
SFETのゲート電極に接する第2のコンタクトホール
を形成する際、まず、半導体基板の主面上の素子分離領
域にフィールド絶縁膜を形成した後、半導体基板上にゲ
ート絶縁膜を形成し、次いで、半導体基板上に多結晶シ
リコン膜および第1の窒化シリコン膜を順次堆積する。
次に、パターニングされたフォトレジストをマスクにし
て第1の窒化シリコン膜および多結晶シリコン膜を順次
エッチングし、多結晶シリコン膜によって構成されるゲ
ート電極を形成すると同時に、第2のコンタクトホール
が接続されるゲート電極に隣接してダミーゲート電極を
形成した後、半導体基板上に第2の窒化シリコン膜を堆
積し、次いで、第2の窒化シリコン膜を全面エッチング
して、ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形
成する。次に、半導体基板上に第3の窒化シリコン膜を
堆積した後、ゲート電極が露出するまで、パターニング
されたフォトレジストをマスクにして第2のコンタクト
ホールを形成する領域の第3の窒化シリコン膜および第
1の窒化シリコン膜を順次エッチングする。次に、半導
体基板上に層間絶縁膜を形成した後、パターニングされ
たフォトレジストをマスクにして層間絶縁膜をエッチン
グして、MISFETのソース領域、ドレイン領域上に
第1のコンタクトホールの上部を形成すると同時に、他
のMISFETのゲート電極に達する第2のコンタクト
ホールを形成し、次いで、第1のコンタクトホールの上
部の底に露出した第3の窒化シリコン膜をエッチングし
て、MISFETのソース領域、ドレイン領域に達する
第1のコンタクトホールの下部を形成するものである。
【0021】(3)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、上下に位置する配線層を接続するスルー
ホールを形成する際、まず、半導体基板上に第1の層間
絶縁膜を形成した後、第1の層間絶縁膜の上に下層の配
線層を形成し、次いで、半導体基板上に窒化シリコン膜
を堆積し、続いて半導体基板上に反射防止膜を塗布す
る。次に、パターニングされたフォトレジストをマスク
にしてスルーホールを形成する領域の下層の配線層が露
出するまで、反射防止膜および窒化シリコン膜を順次エ
ッチングした後、反射防止膜を除去する。次に、半導体
基板上に第2の層間絶縁膜を形成した後、パターニング
されたフォトレジストをマスクにして上層の第2の層間
絶縁膜をエッチングして、下層の配線層に接するスルー
ホールを形成するものである。
【0022】上記した手段(1)および(2)によれ
ば、MISFETのソース領域、ドレイン領域に接する
第1のコンタクトホールおよび他のMISFETのゲー
ト電極に接する第2のコンタクトホールを形成する工程
の前に、上記ゲート電極上の第1の窒化シリコン膜およ
び第3の窒化シリコン膜を除去して、ゲート電極を露出
させているので、上記第1のコンタクトホールはソース
領域、ドレイン領域上の層間絶縁膜および第3の窒化シ
リコン膜を順次エッチングして形成され、上記第2のコ
ンタクトホールはゲート電極上の層間絶縁膜をエッチン
グして形成される。
【0023】従って、MISFETのソース領域、ドレ
イン領域に接する第1のコンタクトホールを形成する
際、第1のコンタクトホールの底の第3の窒化シリコン
膜は必要以上にオーバーエッチングされないので、素子
分離用のフィールド絶縁膜と第1のコンタクトホールに
合わせずれが生じても、素子分離領域の端部のフィール
ド絶縁膜を削り込むことがない。
【0024】また、他のMISFETのゲート電極に接
する第2のコンタクトホールを形成する際、ゲート電極
の側面が第2の窒化シリコン膜および第3の窒化シリコ
ン膜で覆われているので、ゲート電極と第2のコンタク
トホールの合わせ余裕が大きくなり、フィールド絶縁膜
が削れにくくなる。
【0025】上記した手段(3)によれば、下層の配線
層の上に設けられた第2の層間絶縁膜にスルーホールを
形成する際、下層の配線層とスルーホールに合わせずれ
が生じても、第1の層間絶縁膜の表面および下層の配線
層の側面が、窒化シリコン膜で覆われているので、第1
の層間絶縁膜を削り込むことがない。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【0027】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて同一機能を有するものは同一の符号を付し、その
繰り返しの説明は省略する。
【0028】(実施の形態1)本発明の一実施の形態で
あるnチャネル型MISFETの製造方法を図1〜図1
2を用いて説明する。
【0029】まず、図1に示すように、p型シリコン単
結晶で構成された半導体基板1の表面に酸化シリコン膜
2および窒化シリコン膜3を順次形成した後、パターニ
ングされたフォトレジストをマスクにして素子分離領域
の窒化シリコン膜3、酸化シリコン膜2および半導体基
板1を順次エッチングして、半導体基板1に深さ約35
0nmの浅い溝4を形成する。
【0030】フォトレジストを除去した後、半導体基板
1に熱処理を施し、浅い溝4が形成された半導体基板1
の表面に10〜20nmの酸化シリコン膜(図示せず)
を形成する。次いで、TEOS(Tetra Ethyl Ortho Si
licate;Si(OC2 5)4)ガスを原料に用いたプラ
ズマCVD法によって半導体基板1上に酸化シリコン膜
5を堆積した後、半導体基板1上に窒化シリコン膜6を
堆積し、次いで、パターニングされたフォトレジストを
マスクにして比較的広い面積の浅い溝4の酸化シリコン
膜5上に上記窒化シリコン膜6を残す。
【0031】次に、図2に示すように、この酸化シリコ
ン膜6の表面をCMP(Chemical Mechanical Polishin
g ;化学的機械研磨)法によって平坦化することによっ
て埋め込み型浅溝アイソレーションを形成する。この
際、窒化シリコン膜6を設けたことによって広い面積の
浅い溝4および狭い面積の浅い溝4にほぼ均一な厚さの
酸化シリコン膜5を埋め込むことができる。
【0032】次に、MISFETのチャネル領域となる
半導体基板1の表面にp型不純物(例えば、ボロン
(B))を導入して、しきい値電圧制御層7を形成した
後、半導体基板1の表面にゲート絶縁膜8を形成し、次
いで、半導体基板1上にCVD法によってPを添加した
多結晶シリコン膜9および窒化シリコン膜10を順次堆
積する。
【0033】次に、図3に示すように、パターニングさ
れたフォトレジストをマスクにして窒化シリコン膜10
および多結晶シリコン膜9を順次エッチングし、多結晶
シリコン膜9によって構成されるゲート電極11a,1
1bを形成する。窒化シリコン膜10は、後に自己整合
コンタクトによりコンタクトホールを形成する際、コン
タクトホールとゲート電極11a,11bとの分離を確
実に行うために設けられている。
【0034】次に、窒化シリコン膜10およびゲート電
極11aをマスクにして半導体基板1にn型不純物(例
えば、リン(P))を導入し、nチャネル型MISFE
Tのソース領域、ドレイン領域の一部を構成する低濃度
のn- 型半導体領域12を形成する。次いで、半導体基
板1上にCVD法によって窒化シリコン膜13を堆積す
る。窒化シリコン膜13の厚さは、例えば50〜200
nmである。
【0035】次に、図4に示すように、窒化シリコン膜
13をRIE法による異方性エッチングによって全面エ
ッチングし、ゲート電極11a,11bの側壁にサイド
ウォールスペーサ14を形成した後、窒化シリコン膜1
0、ゲート電極11aおよびサイドウォールスペーサ1
4をマスクにして、半導体基板1にn型不純物(例え
ば、砒素(As))を導入し、nチャネル型MISFE
Tのソース領域、ドレイン領域の他の一部を構成する高
濃度のn+ 型半導体領域15を形成する。n+ 型半導体
領域15の拡散深さは約0.1μmである。
【0036】次に、図5に示すように、半導体基板1上
にCVD法によって窒化シリコン膜16を堆積した後、
半導体基板1上に反射防止膜(Bottom Anti-Reflective
Coating;BARC)17を塗布して、隣接するゲート
電極11a,11b間のスペースを埋め込む。窒化シリ
コン膜16の厚さは、例えば10〜100nmである。
次いで、半導体基板1上に塗布したフォトレジスト18
をパターニングして、後に配線層を接続するゲート電極
11b上のフォトレジスト18にホールパターン19を
形成する。
【0037】次に、図6に示すように、パターニングさ
れたフォトレジスト18をマスクにしてゲート電極11
b上の反射防止膜17、窒化シリコン膜16および窒化
シリコン膜10を順次エッチングし、ゲート電極11b
を露出させる。この際、例えば、狭電極RIE装置でC
HF3 +CF4 ガス系を用いてエッチングすると、反射
防止膜17のエッチング速度と窒化シリコン膜16,1
0のエッチング速度はほぼ同じとなる。
【0038】次に、図7に示すように、酸素(O2 )ガ
スを用いてフォトレジスト18および反射防止膜17を
アッシャ除去した後、図8に示すように、半導体基板1
上に層間絶縁膜20を形成し、次いで、層間絶縁膜20
を加工するためにフォトレジスト21をパターニングす
る。層間絶縁膜20は、例えばTEOSをソースとした
プラズマCVD法で酸化シリコン膜を形成し、次に、S
OG(Spin On Glass)を塗布した後に、SOGをRI
E法でエッチバックしてその表面に平坦化処理を施し、
再度TEOSをソースとしたプラズマCVD法で酸化シ
リコン膜を形成する3層構造の絶縁膜が用いられる。
【0039】次に、図9に示すように、パターニングさ
れたフォトレジスト21をマスクにして層間絶縁膜20
をエッチングし、n+ 型半導体領域15上にコンタクト
ホール22aの上部を形成し、ゲート電極11bに接し
てコンタクトホール22bを形成する。例えば、狭電極
RIE装置でC4 8 +COガス系を用いると、エッチ
ング選択比の違いから、層間絶縁膜20のエッチング
は、n+ 型半導体領域15上に設けられた窒化シリコン
膜16、多結晶シリコン膜9によって構成されたおよび
ゲート電極11bおよび窒化シリコン膜13によって構
成されたサイドウォールスペーサ14でほぼ停止する。
【0040】n+ 型半導体領域15上にコンタクトホー
ル22aの上部を形成する際、ゲート電極11a上の窒
化シリコン膜10、および窒化シリコン膜13によって
構成されたサイドウォールスペーサ14によってコンタ
クトホール22aの上部とゲート電極11aとは確実に
電気的に分離することができる。
【0041】次に、図10に示すように、半導体基板1
にO2 ガスでアッシャ処理を施して、フォトレジスト2
1、ならびにコンタクトホール22aの上部およびコン
タクトホール22bの底の堆積物を除去する。次いで、
図11に示すように、コンタクトホール22aの上部の
底の窒化シリコン膜16をエッチングして、コンタクト
ホール22aの下部を形成することにより、n+ 型半導
体領域15に接するコンタクトホール22aが形成され
る。
【0042】例えば、ダウンフロータイプの低ダメージ
アッシング装置でCHF3 +O2 ガス系を用いた等方性
エッチング、または狭電極RIEエッチング装置でCH
3+O2 ガス系を用いた異方性エッチングによって窒
化シリコン膜14はエッチングされ、この際、埋め込み
型浅溝アイソレーションを構成する酸化シリコン膜5に
対して、窒化シリコン膜16を選択的に除去することが
できる。
【0043】例えば、窒化シリコン膜16の厚さが10
0nm、窒化シリコン膜16のオーバーエッチング量が
50%、酸化シリコン膜5に対する窒化シリコン膜16
のエッチング選択比が2の場合、酸化シリコン膜5の削
り込まれる深さは、n+ 型半導体領域15の拡散深さ0.
1μmよりも浅い0.025μmとなる。
【0044】次に、図12に示すように、半導体基板1
上に多結晶シリコン膜またはタングステン膜などの導電
膜23を堆積した後、CMP法によって上記導電膜23
の表面を平坦化することにより、コンタクトホール22
a,22b内に導電膜23を埋め込み、次いで、図には
示さないが、これら導電膜23に接して配線層を形成す
る。
【0045】このように、本実施の形態1によれば、n
+ 型半導体領域15に接するコンタクトホール22aと
ゲート電極11bに接するコンタクトホール22bを形
成する工程の前に、ゲート電極11b上の窒化シリコン
膜10,16を除去して、ゲート電極11bを露出させ
ているので、上記コンタクトホール22aはn+ 型半導
体領域15上の層間絶縁膜20および窒化シリコン膜1
6を順次エッチングして形成され、上記コンタクトホー
ル22bはゲート電極11b上の層間絶縁膜20をエッ
チングして形成される。従って、n+ 型半導体領域15
に接するコンタクトホール22aの形成において、素子
分離用の埋め込み型浅溝アイソレーションとコンタクト
ホール22aに合わせずれが生じても、コンタクトホー
ル22aの底の窒化シリコン膜16を必要以上にオーバ
ーエッチングしなくてもよいので、素子分離領域の端部
の埋め込み型浅溝アイソレーションを構成する酸化シリ
コン膜5を削り込むことがない。また、ゲート電極11
b上に接するコンタクトホール22bの形成において、
ゲート電極11bとコンタクトホール22bに合わせず
れが生じても、ゲート電極11bの側面は窒化シリコン
膜14,16で覆われているので、埋め込み型浅溝アイ
ソレーションを構成する酸化シリコン膜5が削れにくく
なる。
【0046】さらに、ゲート電極11b上の窒化シリコ
ン膜10,16を除去する際、フォトレジスト18のホ
ールパターン19とゲート電極11bに合わせずれが生
じても、ゲート電極11bは窒化シリコン膜10,16
のエッチング速度とほぼ同じエッチング速度の反射防止
膜で覆われているので、埋め込み型浅溝アイソレーショ
ンを構成する酸化シリコン膜5は削れにくくなる。
【0047】(実施の形態2)本発明の他の実施の形態
であるnチャネル型MISFETの製造方法を図13〜
図16を用いて説明する。
【0048】まず、図13に示すように、前記実施の形
態1と同様な製造方法で、半導体基板1の主面上に酸化
シリコン膜5によって構成される埋め込み型浅溝アイソ
レーション、しきい値電圧制御層7、ゲート絶縁膜8、
ゲート電極11a,11bおよびn- 型半導体領域12
を順次形成する。
【0049】ゲート電極11a,11bは、例えば多結
晶シリコン膜によって構成されており、後に自己整合コ
ンタクトを形成する際にコンタクトホールとゲート電極
との分離を確実に行うための窒化シリコン膜10が、ゲ
ート電極11a,11b上に形成されている。さらに、
後に配線層が接続されるゲート電極11bに隣接して、
ゲート電極11a,11bと同じ多結晶シリコン膜によ
って構成されるダミーゲート電極24が設けられてい
る。
【0050】次に、図14に示すように、半導体基板1
上に堆積した窒化シリコン膜(図示せず)をRIE法で
エッチングして、ゲート電極11bおよびダミーゲート
電極24の側壁にサイドウォールスペーサ25を形成し
た後、窒化シリコン膜10、ゲート電極11aおよびサ
イドウォールスペーサ25をマスクにして、半導体基板
1にn型不純物を導入し、nチャネル型MISFETの
ソース領域、ドレイン領域の他の一部を構成する高濃度
のn+ 型半導体領域26を形成する。
【0051】次に、図15に示すように、半導体基板1
上に窒化シリコン膜27を堆積して、ゲート電極11b
とダミーゲート電極24との間を窒化シリコン膜27で
埋め込んだ後、パターニングされたフォトレジスト28
をマスクにしてゲート電極11b上の窒化シリコン膜2
7,10を加工し、ゲート電極11bを露出させる。
【0052】この後、図16に示すように、フォトレジ
スト28を除去した後、前記実施の形態1と同様な製造
方法で半導体基板1上に層間絶縁膜20を形成し、次い
で、パターニングされたフォトレジストをマスクにして
層間絶縁膜20をエッチングして、n+ 型半導体領域2
6上にコンタクトホール22aの上部を形成し、ゲート
電極11bに達するコンタクトホール22bを形成す
る。その後、コンタクトホール22aの上部の底の窒化
シリコン膜27をエッチングして、n+ 型半導体領域2
6に達するコンタクトホール22aの下部を形成し、次
いで、コンタクトホール22a,22b内に導電膜23
を埋め込む。
【0053】このように、本実施の形態2によれば、ゲ
ート電極11bに接するコンタクトホール22bを形成
する際、ゲート電極11bとコンタクトホール22bに
合わせずれが生じても、窒化シリコン膜25,27がゲ
ート電極11bとダミーゲート電極24との間に埋め込
まれているので、埋め込み型浅溝アイソレーションを構
成する酸化シリコン膜5が削れにくくなる。
【0054】さらに、ゲート電極11b上の窒化シリコ
ン膜25,27を除去する際、フォトレジスト28のホ
ールパターンとゲート電極11bに合わせずれが生じて
も、ゲート電極11bは窒化シリコン膜25で覆われて
いるので、埋め込み型浅溝アイソレーションを構成する
酸化シリコン膜5は削れにくくなる。
【0055】(実施の形態3)本発明の他の実施の形態
である上下の配線層を接続するスルーホールの製造方法
を図17〜図21を用いて説明する。
【0056】まず、図17に示すように、半導体素子が
形成された半導体基板29上に層間絶縁膜30を形成し
た後、半導体基板29上に金属膜(図示せず)を堆積
し、次いで、パターニングされたフォトレジストをマス
クにしてこの金属膜をエッチングすることにより、配線
層31を形成する。層間絶縁膜30は、例えばプラズマ
CVD法+SOGエッチバック+プラズマCVD法によ
って形成される3層構造の絶縁膜であり、配線層31は
窒化チタン膜、アルミニウム合金膜および窒化チタン膜
からなる積層膜である。
【0057】次に、図18に示すように、半導体基板2
9上に厚さ約10〜100nmの窒化シリコン膜32を
堆積した後、半導体基板1上に反射防止膜33を塗布す
る。次いで、図19に示すように、半導体基板29上に
フォトレジスト34を塗布し、パターニングした後、反
射防止膜33および窒化シリコン膜32を順次加工し
て、配線層31を露出させる。
【0058】次に、図20に示すように、フォトレジス
ト34および反射防止膜33をアッシャ除去した後、半
導体基板29上に、例えばプラズマCVD法+SOGエ
ッチバック+プラズマCVD法によって形成される3層
構造の層間絶縁膜35を堆積する。
【0059】次に、図21に示すように、パターニング
されたフォトレジスト36をマスクにして層間絶縁膜3
5をエッチングし、配線層31上にスルーホール37を
形成する。この後、図示はしないが、フォトレジスト3
6をアッシャ除去した後、半導体基板29上に金属膜を
堆積して上層の配線層を形成する。
【0060】このように、本実施の形態3によれば、配
線層31とスルーホール37に合わせずれが生じても、
配線層31の側面および層間絶縁膜30の表面は、窒化
シリコン膜32で覆われているので、層間絶縁膜30を
削り込むことがない。
【0061】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
【0062】例えば、前記実施の形態1または2では、
多結晶シリコン膜によって構成されたゲート電極を有す
るMISFETに適用した場合について説明したが、メ
タルシリサイド膜(例えば、モリブデンシリサイド(M
oSi)膜、タングステンシリサイド(WSi2 )膜)
と多結晶シリコン膜との積層膜からなるポリサイドゲー
ト電極、またはメタル膜(例えば、タングステン(W)
膜と窒化タングステン(WN)膜との積層膜、タングス
テン(W)膜と窒化チタン(TiN)膜との積層膜)と
多結晶シリコン膜との積層膜からなるメタルゲート電極
を有するMISFETにも適用可能である。
【0063】また、例えば、前記実施の形態1または2
では、隣接する半導体素子間を互いに電気的に分離する
素子分離領域が埋め込み型浅溝アイソレーションによっ
て構成されたMISFETに適用した場合について説明
したが、その他のアイソレーション、例えばLOCOS
(Local Oxidation of Silicon)アイソレーションによ
って構成されたMISFETにも適用可能であり、前記
実施の形態1、2と同様な効果が得られる。
【0064】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0065】本発明によれば、MISFETのソース領
域、ドレイン領域に接するコンタクトホールと素子分離
用のフィールド絶縁膜との合わせずれ、または、MIS
FETのゲート電極に接するコンタクトホールとゲート
電極との合わせずれが生じても、フィールド絶縁膜が削
れにくくなり、素子分離領域の端部での接合リークを防
止でき、また、素子分離領域下の半導体基板の導電型の
反転が防止できるので、半導体集積回路装置の信頼度を
向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図2】本発明の一実施の形態であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図3】本発明の一実施の形態であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図4】本発明の一実施の形態であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図5】本発明の一実施の形態であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図6】本発明の一実施の形態であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図7】本発明の一実施の形態であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図8】本発明の一実施の形態であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図9】本発明の一実施の形態であるnチャネル型MI
SFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。
【図10】本発明の一実施の形態であるnチャネル型M
ISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図で
ある。
【図11】本発明の一実施の形態であるnチャネル型M
ISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図で
ある。
【図12】本発明の一実施の形態であるnチャネル型M
ISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図で
ある。
【図13】本発明の他の実施の形態であるnチャネル型
MISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
【図14】本発明の他の実施の形態であるnチャネル型
MISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
【図15】本発明の他の実施の形態であるnチャネル型
MISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
【図16】本発明の他の実施の形態であるnチャネル型
MISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
【図17】本発明の他の実施の形態であるnチャネル型
MISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
【図18】本発明の他の実施の形態であるnチャネル型
MISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
【図19】本発明の他の実施の形態であるnチャネル型
MISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
【図20】本発明の他の実施の形態であるnチャネル型
MISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
【図21】本発明の他の実施の形態であるnチャネル型
MISFETの製造方法を示す半導体基板の要部断面図
である。
【図22】従来のnチャネル型MISFETの製造方法
を示す半導体基板の要部断面図である。
【図23】従来のnチャネル型MISFETの製造方法
を示す半導体基板の要部断面図である。
【図24】従来のnチャネル型MISFETの製造方法
において生ずる不良現象を説明するための半導体基板の
要部断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 酸化シリコン膜 3 窒化シリコン膜 4 浅い溝 5 酸化シリコン膜 6 窒化シリコン膜 7 しきい値電圧制御層 8 ゲート絶縁膜 9 多結晶シリコン膜 10 窒化シリコン膜 11a ゲート電極 11b ゲート電極 12 n- 型半導体領域 13 窒化シリコン膜 14 サイドウォールスペーサ 15 n+ 型半導体領域 16 窒化シリコン膜 17 反射防止膜 18 フォトレジスト 19 ホールパターン 20 層間絶縁膜 21 フォトレジスト 22a コンタクトホール 22b コンタクトホール 23 導電膜 24 ダミーゲート電極 25 サイドウォールスペーサ 26 n+ 型半導体領域 27 窒化シリコン膜 28 フォトレジスト 29 半導体基板 30 層間絶縁膜 31 配線層 32 窒化シリコン膜 33 反射防止膜 34 フォトレジスト 35 層間絶縁膜 36 フォトレジスト 37 スルーホール 38 半導体基板 39 浅い溝 40 酸化シリコン膜 41 ゲート絶縁膜 42 窒化シリコン膜 43a ゲート電極 43b ゲート電極 44 n- 型半導体領域 45 サイドウォールスペーサ 46 n+ 型半導体領域 47 窒化シリコン膜 48 層間絶縁膜 49a コンタクトホール 49b コンタクトホール 50 埋め込み配線

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MISFETのソース領域またはドレイ
    ン領域に接する第1のコンタクトホールおよび他のMI
    SFETのゲート電極に接する第2のコンタクトホール
    を形成する半導体集積回路装置の製造方法であって、
    (a).半導体基板上に導電膜および絶縁膜を順次堆積した
    後、前記絶縁膜および前記導電膜を順次エッチングし
    て、前記導電膜によって構成されるゲート電極を形成す
    る工程と、(b).前記第2のコンタクトホールを形成する
    領域の前記絶縁膜をエッチングして前記ゲート電極を露
    出させる工程と、(c).前記半導体基板上に層間絶縁膜を
    形成した後、前記層間絶縁膜をエッチングして、前記第
    1のコンタクトホールおよび前記第2のコンタクトホー
    ルを同時に形成する工程とを有することを特徴とする半
    導体集積回路装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 MISFETのソース領域またはドレイ
    ン領域に接する第1のコンタクトホールおよび他のMI
    SFETのゲート電極に接する第2のコンタクトホール
    を形成する半導体集積回路装置の製造方法であって、
    (a).半導体基板上に導電膜および第1の絶縁膜を順次堆
    積した後、前記第1の絶縁膜および前記導電膜を順次エ
    ッチングして、前記導電膜によって構成されるゲート電
    極を形成する工程と、(b).前記半導体基板上に第2の絶
    縁膜を堆積した後、前記第2の絶縁膜を全面エッチング
    して、前記ゲート電極の側壁に前記第2の絶縁膜によっ
    て構成されるサイドウォールスペーサを形成する工程
    と、(c).前記半導体基板上に第3の絶縁膜を堆積し、続
    いて前記半導体基板上に反射防止膜を塗布した後、前記
    第2のコンタクトホールを形成する領域の前記反射防止
    膜、前記第3の絶縁膜および前記第1の絶縁膜を順次エ
    ッチングして前記ゲート電極を露出させ、次いで、前記
    反射防止膜を除去する工程と、(d).前記半導体基板上に
    層間絶縁膜を形成した後、前記層間絶縁膜をエッチング
    して、前記第1のコンタクトホールの上部および前記第
    2のコンタクトホールを同時に形成する工程と、(e).前
    記第1のコンタクトホールの上部の底に露出した前記第
    3の絶縁膜をエッチングして、前記第1のコンタクトホ
    ールの下部を形成する工程とを有することを特徴とする
    半導体集積回路装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 MISFETのソース領域またはドレイ
    ン領域に接する第1のコンタクトホールおよび他のMI
    SFETのゲート電極に接する第2のコンタクトホール
    を形成する半導体集積回路装置の製造方法であって、
    (a).半導体基板上に導電膜および第1の絶縁膜を順次堆
    積した後、前記第1の絶縁膜および前記導電膜を順次エ
    ッチングして、前記導電膜によって構成されるゲート電
    極を形成し、同時に前記導電膜によって構成され、前記
    第2のコンタクトホールが接続される前記ゲート電極に
    隣接してダミーゲート電極を形成する工程と、(b).前記
    半導体基板上に第2の絶縁膜を堆積した後、前記第2の
    絶縁膜を全面エッチングして、前記ゲート電極および前
    記ダミーゲート電極の側壁に前記第2の絶縁膜によって
    構成されるサイドウォールスペーサを形成する工程と、
    (c).前記半導体基板上に第3の絶縁膜を堆積した後、前
    記第2のコンタクトホールを形成する領域の前記第3の
    絶縁膜および前記第1の絶縁膜を順次エッチングして前
    記ゲート電極を露出させる工程と、(d).前記半導体基板
    上に層間絶縁膜を形成した後、前記層間絶縁膜をエッチ
    ングして、前記第1のコンタクトホールの上部および前
    記第2のコンタクトホールを同時に形成する工程と、
    (e).前記第1のコンタクトホールの上部の底に露出した
    前記第3の絶縁膜をエッチングして、前記第1のコンタ
    クトホールの下部を形成する工程とを有することを特徴
    とする半導体集積回路装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 上下に位置する配線層を接続するスルー
    ホールを形成する半導体集積回路装置の製造方法であっ
    て、(a).半導体基板上に第1の層間絶縁膜を形成した
    後、前記第1の層間絶縁膜の上に下層の配線層を形成す
    る工程と、(b).前記半導体基板上に絶縁膜を堆積し、続
    いて前記半導体基板上に反射防止膜を塗布した後、前記
    スルーホールを形成する領域の前記反射防止膜および前
    記絶縁膜を順次エッチングして前記下層の配線層を露出
    させ、次いで、前記反射防止膜を除去する工程と、(c).
    前記半導体基板上に第2の層間絶縁膜を形成した後、前
    記第2の層間絶縁膜をエッチングして、前記スルーホー
    ルを形成する工程とを有することを特徴とする半導体集
    積回路装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項2または3記載の半導体集積回路
    装置の製造方法において、前記第1の絶縁膜、前記第2
    の絶縁膜および前記第3の絶縁膜は窒化シリコン膜によ
    って構成され、前記層間絶縁膜は酸化シリコン膜によっ
    て構成されることを特徴とする半導体集積回路装置の製
    造方法。
  6. 【請求項6】 請求項2または3記載の半導体集積回路
    装置の製造方法において、前記第2のコンタクトホール
    を形成する領域の前記ゲート電極を露出する際、前記半
    導体基板の素子分離領域に設けられたフィールド絶縁膜
    をエッチングプラズマに晒さないことを特徴とする半導
    体集積回路装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項2記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、前記反射防止膜、第3の絶縁膜および
    第1の絶縁膜はほぼ同じエッチング速度でエッチングさ
    れることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項4記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、前記第1の絶縁膜は窒化シリコン膜に
    よって構成され、前記第1の層間絶縁膜および前記第2
    の層間絶縁膜は酸化シリコン膜によって構成されること
    を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項4記載の半導体集積回路装置の製
    造方法において、前記スルーホールを形成する領域の前
    記下層の配線層を露出する際、前記第1の層間絶縁膜を
    エッチングプラズマに晒さないことを特徴とする半導体
    集積回路装置の製造方法。
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