JPS6138860B2 - - Google Patents

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JPS6138860B2
JPS6138860B2 JP11707379A JP11707379A JPS6138860B2 JP S6138860 B2 JPS6138860 B2 JP S6138860B2 JP 11707379 A JP11707379 A JP 11707379A JP 11707379 A JP11707379 A JP 11707379A JP S6138860 B2 JPS6138860 B2 JP S6138860B2
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JP
Japan
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layer
pattern
polycrystalline silicon
wiring
silicon
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Application number
JP11707379A
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Japanese (ja)
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JPS5642356A (en
Inventor
Shoji Ariizumi
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS6138860B2 publication Critical patent/JPS6138860B2/ja
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は多層配線構造の絶縁ゲート型電界効果
半導体装置を製造する方法に関し、特に各配線層
間にコンタクトを形成する方法の改良に係る。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing an insulated gate field effect semiconductor device having a multilayer wiring structure, and particularly to a method for forming contacts between each wiring layer. Regarding improvements.

(従来の技術) MOS型電界効果半導体装置のゲート配線に従
来採用されている多層配線構造の一例を第1図お
よび第3図に示す。なお、第3図はそのパターン
平面図であり、第1図はそのA−A線に沿う断面
図である。
(Prior Art) An example of a multilayer wiring structure conventionally employed for gate wiring of a MOS type field effect semiconductor device is shown in FIGS. 1 and 3. Note that FIG. 3 is a plan view of the pattern, and FIG. 1 is a sectional view taken along line A-A.

第1図および第3図において、11は第一層の
多結晶シリコン膜をパターンニングして形成した
ゲート電極である。図示のように、該ゲート電極
11はフイールド酸化膜で囲まれた素子領域内お
いて、ソース領域とドレイン領域との間のチヤン
ネル領域上にゲート酸化膜を介して形成されてい
る。フイールド酸化膜上にも、ゲート電極10と
同じく第一層の多結晶シリコン膜のパターンニン
グにより、多結晶シリコン配線層11が形成され
ている。これら第一層の多結晶シリコンパターン
10,11は、CVD−SiO2膜等の層間絶縁膜1
2で覆われている。該層間絶縁膜12上には、第
二層の多結晶シリコン膜をパターンニングするこ
とにより、第二層配線層14が形成されている。
該第二層配線14は、層間絶縁膜12に開孔され
たコンタクトホール13を介して前記第一層の多
結晶シリコンパターン10,11と接続されてい
る。
In FIGS. 1 and 3, 11 is a gate electrode formed by patterning a first layer of polycrystalline silicon film. As shown in the figure, the gate electrode 11 is formed on a channel region between a source region and a drain region via a gate oxide film in an element region surrounded by a field oxide film. A polycrystalline silicon wiring layer 11 is also formed on the field oxide film by patterning the first layer of polycrystalline silicon film, similarly to the gate electrode 10. These first layer polycrystalline silicon patterns 10 and 11 are made of an interlayer insulating film 1 such as a CVD-SiO 2 film.
Covered by 2. A second wiring layer 14 is formed on the interlayer insulating film 12 by patterning a second layer polycrystalline silicon film.
The second layer wiring 14 is connected to the first layer polycrystalline silicon patterns 10 and 11 through a contact hole 13 formed in the interlayer insulating film 12.

また、MOS型半導体装置のゲート電極配線と
して、第2図に示す多層配線構造も従来採用され
ている。この例では、第一層の多結晶シリコンパ
ターン10′,11′上に第一の層間絶縁膜12′
を形成し、この第一の層間絶縁膜12′上に第二
層の多結晶シリコンパターン14′を配線する。
更に、その上に第二の層間絶縁膜15′を介して
金属配線層16を形成すると共に、該金属配線層
の各端部を、層間絶縁膜12′,15′に開孔した
コンタクトホールを介して夫々第一層の多結晶シ
リコンパターン10′,11′、第二層の多結晶シ
リコンパターン14′に接続する。即ち、この例
では第三層配線である金属配線層16を介して、
第一の多結晶シリコン配線パターン10′,1
1′と第二層の多結晶シリコンパターン14′とが
接続されている。
Furthermore, a multilayer wiring structure shown in FIG. 2 has also been conventionally employed as gate electrode wiring of a MOS type semiconductor device. In this example, a first interlayer insulating film 12' is formed on the first layer polycrystalline silicon patterns 10' and 11'.
A second layer of polycrystalline silicon pattern 14' is wired on this first interlayer insulating film 12'.
Further, a metal wiring layer 16 is formed thereon via a second interlayer insulating film 15', and contact holes are formed in each end of the metal wiring layer in the interlayer insulating films 12' and 15'. They are connected to the first-layer polycrystalline silicon patterns 10', 11' and the second-layer polycrystalline silicon pattern 14', respectively, through them. That is, in this example, via the metal wiring layer 16, which is the third layer wiring,
First polycrystalline silicon wiring pattern 10', 1
1' and a second layer polycrystalline silicon pattern 14' are connected.

上記のように、従来の多層配線構造における各
配線層間の接続は層間絶縁膜に開孔されたコンタ
クトホールを介して行なわれている。コンタクト
ホールの開孔はPEP(Photo Engraving
Process)による選択エツチングで行なわれる。
その際、まず層間絶縁膜の表面に塗布したフオト
レジストを、所定のコンタクトホールパターンを
有するマスクを通して露光、現像することによ
り、コンタクトホール形成位置に開孔部をもつた
レジストパターンを形成する。次いで、該レジス
トパターンをエツチングマスクとし、その下の層
間絶縁膜を選択的にエツチングすることにより、
下層の配線にまで達するコンタクトホールを開孔
する。
As described above, connections between each wiring layer in a conventional multilayer wiring structure are made through contact holes formed in an interlayer insulating film. The opening of the contact hole is made of PEP (Photo Engraving
This is done by selective etching (Process).
At this time, first, a photoresist coated on the surface of the interlayer insulating film is exposed and developed through a mask having a predetermined contact hole pattern, thereby forming a resist pattern having openings at contact hole formation positions. Next, by using the resist pattern as an etching mask and selectively etching the underlying interlayer insulating film,
A contact hole is opened that reaches the underlying wiring.

こうしてコンタクトホールを開孔した後、上層
の配線材料を被着し、これをパターンニングする
ことにより、前記コンタクトホールを介して下層
配線に接続された上層配線が形成される。
After forming the contact hole in this way, an upper layer wiring material is deposited and patterned to form an upper layer wiring connected to the lower layer wiring through the contact hole.

(発明が解決しようとする問題点) 従来の製造方法において、上層配線を下層配線
に確実に接続させるためには、前記コンタクトホ
ールを下層配線上の正しい位置に開孔しなければ
ならない。先の説明から明らかなように、コンタ
クトホール開孔の精度はエツチングマスクである
レジストパターンを形成する精度に依存し、これ
はフオトレジストの露光に用いるマスクの位置合
せ精度によつて大きく左右される。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional manufacturing method, in order to reliably connect the upper layer wiring to the lower layer wiring, the contact hole must be opened at the correct position on the lower layer wiring. As is clear from the above explanation, the accuracy of contact hole opening depends on the accuracy of forming the resist pattern, which is an etching mask, and this is greatly influenced by the alignment accuracy of the mask used for exposing the photoresist. .

ところが、上記マスク合せには一般的にズレが
生じるから、従来の製造方法には次のような問題
がある。
However, since misalignment generally occurs in the mask alignment, the conventional manufacturing method has the following problems.

第一の問題は、マスク合せズレが生じても確実
に配線間の接続が得られるように、第一層多結晶
シリコン配線パターン10,10′,11,1
1′を充分な寸法的余裕をもつて形成しなければ
ならないことである。このため第3図に示したよ
うに、第一層の多結晶シリコンパターン10,1
1の幅をコンタクトホール13,13′よりも相
当広くしなければならず、集積度向上を妨げるこ
とになる。しかも、第2図の例における第一層多
結晶シリコンパターン11のように、その上を覆
う層間絶縁膜が二層12′,15′に積層されて厚
くなつている場合には、コンタクトホールを開孔
する際、上記マスク合せズレに加えてサイドエツ
チングをも考慮しなければならないため、第一層
の多結晶シリコンパターン10,11には更に寸
法的余裕が必要である。
The first problem is that the first layer polycrystalline silicon wiring patterns 10, 10', 11, 1
1' must be formed with sufficient dimensional margin. For this reason, as shown in FIG.
1 must be made considerably wider than the contact holes 13, 13', which impedes an increase in the degree of integration. Moreover, when the interlayer insulating film covering the first layer polycrystalline silicon pattern 11 in the example of FIG. When forming the holes, side etching must be taken into account in addition to the above-mentioned mask misalignment, so the polycrystalline silicon patterns 10 and 11 of the first layer must have additional dimensional margin.

第二の問題は、次の理由からコンタクトホール
による各配線層間の接続をゲート上で直接行なう
ことができず、第3図に示したようにフイールド
酸化膜上で行なわなければならないため、集積度
の向上が更に妨げられることである。即ち、近年
の微細化が進んだ素子ではゲート幅が著しく狭く
なつているため、コンタクトホール形成のために
必要な上記のマスク合せ余裕を充分に取ることが
でない。また、もしマスク合せにズレが生じなか
つたとしても、コンタクトホールの形成ではオー
バーエツチングを行なうのが普通であるから、エ
ツチング液が多結晶シリコン層の粒界に沿つて浸
透してゲート酸化膜が損傷され、素子の信頼性お
よび特性に悪影響を与えるからである。
The second problem is that for the following reasons, connections between each wiring layer through contact holes cannot be made directly on the gate, but must be made on the field oxide film as shown in Figure 3, which reduces the integration density. This further hinders the improvement of That is, in recent years, the gate width has become extremely narrow in devices that have been miniaturized, so that it is not possible to sufficiently provide the above-mentioned mask alignment margin necessary for forming contact holes. Furthermore, even if there is no misalignment in the mask alignment, over-etching is usually performed when forming contact holes, so the etching solution will penetrate along the grain boundaries of the polycrystalline silicon layer and the gate oxide film will be damaged. This is because it may be damaged and adversely affect the reliability and characteristics of the element.

上記事情に鑑み、本発明はコンタクトホールを
形成するために必要な面積を減少し、もつて素子
の集積度を向上させることを技術的課題とするも
のである。
In view of the above circumstances, the technical object of the present invention is to reduce the area necessary for forming contact holes and thereby improve the degree of integration of elements.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明の方法では、ゲート電極パターン及びそ
の他の第一層多結晶シリコン配線パターンを、ま
ず多結晶シリコン層上に薄いシリコン酸化膜を介
してシリコン窒化膜を積層した積層膜パターンと
して形成し、そのシリコン窒化膜パターンのみを
再パターンニングすることにより、コンタクト形
成部のみにシリコン窒化膜を残置する。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In the method of the present invention, a gate electrode pattern and other first-layer polycrystalline silicon wiring patterns are first formed on a polycrystalline silicon layer through a thin silicon oxide film. By forming a laminated film pattern in which silicon nitride films are laminated and re-patterning only the silicon nitride film pattern, the silicon nitride film is left only in the contact forming portion.

次いで、上記コンタクト形成部に残置したシリ
コン窒化膜を耐酸化性マスクとし、ゲート電極等
の第一層多結晶シリコン配線層表面および半導体
基板表面を選択的に酸化することにより、層間絶
縁膜として機能するシリコン酸化膜を形成する。
続いて、前記残置されたシリコン窒化膜およびそ
の下の薄いバツフアー酸化膜を除去すれば、その
上に形成される第二層配線との間でコンタクトを
形成するための露出部が形成される。
Next, using the silicon nitride film left in the contact formation area as an oxidation-resistant mask, the surface of the first layer polycrystalline silicon wiring layer such as the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate are selectively oxidized to function as an interlayer insulating film. A silicon oxide film is formed.
Subsequently, by removing the remaining silicon nitride film and the thin buffer oxide film thereunder, an exposed portion is formed for forming a contact with the second layer wiring formed thereon.

その後は従来の方法と同様、第二層配線用の導
電体層を被着してこれをパターンニングすること
により、前記露出部で第一層多結晶シリコン配線
と第二層配線とが接続した多層配線構造を得る。
Thereafter, as in the conventional method, a conductor layer for the second layer wiring was deposited and patterned, thereby connecting the first layer polycrystalline silicon wiring and the second layer wiring at the exposed portion. Obtain a multilayer wiring structure.

本発明における第二層配線用の導電体層として
は、多結晶シリコン層を用いてもよく、またアル
ミニウム等の金属膜を用いてもよい。
As the conductor layer for the second layer wiring in the present invention, a polycrystalline silicon layer may be used, or a metal film such as aluminum may be used.

(作用) 本発明の製造方法において、前記第一層多結晶
シリコン配線パターン上に積層されているシリコ
ン窒化膜パターンを再パターンニングするとき、
既に電極配線パターン上をこれと同一形状で覆つ
ているシリコン窒化膜パターンの不要部分を除去
するだけてよい。このため、その際のPEPで形成
するレジストパターンは、コンタクト形成部のシ
リコン窒化膜をエツチングから保護できさえすれ
ば充分である。即ち、この条件が満たされる限
り、該レジストパターンは配線の外にまではみ出
して形成されても、保護された窒化膜部分は必然
的に配線パターン上に正確に残置されることにな
る。従つて、このレジストパターンの寸法を配線
パターンの幅よりも充分に大きくすれば、PEPの
露光に際してフオトマスクの合せズレが生じても
何等問題はない。
(Function) In the manufacturing method of the present invention, when re-patterning the silicon nitride film pattern laminated on the first layer polycrystalline silicon wiring pattern,
It is only necessary to remove unnecessary portions of the silicon nitride film pattern that already covers the electrode wiring pattern in the same shape as the electrode wiring pattern. Therefore, the resist pattern formed by PEP at that time is sufficient as long as it can protect the silicon nitride film in the contact formation area from etching. That is, as long as this condition is satisfied, even if the resist pattern is formed to extend outside the wiring, the protected nitride film portion will inevitably remain accurately on the wiring pattern. Therefore, if the dimensions of this resist pattern are made sufficiently larger than the width of the wiring pattern, there will be no problem even if the photomask is misaligned during PEP exposure.

また、上記のようにしてコンタクト形成部に残
置したシリコン窒化膜とその下の多結晶シリコン
層との間には、薄いシリコン酸化膜が介在させて
いる。従つて、残置したシリコン窒化膜を耐酸化
性マスクとし、選択酸化により層間絶縁膜を形成
する際にも、本発明ではこの薄いシリコン酸化膜
がバツフアーとなり、熱工程で発生する応力が緩
和される。このため、前記熱応力で多結晶シリコ
ン層の粒界に沿つて微少な亀裂(ボイド)が発生
するのを防止できる。かかるボイドがゲート電極
中に発生すると、不純物の注入等により素子の信
頼性に問題が生じるから、上記のバツフアー酸化
膜は装置の信頼性向上に寄与するものである。
Furthermore, a thin silicon oxide film is interposed between the silicon nitride film left in the contact forming portion as described above and the polycrystalline silicon layer therebelow. Therefore, even when forming an interlayer insulating film by selective oxidation using the remaining silicon nitride film as an oxidation-resistant mask, in the present invention, this thin silicon oxide film acts as a buffer and relieves the stress generated during the thermal process. . Therefore, it is possible to prevent minute cracks (voids) from being generated along the grain boundaries of the polycrystalline silicon layer due to the thermal stress. If such voids occur in the gate electrode, problems will arise in the reliability of the device due to impurity injection, etc. Therefore, the buffer oxide film mentioned above contributes to improving the reliability of the device.

更に、前記残置されたシリコン窒化膜およびそ
の下の薄いバツフアー酸化膜を除去し、その上に
形成される第二層配線とのコンタクト部を形成す
る際にも、そのエツチングは全くマスクなしで自
己整合により行なうことができる。即ち、シリコ
ン窒化膜とシリコン酸化膜とではエツチング速度
が大きく異なり、またバツフアー酸化膜は前記選
択酸化で形成された層間絶縁膜に比較して著しく
薄いからである。
Furthermore, when removing the remaining silicon nitride film and the thin buffer oxide film thereunder and forming a contact portion with the second layer wiring formed thereon, the etching is carried out by itself without any mask. This can be done by alignment. That is, the etching rates of the silicon nitride film and the silicon oxide film are significantly different, and the buffer oxide film is significantly thinner than the interlayer insulating film formed by the selective oxidation.

(実施例) 次に、本発明をMOS型半導体装置の製造に適
用した一実施例につき、第4図aないしfを参照
して説明する。
(Embodiment) Next, an embodiment in which the present invention is applied to the manufacture of a MOS type semiconductor device will be described with reference to FIGS. 4a to 4f.

(1) まず、第4図aに示すように、一導電型(例
えばP型)のシリコン半導体基板21の一主面
を選択的に酸化し、約1μ程度のフイールド酸
化膜22を形成することにより、該フイールド
酸化膜22で囲まれたMOSトランジスタ用の
素子領域を形成する。次いで、この素子領域に
おける基板21の露出表面を熱酸化することに
より、ゲート酸化膜用に膜厚約500〜1500Åの
シリコン酸化膜23を形成する。続いて、ベリ
ードコンタクトを通常の方法に従つて形成する
が、ここでは図示を省略する。
(1) First, as shown in FIG. 4a, one main surface of a silicon semiconductor substrate 21 of one conductivity type (for example, P type) is selectively oxidized to form a field oxide film 22 with a thickness of about 1μ. Thus, an element region for a MOS transistor surrounded by the field oxide film 22 is formed. Next, by thermally oxidizing the exposed surface of the substrate 21 in this element region, a silicon oxide film 23 having a thickness of about 500 to 1500 Å is formed as a gate oxide film. Subsequently, a buried contact is formed according to a conventional method, but illustration thereof is omitted here.

(2) 次に、気相成長法等の通常の方法により、基
板21の主面全面に多結晶シリコン膜24、薄
いシリコン酸化膜25及びシリコン窒化膜26
をこの順序で順次形成し、第4図bに示す積層
膜を得る。
(2) Next, a polycrystalline silicon film 24, a thin silicon oxide film 25, and a silicon nitride film 26 are formed on the entire main surface of the substrate 21 by a normal method such as a vapor phase growth method.
are sequentially formed in this order to obtain the laminated film shown in FIG. 4b.

このとき、多結晶シリコン膜24とシリコン
窒化膜26が直接接触していると、両者の熱膨
張差により発生する応力で多結晶シリコン膜中
の粒界に沿つてボイドと呼ばれる裂け目が発生
し、またはシリコン結晶粒が破壊され易い。そ
の結果、不純物の侵入等により素子の信頼性に
問題が生じることとなる。しかし、上記のよう
に両膜間に薄いシリコン酸化膜25を介在させ
ることにより、該酸化膜がバツフアーになつて
多結晶シリコン膜24とシリコン窒化膜26の
熱膨張の違いが補償され、このような問題を回
避することができる。
At this time, if the polycrystalline silicon film 24 and the silicon nitride film 26 are in direct contact, cracks called voids will occur along the grain boundaries in the polycrystalline silicon film due to stress caused by the difference in thermal expansion between the two. Or silicon crystal grains are easily destroyed. As a result, problems arise in the reliability of the device due to the intrusion of impurities and the like. However, by interposing the thin silicon oxide film 25 between both films as described above, the oxide film acts as a buffer and compensates for the difference in thermal expansion between the polycrystalline silicon film 24 and the silicon nitride film 26. problems can be avoided.

なお、前記多結晶シリコン膜24には、後で
ソース領域及びドレイン領域形成のために使わ
れる不純物と同一または同導電型の不純物が予
めドープされる。
Note that the polycrystalline silicon film 24 is doped in advance with impurities that are the same or have the same conductivity type as impurities that will be used later to form the source and drain regions.

(3) 次に、第4図cに示すように、電極及び配線
層として必要な部分以外の上記積層膜を写真蝕
刻法で選択的にエツチング除去し、ゲート電極
およびその他の第一層多結晶シリコン配線パタ
ーンに対応した形状とする。
(3) Next, as shown in FIG. 4c, the above laminated film other than the portions necessary for the electrode and wiring layer is selectively etched away by photolithography, and the gate electrode and other first layer polycrystalline layers are etched away. The shape corresponds to the silicon wiring pattern.

この結果、多結晶シリコンパターン24
シリコン酸化膜パターン25及びシリコン窒
化膜パターン26は同一形状となる。また、
多結晶シリコンパターン24、シリコン酸化
膜パターン25及びシリコン窒化膜パターン
26も同一パタ一ンで残る。
As a result, polycrystalline silicon patterns 24 1 ,
The silicon oxide film pattern 251 and the silicon nitride film pattern 261 have the same shape. Also,
The polycrystalline silicon pattern 24 2 , the silicon oxide film pattern 25 2 and the silicon nitride film pattern 26 2 also remain in the same pattern.

(4) 次に、将来第二層配線との間のコンタクトと
なる部分のみを残し、その他の部分のシリコン
窒化膜パターン26,26を選択的に除去
し、続いてHFまたはNH4Fのようなエツチン
グ液でシリコン酸化膜23,25,25
露出部分を除去することにより、第4図dに示
す状態を得る。その結果、図示のようにゲート
酸化膜23が形成されると共に、その両側に
は不純物拡散用の開孔が形成される。ゲート酸
化膜23上にはゲート電極のための多結晶シ
リコンパターン24、そのコンタクトとなる
部分に薄いシリコン酸化膜パターン27とシ
リコン窒化膜パターン28が形成される。ま
た、他の配線のための多結晶シリコンパターン
24のコンタクト部にも、薄いシリコン酸化
膜パターン27と残置されたシリコン窒化膜
パターン28が形成される。なお、前記シリ
コン酸化膜23,25,25を選択的に除
去した後、前記シリコン窒化膜26,26
の再パターンニングを行なつてもよい。
(4) Next, the silicon nitride film patterns 26 1 and 26 2 in other parts are selectively removed, leaving only the parts that will be in contact with the second layer wiring in the future, and then HF or NH 4 F is removed. By removing the exposed portions of the silicon oxide films 23, 25 1 , 25 2 with an etching solution such as etchant, the state shown in FIG. 4d is obtained. As a result, a gate oxide film 231 is formed as shown in the figure, and openings for impurity diffusion are formed on both sides of the gate oxide film 231. A polycrystalline silicon pattern 24 1 for a gate electrode is formed on the gate oxide film 23 1 , and a thin silicon oxide film pattern 27 1 and a silicon nitride film pattern 28 1 are formed at the portions that will become contacts. Also, a thin silicon oxide film pattern 272 and a remaining silicon nitride film pattern 282 are formed on the contact portion of the polycrystalline silicon pattern 242 for other wirings. Note that after selectively removing the silicon oxide films 23, 25 1 and 25 2 , the silicon nitride films 26 1 and 26 2 are removed.
Re-patterning may also be performed.

上記シリコン窒化膜パターン26,26
を再パターンニングする際には、第6図aに示
すように、コンタクト形成部を覆うレジストパ
ターン32,32を形成し、これをマスク
として選択的にエツチングすることにより、第
6図bに示すように前記再パターンニングされ
たシリコン窒化膜パターン28,28を得
る。その場合、図示のように前記レジストパタ
ーン32,32は各配線パターンの外、即
ちシリコン窒化膜パターン26,26の外
にはみ出すように大きく形成しても何等差支え
ない。従つて、レジストパターンを形成する
PEPでマスク合せがズレたとしても、充分に大
きなレジストパターン32,32を形成す
ることとすれば、確実に配線パターン上に窒化
膜パターン28,28を残置させることが
できる。
The silicon nitride film patterns 26 1 , 26 2
When re-patterning, as shown in FIG. 6a, resist patterns 32 1 and 32 2 are formed to cover the contact forming area, and this is used as a mask for selective etching. The re-patterned silicon nitride film patterns 28 1 and 28 2 are obtained as shown in FIG. In that case, as shown in the figure, the resist patterns 32 1 and 32 2 may be formed to be large enough to protrude outside each wiring pattern, that is, outside the silicon nitride film patterns 26 1 and 26 2 . Therefore, a resist pattern is formed.
Even if the mask alignment is misaligned during PEP, if sufficiently large resist patterns 32 1 and 32 2 are formed, the nitride film patterns 28 1 and 28 2 can be reliably left on the wiring pattern.

(5) 次に、通常の拡散技術またはイオンインプラ
ンテーシヨン技術により前記開孔から基板と逆
導電型の不純物(例えばN型)を拡散させてソ
ース領域とドレイン領域を形成する。次いで、
前記残置したシリコン窒化膜パターン28
28を耐酸化性マスクとして基板全体に熱酸
化処理を施すことにより、基板の露出面及び多
結晶シリコン膜24,24の露出面を選択
的に酸化して新たにシリコン酸化膜29を形成
し、第4図eの状態を得る。
(5) Next, a source region and a drain region are formed by diffusing an impurity of a conductivity type opposite to that of the substrate (for example, N type) through the opening using a normal diffusion technique or an ion implantation technique. Then,
The remaining silicon nitride film pattern 28 1 ,
By thermally oxidizing the entire substrate using 28 2 as an oxidation-resistant mask, the exposed surface of the substrate and the exposed surfaces of the polycrystalline silicon films 24 1 and 24 2 are selectively oxidized to form a new silicon oxide film 29. The state shown in FIG. 4e is obtained.

このときも、薄いシリコン酸化膜ぱたーん2
,27がバツフアーとして機能し、酸化
時の応力が緩和されるため、多結晶シリコン配
線層にボイドが発生するのを防止することがで
きる。
At this time as well, the thin silicon oxide film pattern 2
Since 7 1 and 27 2 function as a buffer and relieve stress during oxidation, it is possible to prevent voids from forming in the polycrystalline silicon wiring layer.

(6) 次に、残存するシリコン窒化膜ぱたーん28
,28を除去する。シリコン窒化膜パター
ン28,28を除去した位置には対応した
形状の薄いシリコン酸化膜パターン27,2
が残るが、これらの酸化膜パターン27
,27は新たに形成されたシリコン酸化膜
29よりも充分に薄く形成されている。従つ
て、薄いシリコン酸化膜パターン27,27
が除去されるのに充分な時間だけシリコン酸
化膜のエツチングを行なえば、多結晶シリコン
パターン24,24が露出したコンタクト
部30,30を形成できる。次いで、第二
層配線用の導電体層として、例えば多結晶シリ
コン膜を全面に被着した後、これをコンタクト
部30とコンタクト部30で第一の多結晶
シリコンパターン24,24と連結するよ
うにパターンニングすれば、第4図fに示すよ
うに第二のて多結晶シリコン膜31による配線
が出来る。かかる第二層配線用の導電体層とし
ては、多結晶シリコンの他にアルミニウム、シ
リサイド等でもよい。上記のように多結晶シリ
コン膜を用いるときは、これを抵抗体や能動素
子として使用するように構成することもでき
る。なお、第5図は第4図fに対応したパター
ン平面図を示している。
(6) Next, the remaining silicon nitride film pattern 28
1,28 Remove 2 . At the positions where the silicon nitride film patterns 28 1 , 28 2 have been removed, thin silicon oxide film patterns 27 1 , 2 with corresponding shapes are formed.
7 2 remains, but these oxide film patterns 27
1 and 27 2 are formed sufficiently thinner than the newly formed silicon oxide film 29. Therefore, thin silicon oxide film patterns 27 1 , 27
Contact portions 30 1 and 30 2 in which polycrystalline silicon patterns 24 1 and 24 2 are exposed can be formed by etching the silicon oxide film for a sufficient time to remove the polycrystalline silicon patterns 24 1 and 24 2 . Next, after depositing, for example, a polycrystalline silicon film over the entire surface as a conductor layer for the second layer wiring, this is formed into the first polycrystalline silicon patterns 24 1 , 24 2 at the contact portions 30 1 and 30 2 . If patterning is performed so as to connect with the second polycrystalline silicon film 31, wiring can be formed using the second polycrystalline silicon film 31, as shown in FIG. 4f. The conductor layer for the second layer wiring may be made of aluminum, silicide, etc. in addition to polycrystalline silicon. When a polycrystalline silicon film is used as described above, it can also be configured to be used as a resistor or an active element. Note that FIG. 5 shows a pattern plan view corresponding to FIG. 4f.

上記の説明から明らかなように、第一層多結晶
シリコン配線パターン24,24と第二層多
結晶シリコン配線パターン31を接続するコンタ
クト部30,30は、第一層多結晶シリコン
配線パターン24,24の幅と実質的に同一
にセルフアラインされる。このため、コンタクト
形成に必要な面積はマスク合せのズレ等に対処す
るための余裕を必要としない。また、フイールド
酸化膜上のみならず、ゲート上でも第一の多結晶
シリコン膜24と第二の多結晶シリコン膜31
をセルフアライン方式で接続できる。従つて、第
1図ないし第3図の従来のMOS型半導体装置に
比較して集積度を著しく高めることができ、更に
パターンレイアウトにおける自由度も増加する利
点が得られる。
As is clear from the above description, the contact portions 30 1 , 30 2 connecting the first layer polycrystalline silicon wiring patterns 24 1 , 24 2 and the second layer polycrystalline silicon wiring pattern 31 are made of first layer polycrystalline silicon They are self-aligned to have substantially the same width as the wiring patterns 24 1 and 24 2 . Therefore, the area required for contact formation does not require a margin for dealing with misalignment of masks and the like. Furthermore, the first polycrystalline silicon film 241 and the second polycrystalline silicon film 31 are formed not only on the field oxide film but also on the gate.
can be connected in a self-aligned manner. Therefore, compared to the conventional MOS type semiconductor devices shown in FIGS. 1 to 3, the degree of integration can be significantly increased, and the degree of freedom in pattern layout can also be increased.

ところで、ゲート上でコンタクトを形成する場
合には、既述したようにエツチング液の浸透が問
題となる。しかし上記実施例においては、シリコ
ン窒化膜のエツチングの際にその下の薄いバツフ
アー酸化膜がストツパーとなり、また薄いバツフ
アー酸化膜の除去には長時間のオーバーエツチン
グは不要である。従つて、エツチング液の浸透に
よるゲート酸化膜の損傷を回避し、信頼性および
特性の劣化を防止することができる。
By the way, when forming a contact on the gate, penetration of the etching solution becomes a problem as described above. However, in the above embodiment, when etching the silicon nitride film, the thin buffer oxide film therebelow acts as a stopper, and long over-etching is not necessary to remove the thin buffer oxide film. Therefore, damage to the gate oxide film due to penetration of the etching solution can be avoided, and deterioration of reliability and characteristics can be prevented.

[発明の効果] 以上詳述したように、本発明によればコンタク
トホールを形成するために必要な面積を減少し、
しかもゲート上でコンタクトを形成することを可
能とすることにより素子の集積度を向上できる
等、顕著な効果が得られるものである。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, the area required to form a contact hole can be reduced,
Moreover, by making it possible to form a contact on the gate, remarkable effects such as improving the degree of integration of the device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は夫々従来の半導体装置の
断面図であり、第3図は第1図に対応する平面図
である。第4図は本発明の一実施例の各工程を示
す断面図である。第5図は本発明によつて得られ
た半導体装置の平面図である。第6図は第4図の
実施例における要部工程を示す説明図である。 21……半導体基板、23……シリコン酸化
膜、24,24,24……多結晶シリコン
膜、25,25,25,27,27……
薄いシリコン酸化膜、26,26,26,2
,28……シリコン窒化膜、23……ゲ
ート酸化膜、29……シリコン酸化膜、30
30……コンタクト部、31……第二層多結晶
シリコン配線パターン、32,32……レジ
ストパターン。
1 and 2 are sectional views of conventional semiconductor devices, respectively, and FIG. 3 is a plan view corresponding to FIG. 1. FIG. 4 is a sectional view showing each step of an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view of a semiconductor device obtained by the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the main steps in the embodiment of FIG. 4. 21...Semiconductor substrate, 23...Silicon oxide film, 24, 24 1 , 24 2 ...Polycrystalline silicon film, 25, 25 1 , 25 2 , 27 1 , 27 2 ...
Thin silicon oxide film, 26, 26 1 , 26 2 , 2
8 1 , 28 2 ... silicon nitride film, 23 1 ... gate oxide film, 29 ... silicon oxide film, 30 1 ,
30 2 ... Contact portion, 31 ... Second layer polycrystalline silicon wiring pattern, 32 1 , 32 2 ... Resist pattern.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一導電型の半導体基板表面に選択的にフイー
ルド絶縁膜を形成した後、該フイールド絶縁膜で
囲まれた素子領域表面にゲート絶縁膜を形成する
工程と、全面に多結晶シリコン層を堆積した後、
該多結晶シリコン層表面に薄いシリコン酸化膜を
介してシリコン窒化膜を積層する工程と、該シリ
コン窒化膜をパターンニングすることにより、前
記素子領域の略中央部を横切るゲート電極および
その他の第一層多結晶シリコン配線パターンに対
応するシリコン窒化膜パターンを形成する工程
と、該シリコン窒化膜パターンをマスクとして前
記薄いシリコン酸化膜および前記多結晶シリコン
層をエツチングすることにより、ゲート電極パタ
ーン及びその他の第一層多結晶シリコン配線パタ
ーンを形成する工程と、該第一層多結晶シリコン
配線パターンの幅よりも寸法の大きいレジストパ
ターンで前記ゲート電極パターン及びその他の第
一層多結晶シリコン配線パターンにおけるコンタ
クト形成部を覆つた後、該レジストパターンをマ
スクとして前記シリコン窒化膜パターンを選択的
にエツチング除去することにより、前記コンタク
ト形成部にのみシリコン窒化膜パターンを残置さ
せる工程と、前記ゲート電極パターンをマスクと
して前記素子領域内に前記半導体基板とは逆の導
電型を有する不純物を導入することにより、相互
に分離されたソース領域およびドレイン領域を形
成する工程と、前記残置されたシリコン窒化膜パ
ターンを耐酸化性マスクとし、前記ゲート電極パ
ターンを含む第一層多結晶シリコン配線パターン
表面および前記半導体基板表面を酸化して酸化膜
を形成する工程と、前記残置されたシリコン窒化
膜パターン及びその下の前記薄い酸化膜を除去す
ることにより、前記ゲート電極パターンを含む第
一層多結晶シリコン配線パターンのコンタクト形
成部を露出させる工程と、第二層配線用の導電体
層を被着してこれをパターニングすることによ
り、前記コンタクト形成部で前記第一層多結晶シ
リコン配線層に接続された第二層配線パターンを
形成する工程とを具備したことを特徴とする半導
体装置の製造方法。 2 前記多結晶シリコン層を堆積するに先立つ
て、前記フイールド絶縁膜近傍における前記素子
領域の少なくとも一部表面を露出させると共に、
該露出部分で素子領域表面に接した前記第一層多
結晶シリコン配線パターンを形成し、これをソー
ス電極またはドレイン電極として用いるようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
半導体装置の製造方法。
[Claims] 1. A step of selectively forming a field insulating film on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and then forming a gate insulating film on the surface of the element region surrounded by the field insulating film; After depositing the crystalline silicon layer,
By stacking a silicon nitride film on the surface of the polycrystalline silicon layer via a thin silicon oxide film and by patterning the silicon nitride film, a gate electrode and other first By forming a silicon nitride film pattern corresponding to the layered polycrystalline silicon wiring pattern and etching the thin silicon oxide film and the polycrystalline silicon layer using the silicon nitride film pattern as a mask, the gate electrode pattern and other A step of forming a first layer polycrystalline silicon wiring pattern, and contacting the gate electrode pattern and other first layer polycrystalline silicon wiring patterns using a resist pattern having a dimension larger than the width of the first layer polycrystalline silicon wiring pattern. After covering the formation area, selectively etching and removing the silicon nitride film pattern using the resist pattern as a mask, leaving the silicon nitride film pattern only in the contact formation area, and masking the gate electrode pattern. A step of forming a source region and a drain region separated from each other by introducing an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate into the element region, and making the remaining silicon nitride film pattern resistant to oxidation. oxidizing the surface of the first layer polycrystalline silicon wiring pattern including the gate electrode pattern and the surface of the semiconductor substrate using a oxidizing mask to form an oxide film; A step of exposing the contact formation portion of the first layer polycrystalline silicon wiring pattern including the gate electrode pattern by removing the thin oxide film, and depositing and patterning a conductor layer for the second layer wiring. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a second layer wiring pattern connected to the first layer polycrystalline silicon wiring layer at the contact forming portion. 2. Prior to depositing the polycrystalline silicon layer, exposing at least a portion of the surface of the device region in the vicinity of the field insulating film, and
The semiconductor according to claim 1, wherein the first layer polycrystalline silicon wiring pattern is formed in contact with the surface of the element region at the exposed portion, and is used as a source electrode or a drain electrode. Method of manufacturing the device.
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