JP2000114372A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】配線ショートとコンタクト抵抗の増大が抑制さ
れた自己整合コンタクトをエッチストップを起こさずに
形成できる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板1上にサイドウォール5を有す
るゲート電極3を形成する工程と、LDD構造のソース
/ドレイン領域6、7を形成する工程と、全面にエッチ
ングストッパー層8を形成する工程と、ゲート電極間を
埋め込む有機絶縁膜14を形成する工程と、全面に層間
絶縁膜9を形成する工程と、エッチングストッパー層8
の表面にポリマー層を堆積させながら、層間絶縁膜9お
よび有機絶縁膜14にエッチングを行い開口を設ける工
程と、ポリマー層および前記開口底部のエッチングスト
ッパー層8を除去してコンタクトホール10を形成する
工程と、上層配線11を形成する工程とを有する半導体
装置の製造方法。
(57) Abstract: Provided is a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming a self-aligned contact in which a wiring short and an increase in contact resistance are suppressed without causing an etch stop. A step of forming a gate electrode having sidewalls on a semiconductor substrate; a step of forming source / drain regions having an LDD structure; and a step of forming an etching stopper layer on the entire surface. Forming an organic insulating film 14 buried between gate electrodes, forming an interlayer insulating film 9 on the entire surface, and forming an etching stopper layer 8.
Providing an opening by etching the interlayer insulating film 9 and the organic insulating film 14 while depositing a polymer layer on the surface of the substrate, and forming the contact hole 10 by removing the polymer layer and the etching stopper layer 8 at the bottom of the opening. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming an upper wiring 11;
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、エッチストップ、配線ショートある
いはコンタクト抵抗の増加等の問題が解消された、安全
で信頼性の高い自己整合コンタクトを形成することがで
きる半導体装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a safe and highly reliable self-aligned contact in which problems such as an etch stop, a short circuit of a wiring, and an increase in contact resistance have been solved. And a method of manufacturing a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化は3年
で次世代へ進み、デザインルールは前世代の7割に縮小
されてきた。この縮小化に伴って半導体装置の高速化も
実現されてきた。例えば、MOS(Metal Oxi
de Semiconductor)デバイス等の半導
体装置においては、微細加工技術の進歩、特に光露光技
術の高解像度化によって、微細なデザインルールが適用
されてきた。2. Description of the Related Art In recent years, high integration of semiconductor integrated circuits has advanced to the next generation in three years, and design rules have been reduced to 70% of the previous generation. Along with this reduction, the speed of the semiconductor device has also been increased. For example, MOS (Metal Oxi
2. Description of the Related Art In semiconductor devices such as de semiconductor devices, fine design rules have been applied due to advances in fine processing technology, particularly to higher resolution of light exposure technology.
【0003】光露光技術の高解像度化は、デザインルー
ルに対応した寸法加工精度、および重ね合わせ精度を満
足させながら、露光装置、レジスト材料およびレジスト
パターニングプロセスを改良することにより達成されて
きた。例えば、露光光源を短波長化し、その光源波長に
適したレジスト材料を開発したり、あるいは、位相シフ
ト法により微細パターンを形成すること等が行われてき
た。[0003] Higher resolution of the light exposure technology has been achieved by improving the exposure apparatus, the resist material, and the resist patterning process while satisfying the dimensional processing accuracy and the overlay accuracy corresponding to the design rules. For example, the wavelength of an exposure light source has been shortened, a resist material suitable for the wavelength of the light source has been developed, or a fine pattern has been formed by a phase shift method.
【0004】しかしながら、露光装置については、ステ
ッパの位置合わせのばらつきの改善が困難となってい
る。位置合わせのばらつきを許容範囲内とするために
は、位置合わせの設計余裕(加工マージン)を十分に確
保する必要があり、結果的にセルサイズの縮小化の妨げ
となっている。したがって、位置合わせの設計余裕を減
少させ、セルサイズの縮小化が可能となる微細加工技術
が要求されている。その一つとして、コンタクトホール
の開口工程に用いるマスクに、位置合わせのための設計
余裕を設ける必要がない自己整合コンタクト(SAC;
SelfAligned Contact)技術が注目
されている。[0004] However, it is difficult for an exposure apparatus to reduce the variation in the alignment of the stepper. In order to keep the variation in the alignment within the allowable range, it is necessary to secure a sufficient design margin (processing margin) for the alignment, which hinders the reduction in the cell size. Therefore, there is a demand for a fine processing technique capable of reducing the design margin for alignment and reducing the cell size. As one of them, a self-aligned contact (SAC; which does not need to provide a design margin for alignment in a mask used for a contact hole opening process).
A Self Aligned Contact (Self Aligned Contact) technology has attracted attention.
【0005】上記のようなSACを有する電界効果トラ
ンジスタ(MOSトランジスタ)について、図6(A)
の断面図を参照して説明する。図6(A)は、シリコン
基板1上に形成された素子分離絶縁膜(不図示)によっ
て、相互に分離されている素子形成領域(アクティブ領
域)の一つを示す。素子分離絶縁膜は公知の方法、例え
ばシリコン窒化膜をマスクとしてシリコン基板を熱酸化
させるLOCOS法、あるいは、素子分離用溝に絶縁膜
を堆積させるSTI法により形成される。FIG. 6A shows a field effect transistor (MOS transistor) having the above-mentioned SAC.
This will be described with reference to the sectional view of FIG. FIG. 6A shows one of the element formation regions (active regions) separated from each other by an element isolation insulating film (not shown) formed on the silicon substrate 1. The element isolation insulating film is formed by a known method, for example, a LOCOS method of thermally oxidizing a silicon substrate using a silicon nitride film as a mask, or an STI method of depositing an insulating film in an element isolation groove.
【0006】上記のアクティブ領域上にゲート絶縁膜2
が形成され、その上層に例えばポリシリコンからなるゲ
ート電極3が形成されている。ゲート電極3の上層には
例えば酸化シリコンからなるオフセット絶縁膜4が形成
され、ゲート電極3およびオフセット絶縁膜4の側壁に
は例えば酸化シリコンからなるサイドウォール5が形成
されている。また、ゲート電極下部に位置するチャネル
形成領域の両端には、低濃度の不純物を含有するLDD
領域6、および高濃度の不純物を含有するソース/ドレ
イン領域7が形成されている。The gate insulating film 2 is formed on the active region.
Is formed, and a gate electrode 3 made of, for example, polysilicon is formed thereon. An offset insulating film 4 made of, for example, silicon oxide is formed on the upper layer of the gate electrode 3, and a sidewall 5 made of, for example, silicon oxide is formed on the side walls of the gate electrode 3 and the offset insulating film 4. Further, at both ends of the channel formation region located below the gate electrode, an LDD
A region 6 and a source / drain region 7 containing a high concentration of impurities are formed.
【0007】オフセット絶縁膜4およびサイドウォール
5を被覆するように、例えば窒化シリコンからなるエッ
チングストッパー層8が形成されている。その上層に、
例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜9が形成されて
いる。層間絶縁膜9にはソース/ドレイン領域7に達す
るコンタクトホール10が開口されており、ソース/ド
レイン領域7に接する部分のエッチングストッパー層8
は除去されている。コンタクトホール10の内壁面に、
ソース/ドレイン領域7に接続する上層配線11が形成
されている。[0007] An etching stopper layer 8 made of, for example, silicon nitride is formed so as to cover the offset insulating film 4 and the side walls 5. On top of that,
For example, an interlayer insulating film 9 made of silicon oxide is formed. A contact hole 10 reaching the source / drain region 7 is opened in the interlayer insulating film 9, and the etching stopper layer 8 in a portion in contact with the source / drain region 7 is formed.
Has been removed. On the inner wall surface of the contact hole 10,
Upper layer wiring 11 connected to source / drain region 7 is formed.
【0008】次に、上記の半導体装置の製造方法につい
て、図6(B)〜8(B)を参照して説明する。まず、
シリコン基板1に例えばLOCOS法により素子分離絶
縁膜(不図示)を形成し、素子形成領域を相互に分離す
る。続いて、図6(B)に示すように、シリコン基板1
の表面を熱酸化してゲート絶縁膜2を膜厚5〜10nm
程度で形成する。その上層に、例えばCVD法(che
mical vapor deposition)によ
りゲート電極3用のポリシリコン層を堆積させる。その
上層に、例えばCVD法により酸化シリコンを堆積さ
せ、オフセット絶縁膜4を形成する。さらに、オフセッ
ト絶縁膜4の上層に、ゲート電極パターンを有するレジ
スト12をフォトリソグラフィー工程により形成する。
レジスト12をマスクとして、オフセット絶縁膜4およ
びポリシリコン層3に反応性イオンエッチング(RI
E)等の異方性エッチングを施し、ゲート電極のパター
ニングを行う。Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor device will be described with reference to FIGS. First,
An element isolation insulating film (not shown) is formed on the silicon substrate 1 by, for example, the LOCOS method, and the element formation regions are separated from each other. Subsequently, as shown in FIG.
Is thermally oxidized to form a gate insulating film 2 having a thickness of 5 to 10 nm.
Formed in the degree. For example, a CVD method (che
A polysilicon layer for the gate electrode 3 is deposited by a physical vapor deposition. Silicon oxide is deposited thereon by, for example, a CVD method to form an offset insulating film 4. Further, a resist 12 having a gate electrode pattern is formed on the offset insulating film 4 by a photolithography process.
Reactive ion etching (RI) is performed on the offset insulating film 4 and the polysilicon layer 3 using the resist 12 as a mask.
Anisotropic etching such as E) is performed to pattern the gate electrode.
【0009】次に、図6(C)に示すように、レジスト
12をアッシングにより除去した後、オフセット絶縁膜
4をマスクとしてシリコン基板1に低濃度の導電性不純
物をイオン注入し、LDD領域6を形成する。次に、全
面に酸化シリコンを堆積させてからエッチバックを行
い、図7(A)に示すように、サイドウォール5を形成
する。このエッチバックは、例えばRIEにより行う。
さらに、サイドウォール5をマスクとしてシリコン基板
1に高濃度の導電性不純物をイオン注入し、ソース/ド
レイン領域7を形成する。Next, as shown in FIG. 6C, after the resist 12 is removed by ashing, a low-concentration conductive impurity is ion-implanted into the silicon substrate 1 using the offset insulating film 4 as a mask, and the LDD region 6 is removed. To form Next, silicon oxide is deposited on the entire surface and then etched back to form sidewalls 5 as shown in FIG. This etch back is performed by, for example, RIE.
Further, high concentration conductive impurities are ion-implanted into the silicon substrate 1 using the side walls 5 as a mask to form source / drain regions 7.
【0010】次に、図7(B)に示すように、例えばC
VD法により全面に窒化シリコンを堆積させ、エッチン
グストッパー層8を形成する。続いて、図7(C)に示
すように、エッチングストッパー層8の上層の全面に、
例えば酸化シリコンを堆積させ、層間絶縁膜9を形成す
る。層間絶縁膜9としては、例えばテトラエトキシシラ
ン(TEOS)をオゾンを用いて減圧化で酸化させるこ
とにより形成された、LP−TEOS膜を用いることが
できる。その上層に、コンタクトホールパターンを有す
るレジスト13をフォトリソグラフィー工程により形成
する。Next, as shown in FIG.
Silicon nitride is deposited on the entire surface by the VD method to form an etching stopper layer 8. Subsequently, as shown in FIG. 7C, the entire surface of the upper layer of the etching stopper layer 8 is
For example, silicon oxide is deposited to form an interlayer insulating film 9. As the interlayer insulating film 9, for example, an LP-TEOS film formed by oxidizing tetraethoxysilane (TEOS) under reduced pressure using ozone can be used. A resist 13 having a contact hole pattern is formed thereon by a photolithography process.
【0011】次に、図8(A)に示すように、レジスト
13をマスクとして層間絶縁膜9に、例えばRIE等の
エッチングを行い、エッチングストッパー層8の上面を
露出させるコンタクトホール10を開口する。このエッ
チングは、例えばマグネトロンエッチャーを用いて、以
下の条件で行うことができる。エッチング条件 エッチングガス:C4 F8 /CO/Ar=15/300
/400sccm 圧力:5.3Pa RFパワー(13.56MHz):1700WNext, as shown in FIG. 8A, the interlayer insulating film 9 is etched by, for example, RIE using the resist 13 as a mask, and a contact hole 10 for exposing the upper surface of the etching stopper layer 8 is opened. . This etching can be performed, for example, using a magnetron etcher under the following conditions. Etching conditions Etching gas: C 4 F 8 / CO / Ar = 15/300
/ 400 sccm Pressure: 5.3 Pa RF power (13.56 MHz): 1700 W
【0012】上記の条件でエッチングを行うことによ
り、エッチングストッパー層8(窒化シリコン)に対す
る、層間絶縁膜9(酸化シリコン)の選択比を10程度
とすることができる。By performing etching under the above conditions, the selectivity of the interlayer insulating film 9 (silicon oxide) to the etching stopper layer 8 (silicon nitride) can be made about 10.
【0013】次に、図8(B)に示すように、上記のコ
ンタクトホール開口のためのエッチングとエッチング条
件を変更し、コンタクトホール内のエッチングストッパ
ー層8の一部を除去し、ソース/ドレイン領域7を露出
させるためのエッチングを行う。このエッチングは、例
えばマグネトロンエッチャーを用いて、以下の条件で行
うことができる。エッチング条件 エッチングガス:CHF3 /O2 /Ar=10/10/
50sccm 圧力:5.3Pa RFパワー(13.56MHz):600WNext, as shown in FIG. 8B, the etching for etching the contact hole and the etching conditions are changed, a part of the etching stopper layer 8 in the contact hole is removed, and the source / drain is removed. Etching for exposing the region 7 is performed. This etching can be performed, for example, using a magnetron etcher under the following conditions. Etching conditions Etching gas: CHF 3 / O 2 / Ar = 10/10 //
50 sccm pressure: 5.3 Pa RF power (13.56 MHz): 600 W
【0014】続いて、レジスト13を除去してから、ア
ルミニウム等の導電体を用いてコンタクトホール10の
内壁を被覆し、ソース/ドレイン領域7に接続する上層
配線11を形成する。以上の工程により、図6(A)に
示す半導体装置の構造となる。Subsequently, after removing the resist 13, the inner wall of the contact hole 10 is covered with a conductor such as aluminum and the upper wiring 11 connected to the source / drain region 7 is formed. Through the above steps, the structure of the semiconductor device illustrated in FIG.
【0015】上記の従来の半導体装置の製造方法によれ
ば、レジスト13にコンタクトホールパターンを形成す
る際に合わせずれが発生しても、コンタクトホール開口
のエッチングがエッチングストッパー層8の上面で一度
停止する。したがって、ゲート電極3は露出せず、ゲー
ト電極3と上層配線11との配線ショートを防止するこ
とができる。また、エッチング条件を変更してエッチン
グを再開し、エッチングストッパー層8を除去する工程
においては、ゲート電極3はオフセット絶縁膜4および
サイドウォール5により被覆されている。したがって、
ゲート電極3の露出が防止され、コンタクトホール開口
工程の位置合わせのためのマスク上の設計余裕が不要と
なる。According to the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device, even if misalignment occurs when a contact hole pattern is formed in the resist 13, the etching of the contact hole opening is stopped once on the upper surface of the etching stopper layer 8. I do. Therefore, the gate electrode 3 is not exposed, and a short circuit between the gate electrode 3 and the upper wiring 11 can be prevented. In the step of changing the etching conditions and restarting the etching to remove the etching stopper layer 8, the gate electrode 3 is covered with the offset insulating film 4 and the side wall 5. Therefore,
The exposure of the gate electrode 3 is prevented, and the design margin on the mask for positioning in the contact hole opening step is not required.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の方法によりコンタクトホールを開口する場合、以
下に示すような問題が発生することがある。図7(C)
に示す工程において、コンタクトホール10内にエッチ
ングストッパー層8の上面を露出させるエッチングを行
うには、ゲート電極3の上層のエッチングストッパー層
8までの層間絶縁膜9の深さD1 と、ゲート電極3の上
層のエッチングストッパー層8の上面からゲート電極間
のエッチングストッパー層8の上面までの深さD2 を合
わせた、D1 +D2 の深さ分のエッチングを行う必要が
ある。However, when a contact hole is opened by the above-mentioned conventional method, the following problems may occur. FIG. 7 (C)
In the process shown in FIG. 2, in order to perform etching for exposing the upper surface of the etching stopper layer 8 in the contact hole 10, the depth D 1 of the interlayer insulating film 9 up to the etching stopper layer 8 above the gate electrode 3, 3 of the upper surface of the upper etching stopper layer 8 combined depth D 2 to the upper surface of the etching stopper layer 8 between the gate electrodes, it is necessary to perform the depth of the etching of D 1 + D 2.
【0017】特に、深さD2 分のエッチングを行う際に
は、エッチングストッパー層8の一部が露出しており、
エッチングストッパー層8に対して十分に選択比が確保
された条件で、層間絶縁膜9をエッチングする必要があ
る。しかしながら、エッチングストッパー層8に対する
層間絶縁膜(LP−TEOS膜)9の選択比は10程度
であり、十分ではない。エッチングストッパー層8には
深さD2 の1/10の膜厚が必要であり、例えば、D2
=400nmの場合、必要なエッチングストッパー層8
の膜厚は40nmとなる。実際には、層間絶縁膜9の膜
厚にはばらつきがあるため、40nm以上の膜厚が必要
となる。In particular, when etching is performed for a depth D 2, a part of the etching stopper layer 8 is exposed,
It is necessary to etch the interlayer insulating film 9 under the condition that the selectivity is sufficiently secured with respect to the etching stopper layer 8. However, the selectivity of the interlayer insulating film (LP-TEOS film) 9 to the etching stopper layer 8 is about 10, which is not sufficient. 1/10 the thickness of the depth D 2 to the etching stopper layer 8 is required, for example, D 2
= 400 nm, required etching stopper layer 8
Has a thickness of 40 nm. Actually, since the thickness of the interlayer insulating film 9 varies, a thickness of 40 nm or more is required.
【0018】例えば、膜厚100nmのエッチングスト
ッパー層8であれば、エッチングストッパーとしての機
能には問題ないが、その場合、図9に示すように、ゲー
ト電極3の間隔が狭くなるという問題が発生する。図9
(A)に示すように、エッチングストッパー層8が厚く
なることによって、層間絶縁膜9の除去すべき部分が高
アスペクト比となる。これにより、図9(B)に示すよ
うに、エッチングストッパー層8の上面を露出させるま
でのエッチング工程において、途中でエッチストップが
起こり、次工程のソース/ドレイン領域7を露出させる
ためのエッチングが行えなくなる。For example, if the etching stopper layer 8 has a thickness of 100 nm, there is no problem with the function as an etching stopper. In that case, however, a problem occurs that the interval between the gate electrodes 3 becomes narrow as shown in FIG. I do. FIG.
As shown in FIG. 2A, the portion of the interlayer insulating film 9 to be removed has a high aspect ratio by increasing the thickness of the etching stopper layer 8. Thus, as shown in FIG. 9B, in the etching step until the upper surface of the etching stopper layer 8 is exposed, an etch stop occurs in the middle, and the etching for exposing the source / drain region 7 in the next step is performed. You cannot do it.
【0019】上記のような高アスペクト比に起因したエ
ッチストップを回避する方法として、エッチングストッ
パー層8を露出させるまでのエッチング工程において、
エッチングガスに微量の酸素(例えば3〜5sccm)
を添加する方法がある。この方法によれば、図10
(A)に示すように、上記のようなエッチストップは防
止されるが、エッチングストッパー層8に対する層間絶
縁膜9の選択比も低下することになる。As a method of avoiding the etch stop caused by the high aspect ratio as described above, in the etching process until the etching stopper layer 8 is exposed,
A small amount of oxygen (for example, 3 to 5 sccm) in the etching gas
Is added. According to this method, FIG.
As shown in (A), the above-described etch stop is prevented, but the selectivity of the interlayer insulating film 9 to the etching stopper layer 8 is also reduced.
【0020】図10(A)に示すように、エッチングス
トッパー層8の一部がエッチングされて消失すると、続
く工程でソース/ドレイン領域7を露出させるエッチン
グを行った際に、図10(B)に示すように、ゲート電
極3上部のオフセット絶縁膜4の一部がエッチングさ
れ、ゲート電極3の一部が露出することになる。この場
合、コンタクトホール10内に上層配線11を形成して
も、ゲート電極3と上層配線11がショートして、デバ
イスとして正常に動作しなくなる。As shown in FIG. 10A, when a part of the etching stopper layer 8 is etched away and disappears, the etching for exposing the source / drain region 7 is performed in a subsequent step. As shown in (2), a part of the offset insulating film 4 on the gate electrode 3 is etched, and a part of the gate electrode 3 is exposed. In this case, even if the upper layer wiring 11 is formed in the contact hole 10, the gate electrode 3 and the upper layer wiring 11 are short-circuited and the device does not operate normally.
【0021】また、エッチング条件を最適に調整するこ
とにより、ゲート電極3の露出を防止しながらソース/
ドレイン領域7を露出させ、コンタクトホールが開口で
きたとしても、別の問題が残る。前述したようにゲート
電極3の間隔が狭いために、コンタクトホールホール1
0内に露出するソース/ドレイン領域7の表面積が小さ
く、コンタクト抵抗が高くなる。あるいは、ゲート電極
3を被覆するオフセット絶縁膜4およびサイドウォール
5を、窒化シリコンを用いて形成することにより、エッ
チングストッパー層として機能させる方法も考えられ
る。この方法によれば、ゲート電極の間隔を狭くせず
に、エッチングストッパー層の実効的な膜厚を厚くする
ことが可能であるが、トランジスタのホットキャリア耐
性が低下するため、実用的ではない。Further, by adjusting the etching conditions optimally, it is possible to prevent the gate electrode 3 from being exposed,
Even if the drain region 7 is exposed and a contact hole can be opened, another problem remains. As described above, since the distance between the gate electrodes 3 is small, the contact hole 1
0, the surface area of the source / drain region 7 exposed is small, and the contact resistance increases. Alternatively, a method is also conceivable in which the offset insulating film 4 and the side walls 5 covering the gate electrode 3 are formed using silicon nitride to function as an etching stopper layer. According to this method, it is possible to increase the effective thickness of the etching stopper layer without reducing the distance between the gate electrodes, but this is not practical because the hot carrier resistance of the transistor is reduced.
【0022】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、エッチストップ、配線
ショートあるいはコンタクト抵抗の増加等の問題が解消
された、安全で信頼性の高い自己整合コンタクトを有す
る半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and accordingly, the present invention provides a safe and reliable self-alignment device which has solved the problems such as an etch stop, a short circuit in a wiring, and an increase in contact resistance. It is an object to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a contact.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に
導電体層を形成する工程と、前記導電体層上にオフセッ
ト絶縁膜を形成する工程と、前記オフセット絶縁膜およ
び前記導電体層に所定のパターニングを行い、ゲート電
極を形成する工程と、前記ゲート電極側面に絶縁体から
なるサイドウォールを形成する工程と、前記サイドウォ
ールをマスクとして前記半導体基板に不純物を拡散さ
せ、ソース/ドレイン領域を形成する工程と、全面に、
絶縁体からなり前記ゲート電極および前記サイドウォー
ルを被覆するエッチングストッパー層を形成する工程
と、前記エッチングストッパー層上に、上端が前記ゲー
ト電極上の前記エッチングストッパー層の高さと一致す
るように有機絶縁膜を形成し、前記ゲート電極間を前記
有機絶縁膜により埋め込む工程と、全面に、層間絶縁膜
を形成する工程と、前記層間絶縁膜および前記有機絶縁
膜にエッチングを行って開口を設け、前記開口内に露出
する前記エッチングストッパー層の表面に、エッチング
の反応生成物であるポリマー層を堆積させながら、前記
開口部の前記有機絶縁膜を除去する工程と、前記ポリマ
ー層を除去する工程と、前記開口底部の前記エッチング
ストッパー層を除去し、前記ソース/ドレイン領域を露
出させて、コンタクトホールを形成する工程と、前記コ
ンタクトホール内に導電体からなる上層配線を形成する
工程とを有することを特徴とする。In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming a conductor layer on a semiconductor substrate, and a step of forming an offset insulating film on the conductor layer. Forming, forming a gate electrode by performing predetermined patterning on the offset insulating film and the conductor layer, forming a sidewall made of an insulator on the side surface of the gate electrode, Diffusing impurities into the semiconductor substrate as a mask to form source / drain regions;
Forming an etching stopper layer made of an insulator and covering the gate electrode and the side walls; and forming an organic insulating layer on the etching stopper layer such that an upper end thereof coincides with the height of the etching stopper layer on the gate electrode. Forming a film, filling the gap between the gate electrodes with the organic insulating film, forming an interlayer insulating film on the entire surface, providing an opening by etching the interlayer insulating film and the organic insulating film, Removing the organic insulating film in the opening while depositing a polymer layer that is a reaction product of etching on the surface of the etching stopper layer exposed in the opening; and removing the polymer layer. Removing the etching stopper layer at the bottom of the opening to expose the source / drain regions, Characterized by a step of forming a step of forming a hole, the upper wiring made of a conductor in the contact hole.
【0024】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記ゲート電極間を前記有機絶縁膜により埋め込む
工程は、前記ゲート電極上を含む全面に、前記有機絶縁
膜を堆積させる工程と、前記有機絶縁膜の上端が前記ゲ
ート電極上の前記エッチングストッパー層の高さと一致
するまで、異方性エッチングによりエッチバックを行う
工程とを有することを特徴とする。本発明の半導体装置
の製造方法は、好適には、前記有機絶縁膜は有機SOG
(spin on glass)膜であることを特徴と
する。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the step of embedding the space between the gate electrodes with the organic insulating film includes the step of depositing the organic insulating film on the entire surface including on the gate electrode. Performing an etch-back process by anisotropic etching until the upper end of the organic insulating film matches the height of the etching stopper layer on the gate electrode. In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the organic insulating film is an organic SOG.
(Spin on glass) film.
【0025】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記層間絶縁膜および前記有機絶縁膜にエッチング
を行って開口を設ける工程は、フッ素原子を含有するエ
ッチングガスを用いてエッチングを行う工程であり、前
記ポリマー層は、炭素原子およびフッ素原子を含有する
フロロカーボンポリマー層であることを特徴とする。本
発明の半導体装置の製造方法は、さらに好適には、前記
エッチングガスは、CF4 またはC4 F8 を含むガスで
あることを特徴とする。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the step of forming an opening by etching the interlayer insulating film and the organic insulating film is performed by using an etching gas containing a fluorine atom. Step, wherein the polymer layer is a fluorocarbon polymer layer containing carbon atoms and fluorine atoms. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, more preferably, the etching gas is a gas containing CF 4 or C 4 F 8 .
【0026】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記オフセット絶縁膜および前記サイドウォール
は、酸化シリコンからなることを特徴とする。本発明の
半導体装置の製造方法は、好適には、前記エッチングス
トッパー層は、窒化シリコンからなることを特徴とす
る。あるいは、本発明の半導体装置の製造方法は、好適
には、前記エッチングストッパー層は、窒化酸化シリコ
ンからなることを特徴とする。あるいは、本発明の半導
体装置の製造方法は、好適には、前記エッチングストッ
パー層は、酸化アルミニウムからなることを特徴とす
る。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the offset insulating film and the sidewall are made of silicon oxide. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the etching stopper layer is made of silicon nitride. Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the etching stopper layer is made of silicon nitride oxide. Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the etching stopper layer is made of aluminum oxide.
【0027】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記層間絶縁膜は、酸化シリコンからなることを特
徴とする。本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体基板に、
前記ソース/ドレイン領域と同一の導電型の不純物を、
前記ソース/ドレイン領域よりも低濃度で拡散させ、L
DD(lightly doped drain)領域
を形成する工程を有することを特徴とする。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the interlayer insulating film is made of silicon oxide. Preferably, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, wherein the gate electrode is used as a mask on the semiconductor substrate,
An impurity of the same conductivity type as the source / drain region;
Diffusion at a lower concentration than the source / drain regions,
The method is characterized by including a step of forming a DD (lightly doped drain) region.
【0028】これにより、コンタクトホール開口のため
のエッチング時にポリマー層を保護膜として機能させ、
エッチングストッパー層に対する層間絶縁膜あるいは有
機絶縁膜のエッチング選択比を大きくすることができ
る。したがって、エッチングストッパー層の薄膜化が可
能となり、ゲート電極の間隔が狭くなるのが防止され
る。コンタクト面積が十分に確保されるため、コンタク
ト抵抗の増大を抑制することができる。また、本発明の
半導体装置の製造方法によれば、エッチングストッパー
層を用いて自己整合的にコンタクトホールを形成するた
め、コンタクトホール開口のためのマスクに、位置合わ
せ用の設計余裕を設ける必要がなく、形成パターンの縮
小化が可能となる。This allows the polymer layer to function as a protective film during etching for opening a contact hole,
The etching selectivity of the interlayer insulating film or the organic insulating film with respect to the etching stopper layer can be increased. Therefore, the thickness of the etching stopper layer can be reduced, and the distance between the gate electrodes can be prevented from being reduced. Since the contact area is sufficiently secured, an increase in contact resistance can be suppressed. According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, since a contact hole is formed in a self-aligned manner using an etching stopper layer, it is necessary to provide a design margin for alignment in a mask for opening a contact hole. In addition, the size of the formed pattern can be reduced.
【0029】さらに、本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、エッチングストッパー層の実効的な膜厚を大き
くする目的で、オフセット絶縁膜およびサイドウォール
にエッチングストッパー層と同質の材料を用いる必要が
ない。したがって、オフセット絶縁膜およびサイドウォ
ールにホットキャリア耐性の高い絶縁膜、好適には酸化
シリコンを用いることができ、安定で信頼性の高い自己
整合コンタクトホールを形成することができる。Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is necessary to use the same material as the etching stopper layer for the offset insulating film and the side wall in order to increase the effective thickness of the etching stopper layer. Absent. Therefore, an insulating film having high hot carrier resistance, preferably silicon oxide, can be used for the offset insulating film and the side wall, and a stable and highly reliable self-aligned contact hole can be formed.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置の製
造方法の実施の形態について、図面を参照して説明す
る。図1(A)は本実施形態の半導体装置の製造方法に
より製造される、半導体装置の断面図である。図1
(A)は、シリコン基板1上に形成された素子分離絶縁
膜(不図示)によって、相互に分離されている素子形成
領域(アクティブ領域)の一つを示す。素子分離絶縁膜
は公知の方法、例えばシリコン窒化膜をマスクとしてシ
リコン基板を熱酸化させるLOCOS法、あるいは、素
子分離用溝に絶縁膜を堆積させるSTI法により形成さ
れる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment. FIG.
1A shows one of the element formation regions (active regions) separated from each other by an element isolation insulating film (not shown) formed on the silicon substrate 1. The element isolation insulating film is formed by a known method, for example, a LOCOS method of thermally oxidizing a silicon substrate using a silicon nitride film as a mask, or an STI method of depositing an insulating film in an element isolation groove.
【0031】上記のアクティブ領域上にゲート絶縁膜2
が形成され、その上層に例えばポリシリコンからなるゲ
ート電極3が形成されている。ゲート電極3の上層には
例えば酸化シリコンからなるオフセット絶縁膜4が形成
され、ゲート電極3およびオフセット絶縁膜4の側壁に
は例えば酸化シリコンからなるサイドウォール5が形成
されている。また、ゲート電極下部に位置するチャネル
形成領域の両端には、低濃度の不純物を含有するLDD
領域6、および高濃度の不純物を含有するソース/ドレ
イン領域7が形成されている。The gate insulating film 2 is formed on the active region.
Is formed, and a gate electrode 3 made of, for example, polysilicon is formed thereon. An offset insulating film 4 made of, for example, silicon oxide is formed on the upper layer of the gate electrode 3, and a sidewall 5 made of, for example, silicon oxide is formed on the side walls of the gate electrode 3 and the offset insulating film 4. Further, at both ends of the channel formation region located below the gate electrode, an LDD
A region 6 and a source / drain region 7 containing a high concentration of impurities are formed.
【0032】オフセット絶縁膜4およびサイドウォール
5を被覆するように、例えば窒化シリコンからなるエッ
チングストッパー層8が形成されている。ゲート電極上
部のエッチングストッパー層8の上端まで、第1の層間
絶縁膜として有機絶縁膜(有機SOG膜)14が形成さ
れ、その上層に、例えば酸化シリコンからなる第2の層
間絶縁膜(以下、層間絶縁膜とする。)9が形成されて
いる。層間絶縁膜9および有機SOG膜14にはソース
/ドレイン領域7に達するコンタクトホール10が開口
されており、ソース/ドレイン領域7に接する部分のエ
ッチングストッパー層8は除去されている。コンタクト
ホール10の内壁面に、ソース/ドレイン領域7に接続
する上層配線11が形成されている。An etching stopper layer 8 made of, for example, silicon nitride is formed so as to cover the offset insulating film 4 and the side walls 5. An organic insulating film (organic SOG film) 14 is formed as a first interlayer insulating film up to the upper end of the etching stopper layer 8 above the gate electrode, and a second interlayer insulating film (hereinafter, referred to as silicon oxide) made of, for example, silicon oxide is formed thereon. An interlayer insulating film is formed.) 9 is formed. A contact hole 10 reaching the source / drain region 7 is opened in the interlayer insulating film 9 and the organic SOG film 14, and a portion of the etching stopper layer 8 in contact with the source / drain region 7 is removed. An upper wiring 11 connected to the source / drain region 7 is formed on the inner wall surface of the contact hole 10.
【0033】次に、本実施形態の半導体装置の製造方法
について図面を参照して説明する。まず、シリコン基板
1に例えばLOCOS法により素子分離絶縁膜(不図
示)を形成し、素子形成領域を相互に分離する。続い
て、図1(B)に示すように、シリコン基板1の表面を
熱酸化してゲート絶縁膜2を膜厚5〜10nm程度で形
成する。その上層に、例えばCVD法によりゲート電極
3用のポリシリコン層を堆積させる。その上層に、例え
ばTEOSを原料としたCVD法により酸化シリコンを
堆積させ、オフセット絶縁膜4を形成する。Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. First, an element isolation insulating film (not shown) is formed on the silicon substrate 1 by, for example, the LOCOS method, and the element formation regions are separated from each other. Subsequently, as shown in FIG. 1B, the surface of the silicon substrate 1 is thermally oxidized to form a gate insulating film 2 with a thickness of about 5 to 10 nm. A polysilicon layer for the gate electrode 3 is deposited thereon by, for example, a CVD method. Silicon oxide is deposited on the upper layer by, for example, a CVD method using TEOS as a raw material to form an offset insulating film 4.
【0034】次に、図1(C)に示すように、オフセッ
ト絶縁膜4の上層に、ゲート電極パターンを有するレジ
スト12をフォトリソグラフィー工程により形成する。
レジスト12をマスクとして、オフセット絶縁膜4およ
びポリシリコン層3に反応性イオンエッチング(RI
E)等の異方性エッチングを施し、ゲート電極のパター
ニングを行う。Next, as shown in FIG. 1C, a resist 12 having a gate electrode pattern is formed on the offset insulating film 4 by a photolithography process.
Reactive ion etching (RI) is performed on the offset insulating film 4 and the polysilicon layer 3 using the resist 12 as a mask.
Anisotropic etching such as E) is performed to pattern the gate electrode.
【0035】次に、図2(A)に示すように、レジスト
12をアッシングにより除去した後、オフセット絶縁膜
4をマスクとしてシリコン基板1に低濃度の導電性不純
物をイオン注入し、LDD領域6を形成する。続いて、
図2(B)に示すように、オフセット絶縁膜4を被覆す
るように全面に酸化シリコン層5’を堆積させてから、
図2(C)に示すようにエッチバックを行い、サイドウ
ォール5を形成する。このエッチバックは、例えばRI
Eにより行う。Next, as shown in FIG. 2A, after the resist 12 is removed by ashing, low concentration conductive impurities are ion-implanted into the silicon substrate 1 using the offset insulating film 4 as a mask, and the LDD region 6 is removed. To form continue,
As shown in FIG. 2B, after a silicon oxide layer 5 ′ is deposited on the entire surface so as to cover the offset insulating film 4,
Etchback is performed as shown in FIG. 2C to form a sidewall 5. This etch back is performed, for example, by RI
Perform by E.
【0036】次に、図3(A)に示すように、サイドウ
ォール5をマスクとしてシリコン基板1に高濃度の導電
性不純物をイオン注入し、ソース/ドレイン領域7を形
成する。続いて、図3(B)に示すように、例えばCV
D法により全面に窒化シリコンを堆積させ、エッチング
ストッパー層8を形成する。エッチングストッパー層8
には、LP−TEOS等の酸化シリコン系材料に対して
十分な選択比をとることができる材料であれば、窒化シ
リコン以外の材料を用いることもでき、例えば窒化酸化
シリコンあるいは酸化アルミニウム等の材料が挙げられ
る。Next, as shown in FIG. 3A, high concentration conductive impurities are ion-implanted into the silicon substrate 1 using the sidewalls 5 as a mask to form source / drain regions 7. Subsequently, as shown in FIG.
Silicon nitride is deposited on the entire surface by the method D to form an etching stopper layer 8. Etching stopper layer 8
Any material other than silicon nitride can be used as long as it can have a sufficient selectivity with respect to a silicon oxide-based material such as LP-TEOS. For example, a material such as silicon nitride oxide or aluminum oxide can be used. Is mentioned.
【0037】その後、図3(C)に示すように、有機S
OG膜14を全面に塗布してから、400℃、30分の
熱処理を行って、塗膜を焼成する。続いて、図4(A)
に示すように、RIE等の異方性エッチングによるエッ
チバックを行って、ゲート電極上のエッチングストッパ
ー層8の上面が露出する位置で平坦化させる。このエッ
チバックにより、コンタクトホール形成領域を含むゲー
ト電極間のみに有機SOG膜14が残ることになる。Thereafter, as shown in FIG.
After applying the OG film 14 on the entire surface, a heat treatment is performed at 400 ° C. for 30 minutes to bake the coating film. Subsequently, FIG.
As shown in (2), etch back by anisotropic etching such as RIE is performed to flatten the gate electrode at the position where the upper surface of the etching stopper layer 8 is exposed. Due to this etch back, the organic SOG film 14 remains only between the gate electrodes including the contact hole formation region.
【0038】次に、図4(B)に示すように、有機SO
G膜14およびエッチングストッパー層8を被覆するよ
うに、全面に、例えば酸化シリコンを堆積させ、層間絶
縁膜9を形成する。層間絶縁膜9としては、例えばテト
ラエトキシシラン(TEOS)をオゾンを用いて減圧化
で酸化させることにより形成された、LP−TEOS膜
を用いることができる。その上層に、コンタクトホール
パターンを有するレジスト13をフォトリソグラフィー
工程により形成する。Next, as shown in FIG.
For example, silicon oxide is deposited on the entire surface so as to cover the G film 14 and the etching stopper layer 8 to form an interlayer insulating film 9. As the interlayer insulating film 9, for example, an LP-TEOS film formed by oxidizing tetraethoxysilane (TEOS) under reduced pressure using ozone can be used. A resist 13 having a contact hole pattern is formed thereon by a photolithography process.
【0039】次に、図4(C)に示すように、レジスト
13をマスクとして層間絶縁膜9および有機SOG膜1
4に、例えばRIE等のエッチングを行い、エッチング
ストッパー層8の上面を露出させるコンタクトホール1
0を開口する。このエッチングは、例えばマグネトロン
エッチャーを用いて、以下の条件で行うことができる。エッチング条件 エッチングガス:C4 F8 /CO/Ar=15/300
/400sccm 圧力:5.3Pa RFパワー(13.56MHz):1700WNext, as shown in FIG. 4C, using the resist 13 as a mask, the interlayer insulating film 9 and the organic SOG film 1 are formed.
4 is a contact hole 1 for performing etching such as RIE to expose the upper surface of the etching stopper layer 8.
Open 0 This etching can be performed, for example, using a magnetron etcher under the following conditions. Etching conditions Etching gas: C 4 F 8 / CO / Ar = 15/300
/ 400 sccm Pressure: 5.3 Pa RF power (13.56 MHz): 1700 W
【0040】上記の条件で層間絶縁膜9にコンタクトホ
ールを開口し、有機SOG膜14のエッチングが開始す
ると、フロロカーボン系のエッチングガスがプラズマ中
で電子との衝突により解離して、CFx 分子が生成し、
有機SOG膜14の表面に吸着する。有機SOG膜14
の表面に吸着したCFx 分子にイオンが衝撃するとSi
Cx Fy Oz 層が形成されるとともに、表面からSiF
4 、SiF2 、CO、CO2 、COF2 等の揮発性反応
生成物が脱離して、エッチングが進行する。When a contact hole is opened in the interlayer insulating film 9 under the above conditions and the etching of the organic SOG film 14 is started, a fluorocarbon-based etching gas is dissociated by collision with electrons in plasma, and CF x molecules are removed. Generate
It adsorbs on the surface of the organic SOG film 14. Organic SOG film 14
When ions bombard CF x molecules adsorbed on the surface of
With C x F y O z layer is formed, SiF from the surface
4 , volatile reaction products such as SiF 2 , CO, CO 2 , COF 2 are desorbed, and etching proceeds.
【0041】有機SOG膜14からエッチングされる過
剰な炭素がラジカルと反応するとフロロカーボンが形成
され、エッチングストッパー層8上に薄く堆積される。
窒化シリコンからなるエッチングストッパー層8は酸素
含有率が低いため、炭素が除去されず、表面にフロロカ
ーボンポリマー層15が形成されることになる。フロロ
カーボンポリマー層15が保護膜として機能するため、
エッチングストッパー層8に対する層間絶縁膜(LP−
TEOS膜)9の選択比を15〜20程度とすることが
できる。When excess carbon etched from the organic SOG film 14 reacts with radicals, fluorocarbon is formed and is deposited thinly on the etching stopper layer 8.
Since the etching stopper layer 8 made of silicon nitride has a low oxygen content, carbon is not removed, and the fluorocarbon polymer layer 15 is formed on the surface. Since the fluorocarbon polymer layer 15 functions as a protective film,
The interlayer insulating film (LP-
The selectivity of the TEOS film 9 can be about 15 to 20.
【0042】次に、図5(A)に示すように、ライトア
ッシングを行って、エッチングストッパー層8上に堆積
されたフロロカーボンポリマー層15を除去する。この
ライトアッシングは、酸素プラズマを用いて10秒程度
行う。次に、図5(B)に示すように、上記のコンタク
トホール開口のためのエッチングとエッチング条件を変
更し、コンタクトホール10底部に露出したエッチング
ストッパー層8を除去するためのエッチングを行う。こ
のエッチングは、例えばマグネトロンエッチャーを用い
て、以下の条件で行うことができる。エッチング条件 エッチングガス:CHF3 /O2 /Ar=10/10/
50sccm 圧力:5.3Pa RFパワー(13.56MHz):600WNext, as shown in FIG. 5A, light ashing is performed to remove the fluorocarbon polymer layer 15 deposited on the etching stopper layer 8. This light ashing is performed for about 10 seconds using oxygen plasma. Next, as shown in FIG. 5B, the etching for etching the contact hole and the etching conditions are changed, and the etching for removing the etching stopper layer 8 exposed at the bottom of the contact hole 10 is performed. This etching can be performed, for example, using a magnetron etcher under the following conditions. Etching conditions Etching gas: CHF 3 / O 2 / Ar = 10/10 //
50 sccm pressure: 5.3 Pa RF power (13.56 MHz): 600 W
【0043】続いて、レジスト13を除去してから、ア
ルミニウム等の導電体を用いてコンタクトホール10の
内壁を被覆し、ソース/ドレイン領域7に接続する上層
配線11を形成する。本実施形態の半導体装置の製造方
法によれば、シリコン基板1表面近傍の層間絶縁膜とし
て、有機SOG膜14が用いられることになる。有機S
OG膜14は、酸化シリコンからなる層間絶縁膜9に比
較して高温熱処理耐性が乏しいため、コンタクトホール
内に埋め込む上層配線11の材料としては、低融点金属
が適している。上層配線11としてポリシリコン配線を
用いるには、高温熱処理で加工を行う必要があるため、
アルミニウムやアルミニウム合金等の低融点金属材料が
特に好ましい。Subsequently, after the resist 13 is removed, the inner wall of the contact hole 10 is covered with a conductor such as aluminum, and the upper wiring 11 connected to the source / drain region 7 is formed. According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, the organic SOG film 14 is used as an interlayer insulating film near the surface of the silicon substrate 1. Organic S
Since the OG film 14 has a lower resistance to high-temperature heat treatment than the interlayer insulating film 9 made of silicon oxide, a low-melting-point metal is suitable as a material of the upper wiring 11 buried in the contact hole. In order to use a polysilicon wiring as the upper wiring 11, it is necessary to perform processing by a high-temperature heat treatment.
Low melting metal materials such as aluminum and aluminum alloys are particularly preferred.
【0044】以上の工程により、図1(A)に示す半導
体装置が得られる。本発明の半導体装置の製造方法は、
DRAMやSRAM等のMOSトランジスタを含む半導
体メモリ、あるいはバイポーラトランジスタ、A/Dコ
ンバータ等、多層配線を有し自己整合コンタクトホール
が形成される半導体装置であれば、いずれにも適用する
ことができる。Through the above steps, the semiconductor device shown in FIG. 1A is obtained. The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
The present invention can be applied to any semiconductor memory including a MOS transistor such as a DRAM or an SRAM, or a semiconductor device having a multilayer wiring and a self-aligned contact hole formed therein, such as a bipolar transistor and an A / D converter.
【0045】上記の本発明の実施形態の半導体装置の製
造方法によれば、エッチングストッパー層を用いて自己
整合的にコンタクトホールを形成するため、コンタクト
ホール開口のためのマスクに、位置合わせ用の設計余裕
を設ける必要がなく、形成パターンの縮小化が可能とな
る。また、本実施形態の半導体装置の製造方法によれ
ば、エッチングストッパー層に対する層間絶縁膜(酸化
シリコン)のエッチング選択比を向上させることがで
き、エッチングストッパー層の薄膜化が可能となる。こ
れにより、ゲート電極の間隔が狭くなるのが防止される
ため、コンタクト面積を確保でき、コンタクト抵抗の増
大を抑制することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention, since a contact hole is formed in a self-aligning manner using an etching stopper layer, a mask for opening a contact hole is used for positioning. There is no need to provide a design margin, and the formation pattern can be reduced. Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, the etching selectivity of the interlayer insulating film (silicon oxide) to the etching stopper layer can be improved, and the etching stopper layer can be made thinner. This prevents the interval between the gate electrodes from being reduced, so that a contact area can be secured and an increase in contact resistance can be suppressed.
【0046】本実施形態の半導体装置の製造方法によれ
ば、エッチングストッパー層の実効的な膜厚を大きくす
る目的で、オフセット絶縁膜およびサイドウォールにエ
ッチングストッパー層と同質の材料を用いる必要がな
い。したがって、オフセット絶縁膜およびサイドウォー
ルにホットキャリア耐性の高い絶縁膜を用いることがで
き、安定で信頼性の高い自己整合コンタクトホールを形
成することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, it is not necessary to use the same material as the etching stopper layer for the offset insulating film and the side wall in order to increase the effective thickness of the etching stopper layer. . Therefore, an insulating film having high hot carrier resistance can be used for the offset insulating film and the sidewall, and a stable and highly reliable self-aligned contact hole can be formed.
【0047】本発明の半導体装置の製造方法は、上記の
実施の形態に限定されない。例えば、本実施形態におい
てはゲート電極はポリシリコン層単層としているが、タ
ングステンシリサイド層を上層に積層させたポリサイド
構造(2層構造)、あるいは、大粒径ポリシリコンから
なる層を2層積層させ、その上層にシリサイド層を積層
させた3層構造であってもよい。その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in this embodiment, the gate electrode is a single polysilicon layer, but a polycide structure (two-layer structure) in which a tungsten silicide layer is stacked on the upper layer, or a two-layer structure made of large grain polysilicon is stacked. And a three-layer structure in which a silicide layer is stacked thereover. In addition, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、エッチングストッパー層に対する層間絶縁膜のエッ
チング選択比が向上され、エッチングストッパー層の薄
膜化が可能となるため、ゲート電極間のコンタクト面積
を確保し、エッチストップを防止することができる。し
たがって、配線ショートやコンタクト抵抗の増大が抑制
された、安定で信頼性の高い自己整合コンタクトを半導
体装置に形成することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the etching selectivity of the interlayer insulating film with respect to the etching stopper layer is improved, and the etching stopper layer can be made thinner. And the etch stop can be prevented. Therefore, it is possible to form a stable and highly reliable self-aligned contact in the semiconductor device in which a wiring short-circuit and an increase in contact resistance are suppressed.
【図1】(A)は本発明の半導体装置の製造方法により
製造される、半導体装置の断面図であり、(B)および
(C)は本発明の半導体装置の製造方法の製造工程を示
す断面図である。1A is a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, and FIGS. 1B and 1C show manufacturing steps of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention; It is sectional drawing.
【図2】(A)〜(C)は本発明の半導体装置の製造方
法の製造工程を示す断面図である。FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図3】(A)〜(C)は本発明の半導体装置の製造方
法の製造工程を示す断面図である。FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図4】(A)〜(C)は本発明の半導体装置の製造方
法の製造工程を示す断面図である。4A to 4C are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図5】(A)および(B)は本発明の半導体装置の製
造方法の製造工程を示す断面図である。FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図6】(A)は従来の半導体装置の製造方法により製
造される、半導体装置の断面図であり、(B)および
(C)は従来の半導体装置の製造方法の製造工程を示す
断面図である。6A is a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by a conventional method of manufacturing a semiconductor device, and FIGS. 6B and 6C are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the conventional method of manufacturing a semiconductor device. It is.
【図7】(A)〜(C)は従来の半導体装置の製造方法
の製造工程を示す断面図である。FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図8】(A)〜(C)は従来の半導体装置の製造方法
の製造工程を示す断面図である。FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図9】(A)および(B)は従来の半導体装置の製造
方法の製造工程を示す断面図である。FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図10】(A)および(B)は従来の半導体装置の製
造方法の製造工程を示す断面図である。FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
1…シリコン基板、2…ゲート絶縁膜、3…ゲート電
極、4…オフセット絶縁膜、5…サイドウォール、5’
…酸化シリコン層、6…LDD領域、7…ソース/ドレ
イン領域、8…エッチングストッパー層、9…層間絶縁
膜、10…コンタクトホール、11…上層配線、12、
13…レジスト、14…有機SOG膜、15…フロロカ
ーボンポリマー層。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Gate insulating film, 3 ... Gate electrode, 4 ... Offset insulating film, 5 ... Side wall, 5 '
... Silicon oxide layer, 6 LDD region, 7 source / drain region, 8 etching stopper layer, 9 interlayer insulating film, 10 contact hole, 11 upper wiring, 12,
13: resist, 14: organic SOG film, 15: fluorocarbon polymer layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F004 AA09 AA11 BA04 BB13 DA00 DA16 DA23 DA26 DB02 DB03 DB07 EA12 EA23 EA26 EA27 EA33 EB01 EB02 EB03 FA02 5F033 HH08 JJ01 KK01 QQ09 QQ10 QQ13 QQ15 QQ16 QQ21 QQ25 QQ31 QQ35 QQ37 QQ57 QQ65 RR04 RR06 RR08 RR25 SS04 SS11 SS13 SS22 TT04 TT07 VV04 XX02 XX09 5F040 DA10 DA14 DB01 EA08 EA09 EF02 EF03 EH02 EH05 EJ03 EJ08 EK01 FA02 FA05 FA10 FA12 FA16 FA18 FB01 FC21 FC22 FC27 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) RR06 RR08 RR25 SS04 SS11 SS13 SS22 TT04 TT07 VV04 XX02 XX09 5F040 DA10 DA14 DB01 EA08 EA09 EF02 EF03 EH02 EH05 EJ03 EJ08 EK01 FA02 FA05 FA10 FA12 FA16 FA18 FB01 FC21 FC22 FC27
Claims (11)
と、 前記導電体層上に、オフセット絶縁膜を形成する工程
と、 前記オフセット絶縁膜および前記導電体層に所定のパタ
ーニングを行い、ゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極側面に、絶縁体からなるサイドウォール
を形成する工程と、 前記サイドウォールをマスクとして前記半導体基板に不
純物を拡散させ、ソース/ドレイン領域を形成する工程
と、 全面に、絶縁体からなり、前記ゲート電極および前記サ
イドウォールを被覆するエッチングストッパー層を形成
する工程と、 前記エッチングストッパー層上に、上端が前記ゲート電
極上の前記エッチングストッパー層の高さと一致するよ
うに有機絶縁膜を形成し、前記ゲート電極間を前記有機
絶縁膜により埋め込む工程と、 全面に、層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜および前記有機絶縁膜にエッチングを行
って開口を設け、前記開口内に露出する前記エッチング
ストッパー層の表面に、エッチングの反応生成物である
ポリマー層を堆積させながら、前記開口部の前記有機絶
縁膜を除去する工程と、 前記ポリマー層を除去する工程と、 前記開口底部の前記エッチングストッパー層を除去し、
前記ソース/ドレイン領域を露出させて、コンタクトホ
ールを形成する工程と、 前記コンタクトホール内に、導電体からなる上層配線を
形成する工程とを有する半導体装置の製造方法。A step of forming a conductor layer on the semiconductor substrate; a step of forming an offset insulating film on the conductor layer; and performing predetermined patterning on the offset insulating film and the conductor layer. Forming a gate electrode; forming a sidewall made of an insulator on a side surface of the gate electrode; and forming a source / drain region by diffusing an impurity into the semiconductor substrate using the sidewall as a mask. Forming an etching stopper layer made of an insulator on the entire surface and covering the gate electrode and the sidewalls; Forming an organic insulating film so as to match, and filling the space between the gate electrodes with the organic insulating film; Forming an interlayer insulating film on the entire surface, etching the interlayer insulating film and the organic insulating film to form an opening, and forming a surface of the etching stopper layer exposed in the opening with an etching reaction product. Removing the organic insulating film at the opening while depositing a certain polymer layer; removing the polymer layer; removing the etching stopper layer at the bottom of the opening;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of exposing the source / drain region to form a contact hole; and a step of forming an upper wiring made of a conductor in the contact hole.
埋め込む工程は、前記ゲート電極上を含む全面に、前記
有機絶縁膜を堆積させる工程と、 前記有機絶縁膜の上端が前記ゲート電極上の前記エッチ
ングストッパー層の高さと一致するまで、異方性エッチ
ングによりエッチバックを行う工程とを有する請求項1
記載の半導体装置の製造方法。2. The step of embedding the organic insulating film between the gate electrodes with the step of depositing the organic insulating film on the entire surface including on the gate electrode, wherein the upper end of the organic insulating film is formed on the gate electrode. Performing an etch-back by anisotropic etching until the height of the etching stopper layer coincides with the height of the etching stopper layer.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
on glass)膜である請求項2記載の半導体装
置の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the organic insulating film is formed of an organic SOG (spin).
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, which is an on-glass film.
ッチングを行って開口を設ける工程は、フッ素原子を含
有するエッチングガスを用いてエッチングを行う工程で
あり、前記ポリマー層は、炭素原子およびフッ素原子を
含有するフロロカーボンポリマー層である請求項1記載
の半導体装置の製造方法。4. The step of providing an opening by etching the interlayer insulating film and the organic insulating film is a step of performing etching by using an etching gas containing a fluorine atom. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is a fluorocarbon polymer layer containing a fluorine atom.
F8 を含むガスである請求項4記載の半導体装置の製造
方法。5. An etching gas comprising CF 4 or C 4
The method according to claim 4, wherein a gas containing F 8.
ォールは、酸化シリコンからなる請求項1記載の半導体
装置の製造方法。6. The method according to claim 1, wherein said offset insulating film and said sidewall are made of silicon oxide.
コンからなる請求項1記載の半導体装置の製造方法。7. The method according to claim 1, wherein said etching stopper layer is made of silicon nitride.
シリコンからなる請求項1記載の半導体装置の製造方
法。8. The method according to claim 1, wherein said etching stopper layer is made of silicon nitride oxide.
ミニウムからなる請求項1記載の半導体装置の製造方
法。9. The method according to claim 1, wherein said etching stopper layer is made of aluminum oxide.
る請求項1記載の半導体装置の製造方法。10. The method according to claim 1, wherein said interlayer insulating film is made of silicon oxide.
体基板に、前記ソース/ドレイン領域と同一の導電型の
不純物を、前記ソース/ドレイン領域よりも低濃度で拡
散させ、LDD(lightly doped dra
in)領域を形成する工程を有する請求項1記載の半導
体装置の製造方法。11. An LDD (lightly doped drain) is formed by diffusing impurities of the same conductivity type as the source / drain regions into the semiconductor substrate at a lower concentration than the source / drain regions using the gate electrode as a mask.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of: (in) forming a region.
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