JP3498018B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関し、特に、エッチング防止層が改良された
半導体装置及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having an improved etching prevention layer and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年のMOSトランジスタはソース・ド
レイン領域のPN接合が極めて浅く形成されている。こ
のため、ソース・ドレイン領域の上にコンタクトを開口
するときにオーバーエッチングによりシリコン基板を掘
ってしまうことによって、コンタクト直下のPN接合を
破壊することがある。2. Description of the Related Art In recent MOS transistors, the PN junctions of the source / drain regions are extremely shallow. Therefore, when the contact is opened above the source / drain regions, the silicon substrate may be dug by overetching, which may destroy the PN junction immediately below the contact.
【0003】コンタクトを形成すべき層間絶縁膜の厚さ
やエッチレートのばらつき等の各種要因を考えると、あ
る程度のオーバーエッチングは必須である。従って、ド
ライエッチングによるコンタクト開口の際に、シリコン
基板を掘らないようにしなければならない。Considering various factors such as the thickness of the interlayer insulating film on which the contact is to be formed and variations in the etching rate, overetching to some extent is essential. Therefore, it is necessary not to dig the silicon substrate at the time of contact opening by dry etching.
【0004】この目的のために、エッチング防止層をシ
リコン基板と層間絶縁膜(BPSG膜その他の酸化シリ
コン膜)との間に成膜する方法が特開昭60−2611
32号公報や特開昭61−247073号公報に記載さ
れている。For this purpose, a method of forming an etching preventive layer between a silicon substrate and an interlayer insulating film (BPSG film or other silicon oxide film) is disclosed in JP-A-60-2611.
32 and JP-A-61-247073.
【0005】例えば、特開昭60−261132号公報
においては、エッチング防止層として熱酸化膜が用いら
れている。For example, in JP-A-60-261132, a thermal oxide film is used as an etching prevention layer.
【0006】また、特開昭61−247073号公報に
おいては、厚さ数百オングストロームの窒化シリコン膜
をエッチング防止層として用いている。Further, in JP-A-61-247073, a silicon nitride film having a thickness of several hundred angstroms is used as an etching prevention layer.
【0007】以下、図9及び図10を参照して、特開昭
61−247073号公報に提案されているプロセスを
説明する。The process proposed in JP-A-61-247073 will be described below with reference to FIGS. 9 and 10.
【0008】先ず、図9(a)のように、トランジスタ
を形成したシリコン基板1上に厚さ500Åの窒化シリ
コン膜20を成膜し、さらに、窒化シリコン膜20上に
9000Åの酸化シリコン膜21を成膜する。図9
(a)においては、トランジスタは図示せず、素子分離
のためにシリコン基板1の表面に形成された埋め込み酸
化シリコン膜2のみを図示している。First, as shown in FIG. 9A, a silicon nitride film 20 having a thickness of 500 Å is formed on a silicon substrate 1 on which a transistor is formed, and further, a silicon oxide film 21 of 9000 Å is formed on the silicon nitride film 20. To form a film. Figure 9
In (a), the transistor is not shown, and only the buried silicon oxide film 2 formed on the surface of the silicon substrate 1 for element isolation is shown.
【0009】なお、酸化シリコン膜21の表面は化学的
機械的研磨(CMP)その他の方法により平坦化されて
いるものとする。The surface of the silicon oxide film 21 is assumed to be planarized by chemical mechanical polishing (CMP) or other method.
【0010】続いて、レジスト7を成膜し、フォトリソ
グラフィ技術により、レジスト7をパターニングし、コ
ンタクト開口部8を形成する。Subsequently, a resist 7 is formed, and the resist 7 is patterned by a photolithography technique to form a contact opening 8.
【0011】次に、図9(b)のように、窒化シリコン
膜20のエッチレートが遅いエッチング条件の下で酸化
シリコン膜21をエッチングする。エッチングは窒化シ
リコン膜20が100乃至200Å後退したところで停
止する。Next, as shown in FIG. 9B, the silicon oxide film 21 is etched under the etching condition that the etching rate of the silicon nitride film 20 is slow. The etching is stopped when the silicon nitride film 20 recedes by 100 to 200Å.
【0012】次に、図10(a)のように、シリコンの
エッチレートが遅いエッチング条件の下で窒化シリコン
膜20をエッチングする。薄い窒化シリコン膜20をエ
ッチングすれば良いため、オーバーエッチング量も少な
く設定することができ、シリコン基板1を過剰に掘り下
げることがなくなる。Next, as shown in FIG. 10A, the silicon nitride film 20 is etched under the etching condition that the etching rate of silicon is slow. Since it suffices to etch the thin silicon nitride film 20, the amount of overetching can be set to be small, and the silicon substrate 1 is not excessively dug.
【0013】この後、レジスト7を剥離除去し、開口部
を金属で埋め込みコンタクトを形成する。After that, the resist 7 is peeled and removed, and the opening is filled with metal to form a contact.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このプ
ロセスは、コンタクトと同層(同じマスク)で局所配線
を形成することが困難であるという問題点を内包してい
る。However, this process has a problem that it is difficult to form a local wiring in the same layer (same mask) as the contact.
【0015】ここに、局所配線とは近接した拡散層同士
あるいは拡散層とゲート電極とをコンタクト層(スリッ
ト状のコンタクト)を介して接続するものである。図4
にその一例を示す。図4に示す構造においては、一の拡
散層11上にコンタクト層12が形成され、隣接する他
の二つの拡散層11はスリット状の局所配線13を介し
て接続されている。Here, the local wiring is to connect adjacent diffusion layers or the diffusion layer and the gate electrode via a contact layer (slit contact). Figure 4
An example is shown in. In the structure shown in FIG. 4, the contact layer 12 is formed on one diffusion layer 11, and the other two adjacent diffusion layers 11 are connected via the slit-shaped local wiring 13.
【0016】コンタクトエッチングのエッチレートは開
口部の面積が大きい方が一般に速い。このため、スリッ
ト状の局所配線13の方がコンタクト12よりも早く穴
が開くことになる。The etching rate of contact etching is generally faster when the area of the opening is larger. Therefore, the slit-shaped local wiring 13 is opened earlier than the contact 12.
【0017】また、図4から分かるように、局所配線1
3の底部にはシリコン部分(拡散層11を示す長方形の
内側)と酸化シリコン部分(拡散層11を示す長方形の
外側)とがある。前述したプロセスにおいては、窒化シ
リコン膜のエッチングの際にシリコンのエッチレートを
小さくしようとすると、酸化シリコン膜のエッチレート
が大きくなってしまうので、局所配線13の底部の酸化
シリコン部分が掘れてしまう。Further, as can be seen from FIG. 4, the local wiring 1
3 has a silicon portion (inside the rectangle showing the diffusion layer 11) and a silicon oxide portion (outside the rectangle showing the diffusion layer 11). In the above-mentioned process, if the etching rate of silicon is reduced when etching the silicon nitride film, the etching rate of the silicon oxide film increases, so that the silicon oxide portion at the bottom of the local wiring 13 is dug. .
【0018】このように埋め込み酸化シリコン膜が掘れ
てしまうと、素子分離部の側壁を介してリーク電流が流
れてしまい、トランジスタ動作に悪影響を与えることに
なる。If the buried silicon oxide film is dug in this way, a leak current will flow through the side wall of the element isolation portion, which will adversely affect the transistor operation.
【0019】例えば、図14に示すように、埋め込み酸
化シリコン膜2が掘れてしまうと、コンタクト開口に埋
め込まれたタングステンその他の金属10とシリコン基
板1とが埋め込み酸化シリコン膜2の側壁上において接
触することになり、この接触箇所を介して金属10から
シリコン基板1にリーク電流Aが流れてしまう。For example, as shown in FIG. 14, when the buried silicon oxide film 2 is dug, the tungsten or other metal 10 buried in the contact opening and the silicon substrate 1 come into contact with each other on the side wall of the buried silicon oxide film 2. Therefore, the leak current A flows from the metal 10 to the silicon substrate 1 via the contact portion.
【0020】以下、このリーク電流Aの発生のプロセス
を図4のA−A’線における断面図である図11及び図
12を用いて説明する。The process of generating the leak current A will be described below with reference to FIGS. 11 and 12 which are sectional views taken along the line AA 'in FIG.
【0021】先ず、図11(a)に示すように、トラン
ジスタを形成したシリコン基板1上に厚さ500Åの窒
化シリコン膜20を成膜し、さらに、窒化シリコン膜2
0上に9000Åの酸化シリコン膜21を成膜する。図
11(a)においては、トランジスタは図示せず、素子
分離のためにシリコン基板1の表面に形成される埋め込
み酸化シリコン膜2のみを図示する。First, as shown in FIG. 11A, a silicon nitride film 20 having a thickness of 500Å is formed on a silicon substrate 1 on which a transistor is formed, and further, a silicon nitride film 2 is formed.
A 9000Å silicon oxide film 21 is formed on the substrate 0. In FIG. 11A, the transistor is not shown, and only the buried silicon oxide film 2 formed on the surface of the silicon substrate 1 for element isolation is shown.
【0022】なお、酸化シリコン膜21の表面は化学的
機械的研磨(CMP)その他の方法により平坦化されて
いるものとする。The surface of the silicon oxide film 21 is assumed to be planarized by chemical mechanical polishing (CMP) or another method.
【0023】続いて、レジスト7を成膜し、フォトリソ
グラフィ技術により、レジスト7をパターニングし、コ
ンタクト開口部8と局所配線開口部9とを形成する。Subsequently, a resist 7 is formed, and the resist 7 is patterned by a photolithography technique to form a contact opening 8 and a local wiring opening 9.
【0024】次に、図11(b)のように、窒化シリコ
ン膜のエッチレートが遅いエッチング条件の下で酸化シ
リコン膜21をエッチングする。このエッチングによる
窒化シリコン膜20の後退量はコンタクト開口部8にお
いて100乃至200Å、局所配線開口部9において3
00乃至400Åであり、局所配線開口部9の方が窒化
シリコン膜20が薄くなる。Next, as shown in FIG. 11B, the silicon oxide film 21 is etched under the etching condition that the etching rate of the silicon nitride film is slow. The amount of recession of the silicon nitride film 20 due to this etching is 100 to 200Å in the contact opening 8 and 3 in the local wiring opening 9.
00 to 400Å, and the silicon nitride film 20 becomes thinner in the local wiring opening 9.
【0025】次に、図12に示すように、シリコンのエ
ッチレートが遅いエッチング条件の下で窒化シリコン膜
20をエッチングする。Next, as shown in FIG. 12, the silicon nitride film 20 is etched under the etching condition that the etching rate of silicon is slow.
【0026】このエッチングによって、コンタクト部が
良好に形成できたとしても、局所配線部の方はシリコン
基板1が過剰にエッチングされることになる。この結
果、シリコン基板1は100Å程度後退し、埋め込み酸
化シリコン膜2は500Å程度後退する。Even if the contact portion can be formed well by this etching, the silicon substrate 1 is excessively etched in the local wiring portion. As a result, the silicon substrate 1 recedes about 100 Å, and the buried silicon oxide film 2 recedes about 500 Å.
【0027】この後、レジスト7を剥離除去し、開口部
をタングステンその他の金属で埋め込み、コンタクト及
び局所配線を形成する。After that, the resist 7 is peeled and removed, and the opening is filled with tungsten or another metal to form a contact and a local wiring.
【0028】このように、エッチングによりシリコン基
板1が掘れてしまうという問題を解決する方法として、
例えば、図13に示すように、窒化シリコン膜20の下
に100乃至200Åの酸化シリコン膜4を成膜する方
法がある。As described above, as a method for solving the problem that the silicon substrate 1 is dug by etching,
For example, as shown in FIG. 13, there is a method of forming a 100 to 200 Å silicon oxide film 4 under the silicon nitride film 20.
【0029】この方法においては、コンタクト用開口部
のエッチングは次の3段階に分けて実施される。
(1)窒化シリコン膜20を途中の深さまで除去する第
一段階のエッチング
(2)窒化シリコン膜20の全体を除去する第二段階の
エッチング
(3)薄膜酸化シリコン膜4を除去する第三段階のエッ
チング
このように、コンタクト用開口部のエッチングを3段階
にすることにより、局所配線部の過剰なエッチングを抑
制し、ひいては、前述した従来技術よりはシリコン基板
1の掘れを抑えることができる。In this method, the contact opening is etched in the following three steps. (1) First-stage etching for removing the silicon nitride film 20 to an intermediate depth (2) Second-stage etching for removing the entire silicon nitride film 20 (3) Third-stage etching for removing the thin silicon oxide film 4 Etching of the contact opening portion in this manner makes it possible to suppress excessive etching of the local wiring portion, and thus to suppress digging of the silicon substrate 1 as compared with the above-described conventional technique.
【0030】しかしながら、シリコン基板1の直上に形
成される酸化シリコン膜4が素子分離埋め込み膜2と同
じ材質の酸化シリコン膜であるため、局所配線部におけ
る素子分離埋め込み膜2としての酸化シリコン部分はや
はり掘れてしまう。However, since the silicon oxide film 4 formed directly on the silicon substrate 1 is a silicon oxide film made of the same material as the element isolation burying film 2, the silicon oxide portion as the element isolation burying film 2 in the local wiring portion is After all it will be dug.
【0031】これを回避するためには、極薄の熱酸化膜
のように、緻密であり、かつ、埋め込み酸化シリコン膜
2とエッチレートが異なる材料からなる膜をシリコン基
板1上に形成することが必要となるが、トランジスタを
形成した後にシリコン基板1上にそのような膜をつける
ことは不可能である。In order to avoid this, a film made of a material that is dense and has a different etching rate from the buried silicon oxide film 2 is formed on the silicon substrate 1, such as an extremely thin thermal oxide film. However, it is impossible to form such a film on the silicon substrate 1 after forming the transistor.
【0032】従って、図13に示したような窒化シリコ
ン膜20と酸化シリコン膜4との2層構造のエッチング
防止層を用いても、コンタクトと局所配線を同時に良好
に形成することはできない。Therefore, even if the etching preventing layer having the two-layer structure of the silicon nitride film 20 and the silicon oxide film 4 as shown in FIG. 13 is used, the contact and the local wiring cannot be formed well at the same time.
【0033】また、特公平6−58902号公報及び特
開平9−129730号公報も2層構造からなるエッチ
ング防止層を提案しているが、図13に示した構造と同
様に、コンタクトと局所配線を同時に良好に形成するこ
とができないという問題を内包している。Further, Japanese Patent Publication No. 6-58902 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-129730 also propose an etching prevention layer having a two-layer structure. However, similar to the structure shown in FIG. It has a problem that it cannot be formed well at the same time.
【0034】また上記の従来技術には別の問題点も存在
する。There is another problem in the above-mentioned conventional technique.
【0035】窒化シリコン膜をエッチング防止層として
機能させるためには、500Å程度以上の厚さが必要で
ある。しかしながら、厚い窒化シリコン膜は水素を通し
にくいため、エッチング防止層としての窒化シリコン膜
の厚さを500Å以上にすると、製造工程の最後に行わ
れる400℃程度の水素熱処理の際に水素がトランジス
タに届かなくなる可能性が生じる。In order for the silicon nitride film to function as an etching prevention layer, a thickness of about 500 Å or more is required. However, since a thick silicon nitride film does not allow hydrogen to easily pass through, if the thickness of the silicon nitride film as the etching prevention layer is set to 500 Å or more, hydrogen will not be transferred to the transistor during the hydrogen heat treatment at about 400 ° C. performed at the end of the manufacturing process. There is a possibility that it will not be delivered.
【0036】この水素熱処理はトランジスタ特性を水素
で改善するために必要な工程である。水素熱処理の温度
を上げるか、あるいは、熱処理時間を相当に長くすれ
ば、水素がトランジスタに届かなくなるという問題は回
避することができるが、逆に、スループットが低下す
る。This hydrogen heat treatment is a step necessary for improving transistor characteristics with hydrogen. By raising the temperature of the hydrogen heat treatment or by considerably lengthening the heat treatment time, the problem that hydrogen does not reach the transistor can be avoided, but conversely, the throughput decreases.
【0037】スループットを低下させることなく、水素
熱処理において水素を確実にトランジスタに到達させる
ために、例えば、特開昭61−154174号公報は、
窒化シリコン膜に水素透過用の窓を開けるプロセスを提
案している。In order to make sure that hydrogen reaches the transistor in the hydrogen heat treatment without lowering the throughput, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-154174 discloses
A process for opening a hydrogen permeation window in the silicon nitride film is proposed.
【0038】しかしながら、図11及び図12を参照し
て説明したように、シリコン基板1の直上に窒化シリコ
ン膜20が存在する場合には、窓空けのエッチングの際
にシリコン基板1を掘ってしまうこととなる。従って、
上述した問題と同様の問題が発生する。However, as described with reference to FIGS. 11 and 12, when the silicon nitride film 20 is present immediately above the silicon substrate 1, the silicon substrate 1 is dug when the window is etched. It will be. Therefore,
The same problem as described above occurs.
【0039】また、図13に示したように、シリコン基
板1と窒化シリコン膜20との間に酸化シリコン膜4を
形成すれば、水素がトランジスタに到達しないという上
述の問題に対する効果はあるが、前述したように、コン
タクトと局所配線とを同時に良好に形成することはでき
ない。Further, as shown in FIG. 13, if the silicon oxide film 4 is formed between the silicon substrate 1 and the silicon nitride film 20, there is an effect to the above-mentioned problem that hydrogen does not reach the transistor, As described above, the contact and the local wiring cannot be formed well at the same time.
【0040】本発明は以上のような従来の半導体装置及
びその製造方法における問題点に鑑みてなされたもので
あり、開口面積の異なるコンタクトと局所配線とが同層
に存在していても、基板を過剰に掘ることなく、エッチ
ングすることを可能にする半導体装置及びその製造方法
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems in the conventional semiconductor device and the manufacturing method thereof, and even if the contact and the local wiring having different opening areas are present in the same layer, the substrate It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that enable etching without excessively digging.
【0041】また、本発明は、窒化シリコン膜をコンタ
クト・局所配線エッチング防止層として用いる場合であ
っても、水素熱処理の効果を維持することができる半導
体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。It is another object of the present invention to provide a semiconductor device and its manufacturing method which can maintain the effect of hydrogen heat treatment even when a silicon nitride film is used as a contact / local wiring etching prevention layer. And
【0042】[0042]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のうち、請求項1は、半導体基板と、前記半
導体基板上に形成されたエッチング防止層と、を備える
半導体装置において、前記エッチング防止層は、前記半
導体基板上に形成された第一の窒化シリコン層と、前記
第一の窒化シリコン層上に形成された酸化シリコン層
と、前記酸化シリコン層上に形成された第二の窒化シリ
コン層と、からなり、前記第一の窒化シリコン層は前記
酸化シリコン層及び前記第二の窒化シリコン層よりも小
さい膜厚を有し、前記第一の窒化シリコン層、前記酸化
シリコン層及び前記第二の窒化シリコン層はこの順に厚
さが大きく設定されているものであることを特徴とする
半導体装置を提供する。In order to achieve this object, a first aspect of the present invention provides a semiconductor device comprising a semiconductor substrate and an etching prevention layer formed on the semiconductor substrate. The etching prevention layer includes a first silicon nitride layer formed on the semiconductor substrate, a silicon oxide layer formed on the first silicon nitride layer, and a second silicon nitride layer formed on the silicon oxide layer. And a silicon nitride layer , wherein the first silicon nitride layer is
Smaller than the silicon oxide layer and the second silicon nitride layer
The first silicon nitride layer, the oxide layer
The silicon layer and the second silicon nitride layer are thicker in this order.
There is provided a semiconductor device having a large value .
【0043】[0043]
【0044】[0044]
【0045】 例えば、請求項2に記載されているよう
に、第一の窒化シリコン層は約50オングストローム、
酸化シリコン層は約200オングストローム、第二の窒
化シリコン層は約500オングストロームの厚さにそれ
ぞれ設定することができる。For example, as described in claim 2 , the first silicon nitride layer has a thickness of about 50 Å,
The silicon oxide layer can be set to a thickness of about 200 Å and the second silicon nitride layer can be set to a thickness of about 500 Å.
【0046】 また、本発明のうち、請求項3は、半導
体素子を形成した半導体基板上に、第一の窒化シリコン
膜、第一の酸化シリコン膜、第二の窒化シリコン膜及び
第二の酸化シリコン膜をこの順に成膜する第一の過程
と、コンタクト形成用開口及び局所配線形成用開口を有
するフォトレジストを第二の酸化シリコン膜上に形成す
る第二の過程と、フォトレジストをマスクとして、第二
の酸化シリコン膜を全ての深さにわたって、かつ、第二
の窒化シリコン膜を一部の深さにわたってエッチングす
る第三の過程と、第二の窒化シリコン膜を全ての深さに
わたって、かつ、第一の酸化シリコン膜を一部の深さに
わたってエッチングする第四の過程と、第一の酸化シリ
コン膜を第一の窒化シリコン膜が露出するまでエッチン
グする第五の過程と、第一の窒化シリコン膜を全ての深
さにわたってエッチングする第六の過程と、第三乃至第
六の過程により形成されたコンタクト形成用開口及び局
所配線形成用開口を金属で埋め込む第七の過程と、を備
える半導体装置の製造方法を提供する。According to a third aspect of the present invention, a first silicon nitride film, a first silicon oxide film, a second silicon nitride film and a second oxide film are formed on a semiconductor substrate having a semiconductor element formed thereon. A first step of forming a silicon film in this order, a second step of forming a photoresist having a contact formation opening and a local wiring formation opening on a second silicon oxide film, and using the photoresist as a mask , A third step of etching the second silicon oxide film over the entire depth, and the second silicon nitride film over the partial depth, and the second silicon nitride film over the entire depth, And, a fourth step of etching the first silicon oxide film over a partial depth, and a fifth step of etching the first silicon oxide film until the first silicon nitride film is exposed, A sixth step of etching the first silicon nitride film over the entire depth, and a seventh step of filling the contact formation opening and the local wiring formation opening formed by the third to sixth steps with metal. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
【0047】 第三の過程におけるエッチングは、請求
項4に記載されているように、窒化シリコン膜のエッチ
レートが酸化シリコン膜のエッチレートよりも遅い条件
の下に行われるものであることが好ましい。The etching in the third step is preferably performed under the condition that the etching rate of the silicon nitride film is slower than the etching rate of the silicon oxide film, as described in claim 4. .
【0048】 第四の過程におけるエッチングは、請求
項5に記載されているように、酸化シリコン膜のエッチ
レートが窒化シリコン膜のエッチレートよりも遅い条件
の下に行われるものであることが好ましい。The etching in the fourth step is preferably performed under the condition that the etching rate of the silicon oxide film is slower than the etching rate of the silicon nitride film, as described in claim 5. .
【0049】 第五の過程におけるエッチングは、請求
項6に記載されているように、窒化シリコン膜のエッチ
レートが酸化シリコン膜のエッチレートよりも遅い条件
の下に行われるものであることが好ましい。As described in claim 6 , the etching in the fifth step is preferably performed under the condition that the etching rate of the silicon nitride film is slower than the etching rate of the silicon oxide film. .
【0050】 前記半導体基板がシリコンからなり、前
記第六の過程におけるエッチングは、請求項7に記載さ
れているように、シリコンのエッチレートが窒化シリコ
ン膜のエッチレートよりも遅い条件の下に行われるもの
であることが好ましい。The semiconductor substrate is made of silicon, and the etching in the sixth step is performed under the condition that the etching rate of silicon is slower than the etching rate of the silicon nitride film, as described in claim 7. It is preferable that the
【0051】 本発明のうち、請求項8は、半導体素子
を形成した半導体基板上に、第一の窒化シリコン膜、第
一の酸化シリコン膜及び第二の窒化シリコン膜をこの順
に成膜する第一の過程と、前記半導体素子が形成された
領域上に水素透過用開口を有する第一のフォトレジスト
を第二の窒化シリコン膜上に形成する第二の過程と、第
一のフォトレジストをマスクとして、第二の窒化シリコ
ン膜を第一の酸化シリコン膜が露出するまでエッチング
する第三の過程と、第一のフォトレジストを除去した
後、第二の酸化シリコン膜を成膜する第四の過程と、コ
ンタクト形成用開口を有する第二のフォトレジストを第
二の酸化シリコン膜上に形成する第五の過程と、第二の
フォトレジストをマスクとして、第二の酸化シリコン膜
を全ての深さにわたって、かつ、第二の窒化シリコン膜
を一部の深さにわたってエッチングする第六の過程と、
第二の窒化シリコン膜を全ての深さにわたって、かつ、
第一の酸化シリコン膜を一部の深さにわたってエッチン
グする第七の過程と、第一の酸化シリコン膜を第一の窒
化シリコン膜が露出するまでエッチングする第八の過程
と、第一の窒化シリコン膜を全ての深さにわたってエッ
チングする第九の過程と、第三乃至第六の過程により形
成されたコンタクト形成用開口を金属で埋め込む第十の
過程と、を備える半導体装置の製造方法を提供する。According to a eighth aspect of the present invention, a first silicon nitride film, a first silicon oxide film and a second silicon nitride film are formed in this order on a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed. One process, the semiconductor device is formed
A second step of forming a first photoresist having a hydrogen permeation opening on the region on the second silicon nitride film, and using the first photoresist as a mask, the second silicon nitride film is formed into a first film. A third step of etching until the silicon oxide film is exposed, a fourth step of forming a second silicon oxide film after removing the first photoresist, and a second step of forming a contact formation opening. The fifth step of forming a photoresist on the second silicon oxide film, and using the second photoresist as a mask, the second silicon oxide film over the entire depth and the second silicon nitride film is formed. Sixth step of etching to some depth,
The second silicon nitride film over all depths, and
A seventh step of etching the first silicon oxide film to a partial depth, an eighth step of etching the first silicon oxide film until the first silicon nitride film is exposed, and a first nitriding step. Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a ninth step of etching a silicon film to all depths; and a tenth step of filling a contact formation opening formed by the third to sixth steps with a metal. To do.
【0052】 本方法においては、請求項9に記載され
ているように、第五の過程において、第二のフォトレジ
ストは局所配線用開口をも有するものとして形成される
ことが好ましい。In the present method, as described in claim 9 , in the fifth step, the second photoresist is preferably formed so as to also have a local wiring opening.
【0053】 本方法においては、請求項10に記載さ
れているように、第三の過程におけるエッチングは、酸
化シリコン膜のエッチレートが窒化シリコン膜のエッチ
レートよりも遅い条件の下に行われるものであることが
好ましい。In the present method, as described in claim 10 , the etching in the third step is performed under the condition that the etching rate of the silicon oxide film is slower than the etching rate of the silicon nitride film. Is preferred.
【0054】 本方法においては、請求項11に記載さ
れているように、第六の過程におけるエッチングは、窒
化シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜のエッチ
レートよりも遅い条件の下に行われるものであることが
好ましい。In the present method, as described in claim 11 , the etching in the sixth step is performed under the condition that the etching rate of the silicon nitride film is slower than the etching rate of the silicon oxide film. Is preferred.
【0055】 本方法においては、請求項12に記載さ
れているように、第七の過程におけるエッチングは、酸
化シリコン膜のエッチレートが窒化シリコン膜のエッチ
レートよりも遅い条件の下に行われるものであることが
好ましい。In the present method, as described in claim 12 , the etching in the seventh step is performed under the condition that the etching rate of the silicon oxide film is slower than the etching rate of the silicon nitride film. Is preferred.
【0056】 本方法においては、請求項13に記載さ
れているように、第八の過程におけるエッチングは、窒
化シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜のエッチ
レートよりも遅い条件の下に行われるものであることが
好ましい。In the present method, as described in claim 13 , the etching in the eighth step is performed under the condition that the etching rate of the silicon nitride film is slower than the etching rate of the silicon oxide film. Is preferred.
【0057】 本方法においては、請求項14に記載さ
れているように、前記半導体基板がシリコンからなり、
第九の過程におけるエッチングは、シリコンのエッチレ
ートが窒化シリコン膜のエッチレートよりも遅い条件の
下に行われるものであることが好ましい。In the method, as described in claim 14 , the semiconductor substrate is made of silicon,
The etching in the ninth step is preferably performed under the condition that the etching rate of silicon is slower than the etching rate of the silicon nitride film.
【0058】 本方法においては、請求項15に記載さ
れているように、第二の過程において、水素透過用開口
は前記半導体素子のゲート電極の直上においてのみ形成
されるものであることが好ましい。In the present method, as described in claim 15 , in the second step, it is preferable that the hydrogen permeation opening is formed only directly above the gate electrode of the semiconductor element .
【0059】 本方法においては、請求項16に記載さ
れているように、第一の窒化シリコン層は酸化シリコン
層及び第二の窒化シリコン層よりも小さい膜厚を有する
ように成膜されるものであることが好ましい。In this method, as described in claim 16 , the first silicon nitride layer is formed to have a smaller film thickness than the silicon oxide layer and the second silicon nitride layer. Is preferred.
【0060】 本方法においては、請求項17に記載さ
れているように、第一の窒化シリコン層、酸化シリコン
層及び第二の窒化シリコン層はこの順に厚さが大きく成
膜されるものであることが好ましい。In the present method, as described in claim 17 , the first silicon nitride layer, the silicon oxide layer and the second silicon nitride layer are formed in this order of increasing thickness. It is preferable.
【0061】 本方法においては、請求項18に記載さ
れているように、例えば、第一の窒化シリコン層は約5
0オングストローム、酸化シリコン層は約200オング
ストローム、第二の窒化シリコン層は約500オングス
トロームの厚さにそれぞれ成膜することができる。In the method, as described in claim 18 , for example, the first silicon nitride layer comprises about 5
The thickness of 0 Å, the silicon oxide layer can be about 200 Å, and the second silicon nitride layer can be about 500 Å.
【0062】本発明によれば、開口面積の異なるコンタ
クトと局所配線とが同層に存在しても基板を過剰に掘る
ことなく、コンタクト及び局所配線用の開口をエッチン
グすることが可能である。According to the present invention, even if the contact and the local wiring having different opening areas are present in the same layer, it is possible to etch the contact and the local wiring opening without excessively digging the substrate.
【0063】前述のように、シリコン基板の直上に形成
されるエッチング防止層はシリコン基板及び埋め込み酸
化シリコン膜の両者とエッチレートが異なる膜である必
要があり、このため、窒化シリコン膜はエッチング防止
層としては最適な材料である。窒化シリコン膜を低圧C
VD(LPCVD)で成膜すれば、50Å程度の薄さに
することも可能である。As described above, the etching prevention layer formed directly on the silicon substrate needs to have a different etching rate from both the silicon substrate and the embedded silicon oxide film. Therefore, the silicon nitride film is prevented from etching. It is the optimum material for the layer. Low pressure C of silicon nitride film
If the film is formed by VD (LPCVD), it can be made as thin as about 50Å.
【0064】しかしながら、従来技術のように窒化シリ
コン膜単層のエッチング防止層ではコンタクトと局所配
線を同時に形成することができない。また、エッチング
防止層を2層構造として形成する場合には、下層(基板
側)に窒化シリコン膜を用いることは不可能である。However, unlike the prior art, the contact and the local wiring cannot be simultaneously formed in the etching preventing layer of the silicon nitride film single layer. Further, when the etching prevention layer is formed as a two-layer structure, it is impossible to use a silicon nitride film as a lower layer (substrate side).
【0065】これに対して、本発明に係る半導体装置及
びその製造方法においては、コンタクトエッチングの防
止層を窒化シリコン膜(例えば、約50Å)、酸化シリ
コン膜(約200Å)、窒化シリコン膜(約500Å)
の三層構造としている。かかる構造によって、コンタク
トと局所配線とを良好に開口することができるという効
果が得られる。On the other hand, in the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the contact etching prevention layer includes a silicon nitride film (for example, about 50Å), a silicon oxide film (about 200Å), and a silicon nitride film (about 500Å)
It has a three-layer structure. With such a structure, it is possible to obtain an effect that the contact and the local wiring can be favorably opened.
【0066】また、水素熱処理の効果を上げるために窒
化シリコン膜に水素透過のための窓を開ける場合、本発
明に係る半導体層及びその製造方法によれば、シリコン
基板を損傷することがないという効果を得ることもでき
る。Further, when a window for hydrogen permeation is opened in the silicon nitride film in order to enhance the effect of hydrogen heat treatment, the semiconductor layer and the manufacturing method thereof according to the present invention do not damage the silicon substrate. You can also get the effect.
【0067】[0067]
【発明の実施の形態】図4は本発明の第一の実施形態に
係る半導体装置の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【0068】第一の拡散層11a上にはコンタクト12
が形成されており、相互に隣接する第二及び第三の拡散
層11b、11c上には、それらにわたって局所配線
(すなわち、スリット状のコンタクト)13が形成され
ている。なお、説明を簡単にするために、図4において
は、トランジスタは図示せず、拡散層11、コンタクト
12及び局所配線13だけを示してある。The contact 12 is formed on the first diffusion layer 11a.
Is formed, and local wirings (that is, slit-shaped contacts) 13 are formed over the second and third diffusion layers 11b and 11c adjacent to each other. For simplification of description, the transistor is not shown in FIG. 4, and only the diffusion layer 11, the contact 12 and the local wiring 13 are shown.
【0069】シリコン基板の拡散層枠11a、11b、
11cの外側は酸化シリコン膜で埋め込まれた素子分離
層となる。コンタクト12の底部はシリコンであるが、
局所配線13の底部にはシリコン部分(拡散層11a、
11b、11cを示す長方形の内側)と酸化シリコン部
分(拡散層11a、11b、11cを示す長方形の外
側)が存在する。Diffusion layer frames 11a, 11b of the silicon substrate,
The outside of 11c becomes an element isolation layer filled with a silicon oxide film. The bottom of the contact 12 is silicon,
At the bottom of the local wiring 13, a silicon portion (diffusion layer 11a,
11b and 11c) and a silicon oxide portion (outside of the rectangles showing the diffusion layers 11a, 11b and 11c).
【0070】図1乃至図3は図4のA−A’線に沿った
断面図である。以下、図1乃至図3を参照して、本実施
形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。1 to 3 are sectional views taken along the line AA 'in FIG. Hereinafter, the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
【0071】まず、図1(a)に示すように、トランジ
スタを形成したシリコン基板1上に厚さ50Åの第1窒
化シリコン膜3、厚さ200Åの第1酸化シリコン膜
4、厚さ500Åの第2窒化シリコン膜5を成膜し、さ
らに、9000Åの第2酸化シリコン膜6を成膜する。
シリコン基板1の表面には素子分離のための埋め込み酸
化シリコン膜2が形成されている。なお、第2酸化シリ
コン膜6の表面はCMPその他の方法により平坦化され
ているものとする。First, as shown in FIG. 1A, a first silicon nitride film 3 having a thickness of 50Å, a first silicon oxide film 4 having a thickness of 200Å and a thickness of 500Å are formed on a silicon substrate 1 on which a transistor is formed. A second silicon nitride film 5 is formed, and then a second silicon oxide film 6 of 9000Å is formed.
A buried silicon oxide film 2 for element isolation is formed on the surface of a silicon substrate 1. The surface of the second silicon oxide film 6 is flattened by CMP or another method.
【0072】続いて、第2酸化シリコン膜6上にレジス
ト7を成膜し、フォトリソグラフィ技術により、レジス
ト7をパターニングし、コンタクト開口部8及び局所配
線開口部9を形成する。Subsequently, a resist 7 is formed on the second silicon oxide film 6, and the resist 7 is patterned by a photolithography technique to form a contact opening 8 and a local wiring opening 9.
【0073】次に、図1(b)に示すように、窒化シリ
コン膜のエッチレートが遅いエッチング条件の下で第2
酸化シリコン膜6をエッチングする。エッチングは第2
窒化シリコン膜5の途中で停止させる。このエッチング
によって、第2窒化シリコン膜5の後退量はコンタクト
開口部8において100乃至200Å、局所配線開口部
9において300乃至400Åとなり、局所配線部の方
が第2窒化シリコン膜5が薄くなる。Next, as shown in FIG. 1B, the second etching is performed under the etching condition that the etching rate of the silicon nitride film is slow.
The silicon oxide film 6 is etched. Etching is second
It is stopped in the middle of the silicon nitride film 5. By this etching, the amount of recession of the second silicon nitride film 5 becomes 100 to 200Å in the contact opening portion 8 and 300 to 400Å in the local wiring opening portion 9, and the second silicon nitride film 5 becomes thinner in the local wiring portion.
【0074】次に、図2(a)に示すように、酸化シリ
コン膜のエッチレートが遅いエッチング条件の下で第2
窒化シリコン膜5をエッチングし、エッチングを第1酸
化シリコン膜4の途中で停止させる。そもそもエッチン
グすべき膜が薄いのでオーバーエッチ量も小さく、局所
配線部における第1酸化シリコン膜4の後退量は数10
Åに抑えられる。Next, as shown in FIG. 2A, the second etching is performed under the etching condition in which the etching rate of the silicon oxide film is slow.
The silicon nitride film 5 is etched and etching is stopped in the middle of the first silicon oxide film 4. Since the film to be etched is thin in the first place, the over-etch amount is small, and the receding amount of the first silicon oxide film 4 in the local wiring portion is several tens.
Can be suppressed to Å.
【0075】次に、図2(b)に示すように、窒化シリ
コン膜のエッチレートが遅いエッチング条件の下で第1
酸化シリコン膜4をエッチングし、エッチングを第1窒
化シリコン膜3の表面で停止させる。このエッチングに
おいても、エッチング時間は短くてすむのでオーバーエ
ッチング量を小さくすることができ、コンタクトと局所
配線とのエッチング量の差も抑制され、コンタクト開口
部8及び局所配線開口部9の各底部における第1窒化シ
リコン膜3の残膜の厚さは同程度になる。Next, as shown in FIG. 2B, the first etching is performed under the etching condition in which the etching rate of the silicon nitride film is slow.
The silicon oxide film 4 is etched, and the etching is stopped at the surface of the first silicon nitride film 3. Also in this etching, since the etching time is short, the over-etching amount can be reduced, the difference in the etching amount between the contact and the local wiring can be suppressed, and the bottom of each of the contact opening 8 and the local wiring opening 9 can be suppressed. The thickness of the remaining film of the first silicon nitride film 3 is about the same.
【0076】次に、図3(a)に示すように、シリコン
のエッチレートが遅いエッチング条件の下で第1窒化シ
リコン膜3をエッチングする。このエッチングによっ
て、局所配線開口部9の底部における埋め込み酸化シリ
コン膜2も同時にエッチングされるが、数10Åの第1
窒化シリコン膜3をエッチングするだけであるので、埋
め込み酸化シリコン膜2の掘れ量は小さく抑えられるこ
とになる。従来技術のようにシリコン基板1上の数10
0Åの窒化シリコン膜20(図9参照)をエッチングす
る場合とは状況が異なる。Next, as shown in FIG. 3A, the first silicon nitride film 3 is etched under the etching condition that the etching rate of silicon is slow. By this etching, the buried silicon oxide film 2 at the bottom of the local wiring opening 9 is also etched at the same time.
Since the silicon nitride film 3 is only etched, the amount of the buried silicon oxide film 2 dug down can be suppressed to a small amount. Number 10 on the silicon substrate 1 as in the prior art
The situation is different from the case where the 0Å silicon nitride film 20 (see FIG. 9) is etched.
【0077】次に、図3(b)に示すように、レジスト
7を剥離除去した後、タングステン10でコンタクト開
口及び局所配線開口を埋め込む。Next, as shown in FIG. 3B, after removing the resist 7, the contact opening and the local wiring opening are filled with tungsten 10.
【0078】この後、金属配線を形成し、あるいは、さ
らに、直上にビアホール(接続孔)を形成する。After that, a metal wiring is formed, or a via hole (connection hole) is further formed immediately above.
【0079】本実施形態に係る半導体装置の製造方法に
おいては、エッチング防止層を窒化シリコン膜3/酸化
シリコン膜4/窒化シリコン膜5の3層構造とし、それ
らの膜厚をシリコン基板1に近い方から順に厚く設定し
ている。シリコン基板1の直上に形成される第1窒化シ
リコン膜3は3層の中で最も薄く形成されている(第一
の実施形態においては、約50Å)。よって、コンタク
ト部と局所配線部との間のエッチング量の差を緩衝する
ことができ、コンタクト開口部8及び局所配線開口部9
を同時に良好に形成できるという利点を得ることができ
る。In the method of manufacturing a semiconductor device according to this embodiment, the etching prevention layer has a three-layer structure of silicon nitride film 3 / silicon oxide film 4 / silicon nitride film 5, and the film thickness thereof is close to that of the silicon substrate 1. It is set thicker in order from one. The first silicon nitride film 3 formed directly on the silicon substrate 1 is the thinnest of the three layers (about 50Å in the first embodiment). Therefore, the difference in etching amount between the contact portion and the local wiring portion can be buffered, and the contact opening portion 8 and the local wiring opening portion 9 can be buffered.
It is possible to obtain the advantage of being able to simultaneously form the same.
【0080】なお、上記の実施形態において、エッチン
グ防止層を構成する第1窒化シリコン膜3、第1酸化シ
リコン膜4及び第2窒化シリコン膜5の膜厚は明記した
ものに限定されない。他の膜厚に設定することも可能で
ある。ただし、シリコン基板1に最も近い第1窒化シリ
コン膜3が最も薄くなるように各膜の膜圧が設定され
る。In the above embodiment, the film thicknesses of the first silicon nitride film 3, the first silicon oxide film 4 and the second silicon nitride film 5 which form the etching prevention layer are not limited to those specified. It is also possible to set another film thickness. However, the film pressure of each film is set so that the first silicon nitride film 3 closest to the silicon substrate 1 becomes thinnest.
【0081】さらに、活性領域はシリサイド化されてい
てもよい。Further, the active region may be silicidized.
【0082】また、第2酸化シリコン膜6として、BP
SG膜を用いることもでき、あるいは、ノンドープ膜と
BPSG膜の積層構造とすることもできる。As the second silicon oxide film 6, BP is used.
An SG film may be used, or a laminated structure of a non-doped film and a BPSG film may be used.
【0083】エッチングは複数のエッチャーを用いて行
ってもよく、あるいは、1つのエッチャーでステップを
変えて行っても良い。The etching may be performed by using a plurality of etchers, or the steps may be changed by one etcher.
【0084】上記の第一の実施形態においては、本発明
に係る半導体装置の製造方法をコンタクト及び局所配線
の同時形成に適用したが、以下に述べるように、本発明
に係る半導体装置の製造方法は水素透過用の窓開けに適
用することもできる。In the above-described first embodiment, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied to the simultaneous formation of contacts and local wirings. However, as described below, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. Can also be applied to open windows for hydrogen permeation.
【0085】図8は本発明の第二の実施形態に係る半導
体装置の平面図である。FIG. 8 is a plan view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
【0086】第1の拡散層11a上にはゲート電極18
が形成されており、このゲート電極18上には、水素熱
処理の際に水素がトランジスタに到達し易くするための
水素透過用窓19が配置されている。第2の拡散層11
b上にはコンタクトホール12が形成されている。A gate electrode 18 is formed on the first diffusion layer 11a.
Is formed, and a hydrogen permeation window 19 is arranged on the gate electrode 18 for facilitating the hydrogen to reach the transistor during the hydrogen heat treatment. Second diffusion layer 11
A contact hole 12 is formed on b.
【0087】図5乃至図7は図4のB−B’線に沿った
断面図である。以下、図5乃至図7を参照して、本実施
形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。5 to 7 are sectional views taken along the line BB 'of FIG. Hereinafter, the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
【0088】まず、図5(a)に示すように、トランジ
スタを形成したシリコン基板1上に厚さ50Åの第1窒
化シリコン膜3、厚さ200Åの第1酸化シリコン膜
4、厚さ500Åの第2窒化シリコン膜5を成膜する。
シリコン基板1の表面には素子分離のための埋め込み酸
化シリコン膜2が形成されており、シリコン基板1上に
はゲート電極14が形成されている。First, as shown in FIG. 5A, a first silicon nitride film 3 having a thickness of 50 Å, a first silicon oxide film 4 having a thickness of 200 Å and a thickness of 500 Å are formed on a silicon substrate 1 on which a transistor is formed. The second silicon nitride film 5 is formed.
A buried silicon oxide film 2 for element isolation is formed on the surface of the silicon substrate 1, and a gate electrode 14 is formed on the silicon substrate 1.
【0089】続いて、第2窒化シリコン膜5上にレジス
ト7を成膜し、フォトリソグラフィ技術により、レジス
ト7をパターニングし、水素透過用窓15を開口する。Subsequently, a resist 7 is formed on the second silicon nitride film 5, the resist 7 is patterned by the photolithography technique, and the hydrogen permeation window 15 is opened.
【0090】次に、図5(b)に示すように、酸化シリ
コン膜のエッチレートが遅いエッチング条件の下で第2
窒化シリコン膜5をエッチングする。エッチングは第1
酸化シリコン膜4の表面で停止させる。Next, as shown in FIG. 5B, the second etching is performed under the etching condition in which the etching rate of the silicon oxide film is slow.
The silicon nitride film 5 is etched. Etching is the first
Stop at the surface of the silicon oxide film 4.
【0091】次に、図6(a)に示すように、レジスト
7を剥離除去した後、厚さ9000Åの第2酸化シリコ
ン膜6を成膜する。第2酸化シリコン膜6の表面はCM
Pその他の方法により平坦化されているものとする。Next, as shown in FIG. 6A, after removing the resist 7, the second silicon oxide film 6 having a thickness of 9000Å is formed. The surface of the second silicon oxide film 6 is CM
P is assumed to have been flattened by another method.
【0092】次に、図6(b)に示すように、第2酸化
シリコン膜6上に第2レジスト16を成膜し、フォトリ
ソグラフィ技術により第2レジスト16をパターニング
し、コンタクト開口部17を開口する。Next, as shown in FIG. 6B, a second resist 16 is formed on the second silicon oxide film 6, the second resist 16 is patterned by photolithography, and the contact opening 17 is formed. Open.
【0093】なお、この第2レジスト16のパターニン
グの際に、第一の実施形態の場合と同様に、局所配線開
口部を同時に形成してもよい。When patterning the second resist 16, the local wiring opening may be formed at the same time as in the first embodiment.
【0094】次に、図7(a)に示すように、第一の実
施形態において実施した方法と同一の方法により、コン
タクトを開口する。Next, as shown in FIG. 7A, the contact is opened by the same method as that used in the first embodiment.
【0095】次に、図7(b)に示すように、第2レジ
スト16を剥離除去した後、コンタクトをタングステン
10で埋め込む。Next, as shown in FIG. 7B, after removing the second resist 16 by peeling, the contact is filled with tungsten 10.
【0096】この後、金属配線を形成し、あるいは、さ
らに、直上にビアホール(接続孔)を形成する。After that, a metal wiring is formed, or a via hole (connection hole) is further formed immediately above.
【0097】本実施形態に係る半導体装置の製造方法に
おいては、水素透過用窓を第2窒化シリコン膜5だけに
開口する。このため、水素透過用窓を形成する際のエッ
チングによってシリコン基板1を掘るようなことはな
い。シリコン基板1上にはなお第1窒化シリコン膜3が
存在するが、第1窒化シリコン膜3は50Åと薄いた
め、水素の透過性に問題はない。In the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, the hydrogen permeation window is opened only in the second silicon nitride film 5. Therefore, the silicon substrate 1 is not dug by etching when forming the hydrogen permeation window. Although the first silicon nitride film 3 still exists on the silicon substrate 1, since the first silicon nitride film 3 is as thin as 50 Å, there is no problem in hydrogen permeability.
【0098】従って、本実施形態によれば、窒化シリコ
ンからなるエッチング防止層に良好に水素透過用窓を開
口することができるという効果を得ることができる。Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain the effect that the hydrogen permeation window can be favorably opened in the etching prevention layer made of silicon nitride.
【0099】また、トランジスタ上には薄膜の第1窒化
シリコン膜3を残存させることができるので、層間絶縁
膜からの水分等の拡散を抑えることができる。従って、
ホットキャリア耐性が向上するというさらなる利点もあ
る。Since the thin first silicon nitride film 3 can be left on the transistor, diffusion of moisture or the like from the interlayer insulating film can be suppressed. Therefore,
There is also the additional benefit of improved hot carrier resistance.
【0100】本実施形態においては、水素透過用窓はゲ
ート電極14及びその周辺にわたって形成されている
が、水素透過用窓はゲート電極14の直上にだけ開けて
もよく、レイアウトは本実施形態の例には限定されな
い。In this embodiment, the hydrogen permeation window is formed over the gate electrode 14 and its periphery, but the hydrogen permeation window may be opened just above the gate electrode 14, and the layout is the same as that of this embodiment. It is not limited to the example.
【0101】[0101]
【発明の効果】本発明においては、エッチング防止層を
窒化シリコン膜/酸化シリコン膜/窒化シリコン膜の3
層構造とし、好ましくは、シリコン基板の直上に形成さ
れる窒化シリコン膜は3層の中で最も薄く形成されてい
る。このような3層エッチング構造により、コンタクト
部と局所配線部との間のエッチング量の差を緩衝するこ
とができ、コンタクト開口部及び局所配線開口部を同時
に良好に形成することが可能になる。According to the present invention, the etching prevention layer is made of silicon nitride film / silicon oxide film / silicon nitride film.
It has a layered structure, and the silicon nitride film formed directly on the silicon substrate is preferably formed to be the thinnest of the three layers. With such a three-layer etching structure, the difference in etching amount between the contact portion and the local wiring portion can be buffered, and the contact opening portion and the local wiring opening portion can be formed well at the same time.
【0102】また、本発明においては、水素透過用窓は
第2窒化シリコン膜だけに開口される。このため、水素
透過用窓を形成する際のエッチングによってシリコン基
板を掘るようなことはない。シリコン基板上にはなお第
1窒化シリコン膜が存在するが、第1窒化シリコン膜は
薄膜として形成されているため、水素の透過性に問題は
ない。従って、窒化シリコンからなるエッチング防止層
に良好に水素透過用窓を開口することができるという効
果を得ることができる。Further, in the present invention, the hydrogen permeation window is opened only in the second silicon nitride film. Therefore, the silicon substrate is not dug by etching when forming the hydrogen permeation window. Although the first silicon nitride film still exists on the silicon substrate, since the first silicon nitride film is formed as a thin film, there is no problem in hydrogen permeability. Therefore, the effect that the hydrogen permeation window can be favorably opened in the etching prevention layer made of silicon nitride can be obtained.
【0103】また、トランジスタ上には薄膜の第1窒化
シリコン膜が残存するので、層間絶縁膜からの水分等の
拡散を抑えることができ、ホットキャリア耐性を向上さ
せることもできる。Further, since the thin first silicon nitride film remains on the transistor, diffusion of moisture and the like from the interlayer insulating film can be suppressed and hot carrier resistance can be improved.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device showing a manufacturing process in a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。FIG. 2 is a sectional view of the semiconductor device showing a manufacturing process in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device showing a manufacturing process in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の平
面図である。FIG. 4 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第二の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor device showing a manufacturing process in a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第二の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device showing a manufacturing process in a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第二の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device showing a manufacturing process in a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第二の実施形態に係る半導体装置の平
面図である。FIG. 8 is a plan view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図9】第一の従来例に係る半導体装置の製造方法にお
ける製造過程を示す半導体装置の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing a manufacturing process in a method for manufacturing a semiconductor device according to a first conventional example.
【図10】第一の従来例に係る半導体装置の製造方法に
おける製造過程を示す半導体装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing a manufacturing process in a method of manufacturing a semiconductor device according to a first conventional example.
【図11】第二の従来例に係る半導体装置の製造方法に
おける製造過程を示す半導体装置の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing a manufacturing process in a method of manufacturing a semiconductor device according to a second conventional example.
【図12】第二の従来例に係る半導体装置の製造方法に
おける製造過程を示す半導体装置の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing a manufacturing process in a method of manufacturing a semiconductor device according to a second conventional example.
【図13】第三の従来例に係る半導体装置の断面図であ
る。FIG. 13 is a sectional view of a semiconductor device according to a third conventional example.
【図14】第三の従来例に係る半導体装置におけるリー
ク電流の経路を示す半導体装置の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing a leak current path in the semiconductor device according to a third conventional example.
1 シリコン基板 2 埋め込み酸化シリコン膜 3 第1窒化シリコン膜 4 第1酸化シリコン膜 5 第2窒化シリコン膜 6 第2酸化シリコン膜 7 レジスト 8 コンタクト開口部 9 局所配線開口部 10 タングステン 11a、11b、11c 拡散層 12 コンタクト 13 局所配線 14 ゲート電極 15 水素透過用窓 17 コンタクト開口部 18 ゲート電極 19 水素透過用窓 1 Silicon substrate 2 Embedded silicon oxide film 3 First silicon nitride film 4 First silicon oxide film 5 Second silicon nitride film 6 Second silicon oxide film 7 Resist 8 Contact openings 9 Local wiring opening 10 Tungsten 11a, 11b, 11c Diffusion layer 12 contacts 13 Local wiring 14 Gate electrode 15 Hydrogen permeation window 17 Contact opening 18 Gate electrode 19 Hydrogen permeation window
Claims (18)
た第一の窒化シリコン層と、前記第一の窒化シリコン層
上に形成された酸化シリコン層と、前記酸化シリコン層
上に形成された第二の窒化シリコン層と、からなり、 前記第一の窒化シリコン層は前記酸化シリコン層及び前
記第二の窒化シリコン層よりも小さい膜厚を有し、 前記第一の窒化シリコン層、前記酸化シリコン層及び前
記第二の窒化シリコン層はこの順に厚さが大きく設定さ
れているものであること を特徴とする半導体装置。1. A semiconductor device comprising: a semiconductor substrate; and an etching prevention layer formed on the semiconductor substrate, wherein the etching prevention layer is a first silicon nitride layer formed on the semiconductor substrate, A silicon oxide layer formed on the first silicon nitride layer, and a second silicon nitride layer formed on the silicon oxide layer , wherein the first silicon nitride layer is the silicon oxide layer and Previous
Note that the second silicon nitride layer has a smaller film thickness, and the first silicon nitride layer, the silicon oxide layer and the front layer.
The thickness of the second silicon nitride layer is increased in this order.
Wherein a is what is.
グストローム、前記酸化シリコン層は約200オングス
トローム、前記第二の窒化シリコン層は約500オング
ストロームの厚さにそれぞれ設定されているものである
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。2. The first silicon nitride layer has a thickness of about 50 Å, the silicon oxide layer has a thickness of about 200 Å, and the second silicon nitride layer has a thickness of about 500 Å. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
第一の窒化シリコン膜、第一の酸化シリコン膜、第二の
窒化シリコン膜及び第二の酸化シリコン膜をこの順に成
膜する第一の過程と、 コンタクト形成用開口及び局所配線形成用開口を有する
フォトレジストを前記第二の酸化シリコン膜上に形成す
る第二の過程と、 前記フォトレジストをマスクとして、前記第二の酸化シ
リコン膜を全ての深さにわたって、かつ、前記第二の窒
化シリコン膜を一部の深さにわたってエッチングする第
三の過程と、 前記第二の窒化シリコン膜を全ての深さにわたって、か
つ、前記第一の酸化シリコン膜を一部の深さにわたって
エッチングする第四の過程と、 前記第一の酸化シリコン膜を前記第一の窒化シリコン膜
が露出するまでエッチングする第五の過程と、 前記第一の窒化シリコン膜を全ての深さにわたってエッ
チングする第六の過程と、 前記第三乃至第六の過程により形成されたコンタクト形
成用開口及び局所配線形成用開口を金属で埋め込む第七
の過程と、 を備える半導体装置の製造方法。3. A semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed,
The first process of forming the first silicon nitride film, the first silicon oxide film, the second silicon nitride film, and the second silicon oxide film in this order, the contact formation opening, and the local wiring formation opening are formed. A second step of forming a photoresist having on the second silicon oxide film, and using the photoresist as a mask, the second silicon oxide film over the entire depth, and the second silicon nitride. A third step of etching the film to a partial depth; and a fourth step of etching the second silicon nitride film to a full depth and the first silicon oxide film to a partial depth. And a fifth step of etching the first silicon oxide film until the first silicon nitride film is exposed, and the first silicon nitride film over the entire depth. The method of manufacturing a semiconductor device comprising: a sixth step, a seventh step of the third to sixth contact forming openings and local interconnect formation opening formed by a process filled with a metal, an etched.
窒化シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜のエッ
チレートよりも遅い条件の下に行われるものであること
を特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。4. The etching in the third step comprises:
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the etching rate of the silicon nitride film is set to be slower than the etching rate of the silicon oxide film.
酸化シリコン膜のエッチレートが窒化シリコン膜のエッ
チレートよりも遅い条件の下に行われるものであること
を特徴とする請求項3又は4に記載の半導体装置の製造
方法。5. The etching in the fourth step comprises:
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the etching rate of the silicon oxide film is lower than that of the silicon nitride film.
窒化シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜のエッ
チレートよりも遅い条件の下に行われるものであること
を特徴とする請求項3乃至5の何れか一項に記載の半導
体装置の製造方法。6. The etching in the fifth step comprises:
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the etching rate of the silicon nitride film is lower than that of the silicon oxide film.
記第六の過程におけるエッチングは、シリコンのエッチ
レートが窒化シリコン膜のエッチレートよりも遅い条件
の下に行われるものであることを特徴とする請求項3乃
至6の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。7. The semiconductor substrate is made of silicon, and the etching in the sixth step is performed under the condition that the etching rate of silicon is slower than the etching rate of the silicon nitride film. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3.
第一の窒化シリコン膜、第一の酸化シリコン膜及び第二
の窒化シリコン膜をこの順に成膜する第一の過程と、前記半導体素子が形成された領域上に 水素透過用開口を
有する第一のフォトレジストを前記第二の窒化シリコン
膜上に形成する第二の過程と、 前記第一のフォトレジストをマスクとして、前記第二の
窒化シリコン膜を前記第一の酸化シリコン膜が露出する
までエッチングする第三の過程と、 前記第一のフォトレジストを除去した後、第二の酸化シ
リコン膜を成膜する第四の過程と、 コンタクト形成用開口を有する第二のフォトレジストを
前記第二の酸化シリコン膜上に形成する第五の過程と、 前記第二のフォトレジストをマスクとして、前記第二の
酸化シリコン膜を全ての深さにわたって、かつ、前記第
二の窒化シリコン膜を一部の深さにわたってエッチング
する第六の過程と、 前記第二の窒化シリコン膜を全ての深さにわたって、か
つ、前記第一の酸化シリコン膜を一部の深さにわたって
エッチングする第七の過程と、 前記第一の酸化シリコン膜を前記第一の窒化シリコン膜
が露出するまでエッチングする第八の過程と、 前記第一の窒化シリコン膜を全ての深さにわたってエッ
チングする第九の過程と、 前記第三乃至第六の過程により形成されたコンタクト形
成用開口を金属で埋め込む第十の過程と、 を備える半導体装置の製造方法。8. A semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed,
A first step of forming a first silicon nitride film, a first silicon oxide film, and a second silicon nitride film in this order, and a first step of forming a hydrogen permeation opening on a region where the semiconductor element is formed . Second step of forming a photoresist on the second silicon nitride film, and using the first photoresist as a mask until the second silicon nitride film is exposed to the first silicon oxide film A third step of etching, a fourth step of forming a second silicon oxide film after removing the first photoresist, and a second photoresist having an opening for contact formation with the second photoresist A fifth step of forming the second silicon nitride film on the silicon oxide film, and using the second photoresist as a mask, the second silicon oxide film over the entire depth and the second silicon nitride film A sixth step of etching the entire depth of the second silicon nitride film, and a seventh step of etching the first silicon oxide film over a partial depth, An eighth step of etching the first silicon oxide film until the first silicon nitride film is exposed, a ninth step of etching the first silicon nitride film over all depths, and A tenth step of filling a contact forming opening formed by the third to sixth steps with a metal, and a method of manufacturing a semiconductor device.
ォトレジストは局所配線用開口をも有するものとして形
成されることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置
の製造方法。9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein in the fifth step, the second photoresist is formed so as to also have an opening for local wiring.
は、酸化シリコン膜のエッチレートが窒化シリコン膜の
エッチレートよりも遅い条件の下に行われるものである
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の半導体装置の
製造方法。10. The etching in the third step is performed under the condition that the etching rate of the silicon oxide film is slower than the etching rate of the silicon nitride film. A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
は、窒化シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜の
エッチレートよりも遅い条件の下に行われるものである
ことを特徴とする請求項8乃至10の何れか一項に記載
の半導体装置の製造方法。11. The etching in the sixth step is performed under the condition that the etching rate of the silicon nitride film is slower than the etching rate of the silicon oxide film. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims.
は、酸化シリコン膜のエッチレートが窒化シリコン膜の
エッチレートよりも遅い条件の下に行われるものである
ことを特徴とする請求項8乃至11の何れか一項に記載
の半導体装置の製造方法。12. The etching in the seventh step is performed under the condition that the etching rate of the silicon oxide film is slower than the etching rate of the silicon nitride film. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims.
は、窒化シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜の
エッチレートよりも遅い条件の下に行われるものである
ことを特徴とする請求項8乃至12の何れか一項に記載
の半導体装置の製造方法。13. The etching in the eighth step is performed under the condition that the etching rate of the silicon nitride film is slower than the etching rate of the silicon oxide film. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims.
前記第九の過程におけるエッチングは、シリコンのエッ
チレートが窒化シリコン膜のエッチレートよりも遅い条
件の下に行われるものであることを特徴とする請求項8
乃至13の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。14. The semiconductor substrate is made of silicon,
9. The etching in the ninth step is performed under the condition that the etching rate of silicon is slower than the etching rate of the silicon nitride film.
14. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 13 to 13.
過用開口は前記半導体素子のゲート電極の直上において
のみ形成されるものであることを特徴とする請求項8乃
至14の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。15. The method according to claim 8, wherein in the second step, the hydrogen permeation opening is formed only immediately above the gate electrode of the semiconductor element. A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
シリコン層及び前記第二の窒化シリコン層よりも小さい
膜厚を有するように成膜されるものであることを特徴と
する請求項3乃至15の何れか一項に記載の半導体装置
の製造方法。16. The method according to claim 3, wherein the first silicon nitride layer is formed to have a smaller film thickness than the silicon oxide layer and the second silicon nitride layer. 16. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 15.
シリコン層及び前記第二の窒化シリコン層はこの順に厚
さが大きく成膜されるものであることを特徴とする請求
項3乃至16の何れか一項に記載の半導体装置の製造方
法。17. The method according to claim 3, wherein the first silicon nitride layer, the silicon oxide layer, and the second silicon nitride layer are formed in the order of increasing thickness. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims.
ングストローム、前記酸化シリコン層は約200オング
ストローム、前記第二の窒化シリコン層は約500オン
グストロームの厚さにそれぞれ成膜されるものであるこ
とを特徴とする請求項17に記載の半導体装置の製造方
法。18. The first silicon nitride layer is deposited to a thickness of about 50 Å, the silicon oxide layer is deposited to a thickness of about 200 Å, and the second silicon nitride layer is deposited to a thickness of about 500 Å. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein
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