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JP2011171642A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2011171642A
JP2011171642A JP2010035960A JP2010035960A JP2011171642A JP 2011171642 A JP2011171642 A JP 2011171642A JP 2010035960 A JP2010035960 A JP 2010035960A JP 2010035960 A JP2010035960 A JP 2010035960A JP 2011171642 A JP2011171642 A JP 2011171642A
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JP
Japan
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film
core material
pattern
mask
width
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JP2010035960A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Arai
雅人 新居
Yutaka Ishibashi
裕 石橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control fall or contact of a mask pattern which may occur due to side wall transfer. <P>SOLUTION: A first TEOS oxide film 2, a silicon nitride film 3, a first amorphous silicon film 4, and a second TEOS oxide film 5 are laminatedly formed on a silicon substrate 1. The TEOS oxide film 5 is processed to an intermediate pattern 5a of the first width D1 by patterning based on resist and a core material pattern 5b of the second width D2 is formed by slimming processing thereto. A second amorphous silicon film 6 is formed and processed by spacer processing to form a side wall film 6a, and the core material pattern 5b is removed to obtain an independent mask pattern 6b. Since the same amorphous silicon film 4 is used for foundation, the fall or contact of the mask pattern 6b can be controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細なパターンを備えた半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a fine pattern.

半導体加工技術のひとつであるフォトリソグラフィ技術においては、レジスト膜の光学的なパターニングの最小幅の限界を超えて微細化する技術として側壁転写加工技術がある。たとえば特許文献1に示すものでは、次のようなプロセスが採用される。   In the photolithography technique which is one of the semiconductor processing techniques, there is a sidewall transfer processing technique as a technique for miniaturizing beyond the minimum width of the optical patterning of the resist film. For example, in the one shown in Patent Document 1, the following process is adopted.

まず、被加工膜である薄膜の上に、通常のリソグラフィ処理でレジストによるパターンを形成し、所定ピッチの芯材パターンを形成する。次に、シリコン酸化膜を芯材パターンの上面および側面並びに薄膜の露出上面に沿って所定膜厚で形成し、このシリコン酸化膜をスペーサ加工してレジストパターンの上面および薄膜の上面を露出させ、芯材パターンの側面にスペーサを形成する。この後、芯材パターンを除去してスペーサをマスクパターンとして残す。得られたマスクパターンをマスクとして利用して薄膜を加工することで、芯材パターンよりも小さいピッチの微細な加工を行えるようにした技術である。   First, a resist pattern is formed on a thin film that is a film to be processed by a normal lithography process to form a core material pattern having a predetermined pitch. Next, a silicon oxide film is formed with a predetermined film thickness along the upper surface and side surfaces of the core material pattern and the exposed upper surface of the thin film, and the silicon oxide film is processed with a spacer to expose the upper surface of the resist pattern and the upper surface of the thin film, Spacers are formed on the side surfaces of the core material pattern. Thereafter, the core material pattern is removed, and the spacer is left as a mask pattern. This is a technique that enables fine processing with a smaller pitch than the core material pattern by processing a thin film using the obtained mask pattern as a mask.

しかしながら、パターンの微細化がさらに進んでマスクパターンの幅が狭くなると、エッチング加工に必要な膜厚を保持しながらマスクパターンを形成することになり、隣接するマスクパターン同士が接触する状態となったりするなど、マスクパターンが倒れやすい状況となる。マスクパターン同士が接触状態となったり、一方側に倒れたりする状態となると、所望の加工を実現することが難しくなり、エッチング不良が発生する原因となる。   However, when the pattern is further miniaturized and the width of the mask pattern is narrowed, the mask pattern is formed while maintaining the film thickness necessary for the etching process, and the adjacent mask patterns are brought into contact with each other. For example, the mask pattern tends to collapse. If the mask patterns are brought into contact with each other or fall to one side, it becomes difficult to realize a desired process and cause a defective etching.

特表2008−512002号公報Special table 2008-512002 gazette

本発明は、側壁転写技術を用いて微細なマスクパターンを形成する場合に、マスクパターンが倒れにくいように形成して被加工膜を確実にエッチング加工することができるようにした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 relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which when a fine mask pattern is formed using a sidewall transfer technique, the mask pattern is formed so as not to easily fall down and a film to be processed can be reliably etched. The purpose is to provide.

本発明の一態様の半導体装置の製造方法は、被加工膜の上に芯材下地膜、芯材膜を順次積層する工程と、前記芯材膜を第1幅のラインアンドスペースパターンに加工して中間パターンを形成する工程と、前記中間パターンをスリミング処理して前記第1幅よりも狭い第2幅の芯材パターンを形成する工程と、前記芯材パターンの上面および側面に沿うとともに前記芯材パターン間に露出している前記芯材下地膜の上面に沿うように所定膜厚で且つ前記芯材下地膜と同じ材料からなるマスク膜を形成する工程と、前記マスク膜をスペーサ加工して前記芯材パターンの側壁に側壁膜を形成する工程と、前記芯材パターンを除去し、側壁膜からなるマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンをマスクとして前記被加工膜をエッチング加工する工程とを順次実行するところに特徴を有する。   According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: sequentially stacking a core material base film and a core material film on a film to be processed; and processing the core material film into a line and space pattern having a first width. Forming an intermediate pattern, slimming the intermediate pattern to form a second width core material pattern that is narrower than the first width, and along the top and side surfaces of the core material pattern and the core Forming a mask film made of the same material as the core material base film and having a predetermined thickness along the upper surface of the core material base film exposed between the material patterns; and spacer processing the mask film Forming a sidewall film on the sidewall of the core material pattern; removing the core material pattern to form a mask pattern made of the sidewall film; and etching the film to be processed using the mask pattern as a mask. Characterized in place sequentially executes the steps of.

また、本発明の異なる一態様の半導体装置の製造方法は、被加工膜の上面にストッパ膜、芯材下地膜、芯材膜を順次積層する工程と、前記芯材膜を第1幅のラインアンドスペースパターンに加工して中間パターンを形成する工程と、前記中間パターンをスリミング処理して前記第1幅よりも狭い第2幅の芯材パターンを形成する工程と、前記芯材パターンの上面および側面に沿うとともに前記芯材パターン間に露出している前記芯材下地膜の上面に沿うように所定膜厚で且つ前記芯材下地膜と同じ材料からなるマスク膜を形成する工程と、前記マスク膜を前記ストッパ膜が露出するまでスペーサ加工して前記芯材パターンの側壁に側壁膜を形成する工程と、前記芯材パターンを除去し、側壁膜からなるマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンをマスクとして前記芯材下地膜および前記ストッパ膜をエッチングするとともに、前記被加工膜をエッチング加工する工程とを順次実行するところに特徴を有する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: a step of sequentially stacking a stopper film, a core material base film, and a core material film on an upper surface of a film to be processed; A step of forming an intermediate pattern by processing into an and-space pattern, a step of slimming the intermediate pattern to form a core material pattern having a second width smaller than the first width, an upper surface of the core material pattern, and Forming a mask film made of the same material as the core material base film with a predetermined film thickness along the side surface and along the upper surface of the core material base film exposed between the core material patterns; Forming a sidewall film on the sidewall of the core material pattern by spacer processing until the stopper film is exposed; removing the core material pattern to form a mask pattern made of the sidewall film; and With etching the core material underlying film and the stopper film disk pattern as a mask, it has a feature wherein at sequentially executing and the step of etching the film to be processed.

本発明によれば、側壁転写技術を用いて微細なマスクパターンを形成する場合に、マスクパターンが倒れにくいように形成することができる。   According to the present invention, when a fine mask pattern is formed using the sidewall transfer technique, the mask pattern can be formed so as not to easily collapse.

本発明の一実施形態に係る製造工程の各段階の模式的な縦断面図(その1)Schematic longitudinal cross-sectional view of the stage of the manufacturing process which concerns on one Embodiment of this invention (the 1) 製造工程の各段階の模式的な縦断面図(その2)Schematic longitudinal section of each stage of the manufacturing process (Part 2) 製造工程の各段階の模式的な縦断面図(その3)Schematic longitudinal section of each stage of the manufacturing process (Part 3) 製造工程の各段階の模式的な縦断面図(その4)Schematic longitudinal section of each stage of the manufacturing process (Part 4) 比較例に係る製造工程の各段階における模式的な縦断面図Schematic longitudinal sectional view at each stage of the manufacturing process according to the comparative example

以下、本発明の一実施形態について、NAND型フラッシュメモリ装置などのラインアンドスペースパターンを形成する工程に適用した場合について図1〜図4を参照しながら説明する。尚、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分は同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 in the case where it is applied to a process of forming a line and space pattern such as a NAND flash memory device. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the ratio of the thickness of each layer is different from the actual one.

図1〜図4は、分図(a)〜(h)にわたって一連の製造工程に対応した各工程での模式的な断面を示すものである。この実施形態では、半導体基板などに代表されるシリコン基板の上に形成したTEOS酸化膜を微細なラインアンドスペースパターンに加工してマスクパターンを形成し、シリコン基板1を微細加工する場合の各製造工程での縦断側面を模式的に示している。   1 to 4 show schematic cross-sections in each process corresponding to a series of manufacturing processes throughout the partial diagrams (a) to (h). In this embodiment, a TEOS oxide film formed on a silicon substrate typified by a semiconductor substrate or the like is processed into a fine line and space pattern to form a mask pattern, and each manufacturing process when the silicon substrate 1 is finely processed. The vertical side surface in a process is shown typically.

まず、図1(a)に示すように、下地となるシリコン基板1上に、第1のTEOS酸化膜2、シリコン窒化膜3、第1のアモルファスシリコン膜4、第2のTEOS酸化膜5を積層形成する。第1のTEOS酸化膜2は、被加工膜として形成されるもので、例えば300nmの膜厚で形成される。シリコン窒化膜3は、ストッパ膜として機能するもので、側壁加工プロセスにて使用される。このシリコン窒化膜3は、例えば減圧CVD法により50nmの膜厚で形成される。第1のアモルファスシリコン膜4は、芯材下地膜として形成されるもので、所定膜厚で形成される。第2のTEOS酸化膜5は、芯材膜として形成されるもので、例えば膜厚200nmで形成される。   First, as shown in FIG. 1A, a first TEOS oxide film 2, a silicon nitride film 3, a first amorphous silicon film 4, and a second TEOS oxide film 5 are formed on a silicon substrate 1 as a base. Laminate. The first TEOS oxide film 2 is formed as a film to be processed, and is formed with a film thickness of, for example, 300 nm. The silicon nitride film 3 functions as a stopper film and is used in a sidewall processing process. The silicon nitride film 3 is formed with a thickness of 50 nm by, for example, a low pressure CVD method. The first amorphous silicon film 4 is formed as a core material base film and is formed with a predetermined film thickness. The second TEOS oxide film 5 is formed as a core material film, and is formed with a film thickness of 200 nm, for example.

次に、図1(b)に示すように、通常のフォトリソグラフィ技術によりフォトレジストを第1幅D1のピッチでラインアンドスペースのパターニングを行い、これをマスクとしてTEOS酸化膜5をRIE(reactive ion etching)法によりエッチング加工して中間パターン5aを形成する。第1幅D1は、光学的なパターニングの限界の最小幅に対応させることができる。また、TEOS酸化膜5を確実に加工するためにオーバーエッチングが行われ、下地となる第1のアモルファスシリコン膜4が若干掘り下げられることで凹部4aが形成される。すなわち中間パターン5a間に位置するアモルファスシリコン膜4の膜厚が中間パターン5aの下に位置するアモルファスシリコン膜4の膜厚より薄く形成される。これは、RIE法によるエッチング処理で選択比が無限大に取れない関係に起因している。   Next, as shown in FIG. 1B, the photoresist is subjected to line-and-space patterning at a pitch of the first width D1 by a normal photolithography technique, and the TEOS oxide film 5 is formed as an RIE (reactive ion) using this as a mask. Etching is performed by an etching method to form an intermediate pattern 5a. The first width D1 can correspond to the minimum width of the limit of optical patterning. Further, overetching is performed in order to reliably process the TEOS oxide film 5, and the concave portion 4a is formed by slightly digging down the first amorphous silicon film 4 as a base. That is, the amorphous silicon film 4 located between the intermediate patterns 5a is formed thinner than the amorphous silicon film 4 located below the intermediate pattern 5a. This is due to the relationship that the selection ratio cannot be infinite by the etching process by the RIE method.

こののち、図2(c)に示すように、上記のように加工した中間パターン5aをスリミング(sliming)加工して芯材パターン5bを形成する。ここでは、中間パターン5aのTEOS酸化膜5をエッチングするためにウェットプロセスとしてフッ酸(HF)処理を行って中間パターン5aの幅寸法を約半分の第2幅D2(=D1/2)にする。これにより、芯材パターン5b間の距離D3は第1幅D1に第2幅D2を加えた寸法となり、換言すれば第2幅D2の3倍の寸法となる。尚、ウェットプロセスは等方的にエッチングが進行するので、中間パターン5aの側面に加えて上面もエッチングされる。   After that, as shown in FIG. 2C, the intermediate pattern 5a processed as described above is slimmed to form a core material pattern 5b. Here, in order to etch the TEOS oxide film 5 of the intermediate pattern 5a, hydrofluoric acid (HF) treatment is performed as a wet process, so that the width dimension of the intermediate pattern 5a is reduced to the second width D2 (= D1 / 2) which is about half. . Thereby, the distance D3 between the core material patterns 5b becomes the dimension which added the 2nd width D2 to the 1st width D1, in other words, becomes a dimension 3 times the 2nd width D2. Since the wet process isotropically proceeds, the upper surface is etched in addition to the side surface of the intermediate pattern 5a.

次に、図2(d)に示すように、マスク膜としての第2のアモルファスシリコン膜6を形成する。第2のアモルファスシリコン膜6は、スリミング加工で形成された芯材パターン5bの上面および側面に沿うとともに、芯材パターン5b間に露出している第1のアモルファスシリコン膜4の上面に沿うように全面に形成される。また、このとき、第2のアモルファスシリコン膜6は、芯材パターン5bの幅である第2幅D2と同じ寸法の膜厚に形成される。   Next, as shown in FIG. 2D, a second amorphous silicon film 6 is formed as a mask film. The second amorphous silicon film 6 is along the upper surface and the side surface of the core material pattern 5b formed by the slimming process, and is along the upper surface of the first amorphous silicon film 4 exposed between the core material patterns 5b. It is formed on the entire surface. At this time, the second amorphous silicon film 6 is formed to have the same thickness as the second width D2, which is the width of the core material pattern 5b.

続いて、図3(e)に示すように、上記形成した第2のアモルファスシリコン膜6をスペーサ加工して芯材パターン5bの側壁に側壁膜6aを形成する。スペーサ加工は、RIE法によりエッチバック処理を行うことで、芯材パターン5b間のシリコン窒化膜3の上面を露出させるまで行う。これにより、芯材パターン5bの両側壁に側壁膜6aが形成される。側壁膜6aは、芯材パターン5bと反対側の側面部分では下部から上部にかけて細くなると共に丸みを帯びた形状に形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 3E, the second amorphous silicon film 6 formed as described above is subjected to spacer processing to form a sidewall film 6a on the sidewall of the core material pattern 5b. The spacer processing is performed until the upper surface of the silicon nitride film 3 between the core material patterns 5b is exposed by performing an etch back process by the RIE method. Thereby, sidewall films 6a are formed on both side walls of the core material pattern 5b. The side wall film 6a is formed in a rounded shape while becoming thinner from the lower part to the upper part in the side part opposite to the core material pattern 5b.

次に、図3(f)に示すように、芯材パターン5bを除去して側壁膜6aを残すことでマスクパターン6bを形成する。ここでは、芯材パターン5bを形成している第2のTEOS酸化膜5をフッ酸処理により選択的にエッチングして除去する。このとき、フッ酸処理によるエッチングで、芯材パターン5bがエッチングされるとその底面に露出する第1のアモルファスシリコン膜4がストッパとなってエッチングが停止する。また、芯材パターン5bが形成されていない側では、シリコン窒化膜3がストッパとなってエッチングは進行しない。   Next, as shown in FIG. 3F, a mask pattern 6b is formed by removing the core material pattern 5b and leaving the sidewall film 6a. Here, the second TEOS oxide film 5 forming the core material pattern 5b is selectively etched and removed by hydrofluoric acid treatment. At this time, when the core material pattern 5b is etched by etching with hydrofluoric acid, the first amorphous silicon film 4 exposed on the bottom surface serves as a stopper to stop the etching. On the side where the core material pattern 5b is not formed, the silicon nitride film 3 serves as a stopper and etching does not proceed.

上記のようにマスクパターン6bを形成する場合に、下地全体がマスクパターン6bと同じ材質のアモルファスシリコン膜であるため、後述するような比較例(図5参照)において発生していたマスクパターン6bの傾き不良が解消され、マスクパターン6b同士が上端部において接触してパターンの開口を閉塞状態にする不具合が解消されている。   When the mask pattern 6b is formed as described above, since the entire base is an amorphous silicon film made of the same material as the mask pattern 6b, the mask pattern 6b generated in the comparative example (see FIG. 5) as will be described later is used. The defect of inclination is eliminated, and the problem that the mask patterns 6b come into contact with each other at the upper end portion to close the pattern opening is eliminated.

続いて、図4(g)に示すように、第2のアモルファスシリコン膜をスペーサ加工して形成されたマスクパターン6aをマスクとして、RIE法により、芯材パターン5bが除去されることにより露出した第1のアモルファスシリコン膜4をエッチングする。この場合、マスクとして使用するマスクパターン6bも同じアモルファスシリコン膜で形成されているので、エッチングが同時に進行するが、エッチングの進行方向に対する膜厚が厚いのでその膜厚差によって第1のアモルファスシリコン膜4を除去することができる。   Subsequently, as shown in FIG. 4G, the mask pattern 6a formed by spacer processing of the second amorphous silicon film is used as a mask to expose the core material pattern 5b by RIE. The first amorphous silicon film 4 is etched. In this case, since the mask pattern 6b used as a mask is also formed of the same amorphous silicon film, the etching proceeds simultaneously, but since the film thickness is large with respect to the etching progress direction, the first amorphous silicon film is caused by the film thickness difference. 4 can be removed.

この後、図4(h)に示すように、同じくマスクパターン6bをマスクとしてRIE法により、シリコン窒化膜3および第1のTEOS酸化膜2をエッチング加工する。続いて、マスクパターン6bおよびシリコン窒化膜3を除去することで、被加工膜である第1のTEOS酸化膜2を所望の加工パターン2aを得る。この場合、加工パターン2aは、マスクパターン6bの幅寸法と同じ第2幅D2のラインアンドスペースのパターンに形成される。この結果、最初にフォトリソグラフィ技術によりパターニングした第1幅D1の半分の第2幅D2のパターニング加工をすることができる。尚、得られた加工パターン2aをさらにマスクとして用いて下地のシリコン基板をエッチング加工することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 4H, the silicon nitride film 3 and the first TEOS oxide film 2 are etched by the RIE method using the mask pattern 6b as a mask. Subsequently, the mask pattern 6b and the silicon nitride film 3 are removed to obtain a desired processing pattern 2a for the first TEOS oxide film 2 which is a film to be processed. In this case, the processed pattern 2a is formed in a line-and-space pattern having the same second width D2 as the width dimension of the mask pattern 6b. As a result, it is possible to perform patterning of the second width D2, which is half of the first width D1, which is first patterned by the photolithography technique. Note that the underlying silicon substrate can be etched using the obtained processed pattern 2a as a mask.

このような本実施形態によれば、被加工膜である第1のTEOS酸化膜2の上面にシリコン窒化膜3を介して第1のアモルファスシリコン膜4を形成しているので、マスク膜である第2のアモルファスシリコン膜6のエッチバック加工によるスペーサ化の工程の後に、芯材パターン5bを除去しても、形成されたマスクパターン6bの下地として同種の膜が形成されていることから、応力によるマスクパターン6bの倒れや接触の発生を抑制することができる。   According to the present embodiment as described above, the first amorphous silicon film 4 is formed on the upper surface of the first TEOS oxide film 2 which is a film to be processed via the silicon nitride film 3, so that it is a mask film. Even if the core material pattern 5b is removed after the step of forming the spacer by etching back the second amorphous silicon film 6, the same kind of film is formed as the base of the formed mask pattern 6b. It is possible to prevent the mask pattern 6b from falling and causing contact.

また、本実施形態によれば、ストッパ膜としてのシリコン窒化膜3を形成しているので、中間パターン5aの加工時やマスクパターン6bの加工時にオーバーエッチングで第1のアモルファスシリコン膜4がエッチングにより消失してシリコン窒化膜3が露出する場合でも芯材パターン5bの除去をするウェット処理でシリコン窒化膜3がストッパとなって被加工膜である第1のTEOS酸化膜2に悪影響を与えることがない。   Further, according to the present embodiment, since the silicon nitride film 3 as the stopper film is formed, the first amorphous silicon film 4 is etched by over-etching at the time of processing the intermediate pattern 5a or the mask pattern 6b. Even when the silicon nitride film 3 disappears and the silicon nitride film 3 is exposed, the wet process for removing the core material pattern 5b may cause the silicon nitride film 3 as a stopper to adversely affect the first TEOS oxide film 2 that is a film to be processed. Absent.

次に、上記した本実施形態の効果をより明確にするために、不具合の発生が予測される比較例について図5を参照して説明する。
図5(a)は、本実施形態の図2(c)の状態と同じ加工工程の段階を示している。この比較例では、本実施形態における第1のアモルファスシリコン膜4に相当する芯材下地膜が設けられない構成で加工工程が進められる。本実施形態と同じように、中間パターン5aを形成する工程ではオーバーエッチングが行われるので、シリコン窒化膜3に凹部3aが形成されている。中間パターン5aがスリミング処理されると、芯材パターン5bが得られる。
Next, in order to clarify the effect of the above-described embodiment, a comparative example in which occurrence of a defect is predicted will be described with reference to FIG.
FIG. 5A shows the same processing step as in the state of FIG. 2C of the present embodiment. In this comparative example, the processing process proceeds with a configuration in which the core material base film corresponding to the first amorphous silicon film 4 in the present embodiment is not provided. As in the present embodiment, overetching is performed in the step of forming the intermediate pattern 5 a, so that the recess 3 a is formed in the silicon nitride film 3. When the intermediate pattern 5a is slimmed, the core material pattern 5b is obtained.

この後、図5(b)に示すように、マスク膜としてのアモルファスシリコン膜6が形成され、エッチバック処理によりスペーサ加工されると、マスクパターン6aが形成される。このとき、シリコン窒化膜3には凹部3bが形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 5B, an amorphous silicon film 6 is formed as a mask film, and a mask pattern 6a is formed when spacer processing is performed by an etch back process. At this time, a recess 3 b is formed in the silicon nitride film 3.

続いて、図5(c)に示すように、芯材パターン5bを除去するためウェット処理を行うと、形成されたマスクパターン6aは、下地であるシリコン窒化膜3の上に孤立した状態で形成されることになる。この状態では、マスクパターン6aがシリコン窒化膜3の凹部3aの段差がある部分の上にまたがるように形成されている。このため、各マスクパターン6aは、下端部において異なる膜厚のシリコン窒化膜3上に形成されていることになり、芯材パターン5bが除去されたときに異なる応力がマスクパターン6aに対して作用することになる。   Subsequently, as shown in FIG. 5C, when wet processing is performed to remove the core material pattern 5b, the formed mask pattern 6a is formed in an isolated state on the underlying silicon nitride film 3. Will be. In this state, the mask pattern 6a is formed so as to straddle the portion of the recess 3a of the silicon nitride film 3 where there is a step. For this reason, each mask pattern 6a is formed on the silicon nitride film 3 having a different thickness at the lower end, and different stress acts on the mask pattern 6a when the core material pattern 5b is removed. Will do.

例えば、シリコン窒化膜3は、収縮応力を発生するので、膜厚が厚い部分でより収縮応力が強く、一方、マスクパターン6aを構成するアモルファスシリコン膜6は膨脹応力を発生するので、図中黒矢印で示すように、マスクパターン6aに対して左右で異なる応力を受けることになる。この結果、マスクパターン6aは、図中白矢印で示すように、芯材パターン5が形成されていた側に向けて向かい合う部分が接触する方向に応力を生じ、これがマスクパターン6aが倒れ、接触する(図5(c)中破線で示す)原因となっていた。   For example, since the silicon nitride film 3 generates contraction stress, the contraction stress is stronger at the thick part, while the amorphous silicon film 6 constituting the mask pattern 6a generates expansion stress. As shown by the arrows, the mask pattern 6a is subjected to different stresses on the left and right. As a result, as shown by the white arrow in the figure, the mask pattern 6a generates stress in a direction in which the portion facing toward the side where the core material pattern 5 is formed contacts, and this causes the mask pattern 6a to collapse and contact. (Indicated by a broken line in FIG. 5C).

上記のような原因を本実施形態においては、同じ材料であるアモルファスシリコンを用いることで同種の応力を左右で受けるため、結果として下地である第1のアモルファスシリコン膜4に段差となる凹部4aが加工途中で形成された場合でも、その悪影響を受けることなくマスクパターン6bを形成することができるようになり、マスクパターン6bの倒れ、接触の不具合の発生を極力回避でき、工程能力の高いプロセスとして適用することができる。   In the present embodiment, the reason for the above is that the same kind of stress is applied to the left and right by using amorphous silicon, which is the same material. As a result, a recess 4a that forms a step is formed in the first amorphous silicon film 4 that is the base. Even when formed in the middle of processing, the mask pattern 6b can be formed without being adversely affected. As a result, the mask pattern 6b can be prevented from falling down and causing contact failure as much as possible. Can be applied.

本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
被加工膜は、第1のTEOS酸化膜2以外に、多結晶シリコン膜やアモルファスシリコン膜などのシリコン膜や、他のシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜やカーボン膜などを対象とすることができる。尚、被加工膜の材料に応じてストッパ膜、芯材膜(芯材下地膜)、マスク膜などの材料を適宜互いに異なる材料に選ぶことで、所望の加工パターンを形成することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified or expanded as follows.
In addition to the first TEOS oxide film 2, the film to be processed can be a silicon film such as a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film, another silicon oxide film, a silicon nitride film, a carbon film, or the like. A desired processing pattern can be formed by appropriately selecting different materials such as a stopper film, a core material film (core material base film), and a mask film according to the material of the film to be processed.

下地とした基板は、シリコン基板1以外に他の半導体基板あるいは絶縁基板などの基板を対象とすることができるし、あるいはそれらの基板上に形成された導体膜、絶縁膜、半導体膜などを対象とすることもできる。   The substrate used as the base can be a substrate other than the silicon substrate 1, such as another semiconductor substrate or an insulating substrate, or a conductor film, an insulating film, a semiconductor film, etc. formed on these substrates. It can also be.

第2のTEOS酸化膜5を加工して得た中間パターン5aのスリミング処理は、ウェット処理以外に、CDE(chemical dry etching)法などの等方的なエッチングが可能なドライプロセスによる処理を採用することができる。   The slimming process of the intermediate pattern 5a obtained by processing the second TEOS oxide film 5 employs a process by a dry process capable of isotropic etching such as a CDE (chemical dry etching) method in addition to the wet process. be able to.

図面中、1はシリコン基板、2は第1のTEOS酸化膜(被加工膜)、3はシリコン窒化膜(ストッパ膜)、4は第1のアモルファスシリコン膜(芯材下地膜)、5は第2のTEOS酸化膜(芯材膜)、5aは中間パターン、5bは芯材パターン、6は第2のアモルファスシリコン膜(マスク膜)、6bはマスクパターンである。   In the drawings, 1 is a silicon substrate, 2 is a first TEOS oxide film (film to be processed), 3 is a silicon nitride film (stopper film), 4 is a first amorphous silicon film (core underlayer film), and 5 is a first film. 2 is a TEOS oxide film (core material film), 5a is an intermediate pattern, 5b is a core material pattern, 6 is a second amorphous silicon film (mask film), and 6b is a mask pattern.

Claims (5)

被加工膜の上に芯材下地膜、芯材膜を順次積層する工程と、
前記芯材膜を第1幅のラインアンドスペースパターンに加工して中間パターンを形成する工程と、
前記中間パターンをスリミング処理して前記第1幅よりも狭い第2幅の芯材パターンを形成する工程と、
前記芯材パターンの上面および側面に沿うとともに前記芯材パターン間に露出している前記芯材下地膜の上面に沿うように所定膜厚で且つ前記芯材下地膜と同じ材料からなるマスク膜を形成する工程と、
前記マスク膜をスペーサ加工して前記芯材パターンの側壁に側壁膜を形成する工程と、
前記芯材パターンを除去し、側壁膜からなるマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクとして前記被加工膜をエッチング加工する工程と
を順次実行することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of sequentially laminating a core material base film and a core material film on the work film;
Processing the core film into a first width line and space pattern to form an intermediate pattern;
A step of slimming the intermediate pattern to form a core material pattern having a second width narrower than the first width;
A mask film made of the same material as the core material base film and having a predetermined film thickness along the upper surface and side surfaces of the core material pattern and along the upper surface of the core material base film exposed between the core material patterns. Forming, and
Forming a sidewall film on the sidewall of the core material pattern by spacer processing the mask film;
Removing the core material pattern and forming a mask pattern made of a sidewall film;
And a step of etching the film to be processed using the mask pattern as a mask.
請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記芯材下地膜は、前記中間パターンが形成された際に前記中間パターンの下に位置する前記芯材下地膜の膜厚より前記中間パターン間に位置する前記芯材下地膜の膜厚が薄くなるよう形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The core material base film has a smaller thickness of the core material base film positioned between the intermediate patterns than the thickness of the core material base film positioned below the intermediate pattern when the intermediate pattern is formed. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized by comprising:
被加工膜の上面にストッパ膜、芯材下地膜、芯材膜を順次積層する工程と、
前記芯材膜を第1幅のラインアンドスペースパターンに加工して中間パターンを形成する工程と、
前記中間パターンをスリミング処理して前記第1幅よりも狭い第2幅の芯材パターンを形成する工程と、
前記芯材パターンの上面および側面に沿うとともに前記芯材パターン間に露出している前記芯材下地膜の上面に沿うように所定膜厚で且つ前記芯材下地膜と同じ材料からなるマスク膜を形成する工程と、
前記マスク膜を前記ストッパ膜が露出するまでスペーサ加工して前記芯材パターンの側壁に側壁膜を形成する工程と、
前記芯材パターンを除去し、側壁膜からなるマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクとして前記芯材下地膜および前記ストッパ膜をエッチングするとともに、前記被加工膜をエッチング加工する工程と
を順次実行することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of sequentially laminating a stopper film, a core material base film, and a core material film on the upper surface of the work film;
Processing the core film into a first width line and space pattern to form an intermediate pattern;
A step of slimming the intermediate pattern to form a core material pattern having a second width narrower than the first width;
A mask film made of the same material as the core material base film and having a predetermined film thickness along the upper surface and side surfaces of the core material pattern and along the upper surface of the core material base film exposed between the core material patterns. Forming, and
Forming a sidewall film on the sidewall of the core material pattern by processing the mask film until the stopper film is exposed; and
Removing the core material pattern and forming a mask pattern made of a sidewall film;
Etching the core material base film and the stopper film using the mask pattern as a mask, and sequentially performing a process of etching the film to be processed.
請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記芯材膜、前記マスク膜は、シリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、カーボン膜の中からそれぞれ互いに異なる材料を用いて形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1 thru | or 3,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the core material film and the mask film are formed using different materials from a silicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a carbon film.
請求項1ないし4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記マスク膜は、前記第2幅と同じ寸法の膜厚で形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the mask film is formed with a film thickness of the same dimension as the second width.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013105891A (en) * 2011-11-14 2013-05-30 Toshiba Corp Semiconductor device and manufacturing method of the same
US8815740B2 (en) 2012-08-24 2014-08-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for forming pattern and method for fabricating semiconductor device
US9070559B2 (en) 2013-07-25 2015-06-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Pattern forming method and method of manufacturing semiconductor device

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