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JPH0358531B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0358531B2
JPH0358531B2 JP61253219A JP25321986A JPH0358531B2 JP H0358531 B2 JPH0358531 B2 JP H0358531B2 JP 61253219 A JP61253219 A JP 61253219A JP 25321986 A JP25321986 A JP 25321986A JP H0358531 B2 JPH0358531 B2 JP H0358531B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
etching
polycrystalline silicon
mask material
overhang
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61253219A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6297331A (en
Inventor
Hiroshi Iwai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP61253219A priority Critical patent/JPS6297331A/en
Publication of JPS6297331A publication Critical patent/JPS6297331A/en
Publication of JPH0358531B2 publication Critical patent/JPH0358531B2/ja
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  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、詳し
くは微細パターン形成に際してのエツチング手段
を改良した半導体装置の製造方法に係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device in which an etching means for forming a fine pattern is improved.

(従来の技術) 近年、多結晶シリコンゲートのエツチングには
リアクテイブイオンエツチング等のサイドエツチ
ングの殆ないエツチング方法が採用されている。
しかしながら、かかる方法はオーバーハング部で
はサイドエツチングがないことに災いして多結晶
シリコンガオーバーハング部の下に残存するとい
う不都合さがあつた。これは、第3図a〜hに示
すnチヤンネルに二層多結晶シリコンゲートを有
するMOSダイナミツクRAMの製造工程を例にし
て以下に説明する。
(Prior Art) In recent years, etching methods such as reactive ion etching that cause almost no side etching have been adopted for etching polycrystalline silicon gates.
However, this method has the disadvantage that there is no side etching in the overhang portion, and the polycrystalline silicon remains under the overhang portion. This will be explained below using as an example the manufacturing process of a MOS dynamic RAM having a two-layer polycrystalline silicon gate in the n-channel shown in FIGS. 3a to 3h.

まず、(100)の結晶面を有するp型シリコン基
板1に選択酸化法により厚さ7000Åのフイールド
酸化膜2を形成すると共に、同酸化膜2で分離さ
れた素子領域3を形成する(第3図a図示)。
First, a field oxide film 2 with a thickness of 7000 Å is formed on a p-type silicon substrate 1 having a (100) crystal plane by selective oxidation, and element regions 3 separated by the same oxide film 2 are formed (third (Figure a shown).

次いで、熱酸化処理を施して厚さ300Åの第1
ゲート酸化膜4を形成した後、全面に厚さ6000Å
の燐ドープ多結晶シリコン膜を堆積する。つづい
て、写真蝕刻法により多結晶シリコン膜をパター
ニングして第1層ゲート電極5を形成した後、同
電極5をマスクとして前記酸化膜4をエツチング
除去する(同図b図示)。
Next, thermal oxidation treatment is performed to form a first layer with a thickness of 300 Å.
After forming the gate oxide film 4, a thickness of 6000 Å is applied to the entire surface.
A phosphorus-doped polycrystalline silicon film is deposited. Subsequently, the polycrystalline silicon film is patterned by photolithography to form a first layer gate electrode 5, and then the oxide film 4 is removed by etching using the gate electrode 5 as a mask (as shown in FIG. 1B).

次いで、850℃のスチーム雰囲気中で例えば100
分間熱酸化を行なう。この時、同図cに示すよう
に燐ドープ多結晶シリコンからなる第1層ゲート
電極5周囲には、例えば厚さ4000Åの酸化膜6
が、露出したシリコン基板1上には例えば厚さ
1200Åの薄い酸化膜6′が、夫々成長される。ま
た、多結晶シリコンからなる第1層ゲート電極5
段部では下面も酸化されて酸化膜が成長されるた
め、該電極5の端部が持上げられてオーバーハン
グ7,7′が形成される。
Then, for example, 100
Perform thermal oxidation for minutes. At this time, as shown in FIG.
However, on the exposed silicon substrate 1, for example, a thickness of
A thin oxide film 6' of 1200 Å is grown respectively. In addition, a first layer gate electrode 5 made of polycrystalline silicon
Since the lower surface of the stepped portion is also oxidized and an oxide film is grown, the ends of the electrode 5 are lifted up and overhangs 7, 7' are formed.

次いで、シリコン基板1上の酸化膜6′を例え
ば弗化アンモニウム液でエツチング除去する。こ
の時、同図dに示すように多結晶シリンコンから
なの第1層ゲート電極5上の酸化膜6もエツチン
グされた膜厚が2500Åとなる。つづいて、同図e
に示すように1000℃の熱酸化を行なうことにより
厚さ600Åの酸化膜8を成長させた。ひきつづき、
全面に厚さ4000Åの燐ドープ多結晶シリコン膜9
を堆積する。この時、同図fに示すように第1層
ゲート電極5端部のオーバーハング部7,7′が
多結晶シリコン膜9で埋め込まれる。
Next, the oxide film 6' on the silicon substrate 1 is etched away using, for example, an ammonium fluoride solution. At this time, as shown in Figure d, the oxide film 6 on the first layer gate electrode 5 made of polycrystalline silicon is also etched to a thickness of 2500 Å. Continuing, the same figure e
An oxide film 8 having a thickness of 600 Å was grown by performing thermal oxidation at 1000° C. as shown in FIG. Continuing,
Phosphorus-doped polycrystalline silicon film 9 with a thickness of 4000 Å on the entire surface
Deposit. At this time, the overhang portions 7 and 7' at the ends of the first layer gate electrode 5 are filled with the polycrystalline silicon film 9, as shown in FIG.

次いで、写真蝕刻法により多結晶シリコン膜9
をパターニングしてメモリセル部に第2層ゲート
電極10を、周辺回路にゲート電極10′を、
夫々形成する。この時、多結晶シリコン膜9のエ
ツチングには等方性エツチング法(例えばプラズ
マエツチング法)を用い、充分オーバーエツチン
グして前記オーバーハング部7,7′の多結晶シ
リコン部分が残らないように完全に除去する。そ
の後、前記ゲート電極10,10′をマスクとし
て酸化膜8をエツチングしてメモリセル部に第2
ゲート酸化膜11、周辺回路にゲート酸化膜1
1′を、夫々形成する(同図g図示)。
Next, a polycrystalline silicon film 9 is formed by photolithography.
is patterned to form a second layer gate electrode 10 in the memory cell portion, a gate electrode 10' in the peripheral circuit,
form respectively. At this time, an isotropic etching method (for example, plasma etching method) is used to etch the polycrystalline silicon film 9, and it is thoroughly etched so that the polycrystalline silicon portions of the overhang portions 7 and 7' are not left behind. to be removed. Thereafter, the oxide film 8 is etched using the gate electrodes 10, 10' as a mask to form a second layer in the memory cell area.
Gate oxide film 11, gate oxide film 1 on peripheral circuits
1' (shown in g of the same figure).

以下、常法に従つてメモリセルの基盤1部分に
デジツトラインとしのn+領域12を、周辺回路
の基板1部分にn+型のソース、ドレイン領域1
3,14を形成し、更にCVD−SiO2膜15を堆
積した後、コンタクトホール16を開孔し、Al
配線17を形成してMOSダイナミツクRAMを製
造する(同図h図示)。
Hereinafter, according to a conventional method, an n + region 12 as a digital line is formed on the first part of the memory cell substrate, and an n + type source and drain region 1 is formed on the first part of the peripheral circuit substrate.
3 and 14, and further deposited a CVD-SiO 2 film 15, a contact hole 16 is opened and the Al
A wiring 17 is formed to manufacture a MOS dynamic RAM (as shown in h of the same figure).

しかしながら、上述した従来法にあつては第2
層ゲート電極10やゲート電極10′を形成する
ための等方性エツチングにおいて、多結晶シリコ
ン膜9をオーバーハング部7,7′に多結晶シリ
コンが残らないように充分オーバーエツチングす
るため、周辺回路のゲート電極10′も相当オー
バーエツチングされる。その結果、ゲート長が細
くなり、いわゆるシヨートチヤンネル効果、パン
チスルー現象を発生する問題があつた。これを防
ぐためには、ゲート電極10′を形成する際の写
真蝕刻時のレジスト寸法を大きくする必要があ
り、素子の集積化に支障となる。
However, in the conventional method mentioned above, the second
In the isotropic etching for forming the gate electrode 10 and the gate electrode 10', the polycrystalline silicon film 9 is sufficiently overetched so that no polycrystalline silicon remains in the overhang parts 7 and 7'. The gate electrode 10' is also considerably overetched. As a result, the gate length became narrower, resulting in the problem of so-called short channel effect or punch-through phenomenon. In order to prevent this, it is necessary to increase the size of the resist during photolithography when forming the gate electrode 10', which hinders the integration of elements.

このようなことから、既知した多結晶シリコン
膜をリアクテイブイオンエツチングなどのサイド
エツチングの全くないか、或いは殆ないエツチン
グ方法が採用され、素子の集積化に大きく貢献し
ている。
For this reason, known etching methods for polycrystalline silicon films, such as reactive ion etching, which have no or almost no side etching have been adopted, greatly contributing to the integration of devices.

しかしながら、上述したダイナミツクRAMの
製造工程において、リアクテイブイオンエツチン
グ法により第2の多結晶シリコン膜をエツチング
すると、第4図に示すようにサイドエツチングが
ないため、オーバーハング部7に多結晶シリコン
18が残存する。これと同様な問題は、オーバー
ハング構造のみならず、垂直又は垂直に近い段差
部上の被膜をリアクテイブイオンエツチング法で
エツチングする場合にも生じる。即ち、第5図a
に示すように垂直な段差部19に多結晶シリコン
膜20を堆積した後、これをリアクテイブイオン
エツチング法でエツチングすると、サイドエツチ
ングがないため、第5図bに示すように段差部1
9の側面に多結晶シリコン21がエツチングされ
ずに残存する。
However, in the process of manufacturing the dynamic RAM described above, when the second polycrystalline silicon film is etched by the reactive ion etching method, there is no side etching as shown in FIG. remains. A similar problem arises not only when overhanging structures but also when a film on a vertical or nearly vertical step is etched using the reactive ion etching method. That is, Figure 5a
After depositing the polycrystalline silicon film 20 on the vertical step portion 19 as shown in FIG.
Polycrystalline silicon 21 remains on the side surface of 9 without being etched.

一方、段差部を有する半導体基板上に微細パタ
ーンを形成する技術として、特開昭55−91130号
公報の発明が知られている。この発明は、段差部
を有する半導体基板表面に形成された被膜を選択
的にエツチングするに際し、前記被膜をエツチン
グマスクを対して垂直方向に選択性があるエツチ
ングを行ない、つづいて前記段差部に残存した被
膜を等方向にエツチングする半導体装置の製造方
法である。しかしながら、かかる方法ではマスク
を対して垂直方向に選択性があるエツチング後に
おいてはマスクに忠実な高精度のパターンが形成
されるが、ひきつづいて行われる等方向のエツチ
ングによりマスク下のパターンがサイドエツチン
グされる。換言すれば、前記方法では段差部での
エツチング残りが解消されるだけで、等方向エツ
チングのみを行なつた場合と同様、パターンがサ
イドエツチングされ、高精度のパターン形成が困
難となる。
On the other hand, as a technique for forming a fine pattern on a semiconductor substrate having a stepped portion, an invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 55-91130 is known. When selectively etching a film formed on the surface of a semiconductor substrate having a stepped portion, the present invention selectively etches the film in a direction perpendicular to an etching mask, and then etches the film remaining on the stepped portion. This is a method for manufacturing a semiconductor device in which a film formed by etching is etched in the same direction. However, in this method, a highly accurate pattern faithful to the mask is formed after selective etching in the vertical direction with respect to the mask, but the pattern under the mask is side-etched due to subsequent iso-directional etching. be done. In other words, the above method only eliminates the etching residue at the stepped portion, but the pattern is side-etched as in the case where only isodirectional etching is performed, making it difficult to form a highly accurate pattern.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記従来の問題点を解決するために
なされたもので、半導体基板上に形成されたオー
バーハング部もしくは段差部でのエツチング残り
を防止できると共に、該オーバーハング部もしく
は段差部以外の領域においてサイドエツチングの
ない高精度の被膜パターンの形成が可能な半導体
装置の製造方法を提供しようとするものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is capable of preventing etching residues at overhang portions or step portions formed on a semiconductor substrate. , it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can form a highly accurate coating pattern without side etching in areas other than the overhang portion or step portion.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、半導体基板に形成されたオーバーハ
ング部もしくは垂直に近い側面を有する段差部を
含む全面に被膜を堆積する工程と、この被膜上に
第1のマスク材を前記オーバーハング部もしくは
段差部が存在しない所望の被膜領域が露出するよ
うに形成する工程と、このマスク材を用いて露出
した前記被覆領域を基板に対して略垂直方向に入
射する気状イオンにより選択エツチングする工程
と、前記第1のマスク材を除去した後、再度、第
2のマスク材を残存被膜を含む気板上に少なくと
も前記オーバーハング部もしくは段差部上の残存
被膜領域が露出するように形成する工程と、この
第2のマスク材を用いて露出した前記残存被膜領
域を等方性又は等方性に近いエツチング手段によ
り選択エツチングして被膜パターンを形成する工
程とを具備したこを特徴とする半導体装置の製造
方法である。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention includes a step of depositing a film on the entire surface of a semiconductor substrate, including an overhang portion or a stepped portion having nearly vertical side surfaces, and a step of forming a first mask material on the substrate so that the desired coating region where the overhang portion or step portion does not exist is exposed; After removing the first mask material, a second mask material is applied again onto the air plate containing the remaining coating at least on the overhang portion or step portion. forming a film pattern so that the remaining film region is exposed, and selectively etching the exposed remaining film region using the second mask material using isotropic or near-isotropic etching means to form a film pattern. A method of manufacturing a semiconductor device is characterized by comprising the steps of:

上記被膜としては、例えばゲート電極や配線と
なる多結晶シリコン膜、不純物ドープ多結晶シリ
コン膜、金属シリサイド膜、もしくはAl、Pt、
Wなどの金属膜、又は層間絶縁やパツシベーシヨ
ンとなるCVD−SiO2膜、燐硅化ガラス(PSG
膜)、シリコン窒化膜、アルミナ膜等を挙げるこ
とができる。
Examples of the above-mentioned film include a polycrystalline silicon film that becomes a gate electrode or wiring, an impurity-doped polycrystalline silicon film, a metal silicide film, or Al, Pt,
Metal films such as W, CVD-SiO 2 films for interlayer insulation and passivation, phosphorus silicide glass (PSG)
film), silicon nitride film, alumina film, etc.

上記マスク材としては、例えばレジストパター
ン、該レジストパターンを用いて形成された絶縁
膜パターン等を挙げることができる。
Examples of the mask material include a resist pattern, an insulating film pattern formed using the resist pattern, and the like.

上記基板に対して略垂直方向に入射する気状イ
オンによるエツチングは、サイドエツチングのな
いマスク材に忠実なパターニングを行なうために
用いられる。かかるエツチング手段としては、例
えばリアクテイブイオンエツチング法、反応性イ
オンビームエツチング法等を挙げることができ
る。
Etching using gaseous ions incident substantially perpendicularly to the substrate is used to perform patterning faithful to the mask material without side etching. Examples of such etching means include reactive ion etching, reactive ion beam etching, and the like.

上記等方性もしくは等方性に近いエツチング
は、オーバーハング部もしくは段差部に気状イオ
ンによる選択エツチング後の残存比較が残ること
なく、該残存被膜をパターニングするために用い
られる。かかるエツチング手段としては、例えば
湿式エツチング法、プラズマエツチング法等を挙
げることができる。
The above-mentioned isotropic or near-isotropic etching is used to pattern the remaining film without leaving any residue after selective etching with gaseous ions on the overhang or step portion. Examples of such etching means include wet etching, plasma etching, and the like.

(作用) 本発明によれば、被膜上に第1のマスク材をオ
ーバーハング部もしくは段差部が存在しない所望
の被膜領域が露出するように形成した後、該マス
ク材を用いて露出した前記被膜領域を基板に対し
て略垂直方向に入射する気状イオンにより選択エ
ツチングすることによつて、前記オーバーハング
部もしくは段差部以外の領域においてサイドエツ
チングのない第1のマスク材に忠実なパターニン
グを行なうことができる。つづいて、前記第1の
マスク材を除去した後、再度、第2のマスク材を
残存被膜を含む基板上に少なくとも前記オーバー
ハング部もしくは段差部上の残存被膜領域が露出
するように形成した後、該第2マスク材を用いて
露出した前記残存被膜領域を等方性又は等方性に
近いエツチング手段により選択エツチングするこ
とによつて、前記オーバーアング部もしくは段差
部に残存被膜が残ることなくパターニングでき
る。この時、前記気状イオンによるエツチングで
パターニングされた前記オーバーハング部もしく
は段差部以外の領域上の被膜パターンや同領域上
における同エツチングによるエツチング面は前記
第2のマスク材で覆われているため、等方性又は
等方性に近いエツチングに際してサイドエツチン
グされるのを防止できる。従つて、半導体基板上
に形成されたオーバーハング部もしくは段差部で
のエツチング残りを防止できると共に、該オーバ
ーハング部もしくは段差部以外の領域においてサ
イドエツチングのない高精度の被膜パターンを形
成でき、ひいては高集積度で高信頼性の半導体装
置を得ることができる。
(Function) According to the present invention, after forming a first mask material on a coating so that a desired coating region in which no overhang portion or step portion is present is exposed, the exposed coating is coated using the mask material. By selectively etching the region with gaseous ions incident in a direction substantially perpendicular to the substrate, patterning faithful to the first mask material without side etching is performed in regions other than the overhang portion or step portion. be able to. Subsequently, after removing the first mask material, a second mask material is again formed on the substrate including the remaining coating so that at least the remaining coating region on the overhang portion or the stepped portion is exposed. By selectively etching the exposed remaining film region using the second mask material using isotropic or near-isotropic etching means, no residual film remains on the over-angular portion or the stepped portion. Can be patterned. At this time, the film pattern on the area other than the overhang part or step part patterned by the etching using the gaseous ions and the etched surface formed by the same etching on the same area are covered with the second mask material. , it is possible to prevent side etching during isotropic or near-isotropic etching. Therefore, it is possible to prevent etching residue from remaining on the overhang or step portion formed on the semiconductor substrate, and to form a highly accurate coating pattern without side etching in areas other than the overhang or step portion. A highly integrated and highly reliable semiconductor device can be obtained.

(発明の実施例) 以下、本発明をnチヤンネル二層多結晶シリコ
ンゲート構造を有するMOSダイナミツクRAMに
適用した例について第1図a〜dを参照して説明
する。
(Embodiments of the Invention) Hereinafter, an example in which the present invention is applied to a MOS dynamic RAM having an n-channel two-layer polycrystalline silicon gate structure will be described with reference to FIGS. 1a to 1d.

まず、前述した第3図a〜fの工程に準じてp
型シリコン基板1の素子領域(メモリセル部)に
第1層ゲート電極5、層間絶縁膜として酸化膜
6、及びメモリセルの第2ゲート酸化膜、周辺回
路のゲート酸化膜となる酸化膜8を形成し、更に
厚さ4000Åの第2の燐ドープ多結晶シリコン膜9
を堆積した後、写真蝕刻法によりメモリセル部及
び周辺回路部のゲート電極予定部を覆う第1のマ
スク材としてのレジスト膜221,222を形成し
た(第1図a図示)。つづいて、これらレジスト
膜221,222をマスクとしてリアクテイブイオ
ンエツチングを施した。この時、リアクテイブイ
オンエツチングはサイドエツチングが少ないこと
から同図bに示すように燐ドープ多結晶シリコン
膜9がパターニングされ、周辺回路部にレジスト
膜222に忠実なゲート電極10′が形成された。
また、メモリセル部には多結晶シリコン膜9′が
残存した。
First, p
A first layer gate electrode 5, an oxide film 6 as an interlayer insulating film, a second gate oxide film of the memory cell, and an oxide film 8 serving as the gate oxide film of the peripheral circuit are formed in the element region (memory cell part) of the type silicon substrate 1. A second phosphorus-doped polycrystalline silicon film 9 with a thickness of 4000 Å is formed.
Thereafter, resist films 22 1 and 22 2 were formed as a first mask material to cover the intended gate electrode portions of the memory cell portion and the peripheral circuit portion by photolithography (as shown in FIG. 1A). Subsequently, reactive ion etching was performed using these resist films 22 1 and 22 2 as masks. At this time, since reactive ion etching causes less side etching, the phosphorus-doped polycrystalline silicon film 9 is patterned as shown in FIG . Ta.
Further, the polycrystalline silicon film 9' remained in the memory cell portion.

次いで、レジスト膜221,222を除去した
後、再度、写真蝕刻法によりメモリセル部の第2
層ゲート電極予定部及び周辺回路部を覆う第2の
マスク材としてのレジスト膜231,232を形成
した(同図c図示)。この時、第1層ゲート電極
5端部の持ち上りにより形成されたオーバーハン
グ部7に対応する部分がレジスト膜231,232
から露出した。つづいて、レジスト膜231,2
2をマスクとしてCF4プラズマガスにより露出
した残存多結晶シリコン膜9′を選択エツチング
した。この時、プラズマガスによるエツチングは
等方性であることから、同図dに示すようにオー
バーハング部7に多結晶シリコンが残ることなく
第2層ゲート電極10が形成された。なお、周辺
回路部はレジスト膜232で覆われているため、
該周辺回路部に既に形成されたゲート電極10′
はエツチングされない。
Next, after removing the resist films 22 1 and 22 2 , the second layer of the memory cell portion is again etched by photolithography.
Resist films 23 1 and 23 2 were formed as a second mask material to cover the intended layer gate electrode portion and the peripheral circuit portion (as shown in c in the same figure). At this time, the portions corresponding to the overhang portions 7 formed by the lifting of the ends of the first layer gate electrode 5 are resist films 23 1 , 23 2 .
exposed from. Subsequently, the resist films 23 1 , 2
Using 32 as a mask, the exposed remaining polycrystalline silicon film 9' was selectively etched with CF 4 plasma gas. At this time, since the etching with the plasma gas is isotropic, the second layer gate electrode 10 was formed without any polycrystalline silicon remaining in the overhang portion 7, as shown in FIG. 4D. Note that since the peripheral circuit section is covered with a resist film 232 ,
Gate electrode 10' already formed in the peripheral circuit section
is not etched.

以下、レジスト232,232を除去した後、前
述した第3図g,hの工程に準じてMOSダイナ
ミツクRAMを製造した。
Thereafter, after removing the resists 23 2 and 23 2 , a MOS dynamic RAM was manufactured according to the steps shown in FIGS. 3g and 3h described above.

しかして、本実施例においては、第2の多結晶
シリコン膜を第1、第2のマスク材を用い、第1
のマスク材での選択エツチングをリアクテイブイ
オンエツチング法を採用し、第2のマスク材での
選択エツチングを等方性エツチングを採用するこ
とによつてメモリセル部におけるオーバーハング
部での多結晶シリコンのエツチング残りを解消で
きると共に、周辺回路部にサイドエツチングのな
いマスクに忠実なゲート電極を形成でき、高集積
度で高信頼性のMOSダイナミツクRAMを得るこ
とができた。
Therefore, in this example, the second polycrystalline silicon film is formed using the first and second mask materials.
By employing reactive ion etching for selective etching with the second mask material and isotropic etching for selective etching with the second mask material, polycrystalline silicon is removed in the overhang portion of the memory cell area. In addition to eliminating etching residue, we were also able to form gate electrodes faithful to the mask without side etching in the peripheral circuit area, and we were able to obtain a highly integrated and highly reliable MOS dynamic RAM.

なお、本発明方法は上述したMOSダイナミツ
クRAMに限らず、以下に説明する第2図a〜c
の工程により被覆パターンを形成してもよい。
Note that the method of the present invention is not limited to the above-mentioned MOS dynamic RAM.
A covering pattern may be formed by the step of.

まず、第2図aに示すように段差部101を含
む全面に多結晶シリコン膜102を堆積した後、
写真蝕刻法により段差部101付近上の多結晶シ
リコン膜102部分を覆う第1のマスク材として
のレジスト膜1031、段差部101の存在しな
い多結晶シリコン膜102部分を覆う同マスク材
としてのレシストパターン1032を形成した。
First, as shown in FIG. 2a, after depositing a polycrystalline silicon film 102 on the entire surface including the stepped portion 101,
By photolithography, a resist film 103 1 is used as a first mask material to cover a portion of the polycrystalline silicon film 102 near the stepped portion 101, and a resist film 103 1 is used as a first mask material to cover a portion of the polycrystalline silicon film 102 where the stepped portion 101 does not exist. A cyst pattern 103 2 was formed.

付いて、前記レジスト膜1031,1032をマ
スクとして多結晶シリコン膜102をリアクテイ
ブイオンエツチング法によりパターニングした。
この時、レジスト膜1031,1032に忠実な多
結晶シリコン膜1041,1042が残存すると共
に、レジスト膜1031か露出する段差部101
にエツチング残り104が形成され、かつ該エツ
チング残り104と繋がる多結晶シリコン膜10
2′が形成されると共に、段差部101の存在し
な領域上にレジスト膜1032に忠実な多結晶シ
リコンパターン1051が形成される。ひきつづ
き、レジスト膜1031,1032を除去し、再
度、写真蝕刻法により残存多結晶シリコン膜10
2′の段差部101方向の端部が露出するように
覆つた第2のマスク材としてレジスト膜1061
及び前記多結晶シリコンパターン1051全体を
覆つた同マスク材としてのレジスト膜1062
形成した(同図b図示)。
Then, using the resist films 103 1 and 103 2 as masks, the polycrystalline silicon film 102 was patterned by reactive ion etching.
At this time, the polycrystalline silicon films 104 1 , 104 2 faithful to the resist films 103 1 , 103 2 remain, and the stepped portion 101 where the resist film 103 1 is exposed
An etching residue 104 is formed on the polycrystalline silicon film 10 which is connected to the etching residue 104.
2' is formed, and a polycrystalline silicon pattern 105 1 faithful to the resist film 103 2 is formed on the region where the stepped portion 101 does not exist. Subsequently, the resist films 103 1 and 103 2 are removed, and the remaining polycrystalline silicon film 10 is etched again by photolithography.
A resist film 106 1 is used as a second mask material covering the end portion of the step portion 2′ in the direction of the stepped portion 101.
A resist film 106 2 was formed as a mask material covering the entire polycrystalline silicon pattern 105 1 (as shown in FIG. 1B).

次いで、前記レジスト膜1061,1062をマ
スクとしてプラズマエツチングを行なつた。この
時、レジスト膜1061から露出する残存多結晶
シリコン膜102′、は段差部101にエツチン
グ残りが生じることなくパターニングされ、多結
晶シリコンパターン1052が形成された。一方、
レジスト膜1062で覆われた領域はエツチング
されないため、該レジスト膜1062により全体
が覆われた多結晶シリコンパターン1051はエ
ツチングされず、高精度のパターニング状態が保
持された(同図c図示)。
Next, plasma etching was performed using the resist films 106 1 and 106 2 as masks. At this time, the remaining polycrystalline silicon film 102' exposed from the resist film 106 1 was patterned without leaving any etching residue on the stepped portion 101, and a polycrystalline silicon pattern 105 2 was formed. on the other hand,
Since the region covered with the resist film 106 2 was not etched, the polycrystalline silicon pattern 105 1 , which was entirely covered with the resist film 106 2 , was not etched and a highly accurate patterned state was maintained (as shown in c in the same figure). ).

[発明の効果] 以上詳述した如く、本発明によればオーバーハ
ング部もしくは段差部でのエツチング残りを防止
できると共に、他の領域でのサイドエツチングを
防止して高精度かつ微細なゲート電極や配線等の
被膜パターンを形成でき、ひいては高信頼性、高
集積化を達成した半導体装置の製造方法を提供で
きる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, it is possible to prevent etching residues in overhang portions or step portions, and to prevent side etching in other areas, resulting in highly accurate and fine gate electrodes. It is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can form a film pattern such as wiring and achieves high reliability and high integration.

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

第1図a〜dは本発明の実施例におけるMOS
ダイナミツクRAMの製造工程を示す断面図、第
2図a〜cは本発明の他の実施例を示す平面図、
第3図a〜hは従来法によるMOSダイナミツク
RAMの製造工程を示す断面図、第4図は従来法
による問題点である第1層ゲート電極のオーバー
ハング部に多結晶シリコンのエツチング残りが生
じた状態を示す断面図、第5図a,bは従来法の
問題点である段差部を有する部分での多結晶シリ
コン膜のパターニング工程を示す断面図である。 1……p型シリコン基板、2……フイールド酸
化膜、5……第1層ゲート電極、7,7′……オ
ーバーハング部、9,102……多結晶シリコン
膜、10、……第2層ゲート電極、10′……ゲ
ート電極、12……n+拡散層、13……n+型ソ
ース領域、14……n+型ドレイン領域、221
222,231,232,1031,1032,106
,1062……レジスト膜、101……段差部、
1051,1052……多結晶シリコンパターン。
Figures 1a to d are MOS in the embodiment of the present invention.
2A to 2C are plan views showing other embodiments of the present invention;
Figure 3 a to h are MOS dynamics using the conventional method.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of RAM. FIG. b is a cross-sectional view showing a patterning process of a polycrystalline silicon film in a portion having a stepped portion, which is a problem with the conventional method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... P-type silicon substrate, 2... Field oxide film, 5... First layer gate electrode, 7, 7'... Overhang part, 9, 102... Polycrystalline silicon film, 10,... Second layer gate electrode, 10'... gate electrode, 12... n + diffusion layer, 13... n + type source region, 14... n + type drain region, 22 1 ,
22 2 , 23 1 , 23 2 , 103 1 , 103 2 , 106
1 , 106 2 ... resist film, 101 ... step part,
105 1 , 105 2 ... Polycrystalline silicon pattern.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基板に形成されたオーバーハング部も
しくは垂直に近い側面を有する段差部を含む全面
に被膜を堆積する工程と、この被膜上に第1のマ
スク材を前記オーバーハング部もしくは段差部が
存在しない所望の被膜領域が露出するように形成
する工程と、このマスク材を用いて露出した前記
被膜領域を基板に対して略垂直方向に入射する気
状イオンにより選択エツチングする工程と、前記
第1のマスク材を除去した後、再度、第2のマス
ク材を残存被膜を含む基板上に少なくとも前記オ
ーバーハング部もしくは段差部上の残存被膜領域
が露出するように形成する工程と、この第2のマ
スク材を用いて露出した前記残存被膜領域を等方
性又は等方性に近いエツチング手段により選択エ
ツチングして被膜パターンを形成する工程とを具
備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 2 被膜が多結晶シリコン又は金属シリサイドか
らなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体装置の製造方法。 3 オーバーハング部が二層ゲート電極構造の第
1層ゲート電極の持上がりにより形成されたもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体装置の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A step of depositing a film over the entire surface of the semiconductor substrate, including an overhang or a step having a nearly vertical side surface, and applying a first mask material on the film to the overhang. Alternatively, a step of forming a desired coating region in which no step portion is present is exposed, and a step of selectively etching the exposed coating region using the mask material with gaseous ions that are incident approximately perpendicularly to the substrate. and after removing the first mask material, forming a second mask material again on the substrate including the remaining coating so that at least the remaining coating region on the overhang portion or the stepped portion is exposed. , a step of selectively etching the exposed remaining film region using the second mask material by isotropic or near-isotropic etching means to form a film pattern. manufacturing method. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the coating is made of polycrystalline silicon or metal silicide. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the overhang portion is formed by lifting the first layer gate electrode of the two-layer gate electrode structure.
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