JPH06163535A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH06163535A
JPH06163535A JP4316988A JP31698892A JPH06163535A JP H06163535 A JPH06163535 A JP H06163535A JP 4316988 A JP4316988 A JP 4316988A JP 31698892 A JP31698892 A JP 31698892A JP H06163535 A JPH06163535 A JP H06163535A
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JP
Japan
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film
insulating film
wiring
gate electrode
silicon nitride
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JP4316988A
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English (en)
Inventor
Makio Goto
万亀雄 後藤
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Al配線とゲート電極を確実に絶縁でき、
しかも、素子を小型化できる半導体装置の構造およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 p形シリコン基板2の表面のゲート酸化膜
14上に、ポリシリコン層16とWSi2層18の二層膜構造
のゲート電極膜20を形成する。さらに、上部に、CVD
法により第一シリコン窒化膜22、シリコン窒化膜保護用
酸化膜24を順次堆積する。シリコン窒化膜保護用酸化膜
24からゲート電極膜20までをエッチングしてゲート電極
21等を得た後、これらの側面にシリコン窒化膜サイドウ
ォール30を形成する。この後、ウエーハ全面を層間絶縁
用酸化膜34で覆ってコンタクトホール35を形成し、Al
配線36を設けて配線パターンを形成する。ゲート電極21
は、第一シリコン窒化膜22によりAl配線36から確実に
絶縁される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置およびその
製造方法に関するものであり、特に、アルミニウム配線
とゲート電極間の絶縁性の向上に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体装置の製造においては、ゲ
ート電極の絶縁性を高めるために種々の絶縁膜が設けら
れている。ゲート電極を絶縁するための絶縁膜につい
て、トランジスタの製造工程に沿って説明する。
【0003】図6Aは、SRAM(Static RAM)、DR
AM(Dynamic RAM)のトランスファートランジスタ部
の代表的な構造を示すものである。従来、このような構
造は下記のようにして製造されていた。
【0004】まず、シリコン基板2を酸化して上面にシ
リコン酸化膜を形成する。LOCOS(Local Oxidatio
n of Silicon)法により素子分離を行って素子分離用酸
化膜10および素子形成領域を形成した後、チャネル濃度
を調整するためにホウ素イオンをイオン注入する(チャ
ネルイオン注入)。
【0005】次に、素子形成領域の表面を熱処理してゲ
ート酸化膜14を形成する。ゲート電極を形成するため、
電極材料であるポリシリコンを構造体の全表面に堆積さ
せてポリシリコン層とする。ポリシリコン層の層内全域
にリンを熱拡散により拡散させ、n+ポリシリコン層と
する。
【0006】次に、ポリシリコン層上にレジストを塗布
しゲート電極の形状にパターニングする。レジストをマ
スクとしてエッチングを行い、ポリシリコン層からなる
ゲート電極を得る。
【0007】この状態から、p形シリコン基板2にソー
スおよびドレインを形成する。まず、p形シリコン基板
2にイオン注入によりヒ素を注入して、低濃度n形不純
物拡散層26を形成する。
【0008】さらに、ゲート電極21の側面にCVD(Ch
emical Vapor Depression)法によりシリコン窒化膜28
を形成する。続いて、RIE(Reactive Ion Etching)
によりシリコン窒化膜28をエッチングし、シリコン窒化
膜サイドウォール30を形成する。この後、p形シリコン
基板2にヒ素をイオン注入して、高濃度n形不純物拡散
層32を形成する。イオン注入の際にp形シリコン基板2
の表面がアモルファス層になるので、アニールしてシリ
コン結晶に戻す。
【0009】次に、素子間にAl配線を施すために、ま
ずCVD法によりウエーハ全面を層間絶縁用酸化膜34で
覆う。この後、マスク合わせを行って、配線の取り出し
口のみレジストに穴を開ける。次いで、レジストをマス
クとして層間絶縁用酸化膜34をRIEによってエッチン
グ除去し、コンタクトホールを設ける。
【0010】この後、全面にAl−Si(Siの含有量
1%以下)の合金をスパッタリングし、Al配線36を形
成する。再度、マスク合わせとRIEによるエッチング
を行って配線パターンを形成する。ウエーハをシンタリ
ングした後、Al配線36を保護するためパッシベーショ
ン膜で覆う。以上のステップを経て、図7Aの半導体装
置が製造される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の半導体装置においては、次のような問題が
あった。
【0012】Al配線36の取り出し口であるコンタクト
ホールは、ゲート電極21から絶縁された状態で形成する
必要がある。このため、通常、コンタクトホールは隣り
合うゲート電極21間に位置するようにパターン設計さ
れ、この設計に沿ってフォトレジストがエッチングされ
る。
【0013】ところで、コンタクトホールの位置決めを
行うためのマスク合わせにずれ(アライメントずれ)が
発生すると、図6Bに示すように、コンタクトホールが
ずれて形成され、ゲート電極21とAl配線36が短絡(シ
ョート)する。
【0014】そこでこの問題を防ぐため、隣り合うゲー
ト電極21は一定以上の距離を隔てて設け、多少のアライ
メントずれには対応できるように設計していた。しかし
ながら、これでは、個々の半導体素子が大きくなり、大
容量を必要とする半導体装置、特に、SRAMやDRA
M等の半導体記憶装置を小型化する上で障害になってい
た。
【0015】この発明は、上記のような問題を解決し
て、Al配線36とゲート電極21を確実に絶縁でき、しか
も、素子を小型化できる半導体装置の構造およびその製
造方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1の半導体装置
は、シリコン基板に設けられた第一導電型の第一の領
域、第一の領域と隣り合ってシリコン基板に設けられた
第二導電型の第二の領域第一の領域の上に酸化絶縁膜を
介して設けられた導電膜、導電膜の上の第一の絶縁膜、
導電膜および第一の絶縁膜の側面に形成された第二の絶
縁膜、少なくとも第二の領域上に開口部を有する第三の
絶縁膜、第三の絶縁膜の上に設けられ、開口部に達する
配線、を備えたことを特徴とする。
【0017】請求項2の半導体装置の製造方法は、第一
導電型のシリコン基板の表面に酸化絶縁膜を形成する酸
化絶縁膜形成ステップ、酸化絶縁膜の上に導電膜を形成
する導電膜形成ステップ、導電膜の上に第一の絶縁膜を
形成する第一絶縁膜形成ステップ、導電膜および第一の
絶縁膜の側面に第二の絶縁膜を形成する第二絶縁膜形成
ステップ、シリコン基板のうち、上部に導電膜が設けら
れていない部分に第二導電型のイオンを注入して第二導
電型の第二の領域を形成する第二領域形成ステップ、少
なくとも第二の領域上に開口部を有するように第三の絶
縁膜を形成する第三絶縁膜形成ステップ、第三の絶縁膜
の上に、開口部に達する配線を形成する配線形成ステッ
プ、を備えたことを特徴とする。
【0018】
【作用】請求項1、2の半導体装置およびその製造方法
では、導電膜の上に第一の絶縁膜を形成する。これによ
り、導電膜の上表面部が配線と短絡するのを防止する。
また、導電膜の側面に第二の絶縁膜を形成する。これに
より、導電膜の側面部が配線と短絡するのを防止する。
したがって、導電膜が配線と短絡するのを確実に防止す
ることができる。
【0019】
【実施例】この発明の一実施例による半導体装置の製造
方法について図面に基づいて説明する。
【0020】まず、図1Aに示すように、第一導電型で
あるp形シリコン基板2を900℃〜1000℃で熱酸
化して、上面に膜厚約200オングストローム〜400
オングストロームのシリコン酸化膜4を形成する。LO
COS法による素子分離にしたがって、シリコン窒化膜
(図示せず)を用いてシリコン表面を選択的に酸化し、
図1Bの素子分離用酸化膜10および素子形成領域12を形
成する。素子分離用酸化膜10の膜厚は3000オングス
トローム〜6000オングストロームに形成される。
【0021】素子分離が終了すると、次に、素子形成領
域12のシリコン表面を900℃〜1000℃で熱酸化し
て、図1Cに示す膜厚100オングストローム〜300
オングストロームの酸化絶縁膜であるゲート酸化膜14を
形成する(ゲート酸化)。
【0022】ゲート酸化が終了すると、トランジスタの
閾値Vthを所定の値にするため、リソグラフィーにより
トランジスタ部分にホウ素を1011〜1012個/cm2
程度イオン注入する(チャネルイオン注入)。
【0023】チャネルイオン注入の終了したウエーハ
は、レジストを除去して洗浄する。この後、導電膜とし
て二層膜構造(ポリサイド)のゲート電極膜を形成す
る。まず、下層を形成するため、シラン(SiH4)の
熱分解によるCVD法によって、厚さ1000オングス
トローム〜3000オングストロームのポリシリコン層
16を全面に堆積する。ポリシリコン層16はリンを1020
個/cm3以上イオン注入して拡散しn+ポリシリコン層
とする。次に、上層として、WSi2層18をスパッタリ
ングにより厚さ1000オングストローム〜3000オ
ングストロームに形成する。このようにして、下層にポ
リシリコン層16、上層にWSi2層18を有する二層膜構
造のゲート電極膜20が形成される(図1D)。
【0024】さらに、WSi2層18の上にCVD法によ
り膜厚1000オングストローム〜2000オングスト
ロームの第一シリコン窒化膜22を形成する。続いて、第
一シリコン窒化膜22の上にCVD法により膜厚100オ
ングストローム〜200オングストロームのシリコン窒
化膜保護用酸化膜24を形成する(図2A)。なお、第一
シリコン窒化膜22およびシリコン窒化膜保護用酸化膜24
が、この発明における第一の絶縁膜である。
【0025】以上のようにして、ゲート電極膜20等の形
成が終了すると、シリコン窒化膜保護用酸化膜24の上に
レジスト(図示せず)がゲート電極の形状にパターニン
グされる。続いて、RIEにより、シリコン窒化膜保護
用酸化膜24、第一シリコン窒化膜22、二層膜構造のゲー
ト電極膜20を順次エッチングし、図2Bに示すゲート電
極21等を得る。
【0026】次に、p形シリコン基板2にヒ素を50K
Vで1013〜1014個/cm2イオン注入して拡散す
る。これにより、図2Cに示すように、p形シリコン基
板2に低濃度n形不純物拡散層26が形成される。
【0027】さらに、図3Aに示すように、CVD法に
より膜厚2000オングストローム〜3000オングス
トロームの第二の絶縁膜である第二シリコン窒化膜28を
形成する。続いて、レジストパターンをマスクとして、
RIEにより第二シリコン窒化膜28をエッチングし、第
二の絶縁膜であるシリコン窒化膜サイドウォール30を形
成する。この後、p形シリコン基板2に第二導電型のイ
オンであるヒ素を50KVで1015〜1016個/cm2
イオン注入して拡散する。これにより、図3Cに示すよ
うに、p形シリコン基板2に第二領域である高濃度n形
不純物拡散層32が形成される。イオン注入の際にp形シ
リコン基板2の表面がアモルファス層になるので、90
0℃〜1000℃でアニールしてシリコン結晶に戻す。
【0028】次に、素子間にAl配線を施すために、ま
ずウエーハ全面を第三の絶縁膜である層間絶縁用酸化膜
34で覆う(図4A)。層間絶縁用酸化膜34は、CVD法
によりPSG(Phospho-Silicate Glass)を用いて、膜
厚2000オングストローム〜4000オングストロー
ムに形成する。Al配線時のリソグラフィー精度を向上
させるため、1000℃〜1100℃でPSGをリフロ
ーしてウエーハ表面を平坦にする。
【0029】PSGのリフローが終了するとマスク合わ
せを行って、配線の取り出し口のみレジストに穴を開け
るようにパターニングする。次いで、レジストをマスク
として層間絶縁用酸化膜34をRIEによってエッチング
除去し、配線の取り出し用の開口部であるコンタクトホ
ール35を設ける(図4B)。
【0030】この後、全面にAl−Si(Siの含有量
1%以下)の合金をスパッタリングし、膜厚5000オ
ングストローム〜10000オングストロームのAl配
線36を形成する。再度、マスク合わせとRIEによる
エッチングを行って配線パターンを形成する(図5
A)。ウエーハをフォーミングガスの中で450℃で3
0分間熱処理(シンタリング)した後、Al配線36を
保護するためパッシベーション膜38で覆う(図5B)。
以上のステップを経て、半導体装置が製造される。
【0031】なお、この実施例では、ゲート電極21をA
l配線36から絶縁するために第一の絶縁膜としてシリコ
ン窒化膜と酸化膜(第一シリコン窒化膜22およびシリコ
ン窒化膜保護用酸化膜24)を用いたが、他の絶縁膜を用
いても良い。また、第一の絶縁膜はシリコン窒化膜のみ
であっても良い。
【0032】さらに、この実施例では、ゲート電極21を
Al配線36から絶縁するために第二の絶縁膜としてシリ
コン窒化膜(シリコン窒化膜サイドウォール30)を用い
たが、他の絶縁膜を用いても良い。
【0033】なお、ゲート電極21をAl配線36から絶縁
するために設けるシリコン窒化膜の膜厚は上記実施例の
みに限定されない。
【0034】
【発明の効果】請求項1、2の半導体装置およびその製
造方法では、導電膜の上に形成された第一の絶縁膜によ
り、導電膜の上表面部が配線と短絡するのを防止し、導
電膜の側面に形成された第二の絶縁膜により、導電膜の
側面部が配線と短絡するのを防止するため、導電膜が配
線と短絡するのを確実に防止することができる。したが
って、配線形成のためのマスク合わせにおいて、アライ
メントずれが発生しても導電膜と配線が短絡しない。
【0035】また、このため、従来のようにアライメン
トずれをあらかじめ見込んで、隣り合う導電膜に一定以
上の距離を設ける必要がなくなる。したがって、隣り合
う導電膜を近接して設けることができ、半導体装置を小
型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を示す図である。
【図2】この発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を示す別の図である。
【図3】この発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を示すさらに別の図である。
【図4】この発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を示すさらに別の図である。
【図5】この発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を示すさらに別の図である。
【図6】従来の方法による半導体装置の構造を示す図で
ある。
【符号の説明】
2・・・・・p形シリコン基板 14・・・・・ゲート酸化膜 20・・・・・ゲート電極膜 21・・・・・ゲート電極 22・・・・・第一シリコン窒化膜 24・・・・・シリコン窒化膜保護用酸化膜 30・・・・・シリコン窒化膜サイドウォール 32・・・・・高濃度n形不純物拡散層 34・・・・・層間絶縁用酸化膜 35・・・・・コンタクトホール 36・・・・・Al配線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板に設けられた第一導電型の第
    一の領域、 第一の領域と隣り合ってシリコン基板に設けられた第二
    導電型の第二の領域 第一の領域の上に酸化絶縁膜を介して設けられた導電
    膜、 導電膜の上の第一の絶縁膜、 導電膜および第一の絶縁膜の側面に形成された第二の絶
    縁膜、 少なくとも第二の領域上に開口部を有する第三の絶縁
    膜、 第三の絶縁膜の上に設けられ、開口部に達する配線、を
    備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】第一導電型のシリコン基板の表面に酸化絶
    縁膜を形成する酸化絶縁膜形成ステップ、 酸化絶縁膜の上に導電膜を形成する導電膜形成ステッ
    プ、 導電膜の上に第一の絶縁膜を形成する第一絶縁膜形成ス
    テップ、 導電膜および第一の絶縁膜の側面に第二の絶縁膜を形成
    する第二絶縁膜形成ステップ、 シリコン基板のうち、上部に導電膜が設けられていない
    部分に第二導電型のイオンを注入して第二導電型の第二
    の領域を形成する第二領域形成ステップ、 少なくとも第二の領域上に開口部を有するように第三の
    絶縁膜を形成する第三絶縁膜形成ステップ、 第三の絶縁膜の上に、開口部に達する配線を形成する配
    線形成ステップ、を備えたことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
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