JPH1197529A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH1197529A JPH1197529A JP9250791A JP25079197A JPH1197529A JP H1197529 A JPH1197529 A JP H1197529A JP 9250791 A JP9250791 A JP 9250791A JP 25079197 A JP25079197 A JP 25079197A JP H1197529 A JPH1197529 A JP H1197529A
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体基板の凹みを形成したり、ソース・ドレ
イン拡散層の導電性不純物濃度の低下をもたらさない
で、ゲート電極間の幅を狭くすることを可能とした自己
整合コンタクトを有する半導体装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】半導体基板10に第1配線Aおよびその上
層にオフセット絶縁膜22aを形成し、全面に窒化シリ
コンのエッチングストッパ膜23を形成し、第1配線A
およびオフセット絶縁膜22aの側壁面と対向して酸化
シリコンのサイドウォールマスク層24aを形成し、サ
イドウォールマスク層24aをマスクとしてイオン注入
を行って半導体基板10中に導電性不純物の拡散層12
を形成し、エッチングストッパ膜23に対する選択比を
有してサイドウォールマスク層24aを除去し、エッチ
ングストッパ膜23の上層に全面に絶縁膜26を形成
し、拡散層12に達するコンタクトホールCH1を絶縁
膜26に開口する。
イン拡散層の導電性不純物濃度の低下をもたらさない
で、ゲート電極間の幅を狭くすることを可能とした自己
整合コンタクトを有する半導体装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】半導体基板10に第1配線Aおよびその上
層にオフセット絶縁膜22aを形成し、全面に窒化シリ
コンのエッチングストッパ膜23を形成し、第1配線A
およびオフセット絶縁膜22aの側壁面と対向して酸化
シリコンのサイドウォールマスク層24aを形成し、サ
イドウォールマスク層24aをマスクとしてイオン注入
を行って半導体基板10中に導電性不純物の拡散層12
を形成し、エッチングストッパ膜23に対する選択比を
有してサイドウォールマスク層24aを除去し、エッチ
ングストッパ膜23の上層に全面に絶縁膜26を形成
し、拡散層12に達するコンタクトホールCH1を絶縁
膜26に開口する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に自己整合コンタクトによる接合を有する
半導体装置の製造方法に関する。
法に関し、特に自己整合コンタクトによる接合を有する
半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年のVLSIの高集積化は3年で次世
代へ進み、デザインルールは前世代の7割の縮小化が行
われ、縮小化に伴い半導体装置の高速化も実現してき
た。この高集積化は半導体装置の製造工程における微細
加工技術の進歩、特に光露光技術の高解像力化により達
成されてきた。光露光技術の高解像力化は、デザインル
ールに対応した寸法精度、重ね合わせ精度を満足しつ
つ、露光装置、レジスト材料、レジストプロセスの高性
能化により達成されてきた。
代へ進み、デザインルールは前世代の7割の縮小化が行
われ、縮小化に伴い半導体装置の高速化も実現してき
た。この高集積化は半導体装置の製造工程における微細
加工技術の進歩、特に光露光技術の高解像力化により達
成されてきた。光露光技術の高解像力化は、デザインル
ールに対応した寸法精度、重ね合わせ精度を満足しつ
つ、露光装置、レジスト材料、レジストプロセスの高性
能化により達成されてきた。
【0003】しかし、上記のうちで露光装置について
は、ステッパの位置合わせのばらつきの改善が困難とな
っており、位置合わせのばらつきが大きいために位置合
わせの設計余裕を大きくせざるを得ないため、結果的に
セルサイズの縮小化が困難となっている。従って、位置
合わせの設計余裕を小さくでき、セルサイズの縮小化を
可能とする技術が求められている。
は、ステッパの位置合わせのばらつきの改善が困難とな
っており、位置合わせのばらつきが大きいために位置合
わせの設計余裕を大きくせざるを得ないため、結果的に
セルサイズの縮小化が困難となっている。従って、位置
合わせの設計余裕を小さくでき、セルサイズの縮小化を
可能とする技術が求められている。
【0004】その一つとして、コンタクトホール工程の
位置合わせのためのマスク上の設計余裕を不要にできる
自己整合コンタクト(Self Aligned Contact; 以下SA
Cと略)技術が注目されている。
位置合わせのためのマスク上の設計余裕を不要にできる
自己整合コンタクト(Self Aligned Contact; 以下SA
Cと略)技術が注目されている。
【0005】上記のSACの形成方法にはいくつかあ
り、例えばMOSトランジスタのゲート電極間にシリコ
ン半導体基板とのSACを形成する場合には、ゲート電
極の上層にオフセット絶縁膜を、側壁面にサイドウォー
ル絶縁膜を形成し、さらにオフセット絶縁膜およびサイ
ドウォール絶縁膜を被覆して薄い窒化シリコンのエッチ
ングストッパ膜を形成する。次にエッチングストッパ膜
の上層に層間絶縁膜を形成し、コンタクトをエッチング
開口する。このときのエッチングは、エッチングストッ
パ膜の達した時点で一度停止する。エッチングの条件を
変更してコンタクト底部のエッチングストッパ膜をエッ
チング除去し、シリコン半導体基板を露出させ、露出面
上にプラグ電極などを形成することでコンタクト(SA
C)が完成する。
り、例えばMOSトランジスタのゲート電極間にシリコ
ン半導体基板とのSACを形成する場合には、ゲート電
極の上層にオフセット絶縁膜を、側壁面にサイドウォー
ル絶縁膜を形成し、さらにオフセット絶縁膜およびサイ
ドウォール絶縁膜を被覆して薄い窒化シリコンのエッチ
ングストッパ膜を形成する。次にエッチングストッパ膜
の上層に層間絶縁膜を形成し、コンタクトをエッチング
開口する。このときのエッチングは、エッチングストッ
パ膜の達した時点で一度停止する。エッチングの条件を
変更してコンタクト底部のエッチングストッパ膜をエッ
チング除去し、シリコン半導体基板を露出させ、露出面
上にプラグ電極などを形成することでコンタクト(SA
C)が完成する。
【0006】しかしながら、上記の方法によれば、ゲー
ト電極の側壁面に形成するサイドウォール絶縁膜はSA
Cの開口面積を狭くし、SAC内のシリコン半導体基板
との接触面積を狭くすることとなる。このため、SAC
を用いる場合の、ゲート電極間の幅を狭くすることが困
難であり、従ってセルサイズを縮小することも困難とな
っていた。
ト電極の側壁面に形成するサイドウォール絶縁膜はSA
Cの開口面積を狭くし、SAC内のシリコン半導体基板
との接触面積を狭くすることとなる。このため、SAC
を用いる場合の、ゲート電極間の幅を狭くすることが困
難であり、従ってセルサイズを縮小することも困難とな
っていた。
【0007】上記の問題を解決するため、0.35μm
世代以降では、容易に除去可能なポリシリコンを用いて
サイドウォールを形成し、コンタクトを開口する層間絶
縁膜を形成する前にサイドウォールを除去し、ゲート電
極間の幅を狭くすることを可能とした方法が用いられる
ようになった。上記の半導体装置の製造方法について、
代表的なSRAM(Static Random Access Memories )
を例とし、以下に図面を参照して説明する。
世代以降では、容易に除去可能なポリシリコンを用いて
サイドウォールを形成し、コンタクトを開口する層間絶
縁膜を形成する前にサイドウォールを除去し、ゲート電
極間の幅を狭くすることを可能とした方法が用いられる
ようになった。上記の半導体装置の製造方法について、
代表的なSRAM(Static Random Access Memories )
を例とし、以下に図面を参照して説明する。
【0008】まず、図6(a)に示すように、シリコン
半導体基板10に、例えばLOCOS法により素子分離
絶縁膜20を形成し、素子分離絶縁膜20によって分離
された活性領域において、例えば熱酸化法によりゲート
絶縁膜21を形成する。次に、例えばCVD法によりゲ
ート絶縁膜21の上層を被覆して全面にポリシリコンお
よびタングステンシリサイドを順に積層させ、下側ゲー
ト電極用層30および上側ゲート電極用層31を形成す
る。次に、上側ゲート電極用層31の上層に例えばCV
D法により酸化シリコンを堆積させ、オフセット絶縁膜
22を形成する。
半導体基板10に、例えばLOCOS法により素子分離
絶縁膜20を形成し、素子分離絶縁膜20によって分離
された活性領域において、例えば熱酸化法によりゲート
絶縁膜21を形成する。次に、例えばCVD法によりゲ
ート絶縁膜21の上層を被覆して全面にポリシリコンお
よびタングステンシリサイドを順に積層させ、下側ゲー
ト電極用層30および上側ゲート電極用層31を形成す
る。次に、上側ゲート電極用層31の上層に例えばCV
D法により酸化シリコンを堆積させ、オフセット絶縁膜
22を形成する。
【0009】次に、図6(b)に示すように、オフセッ
ト絶縁膜22の上層にゲート電極および第1配線パター
ンを有するレジスト膜R1をフォトリソグラフィー工程
により形成し、RIE(反応性イオンエッチング)など
の異方性エッチングを施して、下側ゲート電極用層3
0、上側ゲート電極用層31、およびオフセット絶縁膜
22をパターニング加工し、ポリシリコンおよびタング
ステンシリサイドを積層させたポリサイド構造のオフセ
ット絶縁膜22a付きのゲート電極Aおよび第1配線を
形成する。
ト絶縁膜22の上層にゲート電極および第1配線パター
ンを有するレジスト膜R1をフォトリソグラフィー工程
により形成し、RIE(反応性イオンエッチング)など
の異方性エッチングを施して、下側ゲート電極用層3
0、上側ゲート電極用層31、およびオフセット絶縁膜
22をパターニング加工し、ポリシリコンおよびタング
ステンシリサイドを積層させたポリサイド構造のオフセ
ット絶縁膜22a付きのゲート電極Aおよび第1配線を
形成する。
【0010】次に、図6(c)に示すように、レジスト
膜R1を除去した後、オフセット絶縁膜22aをマスク
としてシリコン半導体基板10中に低濃度に導電性不純
物D1をイオン注入し、LDD(Lightly Doped Drain
)拡散層(低濃度拡散層)11を形成する。次に、オ
フセット絶縁膜22aを被覆して全面に例えばCVD法
により酸化シリコンを堆積させ、エッチングストッパ膜
23を形成する。
膜R1を除去した後、オフセット絶縁膜22aをマスク
としてシリコン半導体基板10中に低濃度に導電性不純
物D1をイオン注入し、LDD(Lightly Doped Drain
)拡散層(低濃度拡散層)11を形成する。次に、オ
フセット絶縁膜22aを被覆して全面に例えばCVD法
により酸化シリコンを堆積させ、エッチングストッパ膜
23を形成する。
【0011】次に、図7(d)に示すように、エッチン
グストッパ膜23の上層に全面に例えばCVD法により
ポリシリコンを堆積させ、サイドウォールマスク用層3
7を形成する。
グストッパ膜23の上層に全面に例えばCVD法により
ポリシリコンを堆積させ、サイドウォールマスク用層3
7を形成する。
【0012】次に、図7(e)に示すように、RIEな
どのエッチングにより、ゲート電極Aおよび第1配線の
側壁面にサイドウォールマスク37aを残して全面にエ
ッチバックする。次に、サイドウォールマスク37aを
マスクとしてシリコン半導体基板10中に高濃度に導電
性不純物D2をイオン注入し、ソース・ドレイン拡散層
(高濃度拡散層)12を形成する。
どのエッチングにより、ゲート電極Aおよび第1配線の
側壁面にサイドウォールマスク37aを残して全面にエ
ッチバックする。次に、サイドウォールマスク37aを
マスクとしてシリコン半導体基板10中に高濃度に導電
性不純物D2をイオン注入し、ソース・ドレイン拡散層
(高濃度拡散層)12を形成する。
【0013】以降の工程としては、サイドウォールマス
ク層37aをエッチング除去し、例えば酸化シリコンの
層間絶縁膜を形成し、ソース・ドレイン拡散層(高濃度
拡散層)12に達するコンタクトホールを開口して開口
部に電極などを形成することで、所望の半導体装置を製
造する。
ク層37aをエッチング除去し、例えば酸化シリコンの
層間絶縁膜を形成し、ソース・ドレイン拡散層(高濃度
拡散層)12に達するコンタクトホールを開口して開口
部に電極などを形成することで、所望の半導体装置を製
造する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
技術を用いてコンタクトホールを開口する場合、エッチ
ングストッパ膜23は、全面エッチバックによるサイド
ウォールマスク層37aの形成およびエッチング除去の
各工程におけるエッチングのストッパとしての役割を果
たすが、SACを形成する場合にはゲート電極Aおよび
第1配線の上層にオフセット絶縁膜22aを形成してい
るために、オフセット絶縁膜22aの膜厚の分、サイド
ウォールマスク層37aの高さが高くなっており、この
ため、全面エッチバックによるサイドウォールマスク層
37aの形成およびエッチング除去の各工程におけるエ
ッチングにおいてエッチングストッパ22aおよびゲー
ト絶縁膜21の後退が進み、その程度が進んだ場合に
は、図7(f)に示すように、半導体基板10中のソー
ス・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)12までもエッチ
ングして半導体基板10に凹みHを形成してしまうこと
となる。
技術を用いてコンタクトホールを開口する場合、エッチ
ングストッパ膜23は、全面エッチバックによるサイド
ウォールマスク層37aの形成およびエッチング除去の
各工程におけるエッチングのストッパとしての役割を果
たすが、SACを形成する場合にはゲート電極Aおよび
第1配線の上層にオフセット絶縁膜22aを形成してい
るために、オフセット絶縁膜22aの膜厚の分、サイド
ウォールマスク層37aの高さが高くなっており、この
ため、全面エッチバックによるサイドウォールマスク層
37aの形成およびエッチング除去の各工程におけるエ
ッチングにおいてエッチングストッパ22aおよびゲー
ト絶縁膜21の後退が進み、その程度が進んだ場合に
は、図7(f)に示すように、半導体基板10中のソー
ス・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)12までもエッチ
ングして半導体基板10に凹みHを形成してしまうこと
となる。
【0015】また、上記のようなソース・ドレイン拡散
層(高濃度拡散層)12をエッチングして半導体基板1
0へ凹みHを形成するのを防ぐ目的で、図8に示すよう
に、エッチングストッパ膜23’を厚膜にして形成する
と、高濃度に導電性不純物を含有するソース・ドレイン
拡散層(高濃度拡散層)12を形成する際のイオン注入
時に、イオン種がエッチングストッパ膜23’を突き抜
けにくくなってしまう。この場合、ソース・ドレイン拡
散層(高濃度拡散層)12の導電性不純物の濃度が低く
なって意図した高濃度とはならず、結果としてMOSト
ランジスタの駆動能力の低下や、高濃度拡散層を用いた
拡散層配線のシート抵抗の上昇を招くこととなる。
層(高濃度拡散層)12をエッチングして半導体基板1
0へ凹みHを形成するのを防ぐ目的で、図8に示すよう
に、エッチングストッパ膜23’を厚膜にして形成する
と、高濃度に導電性不純物を含有するソース・ドレイン
拡散層(高濃度拡散層)12を形成する際のイオン注入
時に、イオン種がエッチングストッパ膜23’を突き抜
けにくくなってしまう。この場合、ソース・ドレイン拡
散層(高濃度拡散層)12の導電性不純物の濃度が低く
なって意図した高濃度とはならず、結果としてMOSト
ランジスタの駆動能力の低下や、高濃度拡散層を用いた
拡散層配線のシート抵抗の上昇を招くこととなる。
【0016】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、従って、本発明の目的は、半導体基板中のソ
ース・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)までもエッチン
グして半導体基板の凹みを形成したり、ソース・ドレイ
ン拡散層(高濃度拡散層)の導電性不純物濃度の低下を
もたらさないで、コンタクトを開口する層間絶縁膜を形
成する前にサイドウォールを除去し、ゲート電極間の幅
を狭くすることを可能とした自己整合コンタクトを有す
る半導体装置の製造方法を提供することである。
のであり、従って、本発明の目的は、半導体基板中のソ
ース・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)までもエッチン
グして半導体基板の凹みを形成したり、ソース・ドレイ
ン拡散層(高濃度拡散層)の導電性不純物濃度の低下を
もたらさないで、コンタクトを開口する層間絶縁膜を形
成する前にサイドウォールを除去し、ゲート電極間の幅
を狭くすることを可能とした自己整合コンタクトを有す
る半導体装置の製造方法を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板に第
1配線を形成する工程と、前記第1配線の上層にオフセ
ット絶縁膜を形成する工程と、前記オフセット絶縁膜を
被覆して全面に窒化シリコンのエッチングストッパ膜を
形成する工程と、前記第1配線およびオフセット絶縁膜
の側壁面と対向して酸化シリコンのサイドウォールマス
ク層を形成する工程と、前記サイドウォールマスク層を
マスクとしてイオン注入を行い、前記半導体基板中に導
電性不純物の拡散層を形成する工程と、前記エッチング
ストッパ膜に対する選択比を有して前記サイドウォール
マスク層を除去する工程と、前記エッチングストッパ膜
の上層に全面に絶縁膜を形成する工程と、前記拡散層に
達するコンタクトホールを前記絶縁膜に開口する工程と
を有する。
め、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板に第
1配線を形成する工程と、前記第1配線の上層にオフセ
ット絶縁膜を形成する工程と、前記オフセット絶縁膜を
被覆して全面に窒化シリコンのエッチングストッパ膜を
形成する工程と、前記第1配線およびオフセット絶縁膜
の側壁面と対向して酸化シリコンのサイドウォールマス
ク層を形成する工程と、前記サイドウォールマスク層を
マスクとしてイオン注入を行い、前記半導体基板中に導
電性不純物の拡散層を形成する工程と、前記エッチング
ストッパ膜に対する選択比を有して前記サイドウォール
マスク層を除去する工程と、前記エッチングストッパ膜
の上層に全面に絶縁膜を形成する工程と、前記拡散層に
達するコンタクトホールを前記絶縁膜に開口する工程と
を有する。
【0018】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板に第1配線を形成し、第1配線の上層にオフ
セット絶縁膜を形成し、オフセット絶縁膜を被覆して全
面に窒化シリコンのエッチングストッパ膜を形成する。
次に、第1配線およびオフセット絶縁膜の側壁面と対向
して酸化シリコンのサイドウォールマスク層を形成す
る。サイドウォールマスク層をマスクとしてイオン注入
を行って半導体基板中に導電性不純物の拡散層を形成し
た後、エッチングストッパ膜に対する選択比を有してサ
イドウォールマスク層を除去し、エッチングストッパ膜
の上層に全面に絶縁膜を形成し、拡散層に達するコンタ
クトホールを絶縁膜に開口してコンタクトを自己整合的
に形成する。
半導体基板に第1配線を形成し、第1配線の上層にオフ
セット絶縁膜を形成し、オフセット絶縁膜を被覆して全
面に窒化シリコンのエッチングストッパ膜を形成する。
次に、第1配線およびオフセット絶縁膜の側壁面と対向
して酸化シリコンのサイドウォールマスク層を形成す
る。サイドウォールマスク層をマスクとしてイオン注入
を行って半導体基板中に導電性不純物の拡散層を形成し
た後、エッチングストッパ膜に対する選択比を有してサ
イドウォールマスク層を除去し、エッチングストッパ膜
の上層に全面に絶縁膜を形成し、拡散層に達するコンタ
クトホールを絶縁膜に開口してコンタクトを自己整合的
に形成する。
【0019】上記の本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、第1配線を被覆して窒化シリコンのエッチングス
トッパ膜を形成し、その後に第1配線の側壁面と対向し
て酸化シリコンのサイドウォールマスク層を形成するこ
とで、後工程で、エッチングストッパ膜に対する選択比
を有してサイドウォールマスク層を除去することが可能
となる。これにより、コンタクトを開口する層間絶縁膜
を形成する前にサイドウォールを除去する際に、半導体
基板中のソース・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)まで
もエッチングして半導体基板の凹みを形成することがな
く、凹みの形成を避けるためにエッチングストッパ膜を
厚膜化する必要がないので、ソース・ドレイン拡散層
(高濃度拡散層)の導電性不純物濃度の低下をもたらさ
ないで、ゲート電極間の幅を狭くすることを可能とした
自己整合コンタクトを有する半導体装置を製造すること
ができる。
れば、第1配線を被覆して窒化シリコンのエッチングス
トッパ膜を形成し、その後に第1配線の側壁面と対向し
て酸化シリコンのサイドウォールマスク層を形成するこ
とで、後工程で、エッチングストッパ膜に対する選択比
を有してサイドウォールマスク層を除去することが可能
となる。これにより、コンタクトを開口する層間絶縁膜
を形成する前にサイドウォールを除去する際に、半導体
基板中のソース・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)まで
もエッチングして半導体基板の凹みを形成することがな
く、凹みの形成を避けるためにエッチングストッパ膜を
厚膜化する必要がないので、ソース・ドレイン拡散層
(高濃度拡散層)の導電性不純物濃度の低下をもたらさ
ないで、ゲート電極間の幅を狭くすることを可能とした
自己整合コンタクトを有する半導体装置を製造すること
ができる。
【0020】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記サイドウォールマスク層を形成する工程
が、O3 およびTEOS(tetraethylorthosilicate )
を原料に含むCVD法により形成する工程である。これ
により、ウェットエッチングおよびドライエッチングの
エッチングレートが速いので、エッチバックによるサイ
ドウォール形状への成形および不純物導入後の除去が容
易となる。
好適には、前記サイドウォールマスク層を形成する工程
が、O3 およびTEOS(tetraethylorthosilicate )
を原料に含むCVD法により形成する工程である。これ
により、ウェットエッチングおよびドライエッチングの
エッチングレートが速いので、エッチバックによるサイ
ドウォール形状への成形および不純物導入後の除去が容
易となる。
【0021】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記サイドウォールマスク層を除去する工程
が、ウェットエッチングにより行う工程である。ウェッ
トエッチングによれば、ドライエッチングと比較して、
ウェハ面内のエッチング均一性を向上させることがで
き、製造工程のスループットも向上可能となる。
好適には、前記サイドウォールマスク層を除去する工程
が、ウェットエッチングにより行う工程である。ウェッ
トエッチングによれば、ドライエッチングと比較して、
ウェハ面内のエッチング均一性を向上させることがで
き、製造工程のスループットも向上可能となる。
【0022】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記サイドウォールマスク層を形成する工程
が、前記エッチングストッパ膜の上層に全面にサイドウ
ォールマスク用層を形成する工程と、前記第1配線およ
びオフセット絶縁膜の側壁面と対向する部分のサイドウ
ォールマスク用層を残して前記サイドウォールマスク用
層を全面にエッチバックする工程とを含む。これによ
り、第1配線およびオフセット絶縁膜の側壁面と対向し
て酸化シリコンのサイドウォールマスク層を形成するこ
とができる。
好適には、前記サイドウォールマスク層を形成する工程
が、前記エッチングストッパ膜の上層に全面にサイドウ
ォールマスク用層を形成する工程と、前記第1配線およ
びオフセット絶縁膜の側壁面と対向する部分のサイドウ
ォールマスク用層を残して前記サイドウォールマスク用
層を全面にエッチバックする工程とを含む。これによ
り、第1配線およびオフセット絶縁膜の側壁面と対向し
て酸化シリコンのサイドウォールマスク層を形成するこ
とができる。
【0023】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記オフセット絶縁膜を形成する工程の後、
前記サイドウォールマスク層を形成する工程の前に、前
記第1配線をマスクとしてイオン注入を行い、前記半導
体基板中に導電性不純物の低濃度拡散層を形成する工程
をさらに有し、前記サイドウォールマスク層をマスクと
してイオン注入を行い、前記半導体基板中に導電性不純
物の拡散層を形成する工程が、前記低濃度拡散層よりも
高濃度に導電性不純物を含有する拡散層を形成する工程
である。これにより、半導体基板中に、低濃度拡散層と
高濃度拡散層を有するLDD(Lightly Doped Drain )
構造の不純物拡散層を形成することができる。
好適には、前記オフセット絶縁膜を形成する工程の後、
前記サイドウォールマスク層を形成する工程の前に、前
記第1配線をマスクとしてイオン注入を行い、前記半導
体基板中に導電性不純物の低濃度拡散層を形成する工程
をさらに有し、前記サイドウォールマスク層をマスクと
してイオン注入を行い、前記半導体基板中に導電性不純
物の拡散層を形成する工程が、前記低濃度拡散層よりも
高濃度に導電性不純物を含有する拡散層を形成する工程
である。これにより、半導体基板中に、低濃度拡散層と
高濃度拡散層を有するLDD(Lightly Doped Drain )
構造の不純物拡散層を形成することができる。
【0024】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記サイドウォールマスク層を除去する工程
の後、前記前記エッチングストッパ膜の上層に全面に絶
縁膜を形成する工程の前に、前記エッチングストッパ膜
を厚膜化する工程をさらに有する。これにより、後工程
のコンタクトホールの開口の際のエッチングストッパと
しての停止能を増強することができ、安定に自己整合コ
ンタクトを形成することができる。
好適には、前記サイドウォールマスク層を除去する工程
の後、前記前記エッチングストッパ膜の上層に全面に絶
縁膜を形成する工程の前に、前記エッチングストッパ膜
を厚膜化する工程をさらに有する。これにより、後工程
のコンタクトホールの開口の際のエッチングストッパと
しての停止能を増強することができ、安定に自己整合コ
ンタクトを形成することができる。
【0025】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記半導体基板に第1配線を形成する工程の
前に、前記半導体基板にチャネル形成領域を形成する工
程と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程
とをさらに有し、前記半導体基板に第1配線を形成する
工程が、前記ゲート絶縁膜上に第1配線を形成する工程
であり、前記第1配線をゲート電極とする電界効果トラ
ンジスタを形成する。チャネル形成領域の上層のゲート
絶縁膜、第1配線(ゲート電極)、およびチャネル形成
領域に接続するソース・ドレイン拡散層とから、電界効
果MOSトランジスタを形成することができる。
好適には、前記半導体基板に第1配線を形成する工程の
前に、前記半導体基板にチャネル形成領域を形成する工
程と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程
とをさらに有し、前記半導体基板に第1配線を形成する
工程が、前記ゲート絶縁膜上に第1配線を形成する工程
であり、前記第1配線をゲート電極とする電界効果トラ
ンジスタを形成する。チャネル形成領域の上層のゲート
絶縁膜、第1配線(ゲート電極)、およびチャネル形成
領域に接続するソース・ドレイン拡散層とから、電界効
果MOSトランジスタを形成することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
いて、図面を参照して説明する。
【0027】本実施形態の製造方法により製造した自己
整合コンタクトを有する高抵抗負荷型SRAM(Static
Random Access Memories )半導体装置の断面図を図1
に示す。例えばLOCOS法により形成した素子分離絶
縁膜20により分離されたシリコン半導体基板10の活
性領域(チャネル形成領域)にゲート絶縁膜21が形成
されており、その上層および素子分離絶縁膜20の上層
などに、例えばポリシリコンの下側ゲート電極(下側第
1配線)30aおよびタングステンシリサイドの上側ゲ
ート電極(上側第1配線)31aからなるポリサイド構
造のゲート電極(第1配線)Aが形成されている。ゲー
ト電極(第1配線)Aの上層には、例えば酸化シリコン
のオフセット絶縁膜22aが形成されており、その上層
を全面に窒化シリコンのエッチングストッパ膜25が被
覆して形成されている。ゲート電極Aの両側部の半導体
基板10中には低濃度に導電性不純物を含有するLDD
拡散層11および高濃度に含有するソース・ドレイン拡
散層12が形成されており、半導体基板10中のチャネ
ル形成領域の上層のゲート絶縁膜21、第1配線(ゲー
ト電極)A、およびチャネル形成領域に接続するソース
・ドレイン拡散層11、12とから、電界効果MOSト
ランジスタを形成している。
整合コンタクトを有する高抵抗負荷型SRAM(Static
Random Access Memories )半導体装置の断面図を図1
に示す。例えばLOCOS法により形成した素子分離絶
縁膜20により分離されたシリコン半導体基板10の活
性領域(チャネル形成領域)にゲート絶縁膜21が形成
されており、その上層および素子分離絶縁膜20の上層
などに、例えばポリシリコンの下側ゲート電極(下側第
1配線)30aおよびタングステンシリサイドの上側ゲ
ート電極(上側第1配線)31aからなるポリサイド構
造のゲート電極(第1配線)Aが形成されている。ゲー
ト電極(第1配線)Aの上層には、例えば酸化シリコン
のオフセット絶縁膜22aが形成されており、その上層
を全面に窒化シリコンのエッチングストッパ膜25が被
覆して形成されている。ゲート電極Aの両側部の半導体
基板10中には低濃度に導電性不純物を含有するLDD
拡散層11および高濃度に含有するソース・ドレイン拡
散層12が形成されており、半導体基板10中のチャネ
ル形成領域の上層のゲート絶縁膜21、第1配線(ゲー
ト電極)A、およびチャネル形成領域に接続するソース
・ドレイン拡散層11、12とから、電界効果MOSト
ランジスタを形成している。
【0028】オフセット絶縁膜22aおよびエッチング
ストッパ膜25に被覆された上記のゲート電極(第1配
線)Aの上層に、例えば酸化シリコンからなる第1層間
絶縁膜26が形成されており、ソース・ドレイン拡散層
12に達する第1コンタクトホールCH1が開口されて
いる。第1コンタクトホールCH1内および第1層間絶
縁膜26の上層に、例えばポリシリコンの下側第2配線
32aおよびタングステンシリサイドの上側第2配線3
3aからなるポリサイド構造の第2配線Bが形成されて
いる。第2配線Bの上層に、例えば酸化シリコンの第2
層間絶縁膜27が形成されており、第2層間絶縁膜2
7、第1層間絶縁膜26、エッチングストッパ膜25、
およびゲート絶縁膜21を貫通して、ソース・ドレイン
拡散層12に達する第2コンタクトホールCH2が開口
されている。第2コンタクトホールCH2内および第2
層間絶縁膜27の上層に、高抵抗負荷素子を含む第3配
線34a、34bが形成されており、SRAM半導体装
置のフリップフロップ回路を構成する高抵抗負荷素子と
記憶ノードである高濃度拡散層(ソース・ドレイン拡散
層12)を接続する。
ストッパ膜25に被覆された上記のゲート電極(第1配
線)Aの上層に、例えば酸化シリコンからなる第1層間
絶縁膜26が形成されており、ソース・ドレイン拡散層
12に達する第1コンタクトホールCH1が開口されて
いる。第1コンタクトホールCH1内および第1層間絶
縁膜26の上層に、例えばポリシリコンの下側第2配線
32aおよびタングステンシリサイドの上側第2配線3
3aからなるポリサイド構造の第2配線Bが形成されて
いる。第2配線Bの上層に、例えば酸化シリコンの第2
層間絶縁膜27が形成されており、第2層間絶縁膜2
7、第1層間絶縁膜26、エッチングストッパ膜25、
およびゲート絶縁膜21を貫通して、ソース・ドレイン
拡散層12に達する第2コンタクトホールCH2が開口
されている。第2コンタクトホールCH2内および第2
層間絶縁膜27の上層に、高抵抗負荷素子を含む第3配
線34a、34bが形成されており、SRAM半導体装
置のフリップフロップ回路を構成する高抵抗負荷素子と
記憶ノードである高濃度拡散層(ソース・ドレイン拡散
層12)を接続する。
【0029】第3配線34a、34bの上層には、例え
ば酸化シリコンからなる第3層間絶縁膜28が形成され
ており、第3層間絶縁膜28および第2層間絶縁膜27
を貫通して第2配線Bに達する第3コンタクトホールC
H3が開口されており、第3コンタクトホール内に図示
しないチタン、窒化チタンなどの密着層を介して、例え
ばタングステンからなるプラグ35が埋め込まれてお
り、その上層に形成された例えばアルミニウム系合金か
らなる第4配線(ビット線)36に接続している。第4
配線(ビット線)36を被覆して全面に例えば窒化シリ
コンからなるオーバーコート層29が形成されている。
ば酸化シリコンからなる第3層間絶縁膜28が形成され
ており、第3層間絶縁膜28および第2層間絶縁膜27
を貫通して第2配線Bに達する第3コンタクトホールC
H3が開口されており、第3コンタクトホール内に図示
しないチタン、窒化チタンなどの密着層を介して、例え
ばタングステンからなるプラグ35が埋め込まれてお
り、その上層に形成された例えばアルミニウム系合金か
らなる第4配線(ビット線)36に接続している。第4
配線(ビット線)36を被覆して全面に例えば窒化シリ
コンからなるオーバーコート層29が形成されている。
【0030】かかる構造のSRAM半導体装置は、半導
体基板中のソース・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)が
エッチングされて凹みが形成されておらず、また、ソー
ス・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)の導電性不純物濃
度の低下をもたらされていないのでトランジスタの特性
の劣化や拡散層配線のシート抵抗の上昇を招いていな
い、ゲート電極(第1配線)間の幅を狭くすることを可
能とした自己整合コンタクトを有する半導体装置であ
る。
体基板中のソース・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)が
エッチングされて凹みが形成されておらず、また、ソー
ス・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)の導電性不純物濃
度の低下をもたらされていないのでトランジスタの特性
の劣化や拡散層配線のシート抵抗の上昇を招いていな
い、ゲート電極(第1配線)間の幅を狭くすることを可
能とした自己整合コンタクトを有する半導体装置であ
る。
【0031】以下に、上記のSRAM半導体装置の製造
方法について説明する。まず、図2(a)に示すよう
に、シリコン半導体基板10に、例えばLOCOS法に
より素子分離絶縁膜20を形成し、素子分離絶縁膜20
によって分離された活性領域(チャネル形成領域)にお
いて、例えば熱酸化法によりゲート絶縁膜21を形成す
る。次に、例えばCVD法によりゲート絶縁膜21の上
層を被覆して全面にポリシリコンおよびタングステンシ
リサイドを順に積層させ、下側ゲート電極(下側第1配
線)用層30および上側ゲート電極(上側第1配線)用
層31を形成する。次に、上側ゲート電極(上側第1配
線)用層31の上層に例えばCVD法により酸化シリコ
ンを堆積させ、オフセット絶縁膜22を形成する。
方法について説明する。まず、図2(a)に示すよう
に、シリコン半導体基板10に、例えばLOCOS法に
より素子分離絶縁膜20を形成し、素子分離絶縁膜20
によって分離された活性領域(チャネル形成領域)にお
いて、例えば熱酸化法によりゲート絶縁膜21を形成す
る。次に、例えばCVD法によりゲート絶縁膜21の上
層を被覆して全面にポリシリコンおよびタングステンシ
リサイドを順に積層させ、下側ゲート電極(下側第1配
線)用層30および上側ゲート電極(上側第1配線)用
層31を形成する。次に、上側ゲート電極(上側第1配
線)用層31の上層に例えばCVD法により酸化シリコ
ンを堆積させ、オフセット絶縁膜22を形成する。
【0032】次に、図2(b)に示すように、オフセッ
ト絶縁膜22の上層にゲート電極および第1配線パター
ンを有するレジスト膜R1をフォトリソグラフィー工程
により形成し、RIE(反応性イオンエッチング)など
の異方性エッチングを施して、下側ゲート電極(下側第
1配線)用層30、上側ゲート電極(上側第1配線)用
層31、およびオフセット絶縁膜22をパターニング加
工し、ポリシリコンおよびタングステンシリサイドを積
層させたポリサイド構造のオフセット絶縁膜22a付き
のゲート電極(第1配線)Aを形成する。
ト絶縁膜22の上層にゲート電極および第1配線パター
ンを有するレジスト膜R1をフォトリソグラフィー工程
により形成し、RIE(反応性イオンエッチング)など
の異方性エッチングを施して、下側ゲート電極(下側第
1配線)用層30、上側ゲート電極(上側第1配線)用
層31、およびオフセット絶縁膜22をパターニング加
工し、ポリシリコンおよびタングステンシリサイドを積
層させたポリサイド構造のオフセット絶縁膜22a付き
のゲート電極(第1配線)Aを形成する。
【0033】次に、図2(c)に示すように、レジスト
膜R1を除去した後、オフセット絶縁膜22aの上面か
ら全面に、例えばCVD法により窒化シリコンを例えば
10〜20nmの膜厚で堆積させ、エッチングストッパ
膜23を形成する。次に、オフセット絶縁膜22a付き
のゲート電極(第1配線)Aをマスクとしてシリコン半
導体基板10中に低濃度に導電性不純物D1をイオン注
入し、LDD(Lightly Doped Drain )拡散層(低濃度
拡散層)11を形成する。
膜R1を除去した後、オフセット絶縁膜22aの上面か
ら全面に、例えばCVD法により窒化シリコンを例えば
10〜20nmの膜厚で堆積させ、エッチングストッパ
膜23を形成する。次に、オフセット絶縁膜22a付き
のゲート電極(第1配線)Aをマスクとしてシリコン半
導体基板10中に低濃度に導電性不純物D1をイオン注
入し、LDD(Lightly Doped Drain )拡散層(低濃度
拡散層)11を形成する。
【0034】次に、図3(d)に示すように、エッチン
グストッパ膜23の上層に全面に例えばCVD法により
酸化シリコンを堆積させ、サイドウォールマスク用層2
4を形成する。ここで、サイドウォールマスク用層24
としては、特にO3 およびTEOS(tetraethylorthos
ilicate )を原料に含むCVD法により形成することが
好ましい。これにより、ウェットエッチングおよびドラ
イエッチングのエッチングレートが速いので、エッチバ
ックによるサイドウォール形状への成形および不純物導
入後の除去が容易となる。
グストッパ膜23の上層に全面に例えばCVD法により
酸化シリコンを堆積させ、サイドウォールマスク用層2
4を形成する。ここで、サイドウォールマスク用層24
としては、特にO3 およびTEOS(tetraethylorthos
ilicate )を原料に含むCVD法により形成することが
好ましい。これにより、ウェットエッチングおよびドラ
イエッチングのエッチングレートが速いので、エッチバ
ックによるサイドウォール形状への成形および不純物導
入後の除去が容易となる。
【0035】次に、図3(e)に示すように、従来のC4
F8にCOを加えてエッチャントガスとした、窒化シリコン
のエッチングストッパ膜23に対して20程度の選択比
を有するRIEなどのエッチングにより、ゲート電極
(第1配線)Aおよびオフセット絶縁膜22aの側壁面
に対向するサイドウォールマスク24aを残して全面に
エッチバックする。次に、サイドウォールマスク24a
をマスクとしてシリコン半導体基板10中に高濃度に導
電性不純物D2をイオン注入し、ソース・ドレイン拡散
層(高濃度拡散層)12を形成する。このとき、エッチ
ングストッパ膜23の膜厚は比較的薄いために、通常の
イオン注入エネルギー(30〜60keV)で十分に高
い不純物濃度(1×1020〜1×1021/cm3)が得られ
る。ソース・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)12の形
成により、LDD構造のソース・ドレインとすることが
でき、半導体基板10中のチャネル形成領域の上層のゲ
ート絶縁膜21、第1配線(ゲート電極)A、およびチ
ャネル形成領域に接続するソース・ドレイン拡散層1
1、12とから、電界効果MOSトランジスタを形成し
ている。
F8にCOを加えてエッチャントガスとした、窒化シリコン
のエッチングストッパ膜23に対して20程度の選択比
を有するRIEなどのエッチングにより、ゲート電極
(第1配線)Aおよびオフセット絶縁膜22aの側壁面
に対向するサイドウォールマスク24aを残して全面に
エッチバックする。次に、サイドウォールマスク24a
をマスクとしてシリコン半導体基板10中に高濃度に導
電性不純物D2をイオン注入し、ソース・ドレイン拡散
層(高濃度拡散層)12を形成する。このとき、エッチ
ングストッパ膜23の膜厚は比較的薄いために、通常の
イオン注入エネルギー(30〜60keV)で十分に高
い不純物濃度(1×1020〜1×1021/cm3)が得られ
る。ソース・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)12の形
成により、LDD構造のソース・ドレインとすることが
でき、半導体基板10中のチャネル形成領域の上層のゲ
ート絶縁膜21、第1配線(ゲート電極)A、およびチ
ャネル形成領域に接続するソース・ドレイン拡散層1
1、12とから、電界効果MOSトランジスタを形成し
ている。
【0036】次に、図3(f)に示すように、ウェット
エッチングによってサイドウォールマスク層24aをエ
ッチング除去する。ウェットエッチングによれば、ドラ
イエッチングと比較して、ウェハ面内のエッチング均一
性を向上させることができ、製造工程のスループットも
向上可能となる。例えば、通常のフッ酸系のウェットエ
ッチングによれば、窒化シリコンに対する酸化シリコン
のエッチング選択比は20倍程度あり、エッチング処理
時間をサイドウォールマスク層が除去できるだけの時間
に設定することで、エッチングストッパ膜までエッチン
グされることがなく、従って半導体基板までもエッチン
グして半導体基板の凹みを形成することがない。また、
窒化シリコンに対する酸化シリコンのエッチング選択比
を20程度とることができるドライエッチングにより、
サイドウォールマスク層24aを除去することもでき
る。
エッチングによってサイドウォールマスク層24aをエ
ッチング除去する。ウェットエッチングによれば、ドラ
イエッチングと比較して、ウェハ面内のエッチング均一
性を向上させることができ、製造工程のスループットも
向上可能となる。例えば、通常のフッ酸系のウェットエ
ッチングによれば、窒化シリコンに対する酸化シリコン
のエッチング選択比は20倍程度あり、エッチング処理
時間をサイドウォールマスク層が除去できるだけの時間
に設定することで、エッチングストッパ膜までエッチン
グされることがなく、従って半導体基板までもエッチン
グして半導体基板の凹みを形成することがない。また、
窒化シリコンに対する酸化シリコンのエッチング選択比
を20程度とることができるドライエッチングにより、
サイドウォールマスク層24aを除去することもでき
る。
【0037】次に、図4(g)に示すように、例えばC
VD法により窒化シリコンのエッチングストッパ膜23
の上層に窒化シリコンを堆積させ、100nm程度に厚
膜化したエッチングストッパ膜25を形成する。新たな
窒化シリコンの堆積前からあった窒化シリコンのエッチ
ングストッパ膜23の分は、厚膜のエッチングストッパ
膜25の一部となる。エッチングストッパ膜25を厚膜
化することで、後工程のコンタクトホールの開口の際の
エッチングストッパとしての停止能を増強することがで
き、安定に自己整合コンタクトを形成することができ
る。
VD法により窒化シリコンのエッチングストッパ膜23
の上層に窒化シリコンを堆積させ、100nm程度に厚
膜化したエッチングストッパ膜25を形成する。新たな
窒化シリコンの堆積前からあった窒化シリコンのエッチ
ングストッパ膜23の分は、厚膜のエッチングストッパ
膜25の一部となる。エッチングストッパ膜25を厚膜
化することで、後工程のコンタクトホールの開口の際の
エッチングストッパとしての停止能を増強することがで
き、安定に自己整合コンタクトを形成することができ
る。
【0038】次に、図4(h)に示すように、例えばC
VD法により酸化シリコンを全面に堆積させ、第1層間
絶縁膜26を形成し、リフロー、エッチバック、あるい
はCMP(Chemical Mechanical Polishing )などによ
り第1層間絶縁膜26の表面を平坦化する。
VD法により酸化シリコンを全面に堆積させ、第1層間
絶縁膜26を形成し、リフロー、エッチバック、あるい
はCMP(Chemical Mechanical Polishing )などによ
り第1層間絶縁膜26の表面を平坦化する。
【0039】次に、図4(i)に示すように、フォトリ
ソグラフィー工程によりレジスト膜をパターニング形成
して、RIEなどのエッチングを施し、第1層間絶縁膜
26、エッチングストッパ膜25、およびゲート絶縁膜
21を貫通してソース・ドレイン拡散層12に達する第
1コンタクトホールCH1を開口する。まず、窒化シリ
コンに対する酸化シリコンのエッチング選択比を20程
度とることができるエッチング条件でエッチングストッ
パ膜25表面を露出させるまで開口した後、エッチング
条件を変更してエッチングストッパ膜25にまで開口
し、続けてゲート絶縁膜21にまで貫通させる。
ソグラフィー工程によりレジスト膜をパターニング形成
して、RIEなどのエッチングを施し、第1層間絶縁膜
26、エッチングストッパ膜25、およびゲート絶縁膜
21を貫通してソース・ドレイン拡散層12に達する第
1コンタクトホールCH1を開口する。まず、窒化シリ
コンに対する酸化シリコンのエッチング選択比を20程
度とることができるエッチング条件でエッチングストッ
パ膜25表面を露出させるまで開口した後、エッチング
条件を変更してエッチングストッパ膜25にまで開口
し、続けてゲート絶縁膜21にまで貫通させる。
【0040】次に、図5(j)に示すように、例えばC
VD法により第1コンタクトホールCH1内および第1
層間絶縁膜26の上層に、全面にポリシリコンおよびタ
ングステンシリサイドを順に積層させ、レジスト膜をフ
ォトリソグラフィー工程によりパターニング形成し、R
IEなどの異方性エッチングを施して、ポリシリコンの
下側第2配線32a、およびタングステンシリサイドの
上側第2配線33aを積層させたポリサイド構造の第2
配線Bを形成する。
VD法により第1コンタクトホールCH1内および第1
層間絶縁膜26の上層に、全面にポリシリコンおよびタ
ングステンシリサイドを順に積層させ、レジスト膜をフ
ォトリソグラフィー工程によりパターニング形成し、R
IEなどの異方性エッチングを施して、ポリシリコンの
下側第2配線32a、およびタングステンシリサイドの
上側第2配線33aを積層させたポリサイド構造の第2
配線Bを形成する。
【0041】次に、図5(k)に示すように、第2配線
Bを被覆して、例えばCVD法により酸化シリコンを全
面に堆積させ、第2層間絶縁膜27を形成し、フォトリ
ソグラフィー工程によりレジスト膜をパターニング形成
して、RIEなどのエッチングを施し、第2層間絶縁膜
27、第1層間絶縁膜26、エッチングストッパ膜2
5、およびゲート絶縁膜21を貫通してソース・ドレイ
ン拡散層12に達する第2コンタクトホールCH2を開
口する。第1コンタクトホールCH1の開口時と同様、
窒化シリコンに対する酸化シリコンのエッチング選択比
を20程度とることができるエッチング条件でエッチン
グストッパ膜25表面を露出させるまで開口した後、エ
ッチング条件を変更してエッチングストッパ膜25にま
で開口し、続けてゲート絶縁膜21にまで貫通させる。
Bを被覆して、例えばCVD法により酸化シリコンを全
面に堆積させ、第2層間絶縁膜27を形成し、フォトリ
ソグラフィー工程によりレジスト膜をパターニング形成
して、RIEなどのエッチングを施し、第2層間絶縁膜
27、第1層間絶縁膜26、エッチングストッパ膜2
5、およびゲート絶縁膜21を貫通してソース・ドレイ
ン拡散層12に達する第2コンタクトホールCH2を開
口する。第1コンタクトホールCH1の開口時と同様、
窒化シリコンに対する酸化シリコンのエッチング選択比
を20程度とることができるエッチング条件でエッチン
グストッパ膜25表面を露出させるまで開口した後、エ
ッチング条件を変更してエッチングストッパ膜25にま
で開口し、続けてゲート絶縁膜21にまで貫通させる。
【0042】次に、図5(l)に示すように、第2コン
タクトホールCH2内および第2層間絶縁膜27の上層
に高抵抗負荷素子を含む配線層を形成し、パターニング
して、第3配線34a、34bを形成する。これによ
り、SRAM半導体装置のフリップフロップ回路を構成
する高抵抗負荷素子と記憶ノードである高濃度拡散層
(ソース・ドレイン拡散層)12を接続する。次に、第
3配線34a、34bを被覆して、例えばCVD法によ
り酸化シリコンを全面に堆積させ、第3層間絶縁膜28
を形成し、リフローあるいはエッチバックなどにより平
坦化処理を行う。
タクトホールCH2内および第2層間絶縁膜27の上層
に高抵抗負荷素子を含む配線層を形成し、パターニング
して、第3配線34a、34bを形成する。これによ
り、SRAM半導体装置のフリップフロップ回路を構成
する高抵抗負荷素子と記憶ノードである高濃度拡散層
(ソース・ドレイン拡散層)12を接続する。次に、第
3配線34a、34bを被覆して、例えばCVD法によ
り酸化シリコンを全面に堆積させ、第3層間絶縁膜28
を形成し、リフローあるいはエッチバックなどにより平
坦化処理を行う。
【0043】次に、第3層間絶縁膜28および第2層間
絶縁膜27を貫通して第2配線Bに達する第3コンタク
トホールCH3を開口し、第3コンタクトホール内に図
示しないチタン、窒化チタンなどの密着層を形成した後
に、例えばタングステンを全面に堆積させ、全面エッチ
バックすることでタングステンからなるプラグ35を埋
め込んで形成する。次に、第3層間絶縁膜28の上層に
チタン、窒化チタンなどの密着層を形成し、その上層に
例えばスパッタリング法によりアルミニウム系合金から
なる第4配線(ビット線)36をプラグ35に接続して
形成する。次に、第4配線(ビット線)36を被覆して
全面に例えば窒化シリコンからなるオーバーコート層2
9を形成して、図1に示すSRAM半導体装置に至る。
絶縁膜27を貫通して第2配線Bに達する第3コンタク
トホールCH3を開口し、第3コンタクトホール内に図
示しないチタン、窒化チタンなどの密着層を形成した後
に、例えばタングステンを全面に堆積させ、全面エッチ
バックすることでタングステンからなるプラグ35を埋
め込んで形成する。次に、第3層間絶縁膜28の上層に
チタン、窒化チタンなどの密着層を形成し、その上層に
例えばスパッタリング法によりアルミニウム系合金から
なる第4配線(ビット線)36をプラグ35に接続して
形成する。次に、第4配線(ビット線)36を被覆して
全面に例えば窒化シリコンからなるオーバーコート層2
9を形成して、図1に示すSRAM半導体装置に至る。
【0044】上記の本実施形態の半導体装置の製造方法
によれば、コンタクトを開口する層間絶縁膜を形成する
前にサイドウォールを除去する際に、半導体基板中のソ
ース・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)までもエッチン
グして半導体基板の凹みを形成することがなく、凹みの
形成を避けるためにエッチングストッパ膜を厚膜化する
必要がないので、ソース・ドレイン拡散層(高濃度拡散
層)の導電性不純物濃度の低下をもたらさないで、ゲー
ト電極間の幅を狭くすることを可能とした自己整合コン
タクトを有する半導体装置を製造することができる。ま
た、従来技術ではポリシリコンのサイドウォールマスク
層の下層に形成する酸化シリコンのエッチングストッパ
膜を緻密化するために、アニール工程が必要であった
が、本発明の半導体装置の製造方法によれば、窒化シリ
コン膜をエッチングストッパ膜とすることで上記のアニ
ール工程を削減することができ、これによりMOSトラ
ンジスタの増速拡散による短チャネル効果の抑制に効果
がある。
によれば、コンタクトを開口する層間絶縁膜を形成する
前にサイドウォールを除去する際に、半導体基板中のソ
ース・ドレイン拡散層(高濃度拡散層)までもエッチン
グして半導体基板の凹みを形成することがなく、凹みの
形成を避けるためにエッチングストッパ膜を厚膜化する
必要がないので、ソース・ドレイン拡散層(高濃度拡散
層)の導電性不純物濃度の低下をもたらさないで、ゲー
ト電極間の幅を狭くすることを可能とした自己整合コン
タクトを有する半導体装置を製造することができる。ま
た、従来技術ではポリシリコンのサイドウォールマスク
層の下層に形成する酸化シリコンのエッチングストッパ
膜を緻密化するために、アニール工程が必要であった
が、本発明の半導体装置の製造方法によれば、窒化シリ
コン膜をエッチングストッパ膜とすることで上記のアニ
ール工程を削減することができ、これによりMOSトラ
ンジスタの増速拡散による短チャネル効果の抑制に効果
がある。
【0045】本発明は、SRAMの他に、DRAMなど
のMOSトランジスタの半導体装置や、バイポーラ系の
半導体装置、あるいはA/Dコンバータなど、自己整合
的に形成するコンタクトホールを有する半導体装置であ
ればなんでも適用できる。装置の微細化、縮小化が進め
られた半導体装置に、基板への凹みの形成や、基板中の
拡散層抵抗の上昇を招かない、信頼性の高いコンタクト
による接合を提供することができる。
のMOSトランジスタの半導体装置や、バイポーラ系の
半導体装置、あるいはA/Dコンバータなど、自己整合
的に形成するコンタクトホールを有する半導体装置であ
ればなんでも適用できる。装置の微細化、縮小化が進め
られた半導体装置に、基板への凹みの形成や、基板中の
拡散層抵抗の上昇を招かない、信頼性の高いコンタクト
による接合を提供することができる。
【0046】本発明は、上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、第1配線(ゲート電極)、第2配線はポリ
サイド構造としているが、単層構造でも3層以上の構成
としてもよい。第3配線などの上層配線も多層構成とし
てよい。サイドウォールマスク層も、多層以上の構成と
してよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変更を行うことができる。
い。例えば、第1配線(ゲート電極)、第2配線はポリ
サイド構造としているが、単層構造でも3層以上の構成
としてもよい。第3配線などの上層配線も多層構成とし
てよい。サイドウォールマスク層も、多層以上の構成と
してよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変更を行うことができる。
【0047】
【発明の効果】本発明によれば、コンタクトを開口する
層間絶縁膜を形成する前にサイドウォールを除去する際
に、半導体基板中のソース・ドレイン拡散層(高濃度拡
散層)までもエッチングして半導体基板の凹みを形成す
ることがなく、凹みの形成を避けるためにエッチングス
トッパ膜を厚膜化する必要がないので、ソース・ドレイ
ン拡散層(高濃度拡散層)の導電性不純物濃度の低下を
もたらさないで、ゲート電極間の幅を狭くすることを可
能とした自己整合コンタクトを有する半導体装置を製造
することができる。
層間絶縁膜を形成する前にサイドウォールを除去する際
に、半導体基板中のソース・ドレイン拡散層(高濃度拡
散層)までもエッチングして半導体基板の凹みを形成す
ることがなく、凹みの形成を避けるためにエッチングス
トッパ膜を厚膜化する必要がないので、ソース・ドレイ
ン拡散層(高濃度拡散層)の導電性不純物濃度の低下を
もたらさないで、ゲート電極間の幅を狭くすることを可
能とした自己整合コンタクトを有する半導体装置を製造
することができる。
【図1】図1は本発明の実施形態の半導体装置の製造方
法により製造した半導体装置の断面図である。
法により製造した半導体装置の断面図である。
【図2】図2は本発明の実施形態の半導体装置の製造方
法の製造工程を示す断面図であり、(a)はオフセット
絶縁膜の形成工程まで、(b)は第1配線(ゲート電
極)のパターン加工工程まで、(c)はイオン注入によ
る低濃度拡散層の形成工程までを示す。
法の製造工程を示す断面図であり、(a)はオフセット
絶縁膜の形成工程まで、(b)は第1配線(ゲート電
極)のパターン加工工程まで、(c)はイオン注入によ
る低濃度拡散層の形成工程までを示す。
【図3】図3は図2の続きの工程を示し、(d)はサイ
ドウォールマスク用層の形成工程まで、(e)はイオン
注入による高濃度拡散層の形成工程まで、(f)はサイ
ドウォールマスク層の除去工程までを示す。
ドウォールマスク用層の形成工程まで、(e)はイオン
注入による高濃度拡散層の形成工程まで、(f)はサイ
ドウォールマスク層の除去工程までを示す。
【図4】図4は図3の続きの工程を示し、(g)はエッ
チングストッパ膜の厚膜化工程まで、(h)は第1層間
絶縁膜の形成工程まで、(i)は第1コンタクトホール
の開口工程までを示す。
チングストッパ膜の厚膜化工程まで、(h)は第1層間
絶縁膜の形成工程まで、(i)は第1コンタクトホール
の開口工程までを示す。
【図5】図5は図4の続きの工程を示し、(j)は第2
配線の形成工程まで、(k)は第2コンタクトホールの
開口工程まで、(l)は第3層間絶縁膜の形成工程まで
を示す。
配線の形成工程まで、(k)は第2コンタクトホールの
開口工程まで、(l)は第3層間絶縁膜の形成工程まで
を示す。
【図6】図6は従来例の半導体装置の製造方法の製造工
程を示す断面図であり、(a)はオフセット絶縁膜の形
成工程まで、(b)は第1配線(ゲート電極)のパター
ン加工工程まで、(c)はイオン注入による低濃度拡散
層の形成工程までを示す。
程を示す断面図であり、(a)はオフセット絶縁膜の形
成工程まで、(b)は第1配線(ゲート電極)のパター
ン加工工程まで、(c)はイオン注入による低濃度拡散
層の形成工程までを示す。
【図7】図7は図6の続きの工程を示し、(d)はサイ
ドウォールマスク用層の形成工程まで、(e)はイオン
注入による高濃度拡散層の形成工程まで、(f)はサイ
ドウォールマスク層の除去工程までを示す。
ドウォールマスク用層の形成工程まで、(e)はイオン
注入による高濃度拡散層の形成工程まで、(f)はサイ
ドウォールマスク層の除去工程までを示す。
【図8】図8は図7(d)の続きの工程を示し、エッチ
ングストッパ膜を厚膜化して形成した場合を示してい
る。
ングストッパ膜を厚膜化して形成した場合を示してい
る。
10…半導体基板、11…低濃度拡散層、12…高濃度
拡散層、20…素子分離絶縁膜、21…ゲートマスク
層、22、22a…オフセット絶縁膜、23、25…エ
ッチングストッパ膜、24…サイドウォールマスク用
層、24a…サイドウォールマスク層、26…第1層間
絶縁膜、27…第2層間絶縁膜、28…第3層間絶縁
膜、29…オーバーコート層、30、30a…下側ゲー
ト電極(下側第1配線)、31、31a…上側ゲート電
極(上側第1配線)、32、32a…下側第2配線、3
3、33a…上側第2配線、34a、34b…第3配
線、35…プラグ、36…第4配線(ビット線)、A…
ゲート電極(第1配線)、B…第2配線、CH1…第1
コンタクトホール、CH2…第2コンタクトホール、C
H3…第3コンタクトホール、D1、D2…導電性不純
物、R1…レジスト膜、H…凹み。
拡散層、20…素子分離絶縁膜、21…ゲートマスク
層、22、22a…オフセット絶縁膜、23、25…エ
ッチングストッパ膜、24…サイドウォールマスク用
層、24a…サイドウォールマスク層、26…第1層間
絶縁膜、27…第2層間絶縁膜、28…第3層間絶縁
膜、29…オーバーコート層、30、30a…下側ゲー
ト電極(下側第1配線)、31、31a…上側ゲート電
極(上側第1配線)、32、32a…下側第2配線、3
3、33a…上側第2配線、34a、34b…第3配
線、35…プラグ、36…第4配線(ビット線)、A…
ゲート電極(第1配線)、B…第2配線、CH1…第1
コンタクトホール、CH2…第2コンタクトホール、C
H3…第3コンタクトホール、D1、D2…導電性不純
物、R1…レジスト膜、H…凹み。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/336
Claims (7)
- 【請求項1】半導体基板に第1配線を形成する工程と、 前記第1配線の上層にオフセット絶縁膜を形成する工程
と、 前記オフセット絶縁膜を被覆して全面に窒化シリコンの
エッチングストッパ膜を形成する工程と、 前記第1配線およびオフセット絶縁膜の側壁面と対向し
て酸化シリコンのサイドウォールマスク層を形成する工
程と、 前記サイドウォールマスク層をマスクとしてイオン注入
を行い、前記半導体基板中に導電性不純物の拡散層を形
成する工程と、 前記エッチングストッパ膜に対する選択比を有して前記
サイドウォールマスク層を除去する工程と、 前記エッチングストッパ膜の上層に全面に絶縁膜を形成
する工程と、 前記拡散層に達するコンタクトホールを前記絶縁膜に開
口する工程とを有する半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】前記サイドウォールマスク層を形成する工
程が、O3 およびTEOS(tetraethylorthosilicate
)を原料に含むCVD法により形成する工程である請
求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】前記サイドウォールマスク層を除去する工
程が、ウェットエッチングにより行う工程である請求項
1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】前記サイドウォールマスク層を形成する工
程が、前記エッチングストッパ膜の上層に全面にサイド
ウォールマスク用層を形成する工程と、前記第1配線お
よびオフセット絶縁膜の側壁面と対向する部分のサイド
ウォールマスク用層を残して前記サイドウォールマスク
用層を全面にエッチバックする工程とを含む請求項1記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】前記オフセット絶縁膜を形成する工程の
後、前記サイドウォールマスク層を形成する工程の前
に、前記第1配線をマスクとしてイオン注入を行い、前
記半導体基板中に導電性不純物の低濃度拡散層を形成す
る工程をさらに有し、 前記サイドウォールマスク層をマスクとしてイオン注入
を行い、前記半導体基板中に導電性不純物の拡散層を形
成する工程が、前記低濃度拡散層よりも高濃度に導電性
不純物を含有する拡散層を形成する工程である請求項1
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】前記サイドウォールマスク層を除去する工
程の後、前記前記エッチングストッパ膜の上層に全面に
絶縁膜を形成する工程の前に、前記エッチングストッパ
膜を厚膜化する工程をさらに有する請求項1記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項7】前記半導体基板に第1配線を形成する工程
の前に、前記半導体基板にチャネル形成領域を形成する
工程と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工
程とをさらに有し、 前記半導体基板に第1配線を形成する工程が、前記ゲー
ト絶縁膜上に第1配線を形成する工程であり、 前記第1配線をゲート電極とする電界効果トランジスタ
を形成する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9250791A JPH1197529A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9250791A JPH1197529A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197529A true JPH1197529A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17213110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9250791A Pending JPH1197529A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197529A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6333233B1 (en) | 1997-09-09 | 2001-12-25 | Fujitsu Limited | Semiconductor device with self-aligned contact and its manufacture |
| US6483150B1 (en) | 2000-03-01 | 2002-11-19 | Fujitsu Limited | Semiconductor device with both memories and logic circuits and its manufacture |
| KR100416607B1 (ko) * | 2001-10-19 | 2004-02-05 | 삼성전자주식회사 | 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
| KR100438772B1 (ko) * | 2001-08-07 | 2004-07-05 | 삼성전자주식회사 | 버블 디펙트를 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조방법 |
| KR100589498B1 (ko) * | 2003-06-25 | 2006-06-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자 및 그의 제조방법 |
-
1997
- 1997-09-16 JP JP9250791A patent/JPH1197529A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6333233B1 (en) | 1997-09-09 | 2001-12-25 | Fujitsu Limited | Semiconductor device with self-aligned contact and its manufacture |
| US6483150B1 (en) | 2000-03-01 | 2002-11-19 | Fujitsu Limited | Semiconductor device with both memories and logic circuits and its manufacture |
| US6605510B2 (en) | 2000-03-01 | 2003-08-12 | Fujitsu Limited | Semiconductor device with both memories and logic circuits and its manufacture |
| KR100438772B1 (ko) * | 2001-08-07 | 2004-07-05 | 삼성전자주식회사 | 버블 디펙트를 방지할 수 있는 반도체 소자의 제조방법 |
| US6841851B2 (en) | 2001-08-07 | 2005-01-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device having a high density plasma oxide layer |
| KR100416607B1 (ko) * | 2001-10-19 | 2004-02-05 | 삼성전자주식회사 | 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
| US6852581B2 (en) | 2001-10-19 | 2005-02-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of manufacturing a semiconductor device having increased gaps between gates |
| US6911740B2 (en) | 2001-10-19 | 2005-06-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device having increased gaps between gates |
| KR100589498B1 (ko) * | 2003-06-25 | 2006-06-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자 및 그의 제조방법 |
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