JP4457426B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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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、特に微細なコンタクト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などに見られるように、半導体装置の微細化、高集積化および高性能化が進展するに伴い、酸化シリコン(SiO2 )などからなる層間絶縁層のドライエッチングについても技術的要素がますます厳しくなっている。
例えば、MOS(Metal-Oxide-Semiconductor )トランジスタのゲート電極とソース・ドレイン拡散層へのコンタクトホールとの距離が短くなってきている。このため、コンタクトホール形成のためのリソグラフィー工程における合わせずれにより、ゲート電極とソース・ドレイン拡散層へのコンタクトとが短絡するという問題が生じてしまう。
【0003】
上記の問題を避けるために、ゲート電極上部および側壁を窒化シリコンなど、層間絶縁膜と異なる材料で被覆し、コンタクトがゲート電極に接触あるいは近接するのを防止し、コンタクトホール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SACと略)技術が開発および提案され、現在までにSACに関する活発な研究がなされている。
【0004】
また、上記のSACと同様に、コンタクトホールとソース・ドレイン拡散層との合わせずれによりコンタクトが素子分離領域上に配置され、コンタクトホールの形成時に素子分離絶縁膜をエッチングしてしまうという問題がある。これを図面を参照して説明する。
図14(a)は、コンタクトホールを形成する工程の前における半導体装置の断面図である。
シリコン半導体基板10の素子分離用溝Tに埋め込まれたSTI(Shallow Trench Isolation)型素子分離絶縁膜21に分離された活性領域上に、酸化シリコンからなるゲート絶縁膜22が形成されており、その上層にポリシリコンからなる下層ゲート電極30aとタングステンシリサイドからなる上層ゲート電極31aからなるポリサイド構造のゲート電極32が形成されている。
ゲート電極32の側壁を被覆して例えば窒化シリコンからなり、LDD(Lightly Doped Drain )スペーサとなるサイドウォール絶縁膜24aが形成されており、ゲート電極32の両側部における半導体基板10中には、低濃度拡散層11と高濃度拡散層12からなるLDD構造のソース・ドレイン拡散層が形成されており、MOSトランジスタが構成されている。
【0005】
上記のトランジスタを被覆して全面に例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜26が形成されており、その上層に、コンタクトホールの開口パターンが転写されたレジスト膜RCHが形成されている。
ここで、フォトリソグラフィー工程における合わせずれなどにより、コンタクトホールの開口パターンの開口部がSTI素子分離絶縁膜21にかかっているものとする。
【0006】
上記の構造から、レジスト膜RCHをマスクとしてRIE(反応性イオンエッチング)などのエッチングを施すことにより、図14(b)に示すように、層間絶縁膜26にコンタクトホールCHが開口されるが、上記のようにコンタクトホールCHの開口パターンの開口部がSTI素子分離絶縁膜21にかかっていることから、コンタクトホールCH内における素子分離絶縁膜部分Xまでもエッチングされて、素子分離用溝Tにおけるシリコン半導体基板10の表面が露出してしまい、このコンタクトホールCH内に埋め込み電極などを形成した場合には接合リーク電流が増大してしまうという問題が発生する。
【0007】
上記のコンタクトホール内における素子分離絶縁膜部分までもエッチングされることを防止するために、ソース・ドレイン拡散層および素子分離絶縁膜上を例えば窒化シリコンからなるエッチングストッパ膜で被覆して保護する方法が開発されている。
図15(a)は、コンタクトホールを形成する工程の前における半導体装置の断面図である。
上記の半導体装置は、図14(a)に示す半導体装置に対して、トランジスタを被覆して全面に例えば窒化シリコンのエッチングストッパ膜25が形成されており、その上層に酸化シリコンの層間絶縁膜が形成されていることが異なっている。
【0008】
上記の構造に対してコンタクトホールを開口する場合には、レジスト膜RCHをマスクとしてRIE(反応性イオンエッチング)などのエッチングストッパ膜25でエッチングが遅くなるような条件のエッチングを施し、図15(b)に示すように、エッチングストッパ膜25上で一度エッチングを停止する。
【0009】
次に、図15(c)に示すように、エッチング条件を変えて、コンタクトホールCH内に露出した窒化シリコンを選択的に除去するような条件のエッチングにより、コンタクトホールCH内のエッチングストッパ膜25を除去し、ソース・ドレイン拡散層を露出させる。
以降の工程としては、コンタクトホールCH内に埋め込み電極などを形成して所望の半導体装置を形成する。
【0010】
上記の半導体装置に製造方法によれば、コンタクトホール内における素子分離絶縁膜部分までもエッチングされることが防止され、接合リーク電流が増大してしまうという問題を回避することができる。
近年においては、集積度をさらに向上させるためにかそくてきにレイアウトが縮小されており、これに伴って上記のゲート電極に対して拡散層へのコンタクトをの自己整合的に形成することと、コンタクト形成時の素子分離絶縁膜エッチング防止を両立させることが必要となってくる。
【0011】
上記のゲート電極に対して拡散層へのコンタクトをの自己整合的に形成することと、コンタクト形成時の素子分離絶縁膜エッチング防止を両立させる半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図16(a)に示すように、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition )法によりシリコン半導体基板10上に窒化シリコンを堆積させ、活性領域として例えばDRAM(メモリ)部となる領域1とロジック部となる領域2を除く素子分離領域を開口するパターンの不図示のレジスト膜を形成し、RIE(反応性イオンエッチング)などのエッチングにより素子分離領域の窒化シリコンを除去して、素子分離用溝を形成するためのマスク層20を形成する。
ここで、領域1は以降の工程において複数のトランジスタのゲート電極の間隔が0.18μmとなるように、一方、領域2は0.24μmとなるように、それぞれゲート線幅0.13μmのゲート電極を形成する領域である。
【0012】
次に、図16(b)に示すように、マスク層20をマスクとしてRIEなどのエッチングを施し、半導体基板10に素子分離用溝Tを形成する。
【0013】
次に、図16(c)に示すように、例えば熱酸化法により素子分離用溝Tの内壁に不図示のトレンチ内壁保護膜を形成した後、例えば高密度プラズマCVD法により、トレンチ状の素子分離用溝Tを埋め込みながら全面に酸化シリコンを堆積させた後、CMP(Chemical Mechanical Polishing )法により、酸化シリコン膜の上面からマスク層20をストッパとして研磨し、素子分離絶縁膜21を形成する。
【0014】
次に、図17(d)に示すように、例えばホットリン酸などのウェットエッチングによりマスク層20を除去する。このとき、上記のCMP工程後のマスク層20の膜厚の分,素子分離絶縁膜21が半導体基板10表面から凸に突出する形状となる。
【0015】
次に、図17(e)に示すように、イオン注入によりウェルを形成した後、例えば熱酸化法により酸化シリコン層を数nmの膜厚で形成し、ゲート絶縁膜22とする。
次に、例えばCVD法によりゲート絶縁膜22の上層にポリシリコンを70nmの膜厚で堆積させ、下層ゲート電極用層30を形成する。
次に、例えばCVD法により窒化タングステンとタングステンをそれぞれ5nm,60nmの膜厚で積層させ、上層ゲート電極用層31を形成する。
次に、例えばCVD法により窒化シリコンを100nmの膜厚で堆積させ、オフセット絶縁膜23を形成する。
【0016】
次に、図17(f)に示すように、フォトリソグラフィー工程によりゲート電極のパターンにレジスト膜Rを形成し、レジスト膜RをマスクとしてRIEなどのエッチングを施し、上層ゲート電極用層31および下層ゲート電極用層30を順にパターン加工して、ポリシリコンの下層ゲート電極30aと、窒化タングステンおよびタングステンの積層体である上層ゲート電極31aとからなり、窒化シリコンのオフセット絶縁膜23a付きのゲート電極32を形成する。
ここで、上述のようにゲート電極32は、領域1においては複数のトランジスタのゲート電極の間隔b1 が0.18μmとなるように、一方、領域2においてはゲート電極の間隔b2 が0.24μmとなるように、それぞれ0.13μmのゲート線幅aのゲート電極を形成する。
このとき、薄膜のゲート絶縁膜22もゲート電極パターンに加工される。
【0017】
次に、図18(g)に示すように、ゲート電極32をマスクとして、リンあるいはホウ素などの導電性不純物D1をイオン注入し、ゲート電極32の両側部における半導体基板10の活性領域中に低濃度拡散層11を形成する。
【0018】
次に、図18(h)に示すように、例えばCVD法によりゲート電極32を被覆して窒化シリコンを全面に70nmの膜厚で堆積させ、サイドウォール絶縁膜用層24を形成する。
【0019】
次に、図18(i)に示すように、例えばRIEなどのエッチングによりエッチバックを行い、ゲート電極32の両側部におけるサイドウォール絶縁膜用層24を残してそれ以外を除去し、堆積時の膜厚とほぼ同じ70nmの膜厚を有し、LDDスペーサとなるサイドウォール絶縁膜24aを形成する。
従って、この時点で領域1におけるゲート電極32の間のサイドウォール絶縁膜24aの間隔は0.04μm、領域2においては0.10μmとなる。
【0020】
次に、図19(j)に示すように、サイドウォール絶縁膜24aをマスクとして導電性不純物D2をイオン注入し、ゲート電極32の両側部における半導体基板10の活性領域中に低濃度拡散層11と接続する高濃度拡散層12を形成する。これにより、LDD構造のソース・ドレイン拡散層が形成される。
【0021】
次に、図19(k)に示すように、例えばCVD法により、オフセット絶縁膜23a、サイドウォール絶縁膜24a、高濃度拡散層12の上層および素子分離絶縁膜21の上層を含めて全面に窒化シリコンを20nmの膜厚で堆積させ、エッチングストッパ膜25を形成する。
ここで、領域1においてはゲート電極32の間のサイドウォール絶縁膜24aの間がエッチングストッパ膜25により埋め込まれることになる。
【0022】
次に、図19(l)に示すように、例えばCVD法によりBPSGなどの酸化シリコンを堆積させ、リフロー、エッチバック、あるいはCMP法などにより平坦化して、層間絶縁膜26を形成する。
【0023】
次に、図20(m)に示すように、フォトリソグラフィー工程により、コンタクトホールの開口パターンのレジスト膜(不図示)を層間絶縁膜26の上層にパターン形成し、RIEあるいはプラズマエッチングなどのエッチングストッパ膜25でエッチングが遅くなるような条件のエッチングを施し、領域1において第1コンタクトホールCH1を、領域2において第2コンタクトホールCH2を開口する。エッチングは、エッチングストッパ膜25で一度停止する。
【0024】
次に、図20(n)に示すように、エッチング条件を変えて、コンタクトホールCH1,2内に露出した窒化シリコンを選択的に除去するような条件のエッチングにより、コンタクトホールCH内のエッチングストッパ膜25を除去し、ソース・ドレイン拡散層を露出させる。
このように、エッチングストッパ膜で25がソース・ドレイン拡散層と素子分離絶縁膜の上層を被覆おり、エッチングを一度停止して、改めてソース・ドレイン拡散層領域を開口するので、コンタクト形成時の素子分離絶縁膜のエッチングを防止できる。
また、ゲート電極の上部および側壁を窒化シリコンなど、層間絶縁膜と異なる材料で被覆しているので、拡散層に対してコンタクトを自己整合的に開口し、開口パターンに合わせずれが生じても、コンタクトがゲート電極に接触あるいは近接するのを防止することができる。
【0025】
以降の工程としては、例えば、コンタクトホール内をタングステンで埋め込んでソース・ドレイン拡散層に接続するプラグを形成し、さらにその上層にアルミニウムなどの上層配線を形成して、所望の半導体装置に至る。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の半導体装置の製造方法においては、コンタクトホール内に露出した窒化シリコンを選択的に除去するような条件のエッチングにより、コンタクトホールCH内のエッチングストッパ膜を除去する工程において、領域2においてはサイドウォール状のエッチングストッパ膜の一部25aが形成されて高濃度拡散層12に達するコンタクトホールが開口され、また、領域1においてもゲート電極32の間ではない領域では高濃度拡散層12に達するコンタクトホールが開口されるが、一方で、領域1におけるゲート電極32の間のサイドウォール絶縁膜24aの間の部分がエッチングストッパ膜25に埋め込まれてしまっていることから、図20(n)に示すように、コンタクトホール内に窒化シリコン膜25cが残されてしまい、開口不良となって、コンタクトの接触不良が発生してしまう。
【0027】
上記の問題を避けるために、LDDスペーサとなるサイドウォール絶縁膜の膜厚を薄くして、ゲート電極の間のサイドウォール絶縁膜の間を広げた場合、コンタクトホールの開口には問題がなくなるが、この場合にはLDDスペーサの幅を狭めることになり、即ち、LDD幅が狭くなってトランジスタの短チャネル効果が増大するという別の問題が発生する。
特に、ソース・ドレイン拡散層の自己整合的にシリサイド層を形成するサリサイドプロセスにおいては、シリサイド層がトランジスタのチャネル形成領域に近くなりすぎ、高融点金属の拡散やシリサイド層に起因する応力により、トランジスタの短チャネル効果の増大、ゲート電極周辺部分の拡散層におけるリーク電流の増大を招いてしまう。
【0028】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、従って本発明は、トランジスタの短チャネル効果の増大など、トランジスタ特性を悪化させずに、自己整合的コンタクトホールを安定に開口することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0037】
【課題を解決するための手段】
また、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、半導体基板の第1領域と第2領域において、前記半導体基板に導電層を形成する工程と、前記第1領域と第2領域において、前記導電層の上層にオフセット絶縁膜を形成する工程と、前記第1領域と第2領域において、前記オフセット絶縁膜および前記導電層の側壁部にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記第1領域と第2領域において、前記オフセット絶縁膜、前記サイドウォール絶縁膜および前記半導体基板を被覆してエッチングストッパ膜を形成する工程と、前記第1領域において、前記サイドウォール絶縁膜および前記エッチングストッパ膜をマスクとして、前記半導体基板の上層部分の前記エッチングストッパ膜を透過させながら導電性不純物を導入し、前記半導体基板中に第1の濃度の導電性不純物を含有する第1不純物含有領域を形成する工程と、前記第2領域において、少なくとも前記サイドウォール絶縁膜の側壁部における前記エッチングストッパ膜を残しながら、少なくとも前記半導体基板を被覆する部分の前記エッチングストッパ膜を除去する工程と、前記第2領域において、前記サイドウォール絶縁膜および当該サイドウォール絶縁膜の側壁部における前記エッチングストッパ膜をマスクとして導電性不純物を導入し、前記半導体基板中に第2の濃度の導電性不純物を含有する第2不純物含有領域を形成する工程と、前記第1領域および第2領域において、全面に絶縁膜を形成する工程と、前記第1領域および第2領域において、前記エッチングストッパ膜に対して選択比を有してコンタクトホール開口領域における前記絶縁膜を除去するエッチングにより、前記第1領域においては前記コンタクトホール開口領域内に前記エッチングストッパ膜を露出させ、前記第2領域においては前記コンタクトホール開口領域内に前記第2不純物含有領域を露出させるコンタクトホールを開口する工程と、前記第1領域において、前記コンタクトホール開口領域内に露出したエッチングストッパ膜を除去して前記第1不純物含有領域を露出させるコンタクトホールを開口する工程とを有し、上記各工程を逐次的に実施する。
【0038】
上記の本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記第1領域と第2領域において、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絶縁膜を形成する工程の前に、前記オフセット絶縁膜をマスクとして導電性不純物を導入し、前記半導体基板中に第1の濃度および第2の濃度よりも低濃度である第3の濃度の導電性不純物を含有する第3不純物含有領域を形成する工程をさらに有し、前記第1領域において、前記第1不純物含有領域を形成する工程においては、前記第3不純物含有領域に接続して形成し、前記第2領域において、前記第2不純物含有領域を形成する工程においては、前記第3不純物含有領域に接続して形成する。
【0039】
上記の本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記第2領域において第2不純物含有領域を形成する工程の後、前記第1領域および第2領域において絶縁膜を形成する工程の前に、前記第2領域において、前記第2不純物含有領域の表層部に金属シリサイド層を形成する工程をさらに有し、前記第2領域において前記コンタクトホール開口領域内に前記第2不純物含有領域を露出させる工程においては、前記第2不純物含有領域の表層部に形成された金属シリサイド層を露出させる。
【0040】
上記の本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記第1領域および第2領域において、前記導電層を形成する工程の前に、前記半導体基板の少なくとも前記第1領域と前記第2領域に分離する素子分離領域に素子分離絶縁膜を形成する工程をさらに有し、前記エッチングストッパ膜を形成する工程においては、前記素子分離絶縁膜をさらに被覆して形成する。さらに好適には、前記第1領域において前記コンタクトホールを開口する工程においては、前記コンタクトホール開口領域内に前記素子分離領域の一部が含まれるように形成する。
【0041】
上記の本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記第1領域において前記コンタクトホールを開口する工程後、前記コンタクトホール内を導電体で埋め込んで前記第1不純物含有領域に接続する埋め込み電極を形成する工程をさらに有する。また、好適には、前記第2領域において前記コンタクトホールを開口する工程後、前記コンタクトホール内を導電体で埋め込んで前記第2不純物含有領域に接続する埋め込み電極を形成する工程をさらに有する。
【0042】
上記の本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記第1領域および第2領域において、前記エッチングストッパ膜を窒化シリコン含有層により形成し、前記第1領域および第2領域において、前記絶縁膜を酸化シリコン含有層により形成する。さらに好適には、前記第1領域および第2領域において、前記オフセット絶縁膜および前記サイドウォール絶縁膜を窒化シリコン含有層により形成する。
【0043】
上記の本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記素子分離絶縁膜を形成する工程が、前記半導体基板に素子分離用溝を形成する工程と、前記素子分離用溝を絶縁体で埋め込む工程とを含む。さらに好適には、前記素子分離絶縁膜を酸化シリコン含有層により形成する。
【0044】
上記の本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の素子分離領域に素子分離絶縁膜を形成し、素子分離絶縁膜で分離された第1領域と第2領域において、半導体基板に導電層を形成し、導電層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マスクとして導電性不純物を導入し、半導体基板中に導電性不純物を第3の濃度で含有する第3不純物含有領域を形成し、オフセット絶縁膜および導電層の側壁部にサイドウォール絶縁膜を形成する。
次に、第1領域と第2領域において、オフセット絶縁膜、サイドウォール絶縁膜、半導体基板(第3不純物含有領域)および素子分離絶縁膜を被覆してエッチングストッパ膜を形成する。
次に、第1領域において、サイドウォール絶縁膜およびエッチングストッパ膜をマスクとして、半導体基板(第3不純物含有領域)の上層部分のエッチングストッパ膜を透過させながら導電性不純物を導入し、半導体基板中に導電性不純物を第3の濃度よりも高濃度の第1の濃度で含有して第3不純物含有領域に接続する第1不純物含有領域を形成する。
次に、第2領域において、少なくともサイドウォール絶縁膜の側壁部におけるエッチングストッパ膜を残しながら、少なくとも半導体基板(第3不純物含有領域)を被覆する部分のエッチングストッパ膜を除去し、サイドウォール絶縁膜および当該サイドウォール絶縁膜の側壁部におけるエッチングストッパ膜をマスクとして導電性不純物を導入し、半導体基板中に導電性不純物を第3の濃度よりも高濃度の第2の濃度で含有して第3不純物含有領域に接続する第2不純物含有領域を形成する。
次に、第1領域および第2領域において、全面に絶縁膜を形成し、エッチングストッパ膜に対して選択比を有してコンタクトホール開口領域における絶縁膜を除去するエッチングにより、第1領域においては前記コンタクトホール開口領域内にエッチングストッパ膜を露出させ、第2領域においてはコンタクトホール開口領域内に第2不純物含有領域を露出させるコンタクトホールを開口する。
次に、第1領域において、コンタクトホール開口領域内に露出したエッチングストッパ膜を除去して第1不純物含有領域を露出させるコンタクトホールを開口する。
【0045】
上記の本発明の半導体装置の製造方法によれば、第1領域において、サイドウォール絶縁膜およびエッチングストッパ膜をマスクとして、半導体基板(第3不純物含有領域)の上層部分のエッチングストッパ膜を透過させながら導電性不純物を導入して、第1不純物含有領域を形成する。
一方、第2領域においては、サイドウォール絶縁膜の側壁部におけるエッチングストッパ膜を残しながら、半導体基板(第3不純物含有領域)を被覆する部分のエッチングストッパ膜を除去し、サイドウォール絶縁膜および当該サイドウォール絶縁膜の側壁部におけるエッチングストッパ膜をマスクとして導電性不純物を導入して、第2不純物含有領域を形成する。
従って、第1領域においては、サイドウォール絶縁膜およびエッチングストッパ膜がLDDスペーサとしての機能を有するので、サイドウォール絶縁膜の膜厚を薄くしても、トランジスタの短チャネル効果の増大など、トランジスタ特性を悪化させないで形成することができ、さらに、サイドウォール絶縁膜の膜厚を薄くすることが可能であるのでゲート電極の間のサイドウォール絶縁膜の間がエッチングストッパ膜に埋め込まれてしまうことを防止し、コンタクトホール内のエッチングストッパ膜を除去する工程において開口不良が発生することを抑制して自己整合的コンタクトホールを安定に開口することができる。
一方、第2領域においては、サイドウォール絶縁膜および当該サイドウォール絶縁膜の側壁部におけるエッチングストッパ膜がLDDスペーサとしての機能を有するので、サイドウォール絶縁膜の膜厚を薄くしても、トランジスタの短チャネル効果の増大など、トランジスタ特性を悪化させないで形成することができる。さらに、半導体基板(第3不純物含有領域)を被覆する部分のエッチングストッパ膜を除去しているのでソース・ドレイン拡散層に自己整合的にシリサイド層を形成することができ、この場合でもサイドウォール絶縁膜および当該サイドウォール絶縁膜の側壁部におけるエッチングストッパ膜により、シリサイド層がトランジスタのチャネル形成領域に近くなりすぎることはなく、短チャネル効果を抑制し、ゲート電極周辺部分の拡散層におけるリーク電流の増大を抑制して形成することが可能である。
【0046】
【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。
【0047】
第1実施形態
本実施形態にかかる半導体装置は、SACによるコンタクト接続を有する半導体装置であり、図1はその断面図である。
シリコン半導体基板10に、活性領域として例えばDRAM(メモリ)部である領域1とロジック部である領域2に分離する素子分離領域に、素子分離用溝Tが形成されており、例えば酸化シリコンからなる素子分離絶縁膜21が埋め込まれている。
【0048】
上記の領域1においては、半導体基板10の上層に、ゲート絶縁膜22を介してポリシリコンの下層ゲート電極30aと、窒化タングステンおよびタングステンの積層体である上層ゲート電極31aとからなり、窒化シリコンのオフセット絶縁膜23a付きのゲート電極32が形成されている。
また、ゲート電極32の両側部における半導体基板10中には、導電性不純物を低濃度に含有する低濃度拡散層11と高濃度に含有する高濃度拡散層12が形成されており、LDD(Lightly Doped Drain )構造のソース・ドレイン拡散層が形成されている。
ゲート電極32の両側部には、例えば窒化シリコンからなるサイドウォール絶縁膜24aが形成されており、その上層に領域1を全面に窒化シリコンのエッチングストッパ膜25が形成されている。サイドウォール絶縁膜24aとエッチングストッパ膜25の膜厚により、上記のソース・ドレイン拡散層のLDD幅が決定されている。
【0049】
エッチングストッパ膜25の上層にBPSG(ホウ素とリンを含有する酸化シリコン)などの酸化シリコン系の層間絶縁膜26が形成されている。
層間絶縁膜26およびエッチングストッパ膜25には、高濃度拡散層12に達する第1コンタクトホールCH1が開口されている。ゲート電極の間の領域に開口されている第1コンタクトホールCH1内においては、サイドウォール絶縁膜24aの側部にエッチングストッパ膜の一部25bが残されながら高濃度拡散層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の内壁を被覆して例えばチタンおよび窒化チタンの積層体である密着層33が形成され、その上層に第1コンタクトホール内を埋め込むようにして例えばタングステンからなるプラグ34aが形成され、さらにその上層に例えばアルミニウムからなる上層配線35が形成されている。
【0050】
次に、上記の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、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition )法によりシリコン半導体基板10上に窒化シリコンを堆積させ、活性領域として例えばDRAM(メモリ)部となる領域1とロジック部となる領域2を除く素子分離領域を開口するパターンの不図示のレジスト膜を形成し、RIE(反応性イオンエッチング)などのエッチングにより素子分離領域の窒化シリコンを除去して、素子分離用溝を形成するためのマスク層20を形成する。
ここで、領域1は以降の工程において複数のトランジスタのゲート電極の間隔が0.18μmとなるように、一方、領域2は0.24μmとなるように、それぞれゲート線幅0.13μmのゲート電極を形成する領域である。
【0051】
次に、図2(b)に示すように、マスク層20をマスクとしてRIEなどのエッチングを施し、半導体基板10に素子分離用溝Tを形成する。
【0052】
次に、図2(c)に示すように、例えば熱酸化法により素子分離用溝Tの内壁に不図示のトレンチ内壁保護膜を形成した後、例えば高密度プラズマCVD法により、トレンチ状の素子分離用溝Tを埋め込みながら全面に酸化シリコンを堆積させた後、CMP(Chemical Mechanical Polishing )法により、酸化シリコン膜の上面からマスク層20をストッパとして研磨し、素子分離絶縁膜21を形成する。
【0053】
次に、図3(d)に示すように、例えばホットリン酸などのウェットエッチングによりマスク層20を除去する。このとき、上記のCMP工程後のマスク層20の膜厚の分,素子分離絶縁膜21が半導体基板10表面から凸に突出する形状となる。
【0054】
次に、図3(e)に示すように、イオン注入によりウェルの形成あるいはチャネル不純物の導入を行った後、例えば熱酸化法により酸化シリコン層を数nm(例えば3nm)の膜厚で形成し、ゲート絶縁膜22とする。
次に、例えばCVD法によりゲート絶縁膜22の上層にポリシリコンを70nmの膜厚で堆積させ、下層ゲート電極用層30を形成する。
次に、例えばCVD法により窒化タングステンとタングステンをそれぞれ5nm,60nmの膜厚で積層させ、上層ゲート電極用層31を形成する。
次に、例えばCVD法により窒化シリコンを100nmの膜厚で堆積させ、オフセット絶縁膜23を形成する。
【0055】
次に、図3(f)に示すように、フォトリソグラフィー工程によりゲート電極のパターンにレジスト膜Rを形成し、レジスト膜RをマスクとしてRIEなどのエッチングを施し、上層ゲート電極用層31および下層ゲート電極用層30を順にパターン加工して、ポリシリコンの下層ゲート電極30aと、窒化タングステンおよびタングステンの積層体である上層ゲート電極31aとからなり、窒化シリコンのオフセット絶縁膜23a付きのゲート電極32を形成する。
ここで、上述のようにゲート電極32は、領域1においては複数のトランジスタのゲート電極の間隔b1 が0.18μmとなるように、一方、領域2においてはゲート電極の間隔b2 が0.24μmとなるように、それぞれ0.13μmのゲート線幅aのゲート電極を形成する。
このとき、薄膜のゲート絶縁膜22もゲート電極パターンに加工される。
【0056】
次に、図4(g)に示すように、ゲート電極32をマスクとして、例えばリンあるいはホウ素などの導電性不純物D1をイオン注入し、ゲート電極32の両側部における半導体基板10の活性領域中に低濃度拡散層11を形成する。
【0057】
次に、図4(h)に示すように、例えばCVD法によりゲート電極32を被覆して窒化シリコンを全面に50nmの膜厚で堆積させ、サイドウォール絶縁膜用層24を形成する。
【0058】
次に、図4(i)に示すように、例えばRIEなどのエッチングによりエッチバックを行い、ゲート電極32の両側部におけるサイドウォール絶縁膜用層24を残してそれ以外を除去し、堆積時の膜厚とほぼ同じ50nmの膜厚を有するサイドウォール絶縁膜24aを形成する。
従って、この時点で領域1におけるゲート電極32の間のサイドウォール絶縁膜24aの間隔は0.08μm、領域2においては0.14μmとなる。
【0059】
次に、図5(j)に示すように、例えばCVD法により、オフセット絶縁膜23a、サイドウォール絶縁膜24a、低濃度拡散層11の上層および素子分離絶縁膜21の上層を含めて全面に窒化シリコンを20nmの膜厚で堆積させ、エッチングストッパ膜25を形成する。
ここで、領域1においてはゲート電極32の間のサイドウォール絶縁膜24aの間がエッチングストッパ膜25により完全に埋め込まれることはなく、例えば0.04μmの間隙を有する。
【0060】
次に、図5(k)に示すように、領域2を保護して領域1を開口するレジスト膜R2を形成し、領域1においてサイドウォール絶縁膜24aおよびエッチングストッパ膜25をマスクとして低濃度拡散層11よりも高濃度となるように導電性不純物D2をイオン注入し、ゲート電極32の両側部における半導体基板10の活性領域中に低濃度拡散層11と接続する高濃度拡散層12を形成する。これにより、LDD構造のソース・ドレイン拡散層が形成される。
【0061】
次に、図5(l)に示すように、領域1を保護して領域2を開口するレジスト膜R3を形成し、領域2において例えばRIEなどのエッチングによりエッチバックを行い、サイドウォール絶縁膜24aの両側部におけるサイドウォール状のエッチングストッパ膜の一部25aを残してそれ以外を除去する。
【0062】
次に、図6(m)に示すように、領域2においてサイドウォール絶縁膜24aおよびエッチングストッパ膜の一部25aをマスクとして低濃度拡散層11よりも高濃度となるように導電性不純物D3をイオン注入し、ゲート電極32の両側部における半導体基板10の活性領域中に低濃度拡散層11と接続する高濃度拡散層12を形成する。これにより、領域2においてもLDD構造のソース・ドレイン拡散層が形成される。
次に、例えば窒素雰囲気中で1000℃、10秒のランプアニール処理を施し、領域1および領域2における低濃度拡散層11および高濃度拡散層12中の導電性不純物を活性化および拡散させる。
【0063】
次に、図6(n)に示すように、レジスト膜R3を除去した後、例えば基板温度450℃としてコバルトなどの金属を全面に10nmの膜厚で堆積させ、550℃、30秒のランプアニールを処理を施してコバルトなどの金属と基板のシリコンを反応させてシリサイド化し、硫酸過水により未反応のコバルトなどの金属を除去し、領域2の高濃度拡散層に対して自己整合的にコバルトシリサイド層などの金属シリサイド層13を形成する。
【0064】
次に、図6(o)に示すように、例えばCVD法によりBPSGなどの酸化シリコンを1200nmの膜厚で堆積させ、エッチバックあるいはCMP法などにより平坦化して、700nmの膜厚の層間絶縁膜26を形成する。また、リフローなどにより平坦化することもできる。
【0065】
次に、図7(p)に示すように、フォトリソグラフィー工程により、コンタクトホールの開口パターンのレジスト膜(不図示)を層間絶縁膜26の上層にパターン形成し、RIEあるいはプラズマエッチングなどのエッチングストッパ膜25でエッチングが遅くなるような条件(例えば窒化シリコンに対して酸化シリコンを20倍のエッチング速度で除去するような条件)で酸化シリコン900nm分の膜厚に相当するエッチングを施し、領域1においてエッチングストッパ膜25を露出させる第1コンタクトホールCH1を、領域2において金属シリサイド層13を露出させる第2コンタクトホールCH2を開口する。
ここで、エッチング条件としては、例えば(RFパワー:2kW、ガス流量:Ar/O2/C4F8=200/10/20sccm、圧力:5Pa)とする。
【0066】
次に、図7(q)に示すように、エッチング条件を変えて、例えば酸化シリコンに対して窒化シリコンを7倍のエッチング速度で除去するような条件で、窒化シリコン30nm分の膜厚に相当するエッチングにより、第1コンタクトホールCH1内に露出した窒化シリコン(エッチングストッパ膜25)を選択的に除去し、高濃度拡散層12を露出させる。
ここで、エッチング条件としては、例えば(RFパワー:500W、ガス流量:Ar/O2/CHF3=100/10/20sccm、圧力:5Pa)とする。
このように、エッチングストッパ膜で25がソース・ドレイン拡散層と素子分離絶縁膜の上層を被覆おり、エッチングを一度停止して、改めてソース・ドレイン拡散層領域を開口するので、コンタクト形成時の素子分離絶縁膜のエッチングを防止できる。
また、ゲート電極の上部および側壁を窒化シリコンなど、層間絶縁膜と異なる材料で被覆しているので、拡散層に対してコンタクトを自己整合的に開口し、開口パターンに合わせずれが生じても、コンタクトがゲート電極に接触あるいは近接するのを防止することができる。
【0067】
次に、図8(r)に示すように、例えば、コンタクトホール内をチタン、窒化チタンをそれぞれ20nm、50nmの膜厚で堆積させて密着層33を形成し、さらにCVD法によりタングステンを250nmの膜厚で堆積させてコンタクトホールCH1,2内を埋め込み、プラグ用層34を形成する。
【0068】
次に、図8(s)に示すように、例えばCMP法などによりコンタクトホールCH1,2の外部に堆積されたプラグ用層34および密着層33を除去し、コンタクトホールCH1,2の埋め込まれた密着層33およびプラグ34aを形成する。
【0069】
以降の工程としては、プラグ34aの上層にアルミニウムなどの導電性材料により上層配線35を形成して、図1に示す半導体装置とすることができる。
【0070】
上記の本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、領域1において、サイドウォール絶縁膜24aおよびエッチングストッパ膜25をマスクとして導電性不純物D2をイオン注入するので、サイドウォール絶縁膜24aおよびエッチングストッパ膜25がLDDスペーサとしての機能を有し、サイドウォール絶縁膜の膜厚を薄くしても、トランジスタの短チャネル効果の増大など、トランジスタ特性を悪化させないで形成することができる。
【0071】
また、領域2においては、サイドウォール絶縁膜24aおよび当該サイドウォール絶縁膜の側壁部におけるエッチングストッパ膜の一部25aをマスクとして導電性不純物D3をイオン注入するので、サイドウォール絶縁膜24aおよびエッチングストッパ膜の一部25aがLDDスペーサとしての機能を有し、サイドウォール絶縁膜の膜厚を薄くしても、トランジスタの短チャネル効果の増大など、トランジスタ特性を悪化させないで形成することができる。
さらに、高濃度拡散層に対して自己整合的にシリサイド層を形成する工程においては、領域1はエッチングストッパ膜で被覆されているのでシリサイド化は行われず、領域2においてソース・ドレイン拡散層の自己整合的にシリサイド層を形成することができる。この場合でもサイドウォール絶縁膜および当該サイドウォール絶縁膜の側壁部におけるエッチングストッパ膜により、シリサイド層がトランジスタのチャネル形成領域に近くなりすぎることはなく、短チャネル効果を抑制し、ゲート電極周辺部分の拡散層におけるリーク電流の増大を抑制して形成することが可能である。
【0072】
上記の半導体装置の製造方法により、より狭いゲート電極の間隔においてゲート電極間の拡散層にコンタクトを形成することが可能となり、設計ルールのさらなる縮小が可能で、集積度の向上および半導体装置の動作速度の高速化、低消費電力化および低コスト化が可能となる。
また、コンタクトのエッチングストッパ膜をサリサイドプロセスにおけるシリサイド化防止膜としても機能させることができ、工程数を増加させないでサリサイドの部分形成が可能となっている。
【0073】
第2実施形態
本実施形態に係る半導体装置は実質的に第1実施形態に係る半導体装置と同様であり、その断面図を図9に示す。
第1実施形態に係る半導体装置に対して、領域1における第1コンタクトホールCH1内に例えばポリシリコンからなるプラグ36aが形成されていることが異なる。
【0074】
上記の半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図10(a)に示す状態までは、第1実施形態における図6(o)に示すまでの工程と同様にして形成する。
【0075】
次に、図10(b)に示すように、フォトリソグラフィー工程により、領域2は全面に保護し、領域1のみのコンタクトホールの開口パターンのレジスト膜(不図示)を層間絶縁膜26の上層にパターン形成し、RIEあるいはプラズマエッチングなどのエッチングストッパ膜25でエッチングが遅くなるような条件(例えば窒化シリコンに対して酸化シリコンを20倍のエッチング速度で除去するような条件)で酸化シリコン900nm分の膜厚に相当するエッチングを施し、エッチングストッパ膜25を露出させる第1コンタクトホールCH1を開口する。
ここで、エッチング条件としては、例えば(RFパワー:2kW、ガス流量:Ar/O2/C4F8=200/10/20sccm、圧力:5Pa)とする。
【0076】
次に、図11(c)に示すように、エッチング条件を変えて、例えば酸化シリコンに対して窒化シリコンを7倍のエッチング速度で除去するような条件で、窒化シリコン30nm分の膜厚に相当するエッチングにより、第1コンタクトホールCH1内に露出した窒化シリコン(エッチングストッパ膜25)を選択的に除去し、高濃度拡散層12を露出させる。
ここで、エッチング条件としては、例えば(RFパワー:500W、ガス流量:Ar/O2/CHF3=100/10/20sccm、圧力:5Pa)とする。
【0077】
次に、図11(d)に示すように、例えばCVD法により第1コンタクトホールCH1内を埋め込んで全面にポリシリコンを堆積させ、プラグ用層36を形成する。
【0078】
次に、図12(e)に示すように、エッチバックあるいはCMP法などにより第1コンタクトホールCH1の外部に堆積されたポリシリコンを除去して、第1コンタクトホールCH1内に埋め込まれたプラグ36aを形成する。
【0079】
次に、図12(f)に示すように、フォトリソグラフィー工程により、領域1は全面に保護し、領域2のみのコンタクトホールの開口パターンのレジスト膜(不図示)を層間絶縁膜26の上層にパターン形成し、RIEあるいはプラズマエッチングなどのエッチングストッパ膜25でエッチングが遅くなるような条件(例えば窒化シリコンに対して酸化シリコンを20倍のエッチング速度で除去するような条件)で酸化シリコン900nm分の膜厚に相当するエッチングを施し、金属シリサイド層13を露出させる第2コンタクトホールCH2を開口する。
ここで、エッチング条件としては、例えば(RFパワー:2kW、ガス流量:Ar/O2/C4F8=200/10/20sccm、圧力:5Pa)とする。
【0080】
次に、図13(g)に示すように、例えば、第2コンタクトホールCH2内をチタン、窒化チタンをそれぞれ20nm、50nmの膜厚で堆積させて密着層33を形成し、さらにCVD法によりタングステンを250nmの膜厚で堆積させて第2コンタクトホールCH2内を埋め込み、プラグ用層34を形成する。
【0081】
次に、図13(h)に示すように、例えばCMP法などにより第2コンタクトホールCH2の外部に堆積されたプラグ用層34および密着層33を除去し、第2コンタクトホールCH2の埋め込まれた密着層33およびプラグ34aを形成する。
【0082】
以降の工程としては、プラグ34a,36aの上層にアルミニウムなどの上層配線35を形成して、図9に示す半導体装置とすることができる。
【0083】
上記の本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、第1実施形態と同様に、領域1および領域2において、サイドウォール絶縁膜の膜厚を薄くしても、トランジスタの短チャネル効果の増大など、トランジスタ特性を悪化させないで形成することができる。
【0084】
本発明は、DRAMなどのMOSトランジスタの半導体装置、例えばDRAMとロジック回路を混載する半導体装置などにおいて、半導体基板上に形成された間隔の狭い電極の間の領域に対してコンタクトホールを形成する半導体装置の製造方法であれば何にでも適用できる。
【0085】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、オフセット絶縁膜およびサイドウォール絶縁膜はそれぞれ単層としてもよく、多層以上の構成としてもよい。窒化シリコン以外の絶縁性材料により形成することも可能である。
コンタクトホールの内壁を被覆して形成する層間絶縁膜は、単層構成でも多層構成でもよい。
また、エッチングストッパ膜は他の絶縁性材料により構成することも可能であり、単層あるいは多層とすることができる。
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。
【0086】
【発明の効果】
本発明によれば、トランジスタの短チャネル効果の増大など、トランジスタ特性を悪化させずに、自己整合的コンタクトホールを安定に開口することができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は第1実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図2】図2は第1実施形態に係る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)は素子分離用溝形成のためのマスク層の形成工程まで、(b)は素子分離用溝形成工程まで、(c)は素子分離絶縁膜の形成工程までを示す。
【図3】図3は図2の続きの工程を示す断面図であり、(d)はマスク層の除去工程まで、(e)はオフセット絶縁膜の形成工程まで、(f)はゲート電極のパターン加工工程までを示す。
【図4】図4は図3の続きの工程を示す断面図であり、(g)は低濃度拡散層の形成工程まで、(h)はサイドウォール絶縁膜用層の形成工程まで、(i)はサイドウォール絶縁膜の形成工程までを示す。
【図5】図5は図4の続きの工程を示す断面図であり、(j)はエッチングストッパ膜の形成工程まで、(k)は領域1における高濃度拡散層の形成工程まで、(l)は領域2におけるサイドウォール絶縁膜の側部のエッチングストッパ膜を残して除去する工程までを示す。
【図6】図6は図5の続きの工程を示す断面図であり、(m)は領域2における高濃度拡散層の形成工程まで、(n)は領域2における自己整合的シリサイド層の形成工程まで、(o)は層間絶縁膜の形成工程までを示す。
【図7】図7は図6の続きの工程を示す断面図であり、(p)はコンタクトホールの開口工程まで、(q)はコンタクトホール底部のエッチングストッパ膜の除去工程までを示す。
【図8】図8は図7の続きの工程を示す断面図であり、(r)はプラグ用層の形成工程まで、(s)はプラグの形成工程までを示す。
【図9】図9は第2実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図10】図10は第2実施形態に係る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)は層間絶縁膜の形成工程まで、(b)は領域1におけるコンタクトホールの開口工程までを示す。
【図11】図11は図10の続きの工程を示す断面図であり、(c)は領域1におけるコンタクトホール底部のエッチングストッパ膜の除去工程まで、(d)はプラグ用層の形成工程までを示す。
【図12】図12は図11の続きの工程を示す断面図であり、(e)は領域1におけるプラグの形成工程まで、(f)は領域2におけるコンタクトホールの開口工程までを示す。
【図13】図13は図12の続きの工程を示す断面図であり、(g)はプラグ用層の形成工程まで、(h)は領域2におけるプラグの形成工程までを示す。
【図14】図14は第1従来例に係る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)はコンタクトホールの開口パターンのレジスト膜の形成工程まで、(b)はコンタクトホールの開口工程までを示す。
【図15】図15は第2従来例に係る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)はコンタクトホールの開口パターンのレジスト膜の形成工程まで、(b)はコンタクトホールの開口工程まで、(c)はコンタクトホール底部のエッチングストッパ膜の除去工程までを示す。
【図16】図16は第3従来例に係る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)は素子分離用溝形成のためのマスク層の形成工程まで、(b)は素子分離用溝形成工程まで、(c)は素子分離絶縁膜の形成工程までを示す。
【図17】図17は図16の続きの工程を示す断面図であり、(d)はマスク層の除去工程まで、(e)はオフセット絶縁膜の形成工程まで、(f)はゲート電極のパターン加工工程までを示す。
【図18】図18は図17の続きの工程を示す断面図であり、(g)は低濃度拡散層の形成工程まで、(h)はサイドウォール絶縁膜用層の形成工程まで、(i)はサイドウォール絶縁膜の形成工程までを示す。
【図19】図19は図18の続きの工程を示す断面図であり、(j)は高濃度拡散層の形成工程まで、(k)はエッチングストッパ膜の形成工程まで、(l)は層間絶縁膜の形成工程までを示す。
【図20】図20は図19の続きの工程を示す断面図であり、(m)はコンタクトホールの開口工程まで、(n)はコンタクトホール底部のエッチングストッパ膜の除去工程までを示す。
【符号の説明】
10…半導体基板、11…低濃度拡散層、12…高濃度拡散層、13…金属シリサイド層、20…マスク層、21…素子分離絶縁膜、22…ゲート絶縁膜、23,23a…オフセット絶縁膜、24…サイドウォール絶縁膜用層、24a…サイドウォール絶縁膜、25,25a,25b,25c…エッチングストッパ膜、26…層間絶縁膜、30…下層ゲート電極用層、30a…下層ゲート電極、31…上層ゲート電極用層、31a…上層ゲート電極、32…ゲート電極、33…密着層、34,36…プラグ用層、34a,36a…プラグ、35…上層配線、D1,D2,D3…導電性不純物、R1,R2,R3,RCH…レジスト膜、CH,CH1,CH2…コンタクトホール、T…素子分離用溝。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a fine contact junction.
[0002]
[Prior art]
As seen in recent VLSI and the like, as the miniaturization, higher integration and higher performance of semiconductor devices progress, silicon oxide (SiO 2)2 As for the dry etching of the inter-layer insulating layer made up of, etc.), the technical elements are becoming increasingly strict.
For example, the distance between the gate electrode of a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) transistor and the contact hole to the source / drain diffusion layer is becoming shorter. For this reason, the gate electrode and the contact to the source / drain diffusion layer are short-circuited due to misalignment in the lithography process for forming the contact hole.
[0003]
In order to avoid the above problem, the top and side walls of the gate electrode are covered with a material different from the interlayer insulating film, such as silicon nitride, to prevent the contact with or close to the gate electrode, and to align the contact hole. Self-aligned contact (hereinafter abbreviated as SAC) technology that can eliminate the design margin on the mask has been developed and proposed, and active research on SAC has been conducted to date.
[0004]
Similarly to the above SAC, there is a problem that the contact is disposed on the element isolation region due to misalignment between the contact hole and the source / drain diffusion layer, and the element isolation insulating film is etched when the contact hole is formed. . This will be described with reference to the drawings.
FIG. 14A is a cross-sectional view of the semiconductor device before the step of forming a contact hole.
A
A
[0005]
An
Here, it is assumed that the opening portion of the contact hole opening pattern covers the STI element
[0006]
From the above structure, the resist film RCHBy using RIE (reactive ion etching) or the like as a mask, a contact hole CH is opened in the
[0007]
In order to prevent even the element isolation insulating film portion in the contact hole from being etched, a method of covering and protecting the source / drain diffusion layer and the element isolation insulating film with an etching stopper film made of, for example, silicon nitride Has been developed.
FIG. 15A is a cross-sectional view of the semiconductor device before the step of forming contact holes.
The above semiconductor device is different from the semiconductor device shown in FIG. 14A in that a transistor is covered and a silicon nitride
[0008]
When a contact hole is opened for the above structure, the resist film RCHAs a mask, etching is performed with an
[0009]
Next, as shown in FIG. 15C, the
In the subsequent steps, a buried semiconductor electrode is formed in the contact hole CH to form a desired semiconductor device.
[0010]
According to the manufacturing method of the semiconductor device described above, it is possible to prevent even the element isolation insulating film portion in the contact hole from being etched, and the problem that the junction leakage current increases can be avoided.
In recent years, the layout has been gradually reduced in order to further improve the degree of integration, and accordingly, the contact to the diffusion layer is formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode, It is necessary to achieve both prevention of element isolation insulating film etching during contact formation.
[0011]
A method for manufacturing a semiconductor device will be described in which a contact to the diffusion layer is formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode and an element isolation insulating film is prevented from being etched when the contact is formed.
First, as shown in FIG. 16A, silicon nitride is deposited on the
Here, the gate electrode having a gate line width of 0.13 μm is used for the
[0012]
Next, as illustrated in FIG. 16B, etching such as RIE is performed using the
[0013]
Next, as shown in FIG. 16C, after forming a trench inner wall protective film (not shown) on the inner wall of the element isolation trench T by, for example, thermal oxidation, a trench-shaped element is formed by, for example, high-density plasma CVD. After the silicon oxide is deposited on the entire surface while filling the isolation trench T, the element
[0014]
Next, as shown in FIG. 17D, the
[0015]
Next, as shown in FIG. 17E, after forming a well by ion implantation, a silicon oxide layer is formed to a thickness of several nanometers by, for example, a thermal oxidation method to form a
Next, polysilicon is deposited to a thickness of 70 nm on the upper layer of the
Next, tungsten nitride and tungsten are stacked to a thickness of 5 nm and 60 nm, respectively, by CVD, for example, and the upper
Next, an offset insulating
[0016]
Next, as shown in FIG. 17F, a resist film R is formed on the pattern of the gate electrode by a photolithography process, and etching such as RIE is performed using the resist film R as a mask to form the upper
Here, as described above, in the
At this time, the thin
[0017]
Next, as shown in FIG. 18 (g), using the
[0018]
Next, as shown in FIG. 18H, the
[0019]
Next, as shown in FIG. 18 (i), etch back is performed by etching such as RIE, for example, and the other portions except for the sidewall insulating film layers 24 on both sides of the
Therefore, at this time, the interval of the
[0020]
Next, as shown in FIG. 19 (j), the
[0021]
Next, as shown in FIG. 19K, the entire surface including the offset insulating
Here, in the
[0022]
Next, as shown in FIG. 19L, silicon oxide such as BPSG is deposited by, for example, a CVD method, and planarized by reflow, etchback, CMP, or the like, thereby forming an
[0023]
Next, as shown in FIG. 20M, a resist film (not shown) having an opening pattern of contact holes is formed on the
[0024]
Next, as shown in FIG. 20 (n), the etching stoppers in the contact holes CH are changed by changing the etching conditions so as to selectively remove the silicon nitride exposed in the contact holes CH1 and CH2. The
In this way, the
In addition, since the upper and side walls of the gate electrode are covered with a material different from the interlayer insulating film such as silicon nitride, the contact is opened in a self-aligned manner with respect to the diffusion layer, It is possible to prevent the contact from contacting or approaching the gate electrode.
[0025]
In the subsequent steps, for example, the contact hole is filled with tungsten to form a plug connected to the source / drain diffusion layer, and an upper layer wiring such as aluminum is formed on the upper layer to achieve a desired semiconductor device.
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above method for manufacturing a semiconductor device, in the step of removing the etching stopper film in the contact hole CH by etching under conditions that selectively remove silicon nitride exposed in the contact hole, in the region 2 A
[0027]
In order to avoid the above problem, when the thickness of the side wall insulating film serving as the LDD spacer is reduced and the space between the side wall insulating films between the gate electrodes is widened, there is no problem in opening the contact hole. In this case, the width of the LDD spacer is reduced, that is, another problem arises in that the LDD width is reduced and the short channel effect of the transistor is increased.
In particular, in the salicide process in which a silicide layer is formed in a self-aligned manner in the source / drain diffusion layer, the silicide layer becomes too close to the channel formation region of the transistor, and the transistor due to the diffusion of refractory metal and stress due to the silicide layer. This increases the short channel effect and increases the leakage current in the diffusion layer around the gate electrode.
[0028]
The present invention has been made in view of the above situation, and therefore the present invention can stably open a self-aligned contact hole without deteriorating transistor characteristics such as an increase in the short channel effect of the transistor. An object is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
[0037]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a conductive layer on the semiconductor substrate in the first region and the second region of the semiconductor substrate, and the first region and the second region. Forming an offset insulating film on the conductive layer in two regions, forming a sidewall insulating film on the sidewalls of the offset insulating film and the conductive layer in the first region and the second region, and A step of covering the offset insulating film, the sidewall insulating film and the semiconductor substrate in the first region and the second region to form an etching stopper film; and in the first region, the sidewall insulating film and Using the etching stopper film as a mask, conductive impurities are introduced while passing through the etching stopper film in the upper layer portion of the semiconductor substrate. Forming a first impurity-containing region containing a first concentration of conductive impurities in the semiconductor substrate; and leaving the etching stopper film at least in a sidewall portion of the sidewall insulating film in the second region. However, the step of removing the etching stopper film at least in a portion covering the semiconductor substrate, and conducting in the second region by using the sidewall insulating film and the etching stopper film on the sidewall portion of the sidewall insulating film as a mask. Forming a second impurity-containing region containing a second concentration of conductive impurities in the semiconductor substrate, and forming an insulating film on the entire surface in the first and second regions. And a selection ratio with respect to the etching stopper film in the first region and the second region. Then, by etching to remove the insulating film in the contact hole opening region, the etching stopper film is exposed in the contact hole opening region in the first region, and in the contact hole opening region in the second region. AboveSecondA step of opening a contact hole exposing the impurity-containing region; and removing the etching stopper film exposed in the contact hole opening region in the first region,FirstAnd a step of opening a contact hole that exposes the impurity-containing region.And carry out the above steps sequentially..
[0038]
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, after the step of forming the offset insulating film in the first region and the second region, before the step of forming the sidewall insulating film, Conductive impurities are introduced using the offset insulating film as a mask, and a third impurity-containing region containing a third concentration of conductive impurities lower than the first concentration and the second concentration in the semiconductor substrate In the first region, the step of forming the first impurity-containing region is formed by connecting to the third impurity-containing region, and the second region includes the second impurity-containing region. In the step of forming the impurity-containing region, the impurity-containing region is formed in connection with the third impurity-containing region.
[0039]
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, after the step of forming the second impurity-containing region in the second region, before the step of forming the insulating film in the first region and the second region. And forming a metal silicide layer on a surface layer portion of the second impurity-containing region in the second region, and exposing the second impurity-containing region in the contact hole opening region in the second region. In the step of forming, the metal silicide layer formed in the surface layer portion of the second impurity-containing region is exposed.
[0040]
Preferably, in the semiconductor device manufacturing method of the present invention, at least the first region and the second region of the semiconductor substrate are formed before the step of forming the conductive layer in the first region and the second region. The method further includes a step of forming an element isolation insulating film in an element isolation region that is separated into regions, and in the step of forming the etching stopper film, the element isolation insulating film is further covered. More preferably, in the step of opening the contact hole in the first region, the contact hole opening region includes a part of the element isolation region.
[0041]
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, after the step of opening the contact hole in the first region, the contact hole is filled with a conductor and connected to the first impurity-containing region. It further has the process of forming an electrode. Preferably, after the step of opening the contact hole in the second region, the method further includes a step of forming a buried electrode connected to the second impurity-containing region by filling the contact hole with a conductor.
[0042]
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the etching stopper film is formed of a silicon nitride-containing layer in the first region and the second region, and in the first region and the second region, An insulating film is formed of a silicon oxide containing layer. More preferably, in the first region and the second region, the offset insulating film and the sidewall insulating film are formed of a silicon nitride-containing layer.
[0043]
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the step of forming the element isolation insulating film includes a step of forming an element isolation groove in the semiconductor substrate, and the element isolation groove by an insulator. Embedding. More preferably, the element isolation insulating film is formed of a silicon oxide-containing layer.
[0044]
In the semiconductor device manufacturing method of the present invention, an element isolation insulating film is formed in an element isolation region of a semiconductor substrate, and a conductive layer is formed on the semiconductor substrate in the first region and the second region separated by the element isolation insulating film. Forming an offset insulating film over the conductive layer, introducing a conductive impurity using the offset insulating film as a mask, and forming a third impurity-containing region containing the conductive impurity at a third concentration in the semiconductor substrate; Then, sidewall insulating films are formed on the side walls of the offset insulating film and the conductive layer.
Next, in the first region and the second region, an etching stopper film is formed so as to cover the offset insulating film, the sidewall insulating film, the semiconductor substrate (third impurity-containing region), and the element isolation insulating film.
Next, in the first region, conductive impurities are introduced while passing through the etching stopper film in the upper layer portion of the semiconductor substrate (third impurity-containing region) using the sidewall insulating film and the etching stopper film as a mask. A first impurity containing region connected to the third impurity containing region is formed by containing conductive impurities at a first concentration higher than the third concentration.
Next, in the second region, at least the etching stopper film covering the semiconductor substrate (third impurity-containing region) is removed while leaving the etching stopper film at least on the side wall portion of the sidewall insulating film, and the sidewall insulating film is removed. A conductive impurity is introduced using the etching stopper film on the side wall portion of the sidewall insulating film as a mask, and the conductive impurity is contained in the semiconductor substrate at a second concentration higher than the third concentration. A second impurity-containing region connected to the impurity-containing region is formed.
Next, an insulating film is formed on the entire surface in the first region and the second region, and etching is performed to remove the insulating film in the contact hole opening region with a selection ratio with respect to the etching stopper film. An etching stopper film is exposed in the contact hole opening region, and a contact hole is formed in the second region to expose the second impurity-containing region in the contact hole opening region.
Next, in the first region, the etching stopper film exposed in the contact hole opening region is removed to open a contact hole exposing the first impurity-containing region.
[0045]
According to the above-described method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the first region, the etching stopper film in the upper layer portion of the semiconductor substrate (third impurity-containing region) is transmitted through the sidewall insulating film and the etching stopper film as a mask. While introducing conductive impurities, the first impurity-containing region is formed.
On the other hand, in the second region, the etching stopper film covering the semiconductor substrate (third impurity-containing region) is removed while leaving the etching stopper film on the side wall portion of the sidewall insulating film, and the sidewall insulating film Conductive impurities are introduced using the etching stopper film in the sidewall portion of the sidewall insulating film as a mask to form a second impurity-containing region.
Therefore, in the first region, the sidewall insulating film and the etching stopper film have a function as an LDD spacer. Therefore, even if the thickness of the sidewall insulating film is reduced, transistor characteristics such as an increase in the short channel effect of the transistor can be obtained. The sidewall insulating film between the gate electrodes is buried in the etching stopper film because the thickness of the sidewall insulating film can be reduced. It is possible to prevent the occurrence of defective opening in the step of preventing and removing the etching stopper film in the contact hole, and to stably open the self-aligned contact hole.
On the other hand, in the second region, the sidewall insulating film and the etching stopper film on the sidewall portion of the sidewall insulating film function as an LDD spacer. Therefore, even if the sidewall insulating film is thin, The transistor can be formed without deteriorating transistor characteristics such as an increase in the short channel effect. Further, since the etching stopper film covering the semiconductor substrate (the third impurity-containing region) is removed, a silicide layer can be formed in a self-aligned manner on the source / drain diffusion layer. The silicide stopper is not too close to the channel formation region of the transistor by the etching stopper film on the side wall portion of the film and the side wall insulating film, the short channel effect is suppressed, and the leakage current in the diffusion layer around the gate electrode is suppressed. It can be formed while suppressing the increase.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0047]
First embodiment
The semiconductor device according to the present embodiment is a semiconductor device having contact connection by SAC, and FIG. 1 is a sectional view thereof.
An element isolation trench T is formed in the
[0048]
In the
Further, in the
A
[0049]
A silicon oxide-based
In the
An
[0050]
Next, a method for manufacturing the semiconductor device will be described.
First, as shown in FIG. 2A, silicon nitride is deposited on the
Here, the gate electrode having a gate line width of 0.13 μm is used for the
[0051]
Next, as shown in FIG. 2B, etching such as RIE is performed using the
[0052]
Next, as shown in FIG. 2C, after forming a trench inner wall protective film (not shown) on the inner wall of the element isolation trench T by, for example, thermal oxidation, a trench-shaped element is formed by, for example, high-density plasma CVD. After the silicon oxide is deposited on the entire surface while filling the isolation trench T, the element
[0053]
Next, as shown in FIG. 3D, the
[0054]
Next, as shown in FIG. 3E, after well formation or channel impurity introduction by ion implantation, a silicon oxide layer is formed to a thickness of several nm (eg, 3 nm) by, eg, thermal oxidation. The
Next, polysilicon is deposited to a thickness of 70 nm on the upper layer of the
Next, tungsten nitride and tungsten are stacked to a thickness of 5 nm and 60 nm, respectively, by CVD, for example, and the upper
Next, an offset insulating
[0055]
Next, as shown in FIG. 3F, a resist film R is formed on the gate electrode pattern by a photolithography process, and etching such as RIE is performed using the resist film R as a mask to form the upper
Here, as described above, in the
At this time, the thin
[0056]
Next, as shown in FIG. 4G, using the
[0057]
Next, as shown in FIG. 4H, the
[0058]
Next, as shown in FIG. 4I, etching back is performed by etching such as RIE, for example, and the other portions except for the side wall insulating film layers 24 on both sides of the
Accordingly, at this time, the interval of the
[0059]
Next, as shown in FIG. 5J, the entire surface including the offset insulating
Here, in the
[0060]
Next, as shown in FIG. 5 (k), a resist film R2 that protects the
[0061]
Next, as shown in FIG. 5L, a resist film R3 that protects the
[0062]
Next, as shown in FIG. 6 (m), the conductive impurity D3 is added in the
Next, for example, a lamp annealing process is performed at 1000 ° C. for 10 seconds in a nitrogen atmosphere to activate and diffuse the conductive impurities in the low
[0063]
Next, as shown in FIG. 6 (n), after removing the resist film R3, for example, a metal such as cobalt is deposited on the entire surface at a substrate temperature of 450 ° C. to a thickness of 10 nm, and lamp annealing is performed at 550 ° C. for 30 seconds. Is processed to cause silicidation by reacting a metal such as cobalt with silicon of the substrate, and removing the unreacted metal such as cobalt by sulfuric acid / hydrogen peroxide so that the cobalt in a self-aligned manner with respect to the high concentration diffusion layer in the
[0064]
Next, as shown in FIG. 6 (o), for example, a silicon oxide such as BPSG is deposited with a film thickness of 1200 nm by a CVD method and planarized by an etch back or a CMP method to form an interlayer insulating film with a film thickness of 700 nm. 26 is formed. Further, it can be flattened by reflow or the like.
[0065]
Next, as shown in FIG. 7 (p), a resist film (not shown) having a contact hole opening pattern is formed on the
Here, as etching conditions, for example (RF power: 2 kW, gas flow rate: Ar / O2/ CFourF8= 200/10/20 sccm, pressure: 5 Pa).
[0066]
Next, as shown in FIG. 7 (q), by changing the etching conditions, for example, under the condition that silicon nitride is removed at an etching rate 7 times that of silicon oxide, the film thickness corresponds to 30 nm of silicon nitride. By this etching, the silicon nitride (etching stopper film 25) exposed in the first contact hole CH1 is selectively removed, and the high
Here, as etching conditions, for example (RF power: 500 W, gas flow rate: Ar / O2/ CHFThree= 100/10/20 sccm, pressure: 5 Pa).
In this way, the
In addition, since the upper and side walls of the gate electrode are covered with a material different from the interlayer insulating film such as silicon nitride, the contact is opened in a self-aligned manner with respect to the diffusion layer, It is possible to prevent the contact from contacting or approaching the gate electrode.
[0067]
Next, as shown in FIG. 8 (r), for example, titanium and titanium nitride are deposited to a thickness of 20 nm and 50 nm, respectively, in the contact hole to form an
[0068]
Next, as shown in FIG. 8S, the
[0069]
In the subsequent steps, the
[0070]
According to the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment, the conductive impurity D2 is ion-implanted in the
[0071]
In the
Furthermore, in the step of forming the silicide layer in a self-aligned manner with respect to the high concentration diffusion layer, the
[0072]
According to the semiconductor device manufacturing method described above, it is possible to form contacts in the diffusion layer between the gate electrodes at a narrower gap between the gate electrodes, further reducing the design rule, improving the degree of integration, and operating the semiconductor device. High speed, low power consumption and low cost are possible.
Further, the contact etching stopper film can also function as a silicidation preventing film in the salicide process, and the salicide portion can be formed without increasing the number of steps.
[0073]
Second embodiment
The semiconductor device according to the present embodiment is substantially the same as the semiconductor device according to the first embodiment, and a cross-sectional view thereof is shown in FIG.
The semiconductor device according to the first embodiment is different in that a
[0074]
A method for manufacturing the semiconductor device will be described.
First, the process up to the state shown in FIG. 10A is formed in the same manner as the process shown in FIG. 6O in the first embodiment.
[0075]
Next, as shown in FIG. 10B, the
Here, as etching conditions, for example (RF power: 2 kW, gas flow rate: Ar / O2/ CFourF8= 200/10/20 sccm, pressure: 5 Pa).
[0076]
Next, as shown in FIG. 11C, the etching conditions are changed, and for example, silicon nitride is removed at an etching rate 7 times that of silicon oxide. By this etching, the silicon nitride (etching stopper film 25) exposed in the first contact hole CH1 is selectively removed, and the high
Here, as etching conditions, for example (RF power: 500 W, gas flow rate: Ar / O2/ CHFThree= 100/10/20 sccm, pressure: 5 Pa).
[0077]
Next, as shown in FIG. 11D, the
[0078]
Next, as shown in FIG. 12E, the polysilicon deposited outside the first contact hole CH1 is removed by etch back or CMP, and the
[0079]
Next, as shown in FIG. 12F, the
Here, as etching conditions, for example (RF power: 2 kW, gas flow rate: Ar / O2/ CFourF8= 200/10/20 sccm, pressure: 5 Pa).
[0080]
Next, as shown in FIG. 13G, for example, titanium and titanium nitride are deposited to a thickness of 20 nm and 50 nm in the second contact hole CH2 to form an
[0081]
Next, as shown in FIG. 13H, the
[0082]
In the subsequent steps, the
[0083]
According to the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment, as in the first embodiment, the short channel effect of the transistor is increased even if the sidewall insulating film is thin in the
[0084]
The present invention relates to a semiconductor device in which a contact hole is formed in a region between electrodes having a narrow interval formed on a semiconductor substrate in a semiconductor device of a MOS transistor such as a DRAM, for example, a semiconductor device in which a DRAM and a logic circuit are mixedly mounted. Any device manufacturing method can be applied.
[0085]
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, each of the offset insulating film and the sidewall insulating film may be a single layer or may have a multilayer structure or more. It is also possible to form with an insulating material other than silicon nitride.
The interlayer insulating film formed so as to cover the inner wall of the contact hole may have a single layer structure or a multilayer structure.
Further, the etching stopper film can be composed of other insulating materials, and can be a single layer or a multilayer.
In addition, various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
[0086]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of stably opening a self-aligned contact hole without deteriorating transistor characteristics such as an increase in the short channel effect of the transistor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment, wherein (a) shows a process up to a mask layer forming process for forming an element isolation trench; Is up to the element isolation trench forming step, and (c) is up to the element isolation insulating film forming step.
3 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 2, in which (d) is up to the mask layer removing process, (e) is up to the offset insulating film forming process, and (f) is the gate electrode. Up to the pattern processing step is shown.
4 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 3, in which (g) shows a process up to a low concentration diffusion layer formation process, (h) shows a process up to a formation process of a side wall insulating film layer; ) Shows up to the step of forming the sidewall insulating film.
5 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 4, in which (j) is up to the etching stopper film forming process, (k) is up to the high concentration diffusion layer forming process in
6 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 5, in which (m) shows a process for forming a high-concentration diffusion layer in
7 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 6, in which (p) shows up to a contact hole opening process and (q) shows up to an etching stopper film removal process at the bottom of the contact hole.
8 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 7, in which (r) shows up to the plug layer forming process and (s) shows up to the plug forming process.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.
FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment, wherein FIG. 10A shows the process until the formation of the interlayer insulating film, and FIG. 10B shows the contact hole in the
11 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 10, in which (c) is up to the step of removing the etching stopper film at the bottom of the contact hole in
12 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 11, in which (e) shows up to a plug formation process in
13 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 12, in which (g) shows a plug layer forming process and (h) shows a plug forming process in
FIGS. 14A and 14B are cross-sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor device manufacturing method according to the first conventional example, wherein FIG. 14A is a process up to a resist film forming process of an opening pattern of contact holes, and FIG. Up to the hole opening process.
FIGS. 15A and 15B are cross-sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device manufacturing method according to a second conventional example, wherein FIG. 15A is a process up to a resist film forming process of an opening pattern of a contact hole, and FIG. (C) shows the process up to the step of removing the etching stopper film at the bottom of the contact hole.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device manufacturing method according to a third conventional example. FIG. 16 (a) shows a process up to a process of forming a mask layer for element isolation trench formation; Is up to the element isolation trench forming step, and (c) is up to the element isolation insulating film forming step.
17 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 16, in which (d) is up to the mask layer removal process, (e) is up to the offset insulating film formation process, and (f) is the gate electrode. Up to the pattern processing step is shown.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 17, (g) until the formation process of the low concentration diffusion layer, (h) until the formation process of the side wall insulating film layer; ) Shows up to the step of forming the sidewall insulating film.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a continuation process of FIG. 18, in which (j) is up to the high concentration diffusion layer forming process, (k) is up to the etching stopper film forming process, and (l) is the interlayer. The process up to the formation process of the insulating film is shown.
20 is a cross-sectional view showing a process continued from FIG. 19, where (m) shows a process up to a contact hole opening process, and (n) shows a process up to a process of removing an etching stopper film at the bottom of the contact hole.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記第1領域と第2領域において、前記導電層の上層にオフセット絶縁膜を形成する工程と、
前記第1領域と第2領域において、前記オフセット絶縁膜および前記導電層の側壁部にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記第1領域と第2領域において、前記オフセット絶縁膜、前記サイドウォール絶縁膜および前記半導体基板を被覆してエッチングストッパ膜を形成する工程と、
前記第1領域において、前記サイドウォール絶縁膜および前記エッチングストッパ膜をマスクとして、前記半導体基板の上層部分の前記エッチングストッパ膜を透過させながら導電性不純物を導入し、前記半導体基板中に第1の濃度の導電性不純物を含有する第1不純物含有領域を形成する工程と、
前記第2領域において、少なくとも前記サイドウォール絶縁膜の側壁部における前記エッチングストッパ膜を残しながら、少なくとも前記半導体基板を被覆する部分の前記エッチングストッパ膜を除去する工程と、
前記第2領域において、前記サイドウォール絶縁膜および当該サイドウォール絶縁膜の側壁部における前記エッチングストッパ膜をマスクとして導電性不純物を導入し、前記半導体基板中に第2の濃度の導電性不純物を含有する第2不純物含有領域を形成する工程と、
前記第1領域および第2領域において、全面に絶縁膜を形成する工程と、
前記第1領域および第2領域において、前記エッチングストッパ膜に対して選択比を有してコンタクトホール開口領域における前記絶縁膜を除去するエッチングにより、前記第1領域においては前記コンタクトホール開口領域内に前記エッチングストッパ膜を露出させ、前記第2領域においては前記コンタクトホール開口領域内に前記第2不純物含有領域を露出させるコンタクトホールを開口する工程と、
前記第1領域において、前記コンタクトホール開口領域内に露出したエッチングストッパ膜を除去して前記第1不純物含有領域を露出させるコンタクトホールを開口する工程とを有し、
上記各工程を上記の記載順序で行う半導体装置の製造方法。Forming a conductive layer on the semiconductor substrate in the first region and the second region of the semiconductor substrate;
Forming an offset insulating film on the conductive layer in the first region and the second region; and
Forming a sidewall insulating film on a sidewall portion of the offset insulating film and the conductive layer in the first region and the second region;
Forming an etching stopper film so as to cover the offset insulating film, the sidewall insulating film, and the semiconductor substrate in the first region and the second region;
In the first region, using the sidewall insulating film and the etching stopper film as a mask, conductive impurities are introduced while passing through the etching stopper film in the upper layer portion of the semiconductor substrate, and the first region is introduced into the semiconductor substrate. Forming a first impurity-containing region containing a concentration of conductive impurities;
Removing the etching stopper film at least in a portion covering the semiconductor substrate while leaving the etching stopper film in at least a sidewall portion of the sidewall insulating film in the second region;
In the second region, a conductive impurity is introduced using the sidewall insulating film and the etching stopper film in a sidewall portion of the sidewall insulating film as a mask, and the semiconductor substrate contains a second concentration of the conductive impurity. Forming a second impurity-containing region that includes:
Forming an insulating film on the entire surface in the first region and the second region;
In the first region and the second region, the insulating film in the contact hole opening region is removed with a selection ratio with respect to the etching stopper film, so that the first region is within the contact hole opening region. Exposing the etching stopper film and opening a contact hole exposing the second impurity-containing region in the contact hole opening region in the second region;
In the first area, it possesses a step of forming a contact hole exposing the contact hole opening region of the first impurity-containing region by removing the exposed etching stopper film in,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the steps are performed in the order described above .
前記第1領域において、前記第1不純物含有領域を形成する工程においては、前記第3不純物含有領域に接続して形成し、
前記第2領域において、前記第2不純物含有領域を形成する工程においては、前記第3不純物含有領域に接続して形成する
請求項1記載の半導体装置の製造方法。In the first region and the second region, after the step of forming the offset insulating film and before the step of forming the sidewall insulating film, a conductive impurity is introduced using the offset insulating film as a mask, and the semiconductor Forming a third impurity containing region containing a conductive impurity having a third concentration lower than the first concentration and the second concentration in the substrate;
In the first region, the step of forming the first impurity-containing region is formed by connecting to the third impurity-containing region,
In the second region, wherein in the second step of forming an impurity-containing region, the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the formation connected to the third impurity concentration region.
前記第2領域において前記コンタクトホール開口領域内に前記第2不純物含有領域を露出させる工程においては、前記第2不純物含有領域の表層部に形成された金属シリサイド層を露出させる
請求項1記載の半導体装置の製造方法。After the step of forming the second impurity-containing region in the second region and before the step of forming the insulating film in the first region and the second region, the surface layer of the second impurity-containing region in the second region A step of forming a metal silicide layer on the portion;
Wherein in the second step of exposing the second impurity concentration region in the contact hole area in the region, the semiconductor of claim 1, wherein exposing the metal silicide layer formed in a surface portion of said second impurity concentration region Device manufacturing method.
前記エッチングストッパ膜を形成する工程においては、前記素子分離絶縁膜をさらに被覆して形成する
請求項1記載の半導体装置の製造方法。In the first region and the second region, before the step of forming the conductive layer, a step of forming an element isolation insulating film in an element isolation region that separates at least the first region and the second region of the semiconductor substrate Further comprising
The etching in the stopper film forming a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 wherein the forming further cover the device isolation insulating film.
請求項4記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 , wherein in the step of opening the contact hole in the first region, the contact hole opening region is formed so as to include a part of the element isolation region.
請求項1記載の半導体装置の製造方法。After the step of opening the contact holes in the first region, the semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of forming a buried electrode connected to the first impurity-containing region by filling the contact hole with a conductive material Production method.
請求項1記載の半導体装置の製造方法。After the step of opening the contact holes in the second region, the semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of forming a buried electrode connected to said second impurity concentration region embed the contact hole with a conductive material Production method.
前記第1領域および第2領域において、前記絶縁膜を酸化シリコン含有層により形成する
請求項1記載の半導体装置の製造方法。In the first region and the second region, the etching stopper film is formed of a silicon nitride-containing layer,
Wherein the first and second regions, the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein forming the insulating film of silicon oxide-containing layer.
請求項8記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8 , wherein the offset insulating film and the sidewall insulating film are formed of a silicon nitride-containing layer in the first region and the second region.
請求項4記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 , wherein the step of forming the element isolation insulating film includes a step of forming an element isolation groove in the semiconductor substrate and a step of filling the element isolation groove with an insulator.
請求項10記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the element isolation insulating film is formed of a silicon oxide-containing layer.
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