JP4820802B2 - Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に、DRAM(Dynamic Random Access Memory)と論理集積回路とを混載したシステムオンチップ構造の半導体集積回路装置の製造に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a technology for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a technology effective when applied to the manufacture of a semiconductor integrated circuit device having a system-on-chip structure in which a DRAM (Dynamic Random Access Memory) and a logic integrated circuit are mixedly mounted. It is.
近年、マルチメディア、情報通信などの先端技術分野においては、マイクロコンピュータ、DRAM、ASICなどをワンチップ上に混載したシステムオンチップ構造を実現することによって、データ転送速度の高速化、省スペース(実装密度向上)、低消費電力化などを図ろうとする動きが活発になっている。 In recent years, in the advanced technology fields such as multimedia and information communication, by realizing a system-on-chip structure in which a microcomputer, DRAM, ASIC, etc. are mixedly mounted on one chip, data transfer speed is increased and space saving (mounting) There is an active movement to increase the density) and reduce power consumption.
論理集積回路部の高速化を図る手段の一つに、ソース、ドレインの表面にシリサイド層を形成する技術がある。 One of the means for increasing the speed of the logic integrated circuit section is a technique for forming a silicide layer on the surfaces of the source and drain.
しかし、DRAMのメモリセルを構成するメモリセル選択用MISFETのソース、ドレインにシリサイドを形成すると、リーク電流が増大し、リフレッシュ特性が犠牲になってしまう。 However, if silicide is formed on the source and drain of the memory cell selection MISFET constituting the DRAM memory cell, the leakage current increases and the refresh characteristics are sacrificed.
このように、DRAMと論理集積回路のそれぞれの性能を共に維持しながらワンチップ化を図ろうとする場合には、ワンチップ化に適した混載プロセスを新たに開発する必要がある。 Thus, in order to achieve one-chip integration while maintaining the performances of both the DRAM and the logic integrated circuit, it is necessary to newly develop an embedded process suitable for one-chip integration.
本発明の目的は、DRAMと論理集積回路とを混載したシステムオンチップ構造の半導体集積回路装置において、DRAMと論理集積回路のそれぞれの性能を共に維持しながらワンチップ化を実現する技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique for realizing a one-chip implementation in a semiconductor integrated circuit device having a system-on-chip structure in which a DRAM and a logic integrated circuit are mixedly mounted while maintaining the performances of the DRAM and the logic integrated circuit together. There is.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明による半導体集積回路装置の製造方法は、メモリを構成する蓄積容量および前記蓄積容量が接続された第1MISFETと、前記メモリの周辺回路を構成する第2MISFETとを有する半導体集積回路装置の製造方法において、
(a)半導体基板の主面の第1領域に、ゲート電極、ソースおよびドレイン領域を有する前記第1MISFETを形成し、前記半導体基板の主面の前記第1領域と異なる第2領域に、ゲート電極、ソースおよびドレイン領域を有する前記第2MISFETを形成する工程と、
(b)前記第1MISFETおよび前記第2MISFETを覆うように、前記半導体基板の主面の前記第1領域および前記第2領域に第1絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記第1領域を選択的に覆うマスクを形成した後、異方性を有する第1エッチングにより、前記第2領域の前記第1絶縁膜をエッチングし、前記第2領域において、前記第2MISFETの前記ゲート電極の側壁に前記第1絶縁膜の一部で形成された第1サイドウォールスペーサを形成し、かつ、その他の部分の前記第1絶縁膜を除去し、前記第1領域において、前記第1絶縁膜を残す工程と、
(d)前記工程(c)の後、前記マスクを除去し、前記第1領域の前記第1絶縁膜上および前記第2領域の前記第2MISFET上に第1金属膜を形成する工程と、
(e)前記工程(d)の後、前記半導体基板をアニールすることにより、前記第2MISFETの前記ソースおよびドレイン領域の表面に前記第1金属膜による金属シリサイド膜を形成する工程と、
(f)前記工程(e)の後、前記アニールによりシリサイド化されない未反応の前記第1金属膜を除去する工程と、
(g)前記工程(f)の後、前記第1MISFETおよび前記第2MISFETを覆うように、前記半導体基板の主面の前記第1領域および前記第2領域に第2絶縁膜を形成する工程と、
(h)前記工程(g)の後、前記第1絶縁膜をエッチングストッパとして用いる第2エッチングにより、前記第1MISFETの前記ソースおよびドレイン領域上の前記第2絶縁膜を選択的に、かつ、前記第1MISFETの前記ゲート電極に対して自己整合的に除去する工程と、
(i)前記工程(h)の後、異方性を有する第3エッチングで前記第1MISFETの前記ソースおよびドレイン領域上の前記第1絶縁膜を選択的に除去することにより、前記第1MISFETの前記ソースおよびドレイン領域の表面を露出する第1スルーホールを形成し、かつ、前記第1MISFETの前記ゲート電極の側壁に前記第1絶縁膜の一部で形成された第2サイドウォールスペーサを形成する工程と、
(j)前記工程(i)の後、前記第1スルーホールを介して前記第1MISFETの前記ソースおよびドレイン領域に接続する第1の電極を形成する工程と、
を含むものである。
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a storage capacitor constituting a memory, a first MISFET to which the storage capacitor is connected, and a second MISFET constituting a peripheral circuit of the memory. In
(A) forming the first MISFET having a gate electrode, a source and a drain region in a first region of the main surface of the semiconductor substrate, and forming a gate electrode in a second region different from the first region of the main surface of the semiconductor substrate; Forming the second MISFET having source and drain regions;
(B) forming a first insulating film in the first region and the second region of the main surface of the semiconductor substrate so as to cover the first MISFET and the second MISFET;
(C) After forming a mask that selectively covers the first region, the first insulating film in the second region is etched by anisotropic first etching, and the first region Forming a first sidewall spacer formed of a part of the first insulating film on a side wall of the gate electrode of the 2MISFET, and removing the first insulating film in the other part; and in the first region, Leaving the first insulating film;
(D) after the step (c), removing the mask and forming a first metal film on the first insulating film in the first region and the second MISFET in the second region;
(E) after the step (d), by annealing the semiconductor substrate, forming a metal silicide film by the first metal film on the surface of the source and drain regions of the second MISFET;
(F) After the step (e), removing the unreacted first metal film that is not silicided by the annealing;
(G) after the step (f) , forming a second insulating film in the first region and the second region of the main surface of the semiconductor substrate so as to cover the first MISFET and the second MISFET;
(H) After the step (g), the second insulating film on the source and drain regions of the first MISFET is selectively and second etched by the second etching using the first insulating film as an etching stopper. Removing in a self-aligned manner with respect to the gate electrode of the first MISFET;
(I) After the step (h), by selectively removing the first insulating film on the source and drain regions of the first MISFET by an anisotropic third etching, the first MISFET Forming a first through hole exposing a surface of the source and drain regions, and forming a second sidewall spacer formed of a part of the first insulating film on a sidewall of the gate electrode of the first MISFET; When,
(J) after the step (i), forming a first electrode connected to the source and drain regions of the first MISFET through the first through hole;
Is included.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
論理集積回路の高速動作を実現することができると共に、DRAMのリフレッシュ特性の低下を回避することができるので、DRAMと論理集積回路のそれぞれの性能を共に維持しながらワンチップ化を実現することができる。 A high-speed operation of the logic integrated circuit can be realized and a decrease in the refresh characteristic of the DRAM can be avoided, so that it is possible to realize a one-chip while maintaining both the performance of the DRAM and the logic integrated circuit. it can.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
図1に示すように、本実施の形態の半導体集積回路装置は、CPU(情報処理部)、DRAMで構成されたメモリ部、ASICで構成された論理集積回路部およびアナログ回路部を同一の半導体チップの主面に形成したマイクロコンピュータである。 As shown in FIG. 1, a semiconductor integrated circuit device according to the present embodiment includes a CPU (information processing unit), a memory unit composed of DRAM, a logic integrated circuit unit composed of ASIC, and an analog circuit unit in the same semiconductor. A microcomputer formed on the main surface of the chip.
図2に示すように、上記マイクロコンピュータのメモリ部を構成するDRAMは、メモリアレイ(MARY)と、それに隣接するセンスアンプ、ロウデコーダおよびカラムデコーダからなる直接周辺回路と、図示しない入出力回路、論理回路、アドレス選択回路、読み出しアンプおよび書き込みアンプなどからなる間接周辺回路とで構成されている。 As shown in FIG. 2, the DRAM constituting the memory section of the microcomputer includes a memory array (MARY), a direct peripheral circuit composed of a sense amplifier, a row decoder and a column decoder adjacent to the memory array (MARY), an input / output circuit (not shown), The circuit includes an indirect peripheral circuit including a logic circuit, an address selection circuit, a read amplifier, a write amplifier, and the like.
DRAMのメモリアレイ(MARY)は、後述する複数のワード線WLと複数のビット線BLおよびそれらの交点に配置された複数のメモリセルとで構成されている。1ビットの情報を記憶する1個のメモリセルは、1個の情報蓄積用容量素子Cとこれに直列に接続された1個のメモリセル選択用MISFETQsとで構成されている。メモリセル選択用MISFETQsのソース、ドレインの一方は、情報蓄積用容量素子Cと電気的に接続され、他方はビット線BLと電気的に接続されている。 A DRAM memory array (MARY) is composed of a plurality of word lines WL, a plurality of bit lines BL, and a plurality of memory cells arranged at their intersections, which will be described later. One memory cell that stores 1-bit information is composed of one information storage capacitor C and one memory cell selection MISFET Qs connected in series therewith. One of the source and drain of the memory cell selection MISFET Qs is electrically connected to the information storage capacitor C, and the other is electrically connected to the bit line BL.
図3の左側部分(第1領域)は、上記マイクロコンピュータのメモリ部を構成するDRAMのメモリアレイ(MARY)とそれに隣接する直接周辺回路の各一部を示す半導体基板の要部断面図、同図の右側部分(第2領域)は、論理集積回路部の一部を示す半導体基板の要部断面図である。 The left part (first region) of FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the semiconductor substrate showing each part of the DRAM memory array (MARY) constituting the memory part of the microcomputer and the direct peripheral circuit adjacent thereto. The right part (second region) of the drawing is a cross-sectional view of the main part of the semiconductor substrate showing a part of the logic integrated circuit part.
p型の単結晶シリコンからなる半導体基板1の第1領域および第2領域には、p型ウエル2とn型ウエル3とが形成されている。特に限定はされないが、メモリアレイ(MARY)と直接周辺回路の一部とに共通のp型ウエル2は、半導体基板1の他の領域に形成された回路からのノイズの影響を防止するために、その下部に形成されたn型半導体領域4によってp型の半導体基板1と電気的に分離されている。
A p-
p型ウエル2、n型ウエル3のそれぞれの表面には、素子分離溝5が形成されている。この素子分離溝5は、半導体基板1に形成した溝の内部に酸化シリコン膜を埋め込んだ構成になっており、その表面は、p型ウエル2、n型ウエル3の活性領域の表面とほぼ同じ高さになるように平坦化されている。
メモリアレイ(MARY)のp型ウエル2の活性領域にはメモリセルが形成されている。メモリセルのそれぞれは、nチャネル型で構成された一個のメモリセル選択用MISFETQsとその上部に形成され、メモリセル選択用MISFETQsと直列に接続された一個の情報蓄積用容量素子Cとで構成されている。すなわち、このメモリセルは、メモリセル選択用MISFETQsの上部に情報蓄積用容量素子Cを配置するスタックド・キャパシタ構造で構成されている。
Memory cells are formed in the active region of the p-
メモリセル選択用MISFETQsは、第1ゲート酸化膜6、ワード線WLと一体に形成されたゲート電極8A、ソースおよびドレイン(n型半導体領域9)により構成されている。第1ゲート酸化膜6の膜厚は、7〜8nm程度である。ゲート電極8A(ワード線WL)は、n型の不純物(例えばP(リン))をドープした低抵抗の多結晶シリコン膜とTiN(チタンナイトライド)膜とW(タングステン)膜とを積層した3層の導電膜で構成されており、そのシート抵抗は2Ω/□以下である。ゲート電極8Aの上部には窒化シリコン膜10が形成されており、側壁には窒化シリコン膜11が形成されている。
The memory cell selection MISFET Qs includes a first
直接周辺回路のp型ウエル2の活性領域にはnチャネル型MISFETQn1が形成されており、n型ウエル3の活性領域にはpチャネル型MISFETQp1が形成されている。すなわち、この直接周辺回路は、nチャネル型MISFETQn1とpチャネル型MISFETQp1を組み合わせたCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)回路(相補型MISFET回路)で構成されている。
The active region of the p-
nチャネル型MISFETQn1は、第1ゲート酸化膜6、ゲート電極8B、ソースおよびドレインにより構成されている。第1ゲート酸化膜6の膜厚は、前記メモリセル選択用MISFETQsの第1ゲート酸化膜6と同じ(7〜8nm程度)である。ゲート電極8Bは、前記メモリセル選択用MISFETQsのゲート電極8A(ワード線WL)と同じ導電膜で構成されており、そのシート抵抗は2Ω/□以下である。ゲート電極8Bの上部には窒化シリコン膜10が形成されており、側壁には窒化シリコンのサイドウォールスペーサ11aが形成されている。nチャネル型MISFETQn1のソース、ドレインのそれぞれは、低不純物濃度のn−型半導体領域12と高不純物濃度のn+型半導体領域13とからなるLDD(Lightly Doped Drain)構造で構成されており、n+型半導体領域13の表面にはTiシリサイド(TiSi2)層20が形成されている。
The n-channel type MISFET Qn 1 is composed of a first
pチャネル型MISFETQp1は、第1ゲート酸化膜6、ゲート電極8C、ソースおよびドレインにより構成されている。第1ゲート酸化膜6の膜厚は、前記メモリセル選択用MISFETQsの第1ゲート酸化膜6と同じ(7〜8nm程度)である。ゲート電極8Cは、前記メモリセル選択用MISFETQsのゲート電極8A(ワード線WL)と同じ導電膜で構成されており、そのシート抵抗は2Ω/□以下である。ゲート電極8Cの上部には窒化シリコン膜10が形成されており、側壁には窒化シリコンのサイドウォールスペーサ11aが形成されている。pチャネル型MISFETQp1のソース、ドレインのそれぞれは、低不純物濃度のp−型半導体領域14と高不純物濃度のp+型半導体領域15とからなるLDD構造で構成されており、p+型半導体領域15の表面にはTiシリサイド層20が形成されている。
The p-channel type MISFET Qp 1 is composed of a first
論理集積回路部(第2領域)のp型ウエル2の活性領域にはnチャネル型MISFETQn2が形成されており、n型ウエル3の活性領域にはpチャネル型MISFETQp2が形成されている。すなわち、この論理集積回路部は、nチャネル型MISFETQn2とpチャネル型MISFETQp2とを組み合わせたCMOS回路で構成されている。 Logic integrated circuit portion in the active region of the p-type well 2 (second region) are formed n-channel type MISFET Qn 2, in the active region of the n-type well 3 p-channel type MISFET Qp 2 are formed. That is, the logic integrated circuit portion is constituted by a CMOS circuit in which an n-channel type MISFET Qn 2 and a p-channel type MISFET Qp 2 are combined.
nチャネル型MISFETQn2は、第2ゲート酸化膜7、ゲート電極8D、ソースおよびドレインにより構成されている。第2ゲート酸化膜7の膜厚は、第1領域の第1ゲート酸化膜6よりも薄く、4nm程度である。ゲート電極8Dは、前記メモリセル選択用MISFETQsのゲート電極8A(ワード線WL)と同じ導電膜で構成されており、そのシート抵抗は2Ω/□以下である。ゲート電極8Dの上部には窒化シリコン膜10が形成されており、側壁には窒化シリコンのサイドウォールスペーサ11aが形成されている。nチャネル型MISFETQn2のソース、ドレインのそれぞれは、低不純物濃度のn−型半導体領域16と高不純物濃度のn+型半導体領域17とからなるLDD構造で構成されており、n+型半導体領域17の表面にはTiシリサイド層20が形成されている。
The n-channel type MISFET Qn 2 is composed of the second
pチャネル型MISFETQp2は、第2ゲート酸化膜7、ゲート電極8E、ソースおよびドレインにより構成されている。第2ゲート酸化膜7の膜厚は、前記nチャネル型MISFETQn2の第2ゲート酸化膜7と同じ(4nm程度)である。ゲート電極8Eは、前記メモリセル選択用MISFETQsのゲート電極8A(ワード線WL)と同じ導電膜で構成されており、そのシート抵抗は2Ω/□以下である。ゲート電極8Eの上部には窒化シリコン膜10が形成されており、側壁には窒化シリコンのサイドウォールスペーサ11aが形成されている。pチャネル型MISFETQp2のソース、ドレインのそれぞれは、低不純物濃度のp−型半導体領域18と高不純物濃度のp+型半導体領域19とからなるLDD構造で構成されており、p+型半導体領域19の表面にはTiシリサイド層20が形成されている。
p-channel type MISFET Qp 2, the second
メモリ部(第1領域)の図示しない領域には、DRAMの間接周辺回路が形成されている。この間接周辺回路は、nチャネル型MISFETとpチャネル型MISFETとを組み合わせたCMOS回路で構成されている。 A DRAM indirect peripheral circuit is formed in a region (not shown) of the memory unit (first region). This indirect peripheral circuit is composed of a CMOS circuit that combines an n-channel MISFET and a p-channel MISFET.
間接周辺回路のnチャネル型MISFETは、前記論理集積回路部のnチャネル型MISFETQn2と同じ構成になっている。すなわち、間接周辺回路のnチャネル型MISFETは、膜厚が4nm程度の第2ゲート酸化膜7、前記メモリセル選択用MISFETQsのゲート電極8A(ワード線WL)と同じ導電膜で構成されたゲート電極、低不純物濃度のn−型半導体領域と高不純物濃度のn+型半導体領域とからなるLDD構造のソースおよびドレインにより構成されており、n+型半導体領域の表面にはTiシリサイド層20が形成されている。
The n-channel type MISFET of the indirect peripheral circuit has the same configuration as the n-channel type MISFET Qn 2 of the logic integrated circuit portion. That is, the n-channel type MISFET of the indirect peripheral circuit has a gate electrode made of the same conductive film as the second
間接周辺回路のpチャネル型MISFETは、前記論理集積回路部のpチャネル型MISFETQp2と同じ構成になっている。すなわち、間接周辺回路のpチャネル型MISFETは、膜厚が4nm程度の第2ゲート酸化膜7、前記メモリセル選択用MISFETQsのゲート電極8A(ワード線WL)と同じ導電膜で構成されたゲート電極、低不純物濃度のp−型半導体領域と高不純物濃度のp+型半導体領域とからなるLDD構造のソースおよびドレインにより構成されており、p+型半導体領域の表面にはTiシリサイド層20が形成されている。
P-channel type MISFET of the indirect peripheral circuit has the same structure as the p-channel type MISFET Qp 2 of the logic integrated circuit part. That is, the p-channel type MISFET of the indirect peripheral circuit has a gate electrode made of the same conductive film as the second
DRAMの間接周辺回路を構成するMISFETは、上記したように、論理集積回路部を構成するMISFETと同一構成になっているので、以下ではその説明を省略する。 Since the MISFET constituting the indirect peripheral circuit of the DRAM has the same configuration as the MISFET constituting the logic integrated circuit section as described above, the description thereof will be omitted below.
メモリ部のメモリセル選択用MISFETQs、nチャネル型MISFETQn1、pチャネル型MISFETQp1および論理集積回路部のnチャネル型MISFETQn2、pチャネル型MISFETQp2のそれぞれの上部には、酸化シリコン膜22が形成されている。酸化シリコン膜22の表面は、その高さが半導体基板1の全面でほぼ同じになるように平坦化されている。
Memory cell selecting MISFETQs memory portion, each upper part of the n-channel type MISFET Qn 1, p-channel type MISFET Qp 1 and logic integrated circuit part of the n-channel type MISFET Qn 2, p-channel type MISFET Qp 2, the
酸化シリコン膜22の上部には酸化シリコン膜23が形成されている。メモリ部の酸化シリコン膜23の上部には、ビット線BLと直接周辺回路の第1層配線24、25が形成され、論理集積回路部の酸化シリコン膜23の上部には、論理集積回路の第1層配線26、27が形成されている。これらのビット線BLおよび第1層配線24〜27は、TiN膜とW膜とを積層した2層の導電膜で構成されており、そのシート抵抗は2Ω/□以下である。
A
ビット線BLは、プラグ28が埋め込まれたコンタクトホール30を通じてメモリセル選択用MISFETQsのソース、ドレインの一方(n型半導体領域9)と電気的に接続されている。プラグ28は、n型不純物(例えばP)をドープした多結晶シリコン膜からなる。ビット線BLの一端は、コンタクトホール32を通じて直接周辺回路のnチャネル型MISFETQn1のソース、ドレインの一方(n+型半導体領域13)と電気的に接続されている。
The bit line BL is electrically connected to one of the source and drain (n-type semiconductor region 9) of the memory cell selection MISFET Qs through the
直接周辺回路の第1層配線24の一端は、コンタクトホール33を通じてnチャネル型MISFETQn1のソース、ドレインの他方(n+型半導体領域13)と電気的に接続され、他端は、コンタクトホール34を通じてpチャネル型MISFETQp1のソース、ドレインの一方(p+型半導体領域15)と電気的に接続されている。直接周辺回路の第1層配線25は、コンタクトホール35を通じてpチャネル型MISFETQp1のソース、ドレインの他方(p+型半導体領域15)と電気的に接続されている。
A first layer end of the
論理集積回路の第1層配線26は、コンタクトホール36を通じてnチャネル型MISFETQn2のソース、ドレインの一方(n+型半導体領域17)と電気的に接続されている。論理集積回路部の第1層配線27の一端は、コンタクトホール37を通じてnチャネル型MISFETQn2のソース、ドレインの他方(n+型半導体領域17)と電気的に接続され、他端は、コンタクトホール38を通じてpチャネル型MISFETQp2のソース、ドレインの一方(p+型半導体領域19)と電気的に接続されている。
The
ビット線BLおよび第1層配線24〜27の上部には窒化シリコン膜40が形成され、側壁には窒化シリコン膜のサイドウォールスペーサ41が形成されている。ビット線BLおよび第1層配線24〜27のさらに上部には、酸化シリコン膜42が形成されている。
A
メモリアレイ(MARY)の酸化シリコン膜42の上部には、下部電極(蓄積電極)43、容量絶縁膜44および上部電極(プレート電極)35により構成された情報蓄積用容量素子Cが形成されている。情報蓄積用容量素子Cの下部電極43はW膜からなり、W(または多結晶シリコン)膜のプラグ48を埋め込んだスルーホール47および多結晶シリコン膜のプラグ28を埋め込んだコンタクトホール31を通じてメモリセル選択用MISFETQsのソース、ドレインの他方(n型半導体領域9)と電気的に接続されている。容量絶縁膜44は酸化タンタル(Ta2O5)膜からなり、プレート電極45はTiN膜からなる。プレート電極45の上部には窒化シリコン膜46が形成されている。
On the upper part of the
情報蓄積用容量素子Cの上部には、スピンオングラス膜51および酸化シリコン膜52が形成されている。メモリ部の酸化シリコン膜52の上部には第2層配線53〜56が形成され、論理集積回路部の酸化シリコン膜52の上部には第2層配線57が形成されている。これらの第2層配線53〜57は、TiN膜とAl(アルミニウム)合金膜とTiN膜とを積層した3層の導電膜で構成されている。
A spin-on-
メモリ部の第2層配線55は、W膜のプラグ61が埋め込まれたスルーホール58を通じて情報蓄積用容量素子Cの上部電極45と電気的に接続され、上部電極45にプレート電圧(例えばVdd/2)を供給する。直接周辺回路の第2層配線56は、W膜のプラグ61が埋め込まれたスルーホール59を通じて第1層配線24と電気的に接続されている。論理集積回路部の第2層配線57は、W膜のプラグ61が埋め込まれたスルーホール60を通じて第1層配線27と電気的に接続されている。
The
第2層配線53〜57の上部には酸化シリコン膜62が形成され、さらにその上部には直接周辺回路の第3層配線63および論理集積回路部の第3層配線64が形成されている。これらの第3層配線63、64は、TiN膜とAl合金膜とTiN膜とを積層した3層の導電膜で構成されている。直接周辺回路の第3層配線63は、W膜のプラグ67が埋め込まれたスルーホール65を通じて第2層配線56と電気的に接続され、論理集積回路部の第3層配線64は、W膜のプラグ67が埋め込まれたスルーホール66を通じて第2層配線57と電気的に接続されている。
A
第3層配線63、64の上部には酸化シリコン膜68が形成され、さらにその上部には論理集積回路部の第4層配線69が形成されている。第4層配線69は、TiN膜とAl合金膜とTiN膜とを積層した3層の導電膜で構成されている。第4層配線69は、W膜のプラグ71が埋め込まれたスルーホール70を通じて第3層配線64と電気的に接続されている。
A
第4層配線69の上部には、論理集積回路部の配線が1〜3層程度形成され、さらにその上部には、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを積層した2層の絶縁膜などで構成されたパッシベーション膜が形成されているが、それらの図示は省略する。
On the upper part of the
次に、上記した半導体集積回路装置の製造方法の一例を図4〜図30を用いて説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device will be described with reference to FIGS.
まず、図4に示すように、p型で比抵抗が10Ωcm程度の単結晶シリコンからなる半導体基板1を熱処理してその表面に膜厚10〜30nm程度の酸化シリコン膜75を形成した後、この酸化シリコン膜30上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法で膜厚100〜140nm程度の窒化シリコン膜76を堆積する。次に、図5に示すように、窒化シリコン膜76上に形成したフォトレジスト77をマスクにして素子分離領域の窒化シリコン膜76、酸化シリコン膜75、半導体基板1を順次エッチングすることにより、半導体基板1に深さ350〜400nm程度の溝5aを形成する。窒化シリコン膜76をエッチングするガスは、CF4+CHF3+ArまたはCF4+Arを使用し、半導体基板1をエッチングするガスは、HBr+Cl2+He+O2を使用する。
First, as shown in FIG. 4, a p-
次に、図6に示すように、半導体基板1上にCVD法で堆積した酸化シリコン膜78を化学的機械研磨(Chemical Mechanical Polishing;CMP)法で研磨して溝5aの内部に残すことにより、素子分離溝5を形成する。その後、約1000℃の熱処理を施して素子分離溝5に埋め込まれた酸化シリコン膜78をデンシファイ(焼締め)し、続いて熱リン酸を用いたウェットエッチングで半導体基板1上に残った窒化シリコン膜76を除去する。
Next, as shown in FIG. 6, the
次に、図7に示すように、DRAMのメモリアレイ(MARY)と直接周辺回路の一部(nチャネル型MISFETQn1)を形成する領域の半導体基板1にn型半導体領域4を形成した後、このn型半導体領域4の浅い部分と論理集積回路部の一部(nチャネル型MISFETQn2)を形成する領域の半導体基板1にp型ウエル2を形成し、DRAMの直接周辺回路の他の一部(pチャネル型MISFETQp1)を形成する領域と論理集積回路部の他の一部(pチャネル型MISFETQp2)を形成する領域の半導体基板1にn型ウエル3を形成する。n型半導体領域4は、半導体基板1にP(リン)をイオン打ち込みした後、約1000℃の熱処理でPを引き延ばし拡散して形成する。また、p型ウエル2とn型ウエ3ルは、半導体基板1の一部にPをイオン打ち込みし、他の一部のB(ホウ素)をイオン打ち込みした後、950℃程度の熱処理でPとBとを引き延ばし拡散して形成する。
Next, as shown in FIG. 7, after forming the n-
次に、p型ウエル2の表面とn型ウエルの表面とに残った酸化シリコン膜75をHF(フッ酸)系の洗浄液を使って除去した後、図8に示すように、800℃程度の湿式酸化法でp型ウエル2の表面とn型ウエルの表面とに清浄なゲート酸化膜79を形成する。
Next, after the
次に、図9に示すように、メモリアレイ(MARY)および直接周辺回路を形成する領域をフォトレジスト80で覆い、論理集積回路部のp型ウエル2、n型ウエル3の表面の上記ゲート酸化膜79をHF系の洗浄液を使って除去する。フォトレジスト80の境界は、メモリアレイ(MARY)および直接周辺回路を形成する領域と論理集積回路部とを隔てる素子分離溝5の上に配置する。
Next, as shown in FIG. 9, the region for forming the memory array (MARY) and the direct peripheral circuit is covered with a
次に、図10に示すように、湿式酸化をもう一度行って論理集積回路部のp型ウエル2、n型ウエル3のそれぞれの表面に膜厚4nm程度の第2ゲート酸化膜7を形成する。このとき、第1回目の湿式酸化で形成されたメモリアレイ(MARY)および直接周辺回路を形成する領域のp型ウエル2、n型ウエル3の表面のゲート酸化膜79も成長して第1ゲート酸化膜6となるので、その膜厚が7〜8nm程度となるように、あらかじめゲート酸化膜79の膜厚を設定しておく。
Next, as shown in FIG. 10, wet oxidation is performed once again to form a second
次に、図11に示すように、メモリアレイ(MARY)の第1ゲート酸化膜6上にゲート電極8A(ワード線WL)を形成し、直接周辺回路のゲート酸化膜6上および論理集積回路部の第2ゲート酸化膜7上にそれぞれゲート電極8B〜8Eを形成する。ゲート電極8A(ワード線WL)およびゲート電極8B〜8Eを形成するには、まず半導体基板1上にPをドープした膜厚70nm程度の多結晶シリコン膜をCVD法で堆積し、その上部にスパッタリング法で膜厚50nm程度のTiN膜と膜厚100nm程度のW膜とを堆積し、さらにその上部にCVD法で膜厚200nm程度の窒化シリコン膜10を堆積する。次に、フォトレジストをマスクにしたエッチングで窒化シリコン膜10、W膜、TiN膜および多結晶シリコン膜をパターニングする。窒化シリコン膜10をエッチングするガスは、CF4+CHF3+ArまたはCF4+Arを使用し、W膜をエッチングガスは、Cl2+SF6を使用する。また、TiN膜をエッチングするガスは、Cl2を使用し、多結晶シリコン膜をエッチングするガスは、Cl2+O2を使用する。
Next, as shown in FIG. 11, a
次に、図12に示すように、メモリアレイ(MARY)のp型ウエル2にメモリセル選択用MISFETQsのn型半導体領域9(ソース、ドレイン)を形成し、直接周辺回路のp型ウエル2にnチャネル型MISFETQn1のn−型半導体領域12を形成し、論理集積回路部のp型ウエル2にnチャネル型MISFETQn2のn−型半導体領域16を形成する。また、直接周辺回路のn型ウエル2にpチャネル型MISFETQp1のp−型半導体領域14を形成し、論理集積回路部のn型ウエル2にpチャネル型MISFETQp2のp−型半導体領域18を形成する。n型半導体領域9およびn−型半導体領域12、16は、n型ウエル3を覆うフォトレジストをマスクにしてp型ウエル2にPをイオン打ち込みして形成し、p−型半導体領域14、18は、p型ウエル2を覆うフォトレジストをマスクにしてn型ウエル3にBをイオン打ち込みして形成する。
Next, as shown in FIG. 12, the n-type semiconductor region 9 (source and drain) of the memory cell selection MISFET Qs is formed in the p-type well 2 of the memory array (MARY), and directly formed in the p-type well 2 of the peripheral circuit. An n −
次に、図13に示すように、半導体基板1上にCVD法で膜厚10〜50nm程度の窒化シリコン膜11を堆積した後、図14に示すように、メモリアレイ(MARY)をフォトレジスト81で覆い、直接周辺回路と論理集積回路部の窒化シリコン膜11を異方性エッチングすることにより、ゲート電極8B〜8Eの側壁にサイドウォールスペーサ11aを形成する。このとき、フォトレジスト81の境界は、メモリアレイ(MARY)と直接周辺回路とを隔てる素子分離溝5の上に配置する。このエッチングは、素子分離溝5に埋め込まれた酸化シリコン膜とゲート電極8B〜8E上の窒化シリコン膜10との削れ量を最少とするために、オーバーエッチング量を必要最小限にとどめると共に、酸化シリコン膜に対する選択比を大きく取れるエッチングガス(例えばCH2F2、CH3FあるいはCl2+O2)を使用する。
Next, as shown in FIG. 13, after depositing a
次に、図15に示すように、直接周辺回路のp型ウエル2にnチャネル型MISFETQn1のn+型半導体領域13を形成し、n型ウエル2にpチャネル型MISFETQp1のp+型半導体領域15を形成する。また、論理集積回路部のp型ウエル2にnチャネル型MISFETQn2のn+型半導体領域17を形成し、n型ウエル2にpチャネル型MISFETQp2のp+型半導体領域19を形成する。n+型半導体領域13、17は、p型ウエル、2にAs(ヒ素)をイオン打ち込みして形成し、p+型半導体領域15、19は、n型ウエル3にBをイオン打ち込みして形成する。
Next, as shown in FIG. 15, the n + -
次に、図16に示すように、半導体基板1上にスパッタリング法で膜厚40nm程度のTi膜82を堆積した後、600〜700℃の窒素雰囲気中で熱処理を行う。図17に示すように、メモリアレイ(MARY)は、窒化シリコン膜11で覆われているので、この領域ではシリサイド化反応が生じないのに対し、直接周辺回路と論理集積回路部では半導体基板1が露出している箇所(n+型半導体領域13、17とp+型半導体領域15、19)でシリサイド化反応が生じ、それらの表面にTiシリサイ、ド(TiSi2)層20が形成される。
Next, as shown in FIG. 16, a
次に、未反応のTi膜82をウェットエッチングで除去した後、図18に示すように、半導体基板1上にCVD法で酸化シリコン膜22を堆積し、次いで化学的機械研磨法を用いて酸化シリコン膜22の表面を平坦化する。
Next, after removing the
次に、図19に示すように、フォトレジスト84をマスクにしたエッチングでメモリセル選択用MISFETQsのn型半導体領域(ソース、ドレイン)の上部の酸化シリコン膜22を除去する。このエッチングは、窒化シリコン膜10、11に対する酸化シリコン膜22のエッチングレートが大きくなるような条件で行い、n型半導体領域9の上部の窒化シリコン膜11が除去されないようにする。
Next, as shown in FIG. 19, the
次に、図20に示すように、上記フォトレジスト84をマスクにしたエッチングでメモリセル選択MISFETQsのn型半導体領域9(ソース、ドレイン)の上部の窒化シリコン膜11と第2ゲート酸化膜7とを除去することにより、ソース、ドレインの一方(n型半導体領域9)の上部にコンタクトホール30を形成し、他方(n型半導体領域9)の上部にコンタクトホール31を形成する。このエッチングは、半導体基板1の削れ量を最少とするために、オーバーエッチング量を必要最小限にとどめると共に、シリコンに対する選択比を大きく取れるエッチングガスを使用する。また、このエッチングは、窒化シリコン膜10が異方的にエッチングされるような条件で行い、ゲート電極8A(ワード線WL)の側壁に窒化シリコン膜11を残す。このようにすると、コンタクトホール30、31は、ゲート電極8A(ワード線WL)の側壁の窒化シリコン膜11に対して自己整合で形成される。コンタクトホール30、31を窒化シリコン膜10に対して自己整合で形成するには、あらかじめ窒化シリコン膜11を異方性エッチングしてゲート電極8A(ワード線WL)の側壁にサイドウォールスペーサを形成しておいてもよい。
Next, as shown in FIG. 20, the
次に、図21に示すように、コンタクトホール30、31の内部にプラグ28を埋め込んだ後、プラグ28の表面にTiシリサイド層29を形成する。プラグ28は、酸化シリコン膜22の上部にPをドープした多結晶シリコン膜をCVD法で堆積し、その後、この多結晶シリコン膜を化学的機械研磨法で研磨してコンタクトホール30、31の内部に残すことにより形成する。プラグ28を構成する多結晶シリコン膜中のPは、後の高温プロセスでコンタクトホール30、31の底部からn型半導体領域9(ソース、ドレイン)に拡散し、n型半導体領域9を低抵抗化する。Tiシリサイド層29は、酸化シリコン膜22の上部にスパッタリング法で堆積したTi膜を600〜700℃の窒素雰囲気中で熱処理することにより形成し、その後、未反応のTi膜をウェットエッチングで除去する。
Next, as shown in FIG. 21, after
次に、図22に示すように、酸化シリコン膜22の上部にCVD法で酸化シリコン膜23を堆積した後、フォトレジスト85をマスクにしたエッチングでコンタクトホール30の上部の酸化シリコン膜23を除去する。
Next, as shown in FIG. 22, after the
次に、図23に示すように、フォトレジスト86をマスクにしたエッチングで直接周辺回路および論理集積回路部の酸化シリコン膜23、22、および第1ゲート酸化膜6(第2ゲート酸化膜7)を除去することにより、直接周辺回路のnチャネル型MISFETQn1のn+型半導体領域13、pチャネル型MISFETQp1のp+型半導体領域15、論理集積回路部のnチャネル型MISFETQn2のn+型半導体領域17、pチャネル型MISFETQp2のp+型半導体領域19の上部にコンタクトホール32〜38を形成する。このエッチングは、窒化シリコン膜10およびサイドウォールスペーサ11aに対する酸化シリコン膜のエッチングレートが大きくなるような条件で行い、コンタクトホール32〜38をサイドウォールスペーサ11aに対して自己整合で形成する。
Next, as shown in FIG. 23, the
次に、図24に示すように、メモリアレイ(MARY)の酸化シリコン膜23の上部にビット線BLを形成し、直接周辺回路および論理集積回路部の酸化シリコン膜23の上部に第1層配線24〜27を形成する。ビット線BLおよび第1層配線24〜27は、酸化シリコン膜23の上部にスパッタリング法でTiN膜とW膜とを堆積し、次いでW膜の上部にCVD法で窒化シリコン膜40を堆積した後、フォトレジストをマスクにしたエッチングでこれらの膜をパターニングして形成する。
Next, as shown in FIG. 24, a bit line BL is formed on the
次に、図25に示すように、ビット線BLおよび第1層配線24〜27の側壁にサイドウォールスペーサ41を形成し、次いでビット線BLおよび第1層配線24〜27の上部にCVD法で酸化シリコン膜42を堆積した後、フォトレジストをマスクにしたエッチングでコンタクトホール31の上部の酸化シリコン膜42、23を除去することにより、スルーホール47を形成する。サイドウォールスペーサ41は、ビット線BLおよび第1層配線24〜27の上部にCVD法で堆積した窒化シリコン膜を異方性エッチングで加工して形成する。また、スルーホール47を形成するエッチングは、窒化シリコン膜40およびサイドウォールスペーサ41に対する酸化シリコン膜のエッチングレートが大きくなるような条件で行い、スルーホール47をサイドウォールスペーサ41に対して自己整合で形成する。
Next, as shown in FIG. 25,
次に、図26に示すように、スルーホール47の内部にW膜のプラグ48を埋め込んだ後、その上部に情報蓄積用容量素子の下部電極(蓄積電極)43を形成する。プラグ48は、酸化シリコン膜42の上部にCVD法またはスパッタリング法でW膜を堆積し、その後、このW膜を化学的機械研磨法で研磨してスルーホール47の内部に残すことにより形成する。下部電極43は、同じく酸化シリコン膜42の上部にCVD法またはスパッタリング法でW膜を堆積し、フォトレジストをマスクにしたエッチングでこのW膜をパターニングすることにより形成する。
Next, as shown in FIG. 26, after a W film plug 48 is embedded in the through
次に、図27に示すように、下部電極(蓄積電極)43の上部に情報蓄積用容量素子Cの容量絶縁膜44と上部電極(プレート電極)45を形成する。容量絶縁膜44と上部電極45は、酸化シリコン膜42の上部にCVD法またはスパッタリング法で酸化タンタル膜を堆積し、その上部にスパッタリング法でTiN膜を堆積し、さらにその上部にCVD法で窒化シリコン膜46を堆積した後、フォトレジストをマスクにしたエッチングでこれらの膜をパターニングして形成する。
Next, as shown in FIG. 27, a capacitive insulating
次に、図28に示すように、情報蓄積用容量素子Cの上部にスピン塗布法でスピンオングラス膜51を形成し、次いでスピンオングラス膜51の上部にCVD法で酸化シリコン膜52を堆積した後、フォトレジストをマスクにして酸化シリコン膜52とスピンオングラス膜51と窒化シリコン膜46とをエッチングすることにより、情報蓄積用容量素子Cの上部電極45の上部にスルーホール58を形成する。このとき、同時に直接周辺回路と論理集積回路部の酸化シリコン膜52、スピンオングラス膜51、酸化シリコン膜42、窒化シリコン膜40をエッチングすることにより、直接周辺回路の第1層配線24の上部にスルーホール59を形成し、論理集積回路部の第1層配線27の上部にスルーホール60を形成する。
Next, as shown in FIG. 28, a spin-on
次に、図29に示すように、スルーホール59〜60の内部にW膜のプラグ61を埋め込んだ後、酸化シリコン膜52の上部に第2層配線53〜57を形成する。メモリアレイ(MARY)の第2層配線55は、スルーホール58を通じて情報蓄積用容量素子Cの上部電極45と電気的に接続され、直接周辺回路の第2層配線56は、スルーホール59を通じて第1層配線24と電気的に接続され、論理集積回路部の第2層配線57は、スルーホール60を通じて第1層配線27と電気的に接続される。第2層配線53〜57は、酸化シリコン膜52の上部にスパッタリング法でTiN膜、Al合金膜、TiN膜を堆積した後、フォトレジストをマスクにしたエッチングでこれらの膜をパターニングして形成する。
Next, as shown in FIG. 29, the W film plug 61 is buried in the through
次に、図30に示すように、第2層配線53〜57の上部に酸化シリコン膜62を堆積し、さらにその上部に第3層配線63、64を形成する。第3層配線63、64を形成するには、まず第2層配線53〜57の上部にCVD法で酸化シリコン膜62を堆積した後、フォトレジストをマスクにして酸化シリコン膜62をエッチングすることにより、直接周辺回路の第2層配線56の上部にスルーホール65を形成し、論理集積回路部の第2層配線57の上部にスルーホール66を形成する。続いて、スルーホール65、66の内部にW膜のプラグ67を埋め込んだ後、酸化シリコン膜62の上部にスパッタリング法でTiN膜、Al合金膜、TiN膜を堆積し、フォトレジストをマスクにしたエッチングでこれらの膜をパターニングする。直接周辺回路の第3層配線63は、スルーホール65を通じて第2層配線56と電気的に接続され、論理集積回路部の第3層配線64は、スルーホール66を通じて第2層配線57と電気的に接続される。
Next, as shown in FIG. 30, a
その後、論理集積回路部の第3層配線64の上部に酸化シリコン膜68を堆積し、さらにその上部に第4層配線69を形成することにより、前記図3に示す半導体集積回路装置が略完成する。第4層配線69を形成するには、まず第3層配線56、57の上部にCVD法で酸化シリコン膜68を堆積した後、フォトレジストをマスクにして酸化シリコン膜68をエッチングすることにより、論理集積回路部の第3層配線64の上部にスルーホール70を形成する。続いて、スルーホール70の内部にW膜のプラグ71を埋め込んだ後、酸化シリコン膜70の上部にスパッタリング法でTiN膜、Al合金膜、TiN膜を堆積し、フォトレジストをマスクにしたエッチングでこれらの膜をパターニングする。第4層配線69は、スルーホール70を通じて第3層配線64と電気的に接続される。
Thereafter, a
上記のように構成された本実施の形態の半導体集積回路装置によれば、次のような効果を得ることができる。
(1)論理集積回路部を構成するMISFETのゲート酸化膜厚を薄く形成すると共に、シート抵抗が2Ω/□以下となるような導電材料でゲート電極を構成し、かつソース、ドレインをシリサイド化することにより、論理集積回路の高速動作を実現することができる。
(2)DRAMのメモリセルを構成するメモリセル選択用MISFETのソース、ドレインをシリサイド化しないことにより、シリサイド化によるリーク電流の増大を防いでリフレッシュ特性の低下を回避することができる。
(3)DRAMのメモリセルを構成するメモリセル選択用MISFETのゲート電極をシート抵抗が2Ω/□以下となるような導電材料で構成することにより、ゲート遅延を低減することができる。また、金属配線によるワード線の裏打ちが不要となるので、DRAMの製造工程が簡略化され、製造歩留まりが向上する。
According to the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment configured as described above, the following effects can be obtained.
(1) The gate oxide film thickness of the MISFET constituting the logic integrated circuit portion is formed thin, the gate electrode is composed of a conductive material having a sheet resistance of 2Ω / □ or less, and the source and drain are silicided. As a result, high-speed operation of the logic integrated circuit can be realized.
(2) Since the source and drain of the memory cell selection MISFET constituting the DRAM memory cell are not silicided, an increase in leakage current due to the silicidation can be prevented and deterioration of the refresh characteristics can be avoided.
(3) By configuring the gate electrode of the memory cell selecting MISFET constituting the DRAM memory cell with a conductive material having a sheet resistance of 2Ω / □ or less, the gate delay can be reduced. Further, since the backing of the word line by the metal wiring becomes unnecessary, the manufacturing process of the DRAM is simplified and the manufacturing yield is improved.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
前記実施の形態では、DRAMのセンスアンプ、ロウデコーダおよびカラムデコーダを直接周辺回路として定義したが、例えばセンスアンプ、ロウデコーダ、カラムデコーダ、論理回路、アドレス選択回路、読み出しアンプおよび書き込みアンプを直接周辺回路として定義し、入出力回路を間接周辺回路として定義してもよい。 In the above embodiments, the DRAM sense amplifier, row decoder, and column decoder are defined as direct peripheral circuits. For example, the sense amplifier, row decoder, column decoder, logic circuit, address selection circuit, read amplifier, and write amplifier are directly peripheral. It may be defined as a circuit, and the input / output circuit may be defined as an indirect peripheral circuit.
前記実施の形態では、DRAMの直接周辺回路を構成するMISFETのソース、ドレインの表面と、間接周辺回路を構成するMISFETのソース、ドレインの表面と、論理集積回路を構成するMISFETのソース、ドレインの表面とにシリサイド層を形成し、DRAMのメモリセルを構成するメモリセル選択用MISFETのソース、ドレインの表面にはシリサイド層を形成しないようにしたが、例えばDRAMの間接周辺回路を構成するMISFETのソース、ドレインの表面と、論理集積回路を構成するMISFETのソース、ドレインの表面とにシリサイド層を形成し、DRAMのメモリセルを構成するメモリセル選択用MISFETのソース、ドレインの表面と、DRAMの直接周辺回路を構成するMISFETのソース、ドレインの表面とにはシリサイド層を形成しないようにしてもよい。この場合は、DRAMのメモリアレイと直接周辺回路の製造プロセスを共通化できるので、DRAMのメモリアレイと直接周辺回路をDRAMコアとして単独で流通させることが可能となる。また、ソース、ドレインをシリサイド化した論理集積回路部をロジックコアとして単独で流通させることも可能となる。 In the above embodiment, the surface of the source and drain of the MISFET constituting the direct peripheral circuit of the DRAM, the surface of the source and drain of the MISFET constituting the indirect peripheral circuit, and the source and drain of the MISFET constituting the logic integrated circuit. A silicide layer is formed on the surface, and no silicide layer is formed on the surface of the source and drain of the memory cell selection MISFET constituting the memory cell of the DRAM. For example, the MISFET constituting the indirect peripheral circuit of the DRAM is not formed. Silicide layers are formed on the surface of the source and drain and the surface of the source and drain of the MISFET constituting the logic integrated circuit, and the surface of the source and drain of the memory cell selecting MISFET constituting the memory cell of the DRAM, and the DRAM The source and drain of the MISFET that directly constitutes the peripheral circuit To the in-the surface may not form a silicide layer. In this case, since the manufacturing process of the peripheral circuit and the DRAM memory array can be made common, it is possible to distribute the DRAM memory array and the direct peripheral circuit independently as a DRAM core. Also, it becomes possible to distribute the logic integrated circuit portion having the source and drain silicided alone as a logic core.
前記実施の形態では、シリサイド材料としてTiを用いたが、他の金属材料、例えばCo(コバルト)などを用いてもよい。 In the above embodiment, Ti is used as the silicide material, but other metal materials such as Co (cobalt) may be used.
本発明は、DRAMと論理集積回路とを混載したシステムオンチップ構造の半導体集積回路装置に適用して好適なものである。 The present invention is suitable for application to a semiconductor integrated circuit device having a system-on-chip structure in which a DRAM and a logic integrated circuit are mixedly mounted.
1 半導体基板
2 p型ウエル
3 n型ウエル
4 n型半導体領域
5 素子分離溝
6 第1ゲート酸化膜
7 第2ゲート酸化膜
8A、8B、8C、8D ゲート電極
9 n型半導体領域(ソース、ドレイン)
10、11 窒化シリコン膜
11a サイドウォールスペーサ
12 n−型半導体領域
13 n+型半導体領域
14 p−型半導体領域
15 p+型半導体領域
16 n−型半導体領域
17 n+型半導体領域
18 p−型半導体領域
19 p+型半導体領域
20 Tiシリサイド層
22、23 酸化シリコン膜
24〜27 第1層配線
28 プラグ
29 Tiシリサイド層
30〜38 コンタクトホール
40 窒化シリコン膜
41 サイドウォールスペーサ
42 酸化シリコン膜
43 下部電極(蓄積電極)
44 容量絶縁膜
45 上部電極(プレート電極)
46 窒化シリコン膜
47 スルーホール
48 プラグ
51 スピンオングラス膜
52 酸化シリコン膜
53〜57 第2層配線
58、59、60 スルーホール
61 プラグ
62 酸化シリコン膜
63、64 第3層配線
65、66 スルーホール
67 プラグ
68 酸化シリコン膜
69 第4層配線
70 スルーホール
71 プラグ
C 情報蓄積用容量素子
BL ビット線
MARY メモリアレイ、
Qn1、Qn2 nチャネル型MISFET
Qp1、Qp2 pチャネル型MISFET
Qs メモリセル選択用MISFET
WL ワード線
1 semiconductor substrate 2 p-type well 3 n-type well 4 n-
10, 11
44
46
Qn 1 , Qn 2 n-channel MISFET
Qp 1 , Qp 2 p channel type MISFET
Qs MISFET for memory cell selection
WL Word line
Claims (6)
(a)半導体基板の主面の第1領域に、ゲート電極、ソースおよびドレイン領域を有する前記第1MISFETを形成し、前記半導体基板の主面の前記第1領域と異なる第2領域に、ゲート電極、ソースおよびドレイン領域を有する前記第2MISFETを形成する工程と、
(b)前記第1MISFETおよび前記第2MISFETを覆うように、前記半導体基板の主面の前記第1領域および前記第2領域に第1絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記第1領域を選択的に覆うマスクを形成した後、異方性を有する第1エッチングにより、前記第2領域の前記第1絶縁膜をエッチングし、前記第2領域において、前記第2MISFETの前記ゲート電極の側壁に前記第1絶縁膜の一部で形成された第1サイドウォールスペーサを形成し、かつ、その他の部分の前記第1絶縁膜を除去し、前記第1領域において、前記第1絶縁膜を残す工程と、
(d)前記工程(c)の後、前記マスクを除去し、前記第1領域の前記第1絶縁膜上および前記第2領域の前記第2MISFET上に第1金属膜を形成する工程と、
(e)前記工程(d)の後、前記半導体基板をアニールすることにより、前記第2MISFETの前記ソースおよびドレイン領域の表面に前記第1金属膜による金属シリサイド膜を形成する工程と、
(f)前記工程(e)の後、前記アニールによりシリサイド化されない未反応の前記第1金属膜を除去する工程と、
(g)前記工程(f)の後、前記第1MISFETおよび前記第2MISFETを覆うように、前記半導体基板の主面の前記第1領域および前記第2領域に第2絶縁膜を形成する工程と、
(h)前記工程(g)の後、前記第1絶縁膜をエッチングストッパとして用いる第2エッチングにより、前記第1MISFETの前記ソースおよびドレイン領域上の前記第2絶縁膜を選択的に、かつ、前記第1MISFETの前記ゲート電極に対して自己整合的に除去する工程と、
(i)前記工程(h)の後、異方性を有する第3エッチングで前記第1MISFETの前記ソースおよびドレイン領域上の前記第1絶縁膜を選択的に除去することにより、前記第1MISFETの前記ソースおよびドレイン領域の表面を露出する第1スルーホールを形成し、かつ、前記第1MISFETの前記ゲート電極の側壁に前記第1絶縁膜の一部で形成された第2サイドウォールスペーサを形成する工程と、
(j)前記工程(i)の後、前記第1スルーホールを介して前記第1MISFETの前記ソースおよびドレイン領域に接続する第1の電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 In a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a storage capacitor constituting a memory, a first MISFET to which the storage capacitor is connected, and a second MISFET constituting a peripheral circuit of the memory,
(A) forming the first MISFET having a gate electrode, a source and a drain region in a first region of the main surface of the semiconductor substrate, and forming a gate electrode in a second region different from the first region of the main surface of the semiconductor substrate; Forming the second MISFET having source and drain regions;
(B) forming a first insulating film in the first region and the second region of the main surface of the semiconductor substrate so as to cover the first MISFET and the second MISFET;
(C) After forming a mask that selectively covers the first region, the first insulating film in the second region is etched by anisotropic first etching, and the first region Forming a first sidewall spacer formed of a part of the first insulating film on a side wall of the gate electrode of the 2MISFET, and removing the first insulating film in the other part; and in the first region, Leaving the first insulating film;
(D) after the step (c), removing the mask and forming a first metal film on the first insulating film in the first region and the second MISFET in the second region;
(E) after the step (d), by annealing the semiconductor substrate, forming a metal silicide film by the first metal film on the surface of the source and drain regions of the second MISFET;
(F) After the step (e), removing the unreacted first metal film that is not silicided by the annealing;
(G) after the step (f) , forming a second insulating film in the first region and the second region of the main surface of the semiconductor substrate so as to cover the first MISFET and the second MISFET;
(H) After the step (g), the second insulating film on the source and drain regions of the first MISFET is selectively and second etched by the second etching using the first insulating film as an etching stopper. Removing in a self-aligned manner with respect to the gate electrode of the first MISFET;
(I) After the step (h), by selectively removing the first insulating film on the source and drain regions of the first MISFET by an anisotropic third etching, the first MISFET Forming a first through hole exposing a surface of the source and drain regions, and forming a second sidewall spacer formed of a part of the first insulating film on a sidewall of the gate electrode of the first MISFET; When,
(J) after the step (i), forming a first electrode connected to the source and drain regions of the first MISFET through the first through hole;
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
(k)前記工程(j)の後、第4エッチングにより、前記第2MISFETの前記ソースおよびドレイン領域上の前記第2絶縁膜を選択的に除去し、前記第2MISFETの前記ソースおよびドレイン領域の表面に形成された金属シリサイド層を露出する第2スルーホールを形成する工程と、
(l)前記工程(k)の後、前記第2スルーホールを介して前記第2MISFETの前記ソースおよびドレイン領域に電気的に接続する第2の電極を形成するとともに、前記第1の電極に電気的に接続する第3の電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising:
(K) After the step (j), the second insulating film on the source and drain regions of the second MISFET is selectively removed by a fourth etching, and the surfaces of the source and drain regions of the second MISFET Forming a second through hole exposing the metal silicide layer formed in
(L) After the step (k), a second electrode that is electrically connected to the source and drain regions of the second MISFET through the second through hole is formed , and the first electrode is electrically connected to the first electrode. Forming a third electrode to be electrically connected ;
The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim containing Mukoto a.
(m)前記工程(l)の後、前記第3の電極に電気的に接続する情報蓄積用容量素子を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 5. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, further comprising:
(M) after the step (l), forming an information storage capacitive element electrically connected to the third electrode;
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
前記情報蓄積用容量素子は、金属膜からなる下部容量電極と、金属膜からなる上部容量電極とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device according to claim 5 ,
The information storage capacitor element includes a lower capacitor electrode made of a metal film and an upper capacitor electrode made of a metal film .
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