JP2000124152A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2000124152A
JP2000124152A JP10299953A JP29995398A JP2000124152A JP 2000124152 A JP2000124152 A JP 2000124152A JP 10299953 A JP10299953 A JP 10299953A JP 29995398 A JP29995398 A JP 29995398A JP 2000124152 A JP2000124152 A JP 2000124152A
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JP
Japan
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forming
insulating film
film
contact hole
conductive layer
Prior art date
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JP10299953A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidenori Ishikawa
英憲 石川
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To bore a self-aligned contact hole capable of decreasing a necessary selection ratio, when a sidewall is removed. SOLUTION: A conductive layer 32 and an offset insulating film 21 are formed on a semiconductor substrate 10, a lightly-doped region 11 is formed inside the substrate 10, an etching stopper film 21 is formed, a sidewall mask layer is formed confronting the sidewall of the conductive layer 32, and a heavily-doped region 12 is formed using the sidewall mask layer as a mask. Then, the sidewall mask layer is removed, a first insulating film 23 is formed on the etching stopper film 21, a contact hole CH is bored to make the heavily- doped region exposed, second insulating films (24a and 25a) are formed on the inner wall of the contact hole CH, and an embedded electrode is formed inside the contact hole CH.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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を有する半導体装置の
製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device having fine contacts.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のVLSI等に見られるように半導
体装置の高集積化及び高性能化が進展するに伴い、酸化
シリコン(SiO2 )系材料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。
2. Description of the Related Art As the integration and performance of semiconductor devices have progressed, as seen in recent VLSIs and the like, the technical elements of dry etching of silicon oxide (SiO 2 ) -based material layers have also increased. It's getting tougher.

【0003】その中でも、コンタクトホール工程の位置
合わせのためのマスク上の設計余裕を不要にできる自己
整合コンタクト(Self Aligned Contact; 以下SACと
略)技術が注目されている。
[0003] Among them, a self-aligned contact (SAC) technology, which can eliminate a design margin on a mask for positioning in a contact hole process, has attracted attention.

【0004】このSAC技術の開発は、特に0.25μ
mルール以降の世代で活発化しており、その背景にはい
くつかの理由がある。一つは、露光機の性能による制限
であり、もう一つは、SACを使ってチップやセルの面
積を積極的に縮めて、ウェーハ理収を向上し、動作スピ
ードを上げることである。
The development of this SAC technology is particularly
It is becoming active in the generations after the m rule, for several reasons. One is the limitation due to the performance of the exposure apparatus, and the other is to actively reduce the chip or cell area by using the SAC to improve the wafer yield and increase the operation speed.

【0005】特に前者は、最近発表された0.25μm
量産向け露光機において、配線層の微細化のトレンド維
持が困難になっていることを意味する。これは、ステッ
パの位置合わせバラつきの改善不足が原因となってお
り、位置合わせバラつきが大きいため位置合わせの設計
余裕が大きくなる。その結果、配線幅を太くするか、あ
るいはホール径が小さくなりずぎて開口出来ないなどの
問題が出てくる。0.3μmルールからこの兆候が見え
始めており、0.25〜0.2μmルールでは問題を回
避できない。
[0005] In particular, the former is 0.25 μm recently announced.
This means that it is difficult to maintain the trend of miniaturization of wiring layers in an exposure machine for mass production. This is due to a lack of improvement in the variation in the alignment of the stepper, and the variation in the alignment is large, so that the design margin of the alignment is increased. As a result, there arises a problem that the wiring width is increased or the hole diameter becomes too small to form an opening. The signs are beginning to appear from the 0.3 μm rule, and the problem cannot be avoided with the 0.25 to 0.2 μm rule.

【0006】この位置合わせの設計余裕を不要にできる
と言われている技術がSACである。SACの形成法に
はいくつかあり、いずれも従来の露光だけを使った方法
に比べてプロセスが多少複雑になる欠点を持つのが一般
的である。しかし、将来的にその採用は不可欠であり、
SACに関して様々な研究がなされている。
[0006] SAC is a technique that is said to eliminate the need for a design margin for this alignment. There are several methods for forming the SAC, each of which generally has the disadvantage of making the process somewhat more complicated than the conventional method using only exposure. However, its adoption is essential in the future,
Various studies have been made on SAC.

【0007】上記のSACを用いた半導体装置として、
SRAM(Static Random Access Memory )を例として
説明する。図9は、従来例のSRAMの1メモリセルの
等価回路図である。ワード線WLによりゲート制御され
るNMOSであるワードトランジスタTr1,Tr2の
一方のソース・ドレイン電極がビット線BL,BLに、
他方のソース・ドレイン電極が記憶ノードA(node
A)および記憶ノードB(node B)にそれぞれ
接続している。記憶ノードAは、NMOSであるドライ
バトランジスタTr3を介して接地GNDに接続し、さ
らにPMOSであるロードトランジスタTr5を介して
電源電圧供給ラインVccに接続している。記憶ノード
Bは、NMOSであるドライバトランジスタTr4を介
して接地GNDに接続し、さらにPMOSであるロード
トランジスタTr6を介して電源電圧供給ラインVcc
に接続している。また、記憶ノードAはドライバトラン
ジスタTr4およびロードトランジスタTr6のゲート
電極に接続し、一方、記憶ノードBはドライバトランジ
スタTr3およびロードトランジスタTr5のゲート電
極に接続している。以上で、フリップフロップと呼ばれ
る回路構成が形成される。
As a semiconductor device using the above SAC,
A description will be given of an SRAM (Static Random Access Memory) as an example. FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of one memory cell of a conventional SRAM. One of the source / drain electrodes of the word transistors Tr1 and Tr2, which are NMOS gate controlled by the word line WL, is connected to the bit lines BL and BL , respectively.
The other source / drain electrode is a storage node A (node)
A) and a storage node B (node B). The storage node A is connected to the ground GND via a driver transistor Tr3 which is an NMOS, and further connected to a power supply voltage supply line Vcc via a load transistor Tr5 which is a PMOS. The storage node B is connected to the ground GND via a driver transistor Tr4 which is an NMOS, and is further connected to a power supply voltage supply line Vcc via a load transistor Tr6 which is a PMOS.
Connected to. The storage node A is connected to the gate electrodes of the driver transistor Tr4 and the load transistor Tr6, while the storage node B is connected to the gate electrodes of the driver transistor Tr3 and the load transistor Tr5. Thus, a circuit configuration called a flip-flop is formed.

【0008】図10は上記のSRAMの1メモリセル分
の平面図である。図中、斜線部がゲート電極であり、そ
の両側部の網かけ領域がソース・ドレイン領域S/Dを
示している。ワード線WLにワードトランジスタTr
1,Tr2が形成され、ゲート電極G1にはドライバト
ランジスタTr3とロードトランジスタTr5が形成さ
れ、さらにゲート電極G1の延伸部がシェアードコンタ
クトSC2を介してワードトランジスタTr2とドライ
バトランジスタTr4を接続するソース・ドレイン領域
に接続している。また、ゲート電極G2にはドライバト
ランジスタTr4とロードトランジスタTr6が形成さ
れ、さらにゲート電極G2の延伸部がシェアードコンタ
クトSC1を介してロードトランジスタTr5のソース
・ドレイン領域に接続している。図中、SAC1〜8は
自己整合コンタクトであり、SAC1,2は電源電圧供
給ラインに、SAC3,4は接地に、SAC5,6はビ
ット線に、SAC7はSC1に、SAC8はSC2にそ
れぞれ接続して形成されている。ここで、図9中のZで
示している部分が図10中のゲート電極G2に相当する
ことを示している。
FIG. 10 is a plan view of one memory cell of the SRAM. In the figure, hatched portions are gate electrodes, and shaded regions on both sides thereof indicate source / drain regions S / D. A word transistor Tr is connected to the word line WL.
1 and Tr2, a driver transistor Tr3 and a load transistor Tr5 are formed on the gate electrode G1, and an extension of the gate electrode G1 is connected to the source / drain connecting the word transistor Tr2 and the driver transistor Tr4 via the shared contact SC2. Connected to the area. Further, a driver transistor Tr4 and a load transistor Tr6 are formed on the gate electrode G2, and an extension of the gate electrode G2 is connected to the source / drain region of the load transistor Tr5 via a shared contact SC1. In the figure, SAC1 to 8 are self-aligned contacts, SAC1 and 2 are connected to a power supply voltage line, SAC3 and 4 are connected to ground, SAC5 and 6 are connected to bit lines, SAC7 is connected to SC1, and SAC8 is connected to SC2. It is formed. Here, it is shown that the portion indicated by Z in FIG. 9 corresponds to the gate electrode G2 in FIG.

【0009】図10中のA−Bで示した部分における断
面図が、図11である。p型半導体基板10中にn型ウ
ェル10aが形成されており、LOCOS素子分離絶縁
膜13で分離された活性領域上にゲート絶縁膜20が形
成されており、その上層に例えばポリシリコンからなる
下層ゲート電極30とタングステンシリサイドからなる
上層ゲート電極31からなるポリサイド構造のゲート電
極32が形成され、ゲート電極の両側部における半導体
基板10あるいはウェル10a中に不図示のソース・ド
レイン拡散層が形成され、以上のようにしてトランジス
タが形成されている。
FIG. 11 is a sectional view taken along the line AB in FIG. An n-type well 10a is formed in a p-type semiconductor substrate 10, a gate insulating film 20 is formed on an active region separated by a LOCOS element isolation insulating film 13, and a lower layer made of, for example, polysilicon is formed thereon. A gate electrode 32 having a polycide structure including a gate electrode 30 and an upper gate electrode 31 made of tungsten silicide is formed, and a source / drain diffusion layer (not shown) is formed in the semiconductor substrate 10 or the well 10a on both sides of the gate electrode. The transistor is formed as described above.

【0010】上記のゲート電極32の上層には、例えば
酸化シリコンからなるオフセット絶縁膜21が形成され
ており、その上層を被覆して全面に例えば酸化シリコン
からなる第1エッチングストッパ膜22が形成されてお
り、その上層に例えば窒化シリコンからなる第2エッチ
ングストッパ膜26が形成されており、その上層に例え
ば酸化シリコンからなる層間絶縁膜23が形成されてい
る。層間絶縁膜23、第2エッチングストッパ膜26お
よび第1エッチングストッパ膜22には、基板中に形成
された不図示のソース・ドレイン拡散層に達するコンタ
クトホール(SAC,SC)が開口されており、密着層
34a、配線層34bおよびバリアメタル層34cなど
からなる上層配線34が形成されている。ここで、SA
Cで示したコンタクトは自己整合コンタクトであり、S
Cで示したコンタクトはゲート電極32と不図示のソー
ス・ドレイン拡散層とを接続するシェアードコンタクト
である。
An offset insulating film 21 made of, for example, silicon oxide is formed on an upper layer of the gate electrode 32, and a first etching stopper film 22 made of, for example, silicon oxide is formed on the entire surface so as to cover the upper layer. A second etching stopper film 26 made of, for example, silicon nitride is formed thereon, and an interlayer insulating film 23 made of, for example, silicon oxide is formed thereon. Contact holes (SAC, SC) reaching the source / drain diffusion layers (not shown) formed in the substrate are opened in the interlayer insulating film 23, the second etching stopper film 26, and the first etching stopper film 22. An upper wiring 34 composed of an adhesion layer 34a, a wiring layer 34b, a barrier metal layer 34c, and the like is formed. Where SA
The contact indicated by C is a self-aligned contact,
The contact indicated by C is a shared contact that connects the gate electrode 32 and a source / drain diffusion layer (not shown).

【0011】上記の半導体装置の製造方法においては、
まず、図12に示すように、p型半導体基板10中にL
OCOS素子分離絶縁膜13およびn型ウェル10aを
形成し、活性領域においてゲート絶縁膜20を形成す
る。その上層に、例えばポリシリコンの下層ゲート電極
30およびタングステンシリサイドの上層ゲート電極3
1からなるポリサイド構造のゲート電極32、および、
例えば酸化シリコンからなるオフセット絶縁膜21をパ
ターン形成する。次に、イオン注入により不図示のLD
D(Lightly Doped Drain )拡散層を形成し、次に、全
面に例えば酸化シリコンからなる第1エッチングストッ
パ膜22を形成し、オフセット絶縁膜21およびゲート
電極32の側壁部に例えばリンを含有するポリシリコン
あるいはアモルファスシリコンからなるサイドウォール
マスク層33aを形成する。次に、このサイドウォール
マスク層33aをマスクとしてイオン注入を行い、不図
示のソース・ドレイン拡散層を形成する。以上で、LD
D構造のトランジスタが形成される。
In the above method for manufacturing a semiconductor device,
First, as shown in FIG.
An OCOS element isolation insulating film 13 and an n-type well 10a are formed, and a gate insulating film 20 is formed in an active region. On the upper layer, for example, a lower gate electrode 30 of polysilicon and an upper gate electrode 3 of tungsten silicide
A gate electrode 32 having a polycide structure composed of
For example, the offset insulating film 21 made of silicon oxide is patterned. Next, an LD (not shown) is ion-implanted.
A D (Lightly Doped Drain) diffusion layer is formed, then a first etching stopper film 22 made of, for example, silicon oxide is formed on the entire surface, and a polycrystalline material containing, for example, phosphorus is formed on the side walls of the offset insulating film 21 and the gate electrode 32. A sidewall mask layer 33a made of silicon or amorphous silicon is formed. Next, ion implantation is performed using the sidewall mask layer 33a as a mask to form a source / drain diffusion layer (not shown). With the above, LD
A transistor having a D structure is formed.

【0012】次に、図13に示すように、上記の第1エ
ッチングストッパ膜22に対する選択比を有するエッチ
ング処理を施してサイドウォールマスク層33aを除去
した後、全面に例えば窒化シリコンからなる第2エッチ
ングストッパ膜26を形成し、次に、例えば酸化シリコ
ンからなる層間絶縁膜23を成膜し、必要に応じてリフ
ロー、エッチバックあるいはCMP(Chemical Mechani
cal Polishing )などの平坦化処理を行う。
[0013] Next, as shown in FIG. 13, after performing an etching process having a selectivity with respect to the first etching stopper film 22 to remove the sidewall mask layer 33 a, a second surface made of, for example, silicon nitride is formed on the entire surface. An etching stopper film 26 is formed, and then an interlayer insulating film 23 made of, for example, silicon oxide is formed. If necessary, reflow, etch back, or CMP (Chemical Mechanical) is performed.
cal Polishing).

【0013】次に、コンタクト開口パターンのレジスト
膜を形成し、RIE(反応性イオンエッチング)などの
エッチング処理を施して、コンタクトホールを開口し、
コンタクトホール内に、密着層34a、配線層34bお
よびバリアメタル層34cなどを成膜、パターン加工し
て、上層配線34を形成し、図11に示す半導体装置と
する。
Next, a resist film having a contact opening pattern is formed, and an etching process such as RIE (reactive ion etching) is performed to open a contact hole.
In the contact hole, an adhesion layer 34a, a wiring layer 34b, a barrier metal layer 34c, and the like are formed and patterned to form an upper wiring 34, thereby obtaining the semiconductor device shown in FIG.

【0014】上記の半導体装置の製造方法において用い
られている自己整合コンタクトの開口方法について、図
14〜20を参照してより詳細に説明する。
The method of opening a self-aligned contact used in the method of manufacturing a semiconductor device will be described in more detail with reference to FIGS.

【0015】図14は、上記のような自己整合コンタク
トが開口されている半導体装置の断面図である。シリコ
ン半導体基板10の不図示の素子分離絶縁膜で分離され
たチャネル形成領域を有する活性領域において、半導体
基板10の上層に、ゲート絶縁膜20を介してポリシリ
コンの下側ゲート電極31とタングステンシリサイドの
上側ゲート電極31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。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LDD拡散層11と高濃度に含有するソー
ス・ドレイン拡散層12が形成されており、LDD構造
のトランジスタが形成されている。ゲート電極32の上
層には酸化シリコンのオフセット絶縁膜21が形成され
ており、ゲート電極32およびオフセット絶縁膜21を
被覆して、例えば酸化シリコンの第1エッチングストッ
パ膜22と窒化シリコンの第2エッチングストッパ膜2
6が積層して形成されており、その上層に酸化シリコン
の層間絶縁膜23が形成されている。
FIG. 14 is a sectional view of a semiconductor device in which the above-described self-aligned contact is opened. In the active region having a channel formation region separated by an element isolation insulating film (not shown) of the silicon semiconductor substrate 10, a lower gate electrode 31 of polysilicon and a tungsten silicide are formed on the upper layer of the semiconductor substrate 10 via a gate insulating film 20. A gate electrode 32 having a polycide structure composed of the upper gate electrode 31 is formed. In the semiconductor substrate 10 on both sides of the gate electrode 32, an LDD diffusion layer 11 containing a low concentration of conductive impurities and a source / drain diffusion layer 12 containing a high concentration of a conductive impurity are formed. A transistor is formed. An offset insulating film 21 of silicon oxide is formed on the upper layer of the gate electrode 32, and covers the gate electrode 32 and the offset insulating film 21, for example, a first etching stopper film 22 of silicon oxide and a second etching of silicon nitride. Stopper film 2
6 are laminated, and an interlayer insulating film 23 of silicon oxide is formed thereon.

【0016】層間絶縁膜23、第2エッチングストッパ
膜26および第1エッチングストッパ膜22には、ソー
ス・ドレイン拡散層12に達するコンタクトホールCH
が開口されており、そのホール内壁を被覆、埋め込むよ
うにして、密着層34a、配線層34bおよびバリアメ
タル層34cが積層され、パターン加工されて、上層配
線34が形成されている。
The interlayer insulating film 23, the second etching stopper film 26, and the first etching stopper film 22 have contact holes CH reaching the source / drain diffusion layers 12.
The adhesion layer 34a, the wiring layer 34b, and the barrier metal layer 34c are laminated and patterned to form an upper wiring 34 so as to cover and bury the inner wall of the hole.

【0017】ここで、上記の半導体装置においては、コ
ンタクトホールの開口位置が図面上右側にずれている
が、コンタクトホールCH内壁面上に第2エッチングス
トッパ膜23aおよび第1エッチングストッパ膜22a
が残されていることからゲート電極32がコンタクトホ
ールCH内に露出せず、上層配線34とソース・ドレイ
ン拡散層12との安定なコンタクト接続が形成されてい
る。
Here, in the above-described semiconductor device, the opening position of the contact hole is shifted to the right in the drawing, but the second etching stopper film 23a and the first etching stopper film 22a are formed on the inner wall surface of the contact hole CH.
Are left, the gate electrode 32 is not exposed in the contact hole CH, and a stable contact connection between the upper wiring 34 and the source / drain diffusion layer 12 is formed.

【0018】上記の半導体装置の製造方法について説明
する。まず、図15(a)に示すように、シリコン半導
体基板10に不図示の素子分離絶縁膜を形成し、素子分
離絶縁膜で分離された活性領域において、不図示のチャ
ネル不純物を導入した後、例えば熱酸化法によりゲート
絶縁膜20を形成し、その上層に例えばCVD法によ
り、125nmの膜厚のポリシリコン膜30a、100
nmの膜厚のタングステンシリサイド膜31aを積層さ
せる。次に、その上層に例えばTEOS(tetra-ethyl-
orthosilicate )を原料とする減圧CVD法により25
0nmの膜厚で酸化シリコンを堆積させ、オフセット絶
縁膜21aを形成する。次に、オフセット絶縁膜21a
の上層にフォトリソグラフィー工程によりゲート電極の
パターンのレジスト膜R1を形成する。
A method for manufacturing the above semiconductor device will be described. First, as shown in FIG. 15A, an element isolation insulating film (not shown) is formed on the silicon semiconductor substrate 10, and a channel impurity (not shown) is introduced into an active region separated by the element isolation insulating film. For example, the gate insulating film 20 is formed by a thermal oxidation method, and the polysilicon film 30a, 100 having a thickness of 125 nm is formed thereover by, for example, a CVD method.
A tungsten silicide film 31a having a thickness of nm is deposited. Next, for example, TEOS (tetra-ethyl-
25 by low pressure CVD method using orthosilicate) as raw material.
Silicon oxide is deposited to a thickness of 0 nm to form an offset insulating film 21a. Next, the offset insulating film 21a
A resist film R1 having a gate electrode pattern is formed on the upper layer by a photolithography process.

【0019】次に、図15(b)に示すように、レジス
ト膜R1をマスクとしてRIEなどのエッチング処置を
施し、ポリシリコン膜30a、タングステンシリサイド
膜31aおよびオフセット絶縁膜21aをパターン加工
して、ポリシリコンの下層ゲート電極30およびタング
ステンシリサイドからなる上層ゲート電極31からなる
ポリサイド構造を有し、オフセット絶縁膜21付きのゲ
ート電極32を形成する。この後、レジスト膜R1を除
去する。
Next, as shown in FIG. 15B, an etching treatment such as RIE is performed using the resist film R1 as a mask, and the polysilicon film 30a, the tungsten silicide film 31a, and the offset insulating film 21a are pattern-processed. A gate electrode 32 having a polycide structure including a lower gate electrode 30 of polysilicon and an upper gate electrode 31 of tungsten silicide and having an offset insulating film 21 is formed. After that, the resist film R1 is removed.

【0020】次に、図15(c)に示すように、オフセ
ット絶縁膜21をマスクとして半導体基板10中に導電
性不純物D1をイオン注入し、ゲート電極32に対して
自己整合的にLDD拡散層11を形成する。
Next, as shown in FIG. 15C, a conductive impurity D1 is ion-implanted into the semiconductor substrate 10 using the offset insulating film 21 as a mask, and the LDD diffusion layer is self-aligned with the gate electrode 32. 11 is formed.

【0021】次に、図16(d)に示すように、ゲート
電極32およびオフセット絶縁膜21を被覆して全面
に、例えばTEOSを原料とする減圧CVD法により3
0nmの膜厚で酸化シリコン膜を堆積させ、第1エッチ
ングストッパ膜22を形成する。
Next, as shown in FIG. 16D, the entire surface is covered with the gate electrode 32 and the offset insulating film 21 by a low pressure CVD method using, for example, TEOS as a raw material.
A first oxide stopper film 22 is formed by depositing a silicon oxide film with a thickness of 0 nm.

【0022】次に、図16(e)に示すように、例えば
CVD法によりリンを含有するポリシリコンあるいはア
モルファスシリコンを90nmの膜厚で堆積させ、サイ
ドウォールマスク用層33を形成し、次に、図16
(f)に示すように、全面にRIEなどのエッチングに
よりエッチバックして、サイドウォールマスク層33a
を形成する。
Next, as shown in FIG. 16E, a polysilicon or amorphous silicon containing phosphorus is deposited to a thickness of 90 nm by, for example, a CVD method to form a side wall mask layer 33, FIG.
As shown in (f), the entire surface is etched back by etching such as RIE to form a sidewall mask layer 33a.
To form

【0023】次に、図17(g)に示すように、サイド
ウォールマスク層33aをマスクとして半導基板10中
に導電性不純物D2をイオン注入し、ソース・ドレイン
拡散層12を形成する。以上で、LDD構造のソース・
ドレイン領域とすることができる。このとき、サイドウ
ォールマスク層33aの幅がLDD幅となる、即ちサイ
ドウォールマスク層33aがLDDスペーサとなる。
Next, as shown in FIG. 17G, using the sidewall mask layer 33a as a mask, conductive impurities D2 are ion-implanted into the semiconductor substrate 10 to form the source / drain diffusion layers 12. With the above, the source of the LDD structure
It can be a drain region. At this time, the width of the sidewall mask layer 33a becomes the LDD width, that is, the sidewall mask layer 33a becomes an LDD spacer.

【0024】次に、図17(h)に示すように、酸化シ
リコンの第1エッチングストッパ膜22に対して選択比
を有してポリシリコンあるいはアモスファスシリコンか
らなるサイドウォールマスク層33aを除去する条件の
エッチング(例えばダウンフロータイプのプラズマエッ
チング)により、サイドウォールマスク層33aを除去
する。
Next, as shown in FIG. 17H, the sidewall mask layer 33a made of polysilicon or amosphasic silicon is removed with a selectivity to the first etching stopper film 22 of silicon oxide. The sidewall mask layer 33a is removed by etching under conditions (for example, plasma etching of a downflow type).

【0025】次に、図17(i)に示すように、例えば
減圧CVD法により第1エッチングストッパ膜22の上
層に全面に80nmの膜厚で窒化シリコンを堆積させ、
第2エッチングストッパ膜26を形成する。
Next, as shown in FIG. 17I, silicon nitride is deposited to a thickness of 80 nm over the entire surface of the first etching stopper film 22 by, for example, a low pressure CVD method.
A second etching stopper film 26 is formed.

【0026】次に、図18(j)に示すように、例えば
3 およびTEOSを原料とするCVD法によりホウ素
およびリンを含有する酸化シリコン(BPSG)を堆積
させ、必要に応じてリフロー、エッチバックあるいはC
MPなどの平坦化処理を施し、層間絶縁膜23を形成す
る。ここで、層間絶縁膜23、第2エッチングストッパ
膜26および第1エッチングストッパ膜22の膜厚の総
計Tは例えば700nmとして形成する。
Next, as shown in FIG. 18J, silicon oxide (BPSG) containing boron and phosphorus is deposited by a CVD method using, for example, O 3 and TEOS as raw materials. Back or C
A planarization process such as MP is performed to form an interlayer insulating film 23. Here, the total thickness T of the interlayer insulating film 23, the second etching stopper film 26, and the first etching stopper film 22 is formed to be, for example, 700 nm.

【0027】次に、図18(k)に示すように、フォト
リソグラフィー工程により、層間絶縁膜23の上層にコ
ンタクトホールの開口パターンのレジスト膜R2を形成
する。ここで図面は、470nm程度であるゲート電極
32の間隔Sに対して、340nm程度のコンタクトホ
ールの開口径Qを有するレジスト膜R2がR方向に12
0nmずれてパターン形成された場合を示している。
Next, as shown in FIG. 18K, a resist film R2 having a contact hole opening pattern is formed on the interlayer insulating film 23 by a photolithography process. Here, the drawing shows that a resist film R2 having a contact hole opening diameter Q of about 340 nm has a width of 12 in the R direction with respect to an interval S of the gate electrode 32 of about 470 nm.
This shows a case where a pattern is formed with a shift of 0 nm.

【0028】次に、図19(l)に示すように、例えば
ECRタイプのプラズマエッチングなどのエッチング処
理により第2エッチングストッパ膜22を露出させるコ
ンタクトホールCHを開口する。ここで、窒化シリコン
からなる第2エッチングストッパ膜22に対して選択比
を有してBPSGからなる層間絶縁膜をエッチングする
条件でエッチングすることにより、第2エッチングスト
ッパ膜22の表面が露出した時点で停止させる。
Next, as shown in FIG. 19 (l), a contact hole CH for exposing the second etching stopper film 22 is opened by an etching process such as ECR type plasma etching. Here, etching is performed under the condition that the interlayer insulating film made of BPSG is etched with a selectivity with respect to the second etching stopper film 22 made of silicon nitride, so that the surface of the second etching stopper film 22 is exposed. To stop.

【0029】次に、図19(m)に示すように、上記エ
ッチングと条件を変えてエッチング処理を施すことでコ
ンタクトホールCHの底部に残された第2エッチングス
トッパ膜22および第1エッチングストッパ膜21を順
にエッチング除去し、ソース・ドレイン拡散層12を露
出させるコンタクトホールCHとする。
Next, as shown in FIG. 19 (m), the second etching stopper film 22 and the first etching stopper film left at the bottom of the contact hole CH are subjected to an etching process by changing the above etching conditions. 21 are removed by etching in order to form contact holes CH for exposing the source / drain diffusion layers 12.

【0030】次に、コンタクトホール内に露出している
ソース・ドレイン拡散層12の表面を被覆して全面に例
えばスパッタリング法などにより密着層34a、配線層
34bおよびバリアメタル層34cを積層させ、パター
ン加工して、ソース・ドレイン拡散層12に接続する上
層配線34を形成する。以上で、図14に示す半導体装
置を形成することができる。
Next, an adhesion layer 34a, a wiring layer 34b, and a barrier metal layer 34c are laminated on the entire surface of the source / drain diffusion layer 12 exposed in the contact hole by, for example, a sputtering method to form a pattern. By processing, an upper wiring 34 connected to the source / drain diffusion layer 12 is formed. Thus, the semiconductor device illustrated in FIG. 14 can be formed.

【0031】[0031]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
SACによるコンタクト接続を有する半導体装置の製造
方法において、エッチング処理により第2エッチングス
トッパ膜22を露出させるコンタクトホールCHを開口
するときのエッチング条件として、窒化シリコンからな
る第2エッチングストッパ膜22に対してBPSGから
なる層間絶縁膜をエッチングするときに15程度の高選
択比が必要(特にゲート電極32の肩部分を覆う部分に
おいて高選択比が必要)となるにの対し、量産ラインで
15程度の選択比を管理することは非常に困難であるた
め、上記の方法は実用化が非常に難しい。
However, in the above-described method of manufacturing a semiconductor device having a contact connection by SAC, the etching conditions for opening the contact hole CH for exposing the second etching stopper film 22 by the etching process are as follows. When etching the interlayer insulating film made of BPSG with respect to the second etching stopper film 22 made of silicon nitride, a high selectivity of about 15 is required (particularly, a high selectivity is required in a portion covering the shoulder portion of the gate electrode 32). On the other hand, it is very difficult to manage a selectivity of about 15 in a mass production line, so that the above method is very difficult to put into practical use.

【0032】また、図20(a)に示すように、オフセ
ット絶縁膜21と、LDDスペーサとなるサイドウォー
ル絶縁膜27をともに窒化シリコンで形成し、層間絶縁
膜23を酸化シリコン(例えばBPSG)で形成し、図
20(b)に示すように、オフセット絶縁膜21および
サイドウォール絶縁膜27に対して選択比を有して層間
絶縁膜23にコンタクトホールCHを開口する方法にお
いては、上記の方法よりも選択比に対する条件は緩和さ
れるが、LDDスペーサとなるサイドウォール絶縁膜の
除去を行わずにコンタクトホールを開口することによっ
て、特にゲート電極の間隔が狭まってしたときにコンタ
クトホールの開口径が底部程小さくなってしまい、CF
系堆積物などにより「エッチストップ」と呼ばれる極端
なマイクロローディング効果を引き起こし、コンタクト
ホールの開口が不可能になってしまうことがある。この
現象を回避するためには、前述の方法のようなLDDス
ペーサとなるサイドウォールをポリシリコンなどにより
形成して、LDD構造のソース・ドレイン拡散層を形成
した後に除去するプロセスが必要となる。
As shown in FIG. 20A, the offset insulating film 21 and the sidewall insulating film 27 serving as LDD spacers are both formed of silicon nitride, and the interlayer insulating film 23 is formed of silicon oxide (eg, BPSG). 20B, the contact hole CH is opened in the interlayer insulating film 23 with a selectivity with respect to the offset insulating film 21 and the sidewall insulating film 27, as shown in FIG. Although the condition for the selectivity is relaxed, the contact hole is opened without removing the sidewall insulating film serving as the LDD spacer, particularly when the distance between the gate electrodes is reduced. Becomes smaller toward the bottom, CF
An extreme microloading effect called “etch stop” may be caused by system deposits, and the opening of the contact hole may not be possible. In order to avoid this phenomenon, it is necessary to perform a process of forming sidewalls serving as LDD spacers using polysilicon or the like and removing source / drain diffusion layers having an LDD structure after forming the sidewalls as in the above-described method.

【0033】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、LDDスペーサとなるサイド
ウォールを除去する方法において、必要となる選択比を
下げて自己整合的にコンタクトホールを開口することが
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。
The present invention has been made in view of the above circumstances. Therefore, the present invention provides a method of removing a sidewall serving as an LDD spacer by lowering a necessary selection ratio and forming a contact hole in a self-aligned manner. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can be opened.

【0034】[0034]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板に導
電層を形成する工程と、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、前記オフセット絶縁膜をマス
クとしてイオン注入を行い、前記半導体基板中に導電性
不純物を低濃度に含有する低濃度不純物含有領域を形成
する工程と、前記オフセット絶縁膜および前記導電層を
被覆してエッチングストッパ膜を形成する工程と、前記
オフセット絶縁膜および前記導電層の側壁面と対向させ
て前記エッチングストッパ膜の上層にサイドウォールマ
スク層を形成する工程と、前記サイドウォールマスク層
をマスクとしてイオン注入を行い、前記半導体基板中に
導電性不純物を高濃度に含有して前記低濃度不純物含有
領に接続する高濃度不純物含有領域を形成する工程と、
前記エッチングストッパ膜に対するエッチング選択比を
有して前記サイドウォールマスク層を除去する工程と、
前記エッチングストッパ膜の上層に全面に第1絶縁膜を
形成する工程と、前記高濃度不純物含有領域を露出させ
るコンタクトホールを前記エッチングストッパ膜および
前記第1絶縁膜に開口する工程と、前記コンタクトホー
ルの内壁面上に第2絶縁膜を形成する工程と、前記コン
タクトホール内を導電体で埋め込んで前記高濃度不純物
含有領域に接続する埋め込み電極を形成する工程とを有
する。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of forming a conductive layer on a semiconductor substrate and forming an offset insulating film on the conductive layer. A step of performing ion implantation using the offset insulating film as a mask to form a low-concentration impurity-containing region containing conductive impurities at a low concentration in the semiconductor substrate; and covering the offset insulating film and the conductive layer. Forming an etching stopper film, forming a sidewall mask layer on the etching stopper film in opposition to a sidewall surface of the offset insulating film and the conductive layer, and masking the sidewall mask layer. Ion implantation is performed, and a high concentration of conductive impurities is contained in the semiconductor substrate to connect to the low concentration impurity-containing region. Forming an impurity-containing region,
Removing the sidewall mask layer with an etching selectivity to the etching stopper film;
Forming a first insulating film over the entire surface of the etching stopper film; opening a contact hole exposing the high-concentration impurity-containing region in the etching stopper film and the first insulating film; Forming a second insulating film on the inner wall surface of the substrate, and forming a buried electrode connected to the high-concentration impurity-containing region by filling the contact hole with a conductor.

【0035】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
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イ
オン注入を行い、半導体基板中に導電性不純物を低濃度
に含有する低濃度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を被覆してエッチングストッパ膜を
形成し、オフセット絶縁膜および導電層の側壁面と対向
させてエッチングストッパ膜の上層にサイドウォールマ
スク層を形成し、サイドウォールマスク層をマスクとし
てイオン注入を行い、半導体基板中に導電性不純物を高
濃度に含有して前記低濃度不純物含有領に接続する高濃
度不純物含有領域を形成する。次に、エッチングストッ
パ膜に対するエッチング選択比を有してサイドウォール
マスク層を除去し、エッチングストッパ膜の上層に全面
に第1絶縁膜を形成し、高濃度不純物含有領域を露出さ
せるコンタクトホールをエッチングストッパ膜および第
1絶縁膜に開口する。次に、コンタクトホールの内壁面
上に第2絶縁膜を形成し、コンタクトホール内を導電体
で埋め込んで高濃度不純物含有領域に接続する埋め込み
電極を形成する。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above includes:
A conductive layer is formed on a semiconductor substrate, an offset insulating film is formed over the conductive layer, ions are implanted using the offset insulating film as a mask, and a low-concentration impurity-containing region containing conductive impurities at a low concentration in the semiconductor substrate. Forming an etching stopper film by covering the offset insulating film and the conductive layer; forming a sidewall mask layer on the etching stopper film so as to face the side wall surface of the offset insulating film and the conductive layer; Ion implantation is performed by using the mask layer as a mask to form a high-concentration impurity-containing region in the semiconductor substrate which contains conductive impurities at a high concentration and is connected to the low-concentration impurity-containing region. Next, the sidewall mask layer is removed with an etching selectivity to the etching stopper film, a first insulating film is formed on the entire surface of the etching stopper film, and a contact hole exposing the high-concentration impurity-containing region is etched. Openings are formed in the stopper film and the first insulating film. Next, a second insulating film is formed on the inner wall surface of the contact hole, and the inside of the contact hole is filled with a conductor to form a buried electrode connected to the high-concentration impurity-containing region.

【0036】上記の本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、LDDスペーサとなるサイドウォールを除去する
方法において、高濃度不純物含有領域を露出させるコン
タクトホールをエッチングストッパ膜および第1絶縁膜
に開口した後に、改めてコンタクトホールの内壁面上に
第2絶縁膜を形成する。これにより、コンタクトホール
の開口パターンがずれてしまって、コンタクトホール内
に導電層が露出しても第2絶縁膜により導電層を被覆す
ることができ、コンタクトホール内に形成する埋め込み
電極と導電層との絶縁(耐圧)を確保して自己整合的に
コンタクト接続を形成することが可能となる。このた
め、コンタクトホールの開口時においては、窒化シリコ
ンに対する酸化シリコンをエッチング選択比は10程度
で十分であり、コンタクトホールの開口時に必要なエッ
チング選択比を従来よりも下げることが可能となる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention described above, in the method of removing a sidewall serving as an LDD spacer, a contact hole exposing a high-concentration impurity-containing region is formed in an etching stopper film and a first insulating film. After that, a second insulating film is formed again on the inner wall surface of the contact hole. Thereby, even if the opening pattern of the contact hole is shifted and the conductive layer is exposed in the contact hole, the conductive layer can be covered with the second insulating film, and the buried electrode and the conductive layer formed in the contact hole can be covered. It is possible to form a contact connection in a self-aligned manner by securing insulation (withstand voltage) from the contact. For this reason, at the time of opening the contact hole, the etching selectivity of silicon oxide to silicon nitride of about 10 is sufficient, and the etching selectivity required at the time of opening the contact hole can be made lower than before.

【0037】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絶縁膜を形成する工程が、前記コン
タクトホールの内壁面上および前記露出された高濃度不
純物含有領域上を被覆して前面に絶縁体を堆積させる工
程と、前記コンタクトホールの内壁面上部分を残して、
前記高濃度不純物含有領域を露出させながら、前記絶縁
体を除去する工程とを含む。これにより、コンタクトホ
ールの内壁面を被覆する第2絶縁膜とすることができ
る。
The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention described above
Preferably, the step of forming the second insulating film includes the steps of: covering an inner wall surface of the contact hole and the exposed high-concentration impurity-containing region, and depositing an insulator on a front surface; Leaving the upper part of the inner wall of
Removing the insulator while exposing the high-concentration impurity-containing region. Thereby, the second insulating film covering the inner wall surface of the contact hole can be obtained.

【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2絶縁膜を形成する工程においては、
酸化シリコンと窒化シリコンの積層体により形成する。
あるいは好適には、酸化シリコンにより形成する。ある
いは好適には、前記エッチングストッパ膜を形成する工
程の前に、前記導電層の側壁面を酸化する工程をさらに
有し、前記第2絶縁膜を形成する工程においては、窒化
シリコンにより形成する。これにより、コンタクトホー
ル内に導電層が露出しても導電層を被覆してコンタクト
ホール内に形成する埋め込む配線との絶縁を確保できる
第2絶縁膜とすることができる。
The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention described above
Preferably, in the step of forming the second insulating film,
It is formed using a stacked body of silicon oxide and silicon nitride.
Alternatively, it is preferably formed of silicon oxide. Alternatively, preferably, the method further includes, before the step of forming the etching stopper film, a step of oxidizing a side wall surface of the conductive layer, and the step of forming the second insulating film is made of silicon nitride. Thereby, even if the conductive layer is exposed in the contact hole, the conductive layer can be covered to form a second insulating film that can secure insulation from the embedded wiring formed in the contact hole.

【0039】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記オフセット絶縁膜を形成する工程におい
ては、窒化シリコンにより形成する。これにより、オフ
セット絶縁膜を、コンタクトホールの開口の際に導電層
が露出してしまっても導電層の肩部がエッチングされる
のを防ぐマスクとすることができる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above
Preferably, the step of forming the offset insulating film is made of silicon nitride. This makes it possible to use the offset insulating film as a mask that prevents the shoulder of the conductive layer from being etched even when the conductive layer is exposed when the contact hole is opened.

【0040】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記サイドウォールマスク層を形成する工程
が、前記エッチングストッパ膜の上層に全面にサイドウ
ォールマスク用層を形成する工程と、前記オフセット絶
縁膜および前記第1導電層の側壁面と対向する部分のサ
イドウォールマスク用層を残して、前記サイドウォール
マスク用層を全面にエッチバックする工程とを含む。こ
れにより、オフセット絶縁膜および導電層の側壁面と対
向する位置にサイドウォールマスク層を形成することが
できる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above
Preferably, the step of forming the sidewall mask layer includes a step of forming a sidewall mask layer over the entire surface of the etching stopper film and a step of opposing a sidewall surface of the offset insulating film and the first conductive layer. And etching back the entire surface of the sidewall mask layer while leaving a portion of the sidewall mask layer. Thereby, a sidewall mask layer can be formed at a position facing the side wall surface of the offset insulating film and the conductive layer.

【0041】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記半導体基板に導電層を形成する工程の前
に、前記半導体基板にチャネル形成領域を形成する工程
と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と
をさらに有し、前記半導体基板に導電層を形成する工程
が、前記ゲート絶縁膜上に導電層を形成する工程であ
り、前記導電層をゲート電極とする電界効果トランジス
タを形成する。チャネル形成領域の上層のゲート絶縁
膜、導電層(ゲート電極)、およびチャネル形成領域に
接続する低濃度不純物含有領域(LDD拡散層)と高濃
度不純物含有領域(ソース・ドレイン拡散層)とから、
電界効果MOSトランジスタを形成することができる。
The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention described above
Preferably, before the step of forming a conductive layer on the semiconductor substrate, further comprising a step of forming a channel formation region in the semiconductor substrate, and a step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, The step of forming a conductive layer on a semiconductor substrate is a step of forming a conductive layer on the gate insulating film, and a field effect transistor using the conductive layer as a gate electrode is formed. From a gate insulating film, a conductive layer (gate electrode) above the channel formation region, and a low-concentration impurity-containing region (LDD diffusion layer) and a high-concentration impurity-containing region (source / drain diffusion layer) connected to the channel formation region,
A field effect MOS transistor can be formed.

【0042】[0042]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0043】本実施形態の半導体装置は、SACによる
コンタクト接続を有するSRAM(Static Random Acce
ss Memory )である。図1は上記のSRAMの1メモリ
セルの等価回路図である。ワード線WLによりゲート制
御されるNMOSであるワードトランジスタTr1,T
r2の一方のソース・ドレイン電極がビット線BL,
に、他方のソース・ドレイン電極が記憶ノードA(n
ode A)および記憶ノードB(node B)にそ
れぞれ接続している。記憶ノードAは、NMOSである
ドライバトランジスタTr3を介して接地GNDに接続
し、さらにPMOSであるロードトランジスタTr5を
介して電源電圧供給ラインVccに接続している。記憶
ノードBは、NMOSであるドライバトランジスタTr
4を介して接地GNDに接続し、さらにPMOSである
ロードトランジスタTr6を介して電源電圧供給ライン
Vccに接続している。また、記憶ノードAはドライバ
トランジスタTr4およびロードトランジスタTr6の
ゲート電極に接続し、一方、記憶ノードBはドライバト
ランジスタTr3およびロードトランジスタTr5のゲ
ート電極に接続している。以上で、フリップフロップと
呼ばれる回路構成が形成される。
The semiconductor device of the present embodiment has an SRAM (Static Random Acce
ss Memory). FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of one memory cell of the SRAM. Word transistors Tr1 and T, which are NMOS gates controlled by word lines WL
r2 has one of the source / drain electrodes connected to the bit lines BL, B
L , the other source / drain electrode is a storage node A (n
node A) and the storage node B (node B). The storage node A is connected to the ground GND via a driver transistor Tr3 which is an NMOS, and further connected to a power supply voltage supply line Vcc via a load transistor Tr5 which is a PMOS. The storage node B is a driver transistor Tr which is an NMOS.
4 and to the power supply voltage supply line Vcc via a load transistor Tr6 which is a PMOS. The storage node A is connected to the gate electrodes of the driver transistor Tr4 and the load transistor Tr6, while the storage node B is connected to the gate electrodes of the driver transistor Tr3 and the load transistor Tr5. Thus, a circuit configuration called a flip-flop is formed.

【0044】図2は上記のSRAMの1メモリセル分の
平面図である。図中、斜線部がゲート電極であり、その
両側部の網かけ領域がソース・ドレイン領域S/Dを示
している。ワード線WLにワードトランジスタTr1,
Tr2が形成され、ゲート電極G1にはドライバトラン
ジスタTr3とロードトランジスタTr5が形成され、
さらにゲート電極G1の延伸部がシェアードコンタクト
SC2を介してワードトランジスタTr2とドライバト
ランジスタTr4を接続するソース・ドレイン領域に接
続している。また、ゲート電極G2にはドライバトラン
ジスタTr4とロードトランジスタTr6が形成され、
さらにゲート電極G2の延伸部がシェアードコンタクト
SC1を介してロードトランジスタTr5のソース・ド
レイン領域に接続している。図中、SAC1〜8は自己
整合コンタクトであり、SAC1,2は電源電圧供給ラ
インに、SAC3,4は接地に、SAC5,6はビット
線に、SAC7はSC1に、SAC8はSC2にそれぞ
れ接続して形成されている。ここで、図1中のZで示し
ている部分が図2中のゲート電極G2に相当することを
示している。ここで、平面図上は1ビット分を表示して
いるが、実際にはこの基本セルを図面上上下反転したも
のを並べ、2セル単位で例えば4M個展開する。
FIG. 2 is a plan view of one memory cell of the SRAM. In the figure, hatched portions are gate electrodes, and shaded regions on both sides thereof indicate source / drain regions S / D. A word transistor Tr1 is connected to the word line WL.
Tr2 is formed, and a driver transistor Tr3 and a load transistor Tr5 are formed on the gate electrode G1.
Further, an extension of the gate electrode G1 is connected to a source / drain region connecting the word transistor Tr2 and the driver transistor Tr4 via the shared contact SC2. A driver transistor Tr4 and a load transistor Tr6 are formed on the gate electrode G2,
Further, the extension of the gate electrode G2 is connected to the source / drain region of the load transistor Tr5 via the shared contact SC1. In the figure, SAC1 to 8 are self-aligned contacts, SAC1 and 2 are connected to a power supply voltage line, SAC3 and 4 are connected to ground, SAC5 and 6 are connected to bit lines, SAC7 is connected to SC1, and SAC8 is connected to SC2. It is formed. Here, the portion indicated by Z in FIG. 1 corresponds to the gate electrode G2 in FIG. Here, one bit is displayed on the plan view. Actually, however, the basic cells are turned upside down in the drawing and arranged, for example, 4M cells are developed in units of two cells.

【0045】上記のSRAMの書き込み動作について説
明する。例えば入力データDin「0」が与えられる
と、ビット線BLが「0」に、ビット線BLが「1」に
なり、ワード線WLがhighとなると、ワードトラン
ジスタTr1,Tr2がオンする。このとき、ビット線
BLからワードトランジスタTr1を通してnodeA
に「1」が転送される。反対にビット線BLは0Vであ
るから、話度トランジスタTr2を通してnode B
から放電され、node Bが「0」となる。
The write operation of the above SRAM will be described. For example, when the input data Din “0” is given, the bit line BL becomes “0”, the bit line BL becomes “1”, and when the word line WL becomes high, the word transistors Tr1 and Tr2 are turned on. At this time, the bit line
NodeA from BL through word transistor Tr1
Is transferred to "1". On the other hand, since the bit line BL is at 0 V, node B is output through the speech transistor Tr2.
, And the node B becomes “0”.

【0046】上記のように、node Aが「1」とな
ると、ドライバトランジスタTr4およびロードトラン
ジスタTr6のゲート電極が「1」となり、ロードトラ
ンジスタTr6がオフ、ドライバトランジスタTr4が
オンする。また、nodeBが「0」なると、ドライバ
トランジスタTr3およびロードトランジスタTr5の
ゲート電極が「0」となり、ロードトランジスタTr5
がオン、ドライバトランジスタTr3がオフする。従っ
て、node Aには、ロードトランジスタTr5を通
して電源電圧供給ラインVccから充電される。nod
e BはドライバトランジスタTr4を通して接地GN
Gに接続して、「0」となる。
As described above, when the node A becomes "1", the gate electrodes of the driver transistor Tr4 and the load transistor Tr6 become "1", the load transistor Tr6 is turned off, and the driver transistor Tr4 is turned on. When nodeB becomes “0”, the gate electrodes of the driver transistor Tr3 and the load transistor Tr5 become “0”, and the load transistor Tr5
Turns on, and the driver transistor Tr3 turns off. Therefore, the node A is charged from the power supply voltage supply line Vcc through the load transistor Tr5. nod
e B is grounded GN through driver transistor Tr4
Connected to G and becomes "0".

【0047】書き込みの後は、ワード線WLが「0」と
なって、ワードトランジスタTr1,Tr2がオフとな
と、node Aおよびnode Bがビット線BL,
BLから分離され、書き込まれたデータはフリップフロ
ップによってVccが印加される限り保存(記憶)され
る。
After the writing, when the word line WL becomes "0" and the word transistors Tr1 and Tr2 are turned off, the nodes A and B become the bit lines BL and
The data separated and written from BL is stored (stored) as long as Vcc is applied by the flip-flop.

【0048】上記のSRAMの読み出し動作について説
明する。上記のようにデータが書き込まれてデータとし
て保存されているものとする。ワード線WLが「1」と
なってワードトランジスタTr1,Tr2がオンする
と、ビット線BLとセルのnode Aとの間には電流
が流れず、一方、ビット線BLからはセル内のTr2,
Tr4を通して、GNDへ電流が流れ、ビット線BLの
電位が低下する。このときの、ビット線BL,BL間の
電位差をセンスアンプして、I/O端子に出力する。
The read operation of the above SRAM will be described. It is assumed that data is written and stored as data as described above. When the word line WL is set to "1" and the word transistors Tr1 and Tr2 are turned on, no current flows between the bit line BL and the node A of the cell, while Tr2 in the cell flows from the bit line BL.
A current flows to GND through Tr4, and the potential of the bit line BL decreases. At this time, the potential difference between the bit lines BL, BL is sense-amplified and output to the I / O terminal.

【0049】上記の半導体装置において用いられている
自己整合コンタクトSACの開口方法について、図3〜
8を参照して詳細に説明する。
The method of opening the self-aligned contact SAC used in the above semiconductor device will be described with reference to FIGS.
This will be described in detail with reference to FIG.

【0050】図3は、上記の自己整合コンタクトが開口
されている半導体装置の断面図である。シリコン半導体
基板10の不図示の素子分離絶縁膜で分離されたチャネ
ル形成領域を有する活性領域において、半導体基板10
の上層に、ゲート絶縁膜20を介してポリシリコンの下
側ゲート電極31とタングステンシリサイドの上側ゲー
ト電極31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。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LDD(Lightly Doped Drain )拡散層11と高濃
度に含有するソース・ドレイン拡散層12が形成されて
おり、LDD構造のトランジスタが形成されている。ゲ
ート電極32の上層には窒化シリコンのオフセット絶縁
膜21が形成されており、ゲート電極32およびオフセ
ット絶縁膜21を被覆して、例えば酸化シリコンのエッ
チングストッパ膜22が形成されており、その上層に酸
化シリコンの第1層間絶縁膜23が形成されている。
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device in which the above-described self-aligned contact is opened. In an active region of the silicon semiconductor substrate 10 having a channel formation region separated by an element isolation insulating film (not shown), the semiconductor substrate 10
In the upper layer, a gate electrode 32 having a polycide structure including a lower gate electrode 31 of polysilicon and an upper gate electrode 31 of tungsten silicide is formed via a gate insulating film 20. In the semiconductor substrate 10 on both sides of the gate electrode 32, an LDD (Lightly Doped Drain) diffusion layer 11 containing a low concentration of conductive impurities and a source / drain diffusion layer 12 containing a high concentration of a conductive impurity are formed. Thus, a transistor having an LDD structure is formed. An offset insulating film 21 of silicon nitride is formed on the upper layer of the gate electrode 32, and an etching stopper film 22 of, for example, silicon oxide is formed to cover the gate electrode 32 and the offset insulating film 21. A first interlayer insulating film 23 of silicon oxide is formed.

【0051】第1層間絶縁膜23およびエッチングスト
ッパ膜22には、ソース・ドレイン拡散層12に達する
コンタクトホールCHが開口されており、そのホール内
壁面上を酸化シリコン膜24aと窒化シリコン膜25a
の積層体からなる第2層間絶縁膜が被覆しており、さら
にその内部のコンタクトホール内を被覆、埋め込むよう
にして、密着層34a、配線層34bおよびバリアメタ
ル層34cが積層され、パターン加工されて、上層配線
34が形成されている。
A contact hole CH reaching the source / drain diffusion layer 12 is opened in the first interlayer insulating film 23 and the etching stopper film 22, and a silicon oxide film 24a and a silicon nitride film 25a are formed on the inner wall surface of the hole.
The contact layer 34a, the wiring layer 34b, and the barrier metal layer 34c are laminated and patterned so as to cover and bury the inside of the contact hole. Thus, an upper wiring 34 is formed.

【0052】ここで、上記の半導体装置においては、コ
ンタクトホールの開口位置が図面上右側にずれている
が、コンタクトホールCH内壁面上に酸化シリコン膜2
4aと窒化シリコン膜25aの積層体からなる第2層間
絶縁膜が形成されていることからゲート電極32がコン
タクトホールCH内に露出せず、上層配線34とソース
・ドレイン拡散層12との安定なコンタクト接続が形成
されている。
Here, in the above-mentioned semiconductor device, although the opening position of the contact hole is shifted to the right in the drawing, the silicon oxide film 2 is formed on the inner wall surface of the contact hole CH.
The gate electrode 32 is not exposed in the contact hole CH because the second interlayer insulating film made of a stacked body of the silicon nitride film 4a and the silicon nitride film 25a is formed. A contact connection is formed.

【0053】上記の半導体装置の製造方法について説明
する。まず、図4(a)に示すように、シリコン半導体
基板10に不図示の素子分離絶縁膜を形成し、素子分離
絶縁膜で分離された活性領域において、不図示のチャネ
ル不純物を導入した後、例えば熱酸化法によりゲート絶
縁膜20を形成し、その上層に例えばCVD法により、
125nmの膜厚のポリシリコン膜30a、100nm
の膜厚のタングステンシリサイド膜31aを積層させ
る。次に、その上層に例えばTEOS(tetra-ethyl-or
thosilicate )を原料とする減圧CVD法により100
nmの膜厚で酸化シリコンからなるオフセット絶縁膜2
1aを堆積させる。次に、オフセット絶縁膜21aの上
層にフォトリソグラフィー工程によりゲート電極のパタ
ーンのレジスト膜R1を形成する。
A method for manufacturing the above semiconductor device will be described. First, as shown in FIG. 4A, an element isolation insulating film (not shown) is formed on the silicon semiconductor substrate 10, and a channel impurity (not shown) is introduced into an active region separated by the element isolation insulating film. For example, the gate insulating film 20 is formed by a thermal oxidation method, and an upper layer thereof is formed by, for example, a CVD method.
125 nm thick polysilicon film 30a, 100 nm
A tungsten silicide film 31a having a thickness of is deposited. Next, for example, TEOS (tetra-ethyl-or
thosilicate) as a raw material by low pressure CVD
Offset insulating film 2 made of silicon oxide with a thickness of nm
1a is deposited. Next, a resist film R1 having a gate electrode pattern is formed on the offset insulating film 21a by a photolithography process.

【0054】次に、図4(b)に示すように、レジスト
膜R1をマスクとしてRIE(反応性イオンエッチン
グ)などのエッチング処置を施し、ポリシリコン膜30
a、タングステンシリサイド膜31aおよびオフセット
絶縁膜21aをパターン加工して、ポリシリコンの下層
ゲート電極30およびタングステンシリサイドの上層ゲ
ート電極31からなるポリサイド構造を有し、オフセッ
ト絶縁膜21付きのゲート電極32を形成する。この
後、レジスト膜R1を除去する。
Next, as shown in FIG. 4B, an etching treatment such as RIE (reactive ion etching) is performed using the resist film R1 as a mask, and the polysilicon film 30 is formed.
a, a tungsten silicide film 31a and an offset insulating film 21a are patterned to form a gate electrode 32 having an offset insulating film 21 having a polycide structure including a lower gate electrode 30 of polysilicon and an upper gate electrode 31 of tungsten silicide. Form. After that, the resist film R1 is removed.

【0055】次に、図4(c)に示すように、オフセッ
ト絶縁膜21をマスクとして半導体基板10中に導電性
不純物D1をイオン注入し、ゲート電極32に対して自
己整合的にLDD拡散層11を形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, the conductive impurity D1 is ion-implanted into the semiconductor substrate 10 using the offset insulating film 21 as a mask, and the LDD diffusion layer is self-aligned with the gate electrode 32. 11 is formed.

【0056】次に、図5(d)に示すように、ゲート電
極32およびオフセット絶縁膜21を被覆して全面に、
例えばTEOSを原料とする減圧CVD法により30n
mの膜厚で酸化シリコン膜を堆積させ、エッチングスト
ッパ膜22を形成する。
Next, as shown in FIG. 5D, the entire surface is covered with the gate electrode 32 and the offset insulating film 21.
For example, 30n by a low pressure CVD method using TEOS as a raw material.
An etching stopper film 22 is formed by depositing a silicon oxide film with a thickness of m.

【0057】次に、図5(e)に示すように、例えばC
VD法によりリンを含有するポリシリコンあるいはアモ
ルファスシリコンを90nmの膜厚で堆積させ、サイド
ウォールマスク用層33を形成し、次に、図5(f)に
示すように、全面にRIEなどのエッチングによりエッ
チバックして、サイドウォールマスク層33aを形成す
る。
Next, as shown in FIG.
Polysilicon or amorphous silicon containing phosphorus is deposited in a thickness of 90 nm by a VD method to form a sidewall mask layer 33, and then, as shown in FIG. To form a sidewall mask layer 33a.

【0058】次に、図6(g)に示すように、サイドウ
ォールマスク層33aをマスクとして半導基板10中に
導電性不純物D2をイオン注入し、ソース・ドレイン拡
散層12を形成する。以上で、LDD構造のソース・ド
レイン領域とすることができる。このとき、サイドウォ
ールマスク層33aの幅がLDD幅となる、即ちサイド
ウォールマスク層33aがLDDスペーサとなる。
Next, as shown in FIG. 6G, using the sidewall mask layer 33a as a mask, the conductive impurity D2 is ion-implanted into the semiconductor substrate 10 to form the source / drain diffusion layer 12. Thus, the source / drain region having the LDD structure can be obtained. At this time, the width of the sidewall mask layer 33a becomes the LDD width, that is, the sidewall mask layer 33a becomes an LDD spacer.

【0059】次に、図6(h)に示すように、酸化シリ
コンのエッチングストッパ膜22に対して選択比を有し
てポリシリコンあるいはアモルファスシリコンのサイド
ウォールマスク層33aを除去する条件のエッチング
(例えばダウンフロータイプのプラズマエッチング)に
より、サイドウォールマスク層33aを除去する。
Next, as shown in FIG. 6 (h), etching is performed under a condition of removing the sidewall mask layer 33a of polysilicon or amorphous silicon with a selectivity to the etching stopper film 22 of silicon oxide. The sidewall mask layer 33a is removed by, for example, a downflow type plasma etching.

【0060】次に、図6(i)に示すように、例えばO
3 およびTEOSを原料とするCVD法によりホウ素お
よびリンを含有する酸化シリコン(BPSG)を堆積さ
せ、必要に応じてリフロー、エッチバックあるいはCM
P(Chemical Mechanical Polishing )などの平坦化処
理を施し、第1層間絶縁膜23を形成する。ここで、第
1層間絶縁膜23およびエッチングストッパ膜22の膜
厚の総計Tは例えば500nmとして形成する。
Next, as shown in FIG.
Silicon oxide (BPSG) containing boron and phosphorus is deposited by a CVD method using 3 and TEOS as raw materials, and if necessary, reflow, etchback or CM
A first interlayer insulating film 23 is formed by performing a flattening process such as P (Chemical Mechanical Polishing). Here, the total thickness T of the first interlayer insulating film 23 and the etching stopper film 22 is, for example, 500 nm.

【0061】次に、図7(j)に示すように、フォトリ
ソグラフィー工程により、第1層間絶縁膜23の上層に
コンタクトホールの開口パターンのレジスト膜R2を形
成する。ここで図面は、470nm程度であるゲート電
極32の間隔Sに対して、340nm程度のコンタクト
ホールの開口径Qを有するレジスト膜R2がR方向に1
20nmずれてパターン形成された場合を示している。
Next, as shown in FIG. 7J, a resist film R2 having a contact hole opening pattern is formed on the first interlayer insulating film 23 by a photolithography process. Here, the drawing shows that a resist film R2 having an opening diameter Q of a contact hole of about 340 nm corresponds to an interval S of the gate electrode 32 of about 470 nm by 1 in the R direction.
The case where the pattern is formed with a shift of 20 nm is shown.

【0062】次に、図7(k)に示すように、例えばE
CRタイプのプラズマエッチングなどのエッチング処理
によりソース・ドレイン拡散層12を露出させるコンタ
クトホールCHを開口する。このとき、上記のようにレ
ジスト膜R2がずれて形成されたためにゲート電極32
が露出してしまうが、その上層に窒化シリコンのオフセ
ット絶縁膜21が形成されていることから、ゲート電極
32の肩部がエッチングされるのを防ぐことができる。
ここで、例えばコンタクトホールの開口をわずかにテー
パ形状(基板側ほど狭まる順テーパ形状、テーパ角度θ
=86°)として開口して、コンタクトホール底部に開
口径Q’を約250nm程度とすることができる。
Next, as shown in FIG.
A contact hole CH for exposing the source / drain diffusion layer 12 is opened by an etching process such as a CR type plasma etching. At this time, since the resist film R2 is formed shifted as described above, the gate electrode 32 is formed.
Is exposed, but since the silicon nitride offset insulating film 21 is formed thereover, the shoulder of the gate electrode 32 can be prevented from being etched.
Here, for example, the opening of the contact hole is slightly tapered (a forward tapered shape narrowing toward the substrate side, a taper angle θ).
= 86 °) and the opening diameter Q ′ at the bottom of the contact hole can be about 250 nm.

【0063】次に、図8(l)に示すように、例えばT
EOSを原料とする減圧CVD法によりコンタクトホー
ルCHの内壁を被覆して全面に10nmの膜厚で酸化シ
リコン膜24を堆積させ、さらに図8(m)に示すよう
に、例えば減圧CVD法により酸化シリコン膜24の上
層を被覆して全面に窒化シリコン膜25を堆積させ、酸
化シリコン膜24と窒化シリコン膜25の積層体からな
る第2層間絶縁膜を形成する。ここで、酸化シリコン膜
と窒化シリコン膜の積層体として第2層間絶縁膜を形成
するのは、コンタクトホールCH内に露出しているゲー
ト電極32と窒化シリコン膜が直接接触するのを防止す
るためであり、例えば酸化シリコン単層の第2層間絶縁
膜とすることも可能である。さらに、予めゲート電極3
2の側壁部分に酸化膜を形成しておくことにより、窒化
シリコン単層の第2層間絶縁膜とすることも可能であ
る。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film 24 having a thickness of 10 nm is deposited on the entire surface by covering the inner wall of the contact hole CH by a low pressure CVD method using EOS as a raw material, and further, as shown in FIG. A silicon nitride film 25 is deposited on the entire surface by covering the upper layer of the silicon film 24, and a second interlayer insulating film made of a laminate of the silicon oxide film 24 and the silicon nitride film 25 is formed. Here, the second interlayer insulating film is formed as a stacked body of the silicon oxide film and the silicon nitride film in order to prevent the gate electrode 32 exposed in the contact hole CH from coming into direct contact with the silicon nitride film. For example, the second interlayer insulating film may be a single layer of silicon oxide. Further, the gate electrode 3
By forming an oxide film on the side wall portion of the second layer, the second interlayer insulating film of a single layer of silicon nitride can be used.

【0064】次に、図8(n)に示すように、RIEな
どのエッチング処理を施して、コンタクトホール底部に
形成された第2層間絶縁膜(24,25)を除去し、コ
ンタクトホールCH内にソース・ドレイン拡散層12を
再び露出させる。このときの開口径Q”は、例えば15
0nm程度である。
Next, as shown in FIG. 8 (n), an etching process such as RIE is performed to remove the second interlayer insulating films (24, 25) formed at the bottoms of the contact holes. Then, the source / drain diffusion layer 12 is exposed again. The opening diameter Q ″ at this time is, for example, 15
It is about 0 nm.

【0065】次に、コンタクトホール内に露出している
ソース・ドレイン拡散層12の表面を被覆して全面に例
えばスパッタリング法などにより密着層34a、配線層
34bおよびバリアメタル層34cを積層させ、パター
ン加工して、ソース・ドレイン拡散層12に接続する上
層配線34を形成する。以上で、図3に示す半導体装置
を形成することができる。
Next, an adhesion layer 34a, a wiring layer 34b, and a barrier metal layer 34c are laminated on the entire surface of the source / drain diffusion layer 12 exposed in the contact hole by, for example, a sputtering method to form a pattern. By processing, an upper wiring 34 connected to the source / drain diffusion layer 12 is formed. Thus, the semiconductor device illustrated in FIG. 3 can be formed.

【0066】上記の本実施形態の半導体装置の製造方法
によれば、LDDスペーサとなるサイドウォールを除去
する方法において、ソース・ドレイン拡散層を露出させ
るコンタクトホールCHをエッチングストッパ膜22お
よび第1層間絶縁膜23に開口した後に、改めてコンタ
クトホールCHの内壁面上に第2層間絶縁膜(24,2
5)を形成することから、コンタクトホールの開口パタ
ーンがずれてしまって、コンタクトホールCH内にゲー
ト電極32が露出しても第2層間絶縁膜(24,25)
によりゲート電極32を被覆することができ、コンタク
トホール内に形成する埋め込み電極とゲート電極32と
の絶縁(耐圧)を確保して自己整合的にコンタクト接続
を形成することが可能となる。このため、コンタクトホ
ールの開口時においては、窒化シリコンに対する酸化シ
リコンをエッチング選択比は10程度で十分であり、コ
ンタクトホールの開口時に必要なエッチング選択比を従
来よりも下げることが可能となる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, in the method of removing the sidewalls serving as the LDD spacer, the contact hole CH exposing the source / drain diffusion layer is formed by etching the etching stopper film 22 and the first interlayer. After the opening in the insulating film 23, the second interlayer insulating film (24, 2) is formed on the inner wall surface of the contact hole CH again.
Since 5) is formed, even if the opening pattern of the contact hole is shifted and the gate electrode 32 is exposed in the contact hole CH, the second interlayer insulating film (24, 25) is formed.
Accordingly, the gate electrode 32 can be covered, and insulation (withstand voltage) between the buried electrode formed in the contact hole and the gate electrode 32 can be ensured, and a contact connection can be formed in a self-aligned manner. For this reason, at the time of opening the contact hole, the etching selectivity of silicon oxide to silicon nitride of about 10 is sufficient, and the etching selectivity required at the time of opening the contact hole can be made lower than before.

【0067】また、オフセット絶縁膜を窒化シリコンで
形成することにより、従来よりも薄膜化が可能で、層間
膜の膜厚を薄膜化することによる膜厚のばらつきを抑制
し、上層配線の加工に有利である。また、従来のように
窒化シリコン膜が全面に覆う場合にと比較して基板にか
かる応力を軽減するため、基板への欠陥の導入の懸念が
ない。また、LDDスペーサとなるサイドウォールマス
ク層の形成のエッチバック工程において、LOCOS膜
などの素子分離絶縁膜までもエッチングされてしまうこ
とを抑制することができる。
Further, by forming the offset insulating film of silicon nitride, it is possible to make the offset insulating film thinner than in the prior art. It is advantageous. Further, since the stress applied to the substrate is reduced as compared with the conventional case where the silicon nitride film covers the entire surface, there is no concern about introduction of defects into the substrate. Further, in the etch-back step of forming the sidewall mask layer serving as the LDD spacer, it is possible to prevent the element isolation insulating film such as the LOCOS film from being etched.

【0068】本発明は、DRAMなどのMOSトランジ
スタの半導体装置や、バイポーラ系の半導体装置、ある
いはA/Dコンバータなど、半導体基板上に形成された
間隔の狭い導電層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、特にSRAMやDRAMなど、上記の導電層をゲ
ート電極とする電界効果MOSトランジスタを有する半
導体装置の製造方法に好ましく適用することができる。
また。SRAMとしては、CMOS型のSRAMの他、
高抵抗素子型のSRAM、あるいはTFTを用いたCM
OSのSRAMにも適用することが可能である。
The present invention relates to a method for contacting a region between narrow conductive layers formed on a semiconductor substrate, such as a semiconductor device of a MOS transistor such as a DRAM, a bipolar semiconductor device, or an A / D converter. The method can be applied to any method of manufacturing a semiconductor device that forms holes, and is particularly preferably applied to a method of manufacturing a semiconductor device having a field-effect MOS transistor having the above-described conductive layer as a gate electrode, such as an SRAM or a DRAM. it can.
Also. As the SRAM, in addition to the CMOS type SRAM,
CM using high resistance element type SRAM or TFT
It can be applied to the SRAM of the OS.

【0069】本発明は、上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、コンタクトホールの内壁を被覆して形成す
る第2層間絶縁膜は、単層構成でも多層構成でもよく、
単層構成の場合には、酸化シリコン単層でも窒化シリコ
ン単層でもよい。サイドウォールマスク層はそれぞれ単
層としてもよく、多層以上の構成としてもよい。また、
ゲート電極などの導電層も単層でも多層でもよい。エッ
チングストッパ膜は酸化シリコンの他、窒化シリコンな
どで形成することもできる。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。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the second interlayer insulating film formed by covering the inner wall of the contact hole may have a single-layer structure or a multilayer structure.
In the case of a single layer structure, a single layer of silicon oxide or a single layer of silicon nitride may be used. Each of the side wall mask layers may be a single layer, or may have a multilayer structure or more. Also,
The conductive layer such as the gate electrode may be a single layer or a multilayer. The etching stopper film can be formed of silicon nitride or the like in addition to silicon oxide. In addition, various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明によれば、LDDスペーサとなる
サイドウォールを除去する方法において、必要となる選
択比を下げて自己整合的にコンタクトホールを開口する
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。
According to the present invention, in a method of removing a sidewall serving as an LDD spacer, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device in which a required selectivity can be reduced and a contact hole can be opened in a self-aligned manner. can do.

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

【図1】図1は実施形態にかかる半導体装置の等価回路
図である。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor device according to an embodiment.

【図2】図2は実施形態にかかる半導体装置の平面図で
ある。
FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device according to the embodiment;

【図3】図3は実施形態にかかる半導体装置のコンタク
トホールの開口方法を説明するための半導体装置の断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device for explaining a contact hole opening method of the semiconductor device according to the embodiment;

【図4】図4は図3に示す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)はゲートパターンのレ
ジスト膜工程まで、(b)はゲート電極のパターン加工
工程まで、(c)はLDD拡散層の形成工程までを示
す。
4A to 4C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the method for manufacturing the semiconductor device illustrated in FIG. 3; FIG. 4A illustrates a process up to a resist film process of a gate pattern; FIG. (C) shows up to the step of forming the LDD diffusion layer.

【図5】図5は図4の続きの工程を示す断面図であり、
(d)はエッチングストッパ膜の形成工程まで、(e)
はサイドウォールマスク用層の形成工程まで、(f)は
サイドウォールマスク層の形成工程までを示す。
FIG. 5 is a sectional view showing a step that follows the step in FIG. 4;
(D) shows the process up to the step of forming the etching stopper film;
4A shows up to the step of forming the sidewall mask layer, and FIG. 4F shows the steps up to the step of forming the sidewall mask layer.

【図6】図6は図5の続きの工程を示す断面図であり、
(g)はソース・ドレイン拡散層の形成工程まで、
(h)はサイドウォールマスク層の除去工程まで、
(i)は第1層間絶縁膜の形成工程までを示す。
FIG. 6 is a sectional view showing a step subsequent to that of FIG. 5;
(G) shows the steps up to the step of forming the source / drain diffusion layers.
(H) shows the process up to the step of removing the sidewall mask layer.
(I) shows up to the step of forming the first interlayer insulating film.

【図7】図7は図6の続きの工程を示す断面図であり、
(j)はコンタクト開口パターンのレジスト膜の形成工
程まで、(k)はコンタクトホールの開口工程までを示
す。
FIG. 7 is a sectional view showing a step subsequent to that of FIG. 6;
(J) shows up to the step of forming a resist film of a contact opening pattern, and (k) shows up to the step of opening a contact hole.

【図8】図8は図7の続きの工程を示す断面図であり、
(l)は酸化シリコン膜(第2層間絶縁膜)の形成工程
まで、(m)は窒化シリコン膜(第2層間絶縁膜)の形
成工程まで、(n)はコンタクトホール底部の第2層間
絶縁膜の除去工程までを示す。
FIG. 8 is a sectional view showing a step subsequent to that of FIG. 7;
(L) until the step of forming a silicon oxide film (second interlayer insulating film), (m) until the step of forming a silicon nitride film (second interlayer insulating film), and (n) the second interlayer insulating film at the bottom of the contact hole. The steps up to the step of removing the film are shown.

【図9】図9は第1従来例にかかる半導体装置の等価回
路図である。
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor device according to a first conventional example.

【図10】図10は第1従来例にかかる半導体装置の平
面図である。
FIG. 10 is a plan view of a semiconductor device according to a first conventional example.

【図11】図11は図9中のA−Bにおける断面図であ
る。
FIG. 11 is a sectional view taken along a line AB in FIG. 9;

【図12】図12は図11に示す半導体装置の製造工程
を説明するための断面図であり、ソース・ドレイン拡散
層を形成する工程までを示す。
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 11, which shows a process up to the step of forming a source / drain diffusion layer.

【図13】図13は図11に示す半導体装置の製造工程
を説明するための断面図であり、層間絶縁膜を形成する
工程までを示す。
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 11 and shows a process up to the step of forming an interlayer insulating film;

【図14】図14は第1従来例にかかる半導体装置のコ
ンタクトホールの開口方法を説明するための半導体装置
の断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the semiconductor device for explaining a method of forming a contact hole in the semiconductor device according to the first conventional example.

【図15】図15は図14に示す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)はゲートパター
ンのレジスト膜工程まで、(b)はゲート電極のパター
ン加工工程まで、(c)はLDD拡散層の形成工程まで
を示す。
15A and 15B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the method for manufacturing the semiconductor device illustrated in FIG. 14; FIG. 15A illustrates a process up to a resist film process of a gate pattern; FIG. (C) shows up to the step of forming the LDD diffusion layer.

【図16】図16は図15の続きの工程を示す断面図で
あり、(d)は第1エッチングストッパ膜の形成工程ま
で、(e)はサイドウォールマスク用層の形成工程ま
で、(f)はサイドウォールマスク層の形成工程までを
示す。
16 is a cross-sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 15; FIG. 16 (d) shows up to the step of forming a first etching stopper film; FIG. 16 (e) shows up to the step of forming a sidewall mask layer; ) Shows the steps up to the step of forming the sidewall mask layer.

【図17】図17は図16の続きの工程を示す断面図で
あり、(g)はソース・ドレイン拡散層の形成工程ま
で、(h)はサイドウォールマスク層の除去工程まで、
(i)は第2エッチングストッパ膜の形成工程までを示
す。
17 is a cross-sectional view showing a step subsequent to that of FIG. 16; FIG. 17 (g) shows up to a step of forming a source / drain diffusion layer; FIG. 17 (h) shows a step up to a step of removing a sidewall mask layer;
(I) shows up to the step of forming the second etching stopper film.

【図18】図18は図17の続きの工程を示す断面図で
あり、(j)は層間絶縁膜の形成工程まで、(k)はコ
ンタクト開口パターンのレジスト膜の形成工程までを示
す。
18 is a cross-sectional view showing a step subsequent to that of FIG. 17; (j) shows up to a step of forming an interlayer insulating film; and (k) shows a step up to a step of forming a resist film of a contact opening pattern.

【図19】図19は図18の続きの工程を示す断面図で
あり、(l)は第2エッチングストッパ膜を露出させる
コンタクトホールの開口工程まで、(m)はコンタクト
ホール底部の第2エッチングストッパ膜および第1エッ
チングストッパ膜の除去工程までを示す。
19 is a cross-sectional view showing a step subsequent to that of FIG. 18; (l) shows a step of opening a contact hole exposing a second etching stopper film; and (m) shows a second etching of the bottom of the contact hole. The steps up to the step of removing the stopper film and the first etching stopper film are shown.

【図20】図20は第2従来例にかかる半導体装置の製
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)はコンタクトホールの開口
工程までを示す。
FIGS. 20A and 20B are cross-sectional views showing a manufacturing process of a method of manufacturing a semiconductor device according to a second conventional example, in which FIG. 20A shows up to a step of forming an interlayer insulating film, and FIG. Is shown.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…半導体基板、11…LDD拡散層、12…ソース
・ドレイン拡散層、13…LOCOS素子分離絶縁膜、
20…ゲート絶縁膜、21…オフセット絶縁膜、22…
(第1)エッチングストッパ膜、23…(第1)層間絶
縁膜、24,24a…酸化シリコン膜、25,25a…
窒化シリコン膜、26…第2エッチングストッパ膜、3
0…下層ゲート電極、31…上層ゲート電極、32…ゲ
ート電極、33…サイドウォールマスク用層、33a…
サイドウォールマスク層、34a…密着層、34b…配
線層、34c…バリアメタル層、34…上層配線、Tr
1〜6…トランジスタ、WL…ワード線、BL,BL
ビット線、Vcc…電源電圧供給ライン、GND…接
地、SAC…自己整合コンタクト、SC…シェアードコ
ンタクト、D1,D2…導電性不純物、R1,R2…レ
ジスト膜、CH…コンタクトホール。
10 semiconductor substrate, 11 LDD diffusion layer, 12 source / drain diffusion layer, 13 LOCOS element isolation insulating film,
20: gate insulating film, 21: offset insulating film, 22 ...
(First) etching stopper film, 23 (first) interlayer insulating film, 24, 24a ... silicon oxide film, 25, 25a ...
Silicon nitride film, 26 ... second etching stopper film, 3
0: Lower gate electrode, 31: Upper gate electrode, 32: Gate electrode, 33: Layer for sidewall mask, 33a ...
Sidewall mask layer, 34a: adhesion layer, 34b: wiring layer, 34c: barrier metal layer, 34: upper wiring, Tr
1 to 6: transistors, WL: word lines, BL, BL ...
Bit line, Vcc: power supply voltage supply line, GND: ground, SAC: self-aligned contact, SC: shared contact, D1, D2: conductive impurities, R1, R2: resist film, CH: contact hole.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/11 Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 CC01 DD04 DD08 DD16 DD17 DD19 DD26 EE12 EE15 EE17 FF13 FF14 FF16 GG09 GG15 GG16 HH14 5F033 NN12 5F048 AB01 BC06 BF16 5F083 BS05 MA03 MA19 PR03 PR10 PR29 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat II (Reference) H01L 27/11 F term (Reference) 4M104 AA01 BB01 CC01 DD04 DD08 DD16 DD17 DD19 DD26 EE12 EE15 EE17 FF13 FF14 FF16 GG09 GG15 GG16 HH14 5F033 NN12 5F048 AB01 BC06 BF16 5F083 BS05 MA03 MA19 PR03 PR10 PR29

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板に導電層を形成する工程と、 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、 前記オフセット絶縁膜をマスクとしてイオン注入を行
い、前記半導体基板中に導電性不純物を低濃度に含有す
る低濃度不純物含有領域を形成する工程と、 前記オフセット絶縁膜および前記導電層を被覆してエッ
チングストッパ膜を形成する工程と、 前記オフセット絶縁膜および前記導電層の側壁面と対向
させて前記エッチングストッパ膜の上層にサイドウォー
ルマスク層を形成する工程と、 前記サイドウォールマスク層をマスクとしてイオン注入
を行い、前記半導体基板中に導電性不純物を高濃度に含
有して前記低濃度不純物含有領に接続する高濃度不純物
含有領域を形成する工程と、 前記エッチングストッパ膜に対するエッチング選択比を
有して前記サイドウォールマスク層を除去する工程と、 前記エッチングストッパ膜の上層に全面に第1絶縁膜を
形成する工程と、 前記高濃度不純物含有領域を露出させるコンタクトホー
ルを前記エッチングストッパ膜および前記第1絶縁膜に
開口する工程と、 前記コンタクトホールの内壁面上に第2絶縁膜を形成す
る工程と、 前記コンタクトホール内を導電体で埋め込んで前記高濃
度不純物含有領域に接続する埋め込み電極を形成する工
程とを有する半導体装置の製造方法。
A step of forming a conductive layer on the semiconductor substrate; a step of forming an offset insulating film on the conductive layer; and performing ion implantation using the offset insulating film as a mask to form a conductive layer in the semiconductor substrate. A step of forming a low-concentration impurity-containing region containing impurities at a low concentration; a step of covering the offset insulating film and the conductive layer to form an etching stopper film; a side wall surface of the offset insulating film and the conductive layer Forming a sidewall mask layer on the etching stopper film in opposition to the above, and performing ion implantation using the sidewall mask layer as a mask, containing a high concentration of conductive impurities in the semiconductor substrate, Forming a high-concentration impurity-containing region connected to the low-concentration impurity-containing region; Removing the sidewall mask layer with an etching selectivity, forming a first insulating film over the entire surface of the etching stopper film, and forming a contact hole exposing the high-concentration impurity-containing region. Forming an opening in an etching stopper film and the first insulating film; forming a second insulating film on an inner wall surface of the contact hole; filling the contact hole with a conductor to form a high-concentration impurity-containing region; Forming a buried electrode to be connected.
【請求項2】前記第2絶縁膜を形成する工程が、 前記コンタクトホールの内壁面上および前記露出された
高濃度不純物含有領域上を被覆して前面に絶縁体を堆積
させる工程と、 前記コンタクトホールの内壁面上部分を残して、前記高
濃度不純物含有領域を露出させながら、前記絶縁体を除
去する工程とを含む請求項1記載の半導体装置の製造方
法。
2. The step of forming the second insulating film, the steps of: covering an inner wall surface of the contact hole and the exposed high-concentration impurity-containing region, and depositing an insulator on a front surface; 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising removing the insulator while exposing the high-concentration impurity-containing region while leaving a portion on the inner wall surface of the hole.
【請求項3】前記第2絶縁膜を形成する工程において
は、酸化シリコンと窒化シリコンの積層体により形成す
る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein in the step of forming the second insulating film, the second insulating film is formed of a laminate of silicon oxide and silicon nitride.
【請求項4】前記第2絶縁膜を形成する工程において
は、酸化シリコンにより形成する請求項1記載の半導体
装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein in the step of forming the second insulating film, the second insulating film is formed of silicon oxide.
【請求項5】前記エッチングストッパ膜を形成する工程
の前に、前記導電層の側壁面を酸化する工程をさらに有
し、 前記第2絶縁膜を形成する工程においては、窒化シリコ
ンにより形成する請求項1記載の半導体装置の製造方
法。
5. The method according to claim 1, further comprising, before the step of forming the etching stopper film, a step of oxidizing a side wall surface of the conductive layer, and the step of forming the second insulating film is made of silicon nitride. Item 2. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 1.
【請求項6】前記オフセット絶縁膜を形成する工程にお
いては、窒化シリコンにより形成する請求項1記載の半
導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the step of forming the offset insulating film is performed by using silicon nitride.
【請求項7】前記サイドウォールマスク層を形成する工
程が、 前記エッチングストッパ膜の上層に全面にサイドウォー
ルマスク用層を形成する工程と、 前記オフセット絶縁膜および前記第1導電層の側壁面と
対向する部分のサイドウォールマスク用層を残して、前
記サイドウォールマスク用層を全面にエッチバックする
工程とを含む請求項1記載の半導体装置の製造方法。
7. The step of forming the sidewall mask layer includes: forming a sidewall mask layer over the entire surface of the etching stopper film; and forming side walls of the offset insulating film and the first conductive layer. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: etching back the entire surface of the sidewall mask layer while leaving an opposite portion of the sidewall mask layer. 3.
【請求項8】前記半導体基板に導電層を形成する工程の
前に、前記半導体基板にチャネル形成領域を形成する工
程と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程
とをさらに有し、 前記半導体基板に導電層を形成する工程が、前記ゲート
絶縁膜上に導電層を形成する工程であり、 前記導電層をゲート電極とする電界効果トランジスタを
形成する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
8. A semiconductor device further comprising: before forming a conductive layer on the semiconductor substrate, forming a channel formation region on the semiconductor substrate, and forming a gate insulating film on the semiconductor substrate. 2. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming a conductive layer on the semiconductor substrate is a step of forming a conductive layer on the gate insulating film, and forming a field-effect transistor using the conductive layer as a gate electrode. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002217383A (en) * 2001-01-12 2002-08-02 Hitachi Ltd Semiconductor integrated-circuit device and method for manufacturing the same
KR100745058B1 (en) * 2001-06-27 2007-08-01 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming self align contact hole of semiconductor device
JP2009246374A (en) * 2009-06-04 2009-10-22 Renesas Technology Corp Semiconductor device

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