JP2000124450A5 - - Google Patents
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Description
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板領域中に第1の活性領域と第2の活性領域とを備える半導体装置であって、
前記第1の活性領域および前記基板領域の双方と導通する兼用コンタクトプラグと、
前記第2の活性領域と導通する第2のコンタクトプラグとを備え、
前記兼用コンタクトプラグは前記第1の活性領域に接触する部位と、前記基板領域に接触する部位とに段差を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記第1の活性領域の表面、および、前記第2の活性領域の表面に、金属シリサイド層を備えることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第1の活性領域および前記基板領域は、前記兼用コンタクトプラグと接触する部位にそれぞれ金属シリサイド層を備えると共に、
それらの金属シリサイド層は、物理的に離れて設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項4】
前記基板領域と前記兼用コンタクトプラグとの接触部位に、前記基板領域に含まれる不純物と同じ電導型の不純物を、前記基板領域に比して高い濃度で含有する高濃度層を備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第1の活性領域と前記高濃度層とが物理的に離れて設けられており、
前記第1の活性領域と前記高濃度層との間に、第1の活性領域に含まれる不純物と同じ導電型の不純物を、第1の活性領域に比して低い濃度で含有する低濃度層を備えることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
【請求項6】
前記第1の活性領域と前記高濃度層とが物理的に離れて設けられており、
前記第1の活性領域と前記高濃度層との間に、基板領域が介在することを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
【請求項7】
複数のトランジスタを備えるトランジスタセルアレイを含み、
トランジスタセルアレイの最も外側に位置するトランジスタは、前記基板領域、前記第1の活性領域、前記第2の活性領域、前記兼用コンタクトプラグ、及び前記第2のコンタクトプラグを備え、
前記第1の活性領域は、前記基板領域と短絡するように設けられており、
前記第2の活性領域は、前記基板領域との間に、前記基板領域と前記第1の活性領域との間に生ずる電位差に比して大きな電位差が生ずるように設けられており、かつ、
前記第1の活性領域は、前記第2の活性領域の外側に設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項8】
前記基板領域中に、前記第1の活性領域と導通する高濃度領域を備え、
前記高濃度領域は、前記基板領域に含まれる不純物と同じ電導型の不純物を、前記基板領域に比して高い濃度で含有すると共に、前記トランジスタセルアレイの外側に設けられていることを特徴とする請求項7記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に係り、特に、トランジスタを高集積化するうえで好適な構造を有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図18は従来の半導体装置の製造に用いられるマスクレイアウトを示す。図19は、図18に示すマスクレイアウトを用いて製造された半導体装置の断面図を示す。図19に示す如く、従来の半導体装置は、シリコン基板10を備えている。シリコン基板10には、Nウェル12およびPウェル14が設けられている。Pウェル14には、第1活性領域16、第2活性領域18、および、高濃度領域20が設けられている。
【0003】
第1活性領域16は、トランジスタのソースとして用いられるN型半導体の領域である。以下、この領域を「N型ソース領域16」と称す。第2活性領域18は、トランジスタのドレインとして用いられるN型半導体の領域である。以下、この領域を「N型ドレイン領域18」と称す。また、高濃度領域20は、Pウェル14と同じ導電型の不純物を、Pウェル14に比して高い濃度で含有するP型半導体の領域である。以下、この領域を「ウェルコンタクト20」と称す。
【0004】
半導体装置には、Nウェル12およびPウェル14を適当な領域に区分する分離酸化膜22が設けられている。N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20は、分離酸化膜22により、隣接する領域から分離されている。N型ソース領域16とN型ドレイン領域18との間には、Pウェル14の一部によりチャネル領域が形成されている。チャネル領域14の上部には、ゲート酸化膜24およびゲート電極26が形成されている。ゲート電極26の側面には、サイドウォール28が形成されている。また、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20の表面には、金属シリサイド層(CoSi2層)29が形成されている。
【0005】
分離酸化膜22、ゲート電極26、および、金属シリサイド層29等の上部には、層間酸化膜30が形成されている。層間酸化膜30には、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20のそれぞれに開口するコンタクトホール31が設けられている。層間酸化膜30の表面、および、コンタクトホール31の壁面にはバリアメタル32が成膜されている。更に、コンタクトホール31の内部には、第1コンタクトプラグ34、第2コンタクトプラグ36、および、ウェルコンタクトプラグ38が形成されている。
【0006】
層間酸化膜30の上部には、第1コンタクトプラグ34およびウェルコンタクトプラグ38に導通するアルミ配線40、および、第2コンタクトプラグ34に導通するアルミ配線42が設けられている。半導体装置には、更に、図18に示す如く、ゲート電極26と導通するゲートコンタクトプラグ44が設けられる。半導体装置は、アルミ配線40および42、および、ゲートコンタクトプラグ44を介して外部の素子に接続される。
【0007】
図18において、DM1は、N型ソース領域16の端部と第1コンタクトプラグ34とのマスクレイアウト上での距離を示す。同様に、DM2は、N型ドレイン領域18の端部と第2コンタクトプラグ36とのマスクレイアウト上での距離を示す。更に、SM1およびSM2は、それぞれ、第1コンタクトプラグ34とゲート電極26とのマスクレイアウト上での距離、および、第2コンタクトプラグ36とゲート電極26とのマスクレイアウト上での距離を示す。
【0008】
従来の半導体装置において、マスクレイアウトは、DM1=DM2、および、SM1=SM2が成立するように定められている。半導体装置の集積度は、上述したDM1、DM2、SM1およびSM2が小さな値であるほど向上する。しかし、SM1およびSM2が不当に小さな値に設定されると、コンタクトホール31とゲート電極26とが干渉する事態が生ずる。この場合、所望の構造が得られないため、トランジスタの素子特性が悪化する。
【0009】
同様に、DM1=DM2が不当に小さな値に設定されると、コンタクトホール31がN型ドレイン領域18からはみ出す事態が生ずる。コンタクトホール31がN型ドレイン領域18からはみ出して形成されると、分離酸化膜22の一部が損失してN型ドレイン領域18とPウェル14とが短絡し易くなる。従来の半導体装置の動作時に、N型ドレイン領域18には、Pウェル14と異なる電位が導かれる。従って、両者が短絡していると、トランジスタの動作特性が損なわれる。
【0010】
このため、従来の半導体装置のマスクレイアウトにおいて、SM1=SM2の値、および、DM1=DM2の値は、種々のバラツキに関わらず、コンタクトホール31がゲート電極26と干渉せず、かつ、N型ソース領域16或いはN型ドレイン領域18からはみ出すことがないように設定されている。このようなマスクレイアウトによれば、良好な素子特性を有するトランジスタを、高い歩留まりで製造することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体装置は、N型ソース領域16とウェルコンタクト29とを短絡させた状態で、すなわち、N型ソース領域16とPウェル18とを短絡させた状態で用いられる。従って、コンタクトホール31がN型ソース領域16からはみ出すことにより、N型ソース領域16とPウェル14とが短絡しても、トランジスタの動作特性が悪化することはない。N型ソース領域16とPウェル14との短絡を許容すれば、DM1をDM2に比して小さな値として、トランジスタの集積度を高めることができる。この点、DM1とDM2とを同じ値とする従来の手法は、トランジスタの集積度を不必要に制限するものであった。
【0012】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、所望の素子特性を損なうことなく、高い集積度を実現するうえで好適な構造を有する半導体装置を提供することを第1の目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、基板領域中に第1の活性領域と第2の活性領域とを備える半導体装置であって、
前記第1の活性領域および前記基板領域の双方と導通する兼用コンタクトプラグと、
前記第2の活性領域と導通する第2のコンタクトプラグとを備え、
前記兼用コンタクトプラグは前記第1の活性領域に接触する部位と、前記基板領域に接触する部位とに段差を有することを特徴とするものである。
【0014】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の半導体装置であって、
前記第1の活性領域の表面、および、前記第2の活性領域の表面に、金属シリサイド層を備えることを特徴とするものである。
【0015】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の半導体装置であって、
前記第1の活性領域および前記基板領域は、前記兼用コンタクトプラグと接触する部位にそれぞれ金属シリサイド層を備えると共に、
それらの金属シリサイド層は、物理的に離れて設けられていることを特徴とするものである。
【0016】
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の何れか1項記載の半導体装置であって、
前記基板領域と前記兼用コンタクトプラグとの接触部位に、前記基板領域に含まれる不純物と同じ電導型の不純物を、前記基板領域に比して高い濃度で含有する高濃度層を備えることを特徴とするものである。
【0017】
請求項5記載の発明は、請求項4記載の半導体装置であって、
前記第1の活性領域と前記高濃度層とが物理的に離れて設けられており、
前記第1の活性領域と前記高濃度層との間に、第1の活性領域に含まれる不純物と同じ導電型の不純物を、第1の活性領域に比して低い濃度で含有する低濃度層を備えることを特徴とするものである。
【0018】
請求項6記載の発明は、請求項4記載の半導体装置であって、
前記第1の活性領域と前記高濃度層とが物理的に離れて設けられており、
前記第1の活性領域と前記高濃度層との間に、基板領域が介在することを特徴とするものである。
【0019】
請求項7記載の発明は、請求項4記載の半導体装置であって、
複数のトランジスタを備えるトランジスタセルアレイを含み、
トランジスタセルアレイの最も外側に位置するトランジスタは、前記基板領域、前記第1の活性領域、前記第2の活性領域、前記兼用コンタクトプラグ、及び前記第2のコンタクトプラグを備え、
前記第1の活性領域は、前記基板領域と短絡するように設けられており、
前記第2の活性領域は、前記基板領域との間に、前記基板領域と前記第1の活性領域との間に生ずる電位差に比して大きな電位差が生ずるように設けられており、かつ、
前記第1の活性領域は、前記第2の活性領域の外側に設けられていることを特徴とするものである。
【0020】
請求項8記載の発明は、請求項7記載の半導体装置であって、
前記基板領域中に、前記第1の活性領域と導通する高濃度領域を備え、
前記高濃度領域は、前記基板領域に含まれる不純物と同じ電導型の不純物を、前記基板領域に比して高い濃度で含有すると共に、前記トランジスタセルアレイの外側に設けられていることを特徴とするものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【0022】
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1の半導体装置の製造に用いられるマスクレイアウトを示す。図2は、本発明の実施の形態1の半導体装置の断面図を示す。図2に示す如く、本実施形態の半導体装置は、シリコン基板10を備えている。シリコン基板10には、Nウェル12およびPウェル14が設けられている。Pウェル14には、第1活性領域16、第2活性領域18、および、高濃度領域20が設けられている。
【0023】
第1活性領域16は、トランジスタのソースとして用いられるN型半導体の領域である(以下、「N型ソース領域16」と称す)。第2活性領域18は、トランジスタのドレインとして用いられるN型半導体の領域である(以下、「N型ドレイン領域18」と称す)。また、高濃度領域20は、Pウェル14と同じ導電型の不純物を、Pウェル14に比して高い濃度で含有するP型半導体の領域である(以下、「ウェルコンタクト20」と称す)。
【0024】
半導体装置には、Nウェル12およびPウェル14を適当な領域に区分する分離酸化膜22が設けられている。N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20は、分離酸化膜22により隣接する領域から分離されている。N型ソース領域16とN型ドレイン領域18との間には、Pウェル14の一部によりチャネル領域が形成されている。チャネル領域14の上部には、ゲート酸化膜24およびゲート電極26が形成されている。ゲート電極26の側面には、サイドウォール28が形成されている。また、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20の表面には、金属シリサイド層(CoSi2層)29が形成されている。
【0025】
分離酸化膜22、ゲート電極26、および、金属シリサイド層29等の上部には、層間酸化膜30が形成されている。層間酸化膜30には、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20のそれぞれに開口するコンタクトホール31が設けられている。層間酸化膜30の表面、および、コンタクトホール31の壁面にはバリアメタル32が成膜されている。更に、コンタクトホール31の内部には、第1コンタクトプラグ34、第2コンタクトプラグ36、および、ウェルコンタクトプラグ38が形成されている。
【0026】
層間酸化膜30の上部には、第1コンタクトプラグ34およびウェルコンタクトプラグ38に導通するアルミ配線40、および、第2コンタクトプラグ34に導通するアルミ配線42が設けられている。半導体装置には、更に、図1に示す如く、ゲート電極26と導通するゲートコンタクトプラグ44が設けられる。半導体装置は、アルミ配線40および42、および、ゲートコンタクトプラグ44を介して外部の素子に接続される。
【0027】
図3は、本実施形態の半導体装置の等価回路を示す。本実施形態の半導体装置において、N型ソース領域16は、上述の如く、第1コンタクトプラグ34、アルミ配線40、および、ウェルコンタクトプラグ38を介してウェルコンタクト20に導通している。ウェルコンタクト20は、不純物を高い濃度で含有するP型半導体である。この場合、ウェルコンタクト20とPウェル14とが導通状態となると共に、ウェルコンタクトプラグ38とウェルコンタクト20との間に良好なオーミック性が確保される。従って、本実施形態の半導体装置は、図3に示す如く、基板領域とソース電極とが短絡された状態のMOSトランジスタとして機能する。
【0028】
図1において、DM1は、N型ソース領域16の端部と第1コンタクトプラグ34とのマスクレイアウト上での距離を示す。同様に、DM2は、N型ドレイン領域18の端部と第2コンタクトプラグ36とのマスクレイアウト上での距離を示す。更に、SM1およびSM2は、それぞれ、第1コンタクトプラグ34とゲート電極26とのマスクレイアウト上での距離、および、第2コンタクトプラグ36とゲート電極26とのマスクレイアウト上での距離を示す。
【0029】
本実施形態において、上述したDM1およびDM2は、分離酸化膜22の上端部からコンタクトホール31までの距離として定義されている。しかしながら、DM1およびDM2の定義はこれに限られるものではなく、例えば、分離酸化膜22の下端部とコンタクトホール31との距離をDM1およびDM2として用いてもよい。
【0030】
図2において、D1は、N型ソース領域16の端部と第1コンタクトプラグ34との実距離を示す。同様に、D2は、N型ドレイン領域18の端部と第2コンタクトプラグ36との実距離を示す。更に、S1およびS2は、それぞれ、第1コンタクトプラグ34とゲート電極26との実距離、および、第2コンタクトプラグ36とゲート電極26との実距離を示す。
【0031】
本実施形態の半導体装置において、マスクレイアウトは、DM1<DM2、および、SM1=SM2が成立するように定められている。換言すると、マスクレイアウトは、N型ソース領域16が、N型ドレイン領域18に比して幅方向(図1および図2における水平方向)に小さくなるように、かつ、SM1=SM2が成立するように定められている。
【0032】
上記のマスクレイアウトによれば、半導体装置において、ゲート電極26と第1コンタクトプラグ34との間、および、ゲート電極26と第2コンタクトプラグ36との間には、それぞれS1またはS2の距離、すなわち、ほぼ等しい所定距離が確保される。マスクレイアウトにおけるSM1=SM2は、種々のバラツキに関わらず、ゲート電極26と第1または第2コンタクトプラグ36との干渉を回避するうえで必要な最小限の値に設定されている。このため、本実施形態の半導体装置によれば、ゲート電極26と第1または第2コンタクトプラグ36との干渉を確実に回避することができる。
【0033】
第2コンタクトプラグ36用のコンタクトホール31がN型ドレイン領域18からはみ出す位置に形成されると、分離酸化膜22の一部が損失して、N型ドレイン領域18とPウェル14とが短絡し易くなる。図3に示す如く、本実施形態の半導体装置は、ドレイン電極(D)と基板領域(B)とを非短絡状態として用いられる。従って、N型ドレイン領域18とPウェル14とが短絡すると、トランジスタの素子特性が損なわれる。
【0034】
マスクレイアウトにおけるDM2は、種々のバラツキに関わらず、第2コンタクトプラグ36がN型ドレイン領域18からはみ出すのを防止するうえで必要な最小限の値に設定されている。このため、上記のマスクレイアウトによれば、N型ドレイン領域18とPウェル14との短絡を確実に防止して、半導体装置の素子特性の悪化を防止することができる。
【0035】
第1コンタクトプラグ34用のコンタクトホール31がN型ソース領域16からはみ出す位置に形成されると、分離酸化膜22の一部が損失して、N型ソース領域16とPウェル14とが短絡し易くなる。マスクレイアウトにおいてDM1をDM2と等しい値に設定すれば、第1コンタクトプラグ34がN型ソース領域16からはみ出すのを防止して、N型ソース領域16とPウェル14との短絡を確実に防止することができる。一方、本実施形態のように、DM1をDM2に比して小さな値とすると、半導体装置の集積度を高めることができる。
【0036】
本実施形態の半導体装置は、図3に示す如く、ソース電極(S)と基板領域(B)とを短絡させた状態で用いられる。従って、N型ソース領域16とPウェル14との短絡は、半導体装置の素子特性に何ら影響を与えない。このため、本実施形態のマスクレイアウト(DM1<DM2)によれば、半導体装置の素子特性を何ら損なうことなく、半導体装置の集積度を高めることができる。
【0037】
ところで、上記の実施形態においては、コンタクトプラグ34,36,38および44の断面を正方形としているが、それらは円形や長方形であってもよい。また、上記の実施形態においては、第1コンタクトプラグ34がN型ソース領域16の内部に形成されているが、少なくとも一部がN型ソース領域16に接触していれば、第1コンタクトプラグ34がN型ソース領域16からはみ出していてもよい。但し、トランジスタのソースにおける配線抵抗を抑制するうえでは、第1コンタクトプラグ34の全面がN型ソース領域16に収まっていることが望ましい。
【0038】
半導体装置は、マスクレイアウトの寸法DM1,DM2,SM1およびSM2等が実寸法D1,D2,S1およびS2と一致するように製造されるのが最も好適である。しかしながら、その関係は常に満たされる必要はなく、プロセス条件等の制約に応じて、レイアウトの寸法と、実寸法との間である程度のシフトを許容してもよい。
【0039】
実施の形態2.
次に、図4および図5を参照して本発明の実施の形態2について説明する。
図4は本発明の実施の形態2の半導体装置の断面図を示す。図4に示す如く、本実施形態の半導体装置は兼用コンタクトプラグ46を備えている。兼用コンタクトプラグ46は、その下端部においてN型ソース領域16および高濃度領域20の双方に接触している。上記の構造によれば、図2に示すウェルコンタクトプラグ38を用いることなくN型ソース領域16をPウェル14と短絡させること、すなわち、実施の形態1の場合と同様に、トランジスタのソース電極(S)を基板領域(B)に短絡することができる。
【0040】
本実施形態の半導体装置において、兼用コンタクトプラグ46の端部には段差が設けられている。兼用コンタクトプラグ46は、その段差の上段部においてN型ソース領域16に接触し、その段差の下段部において高濃度領域20に接触している。更に、本実施形態の半導体装置において、高濃度部20は、兼用コンタクトプラグ46の下部からN型ソース領域16に至る領域にわたって形成されている。上記の如く高濃度領域20とN型ソース領域16とを立体的に設けることによれば、高濃度領域20とN型ソース領域16とが占める面積を抑制しつつ、高濃度領域20と兼用コンタクトプラグ46との接触面積、および、N型ソース領域16と兼用コンタクトプラグ46との接触面積を十分に確保することができる。
【0041】
このように、本実施形態の半導体装置によれば、ウェルコンタクトプラグ38を用いることなく、かつ、高濃度領域20とN型ソース領域16とを効率的に配置しつつ、ソース電極(S)を基板領域(B)に短絡させる構造を実現できる。更に。本実施形態の半導体装置によれば、兼用コンタクトプラグ46と高濃度領域20との間に大きな接触面積が確保されるため、両者間に良好なオーミック性を確保し、かつ、配線抵抗を十分に抑制することができる。このため、本実施形態の半導体装置によれば、トランジスタの素子特性を損なうことなく、実施の形態1の場合に比して更に高い集積度を実現することができる。
【0042】
次に、図5(a)乃至図5(f)を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態の半導体装置の製造過程では、先ず、公知の手法により、シリコン基板10上に、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、層間酸化膜30等を形成する(図5(a))。
【0043】
層間酸化膜30の上部に、兼用コンタクトプラグ46用のコンタクトホール31、および、第2コンタクトプラグ36用のコンタクトホール31を形成するためのレジストパターン48が形成される(図5(b))。
次に、レジストパターン48をマスクとするドライエッチングが実行される。その結果、N型ソース領域16からはみ出す位置に兼用コンタクトプラグ46用のコンタクトホール31が形成されると共に、N型ドレイン領域18と重なる位置に第2コンタクトプラグ36用のコンタクトホール31が形成される。コンタクトホール31が開口したら、層間酸化膜30の上部からレジストパターン48が除去される(図5(c))。
【0044】
上記のドライエッチングは、シリコンに対してシリコン酸化膜を高い選択比で除去し得る条件で行われる。より具体的には、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、およびPウェル14に対して、層間酸化膜30、および分離酸化膜22を選択的に除去し得る条件で行われる。本実施形態において、ドライエッチングは、コンタクトホール31が分離酸化膜22の底部に到達するまで継続して行われる。コンタクトホール31が分離酸化膜22の底部に達する前にドライエッチングを終了してもよいが、Pウェル14と兼用コンタクトプラグ46との接触抵抗を下げるためには、上記の如くコンタクトホール31を分離酸化膜22の底部に到達させて、大きな接触面積を確保することが適切である。
【0045】
コンタクトホール31が開口されると、次に、兼用コンタクトプラグ46を含む領域に開口部を有するレジストパターン50が形成される。次いで、レジストパターン50の上部から、兼用コンタクトプラグ46の底部に露出する基板領域(本実施形態においてはPウェル14)に対して、その基板領域に含まれる不純物と同じ導電型の不純物(本実施形態においてはBイオン)が注入される。不純物の注入は、シリコン基板10を回転させながら、不純物が基板に対して斜めに進入するように行われる。上記の処理が実行されることにより、兼用コンタクトプラグ46用のコンタクトホール31の内部に高濃度領域20が形成される(図5(d))。
【0046】
兼用コンタクトホール46とN型ソース領域16との間に良好なオーミック性を確保するためには、N型ソース領域16に注入されるBイオンの濃度が、N型ソース領域16に当初から含まれていたイオン(例えば、PイオンやAsイオン)の濃度を越えないことが望ましい。このため、本実施形態において、高濃度領域20を形成するための不純物注入は、その要求が満たされる条件で行われる。
【0047】
高濃度領域20が形成されると、層間酸化膜30の上部からレジストパターン50が除去された後、不純物を活性化させるためのアニール処理が行われる(図5(e))。
アニール処理の後、バリアメタル32の成膜、兼用コンタクトプラグ46および第2コンタクトプラグ36の形成、および、アルミ配線40,42の形成等が実行されることにより、本実施形態の半導体装置が製造される(図5(f))。
【0048】
実施の形態3.
次に、図6および図7を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
図6は本発明の実施の形態3の半導体装置の断面図を示す。本実施形態の半導体装置は、N型ソース領域16の表面、および、N型ドレイン領域18の表面に金属シリサイド層(CoSi2層)29を備えている点を除き、実施の形態2の半導体装置と同様の構成を有している。
【0049】
金属シリサイド層29によれば、N型ソース領域16と兼用コンタクトプラグ46との接触抵抗、および、N型ドレイン領域18と第2コンタクトプラグ36との接触抵抗を低下させることができる。従って、本実施形態の半導体装置によれば、実施の形態2の場合に比して、配線抵抗の小さなトランジスタを実現することができる。
【0050】
次に、図7(a)乃至図7(d)を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態の半導体装置の製造過程では、先ず、公知の手法により、シリコン基板10上に、N型ソース領域16、および、N型ドレイン領域18等が形成される。その後、公知のサリサイドプロセスにより、N型ソース領域16およびN型ドレイン領域18の表面に金属シリサイド層29が形成される(図7(a))。
【0051】
金属シリサイド層29および分離酸化膜22等の上に層間酸化膜30が堆積された後(図7(b))、コンタクトホール31を開口するためのレジストパターン48が形成される(図7(c))。以後、実施の形態2の場合と同様の処理が実行されることにより、本実施形態の半導体装置が形成される(図7(d))。
【0052】
上記の製造過程において、コンタクトホール31は、シリコン酸化膜の除去に適したドライエッチングにより開口される。このようなエッチングの過程において、金属シリサイド層29は、シリコン膜に比して更に有効にエッチングの進行を阻止する。すなわち、N型ソース領域16およびソース電極18が金属シリサイド層29で覆われていると、それらの領域16、18が露出している場合に比して、層間酸化膜30および分離酸化膜22を更に高い選択比でエッチングすることが可能となる。従って、本実施形態の半導体装置の構造によれば、実施の形態2の場合に比して優れた寸法精度を実現することができる。
【0053】
実施の形態4.
次に、図8および図9を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
図8は本発明の実施の形態4の半導体装置の断面図を示す。本実施形態の半導体装置は、Pウェル14中にN型ソース領域16と高濃度領域20とを備えている。N型ソース領域16および高濃度領域20は、それらの表面が平坦となり、かつ、それらが近接して配置されるように設けられている。
【0054】
半導体装置は、N型ソース領域16および高濃度領域20の双方と接触する兼用コンタクトプラグ46、および、N型ドレイン領域18と接触する第2コンタクトプラグ36とを備えている。上記の構造によれば、Pウェルコンタクトプラグ38(図1参照)を用いることなくN型ソース領域16とPウェル14とを導通させることができる。このため、本実施形態の半導体装置の構造によってもトランジスタの集積度を高めることができる。
【0055】
N型ソース領域16、高濃度領域20、および、N型ドレイン領域18の表面には、それぞれ金属シリサイド層29が形成されている。このため、本実施形態の半導体装置によれば、実施の形態3の場合と同様に、トランジスタの配線抵抗を十分に抑制することができる。
【0056】
また、本実施形態の半導体装置において、N型ソース領域16の表面に形成される金属シリサイド層29と、高濃度領域20の表面に形成される金属シリサイド層29とは、互いに物理的に離れた位置に形成される。このような構造によれば、シリサイドの形成工程において、それらの金属シリサイド間で相互拡散が生ずるのを防止することができる。このため、本実施形態の半導体装置によれば、金属シリサイド層29に、安定した特性(電気抵抗等)を付与することができる。
【0057】
次に、図9(a)乃至図9(d)を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態の半導体装置の製造過程では、先ず、公知の手法により、シリコン基板10上に、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および分離酸化膜22等が形成される。(図9(a))。
【0058】
分離酸化膜22等の上部には、高濃度領域20を形成すべき領域に開口部を有するレジストパターン52が形成される。次いで、レジストパターン50の上部から、基板領域(本実施形態においてはPウェル14)に対して、その基板領域に含まれる不純物と同じ導電型の不純物(本実施形態においてはBイオン)が注入される。不純物の注入は、シリコン基板10を回転させながら、不純物が基板に対して斜めに進入するように行われる。上記の処理が実行されることにより、Pウェル14中に、N型ソース領域16と隣接して、高濃度領域20が形成される(図9(b))。
【0059】
高濃度領域20が形成されると、基板の全面に酸化膜54が成膜される。酸化膜54の上部には、N型ソース領域16と高濃度領域20との境界部を含む所定幅を覆うレジストパターン56が形成される(図9(c))。
【0060】
レジストパターン56をマスクとして酸化膜54をエッチングする。その結果、酸化膜54は、N型ソース領域16と高濃度領域20との境界部のみを覆うように残存する。酸化膜54のエッチングが終了すると、レジストパターン56が除去される(図9(d))。
【0061】
基板の全面にCo薄膜58が堆積された後、450℃程度の温度で熱処理が行われる。シリコンとCoとが接触する部位には、すなわち、N型ソース領域16の表面、高濃度領域20の表面、および、N型ドレイン領域18の表面には、両者が反応することによりCoSi2(コバルトシリサイド)が形成される。Coとシリコンとが接触しない部位には、すなわち、分離酸化膜22の表面、酸化膜54の表面、および、ゲート電極26の表面等には、未反応のCoが残存する(図9(e))。
【0062】
燐酸、酢酸および硝酸の混合水溶液を用いて、基板の表面から未反応のCoが除去される(図9(f))。
基板の全面に層間絶縁膜30を堆積させた後、その上部に、コンタクトホール31を開口するためのレジストパターン60が形成される。レジストパターン60をマスクとしてエッチングを行うことにより、高濃度領域20とN型ソース領域16との境界部に開口するコンタクトホール31、および、N型ドレイン領域18に開口するコンタクトホール31が形成される(図9(g))。
【0063】
以後、レジストパターン60および酸化膜54の除去、バリアメタル32の成膜、コンタクトプラグ46,36の形成、および、アルミ配線40,42の形成等の処理が実行されることにより、本実施形態の半導体装置が形成される(図9(h))。
【0064】
実施の形態5.
次に、図10および図11を参照して、本発明の実施の形態5について説明する。
図10は本発明の実施の形態5の半導体装置の断面図を示す。本実施形態の半導体装置は、N型ソース領域16と高濃度領域20との間に、N型低濃度領域62を備えている点を除き、実施の形態4の半導体装置を同様の構造を有している。N型低濃度領域62は、N型ソース領域16に含まれる不純物と同じ導電型の不純物を、N型ソース領域16に比して低い濃度で含有する領域である。
【0065】
N型ソース領域16と高濃度領域20との間にN型低濃度領域62を介在させると、それらが近接して設けられている場合に比してPN接合部に発生する空乏層を延ばすことができる。PN接合部に生ずる接合容量は、空乏層が長いほど低下する。このため、本実施形態の半導体装置によれば、N型ソース領域16と高濃度領域20との間に生ずる接合容量を実施の形態4の半導体装置(図8参照)に比して小さくすることができる。
【0066】
次に、図11(a)乃至図11(j)を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態の半導体装置の製造過程では、先ず、公知の手法により、シリコン基板10上に、分離酸化膜22、ゲート電極26、低濃度活性領域(以下、「LDD領域」と称す)64,66等が形成される。(図11(a))。LDD領域64,66は、N型ソース領域16およびN型ドレイン領域18の基礎となる領域である。LDD領域64,66は、Pウェル14に、N型ソース領域16(N型ドレイン領域18)に含まれる不純物と同じ導電型の不純物を比較的低い濃度で注入することにより形成される。
【0067】
分離酸化膜22やLDD領域64,66の上部にはレジストパターン68が形成される。レジストパターン68は、N型ソース領域16とすべき領域、および、N型ドレイン領域18とすべき領域に開口部を有している。レジストパターン68が形成されると、その上部から、LDD領域64,68に対して、基板領域(本実施形態においてはPウェル14)に含まれる不純物と逆の導電型の不純物(本実施形態においてはAsイオン)が注入される。不純物の注入は、シリコン基板10を回転させながら、不純物が基板に対して斜めに進入するように行われる。上記の処理が実行されることにより、Pウェル14中に、N型ソース領域16とN型ドレイン領域18とが形成される(図11(b))。
【0068】
上記の処理が終了すると、次に、高濃度領域20を形成するためのレジストパターン70が形成される。レジストパターン70は、Pウェル14中に残存するLDD領域64の一部、すなわち、高濃度領域20とすべき部分を露出させる開口部を有している。レジストパターン70が形成されると、その上部から、LDD領域64に対して、基板領域(本実施形態においてはPウェル14)に含まれる不純物と同じ導電型の不純物(本実施形態においてはBイオン)が注入される。不純物の注入は、シリコン基板10を回転させながら、不純物が基板に対して斜めに進入するように行われる。上記の処理が実行されることにより、Pウェル14中に高濃度領域20が形成されると共に、高濃度領域20とN型ソース領域16との間にN型低濃度領域62が形成される(図11(c))。
【0069】
高濃度領域20が形成されると、基板の全面に酸化膜54が成膜される。酸化膜54の上部には、N型低濃度領域62と高濃度領域20との境界部を含む所定幅を覆うレジストパターン72が形成される(図11(d))。
【0070】
レジストパターン72をマスクとして酸化膜54をエッチングする。その結果、酸化膜54は、N型低濃度領域62と高濃度領域20との境界部のみを覆うように残存する。酸化膜54のエッチングが終了すると、レジストパターン72が除去される(図11(e))。
【0071】
基板の全面にCo薄膜58が堆積された後、450℃程度の温度で熱処理が行われる。シリコンとCoとが接触する部位には両者が反応することによりCoSi2が形成される。Coとシリコンとが接触しない部位には未反応のCoが残存する(図11(f))。
【0072】
燐酸、酢酸および硝酸の混合水溶液を用いて、基板の表面から未反応のCoが除去される(図11(g))。
基板の全面に層間絶縁膜30が堆積される(図11(g))。層間絶縁膜30に、エッチングによってコンタクトホール31が形成される。コンタクトホール31は、高濃度領域20とN型低濃度領域16との境界部の上部、および、N型ドレイン領域18の上部に形成される。コンタクトホール31が形成された後、その内部に残存する酸化膜54が除去される(図11(i))。
【0073】
以後、バリアメタル32の成膜、コンタクトプラグ46,36の形成、および、アルミ配線40,42の形成等の処理が実行されることにより、本実施形態の半導体装置が形成される(図11(j))。
【0074】
実施の形態6.
次に、図12および図13を参照して、本発明の実施の形態6について説明する。
図12は本発明の実施の形態6の半導体装置の断面図を示す。本実施形態の半導体装置は、高濃度領域20が、N型ソース領域16から離れた部位に形成されていると共に、高濃度領域20とN型ソース領域16との間にPウェル14の領域が残存する点を除き、実施の形態3の半導体装置(図6参照)と同様の構成を有している。
【0075】
N型ソース領域16と高濃度領域20との間にPウェル14の領域を残存させると、それらが近接して設けられている場合に比してPN接合部に発生する空乏層を延ばすことができる。従って、本実施形態の半導体装置によれば、実施の形態5の半導体装置(図10参照)と同様に、N型ソース領域16と高濃度領域20との間に生ずる接合容量を小さくすることができる。
【0076】
また、本実施形態の半導体装置においては、高濃度領域20とN型ソース領域16とが立体的に配置されているため、実施の形態5の半導体装置(図10参照)に比して、高濃度領域20と兼用コンタクトプラグ46との接触面積を大きく確保することができる。このため、本実施形態の半導体装置によれば、実施の形態5の半導体装置に比して、高濃度領域20と兼用コンタクトプラグ46との接触部に高い信頼性を確保することができる。
【0077】
次に、図13(a)乃至図13(f)を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態の半導体装置の製造過程では、先ず、公知の手法により、シリコン基板10上に、N型ソース領域16、および、N型ドレイン領域18等が形成される。その後、公知のサリサイドプロセスにより、N型ソース領域16およびN型ドレイン領域18の表面に金属シリサイド層29が形成される(図13(a))。
【0078】
金属シリサイド層29および分離酸化膜22等の上に層間酸化膜30が堆積された後(図13(b))、ドライエッチングによってコンタクトホール31が形成される(図13(c))。上記のドライエッチングは、シリコンおよび金属シリサイドに対して、シリコン酸化膜を高い選択比で除去し得る条件で行われる。このため、コンタクトホール31が金属シリサイド層29と重なる部分では、金属シリサイド層29が露出した段階でエッチングの進行が停止し、コンタクトホール31が分離酸化膜22と重なる部分では、Pウェル14が露出するまでエッチングの進行が継続する。
【0079】
コンタクトホール31が開口されると、次に、兼用コンタクトプラグ46を含む領域に開口部を有するレジストパターン50が形成される。次いで、レジストパターン50の上部から、兼用コンタクトプラグ46の底部に露出する基板領域(本実施形態においてはPウェル14)に対して、その基板領域に含まれる不純物と同じ導電型の不純物(本実施形態においてはBイオン)が注入される。不純物の注入は、不純物が基板に対して垂直に進入するように行われる。上記の処理が実行されることにより、コンタクトホール31の内部に、N型ソース領域16から離れた位置に、高濃度領域20が形成される(図13(d))。
【0080】
高濃度領域20が形成されると、層間酸化膜30の上部からレジストパターン50が除去された後、不純物を活性化させるためのアニール処理(例えば、ランプアニールによる1000℃、30secの熱処理)が行われる(図13(e))。
アニール処理の後、バリアメタル32の成膜、コンタクトプラグ46,36の形成、および、アルミ配線40,42の形成等が実行されることにより、本実施形態の半導体装置が製造される(図13(f))。
【0081】
実施の形態7.
次に、図14乃至図17を参照して、本発明の実施の形態7について説明する。
図14は、本実施形態の半導体装置の主要部の平面図を示す。図14に示す如く、本実施形態の半導体装置は、複数のトランジスタセルアレイ80を備えている。個々のトランジスタセルアレイ80には、複数のトランジスタが内蔵されている。
【0082】
図15は、トランジスタセルアレイ80の両端部(XV(A)部、および、XV(B)部)の拡大図を示す。また、図16は、トランジスタセルアレイ80のXV(B)部の等価回路を示す。図16に示す等価回路は、3つのPMOSトランジスタと3つのNMOSトランジスタとで構成される3入力NAND回路である。
【0083】
図15において、破線の上部に表される領域はPMOSトランジスタが形成される領域である。一方、破線の下部に表される領域はNMOSトランジスタが形成される領域である。PMOS領域には、N型高濃度領域82およびP型ソース/ドレイン領域群84が形成されている。N型高濃度領域82およびP型ソース/ドレイン領域群84は、Nウェル(図示せず)の表面に設けられていると共に分離酸化膜86により囲まれている。PMOS領域では、上記のNウェルがPMOSトランジスタの基板領域を構成する。
【0084】
N型高濃度領域82には、電源電圧Vddが導かれている。N型高濃度領域82に導かれるVddは、PMOS領域の基板領域であるNウェルにも導かれる。P型ソース/ドレイン群84には、N型高濃度領域82を介して基板領域(Nウェル)と短絡状態とされる第1の活性領域(図15に示す領域88,90および92を含む)と、基板領域と非短絡状態とされる第2の活性領域(図15に示す領域94および96を含む)とが含まれている。
【0085】
第1の活性領域88は、図16に示す上段のPMOSトランジスタ98のソースとして機能する領域であり、ソースコンタクトプラグ100、アルミ配線102、および、ウェルコンタクトプラグ104を介してN型高濃度領域82(基板領域およびVdd)に接続されている。第2の活性領域94は、図16に示す上段および中段のPMOSトランジスタ98および106のドレインとして機能する領域であり、ドレインコンタクトプラグ108を介して出力用アルミ配線110に接続されている。第1の活性領域88と第2の活性領域94との間には、PMOSトランジスタ98用のゲート電極112が設けられている。ゲート電極112はコンタクトプラグ114を介して第1入力端子Vin1に接続されている。
【0086】
第1の活性領域90は、図16に示す中段および下段のPMOSトランジスタ106および116のソースとして機能する領域であり、ソースコンタクトプラグ118、アルミ配線120、および、ウェルコンタクトプラグ122を介してN型高濃度領域82(基板領域およびVdd)に接続されている。第1の活性領域90と第2の活性領域94との間には、PMOSトランジスタ106用のゲート電極124が設けられている。ゲート電極124はコンタクトプラグ126を介して第2入力端子Vin2に接続されている。
【0087】
第2の活性領域96は、図16に示す下段のPMOSトランジスタ116のドレインとして機能する領域であり、ドレインコンタクトプラグ128を介して出力用アルミ配線110に接続されている。第1の活性領域90と第2の活性領域96との間には、PMOSトランジスタ116用のゲート電極130が設けられている。ゲート電極130はコンタクトプラグ132を介して第3入力端子Vin3に接続されている。
【0088】
XV(A)部に形成される第1の活性領域92は、PMOS領域に形成される他のPMOSトランジスタのソースとして機能する領域である。第1の活性領域92は、他の第1の活性領域88,90等と同様に、ソースコンタクトプラグ134、アルミ配線136、および、ウェルコンタクトプラグ138を介してN型高濃度領域82(基板領域およびVdd)に接続されている。
【0089】
NMOS領域には、P型高濃度領域140およびN型ソース/ドレイン領域群142が形成されている。P型高濃度領域140およびN型ソース/ドレイン領域群142は、Pウェル(図示せず)の表面に設けられていると共に分離酸化膜86により囲まれている。NMOS領域では、上記のPウェルがNMOSトランジスタの基板領域を構成する。
【0090】
P型高濃度領域140には、接地電位Vssが導かれている。P型高濃度領域140に導かれるVssは、NMOS領域の基板領域であるPウェルにも導かれる。N型ソース/ドレイン群142には、P型高濃度領域140を介して基板領域(Pウェル)と短絡状態とされる第1の活性領域(図15に示す領域144および146を含む)と、基板領域と非短絡状態とされる第2の活性領域(図15に示す領域146,148および150を含む)とが含まれている。
【0091】
第1の活性領域144は、図16に示す下段のNMOSトランジスタ152のソースとして機能する領域であり、ソースコンタクトプラグ154、アルミ配線156、および、ウェルコンタクトプラグ158を介してP型高濃度領域140(基板領域およびVss)に接続されている。第2の活性領域146は、図16に示す下段のNMOSトランジスタ152のドレイン、および、中段のNMOSトランジスタ160のソースとして機能する領域である。第1の活性領域144と第2の活性領域146との間には、NMOSトランジスタ152用のゲート電極162が設けられている。ゲート電極162はコンタクトプラグ164を介して第1入力端子Vin1に接続されている。
【0092】
第2の活性領域148は、図16に示す中段のNMOSトランジスタ160のドレイン、および、上段のNMOSトランジスタ166のソースとして機能する領域である。第2の活性領域146と第2の活性領域148との間には、NMOSトランジスタ160用のゲート電極168が設けられている。ゲート電極168はコンタクトプラグ170を介して第2入力端子Vin2に接続されている。
【0093】
第2の活性領域150は、図16に示す上段のNMOSトランジスタ166のドレインとして機能する領域であり、ドレインコンタクトプラグ172を介して出力用アルミ配線110に接続されている。第2の活性領域148と第2の活性領域150との間には、NMOSトランジスタ166用のゲート電極174が設けられている。ゲート電極174はコンタクトプラグ176を介して第3入力端子Vin3に接続されている。
【0094】
XV(A)部に形成される第1の活性領域146は、NMOS領域に形成される他のNMOSトランジスタのソースとして機能する領域である。第1の活性領域146は、他の第1の活性領域144等と同様に、ソースコンタクトプラグ178、アルミ配線180、および、ウェルコンタクトプラグ182を介してP型高濃度領域140(基板領域およびVss)に接続されている。
【0095】
図17は、トランジスタセルアレイ80を図15に示すXVII−XVII直線に沿って切断した際に得られる断面図を示す。半導体装置の製造工程では、シリコン基板上に分離酸化膜86を形成した後に、ウェハ表面を平坦化するためにCMP(Chemical Mechanical Polishing)が行われる。トランジスタセルアレイ80を含むウェハにCMPが施されると、図17に示す如く、トランジスタセルアレイ80を取り囲む分離酸化膜86の表面が、シリコンの活性領域(トランジスタのソース或いはドレインとなる領域)の表面に比して低くなる。
【0096】
半導体装置の製造工程では、CMPが実行された後、配線抵抗の低減を目的として、シリコンの活性化領域の表面に金属シリサイド層が形成されることがある。図17に示す如く、分離酸化膜86の表面が活性領域144の表面に比して低下している状況下で金属シリサイド層29が形成されると、金属シリサイド層29によって、活性領域144と基板領域とが短絡されることがある。つまり、トランジスタセルアレイ80を含む半導体装置においては、トランジスタセルアレイ80の端部に配置される活性領域と基板領域との間に短絡が生ずることがある。
【0097】
図15に示す如く、本実施形態の半導体装置において、トランジスタセルアレイ80の端部には、第1の活性領域88,84,144および146が配置されている。第1の活性領域88,84,144および146は、基板領域と短絡する状態で用いられる領域である。従って、金属シリサイド層29が形成されることによりそれらの領域が基板領域と短絡しても、トランジスタセルアレイの特性が損なわれることはない。
【0098】
また、本実施形態の半導体装置において、トランジスタセルアレイ80の回路パターンは、P型ソース/ドレイン領域群84およびN型ソース/ドレイン領域群142の外側に、N型高濃度領域82およびP型高濃度領域140が配置されるように設定されている。この場合、P型ソース/ドレイン領域群84およびN型ソース/ドレイン領域群142が、トランジスタセルアレイの最も外側に配置される場合に比して、活性領域に隣接する分離酸化膜22の落ち込みを防止すること、すなわち、活性領域と基板領域の短絡を防止することができる。従って、本実施形態の半導体装置によれば、トランジスタセルアレイ80の動作不良を有効に防止することができる。
【0099】
ところで、実施の形態7の半導体装置においては、トランジスタの集積度を高める構造を採用していないが、実施の形態7の半導体装置において、実施の形態1乃至6の何れかの構造を用いてトランジスタの集積度を高めることとしてもよい。
【0100】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
請求項1記載の発明によれば、活性領域を外部に接続するための配線構造と、その活性領域を基板領域に短絡させるための配線構造とが、兼用コンタクトプラグにより実現される。このため、本発明によれば、半導体装置において高い集積度を実現することができる。また、本発明によれば、兼用コンタクトプラグが端部に段差を有しているため、活性領域と兼用コンタクトプラグとの間、および、基板領域と兼用コンタクトプラグとの間に、それぞれ、大きな接触面積を確保することができる。
【0101】
請求項2記載の発明によれば、活性領域に金属シリサイド層が形成されているため、活性領域に接続される配線の抵抗を小さな値に抑制することができる。
【0102】
請求項3記載の発明によれば、兼用コンタクトプラグに接触する部位において活性領域と基板領域とに、それぞれ金属シリサイド層が形成されている。このため、兼用コンタクトと活性領域との間、および、兼用コンタクトと基板領域との間の配線抵抗を小さな値に抑制することができる。更に、本発明においては、活性領域上の金属シリサイド層と、基板領域上の金属シリサイド層とが物理的に離れた位置に形成されるため、両者の相互拡散を防止することができる。このため、本発明によれば、2つの金属シリサイド層に安定した特性を付与することができる。
【0103】
請求項4記載の発明によれば、兼用コンタクトプラグと基板領域との接触部に、基板領域に比して高い不純物濃度を有する高濃度領域が形成されている。兼用コンタクトプラグと半導体材料との接触部には、半導体材料が高い不純物濃度を有するほど良好なオーミック特性が得られる。本発明の構造によれば、兼用コンタクトプラグが、高い不純物濃度を有する高濃度領域を介して基板領域と導通するため、兼用コンタクトプラグと基板領域との間に良好な電気特性が得られる。
【0104】
請求項5又は6記載の発明によれば、兼用コンタクトプラグに接触する活性領域と高濃度領域とが物理的に離れた位置に形成されている。この場合、両者間に形成される空乏層の距離は、両者が接触して設けられている場合に比して長くなる。PN接合部における接合容量は、空乏層が長いほど小さくなる。このため、本発明によれば、活性領域と高濃度領域との接合部における接合容量を抑制することができる。
【0105】
請求項7記載の発明によれば、トランジスタセルアレイの最も外側に設けられるトランジスタの活性領域のうち、基板領域と短絡した状態で用いられる領域が半導体装置の外側に配置される。半導体装置の周縁部近傍では、分離酸化膜が過剰に研磨され易いため、活性領域と基板領域との短絡が生じ易い。本発明によれば、半導体装置の周縁部に、基板領域と短絡した状態で用いられる活性領域が配置されるため、分離酸化膜が過剰に研磨されても電気的な特性が損なわれることはない。
【0106】
請求項8記載の発明によれば、トランジスタセルアレイの外側に高濃度領域が形成される。この場合、トランジスタセルアレイに、半導体装置の中央付近の領域が割り当てられるため、トランジスタアレイの活性領域と基板領域との短絡を防止するうえで有利な状態が形成される。高濃度領域と基板領域とは短絡し易い状態となるが、高濃度領域には基板領域と等しい電位が導かれるため、その短絡により半導体装置の電気特性が損なわれることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の半導体装置のマスクレイアウトである。
【図2】 本発明の実施の形態1の半導体装置の断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態1の半導体装置の等価回路である。
【図4】 本発明の実施の形態2の半導体装置の断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図6】 本発明の実施の形態3の半導体装置の断面図である。
【図7】 本発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図8】 本発明の実施の形態4の半導体装置の断面図である。
【図9】 本発明の実施の形態4の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図10】 本発明の実施の形態5の半導体装置の断面図である。
【図11】 本発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図12】 本発明の実施の形態6の半導体装置の断面図である。
【図13】 本発明の実施の形態6の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図14】 本発明の実施の形態7の半導体装置の主要部の平面図である。
【図15】 図14に示すトランジスタセルアレイの端部の拡大図である。
【図16】 図15に示すXV(B)部の等価回路である。
【図17】 図15に示すトランジスタセルアレイをXVII−XVII直線に沿って切断した際に得られる断面図である。
【図18】 従来の半導体装置のマスクレイアウトである。
【図19】 従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
10 シリコン基板、 12 Nウェル、 14 Pウェル、 16 N型ソース領域、 18 N型ドレイン領域、 20 高濃度領域、 22 分離酸化膜、 26 ゲート電極、 29 金属シリサイド層、 30 層間酸化膜、 31 コンタクトホール、 32 バリアメタル、 34 第1コンタクトプラグ、 36 第2コンタクトプラグ、 38 ウェルコンタクトプラグ、 40,42 アルミ配線、 46 兼用コンタクトプラグ、 80 トランジスタセルアレイ、 82 N型高濃度領域、 84 P型ソース/ドレイン領域、 88,90,92,144,146 第1の活性領域、 94,96,146,148,150 第2の活性領域、 140 P型高濃度領域、 142 N型ソース/ドレイン領域。
【発明の名称】 半導体装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板領域中に第1の活性領域と第2の活性領域とを備える半導体装置であって、
前記第1の活性領域および前記基板領域の双方と導通する兼用コンタクトプラグと、
前記第2の活性領域と導通する第2のコンタクトプラグとを備え、
前記兼用コンタクトプラグは前記第1の活性領域に接触する部位と、前記基板領域に接触する部位とに段差を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記第1の活性領域の表面、および、前記第2の活性領域の表面に、金属シリサイド層を備えることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第1の活性領域および前記基板領域は、前記兼用コンタクトプラグと接触する部位にそれぞれ金属シリサイド層を備えると共に、
それらの金属シリサイド層は、物理的に離れて設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項4】
前記基板領域と前記兼用コンタクトプラグとの接触部位に、前記基板領域に含まれる不純物と同じ電導型の不純物を、前記基板領域に比して高い濃度で含有する高濃度層を備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第1の活性領域と前記高濃度層とが物理的に離れて設けられており、
前記第1の活性領域と前記高濃度層との間に、第1の活性領域に含まれる不純物と同じ導電型の不純物を、第1の活性領域に比して低い濃度で含有する低濃度層を備えることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
【請求項6】
前記第1の活性領域と前記高濃度層とが物理的に離れて設けられており、
前記第1の活性領域と前記高濃度層との間に、基板領域が介在することを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
【請求項7】
複数のトランジスタを備えるトランジスタセルアレイを含み、
トランジスタセルアレイの最も外側に位置するトランジスタは、前記基板領域、前記第1の活性領域、前記第2の活性領域、前記兼用コンタクトプラグ、及び前記第2のコンタクトプラグを備え、
前記第1の活性領域は、前記基板領域と短絡するように設けられており、
前記第2の活性領域は、前記基板領域との間に、前記基板領域と前記第1の活性領域との間に生ずる電位差に比して大きな電位差が生ずるように設けられており、かつ、
前記第1の活性領域は、前記第2の活性領域の外側に設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項8】
前記基板領域中に、前記第1の活性領域と導通する高濃度領域を備え、
前記高濃度領域は、前記基板領域に含まれる不純物と同じ電導型の不純物を、前記基板領域に比して高い濃度で含有すると共に、前記トランジスタセルアレイの外側に設けられていることを特徴とする請求項7記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に係り、特に、トランジスタを高集積化するうえで好適な構造を有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図18は従来の半導体装置の製造に用いられるマスクレイアウトを示す。図19は、図18に示すマスクレイアウトを用いて製造された半導体装置の断面図を示す。図19に示す如く、従来の半導体装置は、シリコン基板10を備えている。シリコン基板10には、Nウェル12およびPウェル14が設けられている。Pウェル14には、第1活性領域16、第2活性領域18、および、高濃度領域20が設けられている。
【0003】
第1活性領域16は、トランジスタのソースとして用いられるN型半導体の領域である。以下、この領域を「N型ソース領域16」と称す。第2活性領域18は、トランジスタのドレインとして用いられるN型半導体の領域である。以下、この領域を「N型ドレイン領域18」と称す。また、高濃度領域20は、Pウェル14と同じ導電型の不純物を、Pウェル14に比して高い濃度で含有するP型半導体の領域である。以下、この領域を「ウェルコンタクト20」と称す。
【0004】
半導体装置には、Nウェル12およびPウェル14を適当な領域に区分する分離酸化膜22が設けられている。N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20は、分離酸化膜22により、隣接する領域から分離されている。N型ソース領域16とN型ドレイン領域18との間には、Pウェル14の一部によりチャネル領域が形成されている。チャネル領域14の上部には、ゲート酸化膜24およびゲート電極26が形成されている。ゲート電極26の側面には、サイドウォール28が形成されている。また、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20の表面には、金属シリサイド層(CoSi2層)29が形成されている。
【0005】
分離酸化膜22、ゲート電極26、および、金属シリサイド層29等の上部には、層間酸化膜30が形成されている。層間酸化膜30には、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20のそれぞれに開口するコンタクトホール31が設けられている。層間酸化膜30の表面、および、コンタクトホール31の壁面にはバリアメタル32が成膜されている。更に、コンタクトホール31の内部には、第1コンタクトプラグ34、第2コンタクトプラグ36、および、ウェルコンタクトプラグ38が形成されている。
【0006】
層間酸化膜30の上部には、第1コンタクトプラグ34およびウェルコンタクトプラグ38に導通するアルミ配線40、および、第2コンタクトプラグ34に導通するアルミ配線42が設けられている。半導体装置には、更に、図18に示す如く、ゲート電極26と導通するゲートコンタクトプラグ44が設けられる。半導体装置は、アルミ配線40および42、および、ゲートコンタクトプラグ44を介して外部の素子に接続される。
【0007】
図18において、DM1は、N型ソース領域16の端部と第1コンタクトプラグ34とのマスクレイアウト上での距離を示す。同様に、DM2は、N型ドレイン領域18の端部と第2コンタクトプラグ36とのマスクレイアウト上での距離を示す。更に、SM1およびSM2は、それぞれ、第1コンタクトプラグ34とゲート電極26とのマスクレイアウト上での距離、および、第2コンタクトプラグ36とゲート電極26とのマスクレイアウト上での距離を示す。
【0008】
従来の半導体装置において、マスクレイアウトは、DM1=DM2、および、SM1=SM2が成立するように定められている。半導体装置の集積度は、上述したDM1、DM2、SM1およびSM2が小さな値であるほど向上する。しかし、SM1およびSM2が不当に小さな値に設定されると、コンタクトホール31とゲート電極26とが干渉する事態が生ずる。この場合、所望の構造が得られないため、トランジスタの素子特性が悪化する。
【0009】
同様に、DM1=DM2が不当に小さな値に設定されると、コンタクトホール31がN型ドレイン領域18からはみ出す事態が生ずる。コンタクトホール31がN型ドレイン領域18からはみ出して形成されると、分離酸化膜22の一部が損失してN型ドレイン領域18とPウェル14とが短絡し易くなる。従来の半導体装置の動作時に、N型ドレイン領域18には、Pウェル14と異なる電位が導かれる。従って、両者が短絡していると、トランジスタの動作特性が損なわれる。
【0010】
このため、従来の半導体装置のマスクレイアウトにおいて、SM1=SM2の値、および、DM1=DM2の値は、種々のバラツキに関わらず、コンタクトホール31がゲート電極26と干渉せず、かつ、N型ソース領域16或いはN型ドレイン領域18からはみ出すことがないように設定されている。このようなマスクレイアウトによれば、良好な素子特性を有するトランジスタを、高い歩留まりで製造することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体装置は、N型ソース領域16とウェルコンタクト29とを短絡させた状態で、すなわち、N型ソース領域16とPウェル18とを短絡させた状態で用いられる。従って、コンタクトホール31がN型ソース領域16からはみ出すことにより、N型ソース領域16とPウェル14とが短絡しても、トランジスタの動作特性が悪化することはない。N型ソース領域16とPウェル14との短絡を許容すれば、DM1をDM2に比して小さな値として、トランジスタの集積度を高めることができる。この点、DM1とDM2とを同じ値とする従来の手法は、トランジスタの集積度を不必要に制限するものであった。
【0012】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、所望の素子特性を損なうことなく、高い集積度を実現するうえで好適な構造を有する半導体装置を提供することを第1の目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、基板領域中に第1の活性領域と第2の活性領域とを備える半導体装置であって、
前記第1の活性領域および前記基板領域の双方と導通する兼用コンタクトプラグと、
前記第2の活性領域と導通する第2のコンタクトプラグとを備え、
前記兼用コンタクトプラグは前記第1の活性領域に接触する部位と、前記基板領域に接触する部位とに段差を有することを特徴とするものである。
【0014】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の半導体装置であって、
前記第1の活性領域の表面、および、前記第2の活性領域の表面に、金属シリサイド層を備えることを特徴とするものである。
【0015】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の半導体装置であって、
前記第1の活性領域および前記基板領域は、前記兼用コンタクトプラグと接触する部位にそれぞれ金属シリサイド層を備えると共に、
それらの金属シリサイド層は、物理的に離れて設けられていることを特徴とするものである。
【0016】
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の何れか1項記載の半導体装置であって、
前記基板領域と前記兼用コンタクトプラグとの接触部位に、前記基板領域に含まれる不純物と同じ電導型の不純物を、前記基板領域に比して高い濃度で含有する高濃度層を備えることを特徴とするものである。
【0017】
請求項5記載の発明は、請求項4記載の半導体装置であって、
前記第1の活性領域と前記高濃度層とが物理的に離れて設けられており、
前記第1の活性領域と前記高濃度層との間に、第1の活性領域に含まれる不純物と同じ導電型の不純物を、第1の活性領域に比して低い濃度で含有する低濃度層を備えることを特徴とするものである。
【0018】
請求項6記載の発明は、請求項4記載の半導体装置であって、
前記第1の活性領域と前記高濃度層とが物理的に離れて設けられており、
前記第1の活性領域と前記高濃度層との間に、基板領域が介在することを特徴とするものである。
【0019】
請求項7記載の発明は、請求項4記載の半導体装置であって、
複数のトランジスタを備えるトランジスタセルアレイを含み、
トランジスタセルアレイの最も外側に位置するトランジスタは、前記基板領域、前記第1の活性領域、前記第2の活性領域、前記兼用コンタクトプラグ、及び前記第2のコンタクトプラグを備え、
前記第1の活性領域は、前記基板領域と短絡するように設けられており、
前記第2の活性領域は、前記基板領域との間に、前記基板領域と前記第1の活性領域との間に生ずる電位差に比して大きな電位差が生ずるように設けられており、かつ、
前記第1の活性領域は、前記第2の活性領域の外側に設けられていることを特徴とするものである。
【0020】
請求項8記載の発明は、請求項7記載の半導体装置であって、
前記基板領域中に、前記第1の活性領域と導通する高濃度領域を備え、
前記高濃度領域は、前記基板領域に含まれる不純物と同じ電導型の不純物を、前記基板領域に比して高い濃度で含有すると共に、前記トランジスタセルアレイの外側に設けられていることを特徴とするものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【0022】
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1の半導体装置の製造に用いられるマスクレイアウトを示す。図2は、本発明の実施の形態1の半導体装置の断面図を示す。図2に示す如く、本実施形態の半導体装置は、シリコン基板10を備えている。シリコン基板10には、Nウェル12およびPウェル14が設けられている。Pウェル14には、第1活性領域16、第2活性領域18、および、高濃度領域20が設けられている。
【0023】
第1活性領域16は、トランジスタのソースとして用いられるN型半導体の領域である(以下、「N型ソース領域16」と称す)。第2活性領域18は、トランジスタのドレインとして用いられるN型半導体の領域である(以下、「N型ドレイン領域18」と称す)。また、高濃度領域20は、Pウェル14と同じ導電型の不純物を、Pウェル14に比して高い濃度で含有するP型半導体の領域である(以下、「ウェルコンタクト20」と称す)。
【0024】
半導体装置には、Nウェル12およびPウェル14を適当な領域に区分する分離酸化膜22が設けられている。N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20は、分離酸化膜22により隣接する領域から分離されている。N型ソース領域16とN型ドレイン領域18との間には、Pウェル14の一部によりチャネル領域が形成されている。チャネル領域14の上部には、ゲート酸化膜24およびゲート電極26が形成されている。ゲート電極26の側面には、サイドウォール28が形成されている。また、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20の表面には、金属シリサイド層(CoSi2層)29が形成されている。
【0025】
分離酸化膜22、ゲート電極26、および、金属シリサイド層29等の上部には、層間酸化膜30が形成されている。層間酸化膜30には、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および、ウェルコンタクト20のそれぞれに開口するコンタクトホール31が設けられている。層間酸化膜30の表面、および、コンタクトホール31の壁面にはバリアメタル32が成膜されている。更に、コンタクトホール31の内部には、第1コンタクトプラグ34、第2コンタクトプラグ36、および、ウェルコンタクトプラグ38が形成されている。
【0026】
層間酸化膜30の上部には、第1コンタクトプラグ34およびウェルコンタクトプラグ38に導通するアルミ配線40、および、第2コンタクトプラグ34に導通するアルミ配線42が設けられている。半導体装置には、更に、図1に示す如く、ゲート電極26と導通するゲートコンタクトプラグ44が設けられる。半導体装置は、アルミ配線40および42、および、ゲートコンタクトプラグ44を介して外部の素子に接続される。
【0027】
図3は、本実施形態の半導体装置の等価回路を示す。本実施形態の半導体装置において、N型ソース領域16は、上述の如く、第1コンタクトプラグ34、アルミ配線40、および、ウェルコンタクトプラグ38を介してウェルコンタクト20に導通している。ウェルコンタクト20は、不純物を高い濃度で含有するP型半導体である。この場合、ウェルコンタクト20とPウェル14とが導通状態となると共に、ウェルコンタクトプラグ38とウェルコンタクト20との間に良好なオーミック性が確保される。従って、本実施形態の半導体装置は、図3に示す如く、基板領域とソース電極とが短絡された状態のMOSトランジスタとして機能する。
【0028】
図1において、DM1は、N型ソース領域16の端部と第1コンタクトプラグ34とのマスクレイアウト上での距離を示す。同様に、DM2は、N型ドレイン領域18の端部と第2コンタクトプラグ36とのマスクレイアウト上での距離を示す。更に、SM1およびSM2は、それぞれ、第1コンタクトプラグ34とゲート電極26とのマスクレイアウト上での距離、および、第2コンタクトプラグ36とゲート電極26とのマスクレイアウト上での距離を示す。
【0029】
本実施形態において、上述したDM1およびDM2は、分離酸化膜22の上端部からコンタクトホール31までの距離として定義されている。しかしながら、DM1およびDM2の定義はこれに限られるものではなく、例えば、分離酸化膜22の下端部とコンタクトホール31との距離をDM1およびDM2として用いてもよい。
【0030】
図2において、D1は、N型ソース領域16の端部と第1コンタクトプラグ34との実距離を示す。同様に、D2は、N型ドレイン領域18の端部と第2コンタクトプラグ36との実距離を示す。更に、S1およびS2は、それぞれ、第1コンタクトプラグ34とゲート電極26との実距離、および、第2コンタクトプラグ36とゲート電極26との実距離を示す。
【0031】
本実施形態の半導体装置において、マスクレイアウトは、DM1<DM2、および、SM1=SM2が成立するように定められている。換言すると、マスクレイアウトは、N型ソース領域16が、N型ドレイン領域18に比して幅方向(図1および図2における水平方向)に小さくなるように、かつ、SM1=SM2が成立するように定められている。
【0032】
上記のマスクレイアウトによれば、半導体装置において、ゲート電極26と第1コンタクトプラグ34との間、および、ゲート電極26と第2コンタクトプラグ36との間には、それぞれS1またはS2の距離、すなわち、ほぼ等しい所定距離が確保される。マスクレイアウトにおけるSM1=SM2は、種々のバラツキに関わらず、ゲート電極26と第1または第2コンタクトプラグ36との干渉を回避するうえで必要な最小限の値に設定されている。このため、本実施形態の半導体装置によれば、ゲート電極26と第1または第2コンタクトプラグ36との干渉を確実に回避することができる。
【0033】
第2コンタクトプラグ36用のコンタクトホール31がN型ドレイン領域18からはみ出す位置に形成されると、分離酸化膜22の一部が損失して、N型ドレイン領域18とPウェル14とが短絡し易くなる。図3に示す如く、本実施形態の半導体装置は、ドレイン電極(D)と基板領域(B)とを非短絡状態として用いられる。従って、N型ドレイン領域18とPウェル14とが短絡すると、トランジスタの素子特性が損なわれる。
【0034】
マスクレイアウトにおけるDM2は、種々のバラツキに関わらず、第2コンタクトプラグ36がN型ドレイン領域18からはみ出すのを防止するうえで必要な最小限の値に設定されている。このため、上記のマスクレイアウトによれば、N型ドレイン領域18とPウェル14との短絡を確実に防止して、半導体装置の素子特性の悪化を防止することができる。
【0035】
第1コンタクトプラグ34用のコンタクトホール31がN型ソース領域16からはみ出す位置に形成されると、分離酸化膜22の一部が損失して、N型ソース領域16とPウェル14とが短絡し易くなる。マスクレイアウトにおいてDM1をDM2と等しい値に設定すれば、第1コンタクトプラグ34がN型ソース領域16からはみ出すのを防止して、N型ソース領域16とPウェル14との短絡を確実に防止することができる。一方、本実施形態のように、DM1をDM2に比して小さな値とすると、半導体装置の集積度を高めることができる。
【0036】
本実施形態の半導体装置は、図3に示す如く、ソース電極(S)と基板領域(B)とを短絡させた状態で用いられる。従って、N型ソース領域16とPウェル14との短絡は、半導体装置の素子特性に何ら影響を与えない。このため、本実施形態のマスクレイアウト(DM1<DM2)によれば、半導体装置の素子特性を何ら損なうことなく、半導体装置の集積度を高めることができる。
【0037】
ところで、上記の実施形態においては、コンタクトプラグ34,36,38および44の断面を正方形としているが、それらは円形や長方形であってもよい。また、上記の実施形態においては、第1コンタクトプラグ34がN型ソース領域16の内部に形成されているが、少なくとも一部がN型ソース領域16に接触していれば、第1コンタクトプラグ34がN型ソース領域16からはみ出していてもよい。但し、トランジスタのソースにおける配線抵抗を抑制するうえでは、第1コンタクトプラグ34の全面がN型ソース領域16に収まっていることが望ましい。
【0038】
半導体装置は、マスクレイアウトの寸法DM1,DM2,SM1およびSM2等が実寸法D1,D2,S1およびS2と一致するように製造されるのが最も好適である。しかしながら、その関係は常に満たされる必要はなく、プロセス条件等の制約に応じて、レイアウトの寸法と、実寸法との間である程度のシフトを許容してもよい。
【0039】
実施の形態2.
次に、図4および図5を参照して本発明の実施の形態2について説明する。
図4は本発明の実施の形態2の半導体装置の断面図を示す。図4に示す如く、本実施形態の半導体装置は兼用コンタクトプラグ46を備えている。兼用コンタクトプラグ46は、その下端部においてN型ソース領域16および高濃度領域20の双方に接触している。上記の構造によれば、図2に示すウェルコンタクトプラグ38を用いることなくN型ソース領域16をPウェル14と短絡させること、すなわち、実施の形態1の場合と同様に、トランジスタのソース電極(S)を基板領域(B)に短絡することができる。
【0040】
本実施形態の半導体装置において、兼用コンタクトプラグ46の端部には段差が設けられている。兼用コンタクトプラグ46は、その段差の上段部においてN型ソース領域16に接触し、その段差の下段部において高濃度領域20に接触している。更に、本実施形態の半導体装置において、高濃度部20は、兼用コンタクトプラグ46の下部からN型ソース領域16に至る領域にわたって形成されている。上記の如く高濃度領域20とN型ソース領域16とを立体的に設けることによれば、高濃度領域20とN型ソース領域16とが占める面積を抑制しつつ、高濃度領域20と兼用コンタクトプラグ46との接触面積、および、N型ソース領域16と兼用コンタクトプラグ46との接触面積を十分に確保することができる。
【0041】
このように、本実施形態の半導体装置によれば、ウェルコンタクトプラグ38を用いることなく、かつ、高濃度領域20とN型ソース領域16とを効率的に配置しつつ、ソース電極(S)を基板領域(B)に短絡させる構造を実現できる。更に。本実施形態の半導体装置によれば、兼用コンタクトプラグ46と高濃度領域20との間に大きな接触面積が確保されるため、両者間に良好なオーミック性を確保し、かつ、配線抵抗を十分に抑制することができる。このため、本実施形態の半導体装置によれば、トランジスタの素子特性を損なうことなく、実施の形態1の場合に比して更に高い集積度を実現することができる。
【0042】
次に、図5(a)乃至図5(f)を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態の半導体装置の製造過程では、先ず、公知の手法により、シリコン基板10上に、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、層間酸化膜30等を形成する(図5(a))。
【0043】
層間酸化膜30の上部に、兼用コンタクトプラグ46用のコンタクトホール31、および、第2コンタクトプラグ36用のコンタクトホール31を形成するためのレジストパターン48が形成される(図5(b))。
次に、レジストパターン48をマスクとするドライエッチングが実行される。その結果、N型ソース領域16からはみ出す位置に兼用コンタクトプラグ46用のコンタクトホール31が形成されると共に、N型ドレイン領域18と重なる位置に第2コンタクトプラグ36用のコンタクトホール31が形成される。コンタクトホール31が開口したら、層間酸化膜30の上部からレジストパターン48が除去される(図5(c))。
【0044】
上記のドライエッチングは、シリコンに対してシリコン酸化膜を高い選択比で除去し得る条件で行われる。より具体的には、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、およびPウェル14に対して、層間酸化膜30、および分離酸化膜22を選択的に除去し得る条件で行われる。本実施形態において、ドライエッチングは、コンタクトホール31が分離酸化膜22の底部に到達するまで継続して行われる。コンタクトホール31が分離酸化膜22の底部に達する前にドライエッチングを終了してもよいが、Pウェル14と兼用コンタクトプラグ46との接触抵抗を下げるためには、上記の如くコンタクトホール31を分離酸化膜22の底部に到達させて、大きな接触面積を確保することが適切である。
【0045】
コンタクトホール31が開口されると、次に、兼用コンタクトプラグ46を含む領域に開口部を有するレジストパターン50が形成される。次いで、レジストパターン50の上部から、兼用コンタクトプラグ46の底部に露出する基板領域(本実施形態においてはPウェル14)に対して、その基板領域に含まれる不純物と同じ導電型の不純物(本実施形態においてはBイオン)が注入される。不純物の注入は、シリコン基板10を回転させながら、不純物が基板に対して斜めに進入するように行われる。上記の処理が実行されることにより、兼用コンタクトプラグ46用のコンタクトホール31の内部に高濃度領域20が形成される(図5(d))。
【0046】
兼用コンタクトホール46とN型ソース領域16との間に良好なオーミック性を確保するためには、N型ソース領域16に注入されるBイオンの濃度が、N型ソース領域16に当初から含まれていたイオン(例えば、PイオンやAsイオン)の濃度を越えないことが望ましい。このため、本実施形態において、高濃度領域20を形成するための不純物注入は、その要求が満たされる条件で行われる。
【0047】
高濃度領域20が形成されると、層間酸化膜30の上部からレジストパターン50が除去された後、不純物を活性化させるためのアニール処理が行われる(図5(e))。
アニール処理の後、バリアメタル32の成膜、兼用コンタクトプラグ46および第2コンタクトプラグ36の形成、および、アルミ配線40,42の形成等が実行されることにより、本実施形態の半導体装置が製造される(図5(f))。
【0048】
実施の形態3.
次に、図6および図7を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
図6は本発明の実施の形態3の半導体装置の断面図を示す。本実施形態の半導体装置は、N型ソース領域16の表面、および、N型ドレイン領域18の表面に金属シリサイド層(CoSi2層)29を備えている点を除き、実施の形態2の半導体装置と同様の構成を有している。
【0049】
金属シリサイド層29によれば、N型ソース領域16と兼用コンタクトプラグ46との接触抵抗、および、N型ドレイン領域18と第2コンタクトプラグ36との接触抵抗を低下させることができる。従って、本実施形態の半導体装置によれば、実施の形態2の場合に比して、配線抵抗の小さなトランジスタを実現することができる。
【0050】
次に、図7(a)乃至図7(d)を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態の半導体装置の製造過程では、先ず、公知の手法により、シリコン基板10上に、N型ソース領域16、および、N型ドレイン領域18等が形成される。その後、公知のサリサイドプロセスにより、N型ソース領域16およびN型ドレイン領域18の表面に金属シリサイド層29が形成される(図7(a))。
【0051】
金属シリサイド層29および分離酸化膜22等の上に層間酸化膜30が堆積された後(図7(b))、コンタクトホール31を開口するためのレジストパターン48が形成される(図7(c))。以後、実施の形態2の場合と同様の処理が実行されることにより、本実施形態の半導体装置が形成される(図7(d))。
【0052】
上記の製造過程において、コンタクトホール31は、シリコン酸化膜の除去に適したドライエッチングにより開口される。このようなエッチングの過程において、金属シリサイド層29は、シリコン膜に比して更に有効にエッチングの進行を阻止する。すなわち、N型ソース領域16およびソース電極18が金属シリサイド層29で覆われていると、それらの領域16、18が露出している場合に比して、層間酸化膜30および分離酸化膜22を更に高い選択比でエッチングすることが可能となる。従って、本実施形態の半導体装置の構造によれば、実施の形態2の場合に比して優れた寸法精度を実現することができる。
【0053】
実施の形態4.
次に、図8および図9を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
図8は本発明の実施の形態4の半導体装置の断面図を示す。本実施形態の半導体装置は、Pウェル14中にN型ソース領域16と高濃度領域20とを備えている。N型ソース領域16および高濃度領域20は、それらの表面が平坦となり、かつ、それらが近接して配置されるように設けられている。
【0054】
半導体装置は、N型ソース領域16および高濃度領域20の双方と接触する兼用コンタクトプラグ46、および、N型ドレイン領域18と接触する第2コンタクトプラグ36とを備えている。上記の構造によれば、Pウェルコンタクトプラグ38(図1参照)を用いることなくN型ソース領域16とPウェル14とを導通させることができる。このため、本実施形態の半導体装置の構造によってもトランジスタの集積度を高めることができる。
【0055】
N型ソース領域16、高濃度領域20、および、N型ドレイン領域18の表面には、それぞれ金属シリサイド層29が形成されている。このため、本実施形態の半導体装置によれば、実施の形態3の場合と同様に、トランジスタの配線抵抗を十分に抑制することができる。
【0056】
また、本実施形態の半導体装置において、N型ソース領域16の表面に形成される金属シリサイド層29と、高濃度領域20の表面に形成される金属シリサイド層29とは、互いに物理的に離れた位置に形成される。このような構造によれば、シリサイドの形成工程において、それらの金属シリサイド間で相互拡散が生ずるのを防止することができる。このため、本実施形態の半導体装置によれば、金属シリサイド層29に、安定した特性(電気抵抗等)を付与することができる。
【0057】
次に、図9(a)乃至図9(d)を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態の半導体装置の製造過程では、先ず、公知の手法により、シリコン基板10上に、N型ソース領域16、N型ドレイン領域18、および分離酸化膜22等が形成される。(図9(a))。
【0058】
分離酸化膜22等の上部には、高濃度領域20を形成すべき領域に開口部を有するレジストパターン52が形成される。次いで、レジストパターン50の上部から、基板領域(本実施形態においてはPウェル14)に対して、その基板領域に含まれる不純物と同じ導電型の不純物(本実施形態においてはBイオン)が注入される。不純物の注入は、シリコン基板10を回転させながら、不純物が基板に対して斜めに進入するように行われる。上記の処理が実行されることにより、Pウェル14中に、N型ソース領域16と隣接して、高濃度領域20が形成される(図9(b))。
【0059】
高濃度領域20が形成されると、基板の全面に酸化膜54が成膜される。酸化膜54の上部には、N型ソース領域16と高濃度領域20との境界部を含む所定幅を覆うレジストパターン56が形成される(図9(c))。
【0060】
レジストパターン56をマスクとして酸化膜54をエッチングする。その結果、酸化膜54は、N型ソース領域16と高濃度領域20との境界部のみを覆うように残存する。酸化膜54のエッチングが終了すると、レジストパターン56が除去される(図9(d))。
【0061】
基板の全面にCo薄膜58が堆積された後、450℃程度の温度で熱処理が行われる。シリコンとCoとが接触する部位には、すなわち、N型ソース領域16の表面、高濃度領域20の表面、および、N型ドレイン領域18の表面には、両者が反応することによりCoSi2(コバルトシリサイド)が形成される。Coとシリコンとが接触しない部位には、すなわち、分離酸化膜22の表面、酸化膜54の表面、および、ゲート電極26の表面等には、未反応のCoが残存する(図9(e))。
【0062】
燐酸、酢酸および硝酸の混合水溶液を用いて、基板の表面から未反応のCoが除去される(図9(f))。
基板の全面に層間絶縁膜30を堆積させた後、その上部に、コンタクトホール31を開口するためのレジストパターン60が形成される。レジストパターン60をマスクとしてエッチングを行うことにより、高濃度領域20とN型ソース領域16との境界部に開口するコンタクトホール31、および、N型ドレイン領域18に開口するコンタクトホール31が形成される(図9(g))。
【0063】
以後、レジストパターン60および酸化膜54の除去、バリアメタル32の成膜、コンタクトプラグ46,36の形成、および、アルミ配線40,42の形成等の処理が実行されることにより、本実施形態の半導体装置が形成される(図9(h))。
【0064】
実施の形態5.
次に、図10および図11を参照して、本発明の実施の形態5について説明する。
図10は本発明の実施の形態5の半導体装置の断面図を示す。本実施形態の半導体装置は、N型ソース領域16と高濃度領域20との間に、N型低濃度領域62を備えている点を除き、実施の形態4の半導体装置を同様の構造を有している。N型低濃度領域62は、N型ソース領域16に含まれる不純物と同じ導電型の不純物を、N型ソース領域16に比して低い濃度で含有する領域である。
【0065】
N型ソース領域16と高濃度領域20との間にN型低濃度領域62を介在させると、それらが近接して設けられている場合に比してPN接合部に発生する空乏層を延ばすことができる。PN接合部に生ずる接合容量は、空乏層が長いほど低下する。このため、本実施形態の半導体装置によれば、N型ソース領域16と高濃度領域20との間に生ずる接合容量を実施の形態4の半導体装置(図8参照)に比して小さくすることができる。
【0066】
次に、図11(a)乃至図11(j)を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態の半導体装置の製造過程では、先ず、公知の手法により、シリコン基板10上に、分離酸化膜22、ゲート電極26、低濃度活性領域(以下、「LDD領域」と称す)64,66等が形成される。(図11(a))。LDD領域64,66は、N型ソース領域16およびN型ドレイン領域18の基礎となる領域である。LDD領域64,66は、Pウェル14に、N型ソース領域16(N型ドレイン領域18)に含まれる不純物と同じ導電型の不純物を比較的低い濃度で注入することにより形成される。
【0067】
分離酸化膜22やLDD領域64,66の上部にはレジストパターン68が形成される。レジストパターン68は、N型ソース領域16とすべき領域、および、N型ドレイン領域18とすべき領域に開口部を有している。レジストパターン68が形成されると、その上部から、LDD領域64,68に対して、基板領域(本実施形態においてはPウェル14)に含まれる不純物と逆の導電型の不純物(本実施形態においてはAsイオン)が注入される。不純物の注入は、シリコン基板10を回転させながら、不純物が基板に対して斜めに進入するように行われる。上記の処理が実行されることにより、Pウェル14中に、N型ソース領域16とN型ドレイン領域18とが形成される(図11(b))。
【0068】
上記の処理が終了すると、次に、高濃度領域20を形成するためのレジストパターン70が形成される。レジストパターン70は、Pウェル14中に残存するLDD領域64の一部、すなわち、高濃度領域20とすべき部分を露出させる開口部を有している。レジストパターン70が形成されると、その上部から、LDD領域64に対して、基板領域(本実施形態においてはPウェル14)に含まれる不純物と同じ導電型の不純物(本実施形態においてはBイオン)が注入される。不純物の注入は、シリコン基板10を回転させながら、不純物が基板に対して斜めに進入するように行われる。上記の処理が実行されることにより、Pウェル14中に高濃度領域20が形成されると共に、高濃度領域20とN型ソース領域16との間にN型低濃度領域62が形成される(図11(c))。
【0069】
高濃度領域20が形成されると、基板の全面に酸化膜54が成膜される。酸化膜54の上部には、N型低濃度領域62と高濃度領域20との境界部を含む所定幅を覆うレジストパターン72が形成される(図11(d))。
【0070】
レジストパターン72をマスクとして酸化膜54をエッチングする。その結果、酸化膜54は、N型低濃度領域62と高濃度領域20との境界部のみを覆うように残存する。酸化膜54のエッチングが終了すると、レジストパターン72が除去される(図11(e))。
【0071】
基板の全面にCo薄膜58が堆積された後、450℃程度の温度で熱処理が行われる。シリコンとCoとが接触する部位には両者が反応することによりCoSi2が形成される。Coとシリコンとが接触しない部位には未反応のCoが残存する(図11(f))。
【0072】
燐酸、酢酸および硝酸の混合水溶液を用いて、基板の表面から未反応のCoが除去される(図11(g))。
基板の全面に層間絶縁膜30が堆積される(図11(g))。層間絶縁膜30に、エッチングによってコンタクトホール31が形成される。コンタクトホール31は、高濃度領域20とN型低濃度領域16との境界部の上部、および、N型ドレイン領域18の上部に形成される。コンタクトホール31が形成された後、その内部に残存する酸化膜54が除去される(図11(i))。
【0073】
以後、バリアメタル32の成膜、コンタクトプラグ46,36の形成、および、アルミ配線40,42の形成等の処理が実行されることにより、本実施形態の半導体装置が形成される(図11(j))。
【0074】
実施の形態6.
次に、図12および図13を参照して、本発明の実施の形態6について説明する。
図12は本発明の実施の形態6の半導体装置の断面図を示す。本実施形態の半導体装置は、高濃度領域20が、N型ソース領域16から離れた部位に形成されていると共に、高濃度領域20とN型ソース領域16との間にPウェル14の領域が残存する点を除き、実施の形態3の半導体装置(図6参照)と同様の構成を有している。
【0075】
N型ソース領域16と高濃度領域20との間にPウェル14の領域を残存させると、それらが近接して設けられている場合に比してPN接合部に発生する空乏層を延ばすことができる。従って、本実施形態の半導体装置によれば、実施の形態5の半導体装置(図10参照)と同様に、N型ソース領域16と高濃度領域20との間に生ずる接合容量を小さくすることができる。
【0076】
また、本実施形態の半導体装置においては、高濃度領域20とN型ソース領域16とが立体的に配置されているため、実施の形態5の半導体装置(図10参照)に比して、高濃度領域20と兼用コンタクトプラグ46との接触面積を大きく確保することができる。このため、本実施形態の半導体装置によれば、実施の形態5の半導体装置に比して、高濃度領域20と兼用コンタクトプラグ46との接触部に高い信頼性を確保することができる。
【0077】
次に、図13(a)乃至図13(f)を参照して、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態の半導体装置の製造過程では、先ず、公知の手法により、シリコン基板10上に、N型ソース領域16、および、N型ドレイン領域18等が形成される。その後、公知のサリサイドプロセスにより、N型ソース領域16およびN型ドレイン領域18の表面に金属シリサイド層29が形成される(図13(a))。
【0078】
金属シリサイド層29および分離酸化膜22等の上に層間酸化膜30が堆積された後(図13(b))、ドライエッチングによってコンタクトホール31が形成される(図13(c))。上記のドライエッチングは、シリコンおよび金属シリサイドに対して、シリコン酸化膜を高い選択比で除去し得る条件で行われる。このため、コンタクトホール31が金属シリサイド層29と重なる部分では、金属シリサイド層29が露出した段階でエッチングの進行が停止し、コンタクトホール31が分離酸化膜22と重なる部分では、Pウェル14が露出するまでエッチングの進行が継続する。
【0079】
コンタクトホール31が開口されると、次に、兼用コンタクトプラグ46を含む領域に開口部を有するレジストパターン50が形成される。次いで、レジストパターン50の上部から、兼用コンタクトプラグ46の底部に露出する基板領域(本実施形態においてはPウェル14)に対して、その基板領域に含まれる不純物と同じ導電型の不純物(本実施形態においてはBイオン)が注入される。不純物の注入は、不純物が基板に対して垂直に進入するように行われる。上記の処理が実行されることにより、コンタクトホール31の内部に、N型ソース領域16から離れた位置に、高濃度領域20が形成される(図13(d))。
【0080】
高濃度領域20が形成されると、層間酸化膜30の上部からレジストパターン50が除去された後、不純物を活性化させるためのアニール処理(例えば、ランプアニールによる1000℃、30secの熱処理)が行われる(図13(e))。
アニール処理の後、バリアメタル32の成膜、コンタクトプラグ46,36の形成、および、アルミ配線40,42の形成等が実行されることにより、本実施形態の半導体装置が製造される(図13(f))。
【0081】
実施の形態7.
次に、図14乃至図17を参照して、本発明の実施の形態7について説明する。
図14は、本実施形態の半導体装置の主要部の平面図を示す。図14に示す如く、本実施形態の半導体装置は、複数のトランジスタセルアレイ80を備えている。個々のトランジスタセルアレイ80には、複数のトランジスタが内蔵されている。
【0082】
図15は、トランジスタセルアレイ80の両端部(XV(A)部、および、XV(B)部)の拡大図を示す。また、図16は、トランジスタセルアレイ80のXV(B)部の等価回路を示す。図16に示す等価回路は、3つのPMOSトランジスタと3つのNMOSトランジスタとで構成される3入力NAND回路である。
【0083】
図15において、破線の上部に表される領域はPMOSトランジスタが形成される領域である。一方、破線の下部に表される領域はNMOSトランジスタが形成される領域である。PMOS領域には、N型高濃度領域82およびP型ソース/ドレイン領域群84が形成されている。N型高濃度領域82およびP型ソース/ドレイン領域群84は、Nウェル(図示せず)の表面に設けられていると共に分離酸化膜86により囲まれている。PMOS領域では、上記のNウェルがPMOSトランジスタの基板領域を構成する。
【0084】
N型高濃度領域82には、電源電圧Vddが導かれている。N型高濃度領域82に導かれるVddは、PMOS領域の基板領域であるNウェルにも導かれる。P型ソース/ドレイン群84には、N型高濃度領域82を介して基板領域(Nウェル)と短絡状態とされる第1の活性領域(図15に示す領域88,90および92を含む)と、基板領域と非短絡状態とされる第2の活性領域(図15に示す領域94および96を含む)とが含まれている。
【0085】
第1の活性領域88は、図16に示す上段のPMOSトランジスタ98のソースとして機能する領域であり、ソースコンタクトプラグ100、アルミ配線102、および、ウェルコンタクトプラグ104を介してN型高濃度領域82(基板領域およびVdd)に接続されている。第2の活性領域94は、図16に示す上段および中段のPMOSトランジスタ98および106のドレインとして機能する領域であり、ドレインコンタクトプラグ108を介して出力用アルミ配線110に接続されている。第1の活性領域88と第2の活性領域94との間には、PMOSトランジスタ98用のゲート電極112が設けられている。ゲート電極112はコンタクトプラグ114を介して第1入力端子Vin1に接続されている。
【0086】
第1の活性領域90は、図16に示す中段および下段のPMOSトランジスタ106および116のソースとして機能する領域であり、ソースコンタクトプラグ118、アルミ配線120、および、ウェルコンタクトプラグ122を介してN型高濃度領域82(基板領域およびVdd)に接続されている。第1の活性領域90と第2の活性領域94との間には、PMOSトランジスタ106用のゲート電極124が設けられている。ゲート電極124はコンタクトプラグ126を介して第2入力端子Vin2に接続されている。
【0087】
第2の活性領域96は、図16に示す下段のPMOSトランジスタ116のドレインとして機能する領域であり、ドレインコンタクトプラグ128を介して出力用アルミ配線110に接続されている。第1の活性領域90と第2の活性領域96との間には、PMOSトランジスタ116用のゲート電極130が設けられている。ゲート電極130はコンタクトプラグ132を介して第3入力端子Vin3に接続されている。
【0088】
XV(A)部に形成される第1の活性領域92は、PMOS領域に形成される他のPMOSトランジスタのソースとして機能する領域である。第1の活性領域92は、他の第1の活性領域88,90等と同様に、ソースコンタクトプラグ134、アルミ配線136、および、ウェルコンタクトプラグ138を介してN型高濃度領域82(基板領域およびVdd)に接続されている。
【0089】
NMOS領域には、P型高濃度領域140およびN型ソース/ドレイン領域群142が形成されている。P型高濃度領域140およびN型ソース/ドレイン領域群142は、Pウェル(図示せず)の表面に設けられていると共に分離酸化膜86により囲まれている。NMOS領域では、上記のPウェルがNMOSトランジスタの基板領域を構成する。
【0090】
P型高濃度領域140には、接地電位Vssが導かれている。P型高濃度領域140に導かれるVssは、NMOS領域の基板領域であるPウェルにも導かれる。N型ソース/ドレイン群142には、P型高濃度領域140を介して基板領域(Pウェル)と短絡状態とされる第1の活性領域(図15に示す領域144および146を含む)と、基板領域と非短絡状態とされる第2の活性領域(図15に示す領域146,148および150を含む)とが含まれている。
【0091】
第1の活性領域144は、図16に示す下段のNMOSトランジスタ152のソースとして機能する領域であり、ソースコンタクトプラグ154、アルミ配線156、および、ウェルコンタクトプラグ158を介してP型高濃度領域140(基板領域およびVss)に接続されている。第2の活性領域146は、図16に示す下段のNMOSトランジスタ152のドレイン、および、中段のNMOSトランジスタ160のソースとして機能する領域である。第1の活性領域144と第2の活性領域146との間には、NMOSトランジスタ152用のゲート電極162が設けられている。ゲート電極162はコンタクトプラグ164を介して第1入力端子Vin1に接続されている。
【0092】
第2の活性領域148は、図16に示す中段のNMOSトランジスタ160のドレイン、および、上段のNMOSトランジスタ166のソースとして機能する領域である。第2の活性領域146と第2の活性領域148との間には、NMOSトランジスタ160用のゲート電極168が設けられている。ゲート電極168はコンタクトプラグ170を介して第2入力端子Vin2に接続されている。
【0093】
第2の活性領域150は、図16に示す上段のNMOSトランジスタ166のドレインとして機能する領域であり、ドレインコンタクトプラグ172を介して出力用アルミ配線110に接続されている。第2の活性領域148と第2の活性領域150との間には、NMOSトランジスタ166用のゲート電極174が設けられている。ゲート電極174はコンタクトプラグ176を介して第3入力端子Vin3に接続されている。
【0094】
XV(A)部に形成される第1の活性領域146は、NMOS領域に形成される他のNMOSトランジスタのソースとして機能する領域である。第1の活性領域146は、他の第1の活性領域144等と同様に、ソースコンタクトプラグ178、アルミ配線180、および、ウェルコンタクトプラグ182を介してP型高濃度領域140(基板領域およびVss)に接続されている。
【0095】
図17は、トランジスタセルアレイ80を図15に示すXVII−XVII直線に沿って切断した際に得られる断面図を示す。半導体装置の製造工程では、シリコン基板上に分離酸化膜86を形成した後に、ウェハ表面を平坦化するためにCMP(Chemical Mechanical Polishing)が行われる。トランジスタセルアレイ80を含むウェハにCMPが施されると、図17に示す如く、トランジスタセルアレイ80を取り囲む分離酸化膜86の表面が、シリコンの活性領域(トランジスタのソース或いはドレインとなる領域)の表面に比して低くなる。
【0096】
半導体装置の製造工程では、CMPが実行された後、配線抵抗の低減を目的として、シリコンの活性化領域の表面に金属シリサイド層が形成されることがある。図17に示す如く、分離酸化膜86の表面が活性領域144の表面に比して低下している状況下で金属シリサイド層29が形成されると、金属シリサイド層29によって、活性領域144と基板領域とが短絡されることがある。つまり、トランジスタセルアレイ80を含む半導体装置においては、トランジスタセルアレイ80の端部に配置される活性領域と基板領域との間に短絡が生ずることがある。
【0097】
図15に示す如く、本実施形態の半導体装置において、トランジスタセルアレイ80の端部には、第1の活性領域88,84,144および146が配置されている。第1の活性領域88,84,144および146は、基板領域と短絡する状態で用いられる領域である。従って、金属シリサイド層29が形成されることによりそれらの領域が基板領域と短絡しても、トランジスタセルアレイの特性が損なわれることはない。
【0098】
また、本実施形態の半導体装置において、トランジスタセルアレイ80の回路パターンは、P型ソース/ドレイン領域群84およびN型ソース/ドレイン領域群142の外側に、N型高濃度領域82およびP型高濃度領域140が配置されるように設定されている。この場合、P型ソース/ドレイン領域群84およびN型ソース/ドレイン領域群142が、トランジスタセルアレイの最も外側に配置される場合に比して、活性領域に隣接する分離酸化膜22の落ち込みを防止すること、すなわち、活性領域と基板領域の短絡を防止することができる。従って、本実施形態の半導体装置によれば、トランジスタセルアレイ80の動作不良を有効に防止することができる。
【0099】
ところで、実施の形態7の半導体装置においては、トランジスタの集積度を高める構造を採用していないが、実施の形態7の半導体装置において、実施の形態1乃至6の何れかの構造を用いてトランジスタの集積度を高めることとしてもよい。
【0100】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
請求項1記載の発明によれば、活性領域を外部に接続するための配線構造と、その活性領域を基板領域に短絡させるための配線構造とが、兼用コンタクトプラグにより実現される。このため、本発明によれば、半導体装置において高い集積度を実現することができる。また、本発明によれば、兼用コンタクトプラグが端部に段差を有しているため、活性領域と兼用コンタクトプラグとの間、および、基板領域と兼用コンタクトプラグとの間に、それぞれ、大きな接触面積を確保することができる。
【0101】
請求項2記載の発明によれば、活性領域に金属シリサイド層が形成されているため、活性領域に接続される配線の抵抗を小さな値に抑制することができる。
【0102】
請求項3記載の発明によれば、兼用コンタクトプラグに接触する部位において活性領域と基板領域とに、それぞれ金属シリサイド層が形成されている。このため、兼用コンタクトと活性領域との間、および、兼用コンタクトと基板領域との間の配線抵抗を小さな値に抑制することができる。更に、本発明においては、活性領域上の金属シリサイド層と、基板領域上の金属シリサイド層とが物理的に離れた位置に形成されるため、両者の相互拡散を防止することができる。このため、本発明によれば、2つの金属シリサイド層に安定した特性を付与することができる。
【0103】
請求項4記載の発明によれば、兼用コンタクトプラグと基板領域との接触部に、基板領域に比して高い不純物濃度を有する高濃度領域が形成されている。兼用コンタクトプラグと半導体材料との接触部には、半導体材料が高い不純物濃度を有するほど良好なオーミック特性が得られる。本発明の構造によれば、兼用コンタクトプラグが、高い不純物濃度を有する高濃度領域を介して基板領域と導通するため、兼用コンタクトプラグと基板領域との間に良好な電気特性が得られる。
【0104】
請求項5又は6記載の発明によれば、兼用コンタクトプラグに接触する活性領域と高濃度領域とが物理的に離れた位置に形成されている。この場合、両者間に形成される空乏層の距離は、両者が接触して設けられている場合に比して長くなる。PN接合部における接合容量は、空乏層が長いほど小さくなる。このため、本発明によれば、活性領域と高濃度領域との接合部における接合容量を抑制することができる。
【0105】
請求項7記載の発明によれば、トランジスタセルアレイの最も外側に設けられるトランジスタの活性領域のうち、基板領域と短絡した状態で用いられる領域が半導体装置の外側に配置される。半導体装置の周縁部近傍では、分離酸化膜が過剰に研磨され易いため、活性領域と基板領域との短絡が生じ易い。本発明によれば、半導体装置の周縁部に、基板領域と短絡した状態で用いられる活性領域が配置されるため、分離酸化膜が過剰に研磨されても電気的な特性が損なわれることはない。
【0106】
請求項8記載の発明によれば、トランジスタセルアレイの外側に高濃度領域が形成される。この場合、トランジスタセルアレイに、半導体装置の中央付近の領域が割り当てられるため、トランジスタアレイの活性領域と基板領域との短絡を防止するうえで有利な状態が形成される。高濃度領域と基板領域とは短絡し易い状態となるが、高濃度領域には基板領域と等しい電位が導かれるため、その短絡により半導体装置の電気特性が損なわれることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の半導体装置のマスクレイアウトである。
【図2】 本発明の実施の形態1の半導体装置の断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態1の半導体装置の等価回路である。
【図4】 本発明の実施の形態2の半導体装置の断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図6】 本発明の実施の形態3の半導体装置の断面図である。
【図7】 本発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図8】 本発明の実施の形態4の半導体装置の断面図である。
【図9】 本発明の実施の形態4の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図10】 本発明の実施の形態5の半導体装置の断面図である。
【図11】 本発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図12】 本発明の実施の形態6の半導体装置の断面図である。
【図13】 本発明の実施の形態6の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図14】 本発明の実施の形態7の半導体装置の主要部の平面図である。
【図15】 図14に示すトランジスタセルアレイの端部の拡大図である。
【図16】 図15に示すXV(B)部の等価回路である。
【図17】 図15に示すトランジスタセルアレイをXVII−XVII直線に沿って切断した際に得られる断面図である。
【図18】 従来の半導体装置のマスクレイアウトである。
【図19】 従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
10 シリコン基板、 12 Nウェル、 14 Pウェル、 16 N型ソース領域、 18 N型ドレイン領域、 20 高濃度領域、 22 分離酸化膜、 26 ゲート電極、 29 金属シリサイド層、 30 層間酸化膜、 31 コンタクトホール、 32 バリアメタル、 34 第1コンタクトプラグ、 36 第2コンタクトプラグ、 38 ウェルコンタクトプラグ、 40,42 アルミ配線、 46 兼用コンタクトプラグ、 80 トランジスタセルアレイ、 82 N型高濃度領域、 84 P型ソース/ドレイン領域、 88,90,92,144,146 第1の活性領域、 94,96,146,148,150 第2の活性領域、 140 P型高濃度領域、 142 N型ソース/ドレイン領域。
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