JP2001156270A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体集積回路装置およびその製造方法Info
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- JP2001156270A JP2001156270A JP33732299A JP33732299A JP2001156270A JP 2001156270 A JP2001156270 A JP 2001156270A JP 33732299 A JP33732299 A JP 33732299A JP 33732299 A JP33732299 A JP 33732299A JP 2001156270 A JP2001156270 A JP 2001156270A
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Abstract
路装置において、半導体基板の拡散層にシリサイド層を
適用することのできる技術を提供する。 【解決手段】 シリサイド層16に接続されるプラグ3
3を、下層からチタン膜、窒化チタン膜およびタングス
テン膜を順に堆積した積層構造とすることによって、チ
タン膜の還元作用によるコンタクト抵抗の低減を図り、
さらにシリサイド層16からのシリコンの供給を窒化チ
タン膜で防いで、上記タングステン膜の高抵抗化および
接合の破壊によるリーク電流の増加などを抑える。ま
た、シリサイド層16をSi−O結合を有する緻密化さ
れたSOG膜によって構成される酸化シリコン膜17で
覆うことによって、シリサイド層16の凝集やSOG膜
からのガス放出を防ぐ。
Description
置およびその製造技術に関し、特に、メモリ回路と論理
回路とが同一半導体基板に設けられたロジック(Logic
;論理回路)混載形メモリを有する半導体集積回路装
置に適用して有効な技術に関するものである。
ル・エス・アイ・テクノロジー・ダイジェスト・オブ・
テクニカル・ペーパー(T. Yoshitomi, et. al., Sympo
sium on VLSI Technology Digest of Technical Paper
s, p34 1996)に記載されているように、ロジックデバ
イスを構成するMISFET(Metal Insulator Semico
nductor Field Effect Transistor )のソース、ドレイ
ンを構成する拡散層の低抵抗化を図るために、サリサイ
ド技術によってチタンシリサイド層またはコバルトシリ
サイド層を形成し、非耐熱性コンタクト部を介してアル
ミニウム(Al)で構成される配線層が形成されてい
る。
者が検討したところによると、ロジックで採用されてい
る前記低抵抗シリサイド層を、ロジックとDRAM(Dy
namic Random Access Memory)とが同時に存在する混載
デバイスへ適用することが難しいと考えられた。
層を形成した後に半導体基板に施される熱処理は、シリ
サイド反応が生ずる600℃よりも低い温度、例えば4
00℃程度で行われる。これに対して、特に、高(強)
誘電体膜で構成される積層型キャパシタを有するDRA
Mでは、キャパシタのリーク電流を低減して高い信頼性
を確保するために800℃程度の熱処理を半導体基板に
施す必要がある。
導体基板に設けられたロジック混載DRAMにおいて、
ロジックデバイスのシリサイド層を形成した後、DRA
Mの積層型キャパシタを形成すると、上記800℃程度
の熱処理によってシリサイド層の凝集が起こり、p−n
接合が破壊されてリーク電流が増加するという問題が生
ずる。
備えた半導体集積回路装置において、半導体基板の拡散
層にシリサイド層を適用することのできる技術を提供す
ることにある。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。すなわち、 (1)本発明の半導体集積回路装置は、半導体基板の主
面の第1領域に、メモリセル選択用MISFETと、前
記メモリセル選択用MISFETのソース、ドレインの
一方に接続された第1ビット線と、前記ソース、ドレイ
ンの他方に接続された第1容量素子とからなるメモリセ
ルが形成され、前記半導体基板の主面の第2領域に、ソ
ース、ドレインを構成する第1拡散層の表面にシリサイ
ド層が形成されたnチャネル型MISFETと、ソー
ス、ドレインを構成する第2拡散層の表面にシリサイド
層が形成されたpチャネル型MISFETとからなるロ
ジックが形成され、前記半導体基板の主面の第3領域
に、第2ビット線と、第2容量素子とが形成され、第1
配線が、第1絶縁膜に形成された第1コンタクトホール
を介して前記第1拡散層の表面のシリサイド層に接続さ
れ、さらに前記第1絶縁膜に形成された第2コンタクト
ホールを介して前記第2拡散層の表面のシリサイド層に
接続され、前記第2ビット線が、前記第1絶縁膜に形成
された第3コンタクトホールを介して前記半導体基板の
第3拡散層の表面のシリサイド層に接続され、前記第1
〜第3コンタクトホールの内部に、チタン膜、窒化チタ
ン膜およびタングステン膜が下層から順に積層されたプ
ラグが埋め込まれたものである。
導体基板の主面の第1領域に、メモリセル選択用MIS
FETと、前記メモリセル選択用MISFETのソー
ス、ドレインの一方に接続された第1ビット線と、前記
ソース、ドレインの他方に接続された第1容量素子とか
らなるメモリセルが形成され、前記半導体基板の主面の
第2領域に、ソース、ドレインを構成する第1拡散層の
表面にシリサイド層が形成されたnチャネル型MISF
ETと、ソース、ドレインを構成する第2拡散層の表面
にシリサイド層が形成されたpチャネル型MISFET
とからなるロジックが形成され、前記半導体基板の主面
の第3領域に、第2ビット線と、第2容量素子とが形成
され、第1配線が、第1絶縁膜に形成された第1コンタ
クトホールを介して前記第1拡散層の表面のシリサイド
層に接続され、さらに前記第1絶縁膜に形成された第2
コンタクトホールを介して前記第2拡散層の表面のシリ
サイド層に接続され、前記第2ビット線が、前記第1絶
縁膜に形成された第3コンタクトホールを介して前記半
導体基板の第3拡散層の表面のシリサイド層に接続さ
れ、前記第1〜第3コンタクトホールの内部に、チタン
膜、窒化チタン膜およびタングステン膜が下層から順に
積層されたプラグが埋め込まれ、前記第1絶縁膜をシリ
コンと酸素との結合(Si−O結合)を有するSOG
(Spin On Glass )膜で構成するものである。
導体基板の主面の第1領域に、メモリセル選択用MIS
FETと、前記メモリセル選択用MISFETのソー
ス、ドレインの一方に接続された第1ビット線と、前記
ソース、ドレインの他方に接続された第1容量素子とか
らなるメモリセルが形成され、前記半導体基板の主面の
第2領域に、ソース、ドレインを構成する第1拡散層の
表面にシリサイド層が形成されたnチャネル型MISF
ETと、ソース、ドレインを構成する第2拡散層の表面
にシリサイド層が形成されたpチャネル型MISFET
とからなるロジックが形成され、前記半導体基板の主面
の第3領域に、第2ビット線と、第2容量素子とが形成
され、第1配線が、第1絶縁膜に形成された第1コンタ
クトホールを介して前記第1拡散層の表面のシリサイド
層に接続され、さらに前記第1絶縁膜に形成された第2
コンタクトホールを介して前記第2拡散層の表面のシリ
サイド層に接続され、前記第2ビット線が、前記第1絶
縁膜に形成された第3コンタクトホールを介して前記半
導体基板の第3拡散層の表面のシリサイド層に接続さ
れ、前記第1〜第3コンタクトホールの内部に、チタン
膜、窒化チタン膜およびタングステン膜が下層から順に
積層されたプラグが埋め込まれ、前記第1絶縁膜をSi
−O結合を有するSOG膜で構成し、前記メモリセル選
択用MISFETのゲート電極、前記nチャネル型MI
SFETのゲート電極および前記pチャネル型MISF
ETのゲート電極を、多結晶シリコン膜、バリアメタル
膜および高融点金属膜が下層から順に積層された構造と
するものである。
記記載の半導体集積回路装置において、前記第1容量素
子の一部を高融点金属酸化物を含む高(強)誘電体膜で
構成するものである。
方法は、半導体基板の主面の第1領域に、メモリセル選
択用MISFETと、前記メモリセル選択用MISFE
Tのソース、ドレインの一方に接続された第1ビット線
と、前記ソース、ドレインの他方に接続された第1容量
素子とからなるメモリセルを形成し、前記半導体基板の
主面の第2領域に、ソース、ドレインを構成する第1拡
散層の表面にシリサイド層が形成されたnチャネル型M
ISFETと、ソース、ドレインを構成する第2拡散層
の表面にシリサイド層が形成されたpチャネル型MIS
FETとからなるロジックを形成し、前記半導体基板の
主面の第3領域に、第2ビット線と、第2容量素子とを
形成し、第1配線を、第1絶縁膜に形成された第1コン
タクトホールを介して前記第1拡散層の表面のシリサイ
ド層に接続し、さらに前記第1絶縁膜に形成された第2
コンタクトホールを介して前記第2拡散層の表面のシリ
サイド層に接続し、前記第2ビット線を、前記第1絶縁
膜に形成された第3コンタクトホールを介して前記半導
体基板の第3拡散層の表面のシリサイド層に接続し、前
記第1絶縁膜を、SOG膜を塗布した後、800℃以下
で酸化処理を施すことにより形成するものである。
方法は、半導体基板の主面の第1領域に、メモリセル選
択用MISFETと、前記メモリセル選択用MISFE
Tのソース、ドレインの一方に接続された第1ビット線
と、前記ソース、ドレインの他方に接続された第1容量
素子とからなるメモリセルを形成し、前記半導体基板の
主面の第2領域に、ソース、ドレインを構成する第1拡
散層の表面にシリサイド層が形成されたnチャネル型M
ISFETと、ソース、ドレインを構成する第2拡散層
の表面にシリサイド層が形成されたpチャネル型MIS
FETとからなるロジックを形成し、前記半導体基板の
主面の第3領域に、第2ビット線と、第2容量素子とを
形成し、第1配線を、第1絶縁膜に形成された第1コン
タクトホールを介して前記第1拡散層の表面のシリサイ
ド層に接続し、さらに前記第1絶縁膜に形成された第2
コンタクトホールを介して前記第2拡散層の表面のシリ
サイド層に接続し、前記第2ビット線を、前記第1絶縁
膜に形成された第3コンタクトホールを介して前記半導
体基板の第3拡散層の表面のシリサイド層に接続し、前
記第1絶縁膜を、SOG膜を塗布した後、800℃以下
の酸化処理を施すことにより形成し、前記第1〜第3コ
ンタクトホールの内部に、チタン膜、第1窒化チタン
膜、第2窒化チタン膜およびタングステン膜が下層から
順に堆積された積層膜からなるプラグを埋め込む際、前
記チタン膜を高指向性スパッタリング法、前記第1窒化
チタン膜をスパッタリング法、前記第2窒化チタン膜お
よび前記タングステン膜をCVD(Chemical Vapor Dep
osition )法で堆積するものである。
たメモリセル選択用MISFETのソース、ドレインを
構成する拡散層の表面にシリサイド層を形成しないこと
から、リーク電流の増加によるリフレッシュ特性の低下
を低減することができる。また、シリサイド層に達する
第1〜第3コンタクトホールの内部に埋め込まれるプラ
グを、下層からチタン膜、窒化チタン膜およびタングス
テン膜を順に堆積した積層構造とすることによって、チ
タン膜の還元作用によるコンタクト抵抗の低減を図るこ
とができ、さらに700℃以上の熱処理を施してもシリ
サイド層からのシリコンの供給を窒化チタン膜で防い
で、タングステン膜の高抵抗化および接合の破壊による
リーク電流の増加を抑えることができる。また、シリサ
イド層を覆う第1絶縁膜に、Si−O結合を有する緻密
化されたSOG膜を用いることによって、700℃以上
の熱処理を施してもシリサイド層の凝集やSOG膜から
のガス放出を防ぐことができるので、接合の破壊による
リーク電流の増加またはシリサイド層のシート抵抗やコ
ンタクト抵抗の増加が抑えられる。
に基づいて詳細に説明する。
ック混載DRAMを示す半導体基板の要部断面図であ
る。同図の左側部分は記憶部(メモリアレイ)の一部、
中央部分は論理回路部の一部、右側部分はノイズ対策用
容量素子が形成された領域(容量素子部)の一部をそれ
ぞれ示している。なお、実施の形態を説明するための全
図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、
その繰り返しの説明は省略する。
選択用MISFET(Qs)とこれに直列に接続された
情報蓄積用容量素子(Cs)とによって構成されてい
る。情報蓄積用容量素子(Cs)は、メモリセル選択用
MISFET(Qs)の上部に形成され、ストレージノ
ードを構成する下部電極49と容量絶縁膜50と上部電
極(プレート電極)51とによって構成されている。メ
モリセル選択用MISFET(Qs)のゲート電極9A
は、n型不純物が添加された多結晶シリコン膜、バリア
メタル膜および高融点金属膜が下層から順に積層された
構造を成している。バリアメタル膜は、例えば窒化タン
グステン(WN)膜であり、高融点金属膜は、例えばタ
ングステン(W)膜である。
(Qn)とpチャネル型MISFET(Qp)とを組み
合わせたCMOS回路によって構成される。nチャネル
型MISFET(Qn)のゲート電極9Bは、n型不純
物が添加された多結晶シリコン膜、窒化シリコン膜およ
びタングステン膜が下層から順に積層された構造を成し
ており、そのシート抵抗は4〜5Ω/□程度である。n
チャネル型MISFET(Qn)のソース、ドレイン
(n+ 型半導体領域14)の表面には、例えばコバルト
シリサイド(CoSi2 )膜またはチタンシリサイド
(TiSi2 )膜によって構成されるシリサイド層16
が形成されている。シリサイド層16の厚さは、例えば
20〜50nm程度である。
3を介して配線34、35に接続される。図2に示すよ
うに、プラグ33は、高指向性スパッタリング法で堆積
されるチタン(Ti)膜33a、スパッタリング法で堆
積される窒化チタン(TiN)膜33b、CVD法で堆
積される窒化チタン膜33cおよびCVD法で堆積され
るタングステン膜33dが下層から順に積層されて構成
される。
ステン/窒化チタン/チタン(W/TiN/Ti)構造
のプラグとタングステン/窒化チタン(W/TiN)構
造のプラグのコンタクト抵抗を示す。800℃の熱処理
を加えると、W/TiN構造のプラグのコンタクト抵抗
は103 〜108 Ω/1ホール程度と大きくばらつくの
に対して、W/TiN/Ti構造のプラグでは、コンタ
クト抵抗は40〜50Ω/1ホール程度とばらつきも小
さく、相対的に低い値を示す。これは、チタン膜の還元
作用によってシリサイド層の表面の自然酸化膜が分解さ
れてプラグとシリサイド層とのコンタクト抵抗が低減さ
れたことに起因すると考えられる。
積された窒化チタン膜を設けることにより、600℃以
上の熱処理を施してもシリサイド層からタングステン膜
へのシリコンの供給を防ぐことができるので、相対的に
高抵抗なタングステンシリサイド(WSi2 )膜の形成
や接合の破壊によるリーク電流の増加を抑えることがで
きる。
p)のゲート電極9Cは、p型不純物が添加された多結
晶シリコン膜、窒化タングステン膜およびタングステン
膜が下層から順に積層された構造を成しており、そのシ
ート抵抗は4〜5Ω/□程度である。pチャネル型MI
SFET(Qp)のソース、ドレイン(p+ 型半導体領
域15)の表面には、例えばコバルトシリサイド膜また
はチタンシリサイド膜によって構成されるシリサイド層
16が形成されている。さらに、このシリサイド層16
はプラグ33を介して配線36、37に接続される。
およびpチャネル型MISFET(Qp)を覆い、シリ
サイド層16に接する絶縁膜には、SOG膜を緻密化し
た熱的に安定な酸化シリコン膜17が用いられている。
DRAMの情報蓄積用容量素子(Cs)と同一形状、か
つ同一寸法で構成されている。すなわち、ノイズ対策用
の容量素子(Cn)は、ストレージノードを構成する電
極(下部電極)49と容量絶縁膜50とプレート電極
(上部電極)51とによって構成されている。ノイズ対
策用の容量素子(Cn)は、その下部電極49が基板1
の拡散層(n+ 型半導体領域6)を介して他の複数の容
量素子の下部電極49と並列に接続されることによって
一方の電極を構成し、これに対応して上部電極51が形
成されることによって他方の電極を構成している。ま
た、下部電極49は、プラグ44、22、n+ 型半導体
領域6、14、プラグ33、ビット線BLおよびプラグ
55を介して引き出し用の配線59に接続される。
半導体領域14の表面には、例えばコバルトシリサイド
膜またはチタンシリサイド膜によって構成されるシリサ
イド層16が形成されている。
の製造方法を図4〜図11を用いて工程順に説明する。
結晶シリコンからなる基板1の主面に素子分離溝2を形
成する。素子分離溝2は、素子分離領域の基板1をエッ
チングして深さ350μm程度の溝を形成し、続いて基
板1上にCVD法で酸化シリコン膜7を堆積した後、溝
の外部の酸化シリコン膜7をCMP(Chemical Mechani
cal Polishing )法で除去することによって形成する。
ホウ素(B)をイオン注入し、他の一部にn型不純物、
例えばリン(P)をイオン注入してp型ウエル3および
n型ウエル4、5を形成した後、容量素子部のp型ウエ
ル3にn型不純物、例えばヒ素(As)をイオン注入す
ることによって高不純物濃度のn+ 型半導体領域6を形
成する。
セル選択用MISFET(Qs)を形成し、論理回路部
にnチャネル型MISFET(Qn)およびpチャネル
型MISFET(Qp)を形成する。メモリセル選択用
MISFET(Qs)、nチャネル型MISFET(Q
n)およびpチャネル型MISFET(Qp)は、例え
ば次のような方法で形成する。
型ウエル3およびn型ウエル4のそれぞれの表面にゲー
ト酸化膜8を形成する。次に、ゲート酸化膜8の上部に
ゲート電極用の導電膜(図示せず)を形成し、続いてそ
の上部にCVD法で窒化シリコン膜10を堆積した後、
フォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチングで窒
化シリコン膜10とゲート電極用の導電膜とをパターニ
ングすることによって、記憶部にゲート電極9A(ワー
ド線WL)を形成し、論理回路部にゲート電極9B、9
Cを形成する。ゲート電極用導電膜は、例えばCVD法
で堆積した多結晶シリコン膜とスパッタリング法で堆積
した窒化タングステン膜およびタングステン膜との積層
膜などによって構成する。多結晶シリコン膜、窒化タン
グステン膜およびタングステン膜の厚さは、例えばそれ
ぞれ100nm、5nmおよび50nm程度である。
後、フッ酸などのエッチンング液を使って、半導体基板
1の表面に残ったドライエッチング残渣やフォトレジス
ト残渣などを除去する。このウエットエッチングを行う
と、ゲート電極9A(ワード線WL)およびゲート電極
9B、9Cの下部以外の領域のゲート酸化膜8が削られ
ると同時に、ゲート側壁下部のゲート酸化膜8も等方的
にエッチングされてアンダーカットが生じるため、その
ままではゲート酸化膜8の耐圧が低下する。そこで、ウ
エット−ハイドロジェン(Wet-hydrogen)酸化を適用し
て3〜4nm程度再酸化することによって、削れたゲー
ト酸化膜8の膜質を改善する。
ヒ素をイオン注入して低不純物濃度のn- 型半導体領域
11を形成し、n型ウエル4にp型不純物、例えばホウ
素をイオン注入して低不純物濃度のp- 型半導体領域1
2を形成した後、基板1上にCVD法で窒化シリコン膜
13を堆積する。
異方的にエッチングしてゲート電極9B、9Cの側壁に
サイドウォールスペーサ13aを形成した後、論理回路
部のp型ウエル3および容量素子部のn+ 型半導体領域
6にn型不純物、例えばヒ素をイオン注入して高不純物
濃度のn+ 型半導体領域14を形成し、論理回路部のn
型ウエル4にp型不純物、例えばホウ素をイオン注入し
て高不純物濃度のp+型半導体領域15を形成する。論
理回路部のn+ 型半導体領域14は、nチャネル型MI
SFET(Qn)のソース、ドレインを構成し、p+ 型
半導体領域15は、pチャネル型MISFET(Qp)
のソース、ドレインを構成する。
チャネル型MISFET(Qn)のソース、ドレイン
(n+ 型半導体領域14)、pチャネル型MISFET
(Qp)のソース、ドレイン(p+ 型半導体領域15)
および容量素子部のn+ 型半導体領域14のそれぞれの
表面に、それらに接続される配線(後述)とのコンタク
ト抵抗を低減するためのシリサイド層16を形成する。
シリサイド層16は、例えば基板1上にスパッタリング
法でコバルト(Co)膜またはチタン膜を堆積し、続い
て熱処理によって基板1(n+ 型半導体領域14、p+
型半導体領域15)とコバルト(またはチタン)膜とを
反応させて両者の界面にシリサイド層16を形成した
後、未反応のコバルト(またはチタン)膜をエッチング
で除去することによって形成する。
にシリサイド層16を形成することにより、後の工程で
nチャネル型MISFET(Qn)のソース、ドレイン
(n+ 型半導体領域14)、pチャネル型MISFET
(Qp)のソース、ドレイン(p+ 型半導体領域15)
および拡散層(n+ 型半導体領域6、14)の上部に形
成されるプラグ(33)とのコンタクト抵抗が低減され
るので、直列寄生抵抗を低減することができる。なお、
リーク電流の増加によるリフレッシュ特性の低下を防ぐ
ため、記憶部に形成されたメモリセル選択用MISFE
T(Qs)のソース、ドレイン(n- 型半導体領域1
1)の表面にはシリサイド層16は形成しない。
る。まず、基板1上にスピン塗布法でSOG膜を塗布
し、この後200〜230℃で約2〜3分程度のベーク
処理によって溶媒を除去する。次いで、400℃で約3
0分程度のリフロー処理を行ってその表面を平坦化した
後、800℃以下で約1〜5分程度のRTO(Rapid Th
ermal Oxidation )によるドライ酸化処理を施す。例え
ば、SOG膜の代表的なポリマーであるHSG(ハイド
ロジェン・シルセス・キオキサン)型ではシリコンと水
素との結合(Si−H結合)、ポリシラザン型ではSi
−H結合および窒素と水素との結合(N−H結合)とが
含まれているが、上記ドライ酸化処理によってこれらの
結合をSi−O結合とすることができる。一旦、ドライ
酸化処理によって緻密化すると、後の工程で700℃以
上の熱処理を施してもシリサイド層16の凝集やSOG
膜からの水素ガスの発生が抑制されて、接合の破壊によ
るリーク電流の増加またはシリサイド層16のシート抵
抗やコンタクト抵抗の増加を防ぐことができる。なお、
SOG膜の緻密化は上記ドライ酸化処理の他に、ウエッ
ト酸化処理で行ってもよい。
SOG膜に800℃の熱処理を約11分程度行った後の
シリサイド層を有する拡散層の諸特性を図7〜図9に示
す。図7は、シート抵抗特性、図8は、コンタクト抵抗
特性、図9は、接合リーク電流特性を示す。シリサイド
層はコバルトシリサイド膜によって構成されており、そ
の厚さは20nm程度である。いずれの特性において
も、緻密化されたSOG膜で耐熱性が向上している。
極めて狭い隙間にも良好に埋め込むことができる。例え
ばCVD法で堆積される酸化シリコン膜は、アスペクト
比が3程度の溝で埋め込み不良のボイドが現われるのに
対して、SOG膜では、1桁高いアスペクト比の溝でも
蛸壷型のような特殊形状を除いて正常に埋め込むことが
できるので、高密度の記憶部のゲート電極9A(ワード
線WL)間の狭いスペースを埋めた平坦化が可能とな
る。
ET(Qs)のソース、ドレイン(n- 型半導体領域1
1)の上部の酸化シリコン膜17と窒化シリコン膜13
とをドライエッチングしてコンタクトホール18、19
を形成する。またこのとき、容量素子部のn+ 型半導体
領域6の上部の酸化シリコン膜17と窒化シリコン膜1
3とをドライエッチングしてコンタクトホール20、2
1を形成する。
内部にn型不純物、例えばリンがドープされた多結晶シ
リコンからなるプラグ22を形成する。プラグ22は、
コンタクトホール18〜21の内部および酸化シリコン
膜17の上部にCVD法でn型多結晶シリコン膜を堆積
した後、コンタクトホール18〜21の外部のn型多結
晶シリコン膜をCMP法で除去することによって形成す
る。
膜17の上部にCVD法で酸化シリコン膜23を堆積し
た後、記憶部のコンタクトホール18の上部および容量
素子部のコンタクトホール20の上部の酸化シリコン膜
23をそれぞれエッチングしてスルーホール24、25
を形成する。また、論理回路部および容量素子部の酸化
シリコン膜23、17と窒化シリコン膜13とをエッチ
ングしてn+ 型半導体領域14、p+ 型半導体領域15
およびゲート電極9Cのそれぞれの上部にコンタクトホ
ール26〜31を形成する。
およびコンタクトホール26〜31の内部にプラグ33
を形成した後、記憶部のスルーホール24、25および
容量素子部のコンタクトホール33の上部にビット線B
Lを形成し、論理回路部のコンタクトホール26〜30
の上部に第1層目の配線34〜38を形成する。
25の内部、コンタクトホール26〜31の内部および
酸化シリコン膜23の上部に高指向性スパッタリング法
でチタン膜(33a)を堆積する。このチタン膜によっ
てシリサイド層16の表面の自然酸化膜を還元してコン
タクト抵抗の低減を図る。次いで、スパッタリング法で
窒化チタン膜(33b)を堆積し、続いてCVD法で窒
化チタン膜(33c)およびタングステン膜(33d)
を順次堆積する。窒化チタン膜33b、33cを介在す
ることによって、シリサイド層16からタングステン膜
(33d)へのシリコンの供給を防ぐことができて、タ
ングステンシリサイドの形成を抑えることができる。こ
れにより、プラグ33の高抵抗化および接合の破壊によ
るリーク電流の増加を防ぐことができる。この後、スル
ーホール24、25の外部およびコンタクトホール26
〜31の外部の上記積層膜をCMP法で除去することに
よってプラグ33を形成する。
は、酸化シリコン膜23の上部にスパッタリング法でタ
ングステン膜を堆積した後、フォトレジスト膜をマスク
にしたドライエッチングで上記タングステン膜をパター
ニングすることによって形成する。
および配線34〜38の上部にCVD法で酸化シリコン
膜41を堆積した後、フォトレジスト膜をマスクにして
酸化シリコン膜41とその下層の酸化シリコン膜23と
をエッチングすることにより、記憶部のコンタクトホー
ル19の上部にスルーホール42を形成し、容量素子部
のコンタクトホール21の上部にスルーホール43を形
成する。
にn型多結晶シリコンからなるプラグ44を形成する。
プラグ44は、前記コンタクトホール18〜21の内部
にプラグ22を形成した時と同様の方法で形成する。
膜41の上部にCVD法で窒化シリコン膜45を堆積
し、続いて窒化シリコン膜45の上部にCVD法で酸化
シリコン膜46を堆積した後、フォトレジスト膜をマス
クにして酸化シリコン膜46とその下層の窒化シリコン
膜45とをエッチングすることにより、記憶部のスルー
ホール42の上部に凹溝47を形成し、容量素子部のス
ルーホール43の上部に凹溝48を形成する。なお、酸
化シリコン膜46をエッチングする際は、その下層の窒
化シリコン膜45をエッチングストッパとして使用し、
下層の酸化シリコン膜41が深く削れないようにする。
8の内部に下部電極49を形成し、続いて下部電極49
の上部に容量絶縁膜50および上部電極(プレート電
極)51を形成することによって、記憶部に情報蓄積用
容量素子Csを形成し、容量素子部に情報蓄積用容量素
子Cnを形成する。容量素子部の情報蓄積用容量素子C
nは、記憶部の情報蓄積用容量素子Csと同一形状、か
つ同一寸法で構成する。
するには、まず凹溝47、48の内部を含む酸化シリコ
ン膜46の上部にn型不純物、例えばリンがドープされ
た多結晶シリコン膜(図示せず)をCVD法で堆積した
後、凹溝47、48の外部の多結晶シリコン膜をエッチ
ングで除去することにより、凹溝47、48の内壁に沿
って下部電極49を形成する。なお、下部電極49は、
多結晶シリコン以外の導電材料、例えばタングステン、
ルテニウムなどの高融点金属や、酸化ルテニウム、酸化
イリジウムなどの導電性金属酸化物を用いて形成しても
よい。また、下部電極49の表面を粗面化することによ
って、その表面積をさらに大きくしてもよい。
タル(Ta2 O5 )膜(図示せず)をCVD法で堆積
し、続いて800℃程度の熱処理を施した後、酸化タン
タル膜の上部に例えばCVD法とスパッタリング法とを
併用して窒化チタン膜を堆積した後、フォトレジスト膜
をマスクにしたエッチングで窒化チタン膜および酸化タ
ンタル膜をパターニングする。なお、情報蓄積用容量素
子Cs、Cnの容量絶縁膜50は、例えばBST、ST
O、チタン酸バリウム(BaTiO3 )、チタン酸鉛
(PbTiO3 )、PZT(PbZrx Ti
1-x O3 )、PLT(PbLax Ti1-x O3 )、PL
ZTなどの金属酸化物からなる高(強)誘電体材料で構
成することもできる。また、上部電極51は、窒化チタ
ン以外の導電材料、例えばタングステンなどを用いて形
成することもできる。さらに、情報蓄積用容量素子C
s、Cnを上記した以外の形状、例えばフィン形などに
することもできる。
量素子Cs、Cnの上部にアルミニウム合金膜を主体と
する第2層目の配線56〜59を形成する。配線56〜
59を形成するには、まず情報蓄積用容量素子Cs、C
nの上部にCVD法で酸化シリコン膜52を堆積した
後、フォトレジスト膜をマスクにして酸化シリコン膜5
2およびその下層の酸化シリコン膜46、窒化シリコン
膜45および酸化シリコン膜41をエッチングすること
により、論理回路部の第1層目の配線34の上部にスル
ーホール53を形成し、容量素子部のビット線BLの上
部にスルーホール54を形成する。
び酸化シリコン膜52の上部にCVD法で窒化チタン膜
とタングステン膜とを堆積した後、スルーホール53、
54の外部のこれらの膜をエッチング(またはCMP
法)で除去することによって、スルーホール53、54
の内部にプラグ55を形成する。次に、酸化シリコン膜
52の上部にスパッタリング法でチタン膜、アルミニウ
ム合金膜、チタン膜および窒化チタン膜を順次堆積した
後、フォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチング
でこれらの膜をパターニングすることによって、配線5
6〜59を形成する。
実施の形態の半導体集積回路装置が略完成する。なお、
実際の半導体集積回路装置は、第2層目の配線56〜5
9の上部に層間絶縁膜を介して1〜2層程度の配線が形
成され、さらにその上部に耐水性が高い緻密なパッシベ
ーション膜(例えばプラズマCVD法で堆積した酸化シ
リコン膜と窒化シリコン膜との積層膜)が形成される
が、それらの図示は省略する。
部に形成されたメモリセル選択用MISFET(Qs)
のソース、ドレイン(n- 型半導体領域11)の表面に
シリサイド層16を形成しないことから、リーク電流の
増加によるリフレッシュ特性の低下を低減することがで
きる。また、シリサイド層16に達するコンタクトホー
ル26〜31の内部に埋め込まれるプラグ33を、下層
からチタン膜33a、窒化チタン膜33b、33cおよ
びタングステン膜33dを順に堆積した積層構造とする
ことによって、チタン膜33aの還元作用によるコンタ
クト抵抗の低減を図ることができ、さらに800℃の熱
処理を施してもシリサイド層16からのシリコンの供給
を窒化チタン膜33b、33cで防いで、タングステン
膜33dの高抵抗化および接合の破壊によるリーク電流
の増加を抑えることができる。また、シリサイド層16
を覆う酸化シリコン膜17をSi−O結合を有する緻密
化されたSOG膜によって構成することによって、80
0℃の熱処理を施してもシリサイド層16の凝集やSO
G膜からのガス放出を防ぐことができるので、接合の破
壊によるリーク電流の増加またはシリサイド層16のシ
ート抵抗やコンタクト抵抗の増加が抑えられる。
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
層の表面に低抵抗シリサイド層を形成した後、DRAM
の積層型キャパシタを形成し、700℃以上の熱処理を
半導体基板に施しても、接合のリーク電流の増加または
シリサイド層のコンタクト抵抗やシート抵抗の増加を抑
えることができるので、ロジックとDRAMとを備えた
半導体集積回路装置において、半導体基板の拡散層にシ
リサイド層を適用することができる。
置を示す半導体基板の要部断面図である。
基板の拡大断面図である。
抵抗を示すグラフ図である。
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
ート抵抗を示すグラフ図である。
ンタクト抵抗を示すグラフ図である。
ーク電流を示すグラフ図である。
装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基板の主面の第1領域に、メモリ
セル選択用MISFETと、前記メモリセル選択用MI
SFETのソース、ドレインの一方に接続された第1ビ
ット線と、前記ソース、ドレインの他方に接続された第
1容量素子とからなるメモリセルが形成され、 前記半導体基板の主面の第2領域に、ソース、ドレイン
を構成する第1拡散層の表面にシリサイド層が形成され
たnチャネル型MISFETと、ソース、ドレインを構
成する第2拡散層の表面にシリサイド層が形成されたp
チャネル型MISFETとが形成され、 前記半導体基板の主面の第3領域に、第2ビット線と、
第2容量素子とが形成され、 第1配線が、第1絶縁膜に形成された第1コンタクトホ
ールを介して前記第1拡散層の表面のシリサイド層に接
続され、さらに前記第1絶縁膜に形成された第2コンタ
クトホールを介して前記第2拡散層の表面のシリサイド
層に接続され、 前記第2ビット線が、前記第1絶縁膜に形成された第3
コンタクトホールを介して前記半導体基板の第3拡散層
の表面のシリサイド層に接続され、 前記第1〜第3コンタクトホールの内部には、プラグが
埋め込まれた半導体集積回路装置であって、 前記プラグは、チタン膜、窒化チタン膜およびタングス
テン膜が下層から順に積層された構造であることを特徴
とする半導体集積回路装置。 - 【請求項2】 半導体基板の主面の第1領域に、メモリ
セル選択用MISFETと、前記メモリセル選択用MI
SFETのソース、ドレインの一方に接続された第1ビ
ット線と、前記ソース、ドレインの他方に接続された第
1容量素子とからなるメモリセルが形成され、 前記半導体基板の主面の第2領域に、ソース、ドレイン
を構成する第1拡散層の表面にシリサイド層が形成され
たnチャネル型MISFETと、ソース、ドレインを構
成する第2拡散層の表面にシリサイド層が形成されたp
チャネル型MISFETとが形成され、 前記半導体基板の主面の第3領域に、第2ビット線と、
第2容量素子とが形成され、 第1配線が、第1絶縁膜に形成された第1コンタクトホ
ールを介して前記第1拡散層の表面のシリサイド層に接
続され、さらに前記第1絶縁膜に形成された第2コンタ
クトホールを介して前記第2拡散層の表面のシリサイド
層に接続され、 前記第2ビット線が、前記第1絶縁膜に形成された第3
コンタクトホールを介して前記半導体基板の第3拡散層
の表面のシリサイド層に接続され、 前記第1〜第3コンタクトホールの内部には、プラグが
埋め込まれた半導体集積回路装置であって、 前記プラグは、チタン膜、窒化チタン膜およびタングス
テン膜が下層から順に積層された構造であり、前記第1
絶縁膜はSi−O結合を有するSOG膜で構成されるこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項3】 半導体基板の主面の第1領域に、メモリ
セル選択用MISFETと、前記メモリセル選択用MI
SFETのソース、ドレインの一方に接続された第1ビ
ット線と、前記ソース、ドレインの他方に接続された第
1容量素子とからなるメモリセルが形成され、 前記半導体基板の主面の第2領域に、ソース、ドレイン
を構成する第1拡散層の表面にシリサイド層が形成され
たnチャネル型MISFETと、ソース、ドレインを構
成する第2拡散層の表面にシリサイド層が形成されたp
チャネル型MISFETとが形成され、 前記半導体基板の主面の第3領域に、第2ビット線と、
第2容量素子とが形成され、 第1配線が、第1絶縁膜に形成された第1コンタクトホ
ールを介して前記第1拡散層の表面のシリサイド層に接
続され、さらに前記第1絶縁膜に形成された第2コンタ
クトホールを介して前記第2拡散層の表面のシリサイド
層に接続され、 前記第2ビット線が、前記第1絶縁膜に形成された第3
コンタクトホールを介して前記半導体基板の第3拡散層
の表面のシリサイド層に接続され、 前記第1〜第3コンタクトホールの内部には、プラグが
埋め込まれた半導体集積回路装置であって、 前記プラグは、チタン膜、窒化チタン膜およびタングス
テン膜が下層から順に積層された構造であり、前記第1
絶縁膜はSi−O結合を有するSOG膜で構成され、 前記メモリセル選択用MISFETのゲート電極、前記
nチャネル型MISFETのゲート電極および前記pチ
ャネル型MISFETのゲート電極は、多結晶シリコン
膜、バリアメタル膜および高融点金属膜が下層から順に
積層された構造であることを特徴とする半導体集積回路
装置。 - 【請求項4】 半導体基板の主面の第1領域に、メモリ
セル選択用MISFETと、前記メモリセル選択用MI
SFETのソース、ドレインの一方に接続された第1ビ
ット線と、前記ソース、ドレインの他方に接続された第
1容量素子とからなるメモリセルが形成され、 前記半導体基板の主面の第2領域に、ソース、ドレイン
を構成する第1拡散層の表面にシリサイド層が形成され
たnチャネル型MISFETと、ソース、ドレインを構
成する第2拡散層の表面にシリサイド層が形成されたp
チャネル型MISFETとが形成され、 前記半導体基板の主面の第3領域に、第2ビット線と、
第2容量素子とが形成され、 第1配線を、第1絶縁膜に形成された第1コンタクトホ
ールを介して前記第1拡散層の表面のシリサイド層に接
続し、さらに前記第1絶縁膜に形成された第2コンタク
トホールを介して前記第2拡散層の表面のシリサイド層
に接続し、 前記第2ビット線を、前記第1絶縁膜に形成された第3
コンタクトホールを介して前記半導体基板の第3拡散層
の表面のシリサイド層に接続する半導体集積回路装置の
製造方法であって、 前記第1絶縁膜は、SOG膜を塗布した後、800℃以
下で酸化処理を施すことにより形成されることを特徴と
する半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項5】 半導体基板の主面の第1領域に、メモリ
セル選択用MISFETと、前記メモリセル選択用MI
SFETのソース、ドレインの一方に接続された第1ビ
ット線と、前記ソース、ドレインの他方に接続された第
1容量素子とからなるメモリセルが形成され、 前記半導体基板の主面の第2領域に、ソース、ドレイン
を構成する第1拡散層の表面にシリサイド層が形成され
たnチャネル型MISFETと、ソース、ドレインを構
成する第2拡散層の表面にシリサイド層が形成されたp
チャネル型MISFETとが形成され、 前記半導体基板の主面の第3領域に、第2ビット線と、
第2容量素子とが形成され、 第1配線を、第1絶縁膜に形成された第1コンタクトホ
ールを介して前記第1拡散層の表面のシリサイド層に接
続し、さらに前記第1絶縁膜に形成された第2コンタク
トホールを介して前記第2拡散層の表面のシリサイド層
に接続し、 前記第2ビット線を、前記第1絶縁膜に形成された第3
コンタクトホールを介して前記半導体基板の第3拡散層
の表面のシリサイド層に接続し、 前記第1〜第3コンタクトホールの内部に、チタン膜、
第1窒化チタン膜、第2窒化チタン膜およびタングステ
ン膜が下層から順に堆積された積層膜からなるプラグを
埋め込む半導体集積回路装置の製造方法であって、 前記第1絶縁膜は、SOG膜を塗布した後、800℃以
下の酸化処理を施すことにより形成され、前記チタン膜
は高指向性スパッタリング法、前記第1窒化チタン膜は
スパッタリング法、前記第2窒化チタン膜および前記タ
ングステン膜はCVD法で堆積されることを特徴とする
半導体集積回路装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33732299A JP2001156270A (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 半導体集積回路装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33732299A JP2001156270A (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 半導体集積回路装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001156270A true JP2001156270A (ja) | 2001-06-08 |
Family
ID=18307544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33732299A Pending JP2001156270A (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 半導体集積回路装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001156270A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004119857A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
KR100460267B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2004-12-08 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 복합 반도체 메모리 소자의 제조방법 |
JP2005101609A (ja) * | 2003-09-23 | 2005-04-14 | Samsung Electronics Co Ltd | オンチップバイパスキャパシタの製造方法及びチップ |
JP2006344748A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US9245967B2 (en) | 2009-10-14 | 2016-01-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device including metal silicide layer and method for manufacturing the same |
-
1999
- 1999-11-29 JP JP33732299A patent/JP2001156270A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100460267B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2004-12-08 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 복합 반도체 메모리 소자의 제조방법 |
JP2004119857A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
JP2005101609A (ja) * | 2003-09-23 | 2005-04-14 | Samsung Electronics Co Ltd | オンチップバイパスキャパシタの製造方法及びチップ |
JP2006344748A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US9245967B2 (en) | 2009-10-14 | 2016-01-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device including metal silicide layer and method for manufacturing the same |
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