JP2001196461A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JP2001196461A
JP2001196461A JP2000002531A JP2000002531A JP2001196461A JP 2001196461 A JP2001196461 A JP 2001196461A JP 2000002531 A JP2000002531 A JP 2000002531A JP 2000002531 A JP2000002531 A JP 2000002531A JP 2001196461 A JP2001196461 A JP 2001196461A
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transistor
region
forming
gate electrode
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Takashi Nagano
隆史 永野
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an integrated circuit for reducing the parasitic resistance of a CMOS transistor for composing a logic circuit to mixedly mount a large- capacity DRAM and the logic circuit. SOLUTION: This semiconductor device consists of a plurality of first transistors being formed at the first region (for example, a logic circuit region) of a semiconductor layer 10, and a plurality of second transistors being formed at the second region of the semiconductor layer 10. Each of the first and second transistors consists of gate electrodes 20A and 20B, channel formation regions 23A and 23B, and source/drain regions 22A and 22B, and the height of the gate electrode 20A in the first transistor is lower than that of the gate electrode 20B in the second transistor.

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、半導体装置及びそ
の製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】グラフィック用LSIにおいて、高解像
度の画像をリアルタイムで生成するためには、ビデオ・
メモリと、最終的に表示するデータを生成するピクセル
・エンジン(論理回路によって構成される)とのバンド
幅(バス幅)を大きくすることが必要であるが、これは
大容量のメモリを混載したロジックLSIによって実現
される(例えば、日経マイクロデバイス,1999年4
月号第138頁参照)。特に、混載するメモリとしてダ
イナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)
を用いることは、メモリの大容量化に有利である。
2. Description of the Related Art To generate a high-resolution image in real time in a graphics LSI,
It is necessary to increase the bandwidth (bus width) between the memory and the pixel engine (constituted by a logic circuit) that generates the data to be finally displayed. Implemented by a logic LSI (for example, Nikkei Microdevice, April 1999
Monthly, p. 138). In particular, dynamic random access memory (DRAM) as embedded memory
Is advantageous to increase the capacity of the memory.

【0003】また、トランジスタの低消費電力化、高速
化を達成するために、サリサイド(Self-Aligned Silic
ide)技術、及び、デュアルゲート(Dual Gate、Dual W
orkFunction Gate あるいは、表面チャネル型CMOS
FETとも呼ばれる)技術が、屡々、採用されている。
In order to achieve low power consumption and high speed of a transistor, a salicide (Self-Aligned Silic
ide) Technology and Dual Gate (Dual Gate, Dual W)
orkFunction Gate or surface channel type CMOS
(Also called FET) technology is often employed.

【0004】ここでサリサイド技術とは、ソース/ドレ
イン領域及びゲート電極の頂面に自己整合的にシリサイ
ド層を形成する技術を指す。具体的には、半導体基板上
にポリシリコンから成るゲート電極を形成し、次いで、
シリコン半導体基板にソース/ドレイン領域を形成した
後、全面に高融点金属層を形成し、熱処理を施すことに
よって、高融点金属層を構成する金属原子と半導体基板
及びゲート電極を構成する原子(具体的には、Si)と
を反応させてシリサイド層を形成し、その後、未反応の
高融点金属層を除去する技術である。
Here, the salicide technique refers to a technique in which a silicide layer is formed in a self-aligned manner on the top surface of a source / drain region and a gate electrode. Specifically, a gate electrode made of polysilicon is formed on a semiconductor substrate, and then,
After the source / drain regions are formed in the silicon semiconductor substrate, a refractory metal layer is formed on the entire surface and subjected to a heat treatment, whereby metal atoms constituting the refractory metal layer and atoms constituting the semiconductor substrate and the gate electrode (specifically, Specifically, it is a technique of forming a silicide layer by reacting with Si) and then removing an unreacted high melting point metal layer.

【0005】また、デュアルゲート技術とは、nチャネ
ル型MOSトランジスタのゲート電極をn型不純物を含
有するポリシリコン層から構成し、pチャネル型MOS
トランジスタのゲート電極をp型不純物を含有するポリ
シリコン層から構成することによって、どちらのMOS
トランジスタにおいても表面型チャネルを形成する技術
である。
[0005] The dual gate technique is a technique in which a gate electrode of an n-channel MOS transistor is formed of a polysilicon layer containing an n-type impurity and a p-channel MOS transistor is formed.
By forming the gate electrode of the transistor from a polysilicon layer containing a p-type impurity,
This is a technique for forming a surface type channel also in a transistor.

【0006】DRAMを構成するMOSトランジスタ
(以下、DRAMメモリトランジスタと呼ぶ場合があ
る)のゲート電極間のスペースは、デザインルール上、
最小に近い値で設計される。そして、ソース/ドレイン
領域にコンタクトプラグを形成する場合、一般に、コン
タクトプラグを自己整合的に形成する技術が用いられて
いる。このような技術は、セルフ・アライン・コンタク
ト(SAC)技術と呼ばれている。ところで、SAC技
術を適用するためには、ゲート電極を、例えば、導電材
料層と、窒化シリコン(SiN)から成るオフセット膜
とも呼ばれる絶縁材料層との多層構造にする必要があ
る。また、ゲート電極とコンタクトプラグとの間の距離
を確保するために、ゲート電極の側壁に窒化シリコン
(SiN)から成るサイドウオールを設ける必要があ
る。コンタクトプラグは、具体的には、DRAMメモリ
トランジスタを作製した後、全面に酸化シリコン(Si
2)から成る層間絶縁層を形成し、次いで、ソース/
ドレイン領域の上方に位置する層間絶縁層の部分に開口
部を形成し、かかる開口部内に導電材料を埋め込むこと
によって形成することができる。リソグラフィ法におけ
る所謂合わせずれに起因して、たとえ開口部がゲート電
極の上方にも形成されてしまったとしても、ゲート電極
の頂面に酸化シリコン(SiO2)とエッチング選択比
のある窒化シリコン(SiN)から成る絶縁材料層が堆
積され、しかも、サイドウオールが形成されているの
で、コンタクトホールとゲート電極との間に短絡が発生
するといった現象の発生を防止することができる。
A space between gate electrodes of a MOS transistor (hereinafter, sometimes referred to as a DRAM memory transistor) constituting a DRAM is limited by design rules.
Designed with values close to the minimum. When a contact plug is formed in the source / drain region, a technique of forming the contact plug in a self-aligned manner is generally used. Such a technique is called a self-aligned contact (SAC) technique. By the way, in order to apply the SAC technique, the gate electrode needs to have a multilayer structure of, for example, a conductive material layer and an insulating material layer also called an offset film made of silicon nitride (SiN). Further, in order to secure a distance between the gate electrode and the contact plug, it is necessary to provide a sidewall made of silicon nitride (SiN) on the side wall of the gate electrode. Specifically, the contact plug is formed by forming silicon oxide (Si) over the entire surface after a DRAM memory transistor is manufactured.
O 2 ) is formed, and then the source /
An opening can be formed in a portion of the interlayer insulating layer located above the drain region, and a conductive material can be embedded in the opening. Even if an opening is also formed above the gate electrode due to so-called misalignment in the lithography method, silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiO 2 ) having an etching selectivity are formed on the top surface of the gate electrode. Since the insulating material layer made of SiN) is deposited and the sidewalls are formed, it is possible to prevent the occurrence of a phenomenon such as a short circuit between the contact hole and the gate electrode.

【0007】ところで、大容量のDRAMと論理回路を
混載するには、技術的に困難な問題が生じている。即
ち、素子を微細化して大容量のDRAMを形成するため
には、配線遅延を増大させてはならず、そのためには、
低抵抗のワード線材料が必要とされる。また、ワード線
は、DRAMメモリトランジスタのゲート電極も兼ねて
いるので、1000゜C程度の耐熱性を有することが要
求される。更には、DRAMメモリトランジスタの特性
を低下させないゲート電極であることも要求される。こ
れらの要求から、0.13μm世代のDRAMメモリト
ランジスタにおけるワード線及びゲート電極の材料とし
て、ポリシリコン層上にタングステン(W)から成る高
融点金属材料層を積層したポリメタル構造が有望視され
ている。しかしながら、このようなポリメタル構造をC
MOSトランジスタから構成される論理回路に適用した
場合、pチャネル型MOSトランジスタの電流駆動能力
に問題が生じる。
However, there is a technically difficult problem in mounting a large-capacity DRAM and a logic circuit together. That is, in order to form a large-capacity DRAM by miniaturizing the element, the wiring delay must not be increased.
Low resistance word line material is required. Further, since the word line also serves as the gate electrode of the DRAM memory transistor, it is required to have a heat resistance of about 1000 ° C. Furthermore, it is also required that the gate electrode does not deteriorate the characteristics of the DRAM memory transistor. From these demands, a polymetal structure in which a high melting point metal material layer made of tungsten (W) is laminated on a polysilicon layer as a material of a word line and a gate electrode in a DRAM memory transistor of the 0.13 μm generation is considered promising. . However, such a polymetal structure is
When applied to a logic circuit composed of MOS transistors, a problem arises in the current drive capability of a p-channel MOS transistor.

【0008】即ち、pチャネル型MOSトランジスタの
ゲート電極には、p型不純物であるボロンを高濃度に注
入したポリシリコン層上に、タングステンから成る高融
点金属材料層を積層したポリメタル構造が用いられる。
しかしながら、このようなポリメタル構造に対して、M
OSトランジスタ作製に不可欠な熱処理を行うと、ポリ
シリコン層中のボロンがシリコン半導体基板中あるいは
高融点金属材料層中に拡散してしまい、ポリシリコン層
中のボロン濃度が低下する。このようなボロン濃度の低
下は、ゲート電極へのゲート電圧印加時の寄生ゲート容
量の増大を招き、実効的なゲート絶縁膜容量を低減させ
る。その結果、ゲート電圧印加時に誘起されるチャネル
キャリア密度を低下させ、pチャネル型MOSトランジ
スタの電流駆動能力を低下させてしまう。
That is, the gate electrode of a p-channel MOS transistor has a polymetal structure in which a refractory metal material layer made of tungsten is laminated on a polysilicon layer in which boron as a p-type impurity is implanted at a high concentration. .
However, for such a polymetal structure, M
When heat treatment indispensable for manufacturing an OS transistor is performed, boron in the polysilicon layer diffuses into the silicon semiconductor substrate or the high-melting-point metal material layer, and the boron concentration in the polysilicon layer decreases. Such a decrease in the boron concentration causes an increase in the parasitic gate capacitance when a gate voltage is applied to the gate electrode, and reduces the effective gate insulating film capacitance. As a result, the channel carrier density induced when the gate voltage is applied is reduced, and the current driving capability of the p-channel MOS transistor is reduced.

【0009】また、n型不純物を含有したポリシリコン
層とp型不純物を含有したポリシリコン層のエッチング
レートが異なるので、所望の形状を有するnチャネル型
MOSトランジスタのためのゲート電極と、所望の形状
を有するpチャネル型MOSトランジスタのためのゲー
ト電極を同時に形成することは困難であるし、ゲート絶
縁膜は薄くなる一方であり、ゲート電極の形成のための
エッチング時、半導体基板に損傷が発生する虞がある。
Further, since the polysilicon layer containing the n-type impurity and the polysilicon layer containing the p-type impurity have different etching rates, a gate electrode for an n-channel MOS transistor having a desired shape is provided. It is difficult to simultaneously form a gate electrode for a p-channel MOS transistor having a shape, and the gate insulating film is becoming thinner, and the semiconductor substrate is damaged during etching for forming the gate electrode. There is a risk of doing so.

【0010】以下、従来の半導体装置の製造工程の概要
を、シリコン半導体基板等の模式的な一部断面図である
図26〜図33を参照して説明する。尚、以下の説明に
おいては、第1のトランジスタから論理回路が構成さ
れ、第2のトランジスタからDRAM(より具体的に
は、DRAMメモリトランジスタ)が構成されるとす
る。また、第1のトランジスタは、nチャネル型トラン
ジスタ及びpチャネル型トランジスタであり、第2のト
ランジスタは、nチャネル型トランジスタであるとす
る。各図の(A)は、pチャネル型の第1のトランジス
タの製造工程を示し、各図の(B)は、nチャネル型の
第2のトランジスタの製造工程を示す。
Hereinafter, an outline of a conventional semiconductor device manufacturing process will be described with reference to FIGS. 26 to 33 which are schematic partial sectional views of a silicon semiconductor substrate and the like. In the following description, it is assumed that the first transistor forms a logic circuit, and the second transistor forms a DRAM (more specifically, a DRAM memory transistor). Further, it is assumed that the first transistor is an n-channel transistor and a p-channel transistor, and the second transistor is an n-channel transistor. (A) of each drawing shows a manufacturing process of a p-channel first transistor, and (B) of each drawing shows a manufacturing process of an n-channel second transistor.

【0011】[工程−10]先ず、素子分離領域11を
形成したシリコン半導体基板から成る半導体基板10上
に、ゲート絶縁膜12A,12Bを形成し、ゲート絶縁
膜12A,12B上にゲート電極形成のためのポリシリ
コン層13を堆積する。次いで、ポリシリコン層13中
に、ゲート電極の仕事関数を制御するための不純物を導
入する(図26参照)。具体的には、nチャネル型の第
1のトランジスタ及びnチャネル型の第2のトランジス
タを形成すべき領域のポリシリコン層には、n型不純物
であるリンをイオン注入する。一方、pチャネル型の第
1のトランジスタを形成すべき領域のポリシリコン層に
は、p型不純物であるボロンをイオン注入する。その
後、ゲート電極の低抵抗化のためにタングステンから成
る高融点金属材料層14を全面に形成し、更に、ソース
/ドレイン領域ヘのコンタクトプラグ形成時にゲート電
極を保護するために、窒化シリコン(SiN)から成る
絶縁材料層(オフセット膜)15を高融点金属材料層1
4上に形成する(図27参照)。
[Step-10] First, gate insulating films 12A and 12B are formed on a semiconductor substrate 10 made of a silicon semiconductor substrate having element isolation regions 11 formed thereon, and a gate electrode is formed on the gate insulating films 12A and 12B. Polysilicon layer 13 is deposited. Next, impurities for controlling the work function of the gate electrode are introduced into the polysilicon layer 13 (see FIG. 26). Specifically, phosphorus which is an n-type impurity is ion-implanted into a polysilicon layer in a region where an n-channel first transistor and an n-channel second transistor are to be formed. On the other hand, boron, which is a p-type impurity, is ion-implanted into a polysilicon layer in a region where a p-channel first transistor is to be formed. Thereafter, a refractory metal material layer 14 made of tungsten is formed on the entire surface to reduce the resistance of the gate electrode, and silicon nitride (SiN) is used to protect the gate electrode when a contact plug is formed in the source / drain region. ) Made of the high melting point metal material layer 1
4 (see FIG. 27).

【0012】高融点金属材料層14及び絶縁材料層15
を堆積させるので、ポリシリコン層13中への不純物の
導入を、図26に示すように、高融点金属材料層14の
形成前に行っておく必要がある。即ち、高融点金属材料
層14及び絶縁材料層15を通してポリシリコン層13
中に不純物の導入を行うことは困難であり、たとえ不純
物を導入できたとしても、同時に、ポリシリコン層13
の下方に位置する半導体基板10にまで不純物が導入さ
れてしまう。しかも、このときの半導体基板10への不
純物の導入量は不均一である。半導体基板10中に不純
物が導入されてしまうと、トランジスタの閾値電圧Vth
が設計値からシフトしてしまい、しかも、このシフト量
は不均一になる。その結果、トランジスタの特性が低下
してしまう。以上の理由から、不純物、特にボロンを導
入した後、高融点金属材料層14及び絶縁材料層15を
堆積させるが、窒化シリコン(SiN)から成る絶縁材
料層15の堆積は比較的高温で行われるので(700゜
C以上)、このとき、条件によっては、熱拡散し易いボ
ロンが、半導体基板10や高融点金属材料層14中に拡
散してしまうという問題が発生する。
High melting point metal material layer 14 and insulating material layer 15
Therefore, it is necessary to introduce impurities into the polysilicon layer 13 before forming the refractory metal material layer 14 as shown in FIG. That is, the polysilicon layer 13 passes through the refractory metal material layer 14 and the insulating material layer 15.
It is difficult to introduce impurities into the inside of the polysilicon layer 13 even if the impurities can be introduced.
Impurities are introduced into the semiconductor substrate 10 located below the semiconductor substrate 10. In addition, the amount of impurities introduced into the semiconductor substrate 10 at this time is not uniform. If impurities are introduced into the semiconductor substrate 10, the threshold voltage V th of the transistor
Shifts from the design value, and the shift amount becomes non-uniform. As a result, the characteristics of the transistor deteriorate. For the above reasons, after introducing impurities, particularly boron, the high melting point metal material layer 14 and the insulating material layer 15 are deposited. The insulating material layer 15 made of silicon nitride (SiN) is deposited at a relatively high temperature. Therefore (at 700 ° C. or more), at this time, depending on the condition, there is a problem that boron which is easily thermally diffused diffuses into the semiconductor substrate 10 and the high melting point metal material layer 14.

【0013】[工程−20]その後、リソグラフィ法及
びドライエッチング法に基づき、絶縁材料層15、高融
点金属材料層14及びポリシリコン層13をパターニン
グすることによって、第1のトランジスタ及び第2のト
ランジスタを構成するゲート電極20A,20Bを形成
する(図28参照)。尚、n型不純物を含有したポリシ
リコン層13とp型不純物を含有したポリシリコン層1
3のエッチングレートが異なるので、所望の形状を有す
るnチャネル型トランジスタのためのゲート電極と、所
望の形状を有するpチャネル型トランジスタのためのゲ
ート電極を同時に形成することが困難となる。
[Step-20] Thereafter, the first transistor and the second transistor are patterned by patterning the insulating material layer 15, the refractory metal material layer 14, and the polysilicon layer 13 based on a lithography method and a dry etching method. Are formed (see FIG. 28). The polysilicon layer 13 containing an n-type impurity and the polysilicon layer 1 containing a p-type impurity
Since the etching rates of 3 are different, it is difficult to simultaneously form a gate electrode for an n-channel transistor having a desired shape and a gate electrode for a p-channel transistor having a desired shape.

【0014】[工程−30]次に、ゲート電極20A,
20Bをイオン注入用マスクとして用いて、第2のトラ
ンジスタを構成するソース/ドレイン領域22Bを形成
するための不純物の導入、及び、第1のトランジスタを
構成するLDD構造あるいはエクステンション領域21
Aを形成するための不純物の導入を行う(図29参
照)。具体的には、nチャネル型の第1のトランジスタ
を形成すべき領域の半導体基板10には、n型不純物で
あるヒ素をイオン注入し、nチャネル型の第2のトラン
ジスタを形成すべき領域の半導体基板10には、n型不
純物であるリンをイオン注入し、pチャネル型の第1の
トランジスタを形成すべき領域の半導体基板10には、
p型不純物であるBF2をイオン注入する。尚、参照番
号23Bはチャネル形成領域である。
[Step-30] Next, the gate electrode 20A,
Using 20B as an ion implantation mask, doping of impurities for forming source / drain regions 22B forming the second transistor, and LDD structure or extension region 21 forming the first transistor are performed.
Impurities for forming A are introduced (see FIG. 29). Specifically, arsenic, which is an n-type impurity, is ion-implanted into the semiconductor substrate 10 in a region where an n-channel first transistor is to be formed. The semiconductor substrate 10 is ion-implanted with phosphorus as an n-type impurity, and the region of the semiconductor substrate 10 where the p-channel first transistor is to be formed is
BF 2 which is a p-type impurity is ion-implanted. Reference numeral 23B is a channel formation region.

【0015】[工程−40]その後、CVD法に基づ
き、全面に絶縁層24を形成する。次いで、第2のトラ
ンジスタを形成すべき領域をエッチング用マスクにて保
護した状態で、絶縁層24をドライエッチング(エッチ
バック)することによって、第1のトランジスタを構成
するゲート電極20Aの側壁にサイドウオール224A
を形成した後、エッチング用マスクを除去する(図30
参照)。第2のトランジスタを形成すべき領域はエッチ
ング用マスクで保護された状態にあるので、第2のトラ
ンジスタを形成すべき領域の半導体基板10にダメージ
が発生することはない。また、第2のトランジスタを構
成するゲート電極20Bの頂面には絶縁層24が残さ
れ、更には、ゲート電極20Bの側面にはサイドウオー
ルとして絶縁層24が残される。サイドウオール224
Aを構成する絶縁層24は、ソース/ドレイン領域ヘの
コンタクトプラグ形成時にゲート電極を保護するために
窒化シリコン(SiN)から構成することが望ましい
が、窒化シリコン(SiN)から成る絶縁層24の堆積
は比較的高温で行われるので(700゜C以上)、やは
り、ポリシリコン層13中のボロンが半導体基板10や
タングステンから成る高融点金属材料層14中に拡散し
てしまう虞がある。
[Step-40] Thereafter, an insulating layer 24 is formed on the entire surface by the CVD method. Next, while the region where the second transistor is to be formed is protected by the etching mask, the insulating layer 24 is dry-etched (etched back) to form a side wall on the side wall of the gate electrode 20A constituting the first transistor. Wall 224A
Is formed, the etching mask is removed (FIG. 30).
reference). Since the region where the second transistor is to be formed is protected by the etching mask, no damage occurs to the semiconductor substrate 10 in the region where the second transistor is to be formed. The insulating layer 24 is left on the top surface of the gate electrode 20B constituting the second transistor, and the insulating layer 24 is left on the side surface of the gate electrode 20B as a sidewall. Side wall 224
The insulating layer 24 constituting A is preferably made of silicon nitride (SiN) in order to protect the gate electrode at the time of forming a contact plug in the source / drain region, but is preferably made of silicon nitride (SiN). Since the deposition is performed at a relatively high temperature (700 ° C. or higher), there is a possibility that boron in the polysilicon layer 13 may diffuse into the semiconductor substrate 10 and the high melting point metal material layer 14 made of tungsten.

【0016】[工程−50]次に、第1のトランジスタ
を構成するゲート電極20A及びサイドウオール224
Aをマスクとして用いて、第1のトランジスタを形成す
べき領域の半導体基板10に、ソース/ドレイン領域2
2Aを形成するための不純物の導入を行う(図31参
照)。具体的には、nチャネル型の第1のトランジスタ
を形成すべき領域の半導体基板10にはn型不純物をイ
オン注入し、pチャネル型の第1のトランジスタを形成
すべき領域の半導体基板10にはp型不純物をイオン注
入する。その後、導入された不純物の活性化熱処理を行
う。このときの熱処理は、1000゜C程度のRTA
(Rapid Thermal Annealing)法にて行う。尚、参照番
号23Aはチャネル形成領域である。
[Step-50] Next, the gate electrode 20A and the sidewall 224 constituting the first transistor
By using A as a mask, the source / drain region 2 is formed in the semiconductor substrate 10 in the region where the first transistor is to be formed.
Impurities for forming 2A are introduced (see FIG. 31). Specifically, an n-type impurity is ion-implanted into the semiconductor substrate 10 in the region where the n-channel first transistor is to be formed, and the semiconductor substrate 10 in the region where the p-channel first transistor is to be formed. Implants p-type impurities. After that, heat treatment for activating the introduced impurities is performed. The heat treatment at this time is performed by RTA of about 1000 ° C.
(Rapid Thermal Annealing) method. Reference numeral 23A is a channel formation region.

【0017】[工程−60]続いて、全面に高融点金属
層25を堆積させ(図32)、サリサイド技術に基づ
き、第1のトランジスタを構成するソース/ドレイン領
域22A上のみに、シリサイド層26を形成する(図3
3参照)。
[Step-60] Subsequently, a refractory metal layer 25 is deposited on the entire surface (FIG. 32), and the silicide layer 26 is formed only on the source / drain region 22A constituting the first transistor based on the salicide technique. (Fig. 3
3).

【0018】[工程−70]以降、公知の方法に基づ
き、各種の配線やDRAMを構成するキャパシタ部を形
成することによって、半導体装置を完成させる。
[Step-70] After that, various semiconductor devices are completed by forming various wirings and capacitor portions constituting the DRAM based on a known method.

【0019】尚、大容量のDRAMと論理回路が混載さ
れた集積回路において、どちらのゲート電極をもサリサ
イド技術を用いてポリシリコン層とシリサイド層の2層
構造とした場合、以下の問題が生じる。即ち、即ち、D
RAMメモリトランジスタのノード側のソース/ドレイ
ン領域とシリサイド層との間に生じる接合に起因したリ
ーク電流によって、データ保持特性が低下する。また、
一般に、0.25μm世代のDRAMにおいては256
個のDRAMメモリトランジスタが、0.18μm世代
のDRAMにおいては512個のDRAMメモリトラン
ジスタが、1本のビット線に接続されるが、ビット線側
のソース/ドレイン領域とシリサイド層との間に生じる
接合に起因したリーク電流の総和としてのビット線への
リーク電流の増加によって、ビット線を流れる信号の振
幅低下による低電圧マージンの低下や減少、データ保持
特性(例えば、リフレッシュ特性)の低下が生じる。
Incidentally, in an integrated circuit in which a large-capacity DRAM and a logic circuit are mixedly mounted, if both gate electrodes have a two-layer structure of a polysilicon layer and a silicide layer using salicide technology, the following problem occurs. . That is, ie, D
The data retention characteristic is degraded by a leak current caused by a junction generated between the source / drain region on the node side of the RAM memory transistor and the silicide layer. Also,
Generally, in a 0.25 μm generation DRAM, 256
In the DRAM of the 0.18 μm generation, 512 DRAM memory transistors are connected to one bit line, but occur between the source / drain region on the bit line side and the silicide layer. The increase in the leakage current to the bit line as the sum of the leakage currents caused by the junction causes a reduction or reduction of a low voltage margin due to a reduction in the amplitude of a signal flowing through the bit line, and a reduction in data retention characteristics (for example, refresh characteristics). .

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】論理回路においては、
寄生抵抗の低減のために、第1のトランジスタを構成す
るソース/ドレイン領域22Aにシリサイド層26を形
成する必要がある。ところで、シリサイド層26のシー
ト抵抗は、堆積させる高融点金属層25の厚さで決ま
り、厚さを厚くした方がシート抵抗は低くなる。一方、
ゲート電極20Aとゲート電極20Aとの間のソース/
ドレイン領域22A上に堆積させ得る高融点金属層25
の厚さは、ゲート電極20Aとゲート電極20Aとの間
の間隔と、ゲート電極20Aの高さとで決まるアスペク
ト比(ゲート電極の高さ/ゲート電極の間隔)によって
決定される。つまり、アスペクト比の大きい領域の高融
点金属層25の堆積厚さは、アスペクト比の小さい領域
に比べて薄くなってしまい(図32の参照番号25’を
参照)、その結果、得られるシリサイド層26の厚さも
薄くなる(図33の参照番号26’を参照)。堆積させ
るべき高融点金属層25の厚さの上限(アスペクト比の
小さい領域に形成される高融点金属層25の厚さ)は、
ソース/ドレイン領域22Aの接合リークを増加させな
い厚さに基づき決定されるので、アスペクト比の大きい
領域のシリサイド層26のシート抵抗は、無視できない
までに増加してしまう。尚、形成されるシリサイド層2
6の厚さは、堆積した高融点金属層25の厚さに比例す
る。そして、ソース/ドレイン領域22Aのシート抵抗
は、形成したシリサイド層26の厚さに反比例する。一
方、高融点金属層25の厚さを厚くすると、形成される
シリサイド層26の厚さも厚くなり、ソース/ドレイン
領域22Aの接合リークが増大する。従って、ソース/
ドレイン領域22Aのシート抵抗と、ソース/ドレイン
領域22Aの接合リークとを考慮した上で、シリサイド
層26の厚さを決定する。
SUMMARY OF THE INVENTION In a logic circuit,
In order to reduce the parasitic resistance, it is necessary to form the silicide layer 26 in the source / drain region 22A constituting the first transistor. Incidentally, the sheet resistance of the silicide layer 26 is determined by the thickness of the high melting point metal layer 25 to be deposited, and the sheet resistance becomes lower as the thickness is increased. on the other hand,
Source / gate between gate electrode 20A and gate electrode 20A
Refractory metal layer 25 that can be deposited on drain region 22A
Is determined by an aspect ratio (gate electrode height / gate electrode interval) determined by the distance between the gate electrodes 20A and the height of the gate electrode 20A. That is, the deposition thickness of the refractory metal layer 25 in the region having a large aspect ratio is smaller than that in the region having a small aspect ratio (see reference numeral 25 'in FIG. 32), and as a result, the obtained silicide layer is obtained. The thickness of 26 is also reduced (see reference numeral 26 'in FIG. 33). The upper limit of the thickness of the refractory metal layer 25 to be deposited (the thickness of the refractory metal layer 25 formed in a region having a small aspect ratio) is:
Since it is determined based on the thickness of the source / drain region 22A that does not increase the junction leakage, the sheet resistance of the silicide layer 26 in the region having a large aspect ratio increases to a level that cannot be ignored. The silicide layer 2 to be formed
The thickness of 6 is proportional to the thickness of the deposited refractory metal layer 25. The sheet resistance of the source / drain region 22A is inversely proportional to the thickness of the formed silicide layer 26. On the other hand, when the thickness of the refractory metal layer 25 is increased, the thickness of the formed silicide layer 26 is also increased, and the junction leakage of the source / drain region 22A increases. Therefore, the source /
The thickness of the silicide layer 26 is determined in consideration of the sheet resistance of the drain region 22A and the junction leak of the source / drain region 22A.

【0021】従来の技術にあっては、[工程−60]に
おいて、第1のトランジスタを構成するゲート電極20
Aも、第2のトランジスタと略同じく、ポリシリコン層
13、高融点金属材料層14及び絶縁材料層15が積層
された構造である。それ故、第1のトランジスタを構成
するゲート電極20Aの高さが高い構造となっている。
それ故、第1のトランジスタが複数形成された論理回路
においては、第1のトランジスタを構成するゲート電極
20Aとゲート電極20Aとの間の間隔の小さい領域
は、[工程−60]において高融点金属層25を堆積さ
せる際、アスペクト比の大きい構造となっている。その
結果、ゲート電極20Aとゲート電極20Aとの間の間
隔の小さい領域に堆積される高融点金属層25の厚さ
は、間隔の大きい領域に比べて薄くなってしまう(図3
2の参照番号25’を参照)。
In the prior art, in [Step-60], the gate electrode 20 constituting the first transistor is formed.
A also has a structure in which a polysilicon layer 13, a high-melting metal material layer 14, and an insulating material layer 15 are laminated, substantially in the same manner as the second transistor. Therefore, the structure is such that the height of the gate electrode 20A constituting the first transistor is high.
Therefore, in a logic circuit in which a plurality of first transistors are formed, a region where the distance between the gate electrodes 20A constituting the first transistor is small is a high melting point metal in [Step-60]. When the layer 25 is deposited, the structure has a large aspect ratio. As a result, the thickness of the refractory metal layer 25 deposited in the region where the distance between the gate electrodes 20A is small is smaller than that in the region where the distance is large (FIG. 3).
2 reference number 25 ').

【0022】従って、本発明の目的は、例えば、大容量
のDRAMと論理回路を1チップに混載するために、D
RAMメモリトランジスタのゲート電極(ワード線)の
低抵抗化を図り、しかも、CMOSトランジスタから構
成された論理回路の特にpチャネル型MOSトランジス
タの電流駆動能力の低下を回避することができ、更に
は、論理回路を構成するCMOSトランジスタの寄生抵
抗を低減し得る集積回路、及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide, for example, a DRAM having a large capacity and a logic circuit on a single chip.
The resistance of the gate electrode (word line) of the RAM memory transistor can be reduced, and the current driving capability of a logic circuit composed of CMOS transistors, particularly a p-channel MOS transistor, can be prevented from lowering. An object of the present invention is to provide an integrated circuit capable of reducing the parasitic resistance of a CMOS transistor constituting a logic circuit, and a method for manufacturing the same.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の半導体装置は、半導体層の第1の領域に形
成された複数の第1のトランジスタ、及び、該半導体層
の第2の領域に形成された複数の第2のトランジスタか
ら構成された半導体装置であって、第1及び第2のトラ
ンジスタのそれぞれは、ゲート電極、チャネル形成領
域、及び、ソース/ドレイン領域から成り、第1のトラ
ンジスタにおけるゲート電極の高さは、第2のトランジ
スタにおけるゲート電極の高さよりも低いことを特徴と
する。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises a plurality of first transistors formed in a first region of a semiconductor layer and a second transistor formed in a first region of the semiconductor layer. A semiconductor device including a plurality of second transistors formed in a region, wherein each of the first and second transistors includes a gate electrode, a channel formation region, and a source / drain region; The height of the gate electrode in the first transistor is lower than the height of the gate electrode in the second transistor.

【0024】尚、ゲート電極は、1層あるいは2層以上
の導電材料層のみから構成されている場合もあるし、1
層あるいは2層以上の導電材料層と1層あるいは2層以
上の絶縁材料層から構成されている場合もある。ゲート
電極の高さとは、ゲート電極が1層の導電材料層から構
成されている場合には、1層の導電材料層の厚さ、2層
以上の導電材料層から構成されている場合には、2層以
上の導電材料層の合計厚さ、1層あるいは2層以上の導
電材料層と1層あるいは2層以上の絶縁材料層から構成
されている場合には、これらの導電材料層と絶縁材料層
の合計厚さを意味する。
The gate electrode may be composed of only one or two or more conductive material layers.
It may be composed of a layer or two or more conductive material layers and one or two or more insulating material layers. The height of the gate electrode means the thickness of one conductive material layer when the gate electrode is formed of one conductive material layer, and the thickness of two or more conductive material layers when the gate electrode is formed of one or more conductive material layers. The total thickness of two or more conductive material layers, one layer or two or more conductive material layers, and one or two or more insulating material layers; It means the total thickness of the material layer.

【0025】上記の目的を達成するための本発明の第1
の態様に係る半導体装置の製造方法は、本発明の半導体
装置における第1のトランジスタを製造するための方法
である。即ち、本発明の第1の態様に係る半導体装置の
製造方法は、半導体層の第1の領域に形成された複数の
第1のトランジスタ、及び、該半導体層の第2の領域に
形成された複数の第2のトランジスタから構成され、第
1及び第2のトランジスタのそれぞれは、ゲート電極、
チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から成
る半導体装置における第1のトランジスタの製造方法で
あって、(A)半導体層の表面にゲート絶縁膜を形成し
た後、多結晶又は非晶質のシリコン層(ポリシリコン層
又はアモルファスシリコン層)を形成し、次いで、該シ
リコン層上にキャップ層を形成した後、キャップ層及び
シリコン層をパターニングする工程と、(B)パターニ
ングされたシリコン層及びキャップ層から成る積層体の
側壁にサイドウオールを形成する工程と、(C)キャッ
プ層を除去する工程と、(D)シリコン層及び半導体層
に不純物を導入することによって、パターニングされた
シリコン層から成るゲート電極を形成し、併せて、半導
体層にソース/ドレイン領域を形成する工程と、(E)
ソース/ドレイン領域を構成する半導体層の部分、及
び、ゲート電極を構成するシリコン層の表面に、シリサ
イド層を形成する工程、を具備することを特徴とする。
The first object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The method for manufacturing a semiconductor device according to the aspect is a method for manufacturing the first transistor in the semiconductor device of the present invention. That is, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the plurality of first transistors formed in the first region of the semiconductor layer and the plurality of first transistors formed in the second region of the semiconductor layer A plurality of second transistors, each of the first and second transistors having a gate electrode,
A method for manufacturing a first transistor in a semiconductor device including a channel formation region and a source / drain region, comprising: (A) forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor layer; Forming a layer (polysilicon layer or amorphous silicon layer), then forming a cap layer on the silicon layer, and then patterning the cap layer and the silicon layer; and (B) the patterned silicon layer and the cap layer Forming a sidewall on the side wall of the laminate comprising: (C) removing the cap layer; and (D) introducing a impurity into the silicon layer and the semiconductor layer to form a gate comprising a silicon layer patterned. (E) forming an electrode and, at the same time, forming source / drain regions in the semiconductor layer;
A step of forming a silicide layer on a portion of the semiconductor layer forming the source / drain regions and on a surface of the silicon layer forming the gate electrode.

【0026】本発明の第1の態様に係る半導体装置の製
造方法によって製造されるトランジスタのゲート電極
は、下から、不純物が導入されたシリコン層、その上に
形成されたシリサイド層の2層から構成される。
The gate electrode of the transistor manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention is formed from two layers, a silicon layer doped with impurities and a silicide layer formed thereon from below. Be composed.

【0027】上記の目的を達成するための本発明の第2
の態様に係る半導体装置の製造方法は、本発明の半導体
装置を製造するための方法である。即ち、半導体層の第
1の領域に形成された複数の第1のトランジスタ、及
び、該半導体層の第2の領域に形成された複数の第2の
トランジスタから構成され、第1及び第2のトランジス
タのそれぞれは、ゲート電極、チャネル形成領域、及
び、ソース/ドレイン領域から成る半導体装置の製造方
法であって、(A)半導体層の表面にゲート絶縁膜を形
成した後、多結晶又は非晶質のシリコン層(ポリシリコ
ン層又はアモルファスシリコン層)を形成し、次いで、
少なくとも、第2のトランジスタを形成すべき領域のシ
リコン層に不純物を導入する工程と、(B)該シリコン
層上に、高融点金属材料層及び絶縁材料層を順次積層し
た後、第1のトランジスタを形成すべき領域の絶縁材料
層及び高融点金属材料層を除去する工程と、(C)全面
にキャップ層を形成した後、第2のトランジスタを形成
すべき領域のキャップ層を除去する工程と、(D)絶縁
材料層、高融点金属材料層及びシリコン層をパターニン
グすることによって第2のトランジスタを構成するゲー
ト電極を形成し、併せて、キャップ層及びシリコン層を
パターニングする工程と、(E)第2のトランジスタを
形成すべき領域の半導体層に不純物を導入することによ
って、第2のトランジスタを構成するソース/ドレイン
領域を形成する工程と、(F)第2のトランジスタを形
成すべき領域を絶縁層で被覆し、併せて、パターニング
されたシリコン層及びキャップ層から成る積層体の側壁
にサイドウオールを形成する工程と、(G)キャップ層
を除去する工程と、(H)第1のトランジスタを形成す
べき領域の半導体層及びシリコン層に不純物を導入する
ことによって、第1のトランジスタを構成するソース/
ドレイン領域及びゲート電極を形成する工程と、(I)
第1のトランジスタのソース/ドレイン領域を構成する
半導体層の部分、及び、第1のトランジスタのゲート電
極を構成するシリコン層の表面に、シリサイド層を形成
する工程、から成ることを特徴とする。
The second object of the present invention to achieve the above object.
The method for manufacturing a semiconductor device according to the aspect is a method for manufacturing the semiconductor device of the present invention. That is, the first and second transistors include a plurality of first transistors formed in a first region of the semiconductor layer and a plurality of second transistors formed in a second region of the semiconductor layer. Each of the transistors is a method for manufacturing a semiconductor device including a gate electrode, a channel formation region, and a source / drain region, wherein (A) after forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor layer, polycrystalline or amorphous. Quality silicon layer (polysilicon layer or amorphous silicon layer), and then
At least a step of introducing an impurity into a silicon layer in a region where a second transistor is to be formed, and (B) a step of sequentially stacking a high melting point metal material layer and an insulating material layer on the silicon layer, Removing the insulating material layer and the refractory metal material layer in the region where the second transistor is to be formed, and (C) removing the cap layer in the region where the second transistor is to be formed after forming the cap layer on the entire surface. (D) forming a gate electrode constituting the second transistor by patterning the insulating material layer, the refractory metal material layer and the silicon layer, and simultaneously patterning the cap layer and the silicon layer; A) forming a source / drain region forming the second transistor by introducing an impurity into a semiconductor layer in a region where the second transistor is to be formed; (G) a step of covering a region where a second transistor is to be formed with an insulating layer, and forming sidewalls on side walls of the stacked body including the patterned silicon layer and the cap layer; Removing the cap layer; and (H) introducing an impurity into the semiconductor layer and the silicon layer in a region where the first transistor is to be formed, so that the source / source constituting the first transistor is formed.
Forming a drain region and a gate electrode; and (I)
A step of forming a silicide layer on a portion of a semiconductor layer forming source / drain regions of the first transistor and a surface of a silicon layer forming a gate electrode of the first transistor.

【0028】上記の目的を達成するための本発明の第3
の態様に係る半導体装置の製造方法も、本発明の半導体
装置を製造するための方法である。第3の態様に係る半
導体装置の製造方法は、キャップ層を形成しない点が、
第2の態様に係る半導体装置の製造方法と異なる。即
ち、半導体層の第1の領域に形成された複数の第1のト
ランジスタ、及び、該半導体層の第2の領域に形成され
た複数の第2のトランジスタから構成され、第1及び第
2のトランジスタのそれぞれは、ゲート電極、チャネル
形成領域、及び、ソース/ドレイン領域から成る半導体
装置の製造方法であって、(A)半導体層の表面にゲー
ト絶縁膜を形成した後、多結晶又は非晶質のシリコン層
(ポリシリコン層又はアモルファスシリコン層)を形成
し、次いで、少なくとも、第2のトランジスタを形成す
べき領域のシリコン層に不純物を導入する工程と、
(B)該シリコン層上に、高融点金属材料層及び絶縁材
料層を順次積層した後、第1のトランジスタを形成すべ
き領域の絶縁材料層及び高融点金属材料層を除去する工
程と、(C)絶縁材料層、高融点金属材料層及びシリコ
ン層をパターニングすることによって第2のトランジス
タを構成するゲート電極を形成し、併せて、シリコン層
をパターニングする工程と、(D)第2のトランジスタ
を形成すべき領域の半導体層に不純物を導入することに
よって、第2のトランジスタを構成するソース/ドレイ
ン領域を形成する工程と、(E)第2のトランジスタを
形成すべき領域を絶縁層で被覆し、併せて、パターニン
グされたシリコン層の側壁にサイドウオールを形成する
工程と、(F)第1のトランジスタを形成すべき領域の
半導体層及びシリコン層に不純物を導入することによっ
て、第1のトランジスタを構成するソース/ドレイン領
域及びゲート電極を形成する工程と、(G)第1のトラ
ンジスタのソース/ドレイン領域を構成する半導体層の
部分、及び、第1のトランジスタのゲート電極を構成す
るシリコン層の表面に、シリサイド層を形成する工程、
から成ることを特徴とする。
The third object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The method for manufacturing a semiconductor device according to the aspect is also a method for manufacturing the semiconductor device of the present invention. The method for manufacturing a semiconductor device according to the third aspect is characterized in that a cap layer is not formed.
This is different from the semiconductor device manufacturing method according to the second aspect. That is, the first and second transistors include a plurality of first transistors formed in a first region of the semiconductor layer and a plurality of second transistors formed in a second region of the semiconductor layer. Each of the transistors is a method for manufacturing a semiconductor device including a gate electrode, a channel formation region, and a source / drain region, wherein (A) after forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor layer, polycrystalline or amorphous. Forming a quality silicon layer (polysilicon layer or amorphous silicon layer), and then introducing an impurity into at least the silicon layer in a region where the second transistor is to be formed;
(B) a step of sequentially stacking a high melting point metal material layer and an insulating material layer on the silicon layer, and then removing the insulating material layer and the high melting point metal material layer in a region where the first transistor is to be formed; C) a step of forming a gate electrode constituting the second transistor by patterning the insulating material layer, the refractory metal material layer, and the silicon layer, and simultaneously patterning the silicon layer; and (D) the second transistor. Forming source / drain regions constituting the second transistor by introducing impurities into a semiconductor layer in a region where a second transistor is to be formed, and (E) covering a region where a second transistor is to be formed with an insulating layer. Forming a sidewall on the side wall of the patterned silicon layer; and (F) forming a semiconductor layer and a silicon layer in a region where the first transistor is to be formed. Forming a source / drain region and a gate electrode constituting the first transistor by introducing an impurity into the transistor layer; (G) a portion of a semiconductor layer constituting a source / drain region of the first transistor; And forming a silicide layer on a surface of a silicon layer forming a gate electrode of the first transistor;
Characterized by comprising:

【0029】尚、本発明の第2の態様若しくは第3の態
様に係る半導体装置の製造方法において、工程(A)
で、「少なくとも」第2のトランジスタを形成すべき領
域のシリコン層に不純物を導入するとは、導入する不純
物の型に依っては(より具体的には、n型不純物を導入
する場合には)、第2のトランジスタを形成すべき領域
のシリコン層だけでなく、第1のトランジスタを形成す
べき領域のシリコン層にも不純物を導入してもよいこと
を意味する。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the second or third aspect of the present invention, the step (A)
Then, "to introduce an impurity into the silicon layer in the region where the second transistor is to be formed" at least "means depending on the type of the impurity to be introduced (more specifically, when introducing an n-type impurity). This means that impurities may be introduced not only into the silicon layer in the region where the second transistor is to be formed but also into the silicon layer in the region where the first transistor is to be formed.

【0030】本発明の第2の態様若しくは第3の態様に
係る半導体装置の製造方法によって製造される第1のト
ランジスタのゲート電極は、下から、不純物が導入され
たシリコン層、その上に形成されたシリサイド層の2層
から構成される。また、第2のトランジスタのゲート電
極は、下から、不純物が導入されたシリコン層、その上
に形成された高融点金属材料層、絶縁材料層、絶縁層の
4層から構成される。本発明においては、第1のトラン
ジスタのゲート電極の高さは、第2のトランジスタのゲ
ート電極の高さよりも低いが、具体的には、第1のトラ
ンジスタにおけるゲート電極と第2のトランジスタにお
けるゲート電極とは、その断面構造が異なっている。
The gate electrode of the first transistor manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to the second or third aspect of the present invention is formed from below on a silicon layer into which an impurity is introduced, and on the silicon layer. Composed of two silicide layers. The gate electrode of the second transistor includes, from the bottom, a silicon layer into which impurities are introduced, and a refractory metal material layer, an insulating material layer, and an insulating layer formed thereon. In the present invention, the height of the gate electrode of the first transistor is lower than the height of the gate electrode of the second transistor. Specifically, the gate electrode of the first transistor and the gate electrode of the second transistor are different. The electrode has a different cross-sectional structure.

【0031】本発明の半導体装置、あるいは又、本発明
の第1の態様〜第3の態様に係る半導体装置の製造方法
(以下、これらを総称して、単に本発明と呼ぶ場合があ
る)においては、第1のトランジスタから論理回路が構
成され、第2のトランジスタからダイナミック・ランダ
ム・アクセス・メモリ(DRAM)が構成されている構
造とすることができる。
In the method of manufacturing the semiconductor device of the present invention or the semiconductor device according to the first to third aspects of the present invention (hereinafter, these may be collectively simply referred to as the present invention). May have a structure in which a first transistor forms a logic circuit, and a second transistor forms a dynamic random access memory (DRAM).

【0032】本発明の半導体装置においては、第1のト
ランジスタのソース/ドレイン領域にシリサイド層が形
成されている構成とすることができる。また、第1のト
ランジスタにおけるゲート電極は、多結晶又は非晶質の
シリコン層(ポリシリコン層又はアモルファスシリコン
層)、及び、該シリコン層上に形成されたシリサイド層
の2層構造(ゲート電極の高さは、シリコン層とシリサ
イド層の合計厚さ)であり、第2のトランジスタにおけ
るゲート電極は、少なくとも、多結晶又は非晶質のシリ
コン層(ポリシリコン層又はアモルファスシリコン
層)、該シリコン層上に形成された高融点金属材料層、
及び、該高融点金属材料層上に形成された絶縁材料層の
3層構造(ゲート電極の高さは、シリコン層と高融点金
属材料層と絶縁材料層の合計厚さ)であることが望まし
い。尚、第2のトランジスタにおけるゲート電極は、シ
リコン層、該シリコン層上に形成された高融点金属材料
層、該高融点金属材料層上に形成された絶縁材料層、該
絶縁材料層上及びゲート電極の側壁に形成され絶縁層の
4層構造(ゲート電極の高さは、シリコン層と高融点金
属材料層と絶縁材料層と絶縁層の合計厚さ)とすること
もできる。
In the semiconductor device of the present invention, the first transistor may have a structure in which a silicide layer is formed in the source / drain region. The gate electrode of the first transistor has a two-layer structure of a polycrystalline or amorphous silicon layer (a polysilicon layer or an amorphous silicon layer) and a silicide layer formed on the silicon layer (the gate electrode). The height is the total thickness of the silicon layer and the silicide layer), and the gate electrode in the second transistor is at least a polycrystalline or amorphous silicon layer (polysilicon layer or amorphous silicon layer). A refractory metal material layer formed on the
Further, it is preferable that the insulating material layer has a three-layer structure (the height of the gate electrode is the total thickness of the silicon layer, the high melting point metal material layer, and the insulating material layer) formed on the high melting point metal material layer. . Note that a gate electrode in the second transistor includes a silicon layer, a high melting point metal material layer formed on the silicon layer, an insulating material layer formed on the high melting point metal material layer, the insulating material layer, and the gate. A four-layer structure of the insulating layer formed on the side wall of the electrode (the height of the gate electrode is the total thickness of the silicon layer, the refractory metal material layer, the insulating material layer, and the insulating layer) can also be employed.

【0033】本発明において、ゲート電極を構成する高
融点金属材料層として、タングステン(W)層やタング
ステンシリサイド層を例示することができる。また、シ
リコン層と高融点金属材料層との間に、シリコン層を構
成するシリコン原子と高融点金属材料層を構成する金属
原子との反応を防止するために、例えば、WN、Ti
N、ZrN、HfNといった各種金属窒化物から成る反
応防止層を形成することが好ましい。
In the present invention, a tungsten (W) layer or a tungsten silicide layer can be exemplified as the refractory metal material layer constituting the gate electrode. Further, in order to prevent a reaction between silicon atoms constituting the silicon layer and metal atoms constituting the high melting point metal material layer between the silicon layer and the high melting point metal material layer, for example, WN, Ti
It is preferable to form a reaction prevention layer made of various metal nitrides such as N, ZrN, and HfN.

【0034】絶縁材料層を構成する絶縁材料は、第1の
トランジスタ及び第2のトランジスタを形成した後、全
面に形成される層間絶縁層を構成する絶縁材料との間に
エッチング選択比のある絶縁材料であることが好まし
く、層間絶縁層を例えば酸化シリコン系材料から構成す
る場合、絶縁材料層を窒化シリコン(SiN)層から構
成することが好ましい。
The insulating material forming the insulating material layer is an insulating material having an etching selectivity with respect to the insulating material forming the interlayer insulating layer formed on the entire surface after forming the first transistor and the second transistor. Preferably, the material is a material. When the interlayer insulating layer is made of, for example, a silicon oxide-based material, the insulating material layer is preferably made of a silicon nitride (SiN) layer.

【0035】サイドウオールあるいは絶縁層を構成する
材料は、層間絶縁層を構成する絶縁材料及び半導体層と
の間にエッチング選択比のある絶縁材料であることが好
ましく、窒化シリコン(SiN)や、窒化シリコン(S
iN)層と酸化シリコン(SiO2)層の2層構造を例
示することができる。
The material forming the sidewall or the insulating layer is preferably an insulating material having an etching selectivity between the insulating material forming the interlayer insulating layer and the semiconductor layer, such as silicon nitride (SiN) or nitride. Silicon (S
An example is a two-layer structure of an iN) layer and a silicon oxide (SiO 2 ) layer.

【0036】ゲート絶縁膜は、例えば、半導体層の表面
を湿式あるいは乾式の熱酸化法にて酸化することによっ
て形成することができる。半導体層の表面を熱酸化した
後、その表面に窒化処理を施し、酸窒化シリコン(Si
ON)と酸化シリコン(SiO2)の2層、あるいは窒
化シリコン(SiN)と酸化シリコン(SiO2)の2
層から構成されたゲート絶縁膜としてもよい。
The gate insulating film can be formed, for example, by oxidizing the surface of the semiconductor layer by a wet or dry thermal oxidation method. After the surface of the semiconductor layer is thermally oxidized, the surface is subjected to nitriding treatment, and silicon oxynitride (Si
ON) and two layers of silicon oxide (SiO 2 ) or two layers of silicon nitride (SiN) and silicon oxide (SiO 2 ).
It may be a gate insulating film composed of layers.

【0037】キャップ層を構成する材料は、サイドウオ
ールを構成する材料及び半導体層との間にエッチング選
択比のある材料から構成することが好ましく、導電材料
から構成しても絶縁材料から構成してもよく、例えば、
TiN、BPSG、PSG、SOG、BSG、AsS
G、PbSG、SbSGを挙げることができる。
The material forming the cap layer is preferably made of a material having an etching selectivity between the material forming the sidewall and the semiconductor layer. For example,
TiN, BPSG, PSG, SOG, BSG, AsS
G, PbSG and SbSG can be mentioned.

【0038】シリサイド層は、全面に高融点金属層を形
成した後、熱処理を施すことによって、高融点金属層を
構成する金属原子と半導体層あるいはゲート電極を構成
する原子(具体的には、Si)とを反応させてシリサイ
ド層を形成し、その後、未反応の高融点金属層を除去す
る、サリサイド技術に基づき形成することができる。こ
こで、高融点金属層は、例えば、コバルト(Co)、ニ
ッケル(Ni)、白金(Pt)、チタン(Ti)、Ta
(タンタル)、Mo(モリブデン)、タングステン
(W)、パラジウム(Pd)から構成することができ
る。
The silicide layer is formed by forming a high-melting-point metal layer on the entire surface and then performing a heat treatment so that the metal atoms forming the high-melting-point metal layer and the atoms forming the semiconductor layer or the gate electrode (specifically, Si ) To form a silicide layer and then remove the unreacted refractory metal layer based on a salicide technique. Here, the refractory metal layer is made of, for example, cobalt (Co), nickel (Ni), platinum (Pt), titanium (Ti), or Ta.
(Tantalum), Mo (molybdenum), tungsten (W), and palladium (Pd).

【0039】本発明において、半導体層として、シリコ
ン半導体基板、スピネル上にシリコンやSi−Ge混晶
系をエピタキシャル成長させた基板、サファイヤ上にシ
リコンやSi−Ge混晶系をエピタキシャル成長させた
基板、絶縁膜上に多結晶シリコンを溶融、再結晶させた
基板を例示することができる。シリコン半導体基板とし
ては、n型の不純物がドープされたn型シリコン半導体
基板やp型の不純物がドープされたp型シリコン半導体
基板を用いることができる。
In the present invention, as a semiconductor layer, a silicon semiconductor substrate, a substrate on which silicon or Si—Ge mixed crystal is epitaxially grown on spinel, a substrate on which sapphire is epitaxially grown with silicon or Si—Ge mixed crystal, insulation, A substrate obtained by melting and recrystallizing polycrystalline silicon on a film can be exemplified. As the silicon semiconductor substrate, an n-type silicon semiconductor substrate doped with an n-type impurity or a p-type silicon semiconductor substrate doped with a p-type impurity can be used.

【0040】更には、半導体層として、SOI(Semico
nductor On Insulator)基板を用いることもできる。S
OI基板の製造方法として、 (1)半導体基板と支持基板とを絶縁層を介して張り合
わせた後、半導体基板を裏面から研削、研磨することに
よって、支持基板から成る支持体と、絶縁層と、研削、
研磨後の半導体基板から成る半導体層を得る、基板張り
合わせ法 (2)半導体基板上に絶縁層を形成した後、半導体基板
に水素イオンをイオン注入し、剥離層を半導体基板内部
に形成した後、半導体基板と支持基板とを絶縁層を介し
て張り合わせ、次いで、熱処理を行うことによって剥離
層から半導体基板を剥離(劈開)し、残された半導体基
板を裏面から研削、研磨することによって、支持基板か
ら成る支持体と、絶縁層と、研削、研磨後の半導体基板
から成る半導体層を得る、スマート・カット法 (3)半導体基板の内部に酸素イオンをイオン注入した
後、熱処理を行うことによって、半導体基板の内部に絶
縁層を形成し、絶縁層の下に半導体基板の一部から成る
支持体を、また、絶縁層の上に半導体基板の一部から成
る半導体層を、それぞれ得るSIMOX(Separation b
y IMplanted OXygen)法 (4)支持体に相当する半導体基板上に形成された絶縁
層上に気相又は固相で単結晶半導体層を形成することに
よって、半導体基板から成る支持体と、絶縁層と、単結
晶半導体層から成る半導体層を得る方法 (5)陽極酸化によって半導体基板の表面を部分的に多
孔質化して絶縁層を形成することによって、絶縁層の下
に半導体基板の一部から成る支持体を、また、絶縁層の
上に半導体基板の一部から成る半導体層を、それぞれ得
る方法を挙げることができる。ここで、半導体層の半導
体装置を形成する。尚、SOI基板の説明における絶縁
層は、本発明の半導体装置の製造方法における絶縁層と
は異なるものである。
Further, as a semiconductor layer, SOI (Semico)
nductor On Insulator) substrate can also be used. S
As a method of manufacturing an OI substrate, (1) After bonding a semiconductor substrate and a support substrate via an insulating layer, the semiconductor substrate is ground and polished from the back surface, so that a support made of the support substrate, an insulating layer, grinding,
A substrate bonding method for obtaining a semiconductor layer composed of a polished semiconductor substrate. (2) After an insulating layer is formed on the semiconductor substrate, hydrogen ions are ion-implanted into the semiconductor substrate to form a peeling layer inside the semiconductor substrate. The semiconductor substrate and the supporting substrate are attached to each other with an insulating layer interposed therebetween, and then the semiconductor substrate is separated (cleaved) from the separation layer by performing a heat treatment, and the remaining semiconductor substrate is ground and polished from the back surface to thereby form the supporting substrate. (3) Obtaining a semiconductor layer composed of a support, an insulating layer, and a semiconductor substrate after grinding and polishing. (3) Oxygen ions are implanted into the semiconductor substrate, and then heat treatment is performed. Forming an insulating layer inside a semiconductor substrate, a support formed of part of the semiconductor substrate below the insulating layer, and a semiconductor layer formed of part of the semiconductor substrate on the insulating layer, Re can each SIMOX (Separation b
y IMplanted OXygen) method (4) A single-crystal semiconductor layer is formed in a gas phase or a solid phase on an insulating layer formed on a semiconductor substrate corresponding to a support, whereby a support made of a semiconductor substrate and an insulating layer are formed. And (5) forming an insulating layer by partially making the surface of the semiconductor substrate porous by anodic oxidation, thereby forming a portion of the semiconductor substrate below the insulating layer. And a method of obtaining a semiconductor layer comprising a part of a semiconductor substrate on an insulating layer. Here, a semiconductor device having a semiconductor layer is formed. The insulating layer in the description of the SOI substrate is different from the insulating layer in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【0041】SOI基板を用いた場合、素子分離領域は
以下の方法で形成することができる。 (a)半導体層上にパッド酸化膜及び窒化シリコン膜を
形成し、窒化シリコン膜及びパッド酸化膜をパターニン
グすることによって、素子分離領域形成用のマスクを形
成し、かかる素子分離領域形成用のマスクを用いて半導
体層を熱酸化することで素子分離領域を形成する、所謂
LOCOS法 (b)半導体層をパターニングすることによってトレン
チを半導体層に形成した後、トレンチ内を絶縁材料で埋
め込む、所謂STI(Shallow Trench Isolation)法 (c)上記の(1)あるいは(2)の方法に基づき基板
を準備する場合、予め、半導体基板にトレンチを形成
し、かかるトレンチ内を絶縁層で埋め込み、次いで、全
面に層間膜(例えば、SiO2膜、SiO2膜とポリシリ
コン膜の積層構造を有する膜)を形成した後、かかる半
導体基板と支持基板とをこの層間膜を介して張り合わ
せ、半導体基板を裏面から研削、研磨することによっ
て、支持基板から成る支持体と、絶縁層と、半導体基板
から成る半導体層を得る、基板張り合わせ法とSTI法
とを組合せた方法 (d)絶縁層上の半導体層を除去することによって絶縁
層を露出させることで、素子分離領域を形成するメサ
(Mesa)型素子分離領域形成法
When an SOI substrate is used, an element isolation region can be formed by the following method. (A) forming a pad oxide film and a silicon nitride film on a semiconductor layer and patterning the silicon nitride film and the pad oxide film to form a mask for forming an element isolation region; (B) forming a trench in a semiconductor layer by patterning the semiconductor layer, and then filling the trench with an insulating material, so-called STI (C) When preparing a substrate based on the above method (1) or (2), a trench is formed in a semiconductor substrate in advance, the inside of the trench is filled with an insulating layer, and then the entire surface is prepared. an interlayer film (e.g., SiO 2 film, a film having a laminated structure of SiO 2 film and polysilicon film) after forming the, with such a semiconductor substrate supported A substrate bonding method and an STI method, in which a substrate is bonded through the interlayer film, and a semiconductor substrate is ground and polished from the back surface to obtain a support composed of a support substrate, an insulating layer, and a semiconductor layer composed of a semiconductor substrate. (D) Mesa-type element isolation region forming method of forming an element isolation region by exposing the insulating layer by removing a semiconductor layer on the insulating layer

【0042】本発明の半導体装置あるいは本発明の第2
の態様及び第3の態様に係る半導体装置の製造方法にお
いては、第1のトランジスタにおけるゲート電極の高さ
は、第2のトランジスタにおけるゲート電極の高さより
も低い。それ故、隣接する第1のトランジスタにおける
ゲート電極間の距離(間隔)とゲート電極の高さとで決
まるアスペクト比の値の最大値と最小値の差を小さくで
きるので、第1のトランジスタを構成するソース/ドレ
イン領域に最終的に形成されるシリサイド層の厚さの最
大値と最小値の差を小さくすることができる。
The semiconductor device of the present invention or the second device of the present invention
In the semiconductor device manufacturing method according to the third and third aspects, the height of the gate electrode in the first transistor is lower than the height of the gate electrode in the second transistor. Therefore, the difference between the maximum value and the minimum value of the aspect ratio determined by the distance (interval) between the gate electrodes and the height of the gate electrodes in the adjacent first transistors can be reduced, so that the first transistor is formed. The difference between the maximum value and the minimum value of the thickness of the silicide layer finally formed in the source / drain regions can be reduced.

【0043】また、本発明の第1の態様〜第3の態様に
係る半導体装置の製造方法においては、パターニングさ
れ、露出したシリコン層に不純物を導入することによっ
てゲート電極を形成するので、シリコン層に導入された
不純物の型(n型、p型)に依存したエッチングレート
の差異によってシリコン層のパターニングが困難になる
といった問題、シリコン層に含まれた不純物が拡散して
しまうといった問題の発生を回避することが可能とな
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first to third aspects of the present invention, the gate electrode is formed by introducing impurities into the patterned and exposed silicon layer. The patterning of the silicon layer becomes difficult due to the difference in the etching rate depending on the type (n-type, p-type) of the impurity introduced into the silicon layer, and the problem that the impurity contained in the silicon layer diffuses. It is possible to avoid.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態(以下、実施の形態と略称する)に基づき本発
明を説明する。尚、各図の(A)は、pチャネル型の第
1のトランジスタの製造工程を示し、各図の(B)は、
nチャネル型の第2のトランジスタの製造工程を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings based on embodiments of the present invention (hereinafter, abbreviated as embodiments). (A) of each figure shows a manufacturing process of the p-channel type first transistor, and (B) of each figure shows
3A to 3E illustrate a manufacturing process of an n-channel second transistor.

【0045】(実施の形態1)実施の形態1は、本発明
の半導体装置、本発明の第1の態様及び第2の態様に係
る半導体装置の製造方法に関する。
Embodiment 1 Embodiment 1 relates to a semiconductor device of the present invention and a method of manufacturing a semiconductor device according to the first and second aspects of the present invention.

【0046】図12に模式的な一部断面図を示す実施の
形態1の半導体装置は、半導体層である半導体基板10
の第1の領域に形成された複数の第1のトランジスタ、
及び、半導体基板10の第2の領域に形成された複数の
第2のトランジスタから構成された半導体装置である。
尚、第1のトランジスタから論理回路が構成され、第2
のトランジスタからダイナミック・ランダム・アクセス
・メモリ(より具体的には、DRAMメモリトランジス
タ)が構成されている。ここで、第1のトランジスタ
は、nチャネル型トランジスタ及びpチャネル型トラン
ジスタであり、第2のトランジスタは、nチャネル型ト
ランジスタであるとする。即ち、第1の領域には、論理
回路を構成する複数のnチャネル型の第1のトランジス
タ及び複数のpチャネル型の第2のトランジスタが設け
られ、第2の領域には、DRAMを構成する複数のnチ
ャネル型の第2のトランジスタが設けられている。
FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment.
A plurality of first transistors formed in a first region of
And a semiconductor device including a plurality of second transistors formed in a second region of the semiconductor substrate 10.
Note that a logic circuit is constituted by the first transistor,
, A dynamic random access memory (more specifically, a DRAM memory transistor) is formed. Here, the first transistor is an n-channel transistor and a p-channel transistor, and the second transistor is an n-channel transistor. That is, a plurality of n-channel first transistors and a plurality of p-channel second transistors which form a logic circuit are provided in the first region, and a DRAM is formed in the second region. A plurality of n-channel second transistors are provided.

【0047】第1及び第2のトランジスタのそれぞれ
は、ゲート電極20A,20B、チャネル形成領域23
A,23B、及び、ソース/ドレイン領域22A,22
Bから成る。そして、第1のトランジスタにおけるゲー
ト電極20Aの高さは、第2のトランジスタにおけるゲ
ート電極20Bの高さよりも低い。第1のトランジスタ
におけるゲート電極20Aは、不純物が導入された多結
晶のシリコン層(ポリシリコン層13)、及び、ポリシ
リコン層13上に形成されたシリサイド層26の2層構
造である。一方、第2のトランジスタにおけるゲート電
極20Bは、実施の形態1においては、不純物が導入さ
れた多結晶のシリコン層(ポリシリコン層13)、ポリ
シリコン層13上に形成されたタングステン(W)から
成る高融点金属材料層14、高融点金属材料層14上に
形成された絶縁材料層15、及び、絶縁材料層15上に
形成された絶縁層24の4層構造である。尚、絶縁層2
4はゲート電極20Bの側壁を被覆している。第1のト
ランジスタにおけるゲート電極20Aの高さは、ポリシ
リコン層13とシリサイド層26の合計厚さである。ま
た、第2のトランジスタにおけるゲート電極20Bの高
さは、ポリシリコン層13と高融点金属材料層14と絶
縁材料層15と絶縁層24の合計厚さである。また、第
1のトランジスタのソース/ドレイン領域22Aには、
シリサイド層26が形成されており、ゲート電極20A
の側壁にはサイドウオール24Aが形成されている。図
において、参照番号11は素子分離領域、参照番号12
A,12Bはゲート絶縁膜である。
Each of the first and second transistors has a gate electrode 20A, 20B and a channel forming region 23.
A, 23B and source / drain regions 22A, 22
B. Then, the height of the gate electrode 20A in the first transistor is lower than the height of the gate electrode 20B in the second transistor. The gate electrode 20A in the first transistor has a two-layer structure of a polycrystalline silicon layer (polysilicon layer 13) into which impurities are introduced, and a silicide layer 26 formed on the polysilicon layer 13. On the other hand, in the first embodiment, the gate electrode 20B of the second transistor is formed of a polycrystalline silicon layer (polysilicon layer 13) into which impurities are introduced and tungsten (W) formed on the polysilicon layer 13. It has a four-layer structure of a high melting point metal material layer 14, an insulating material layer 15 formed on the high melting point metal material layer 14, and an insulating layer 24 formed on the insulating material layer 15. The insulating layer 2
Reference numeral 4 covers the side wall of the gate electrode 20B. The height of the gate electrode 20A in the first transistor is the total thickness of the polysilicon layer 13 and the silicide layer 26. The height of the gate electrode 20B in the second transistor is the total thickness of the polysilicon layer 13, the refractory metal material layer 14, the insulating material layer 15, and the insulating layer 24. The source / drain region 22A of the first transistor has:
A silicide layer 26 is formed, and a gate electrode 20A is formed.
A sidewall 24A is formed on the side wall of the. In the figure, reference numeral 11 indicates an element isolation region, and reference numeral 12
A and 12B are gate insulating films.

【0048】以下、半導体基板等の模式的な一部断面図
である図1〜図20を参照して、実施の形態1における
半導体装置の製造方法を説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 20 which are schematic partial cross-sectional views of a semiconductor substrate and the like.

【0049】[工程−100]先ず、半導体層であるシ
リコン半導体基板から成る半導体基板10の表面にゲー
ト絶縁膜12A,12Bを形成した後、ポリシリコン層
13を形成し、次いで、少なくとも、第2のトランジス
タを形成すべき領域のポリシリコン層13に不純物を導
入する。
[Step-100] First, after forming gate insulating films 12A and 12B on the surface of a semiconductor substrate 10 composed of a silicon semiconductor substrate as a semiconductor layer, a polysilicon layer 13 is formed. The impurity is introduced into the polysilicon layer 13 in the region where the transistor is to be formed.

【0050】具体的には、先ず、p型シリコン半導体基
板から成る半導体基板10の所定の領域に素子分離領域
11を形成する。素子分離領域11の構造は、図に示す
ようにシャロウ・トレンチ構造を有していてもよいし、
LOCOS構造を有していてもよいし、シャロウ・トレ
ンチ構造とLOCOS構造の組合せであってもよい。そ
の後、論理回路を構成するnチャネル型の第1のトラン
ジスタを形成すべき領域の半導体基板10にp型ウエル
を、pチャネル型の第1のトランジスタを形成すべき領
域の半導体基板10にn型ウエルを形成する。また、D
RAMを構成するnチャネル型の第2のトランジスタを
形成すべき領域の半導体基板10にn型ウエルを形成
し、このn型ウエル内にp型ウエルを形成する(即ち、
ツインウエル構造を形成する)。論理回路を構成する第
1のトランジスタを形成すべき領域の半導体基板10
と、DRAMを構成する第2のトランジスタを形成すべ
き領域の半導体基板10とにおける不純物プロファイル
は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。ウエ
ルの形成は、例えば、イオン注入法によって行うことが
できる。n型ウエルを形成するためには、リン(P)を
500keV程度の加速エネルギーでイオン注入すれば
よい。一方、p型ウエルを形成するためには、ボロン
(B)を250keV程度の加速エネルギーでイオン注
入すればよい。各ウエルの図示は省略した。また、n型
ウエルにおいてパンチスルーストップイオン注入にあっ
ては、リン(P)を300keV程度の加速エネルギー
でイオン注入すればよい。一方、p型ウエルにおいてパ
ンチスルーストップイオン注入にあっては、ボロン
(B)を100keV程度の加速エネルギーでイオン注
入すればよい。更には、nチャネル型トランジスタの閾
値電圧Vth調整のためのイオン注入にあっては、ボロン
(B)を10keV程度の加速エネルギーで注入すれば
よい。一方、pチャネル型トランジスタの閾値電圧Vth
調整のためのイオン注入にあっては、ヒ素(As)を7
0keV程度の加速エネルギーでイオン注入すればよ
い。注入量は、それぞれ、1×1012/cm2のオーダ
ーとすればよい。
Specifically, first, an element isolation region 11 is formed in a predetermined region of a semiconductor substrate 10 made of a p-type silicon semiconductor substrate. The structure of the element isolation region 11 may have a shallow trench structure as shown in FIG.
It may have a LOCOS structure or a combination of a shallow trench structure and a LOCOS structure. Thereafter, a p-type well is formed on the semiconductor substrate 10 in a region where the n-channel first transistor constituting the logic circuit is to be formed, and an n-type well is formed on the semiconductor substrate 10 in a region where the p-channel first transistor is to be formed. Form wells. Also, D
An n-type well is formed in the semiconductor substrate 10 in a region where an n-channel type second transistor constituting the RAM is to be formed, and a p-type well is formed in the n-type well (that is, a p-type well is formed).
Forming a twin-well structure). Semiconductor substrate 10 in a region where a first transistor constituting a logic circuit is to be formed
The impurity profile of the semiconductor substrate 10 in the region where the second transistor forming the DRAM is to be formed may be the same or different. The well can be formed by, for example, an ion implantation method. In order to form an n-type well, phosphorus (P) may be ion-implanted at an acceleration energy of about 500 keV. On the other hand, in order to form a p-type well, boron (B) may be ion-implanted at an acceleration energy of about 250 keV. Illustration of each well is omitted. In the punch-through stop ion implantation in the n-type well, phosphorus (P) may be implanted at an acceleration energy of about 300 keV. On the other hand, in the punch-through stop ion implantation in the p-type well, boron (B) may be implanted with an acceleration energy of about 100 keV. Further, in the ion implantation for adjusting the threshold voltage Vth of the n-channel transistor, boron (B) may be implanted at an acceleration energy of about 10 keV. On the other hand, the threshold voltage V th of the p-channel transistor
In ion implantation for adjustment, arsenic (As) is
Ion implantation may be performed at an acceleration energy of about 0 keV. The implantation dose may be on the order of 1 × 10 12 / cm 2 .

【0051】その後、半導体基板10の表面に、例え
ば、厚さ2.5nmのゲート絶縁膜12A,12Bを熱
酸化法にて形成する。第1のトランジスタを形成すべき
領域の半導体基板10におけるゲート絶縁膜12Aの厚
さと、第2のトランジスタを形成すべき領域の半導体基
板10におけるゲート絶縁膜12Bの厚さは、同じであ
ってもよいし、前者の厚さを後者の厚さよりも薄くして
もよい。半導体基板10へのボロンの突き抜けを防止す
るために、所望に応じて、酸化シリコン(SiO 2)か
ら成るゲート絶縁膜の表面に窒化処理を施してもよい。
次いで、全面に、CVD法にて、不純物を含有していな
い厚さ約0.1μmのポリシリコン層13を形成する。
Thereafter, the surface of the semiconductor substrate 10 is
For example, the gate insulating films 12A and 12B having a thickness of 2.5 nm are thermally
It is formed by an oxidation method. Should form the first transistor
Thickness of gate insulating film 12A in semiconductor substrate 10 in the region
And a semiconductor substrate in a region where a second transistor is to be formed.
The thickness of the gate insulating film 12B on the plate 10 is the same.
Or the former may be thinner than the latter
Is also good. Prevents penetration of boron into semiconductor substrate 10
For this purpose, silicon oxide (SiO 2) Two) Or
The surface of the gate insulating film may be subjected to a nitriding treatment.
Next, impurities are not contained on the entire surface by the CVD method.
A polysilicon layer 13 having a thickness of about 0.1 μm is formed.

【0052】次に、第2のトランジスタを形成すべき領
域のポリシリコン層13及びnチャネル型の第1のトラ
ンジスタを形成すべき領域のポリシリコン層13にn型
不純物をイオン注入法にて導入する。例えば、リン
(P)を10keVの加速エネルギーでイオン注入すれ
ばよく、注入量は1×1015/cm2のオーダーとすれ
ばよい(図1参照)。尚、pチャネル型の第1のトラン
ジスタを形成すべき領域のポリシリコン層13には、こ
の段階では不純物を導入しない。
Next, an n-type impurity is introduced by ion implantation into the polysilicon layer 13 in the region where the second transistor is to be formed and the polysilicon layer 13 in the region where the n-channel type first transistor is to be formed. I do. For example, phosphorus (P) may be ion-implanted at an acceleration energy of 10 keV, and the implantation amount may be on the order of 1 × 10 15 / cm 2 (see FIG. 1). At this stage, no impurity is introduced into the polysilicon layer 13 in a region where the p-channel first transistor is to be formed.

【0053】[工程−110]その後、ポリシリコン層
13上に、高融点金属材料層14及び絶縁材料層15を
順次積層した後、第1のトランジスタを形成すべき領域
の絶縁材料層15及び高融点金属材料層14を除去す
る。具体的には、ポリシリコン層13上に窒化タングス
テン膜から成る反応防止層(図示せず)を形成し、更
に、タングステンから成る高融点金属材料層14、窒化
シリコン(SiN)から成る絶縁材料層15を形成する
(図2参照)。反応防止層の厚さを5nm、タングステ
ンから成る高融点金属材料層14の厚さを50nm、窒
化シリコン(SiN)から成る絶縁材料層15の厚さを
0.15μmとする。尚、ポリシリコン層13にはp型
不純物であるボロンが含有されていないので、ポリシリ
コン層13からのボロンの拡散が生じることはない。
[Step-110] After that, a high melting point metal material layer 14 and an insulating material layer 15 are sequentially laminated on the polysilicon layer 13, and then the insulating material layer 15 and the high The melting point metal material layer 14 is removed. Specifically, a reaction prevention layer (not shown) made of a tungsten nitride film is formed on the polysilicon layer 13, and a refractory metal material layer 14 made of tungsten, and an insulating material layer made of silicon nitride (SiN) are further formed. 15 are formed (see FIG. 2). The thickness of the reaction preventing layer is 5 nm, the thickness of the refractory metal material layer 14 made of tungsten is 50 nm, and the thickness of the insulating material layer 15 made of silicon nitride (SiN) is 0.15 μm. Since the polysilicon layer 13 does not contain boron, which is a p-type impurity, diffusion of boron from the polysilicon layer 13 does not occur.

【0054】次いで、リソグラフィ法に基づき、第2の
トランジスタを形成すべき領域の絶縁材料層15上にレ
ジスト層(図示せず)を形成し、かかるレジスト層をエ
ッチング用マスクとして、第1のトランジスタを形成す
べき領域の絶縁材料層15及び高融点金属材料層14
(実施の形態1においては、更に反応防止層)をドライ
エッチング法あるいはウェットエッチング法にて除去し
た後、レジスト層を除去する(図3参照)。
Next, a resist layer (not shown) is formed on the insulating material layer 15 in a region where the second transistor is to be formed by lithography, and the resist layer is used as an etching mask to form the first transistor. Material layer 15 and high melting point metal material layer 14 in the region where
After removing the (reaction preventing layer in Embodiment 1) by dry etching or wet etching, the resist layer is removed (see FIG. 3).

【0055】[工程−120]その後、全面に、窒化チ
タン(TiN)から成るキャップ層16をスパッタ法に
て形成する(図4参照)。キャップ層16の厚さを、例
えば0.1μmとする。次いで、第2のトランジスタを
形成すべき領域のキャップ層16を除去する(図5参
照)。具体的には、第1のトランジスタを形成すべき領
域のキャップ層16上にリソグラフィ法に基づきレジス
ト層(図示せず)を形成し、かかるレジスト層をエッチ
ング用マスクとして、第2のトランジスタを形成すべき
領域のキャップ層16をドライエッチング法あるいはウ
ェットエッチング法にて除去した後、レジスト層を除去
する。
[Step-120] Thereafter, a cap layer 16 made of titanium nitride (TiN) is formed on the entire surface by sputtering (see FIG. 4). The thickness of the cap layer 16 is, for example, 0.1 μm. Next, the cap layer 16 in a region where the second transistor is to be formed is removed (see FIG. 5). Specifically, a resist layer (not shown) is formed on the cap layer 16 in a region where the first transistor is to be formed based on a lithography method, and the second transistor is formed using the resist layer as an etching mask. After the cap layer 16 in the region to be removed is removed by dry etching or wet etching, the resist layer is removed.

【0056】[工程−130]次に、絶縁材料層15、
高融点金属材料層14及びシリコン層13をパターニン
グすることによって第2のトランジスタを構成するゲー
ト電極20Bを形成し、併せて、キャップ層16及びシ
リコン層13をパターニングする(図6参照)。パター
ニングは、リソグラフィ法及びエッチング法といった公
知の方法に基づき行うことができる。尚、pチャネル型
の第1のトランジスタを形成すべき領域のポリシリコン
層13にはp型不純物が含有されていないので、n型不
純物を含有したポリシリコン層とp型不純物を含有した
ポリシリコン層のエッチングレートが異なることに起因
した問題の発生を回避することができる。
[Step-130] Next, the insulating material layer 15,
The gate electrode 20B constituting the second transistor is formed by patterning the refractory metal material layer 14 and the silicon layer 13, and the cap layer 16 and the silicon layer 13 are also patterned (see FIG. 6). Patterning can be performed based on a known method such as a lithography method and an etching method. Since the polysilicon layer 13 in the region where the p-channel first transistor is to be formed does not contain a p-type impurity, a polysilicon layer containing an n-type impurity and a polysilicon layer containing a p-type impurity are not included. Problems caused by different etching rates of layers can be avoided.

【0057】以上の工程により、本発明の第1の態様に
係る半導体装置の製造方法における第1の工程、即ち、
半導体層である半導体基板10の表面にゲート絶縁膜1
2Aを形成した後、ポリシリコン層13を形成し、次い
で、ポリシリコン層13上にキャップ層16を形成した
後、キャップ層16及びポリシリコン層13をパターニ
ングする工程が完了する。
By the above steps, the first step in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention,
A gate insulating film 1 is formed on a surface of a semiconductor substrate 10 which is a semiconductor layer.
After the formation of 2A, the polysilicon layer 13 is formed, and then the cap layer 16 is formed on the polysilicon layer 13, and the step of patterning the cap layer 16 and the polysilicon layer 13 is completed.

【0058】尚、その後、ポリシリコン層13の側面を
酸化し、側面に酸化シリコン(SiO2)膜を形成して
もよい。これによって、ポリシリコン層13の側面下端
部近傍のゲート絶縁膜12A,12Bの膜厚が若干厚く
なる結果、最終的に形成されるゲート電極の側壁下端部
における電界の緩和を図ることができ、DRAMのリフ
レッシュ特性の向上を図ることができるし、ゲート絶縁
膜の薄膜化に伴うリーク電流の発生を防止することがで
きる。
After that, the side surface of the polysilicon layer 13 may be oxidized to form a silicon oxide (SiO 2 ) film on the side surface. As a result, the thicknesses of the gate insulating films 12A and 12B near the lower end of the side surface of the polysilicon layer 13 are slightly increased, so that the electric field at the lower end of the sidewall of the finally formed gate electrode can be reduced. The refresh characteristics of the DRAM can be improved, and the occurrence of leakage current due to the thinning of the gate insulating film can be prevented.

【0059】[工程−140]その後、第2のトランジ
スタを形成すべき領域の半導体基板10にn型不純物を
導入することによって、第2のトランジスタを構成する
ソース/ドレイン領域22Bを形成する(図7参照)。
[Step-140] Then, source / drain regions 22B constituting the second transistor are formed by introducing an n-type impurity into the semiconductor substrate 10 in a region where the second transistor is to be formed (FIG. 7).

【0060】具体的には、第2のトランジスタを構成す
るゲート電極20Bをイオン注入用マスクとしてイオン
注入を行う。例えば、リン(P)を20keVの加速エ
ネルギーでイオン注入すればよい。また、注入量を1×
1013/cm2のオーダーとすればよい。
More specifically, ion implantation is performed using the gate electrode 20B constituting the second transistor as an ion implantation mask. For example, phosphorus (P) may be ion-implanted at an acceleration energy of 20 keV. In addition, the injection amount is 1 ×
It may be on the order of 10 13 / cm 2 .

【0061】併せて、nチャネル型の第1のトランジス
タを形成すべき領域の半導体基板10に対しては、例え
ば、ヒ素(As)を、5keVの加速エネルギーにて、
注入量を1×1014/cm2のオーダーとしてイオン注
入を行い、pチャネル型の第1のトランジスタを形成す
べき領域の半導体基板10に対しては、例えば、BF 2
を、4keVの加速エネルギーにて、注入量を1×10
14/cm2のオーダーとしてイオン注入を行うことによ
って、LDD構造あるいはエクステンション領域21A
を形成することができる。尚、第1のトランジスタにお
いて、短チャネル効果が顕著となる場合には、ポケット
イオン注入を行ってもよい。また、イオン注入により半
導体基板10中に形成される結晶欠陥のために生じる増
速拡散によって半導体基板10中の不純物の再分布が顕
著となる場合には、この工程の後に、結晶欠陥回復のた
めの熱処理(RTA処理)を行ってもよい。
In addition, an n-channel type first transistor
For the semiconductor substrate 10 in the region where the data is to be formed, for example,
For example, arsenic (As) is produced at an acceleration energy of 5 keV,
1 × 10 injection volume14/ CmTwoInjection as an order of
To form a p-channel first transistor
For example, BF Two
At an acceleration energy of 4 keV and an injection amount of 1 × 10
14/ CmTwoBy performing ion implantation as an order of
Thus, the LDD structure or the extension region 21A
Can be formed. Note that the first transistor
If the short channel effect is significant,
Ion implantation may be performed. In addition, half ion implantation
An increase caused by crystal defects formed in the conductive substrate 10
Redistribution of impurities in the semiconductor substrate 10 becomes apparent due to rapid diffusion.
If significant, after this step, the recovery
Heat treatment (RTA treatment) may be performed.

【0062】[工程−150]次に、第2のトランジス
タを形成すべき領域を絶縁層24で被覆し、併せて、パ
ターニングされたポリシリコン層13及びキャップ層1
6から成る積層体の側壁にサイドウオール24Aを形成
する(図8参照)。あるいは又、パターニングされたポ
リシリコン層13及びキャップ層16から成る積層体の
側壁にサイドウオール24Aを形成する。具体的には、
CVD法にて、厚さ約30nmの窒化シリコン(Si
N)膜、厚さ40nmの酸化シリコン(SiO2)膜を
全面に堆積させ、次いで、第2のトランジスタを形成す
べき領域をリソグラフィ法に基づきレジスト層(図示せ
ず)で被覆し、エッチバック法にて第1のトランジスタ
を形成すべき領域の酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜
をエッチバックする。酸化シリコン膜のエッチバックに
よる除去量を40nm、窒化シリコン膜のエッチバック
による除去量を30nmとする。第2のトランジスタを
形成すべき領域は、窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜
の2層から成る絶縁層24で被覆されている。一方、パ
ターニングされたポリシリコン層13及びキャップ層1
6から成る積層体の側壁には、窒化シリコン膜及び酸化
シリコン膜の2層の絶縁層24から成るサイドウオール
24Aが形成される。
[Step-150] Next, the region where the second transistor is to be formed is covered with the insulating layer 24, and the patterned polysilicon layer 13 and the cap layer 1 are also formed.
The sidewalls 24A are formed on the side walls of the laminate composed of No. 6 (see FIG. 8). Alternatively, the sidewall 24A is formed on the side wall of the stacked body composed of the patterned polysilicon layer 13 and the cap layer 16. In particular,
By a CVD method, a silicon nitride (Si
N) film, a silicon oxide (SiO 2 ) film having a thickness of 40 nm is deposited on the entire surface, and then a region where a second transistor is to be formed is covered with a resist layer (not shown) based on lithography, and etched back. The silicon oxide film and the silicon nitride film in the region where the first transistor is to be formed are etched back by the method. The removal amount of the silicon oxide film by etch back is 40 nm, and the removal amount of the silicon nitride film by etch back is 30 nm. The region where the second transistor is to be formed is covered with an insulating layer 24 composed of two layers, a silicon nitride film and a silicon oxide film. On the other hand, the patterned polysilicon layer 13 and the cap layer 1
On the side wall of the stacked body composed of 6, a sidewall 24 </ b> A composed of two insulating layers 24 of a silicon nitride film and a silicon oxide film is formed.

【0063】[工程−160]その後、キャップ層16
を除去する(図9参照)。具体的には、第1のトランジ
スタを構成するポリシリコン層13上の窒化チタンから
成るキャップ層16を、例えば、アンモニアと過酸化水
素水と純水の混合液を用いたウェットエッチング法に基
づき、選択的に除去する。これによって、第1のトラン
ジスタのゲート電極を構成するポリシリコン層13が露
出する。
[Step-160] Thereafter, the cap layer 16
Is removed (see FIG. 9). Specifically, the cap layer 16 made of titanium nitride on the polysilicon layer 13 constituting the first transistor is formed by, for example, a wet etching method using a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide and pure water, Selectively remove. As a result, the polysilicon layer 13 constituting the gate electrode of the first transistor is exposed.

【0064】[工程−170]次に、第1のトランジス
タを形成すべき領域の半導体基板10及びポリシリコン
層13に不純物を導入することによって、第1のトラン
ジスタを構成するソース/ドレイン領域22A及びゲー
ト電極20Aを形成する(図10参照)。具体的には、
第1のトランジスタを形成すべき領域におけるパターニ
ングされたポリシリコン層13及びサイドウオール24
Aをイオン注入用マスクとして、イオン注入を行う。n
チャネル型の第1のトランジスタに関しては、ヒ素(A
s)を40keVの加速エネルギーでイオン注入し、注
入量を1×1015/cm2のオーダーとすればよい。一
方、pチャネル型の第1のトランジスタに関しては、B
2を20keVの加速エネルギーでイオン注入し、注
入量を1×1015/cm2のオーダーとすればよい。更
に、これらのイオン注入された不純物の活性化アニール
を行う。活性化アニールは、例えば、RTAにより、窒
素雰囲気中、1000゜C、10秒とすることができ
る。
[Step-170] Next, the first transistor
Semiconductor substrate 10 and polysilicon in a region where a
By introducing impurities into the layer 13, the first transistor
Source / drain regions 22A and gates
The gate electrode 20A is formed (see FIG. 10). In particular,
The pattern in the region where the first transistor is to be formed
Polysilicon layer 13 and sidewall 24
Ion implantation is performed using A as an ion implantation mask. n
As for the channel-type first transistor, arsenic (A
s) is implanted with an acceleration energy of 40 keV,
1 × 10Fifteen/ CmTwoThe order should be. one
On the other hand, for the p-channel type first transistor, B
F TwoIs implanted at an acceleration energy of 20 keV,
1 × 10Fifteen/ CmTwoThe order should be. Change
In addition, activation annealing of these ion-implanted impurities
I do. The activation annealing is performed, for example, by RTA.
1000 ° C, 10 seconds
You.

【0065】[工程−180]その後、第1のトランジ
スタのソース/ドレイン領域22Aを構成する半導体基
板10の部分、及び、第1のトランジスタのゲート電極
20Aを構成するポリシリコン層13の表面に、サリサ
イド技術に基づきシリサイド層26を形成する。あるい
は又、ソース/ドレイン領域22Aを構成する半導体基
板10の部分、及び、ゲート電極20Aを構成するポリ
シリコン層13の表面に、シリサイド層26を形成す
る。具体的には、例えば、コバルト(Co)から成り、
厚さ約10nmの高融点金属層25をスパッタ法にて全
面に製膜した後(図11参照)、N 2100%雰囲気又
はN2/Ar雰囲気(大気圧)中で、550゜C、30
秒の条件のRTA法に基づき熱処理を施す。これによっ
て、Co原子と、半導体基板10やポリシリコン層13
を構成するSi原子とが反応してコバルトシリサイド
(CoSi2)層26が形成される。サイドウオール2
4Aや素子分離領域11上、絶縁層24上の高融点金属
層25は未反応であり、そのまま残る。次いで、硫酸と
過酸化水素水と純水の混合溶液中で未反応の高融点金属
層25を除去し、再度、N2100%雰囲気又はN2/A
r雰囲気(大気圧)中で、800゜C、30秒の条件の
RTA法に基づき熱処理を施す(図12参照)。これに
よって、コバルトシリサイド層26の低抵抗化を図るこ
とができる。尚、第2のトランジスタを構成するソース
/ドレイン領域22Bは絶縁層24で覆われているの
で、かかるソース/ドレイン領域22Bにシリサイド層
が形成されることはない。
[Step-180] Thereafter, the first transistor
Semiconductor substrate forming source / drain region 22A of the star
Part of plate 10 and gate electrode of first transistor
The surface of the polysilicon layer 13 constituting 20A
The silicide layer 26 is formed on the basis of the id technology. There
Is a semiconductor substrate forming the source / drain region 22A.
Plate 10 and the gate electrode 20A.
Forming a silicide layer 26 on the surface of the silicon layer 13
You. Specifically, for example, it is made of cobalt (Co),
The refractory metal layer 25 having a thickness of about 10 nm is entirely formed by sputtering.
After forming a film on the surface (see FIG. 11), N Two100% atmosphere
Is NTwo/ Ar atmosphere (atmospheric pressure), 550 ° C, 30
Heat treatment is performed based on the RTA method under the condition of seconds. By this
And the Co atoms, the semiconductor substrate 10 and the polysilicon layer 13
Reacts with the Si atoms that make up cobalt silicide
(CoSiTwo) Layer 26 is formed. Side wall 2
4A or a high melting point metal on the element isolation region 11 and the insulating layer 24
Layer 25 is unreacted and remains intact. Then, with sulfuric acid
Unreacted high melting point metal in mixed solution of hydrogen peroxide and pure water
Layer 25 is removed and again N 2Two100% atmosphere or NTwo/ A
r atmosphere (atmospheric pressure) at 800 ° C for 30 seconds
Heat treatment is performed based on the RTA method (see FIG. 12). to this
Therefore, the resistance of the cobalt silicide layer 26 can be reduced.
Can be. Note that the source constituting the second transistor
/ Drain region 22B is covered with insulating layer 24
Then, a silicide layer is formed in the source / drain region 22B.
Is not formed.

【0066】第1のトランジスタを構成するゲート電極
20Aは、下から、不純物が導入されたポリシリコン層
13、その上に形成されたシリサイド層26の2層から
構成されている。第1のトランジスタを構成するゲート
電極20Aの高さは約0.1μmである。一方、第2の
トランジスタのゲート電極20Bは、下から、不純物が
導入された厚さ約0.1μmのポリシリコン層13、そ
の上に形成された厚さ約0.05μmの高融点金属材料
層14、厚さ約0.15μmの絶縁材料層15、厚さ約
0.07μmの絶縁層24の4層から構成される。従っ
て、第2のトランジスタを構成するゲート電極20Bの
高さは、約0.37μmである。このように、第1のト
ランジスタにおけるゲート電極20Aの高さが、第2の
トランジスタにおけるゲート電極20Bの高さよりも低
いので、第1のトランジスタにおけるアスペクト比
((ゲート電極の高さ/ゲート電極の間隔)の最大値と
最小値と差を小さくすることができ、第1のトランジス
タを構成するソース/ドレイン領域に形成されたシリサ
イド層26の厚さの最大値と最小値の差を小さくするこ
とができる。
The gate electrode 20A constituting the first transistor is composed of a polysilicon layer 13 doped with impurities and a silicide layer 26 formed thereon from below, from the bottom. The height of the gate electrode 20A constituting the first transistor is about 0.1 μm. On the other hand, the gate electrode 20B of the second transistor comprises, from below, a polysilicon layer 13 having a thickness of about 0.1 μm into which an impurity is introduced, and a refractory metal material layer having a thickness of about 0.05 μm formed thereon. 14, an insulating material layer 15 having a thickness of about 0.15 μm, and an insulating layer 24 having a thickness of about 0.07 μm. Therefore, the height of the gate electrode 20B constituting the second transistor is about 0.37 μm. As described above, since the height of the gate electrode 20A in the first transistor is lower than the height of the gate electrode 20B in the second transistor, the aspect ratio of the first transistor ((the height of the gate electrode / the height of the gate electrode) The difference between the maximum value and the minimum value of the interval can be reduced, and the difference between the maximum value and the minimum value of the thickness of the silicide layer 26 formed in the source / drain region forming the first transistor is reduced. Can be.

【0067】[工程−190]以降、層間絶縁層、コン
タクトプラグ、DRAMキヤバシタ、配線等を形成し、
DRAM混載ロジックLSIを完成させる。具体的に
は、例えば、酸化シリコン(SiO2)から成る第1の
層間絶縁層31をCVD法にて全面に形成し、化学的機
械的研磨法(CMP法)等によって第1の層間絶縁層3
1の平坦化処理を行う。次いで、全面に、ポリシリコン
から成るハードマスク層32をCVD法にて形成する。
その後、リソグラフィ法及びドライエッチング法に基づ
き、ハードマスク層32に開口部を形成する。次いで、
開口部内を含むハードマスク層32上にポリシリコン層
を形成し、かかるポリシリコン層をエッチバックするこ
とによって、開口部内に開口部径縮小用マスク33を形
成する。この状態におけるDRAMの領域を模式的に図
13に示す。尚、論理回路の領域においても、層間絶縁
層31及びハードマスク層32は形成されているが、開
口部及び開口部径縮小用マスク33は形成されていな
い。開口部径縮小用マスク33によって縮径された開口
部の直径を約80nmとする。即ち、開口部の底部の直
径は約80nmである。場合によっては、ハードマスク
層32を形成すること無く、レジスト材料から成るマス
ク層を形成し、かかるマスク層をエッチング用マスクと
して用いて第1の層間絶縁層31に開口部を形成しても
よい。
[Step-190] After that, an interlayer insulating layer, a contact plug, a DRAM capacitor, a wiring, and the like are formed.
Complete the DRAM embedded logic LSI. Specifically, for example, a first interlayer insulating layer 31 made of silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the entire surface by a CVD method, and the first interlayer insulating layer 31 is formed by a chemical mechanical polishing method (CMP method) or the like. 3
1 is performed. Next, a hard mask layer 32 made of polysilicon is formed on the entire surface by a CVD method.
Thereafter, an opening is formed in the hard mask layer 32 based on a lithography method and a dry etching method. Then
A polysilicon layer is formed on the hard mask layer 32 including the inside of the opening, and the polysilicon layer is etched back to form an opening diameter reducing mask 33 in the opening. FIG. 13 schematically shows the area of the DRAM in this state. In the region of the logic circuit, the interlayer insulating layer 31 and the hard mask layer 32 are formed, but the opening and the opening diameter reducing mask 33 are not formed. The diameter of the opening reduced by the opening diameter reducing mask 33 is set to about 80 nm. That is, the diameter of the bottom of the opening is about 80 nm. In some cases, a mask layer made of a resist material may be formed without forming the hard mask layer 32, and an opening may be formed in the first interlayer insulating layer 31 using the mask layer as an etching mask. .

【0068】そして、ハードマスク層32及び開口部径
縮小用マスク33をエッチング用マスクとして用いて、
ドライエッチング法に基づき、第2のトランジスタを構
成するソース/ドレイン領域22Bに達する開口部34
を、第1の絶縁材料層31に形成する。絶縁層24が形
成されているので、開口部34内にゲート電極20Bが
露出することを防止でき、次に形成するコンタクトプラ
グとゲート電極20Bとの間の短絡発生を確実に防止す
ることができる。その後、開口部34の底部に露出した
第2のトランジスタを構成するソース/ドレイン領域2
2Bにn型不純物をイオン注入して不純物含有領域を形
成し(即ち、コンタクト補償イオン注入を実施し)、開
口部34内に形成されるコンタクトプラグとソース/ド
レイン領域22Bとの間の接触抵抗の低減を図ることが
好ましい。
Then, using the hard mask layer 32 and the opening diameter reducing mask 33 as an etching mask,
The opening 34 reaching the source / drain region 22B constituting the second transistor based on the dry etching method.
Is formed on the first insulating material layer 31. Since the insulating layer 24 is formed, the gate electrode 20B can be prevented from being exposed in the opening 34, and the occurrence of a short circuit between the contact plug to be formed next and the gate electrode 20B can be reliably prevented. . After that, the source / drain regions 2 constituting the second transistor exposed at the bottom of the opening 34
An impurity-containing region is formed by ion-implanting an n-type impurity into 2B (that is, contact compensation ion implantation is performed), and a contact resistance between the contact plug formed in the opening 34 and the source / drain region 22B is formed. Is preferably reduced.

【0069】その後、開口部34内を含む全面に、ポリ
シリコンあるいはアモルファスシリコンから成り、不純
物を含有するシリコン層を堆積させ、エッチバック法あ
るいはCMP法によって、かかるシリコン層、ハードマ
スク層32及び開口部径縮小用マスク33を除去し、導
電材料である不純物を含有するシリコン層によって開口
部34内を埋め込み、コンタクトプラグ35(ビット線
用のコンタクトプラグ及びノード用のコンタクトプラ
グ)を完成させる。
Thereafter, a silicon layer made of polysilicon or amorphous silicon and containing impurities is deposited on the entire surface including the inside of the opening 34, and the silicon layer, the hard mask layer 32 and the opening are formed by an etch-back method or a CMP method. The diameter reducing mask 33 is removed, and the inside of the opening 34 is filled with a silicon layer containing an impurity as a conductive material, thereby completing a contact plug 35 (a contact plug for a bit line and a contact plug for a node).

【0070】その後、不純物含有領域中の不純物の活性
化及びコンタクトプラグ35中の不純物の活性化のため
に、RTA法にて800〜850゜Cの熱処理を行う。
この熱処理は、論理回路を構成する第1のトランジスタ
の製造プロセスに不要なプロセスであるが、トランジス
タの特性への影響が無視できる程度の短時間の熱処理で
ある。
Thereafter, a heat treatment at 800 to 850 ° C. is performed by the RTA method for activating the impurities in the impurity-containing region and the impurities in the contact plug 35.
Although this heat treatment is a process unnecessary for the manufacturing process of the first transistor included in the logic circuit, it is a short-time heat treatment such that the influence on the characteristics of the transistor can be ignored.

【0071】次いで、コンタクトプラグ35の頂面上を
含む第1の層間絶縁層31上にコンタクトプラグ35と
ビット線を電気的に分離するため、厚さ約20nmの酸
化シリコン(SiO2)から成る第1の絶縁膜36を形
成する。この状態を図15に示す。尚、論理回路の領域
においても、層間絶縁層31上に第1の絶縁膜36を形
成する。
Next, on the first interlayer insulating layer 31 including the top surface of the contact plug 35, the contact plug 35 is made of silicon oxide (SiO 2 ) having a thickness of about 20 nm in order to electrically separate the bit line from the contact plug 35. A first insulating film 36 is formed. This state is shown in FIG. Note that the first insulating film 36 is formed on the interlayer insulating layer 31 also in the region of the logic circuit.

【0072】次に、ビット線用のコンタクトプラグ35
上を含む第1の絶縁膜36上に、ビット線37を形成す
る(図16参照)。具体的には、ビット線用のコンタク
トプラグ35上の第1の絶縁膜36に開口部を形成し、
次いで、厚さ10〜20nmのチタン(Ti)層、厚さ
約20nmのTiN層、厚さ約100nmのタングステ
ン層を順次、スパッタ法にて形成し、タングステン層、
TiN層、チタン層をパターニングすればよい。尚、図
においては、ビット線37を1層で表した。このような
ビット線構成により、ビット線37の低抵抗化を実現で
き、ビット線イコライズ速度の向上を図ることができ、
高速アクセスが実現できる。尚、このビット線37の形
成時、同時に、論理回路を構成する第1のトランジスタ
における局所配線も形成することができる。ビット線の
構成として、その他、タングステン層/TiN層の積層
構成、タングステン層/WN層/ポリシリコン層の積層
構成を例示することができる。
Next, the contact plug 35 for the bit line is formed.
The bit line 37 is formed on the first insulating film 36 including the upper portion (see FIG. 16). Specifically, an opening is formed in the first insulating film 36 on the contact plug 35 for the bit line,
Next, a titanium (Ti) layer having a thickness of 10 to 20 nm, a TiN layer having a thickness of about 20 nm, and a tungsten layer having a thickness of about 100 nm are sequentially formed by a sputtering method.
The TiN layer and the titanium layer may be patterned. In the figure, the bit line 37 is represented by one layer. With such a bit line configuration, the resistance of the bit line 37 can be reduced, and the bit line equalizing speed can be improved.
High-speed access can be realized. When the bit line 37 is formed, a local wiring of the first transistor included in the logic circuit can be formed at the same time. Other examples of the bit line configuration include a stacked configuration of a tungsten layer / TiN layer and a stacked configuration of a tungsten layer / WN layer / polysilicon layer.

【0073】その後、全面に第2の層間絶縁層40を形
成し、ノード用のコンタクトプラグ35の上方の第2の
層間絶縁層40に開口部を形成し、かかる開口部内をタ
ングステンで埋め込み、ノードコンタクトプラグ41を
形成する。具体的には、超解像法や、先に説明したハー
ドマスク層と開口部径縮小用マスクとの組合せによっ
て、第2の層間絶縁層40に直径100nm程度の開口
部を形成し、開口部内を含む第2の層間絶縁層上にチタ
ン層、TiN層をスパッタ法にて形成した後、開口部内
を含む全面にCVD法にてタングステン層を形成する。
そして、第2の層間絶縁層40上のタングステン層、T
iN層、チタン層をエッチバック法やCMP法に基づき
選択的に除去することによって、ノードコンタクトプラ
グ41を得ることができる。尚、図においては、ノード
コンタクトプラグ41を1層で表した。
Thereafter, a second interlayer insulating layer 40 is formed on the entire surface, an opening is formed in the second interlayer insulating layer 40 above the contact plug 35 for the node, and the opening is buried with tungsten to form a node. The contact plug 41 is formed. Specifically, an opening having a diameter of about 100 nm is formed in the second interlayer insulating layer 40 by a super-resolution method or a combination of the above-described hard mask layer and the mask for reducing the diameter of the opening. After a titanium layer and a TiN layer are formed on the second interlayer insulating layer including by sputtering, a tungsten layer is formed by CVD over the entire surface including the inside of the opening.
Then, a tungsten layer on the second interlayer insulating layer 40, T
The node contact plug 41 can be obtained by selectively removing the iN layer and the titanium layer based on the etch-back method or the CMP method. In the drawing, the node contact plug 41 is represented by one layer.

【0074】次に、ノードコンタクトプラグ41の頂面
上を含む第2の層間絶縁層40上に厚さ約100nmの
第2の絶縁膜42を形成した後(DRAMの領域に関し
ては、図17参照)、第2の絶縁膜42、第2の層間絶
縁層40、第1の絶縁膜36、第1の層間絶縁層31を
貫通し、論理回路を構成する第1のトランジスタのソー
ス/ドレイン領域22A及びゲート電極20Aに達する
開口部43を設ける(図18参照)。尚、ゲート電極2
0Aに達する開口部の図示は省略した。サイドウオール
24Aが形成されているので、次に形成するコンタクト
プラグとゲート電極20Aとの間の短絡発生を確実に防
止することができる。
Next, after a second insulating film 42 having a thickness of about 100 nm is formed on the second interlayer insulating layer 40 including the top surface of the node contact plug 41 (for the DRAM region, see FIG. 17). ), The source / drain region 22A of the first transistor that penetrates through the second insulating film 42, the second interlayer insulating layer 40, the first insulating film 36, and the first interlayer insulating layer 31, and forms a logic circuit. In addition, an opening 43 reaching the gate electrode 20A is provided (see FIG. 18). The gate electrode 2
The illustration of the opening reaching 0 A is omitted. Since the sidewalls 24A are formed, the occurrence of a short circuit between a contact plug to be formed next and the gate electrode 20A can be reliably prevented.

【0075】その後、第1のトランジスタを構成するソ
ース/ドレイン領域22Aに水素を導入するシンタリン
グ処理を行う。シンタリング処理は、約400゜Cの水
素ガス雰囲気での熱処理とすることができる。
After that, a sintering process for introducing hydrogen into the source / drain regions 22A constituting the first transistor is performed. The sintering process can be a heat treatment in a hydrogen gas atmosphere at about 400 ° C.

【0076】DRAMを構成するキャパシタを形成する
とき、一般に使用されている窒化膜系の誘電体材料に
は、700〜800゜C程度の高温プロセスが必要とさ
れる。キャパシタとして、600゜C以下の低温プロセ
スで形成が可能なMIM(Metal-Insulator-Metal)構
造を適用することもできるが、その後、論理回路を構成
する第1のトランジスタのソース/ドレイン領域にコン
タクトプラグを形成するとき、バリアメタルやグルーレ
イヤーの特性向上のため、650゜C程度の熱処理が必
要とされる。然るに、このような650゜C程度の熱処
理を行うと、MIM構造を有するキャパシタの特性が低
下する虞がある。また、MIM構造のキャパシタを構成
する誘電体薄膜には、一般に、金属酸化物が使用される
が、かかる誘電体薄膜は、酸素欠陥によってリークが発
生し、特性が低下するので、高温の還元性雰囲気に誘電
体薄膜を曝すことは好ましくない。即ち、MIM構造の
キャパシタを形成した後に、論理回路を構成する第1の
トランジスタのソース/ドレイン領域に水素を導入する
シンタリング処理は、出来る限り避けたい処理である。
When a capacitor constituting a DRAM is formed, a generally used nitride-based dielectric material requires a high-temperature process of about 700 to 800 ° C. As the capacitor, an MIM (Metal-Insulator-Metal) structure that can be formed by a low-temperature process of 600 ° C. or less can be applied. After that, a contact is made to the source / drain region of the first transistor constituting the logic circuit. When forming the plug, a heat treatment at about 650 ° C. is required to improve the characteristics of the barrier metal and the glue layer. However, when such a heat treatment at about 650 ° C. is performed, the characteristics of the capacitor having the MIM structure may be deteriorated. In addition, a metal oxide is generally used for a dielectric thin film constituting a capacitor having an MIM structure. However, such a dielectric thin film causes leakage due to oxygen vacancies and deteriorates its characteristics. It is not preferable to expose the dielectric thin film to the atmosphere. That is, the sintering process of introducing hydrogen into the source / drain regions of the first transistor included in the logic circuit after forming the MIM structure capacitor is a process that should be avoided as much as possible.

【0077】実施の形態1においては、キャパシタの形
成前に、シンタリング処理や論理回路を構成する第1の
トランジスタのソース/ドレイン領域にコンタクトプラ
グを形成するので、上述の問題が発生することがない。
In the first embodiment, since the contact plug is formed in the source / drain region of the first transistor constituting the logic circuit before forming the capacitor, the above problem may occur. Absent.

【0078】その後、開口部43内を含む第2の絶縁膜
42上にTiNから成る密着層(図示せず)をスパッタ
法にて形成し、密着層の緻密化のために650゜C前後
のRTA処理を行う。このとき、タングステンから成る
ノードコンタクトプラグ41と、シリコンから成るノー
ド用のコンタクトプラグ35との接続境界領域におい
て、シリサイド化が生じる結果、ノードコンタクトプラ
グ41とノード用のコンタクトプラグ35との良好なる
接続を確保することができる。そして、開口部43内を
含む全面にCVD法にてタングステン層を形成した後、
第2の絶縁膜42上のタングステン層、TiN層をエッ
チバック法やCMP法に基づき選択的に除去することに
よって、コンタクトプラグ44を得ることができる。
尚、図においては、コンタクトプラグ44を1層で表し
た。
Thereafter, an adhesion layer (not shown) made of TiN is formed on the second insulating film 42 including the inside of the opening 43 by a sputtering method, and is heated to about 650 ° C. for densification of the adhesion layer. Perform RTA processing. At this time, silicidation occurs in the connection boundary region between the node contact plug 41 made of tungsten and the node contact plug 35 made of silicon. As a result, good connection between the node contact plug 41 and the node contact plug 35 is obtained. Can be secured. Then, after forming a tungsten layer on the entire surface including the inside of the opening 43 by the CVD method,
The contact plug 44 can be obtained by selectively removing the tungsten layer and the TiN layer on the second insulating film 42 based on an etch-back method or a CMP method.
In the drawing, the contact plug 44 is represented by one layer.

【0079】次に、TiN/Al−Cu/TiN/Ti
(=50/400/20/20nm)の積層構成を有す
る配線45を、スパッタ法、リソグラフィ法及びドライ
エッチング法に基づき形成する。DRAMを構成するキ
ャパシタの形成によって大きな段差が生じる前に配線4
5を形成するので、容易に、且つ、高い信頼性を有する
配線45、コンタクトプラグ44を得ることができる。
尚、配線45を1層で表した。その後、全面に第3の層
間絶縁層46を形成する(図19参照)。尚、キャパシ
タを形成する前に、配線45を形成するので、コンタク
トプラグ44の深さが左程深くなることがない。
Next, TiN / Al-Cu / TiN / Ti
The wiring 45 having a laminated structure (= 50/400/20/20 nm) is formed based on a sputtering method, a lithography method, and a dry etching method. Before the formation of the capacitor constituting the DRAM, the wiring 4
5, the wiring 45 and the contact plug 44 having high reliability can be easily obtained.
Note that the wiring 45 is represented by one layer. Thereafter, a third interlayer insulating layer 46 is formed on the entire surface (see FIG. 19). Since the wiring 45 is formed before the formation of the capacitor, the depth of the contact plug 44 does not become deeper to the left.

【0080】次いで、第3の層間絶縁層46に記憶ノー
ド形状を有する凹部を、その底部にノードコンタクトプ
ラグ41が露出するように形成する。その後、WNやT
iN等の耐酸化性に優れた金属、あるいは、RuやIr
等の酸化物が導電性を有する金属あるいは金属酸化物か
ら成る薄膜を、凹部内を含む第3の層間絶縁層46上に
50nm程度、堆積させる。次いで、レジスト材料やB
PSG、SOGといった第3の層間絶縁層46に対して
選択的に除去できる材料で凹部内を埋め込み、エッチバ
ック法やCMP法に基づき、第3の層間絶縁層46上の
薄膜を除去した後、凹部内を埋め込んだ材料を除去する
ことによって、凹部内に記憶ノード電極47を形成する
ことができる。その後、凹部内の記憶ノード電極47上
を含む第3の層間絶縁層46上に、厚さ10nm程度の
Ta25から成る誘電体薄膜48を形成し、400〜4
50゜Cに加熱した状態で紫外線を誘電体薄膜48に照
射し、次いで、オゾンガス雰囲気中で10分程度のアニ
ール処理を施す。これによって、誘電体薄膜48は非晶
質状態のままであるが、膜中の酸素欠陥が十分に消失
し、残留カーボンも除去されて、良好なる膜質のキャパ
シタ誘電体薄膜となる。その後、全面に厚さ約100n
mのTiN層あるいはタングステン層をスパッタ法にて
形成し、リソグラフィ法及びエッチング法に基づき、T
iN層あるいはタングステン層及び誘電体薄膜48をパ
ターニングする。こうして、TiN層あるいはタングス
テン層から成るセルプレート49を得ることができる
(図20参照)。以上のキャパシタ形成工程において大
きな段差が生じることはない。尚、記憶ノード電極47
は各第2のトランジスタ毎に設けられており、誘電体薄
膜48及びセルプレート49は複数(若しくは全て)の
第2のトランジスタに共通である。
Next, a recess having a storage node shape is formed in third interlayer insulating layer 46 such that node contact plug 41 is exposed at the bottom thereof. Then, WN and T
Metals with excellent oxidation resistance, such as iN, or Ru or Ir
A thin film made of a metal or a metal oxide having an oxide such as an oxide is deposited on the third interlayer insulating layer 46 including the inside of the recess to a thickness of about 50 nm. Next, resist material or B
After the recess is filled with a material such as PSG or SOG that can be selectively removed from the third interlayer insulating layer 46, the thin film on the third interlayer insulating layer 46 is removed based on an etch-back method or a CMP method. By removing the material embedded in the recess, the storage node electrode 47 can be formed in the recess. Thereafter, a dielectric thin film 48 made of Ta 2 O 5 having a thickness of about 10 nm is formed on the third interlayer insulating layer 46 including the storage node electrode 47 in the concave portion.
The dielectric thin film 48 is irradiated with ultraviolet rays while being heated to 50 ° C., and then subjected to an annealing process in an ozone gas atmosphere for about 10 minutes. As a result, although the dielectric thin film 48 remains in an amorphous state, oxygen defects in the film are sufficiently eliminated, and residual carbon is also removed, so that a capacitor dielectric thin film having excellent film quality is obtained. After that, about 100n thickness
m TiN layer or tungsten layer is formed by a sputtering method.
The iN layer or the tungsten layer and the dielectric thin film 48 are patterned. Thus, a cell plate 49 made of a TiN layer or a tungsten layer can be obtained (see FIG. 20). There is no large step difference in the above capacitor forming process. The storage node electrode 47
Is provided for each second transistor, and the dielectric thin film 48 and the cell plate 49 are common to a plurality (or all) of the second transistors.

【0081】その後、全面に第4の層間絶縁層を形成
し、セルプレート49及び配線45の上方の第4の層間
絶縁層に開口部を形成し、かかる開口部内を導電材料で
埋め込み、接続孔を形成する。その後、接続孔上を含む
第4の層間絶縁層上に配線材料層を形成し、かかる配線
材料層をパターニングすることによって、第2の配線を
形成することができる。尚、配線45と第2の配線を形
成する間の工程においてキャパシタ構造を形成するの
で、第2の配線のためのコンタクトプラグの深さは、従
来の論理回路とDRAMとが混載された半導体装置にお
けるコンタクトプラグの深さよりも浅くすることができ
る。
Thereafter, a fourth interlayer insulating layer is formed on the entire surface, an opening is formed in the fourth interlayer insulating layer above the cell plate 49 and the wiring 45, and the inside of the opening is filled with a conductive material to form a connection hole. To form After that, a wiring material layer is formed on the fourth interlayer insulating layer including on the connection hole, and the wiring material layer is patterned, whereby a second wiring can be formed. Since the capacitor structure is formed in the process between the formation of the wiring 45 and the second wiring, the depth of the contact plug for the second wiring is limited to the semiconductor device in which the conventional logic circuit and the DRAM are mounted. Can be made shallower than the depth of the contact plug.

【0082】(実施の形態2)実施の形態2は、本発明
の半導体装置及び本発明の第3の態様に係る半導体装置
の製造方法に関する。
(Embodiment 2) Embodiment 2 relates to a semiconductor device of the present invention and a method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention.

【0083】図25に模式的な一部断面図を示す実施の
形態2の半導体装置も、第1のトランジスタにおけるサ
イドウオール124Aの構造が、実施の形態1にて説明
した半導体装置の第1のトランジスタにおけるサイドウ
オール24Aの構造と若干相違している点を除き、実質
的に同じ構造を有するので、実施の形態2における半導
体装置の詳細な説明は省略する。
FIG. 25 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment. The structure of the side wall 124A in the first transistor is the same as that of the semiconductor device described in the first embodiment. The semiconductor device has substantially the same structure except that the structure is slightly different from the structure of the sidewall 24A in the transistor, and thus a detailed description of the semiconductor device in the second embodiment is omitted.

【0084】以下、半導体基板等の模式的な一部断面図
である図21〜図25を参照して、実施の形態2の半導
体装置の製造方法を説明するが、実施の形態2の半導体
装置の製造方法は、キャップ層を形成しない点が、実施
の形態1の半導体装置の製造方法と異なる。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS. 21 to 25 which are schematic partial cross-sectional views of a semiconductor substrate and the like. Is different from the method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment in that a cap layer is not formed.

【0085】[工程−200]先ず、実施の形態1の
[工程−100]と同様にして、半導体層であるシリコ
ン半導体基板から成る半導体基板10の表面にゲート絶
縁膜12A,12Bを形成した後、ポリシリコン層13
を形成し、次いで、少なくとも、第2のトランジスタを
形成すべき領域のポリシリコン層13に不純物を導入す
る。
[Step-200] First, as in [Step-100] of the first embodiment, after the gate insulating films 12A and 12B are formed on the surface of the semiconductor substrate 10 made of a silicon semiconductor substrate as a semiconductor layer, , Polysilicon layer 13
Is formed, and at least an impurity is introduced into the polysilicon layer 13 in a region where the second transistor is to be formed.

【0086】[工程−210]その後、実施の形態1の
[工程−110]と同様にして、ポリシリコン層13上
に、高融点金属材料層14及び絶縁材料層15を順次積
層した後、第1のトランジスタを形成すべき領域の絶縁
材料層15及び高融点金属材料層14を除去する。
[Step-210] Then, in the same manner as in [Step-110] of the first embodiment, the refractory metal material layer 14 and the insulating material layer 15 are sequentially laminated on the polysilicon layer 13 and then the The insulating material layer 15 and the high melting point metal material layer 14 in the region where one transistor is to be formed are removed.

【0087】[工程−220]その後、実施の形態1の
[工程−130]と略同様にして、絶縁材料層15、高
融点金属材料層14及びシリコン層13をパターニング
することによって第2のトランジスタを構成するゲート
電極20Bを形成する。併せて、ポリシリコン層13を
パターニングする(図21参照)。パターニングは、リ
ソグラフィ法及びエッチング法といった公知の方法に基
づき行うことができる。尚、pチャネル型の第1のトラ
ンジスタを形成すべき領域のポリシリコン層13にはp
型不純物が含有されていないので、n型不純物を含有し
たポリシリコン層とp型不純物を含有したポリシリコン
層のエッチングレートが異なることに起因した問題の発
生を回避することができる。その後、ポリシリコン層1
3の側面を酸化し、側面に酸化シリコン(SiO2)膜
を形成してもよい。
[Step-220] Then, the insulating material layer 15, the refractory metal material layer 14, and the silicon layer 13 are patterned in substantially the same manner as in [Step-130] of the first embodiment to form a second transistor. Is formed. At the same time, the polysilicon layer 13 is patterned (see FIG. 21). Patterning can be performed based on a known method such as a lithography method and an etching method. The polysilicon layer 13 in the region where the p-channel first transistor is to be formed has p-type conductivity.
Since no type impurity is contained, it is possible to avoid the occurrence of a problem caused by a difference in etching rate between the polysilicon layer containing the n-type impurity and the polysilicon layer containing the p-type impurity. Then, the polysilicon layer 1
3 may be oxidized to form a silicon oxide (SiO 2 ) film on the side surface.

【0088】[工程−230]その後、実施の形態1の
[工程−140]と同様にして、第2のトランジスタを
形成すべき領域の半導体基板10にn型不純物を導入す
ることによって、第2のトランジスタを構成するソース
/ドレイン領域22Bを形成する(図22参照)。尚、
併せて、第1のトランジスタを形成すべき領域の半導体
基板10に、LDD構造あるいはエクステンション領域
21Aを形成する。
[Step-230] Then, in the same manner as in [Step-140] of the first embodiment, an n-type impurity is introduced into the semiconductor substrate 10 in the region where the second transistor is to be formed. Are formed (see FIG. 22). still,
In addition, an LDD structure or an extension region 21A is formed on the semiconductor substrate 10 in a region where the first transistor is to be formed.

【0089】[工程−240]次に、実施の形態1の
[工程−150]と略同様にして、第2のトランジスタ
を形成すべき領域を絶縁層24で被覆し、併せて、パタ
ーニングされたポリシリコン層13の側壁にサイドウオ
ール124Aを形成する(図23参照)。
[Step-240] Next, in substantially the same manner as in [Step-150] of the first embodiment, the region where the second transistor is to be formed is covered with the insulating layer 24, and is patterned. A sidewall 124A is formed on the side wall of the polysilicon layer 13 (see FIG. 23).

【0090】[工程−250]次に、実施の形態1の
[工程−170]と同様にして、第1のトランジスタを
形成すべき領域の半導体基板10及びポリシリコン層1
3に不純物を導入することによって、第1のトランジス
タを構成するソース/ドレイン領域22A及びゲート電
極20Aを形成する(図24参照)。
[Step-250] Next, as in [Step-170] of the first embodiment, the semiconductor substrate 10 and the polysilicon layer 1 in the region where the first transistor is to be formed are formed.
The source / drain region 22A and the gate electrode 20A that constitute the first transistor are formed by introducing impurities into the transistor 3 (see FIG. 24).

【0091】[工程−260]その後、実施の形態1の
[工程−180]と同様にして、第1のトランジスタの
ソース/ドレイン領域22Aを構成する半導体基板10
の部分、及び、第1のトランジスタのゲート電極20A
を構成するポリシリコン層13の表面に、サリサイド技
術に基づきシリサイド層26を形成する(図25参
照)。
[Step-260] Then, similarly to [Step-180] of the first embodiment, the semiconductor substrate 10 forming the source / drain region 22A of the first transistor is formed.
And the gate electrode 20A of the first transistor
A silicide layer 26 is formed on the surface of the polysilicon layer 13 constituting the semiconductor layer based on the salicide technique (see FIG. 25).

【0092】第1のトランジスタを構成するゲート電極
20A及び第2のトランジスタのゲート電極20Bの構
造、高さは、実施の形態1における第1のトランジスタ
を構成するゲート電極20A及び第2のトランジスタの
ゲート電極20Bの構造、高さと同じである。
The structure and height of the gate electrode 20A of the first transistor and the gate electrode 20B of the second transistor are the same as those of the gate electrode 20A and the second transistor of the first transistor in the first embodiment. The structure and height of the gate electrode 20B are the same.

【0093】[工程−270]以降、実施の形態1の
[工程−190]と同様の方法で、層間絶縁層、コンタ
クトプラグ、DRAMキヤバシタ、配線等を形成し、D
RAM混載ロジックLSIを完成させる。
[Step-270] After that, in the same manner as in [Step-190] of the first embodiment, an interlayer insulating layer, a contact plug, a DRAM capacitor, wiring, and the like are formed.
Complete the RAM embedded logic LSI.

【0094】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明した半導体装置の構造、
半導体装置の製造において使用した材料、加工条件、イ
オン注入条件等は例示であり、適宜変更することができ
る。第2のトランジスタはDRAMに限定するものでは
ない。場合によっては、絶縁材料層15の形成を省略し
て、絶縁層24のみを形成してもよい。また、サイドウ
オール24Aを形成するとき、第2のトランジスタを形
成すべき領域の絶縁層24を除去してもよい。
Although the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these embodiments. Structure of the semiconductor device described in the embodiment of the invention,
The materials, processing conditions, ion implantation conditions, and the like used in the manufacture of the semiconductor device are merely examples, and can be changed as appropriate. The second transistor is not limited to a DRAM. In some cases, the formation of the insulating material layer 15 may be omitted, and only the insulating layer 24 may be formed. When the sidewall 24A is formed, the insulating layer 24 in a region where the second transistor is to be formed may be removed.

【0095】[0095]

【発明の効果】本発明の半導体装置あるいは本発明の第
2の態様及び第3の態様に係る半導体装置の製造方法に
おいては、第1のトランジスタにおけるゲート電極の高
さが、第2のトランジスタにおけるゲート電極の高さよ
りも低いので、隣接する第1のトランジスタにおけるゲ
ート電極間の距離(間隔)とゲート電極の高さとで決ま
るアスペクト比の値の最大値と最小値の差を小さくでき
る。その結果、第1のトランジスタを構成するソース/
ドレイン領域に最終的に形成されるシリサイド層の厚さ
の最大値と最小値の差を小さくすることができ、論理回
路を構成するCMOSトランジスタの寄生抵抗を低減す
ることが可能となる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention or the semiconductor device according to the second and third aspects of the present invention, the height of the gate electrode of the first transistor is reduced by the height of the second transistor. Since the height is lower than the height of the gate electrode, the difference between the maximum value and the minimum value of the aspect ratio determined by the distance (interval) between the gate electrodes in the adjacent first transistors and the height of the gate electrode can be reduced. As a result, the source /
The difference between the maximum value and the minimum value of the thickness of the silicide layer finally formed in the drain region can be reduced, and the parasitic resistance of the CMOS transistor forming the logic circuit can be reduced.

【0096】また、本発明の第1の態様〜第3の態様に
係る半導体装置の製造方法においては、パターニングさ
れ、露出したシリコン層に不純物を導入することによっ
てゲート電極を形成するので、シリコン層に導入された
不純物の型(n型、p型)に依存したエッチングレート
の差異によってシリコン層のパターニングが困難になる
といった問題を回避することができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the first to third aspects of the present invention, the gate electrode is formed by introducing an impurity into the patterned and exposed silicon layer. It is possible to avoid the problem that the patterning of the silicon layer becomes difficult due to the difference in the etching rate depending on the type (n-type and p-type) of the impurity introduced into the silicon layer.

【0097】しかも、シリコン層中に含まれたボロンに
対して熱処理が加えられるのは、基本的には、シリコン
層中に導入されたボロンを活性化するための1回の熱処
理のみである。従って、シリコン層に含まれた不純物が
高融点金属材料層や半導体層に拡散してしまい、シリコ
ン層中のボロン濃度が低下するといった問題の発生を回
避することができる。これによって、CMOS論理回路
における特にpチャネル型の第1のトランジスタの電流
駆動能力の低下を回避することができる。
Furthermore, the heat treatment is applied to the boron contained in the silicon layer basically only once for activating the boron introduced into the silicon layer. Therefore, it is possible to avoid the problem that the impurity contained in the silicon layer is diffused into the high melting point metal material layer or the semiconductor layer, and the boron concentration in the silicon layer is reduced. As a result, it is possible to avoid a decrease in the current driving capability of the p-channel first transistor in the CMOS logic circuit.

【0098】また、DRAMを構成する第2のトランジ
スタのゲート電極(ワード線)には高融点金属材料層が
形成され、論理回路を構成する第1のトランジスタのゲ
ート電極にはシリサイド層が形成されているので、どち
らのトランジスタにおいてもゲート電極の低抵抗化が達
成できる。それ故、大容量のDRAMと論理回路を1チ
ップに混載することが可能となる。
A refractory metal layer is formed on the gate electrode (word line) of the second transistor forming the DRAM, and a silicide layer is formed on the gate electrode of the first transistor forming the logic circuit. Therefore, in each of the transistors, the resistance of the gate electrode can be reduced. Therefore, a large capacity DRAM and a logic circuit can be mixedly mounted on one chip.

【0099】しかも、第2のトランジスタを構成するソ
ース/ドレイン領域にシリサイド層が形成されることが
ないので、DRAMメモリセル特性の低下といった問題
の発生を回避することができる。
In addition, since no silicide layer is formed in the source / drain regions forming the second transistor, it is possible to avoid a problem such as deterioration of DRAM memory cell characteristics.

【0100】更には、第1のトランジスタにあっては、
ゲート電極の側壁にサイドウオールが形成されているの
で、ソース/ドレイン領域ヘのコンタクトプラグ形成に
おいて、層間絶縁層に開口部を形成する際、合わせずれ
により開口部がゲート電極側にシフトしたとしても、ゲ
ート電極とコンタクトプラグとの距離が確保され、ゲー
ト電極とコンタクトプラグとの間の耐圧が劣化すること
はない。また、第2のトランジスタにおいても、ゲート
電極に絶縁層を形成すれば、ソース/ドレイン領域への
コンタクトプラグ形成において、層間絶縁層に開口部を
形成する際、合わせずれにより開口部がゲート電極側に
シフトしたとしても、ゲート電極とコンタクトプラグと
の距離が確保されるので、ゲート電極とコンタクトプラ
グとの間の耐圧が低下することはない。
Further, in the first transistor,
Since the sidewall is formed on the side wall of the gate electrode, even when the opening is shifted to the gate electrode side due to misalignment when forming the opening in the interlayer insulating layer in forming the contact plug to the source / drain region. In addition, the distance between the gate electrode and the contact plug is ensured, and the breakdown voltage between the gate electrode and the contact plug does not deteriorate. Also, in the second transistor, if an insulating layer is formed on the gate electrode, when forming an opening in the interlayer insulating layer in forming a contact plug in the source / drain region, the opening may be misaligned due to misalignment. Even if the shift is made, the distance between the gate electrode and the contact plug is ensured, so that the breakdown voltage between the gate electrode and the contact plug does not decrease.

【0101】また、本発明の第2の態様若しくは第3の
態様に係る半導体装置の製造方法においては、第2のト
ランジスタを構成するソース/ドレイン領域が絶縁層で
被覆された状態で第1のトランジスタを形成すべき領域
の半導体層を露出させるので、このとき、第2のトラン
ジスタを形成すべき領域の半導体層がエッチングによっ
て掘られたり、エッチングダメージ(所謂、半導体基板
におけるサブオキサイドの生成やカーボンの叩き込み)
が生じることがなく、第2のトランジスタの特性が低下
することを防止し得る。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second or third aspect of the present invention, the first transistor is formed in a state where the source / drain regions forming the second transistor are covered with the insulating layer. Since the semiconductor layer in the region where the transistor is to be formed is exposed, at this time, the semiconductor layer in the region where the second transistor is to be formed is dug by etching or is damaged by etching (so-called generation of suboxide in a semiconductor substrate or carbon dioxide). Hammering)
Does not occur, and the characteristics of the second transistor can be prevented from deteriorating.

【0102】以上の結果として、サリサイド技術及びデ
ュアルゲート技術を含む高速論理回路製造プロセスと汎
用のDRAM製造プロセスとの間の良好なる整合性を達
成することができる。即ち、標準的な論理回路プロセス
に付加的なDRAMプロセスを加えることによって、論
理回路とDRAMとが混載された半導体装置を容易に得
ることができる。また、今後の流通が期待されるIPの
ライブラリとして、DRAMメモリセルを準備すること
が可能となる。更には、シリサイド層を形成すべきでな
い領域の半導体層を容易に得ることができるので、静電
破壊強度の高い入出力回路の保護素子や高抵抗素子を同
時に形成することができる。
As a result, it is possible to achieve good compatibility between a high-speed logic circuit manufacturing process including salicide technology and dual gate technology and a general-purpose DRAM manufacturing process. That is, by adding an additional DRAM process to a standard logic circuit process, a semiconductor device in which a logic circuit and a DRAM are mixed can be easily obtained. Further, a DRAM memory cell can be prepared as an IP library expected to be distributed in the future. Furthermore, since a semiconductor layer in a region where a silicide layer should not be formed can be easily obtained, a protection element and a high resistance element of an input / output circuit having high electrostatic breakdown strength can be formed at the same time.

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

【図1】発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法を
説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate and the like for describing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】図1に引き続き、発明の実施の形態1の半導体
装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式的
な一部断面図である。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for describing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 1;

【図3】図2に引き続き、発明の実施の形態1の半導体
装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式的
な一部断面図である。
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for explaining the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 2;

【図4】図3に引き続き、発明の実施の形態1の半導体
装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式的
な一部断面図である。
FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for describing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 3;

【図5】図4に引き続き、発明の実施の形態1の半導体
装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式的
な一部断面図である。
FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for explaining the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 4;

【図6】図5に引き続き、発明の実施の形態1の半導体
装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式的
な一部断面図である。
FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for explaining the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 5;

【図7】図6に引き続き、発明の実施の形態1の半導体
装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式的
な一部断面図である。
FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for describing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 6;

【図8】図7に引き続き、発明の実施の形態1の半導体
装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式的
な一部断面図である。
FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 7;

【図9】図8に引き続き、発明の実施の形態1の半導体
装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式的
な一部断面図である。
FIG. 9 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 8;

【図10】図9に引き続き、発明の実施の形態1の半導
体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式
的な一部断面図である。
FIG. 10 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for describing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 9;

【図11】図10に引き続き、発明の実施の形態1の半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for describing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 10;

【図12】図11に引き続き、発明の実施の形態1の半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for explaining the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 11;

【図13】図12に引き続き、発明の実施の形態1の半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 13 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for explaining the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 12;

【図14】図13に引き続き、発明の実施の形態1の半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 13;

【図15】図14に引き続き、発明の実施の形態1の半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 15 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for describing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 14;

【図16】図15に引き続き、発明の実施の形態1の半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 16 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 15;

【図17】図16に引き続き、発明の実施の形態1の半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 17 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 16;

【図18】図17に引き続き、発明の実施の形態1の半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 18 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 17;

【図19】図18に引き続き、発明の実施の形態1の半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 19 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for describing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 18;

【図20】図19に引き続き、発明の実施の形態1の半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
20 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for describing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the invention, following FIG. 19;

【図21】発明の実施の形態2の半導体装置の製造方法
を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図で
ある。
FIG. 21 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate and the like for describing a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図22】図21に引き続き、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半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 22 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment of the invention, following FIG. 21;

【図23】図22に引き続き、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半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 23 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment of the invention, following FIG. 22;

【図24】図23に引き続き、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半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 24 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment of the invention, following FIG. 23;

【図25】図24に引き続き、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半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
FIG. 25 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor substrate and the like for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment of the invention, following FIG. 24;

【図26】従来の半導体装置の製造方法を説明するため
の半導体基板等の模式的な一部断面図である。
FIG. 26 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate and the like for describing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図27】図26に引き続き、従来の半導体装置の製造
方法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 27 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate and the like for illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device, following FIG. 26;

【図28】図27に引き続き、従来の半導体装置の製造
方法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 28 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate or the like for illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device, following FIG. 27;

【図29】図28に引き続き、従来の半導体装置の製造
方法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 29 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate or the like for illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device, following FIG. 28;

【図30】図29に引き続き、従来の半導体装置の製造
方法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
30 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate or the like for illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device, following FIG. 29;

【図31】図30に引き続き、従来の半導体装置の製造
方法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 31 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate or the like for describing a conventional method of manufacturing a semiconductor device, following FIG. 30;

【図32】図31に引き続き、従来の半導体装置の製造
方法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 32 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate and the like for illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device, following FIG. 31;

【図33】図32に引き続き、従来の半導体装置の製造
方法を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
FIG. 33 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor substrate and the like for illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device, following FIG. 32;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・半導体基板、11・・・素子分離領域、12
A.12B・・・ゲート絶縁膜、13・・・ポリシリコ
ン層、14・・・高融点金属材料層、15・・・絶縁材
料層、16・・・キャップ層、20A,20B・・・ゲ
ート電極、21A・・・エクステンション領域、22
A,22B・・・ソース/ドレイン領域、23A,23
B・・・チャネル形成領域、24・・・絶縁層、24
A,124A・・・サイドウオール、25・・・高融点
金属層、26,26’・・・シリサイド層
10: semiconductor substrate, 11: element isolation region, 12
A. 12B: gate insulating film, 13: polysilicon layer, 14: refractory metal material layer, 15: insulating material layer, 16: cap layer, 20A, 20B: gate electrode, 21A: Extension area, 22
A, 22B ... source / drain regions, 23A, 23
B: channel forming region, 24: insulating layer, 24
A, 124A: sidewall, 25: refractory metal layer, 26, 26 ': silicide layer

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/108 H01L 29/78 301G 21/8242 29/43 29/78 Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB02 BB14 BB18 BB20 BB30 BB33 CC01 CC05 DD09 DD37 DD63 EE03 EE12 EE17 FF13 FF14 GG09 GG14 GG16 HH14 5F038 AC05 AC15 CD05 CD19 DF05 EZ01 EZ06 EZ20 5F040 DB03 DB09 DC01 EB03 EC02 EC07 EC12 EC13 ED01 ED05 ED09 EE05 EL06 FA05 FA07 FA10 FA12 5F048 AA07 AB01 AB03 AC03 AC10 BA16 BB00 BB06 BB07 BB08 BB09 BB10 BB11 BB13 BC18 BD04 BE03 BF06 BF11 BG12 BG13 DA25 DA27 DA30 5F083 AD63 AD70 GA02 GA06 HA02 HA07 JA06 JA32 JA35 JA39 JA53 KA05 MA06 MA19 ZA05 ZA08 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 27/108 H01L 29/78 301G 21/8242 29/43 29/78 F term (Reference) 4M104 AA01 BB01 BB02 BB14 BB18 BB20 BB30 BB33 CC01 CC05 DD09 DD37 DD63 EE03 EE12 EE17 FF13 FF14 GG09 GG14 GG16 HH14 5F038 AC05 AC15 CD05 CD19 DF05 EZ01 EZ06 EZ20 5F040 DB03 DB09 DC01 EB03 EC02 EC07 EC05 EC05 EC05 EC05 EC05 AC03 AC10 BA16 BB00 BB06 BB07 BB08 BB09 BB10 BB11 BB13 BC18 BD04 BE03 BF06 BF11 BG12 BG13 DA25 DA27 DA30 5F083 AD63 AD70 GA02 GA06 HA02 HA07 JA06 JA32 JA35 JA39 JA53 KA05 MA06 MA19 ZA05 ZA08 ZA08

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体層の第1の領域に形成された複数の
第1のトランジスタ、及び、該半導体層の第2の領域に
形成された複数の第2のトランジスタから構成された半
導体装置であって、 第1及び第2のトランジスタのそれぞれは、ゲート電
極、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域か
ら成り、 第1のトランジスタにおけるゲート電極の高さは、第2
のトランジスタにおけるゲート電極の高さよりも低いこ
とを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device comprising a plurality of first transistors formed in a first region of a semiconductor layer and a plurality of second transistors formed in a second region of the semiconductor layer. Each of the first and second transistors includes a gate electrode, a channel formation region, and a source / drain region, and the height of the gate electrode in the first transistor is equal to the second height.
A semiconductor device, wherein the height is lower than the height of the gate electrode of the transistor.
【請求項2】第1のトランジスタから論理回路が構成さ
れ、第2のトランジスタからダイナミック・ランダム・
アクセス・メモリが構成されていることを特徴とする請
求項1に記載の半導体装置。
2. A logic circuit is constituted by a first transistor, and a dynamic random access circuit is constituted by a second transistor.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an access memory is configured.
【請求項3】第1のトランジスタのソース/ドレイン領
域には、シリサイド層が形成されていることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a silicide layer is formed in a source / drain region of the first transistor.
【請求項4】第1のトランジスタにおけるゲート電極
は、多結晶又は非晶質のシリコン層、及び、該シリコン
層上に形成されたシリサイド層の2層構造であり、 第2のトランジスタにおけるゲート電極は、少なくと
も、多結晶又は非晶質のシリコン層、該シリコン層上に
形成された高融点金属材料層、及び、該高融点金属材料
層上に形成された絶縁材料層の3層構造であることを特
徴とする請求項1に記載の半導体装置。
4. A gate electrode of the first transistor has a two-layer structure of a polycrystalline or amorphous silicon layer and a silicide layer formed on the silicon layer. Has a three-layer structure of at least a polycrystalline or amorphous silicon layer, a high melting point metal material layer formed on the silicon layer, and an insulating material layer formed on the high melting point metal material layer. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項5】半導体層の第1の領域に形成された複数の
第1のトランジスタ、及び、該半導体層の第2の領域に
形成された複数の第2のトランジスタから構成され、 第1及び第2のトランジスタのそれぞれは、ゲート電
極、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域か
ら成る半導体装置における第1のトランジスタの製造方
法であって、 (A)半導体層の表面にゲート絶縁膜を形成した後、多
結晶又は非晶質のシリコン層を形成し、次いで、該シリ
コン層上にキャップ層を形成した後、キャップ層及びシ
リコン層をパターニングする工程と、 (B)パターニングされたシリコン層及びキャップ層か
ら成る積層体の側壁にサイドウオールを形成する工程
と、 (C)キャップ層を除去する工程と、 (D)シリコン層及び半導体層に不純物を導入すること
によって、パターニングされたシリコン層から成るゲー
ト電極を形成し、併せて、半導体層にソース/ドレイン
領域を形成する工程と、 (E)ソース/ドレイン領域を構成する半導体層の部
分、及び、ゲート電極を構成するシリコン層の表面に、
シリサイド層を形成する工程、を具備することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
5. A semiconductor device comprising: a plurality of first transistors formed in a first region of a semiconductor layer; and a plurality of second transistors formed in a second region of the semiconductor layer. Each of the second transistors is a method for manufacturing a first transistor in a semiconductor device including a gate electrode, a channel formation region, and a source / drain region, wherein (A) forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor layer Forming a polycrystalline or amorphous silicon layer, forming a cap layer on the silicon layer, and then patterning the cap layer and the silicon layer; and (B) forming the patterned silicon layer and (C) removing the cap layer; (D) removing impurities from the silicon layer and the semiconductor layer. Forming a gate electrode made of a patterned silicon layer and forming a source / drain region in the semiconductor layer, and (E) a portion of the semiconductor layer forming the source / drain region, And, on the surface of the silicon layer constituting the gate electrode,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a silicide layer.
【請求項6】半導体層の第1の領域に形成された複数の
第1のトランジスタ、及び、該半導体層の第2の領域に
形成された複数の第2のトランジスタから構成され、 第1及び第2のトランジスタのそれぞれは、ゲート電
極、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域か
ら成る半導体装置の製造方法であって、 (A)半導体層の表面にゲート絶縁膜を形成した後、多
結晶又は非晶質のシリコン層を形成し、次いで、少なく
とも、第2のトランジスタを形成すべき領域のシリコン
層に不純物を導入する工程と、 (B)該シリコン層上に、高融点金属材料層及び絶縁材
料層を順次積層した後、第1のトランジスタを形成すべ
き領域の絶縁材料層及び高融点金属材料層を除去する工
程と、 (C)全面にキャップ層を形成した後、第2のトランジ
スタを形成すべき領域のキャップ層を除去する工程と、 (D)絶縁材料層、高融点金属材料層及びシリコン層を
パターニングすることによって第2のトランジスタを構
成するゲート電極を形成し、併せて、キャップ層及びシ
リコン層をパターニングする工程と、 (E)第2のトランジスタを形成すべき領域の半導体層
に不純物を導入することによって、第2のトランジスタ
を構成するソース/ドレイン領域を形成する工程と、 (F)第2のトランジスタを形成すべき領域を絶縁層で
被覆し、併せて、パターニングされたシリコン層及びキ
ャップ層から成る積層体の側壁にサイドウオールを形成
する工程と、 (G)キャップ層を除去する工程と、 (H)第1のトランジスタを形成すべき領域の半導体層
及びシリコン層に不純物を導入することによって、第1
のトランジスタを構成するソース/ドレイン領域及びゲ
ート電極を形成する工程と、 (I)第1のトランジスタのソース/ドレイン領域を構
成する半導体層の部分、及び、第1のトランジスタのゲ
ート電極を構成するシリコン層の表面に、シリサイド層
を形成する工程、から成ることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
6. A semiconductor device comprising: a plurality of first transistors formed in a first region of a semiconductor layer; and a plurality of second transistors formed in a second region of the semiconductor layer. Each of the second transistors is a method of manufacturing a semiconductor device including a gate electrode, a channel formation region, and a source / drain region. (A) After forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor layer, Or a step of forming an amorphous silicon layer and then introducing an impurity into at least a silicon layer in a region where a second transistor is to be formed; and (B) forming a high melting point metal material layer and Removing the insulating material layer and the refractory metal material layer in a region where the first transistor is to be formed after the insulating material layers are sequentially stacked; and (C) forming a cap layer over the entire surface, and then removing the second transistor. (D) patterning the insulating material layer, the refractory metal material layer, and the silicon layer to form a gate electrode that constitutes the second transistor; and Patterning the cap layer and the silicon layer; and (E) forming source / drain regions constituting the second transistor by introducing impurities into a semiconductor layer in a region where the second transistor is to be formed. (F) a step of covering a region where a second transistor is to be formed with an insulating layer, and forming sidewalls on sidewalls of the stacked body including the patterned silicon layer and the cap layer; and (G) Removing the cap layer; and (H) introducing impurities into the semiconductor layer and the silicon layer in a region where the first transistor is to be formed. By the first
Forming a source / drain region and a gate electrode constituting the transistor of (a), (I) forming a portion of a semiconductor layer constituting a source / drain region of the first transistor, and constituting a gate electrode of the first transistor Forming a silicide layer on the surface of the silicon layer.
【請求項7】半導体層の第1の領域に形成された複数の
第1のトランジスタ、及び、該半導体層の第2の領域に
形成された複数の第2のトランジスタから構成され、 第1及び第2のトランジスタのそれぞれは、ゲート電
極、チャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン領域か
ら成る半導体装置の製造方法であって、 (A)半導体層の表面にゲート絶縁膜を形成した後、多
結晶又は非晶質のシリコン層を形成し、次いで、少なく
とも、第2のトランジスタを形成すべき領域のシリコン
層に不純物を導入する工程と、 (B)該シリコン層上に、高融点金属材料層及び絶縁材
料層を順次積層した後、第1のトランジスタを形成すべ
き領域の絶縁材料層及び高融点金属材料層を除去する工
程と、 (C)絶縁材料層、高融点金属材料層及びシリコン層を
パターニングすることによって第2のトランジスタを構
成するゲート電極を形成し、併せて、シリコン層をパタ
ーニングする工程と、 (D)第2のトランジスタを形成すべき領域の半導体層
に不純物を導入することによって、第2のトランジスタ
を構成するソース/ドレイン領域を形成する工程と、 (E)第2のトランジスタを形成すべき領域を絶縁層で
被覆し、併せて、パターニングされたシリコン層の側壁
にサイドウオールを形成する工程と、 (F)第1のトランジスタを形成すべき領域の半導体層
及びシリコン層に不純物を導入することによって、第1
のトランジスタを構成するソース/ドレイン領域及びゲ
ート電極を形成する工程と、 (G)第1のトランジスタのソース/ドレイン領域を構
成する半導体層の部分、及び、第1のトランジスタのゲ
ート電極を構成するシリコン層の表面に、シリサイド層
を形成する工程、から成ることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
7. A semiconductor device comprising: a plurality of first transistors formed in a first region of a semiconductor layer; and a plurality of second transistors formed in a second region of the semiconductor layer. Each of the second transistors is a method of manufacturing a semiconductor device including a gate electrode, a channel formation region, and a source / drain region. (A) After forming a gate insulating film on a surface of a semiconductor layer, Or a step of forming an amorphous silicon layer and then introducing an impurity into at least a silicon layer in a region where a second transistor is to be formed; and (B) forming a high melting point metal material layer and Removing the insulating material layer and the refractory metal material layer in the region where the first transistor is to be formed after sequentially laminating the insulating material layers; and (C) insulating material layer, refractory metal material layer and silicon layer Forming a gate electrode constituting the second transistor by patterning the second transistor, and simultaneously patterning the silicon layer; and (D) introducing an impurity into the semiconductor layer in a region where the second transistor is to be formed. Forming a source / drain region constituting a second transistor, and (E) covering a region where the second transistor is to be formed with an insulating layer, and forming side surfaces on side walls of the patterned silicon layer. Forming a wall, and (F) introducing an impurity into a semiconductor layer and a silicon layer in a region where a first transistor is to be formed, thereby forming a first transistor.
(G) forming a source / drain region and a gate electrode of the first transistor; and (G) forming a portion of a semiconductor layer forming a source / drain region of the first transistor, and forming a gate electrode of the first transistor. Forming a silicide layer on the surface of the silicon layer.
【請求項8】第1のトランジスタから論理回路が構成さ
れ、第2のトランジスタからダイナミック・ランダム・
アクセス・メモリが構成されていることを特徴とする請
求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の半導体装置
の製造方法。
8. A logic circuit is constituted by a first transistor, and a dynamic random access circuit is constituted by a second transistor.
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein an access memory is configured.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7082057B2 (en) 2003-05-20 2006-07-25 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device
US7095077B2 (en) 2003-05-20 2006-08-22 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor memory having two charge storage sections
KR100625057B1 (en) 2002-11-20 2006-09-20 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 Method and process to make multiple-threshold metal gates cmos technology
US7187594B2 (en) 2003-05-16 2007-03-06 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor storage device, semiconductor device, manufacturing method of semiconductor storage device, and mobile electronic device
JP2008244093A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Elpida Memory Inc Method for manufacturing semiconductor device
CN110718519A (en) * 2018-07-13 2020-01-21 富士电机株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
CN112447720A (en) * 2019-08-27 2021-03-05 南亚科技股份有限公司 Semiconductor element and method for manufacturing the same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100625057B1 (en) 2002-11-20 2006-09-20 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 Method and process to make multiple-threshold metal gates cmos technology
US7187594B2 (en) 2003-05-16 2007-03-06 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor storage device, semiconductor device, manufacturing method of semiconductor storage device, and mobile electronic device
US7082057B2 (en) 2003-05-20 2006-07-25 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device
US7095077B2 (en) 2003-05-20 2006-08-22 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor memory having two charge storage sections
JP2008244093A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Elpida Memory Inc Method for manufacturing semiconductor device
CN110718519A (en) * 2018-07-13 2020-01-21 富士电机株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2020013828A (en) * 2018-07-13 2020-01-23 富士電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method
JP7283036B2 (en) 2018-07-13 2023-05-30 富士電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method
CN112447720A (en) * 2019-08-27 2021-03-05 南亚科技股份有限公司 Semiconductor element and method for manufacturing the same

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