JP2002110790A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method for manufacturing the same

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JP2002110790A
JP2002110790A JP2000296719A JP2000296719A JP2002110790A JP 2002110790 A JP2002110790 A JP 2002110790A JP 2000296719 A JP2000296719 A JP 2000296719A JP 2000296719 A JP2000296719 A JP 2000296719A JP 2002110790 A JP2002110790 A JP 2002110790A
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film
forming
cap
semiconductor device
insulating film
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JP2000296719A
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Fumio Otake
文雄 大竹
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, where the thickness of a sidewall can be formed thinner, while avoiding increase in leakage current between a conductive plug and a gate electrode. SOLUTION: The semiconductor device comprises a first conductive film 14 formed on a substrate 10, an interconnection layer 20 having a second conductive film 18 formed on the first conductive film, a capping film 22 formed on the interconnection layer, an insulation film 26 formed at least on the side surface of the interconnection layer, and a conductive plug 34 being adjacent to the interconnection layer separated by the insulation film. The side surface of the second conductive film is located further toward the inside than that the first conductive film and the capping film.

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
の製造方法に係り、特に微細な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 for manufacturing the same, and more particularly, to a fine semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの大規模化に伴い、素子の微細化
が追求されている。
2. Description of the Related Art With the increase in the scale of LSIs, miniaturization of elements has been pursued.

【0003】より微細な寸法のゲート、配線、コンタク
トホールを有する半導体集積回路を実現するために、従
来より、フォトリソグラフィーにおける露光波長を短波
長化して解像力を向上することが行われている。
In order to realize a semiconductor integrated circuit having gates, wirings and contact holes of finer dimensions, it has been conventionally practiced to shorten the exposure wavelength in photolithography to improve the resolution.

【0004】このようにして最小解像寸法を縮小する一
方で、リソグラフィー工程間の位置合わせマージンを小
さくするデバイス構造が種々検討されており、形成する
パターンの寸法を縮小せずにデバイスの寸法を小さくす
ることが試みられている。
While the minimum resolution size is reduced in this way, various device structures for reducing the alignment margin between lithography steps have been studied. The device size can be reduced without reducing the size of the pattern to be formed. Attempts have been made to make it smaller.

【0005】このようなデバイス構造としては、例え
ば、セルフアラインコンタクト(Self-Aligned Contac
t:以下、SACと呼ぶ)が知られている。
[0005] Such a device structure includes, for example, a self-aligned contact (Self-Aligned Contact).
t: hereinafter, referred to as SAC).

【0006】SAC技術を用いた提案されている半導体
装置の製造方法を図18及び図19を用いて説明する。
図18及び図19は、提案されている半導体装置の製造
方法を示す工程断面図である。
A proposed method of manufacturing a semiconductor device using the SAC technique will be described with reference to FIGS.
18 and 19 are process cross-sectional views illustrating a proposed method for manufacturing a semiconductor device.

【0007】まず、図18(a)に示すように、シリコ
ン基板110上にゲート絶縁膜112、ポリシリコン膜
114、バッファ膜116、金属膜118、キャップ膜
122を順次形成する。
First, as shown in FIG. 18A, a gate insulating film 112, a polysilicon film 114, a buffer film 116, a metal film 118, and a cap film 122 are sequentially formed on a silicon substrate 110.

【0008】次に、ゲート電極を形成するためのフォト
レジストマスク136をマスクとして、キャップ膜12
2、金属膜118、バッファ膜116及びポリシリコン
膜114を異方性エッチングし、上面がキャップ膜12
2に覆われた、ポリシリコン膜114、バッファ膜11
6、及び金属膜118より成るポリメタル構造のゲート
電極120を形成する(図18(b)参照)。
Next, the cap film 12 is formed using a photoresist mask 136 for forming a gate electrode as a mask.
2. The metal film 118, the buffer film 116 and the polysilicon film 114 are anisotropically etched, and the upper surface is
2, the polysilicon film 114 and the buffer film 11
6, and a gate electrode 120 having a polymetal structure composed of a metal film 118 is formed (see FIG. 18B).

【0009】次に、ポリシリコン膜114の露出した表
面に、シリコン酸化膜115を形成する。次に、上面が
キャップ膜122で覆われたゲート電極120に自己整
合でイオン注入を行うことにより、ソース/ドレイン拡
散層128、129を形成する。次に、全面に、シリコ
ン窒化膜124を形成し、この後、シリコン窒化膜12
4を異方性エッチングする。次に、全面に、シリコン窒
化膜125を形成する。こうして、上面がキャップ膜1
22に覆われたゲート電極120の側面に、シリコン窒
化膜124及びシリコン窒化膜125より成るサイドウ
ォール絶縁膜126が形成される。
Next, a silicon oxide film 115 is formed on the exposed surface of the polysilicon film 114. Next, source / drain diffusion layers 128 and 129 are formed by performing ion implantation in a self-aligned manner on the gate electrode 120 whose upper surface is covered with the cap film 122. Next, a silicon nitride film 124 is formed on the entire surface.
4 is anisotropically etched. Next, a silicon nitride film 125 is formed on the entire surface. Thus, the top surface is the cap film 1
On the side surface of the gate electrode 120 covered by the gate insulating film 22, a sidewall insulating film 126 made of a silicon nitride film 124 and a silicon nitride film 125 is formed.

【0010】次に、窒素雰囲気中で熱処理を行い、ソー
ス/ドレイン拡散層128、129に導入されたイオン
を活性化する。こうして、ポリメタル構造のゲート電極
120を有するMOSトランジスタが形成される(図1
8(c)参照)。
Next, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere to activate the ions introduced into the source / drain diffusion layers 128 and 129. Thus, a MOS transistor having a polymetal structure gate electrode 120 is formed.
8 (c)).

【0011】次に、全面に、BPSG膜130を形成す
る。この後、キャップ膜122が露出するまでBPSG
膜130を研磨する(図19(a)参照)。
Next, a BPSG film 130 is formed on the entire surface. Thereafter, BPSG is used until the cap film 122 is exposed.
The film 130 is polished (see FIG. 19A).

【0012】次に、SACを行うための開口部138を
有するフォトレジストマスク140を形成する。次に、
フォトレジストマスク140をマスクとし、サイドウォ
ール絶縁膜126に対して高い選択比でBPSG膜13
0をエッチングし、更にシリコン窒化膜125を異方性
エッチングすることにより、ソース/ドレイン拡散層1
29に達するコンタクトホール132を形成する(図1
9(b)参照)。
Next, a photoresist mask 140 having an opening 138 for performing SAC is formed. next,
Using the photoresist mask 140 as a mask, the BPSG film 13 has a high selectivity with respect to the sidewall insulating film 126.
0, and then the silicon nitride film 125 is anisotropically etched to form the source / drain diffusion layers 1.
29 is formed (FIG. 1)
9 (b)).

【0013】次に、全面に、P(リン)がドープされた
ポリシリコン膜を形成する。この後、キャップ膜122
が露出するまでその表面を研磨し、表面が平坦化された
ポリシリコン膜より成る導体プラグ134を、コンタク
トホール132内に形成する(図19(c)参照)。
Next, a polysilicon film doped with P (phosphorus) is formed on the entire surface. Thereafter, the cap film 122
The surface is polished until the surface is exposed, and a conductor plug 134 made of a polysilicon film having a planarized surface is formed in the contact hole 132 (see FIG. 19C).

【0014】このように提案されている半導体装置の製
造方法では、SAC技術を用いてコンタクトホールを形
成するため、従来必要であったマスクの位置合わせ余裕
が不要となり、半導体装置の微細化を図ることが可能と
なる。従って、提案されている半導体装置の製造方法に
よれば、集積度の高い半導体装置を提供することが可能
となる。
In the method of manufacturing a semiconductor device proposed in this way, since the contact holes are formed by using the SAC technique, there is no need for a mask alignment allowance conventionally required, and the semiconductor device can be miniaturized. It becomes possible. Therefore, according to the proposed method of manufacturing a semiconductor device, a semiconductor device with a high degree of integration can be provided.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、提案さ
れている半導体装置では、導体プラグ134とゲート電
極120との間で大きなリーク電流が流れてしまうこと
があった。導体プラグ134とゲート電極120との間
で大きなリーク電流が流れてしまう原因は、シリコン窒
化膜124を異方性エッチングする際のRIE(Reacti
ve Ion Etching、反応性イオンエッチング)によるダメ
ージ、コンタクトホール132を形成する際のRIEに
よるダメージ、導体プラグ134を形成する際のHF系
前処理によるダメージ等により、図19(c)に示すよ
うに、ゲート電極120の肩部のサイドウォール絶縁膜
126の厚さが局所的に薄くなるためと考えられる。
However, in the proposed semiconductor device, a large leak current may flow between the conductor plug 134 and the gate electrode 120. The reason why a large leak current flows between the conductor plug 134 and the gate electrode 120 is that RIE (Reacti) when the silicon nitride film 124 is anisotropically etched.
19 (c) due to damage due to ve ion etching (reactive ion etching), damage due to RIE when forming the contact hole 132, damage due to HF pretreatment when forming the conductor plug 134, etc. It is considered that the thickness of the sidewall insulating film 126 at the shoulder of the gate electrode 120 is locally reduced.

【0016】図20は、提案されている半導体装置のリ
ーク電流の測定結果を示すグラフである。横軸はリーク
電流を示しており、縦軸はリーク電流の小さい試料から
順に並べていったときの累積度数を示している。図中の
数字はサイドウォール絶縁膜の膜厚を示している。な
お、便宜上、本明細書中では、サイドウォール絶縁膜の
膜厚を、平面上に堆積したときの膜厚で示している。
FIG. 20 is a graph showing the measurement results of the leak current of the proposed semiconductor device. The horizontal axis indicates the leak current, and the vertical axis indicates the cumulative frequency when the samples are arranged in ascending order of the leak current. The numbers in the figure indicate the thickness of the sidewall insulating film. For convenience, in this specification, the thickness of the sidewall insulating film is indicated by the thickness when deposited on a plane.

【0017】図20から分かるように、サイドウォール
絶縁膜の膜厚が30nm以上の場合にはリーク電流は小
さく抑えられているが、サイドウォール絶縁膜の膜厚を
25nmと薄くした場合にはリーク電流が大きくなる傾
向にある。このため、提案されている半導体装置では、
例えば30nm以上の膜厚のサイドウォール絶縁膜を形
成しなければならかった。
As can be seen from FIG. 20, when the thickness of the sidewall insulating film is 30 nm or more, the leakage current is suppressed to a small value. However, when the thickness of the sidewall insulating film is reduced to 25 nm, the leakage current is reduced. The current tends to increase. For this reason, in the proposed semiconductor device,
For example, a sidewall insulating film having a thickness of 30 nm or more has to be formed.

【0018】半導体装置の更なる集積化を実現するため
には、サイドウォール絶縁膜を更に薄膜化して、ゲート
電極のピッチを狭めることが重要であるが、提案されて
いる半導体装置ではサイドウォール絶縁膜の薄膜化が困
難であり、半導体装置の集積化における阻害要因となっ
ていた。
In order to realize a further integration of the semiconductor device, it is important to further reduce the thickness of the side wall insulating film and narrow the pitch of the gate electrode. It has been difficult to reduce the thickness of the film, which has been an obstacle to the integration of semiconductor devices.

【0019】また、半導体装置を微細化すると、導体プ
ラグとソース/ドレイン拡散層との接触面積が小さくな
り、コンタクト抵抗の増大を招くが、提案されている半
導体装置ではサイドウォール絶縁膜の更なる薄膜化が困
難であり、半導体装置の集積化における阻害要因となっ
ていた。
Further, when the semiconductor device is miniaturized, the contact area between the conductor plug and the source / drain diffusion layer is reduced, and the contact resistance is increased. However, in the proposed semiconductor device, the sidewall insulating film is further increased. It is difficult to reduce the film thickness, and this has been a hindrance factor in the integration of semiconductor devices.

【0020】本発明の目的は、導体プラグとゲート電極
との間におけるリーク電流の増大を回避しつつ、サイド
ウォール絶縁膜の膜厚を薄くすることができる半導体装
置及びその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which can reduce the thickness of a sidewall insulating film while avoiding an increase in leakage current between a conductor plug and a gate electrode. It is in.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記目的は、基板上に形
成された第1の導電膜と、前記第1の導電膜上に形成さ
れた第2の導電膜とを有する配線層と、前記配線層上に
形成されたキャップ膜と、少なくとも前記配線層の側面
に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜を隔てて前記配線層
に隣接する導体プラグとを有し、前記第2の導電膜の側
面が、前記第1の導電膜の側面及び前記キャップ膜の側
面より内側に位置していることを特徴とする半導体装置
により達成される。これにより、第2の導電膜の側面が
キャップ膜の側面より内側に位置しているので、第2の
導電膜の側面における絶縁膜の実効的な膜厚を厚く確保
することができる。したがって、導体プラグと配線層と
の間のリーク電流を抑制しつつ、絶縁膜の薄膜化を実現
することができ、ひいては半導体装置の微細化に寄与す
ることができる。
The object of the present invention is to provide a wiring layer having a first conductive film formed on a substrate and a second conductive film formed on the first conductive film; A second conductive film, comprising: a cap film formed on the wiring layer; an insulating film formed at least on a side surface of the wiring layer; and a conductor plug adjacent to the wiring layer with the insulating film interposed therebetween. Is located inside the side surface of the first conductive film and the side surface of the cap film. Accordingly, since the side surface of the second conductive film is located inside the side surface of the cap film, the effective thickness of the insulating film on the side surface of the second conductive film can be ensured to be large. Therefore, it is possible to reduce the thickness of the insulating film while suppressing the leak current between the conductor plug and the wiring layer, thereby contributing to miniaturization of the semiconductor device.

【0022】また、上記目的は、基板上に、上面がキャ
ップ層により覆われ、側面の少なくとも一部が前記キャ
ップ層の側面より内側に位置する配線層を形成する工程
と、少なくとも前記配線層の側面に絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜を隔てて前記配線層に隣接する導体プ
ラグを形成する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法により達成される。これにより、配線層
の側面がキャップ膜の側面より内側に位置しているの
で、配線層の側面における絶縁膜の実効的な膜厚を厚く
確保することができる。したがって、導体プラグと配線
層との間のリーク電流を抑制しつつ、絶縁膜の薄膜化を
実現することができ、ひいては半導体装置の微細化に寄
与することができる。
The above object is also achieved by a step of forming a wiring layer on a substrate, the upper surface of which is covered by a cap layer and at least a part of the side surface is located inside the side surface of the cap layer. This is achieved by a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an insulating film on a side surface; and forming a conductor plug adjacent to the wiring layer with the insulating film interposed therebetween. Accordingly, since the side surface of the wiring layer is located inside the side surface of the cap film, it is possible to secure a large effective film thickness of the insulating film on the side surface of the wiring layer. Therefore, it is possible to reduce the thickness of the insulating film while suppressing the leak current between the conductor plug and the wiring layer, thereby contributing to miniaturization of the semiconductor device.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】[第1実施形態]本発明の第1実
施形態による半導体装置及びその製造方法を図1乃至図
6を用いて説明する。図1は、本実施形態による半導体
装置を示す断面図である。図2は、本実施形態による半
導体装置のリーク電流の評価結果を示すグラフである。
図3乃至図6は、本実施形態による半導体装置の製造方
法を示す工程断面図である。
[First Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a first embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 2 is a graph showing the result of evaluating the leakage current of the semiconductor device according to the present embodiment.
3 to 6 are process sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

【0024】(半導体装置)まず、本実施形態による半
導体装置を図1を用いて説明する。
(Semiconductor Device) First, the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG.

【0025】図1に示すように、シリコン基板10上に
は、シリコン窒化酸化膜より成るゲート絶縁膜12を介
してゲート電極20が形成されている。ゲート電極20
は、紙面垂直方向に延在しており、他の転送トランジス
タのゲート電極を兼ねるワード線としても機能する。
As shown in FIG. 1, a gate electrode 20 is formed on a silicon substrate 10 via a gate insulating film 12 made of a silicon oxynitride film. Gate electrode 20
Extends in the direction perpendicular to the plane of the paper, and also functions as a word line that also functions as a gate electrode of another transfer transistor.

【0026】ゲート電極20は、ゲート絶縁膜12上に
形成されたポリシリコン膜14と、ポリシリコン膜14
上に形成されたWSiNより成るバッファ膜16と、バ
ッファ膜16上に形成されたタングステンより成る金属
膜18とのポリメタル構造によって構成されている。バ
ッファ膜16は、ポリシリコン膜14と金属膜18とが
反応して抵抗の高いタングステンシリサイドが形成され
るのを防止するためのものである。
The gate electrode 20 includes a polysilicon film 14 formed on the gate insulating film 12 and a polysilicon film 14.
It has a polymetal structure of a buffer film 16 made of WSiN formed thereon and a metal film 18 made of tungsten formed on the buffer film 16. The buffer film 16 is for preventing the reaction between the polysilicon film 14 and the metal film 18 to form tungsten silicide having high resistance.

【0027】ポリシリコン膜14の側面には、シリコン
酸化膜15が形成されている。ゲート電極20上には、
シリコン窒化膜より成るキャップ膜22が形成されてい
る。バッファ膜16及び金属膜18の側面は、キャップ
膜22の側面に対して、約15nm内側に位置してい
る。ゲート電極20の側面及びキャップ膜22の側面に
は、シリコン窒化膜24が形成されている。
On the side surface of the polysilicon film 14, a silicon oxide film 15 is formed. On the gate electrode 20,
A cap film 22 made of a silicon nitride film is formed. The side surfaces of the buffer film 16 and the metal film 18 are located about 15 nm inside the side surfaces of the cap film 22. Silicon nitride films 24 are formed on the side surfaces of the gate electrode 20 and the cap film 22.

【0028】ゲート絶縁膜12上及びシリコン窒化膜2
4の側面には、シリコン窒化膜25が形成されている。
シリコン窒化膜24及びシリコン窒化膜25により、サ
イドウォール絶縁膜26が構成されている。
On the gate insulating film 12 and the silicon nitride film 2
The silicon nitride film 25 is formed on the side surface of the substrate 4.
The silicon nitride film 24 and the silicon nitride film 25 form a sidewall insulating film 26.

【0029】シリコン基板10には、側面にサイドウォ
ール絶縁膜26が形成されたゲート電極20に自己整合
で、ソース/ドレイン拡散層28、29が形成されてい
る。
On the silicon substrate 10, source / drain diffusion layers 28 and 29 are formed in self alignment with the gate electrode 20 having the side wall insulating film 26 formed on the side surface.

【0030】こうして、ゲート電極20とソース/ドレ
イン拡散層28、29とを有するMOSトランジスタが
形成されている。
Thus, a MOS transistor having the gate electrode 20 and the source / drain diffusion layers 28 and 29 is formed.

【0031】シリコン窒化膜25上にはBPSG(Boro
-Phospho-Silicate Glass)膜30が形成されており、
BPSG膜30により基板表面が平坦化されている。
On the silicon nitride film 25, BPSG (Boro
-Phospho-Silicate Glass) film 30 is formed,
The substrate surface is flattened by the BPSG film 30.

【0032】BPSG膜30には、ソース/ドレイン拡
散層29に達するコンタクトホール32が形成されてい
る。コンタクトホール32内には、P(リン)がドープ
されたポリシリコンより成る導体プラグ34が埋め込ま
れている。
In the BPSG film 30, a contact hole 32 reaching the source / drain diffusion layer 29 is formed. In the contact hole 32, a conductor plug 34 made of polysilicon doped with P (phosphorus) is buried.

【0033】本実施形態による半導体装置は、キャップ
膜22直下の金属膜18の側壁部分がエッチングされて
おり、金属膜18の側面がキャップ膜22の側面より内
側に位置していることに主な特徴がある。
The semiconductor device according to the present embodiment is mainly characterized in that the side wall portion of the metal film 18 immediately below the cap film 22 is etched, and the side surface of the metal film 18 is located inside the side surface of the cap film 22. There are features.

【0034】図18及び図19に示す提案されている半
導体装置では、製造プロセスにおいて、ゲート電極12
0の肩部のサイドウォール絶縁膜126の厚さが局所的
に薄くなり、導体プラグ134とゲート電極120との
間で大きなリーク電流が流れてしまうことがあった。こ
のため、提案されている半導体装置では、サイドウォー
ル絶縁膜126を例えば30nm以下にまで薄膜化する
ことは困難であり、半導体装置を微細化する上での阻害
要因となっていた。
In the proposed semiconductor device shown in FIGS. 18 and 19, the gate electrode 12
In some cases, the thickness of the side wall insulating film 126 at the 0 shoulder becomes locally thin, and a large leak current may flow between the conductor plug 134 and the gate electrode 120. For this reason, in the proposed semiconductor device, it is difficult to reduce the thickness of the sidewall insulating film 126 to, for example, 30 nm or less, which has been an obstacle to miniaturization of the semiconductor device.

【0035】これに対し、本実施形態では、キャップ膜
22直下の金属膜18の側壁部分がエッチングされてお
り、金属膜18の側面がキャップ膜22の側面より内側
に位置しているので、金属膜18の側面を覆うシリコン
窒化膜24の膜厚が局所的に厚くなっている。このた
め、ゲート電極20の肩部においてサイドウォール絶縁
膜26が局所的に薄くなっても、導体プラグ34と金属
膜18との間における実効的なサイドウォール絶縁膜2
6の膜厚を十分に厚く確保することができる。本実施形
態によれば、導体プラグ34とゲート電極20との間に
おけるリーク電流の増大を回避しつつ、サイドウォール
絶縁膜26の膜厚を薄くすることができるので、半導体
装置の更なる微細化を実現することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the side wall portion of the metal film 18 immediately below the cap film 22 is etched, and the side surface of the metal film 18 is located inside the side surface of the cap film 22. The thickness of the silicon nitride film 24 covering the side surface of the film 18 is locally increased. Therefore, even if the side wall insulating film 26 is locally thinned at the shoulder of the gate electrode 20, the effective side wall insulating film 2 between the conductor plug 34 and the metal film 18 can be formed.
6 can be sufficiently thick. According to the present embodiment, it is possible to reduce the thickness of the sidewall insulating film 26 while avoiding an increase in leakage current between the conductor plug 34 and the gate electrode 20, so that the semiconductor device can be further miniaturized. Can be realized.

【0036】例えば、キャップ膜22直下の金属膜18
の側壁部分を約10nmエッチングした場合には、金属
膜18の側面においてサイドウォール絶縁膜24の実効
的な膜厚が約10nm厚くなるので、図18及び図19
に示す提案されている半導体装置に比べて、サイドウォ
ール絶縁膜26の膜厚を約10nm薄くすることができ
る。例えば、図18及び図19に示す提案されている半
導体装置においてサイドウォール絶縁膜126の膜厚が
30nm必要であった場合には、本実施形態による半導
体装置ではサイドウォール絶縁膜26の膜厚を20nm
とすることが可能となる。
For example, the metal film 18 immediately below the cap film 22
When the side wall portion is etched by about 10 nm, the effective film thickness of the side wall insulating film 24 on the side surface of the metal film 18 is increased by about 10 nm.
The thickness of the sidewall insulating film 26 can be reduced by about 10 nm as compared with the proposed semiconductor device shown in FIG. For example, when the thickness of the sidewall insulating film 126 is required to be 30 nm in the proposed semiconductor device shown in FIGS. 18 and 19, the thickness of the sidewall insulating film 26 is reduced in the semiconductor device according to the present embodiment. 20nm
It becomes possible.

【0037】例えば、基本的な設計ルールが0.13μ
mのDRAMセルの場合、サイドウォール絶縁膜26の
膜厚が片側で10nmずつ薄くなれば、セル部分のピッ
チは260nmから240nmにすることが可能とな
り、セル部分の面積は約8%縮小することができる。
For example, if the basic design rule is 0.13 μm
In the case of a DRAM cell of m, if the thickness of the sidewall insulating film 26 is reduced by 10 nm on one side, the pitch of the cell portion can be reduced from 260 nm to 240 nm, and the area of the cell portion can be reduced by about 8%. Can be.

【0038】更に、キャップ膜22直下の金属膜18の
側壁部分を約20nmエッチングした場合には、金属膜
18の側面におけるサイドウォール絶縁膜26の実効的
な膜厚が約20nm厚くなるので、図18及び図19に
示す提案されている半導体装置と比べてサイドウォール
絶縁膜26の厚さを約20nm薄くすることができる。
Further, when the side wall portion of the metal film 18 immediately below the cap film 22 is etched by about 20 nm, the effective film thickness of the side wall insulating film 26 on the side surface of the metal film 18 increases by about 20 nm. The thickness of the sidewall insulating film 26 can be reduced by about 20 nm as compared with the proposed semiconductor device shown in FIGS.

【0039】例えば、基本的な設計ルールが0.13μ
mの場合、サイドウォール絶縁膜26の膜厚が片側で2
0nmずつ薄くなれば、セル部分のピッチは260nm
から220nmにすることが可能となり、セル部分の面
積は約15%縮小することができる。また、基本的な設
計ルールを例えば0.1μmと小さくした場合には、サ
イドウォール絶縁膜26の膜厚を片側で約20nmずつ
薄くすれば、セル部の面積は約20%縮小することがで
きる。
For example, if the basic design rule is 0.13 μm
m, the thickness of the sidewall insulating film 26 is 2 on one side.
If the thickness is reduced by 0 nm, the pitch of the cell portion is 260 nm.
To 220 nm, and the area of the cell portion can be reduced by about 15%. Further, when the basic design rule is reduced to, for example, 0.1 μm, the area of the cell portion can be reduced by about 20% by reducing the thickness of the sidewall insulating film 26 by about 20 nm on one side. .

【0040】なお、単に、金属膜18の側壁部分をエッ
チングした場合には、ゲート電極の断面積が減少し、ゲ
ートシート抵抗の増大を招くこととなるが、金属膜の膜
厚を厚くすれば、ゲート電極の断面積の減少を回避する
ことが可能である。例えば、基本的な設計ルールが0.
13μmの半導体装置において、膜厚40nmの金属膜
18の側壁部分を片側10μmずつエッチングすると、
ゲートシート抵抗は約15%増加するが、金属膜の膜厚
を40nmから46nmに厚くすれば、ゲート電極の断
面積の減少を回避することができる。このように、金属
膜をわずか6nm厚くするだけでゲートシート抵抗の増
大を回避することができるので、製造プロセスへの影響
はほとんど無視できる。
When the side wall portion of the metal film 18 is simply etched, the cross-sectional area of the gate electrode decreases and the gate sheet resistance increases, but if the thickness of the metal film is increased, In addition, it is possible to avoid a reduction in the cross-sectional area of the gate electrode. For example, if the basic design rule is 0.
When a side wall portion of a metal film 18 having a thickness of 40 nm is etched by 10 μm on each side in a 13 μm semiconductor device,
Although the gate sheet resistance increases by about 15%, a decrease in the cross-sectional area of the gate electrode can be avoided by increasing the thickness of the metal film from 40 nm to 46 nm. As described above, since the increase in the gate sheet resistance can be avoided only by increasing the thickness of the metal film by only 6 nm, the influence on the manufacturing process can be almost ignored.

【0041】(評価結果)次に、本実施形態による半導
体装置の評価結果を図2を用いて説明する。図2は、本
実施形態による半導体装置のリーク電流の評価結果を示
すグラフである。図2の横軸はリーク電流を示してお
り、縦軸は累積度数を示している。実施例1は、本実施
形態による半導体装置の場合を示しており、比較例1
は、図18及び図19に示す提案されている半導体装置
の場合を示している。ここでは、リーク電流が1×10
-9A未満であれば良品とし、リーク電流が1×10-9
上であれば不良品とする。実施例1、比較例1のいずれ
についても、256kbitのDRAMセルを対象とし
て測定した。また、サイドウォール絶縁膜の膜厚は15
nmとした。また、実施例1では、キャップ膜直下の金
属膜の側壁部分を片側で約10〜15nmずつエッチン
グした。
(Evaluation Result) Next, the evaluation result of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 2 is a graph showing the result of evaluating the leakage current of the semiconductor device according to the present embodiment. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the leak current, and the vertical axis indicates the cumulative frequency. Example 1 shows the case of the semiconductor device according to the present embodiment, and Comparative Example 1
Shows the case of the proposed semiconductor device shown in FIG. 18 and FIG. Here, the leakage current is 1 × 10
If it is less than -9 A, it is regarded as a good product, and if the leak current is 1 × 10 -9 or more, it is a defective product. In both Example 1 and Comparative Example 1, the measurement was performed on a 256 kbit DRAM cell. The thickness of the sidewall insulating film is 15
nm. In Example 1, the side wall portion of the metal film immediately below the cap film was etched on one side by about 10 to 15 nm.

【0042】図2から分かるように、実施例1に示す本
実施形態による半導体装置の場合には、リーク電流が極
めて小さく抑えられており、少なくとも99.5%以上
の試料が良品となっている。
As can be seen from FIG. 2, in the case of the semiconductor device according to the present embodiment shown in Example 1, the leak current is kept extremely small, and at least 99.5% or more of the samples are non-defective. .

【0043】一方、比較例1に示す提案されている半導
体装置の場合には、良品は約60%の試料にすぎない。
On the other hand, in the case of the proposed semiconductor device shown in Comparative Example 1, the non-defective product is only about 60% of the sample.

【0044】このように、本実施形態によれば、サイド
ウォール絶縁膜の膜厚を15nmと薄くした場合であっ
ても、導体プラグとゲート電極との間のリーク電流を小
さく抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, even when the thickness of the sidewall insulating film is reduced to 15 nm, the leak current between the conductor plug and the gate electrode can be suppressed to a small value.

【0045】(半導体装置の製造方法)次に、本実施形
態による半導体装置の製造方法を図3乃至図6を用いて
説明する。図3乃至図6は、本実施形態による半導体装
置の製造方法を示す工程断面図である。
(The Method for Fabricating the Semiconductor Device) Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. 3 to 6 are process sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

【0046】まず、図3(a)に示すように、シリコン
基板10上に、膜厚4.5nmのシリコン窒化酸化膜よ
り成るゲート絶縁膜12を形成する。ゲート絶縁膜12
は、例えば、シリコン基板10表面をウェット酸化し、
この後、NOガス雰囲気中で熱処理を行うことにより形
成することができる。
First, as shown in FIG. 3A, a gate insulating film 12 made of a silicon oxynitride film having a thickness of 4.5 nm is formed on a silicon substrate 10. Gate insulating film 12
Is, for example, wet oxidizing the surface of the silicon substrate 10,
After that, it can be formed by performing a heat treatment in an NO gas atmosphere.

【0047】次に、ゲート絶縁膜12を形成したシリコ
ン基板10上に、例えば、CVD法により、膜厚70n
mのポリシリコン膜14を形成する。
Next, on the silicon substrate 10 on which the gate insulating film 12 has been formed, a 70-nm-thick
An m-th polysilicon film 14 is formed.

【0048】次に、イオン注入により、ポリシリコン膜
14に不純物を導入する。
Next, an impurity is introduced into the polysilicon film 14 by ion implantation.

【0049】次に、ポリシリコン膜14上に、例えばス
パッタ法により、膜厚5nmのWNより成るバッファ膜
16を形成する。なお、ここではWN膜を堆積するが、
後工程における熱処理により、WNとSiとが反応し、
WSiN膜となる。
Next, a buffer film 16 made of WN having a thickness of 5 nm is formed on the polysilicon film 14 by, for example, a sputtering method. Here, a WN film is deposited,
By the heat treatment in the post-process, WN and Si react,
It becomes a WSiN film.

【0050】次に、バッファ膜16上に、例えばスパッ
タ法により、膜厚40nmのタングステンより成る金属
膜18を形成する。
Next, a 40 nm-thick tungsten metal film 18 is formed on the buffer film 16 by, for example, a sputtering method.

【0051】次に、金属膜18上に、例えば、CVD法
により、膜厚200nmのシリコン窒化膜より成るキャ
ップ膜22を形成する。
Next, a cap film 22 made of a 200-nm-thick silicon nitride film is formed on the metal film 18 by, for example, a CVD method.

【0052】次に、全面に、スピンコート法により、フ
ォトレジスト膜を形成する。この後、フォトリソグラフ
ィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングし、こ
れにより、ゲート電極20を形成するためのフォトレジ
ストマスク36を形成する(図3(b)参照)。
Next, a photoresist film is formed on the entire surface by spin coating. Thereafter, the photoresist film is patterned by using the photolithography technique, thereby forming a photoresist mask 36 for forming the gate electrode 20 (see FIG. 3B).

【0053】次に、RIE法により、フォトレジストマ
スク36をマスクとして、キャップ膜22を異方性エッ
チングする。この後、アッシングにより、フォトレジス
トマスク36を除去する(図3(c)参照)。
Next, the cap film 22 is anisotropically etched by RIE using the photoresist mask 36 as a mask. Thereafter, the photoresist mask 36 is removed by ashing (see FIG. 3C).

【0054】次に、RIE法により、キャップ膜22を
マスクとして、金属膜18及びバッファ膜16をエッチ
ングする。この際、等方性の成分を有するエッチング条
件に設定する。等方性の成分を有するエッチング条件に
設定することにより、キャップ膜22直下の金属膜18
及びバッファ膜16の側壁部分をエッチングすることが
できる。キャップ膜22直下の金属膜及びバッファ膜1
6の側壁部分は、例えば約15nmエッチングする。な
お、エッチングは、RIE法を用いることに限定される
ものではなく、酸系又はアルカリ系のウエットエッチン
グを用いてもよい。また、RIE法により金属膜18及
びバッファ膜16を異方性エッチングした後に、ウエッ
トエッチングを行うことにより、キャップ膜22直下の
金属膜18及びバッファ膜16の側壁部分をエッチング
するようにしてもよい(図4(a)参照)。
Next, the metal film 18 and the buffer film 16 are etched by RIE using the cap film 22 as a mask. At this time, an etching condition having an isotropic component is set. By setting the etching conditions having an isotropic component, the metal film 18 immediately below the cap film 22 can be formed.
In addition, the side wall portion of the buffer film 16 can be etched. Metal film and buffer film 1 immediately below cap film 22
6 is etched, for example, by about 15 nm. Note that the etching is not limited to using the RIE method, and acid-based or alkali-based wet etching may be used. Further, after the metal film 18 and the buffer film 16 are anisotropically etched by the RIE method, wet etching may be performed to etch the side wall portions of the metal film 18 and the buffer film 16 immediately below the cap film 22. (See FIG. 4A).

【0055】次に、RIE法により、キャップ膜22を
マスクとして、ポリシリコン膜14を異方性エッチング
する。こうして、上面がキャップ膜22に覆われた、ポ
リシリコン膜14、バッファ膜16、及び金属膜18よ
り成るポリメタル構造のゲート電極20が形成される。
Next, the polysilicon film 14 is anisotropically etched by RIE using the cap film 22 as a mask. In this manner, a gate electrode 20 having a polymetal structure composed of the polysilicon film 14, the buffer film 16, and the metal film 18 whose upper surface is covered with the cap film 22 is formed.

【0056】次に、例えば熱酸化法により、ポリシリコ
ン膜14の露出した表面を選択的に酸化する。これによ
り、ポリシリコン膜14の露出した表面にシリコン酸化
膜15が形成される(図4(b)参照)。
Next, the exposed surface of the polysilicon film 14 is selectively oxidized by, for example, a thermal oxidation method. Thus, a silicon oxide film 15 is formed on the exposed surface of the polysilicon film 14 (see FIG. 4B).

【0057】次に、上面がキャップ膜22で覆われたゲ
ート電極20に自己整合で、イオン注入を行い、これに
よりゲート電極20の両側のシリコン基板10に、ソー
ス/ドレイン拡散層28、29を形成する(図4(c)
参照)。
Next, ion implantation is performed by self-alignment with the gate electrode 20 whose upper surface is covered with the cap film 22, thereby forming source / drain diffusion layers 28 and 29 on the silicon substrate 10 on both sides of the gate electrode 20. Forming (FIG. 4C)
reference).

【0058】次に、全面に、例えばCVD法により、膜
厚10nmのシリコン窒化膜24を形成する。この後、
RIE法により、シリコン窒化膜24を異方性エッチン
グする。
Next, a 10 nm-thick silicon nitride film 24 is formed on the entire surface by, eg, CVD. After this,
The silicon nitride film 24 is anisotropically etched by RIE.

【0059】次に、全面に、例えばCVD法により、膜
厚10nmのシリコン窒化膜25を形成する。
Next, a 10 nm-thickness silicon nitride film 25 is formed on the entire surface by, eg, CVD.

【0060】こうして、上面がキャップ膜22に覆われ
たゲート電極20の側面に、シリコン窒化膜24及びシ
リコン窒化膜25より成るサイドウォール絶縁膜26が
形成される。
Thus, a sidewall insulating film 26 composed of the silicon nitride film 24 and the silicon nitride film 25 is formed on the side surface of the gate electrode 20 whose upper surface is covered with the cap film 22.

【0061】次に、窒素雰囲気中で、例えば950℃、
10秒の熱処理を行い、ソース/ドレイン拡散層28、
29に導入されたイオンを活性化する。
Next, in a nitrogen atmosphere, for example, at 950 ° C.
A heat treatment for 10 seconds is performed, and the source / drain diffusion layers 28
Activate the ions introduced into 29.

【0062】こうして、ポリメタル構造のゲート電極2
0を有するMOSトランジスタが形成される(図5
(a)参照)。
Thus, the gate electrode 2 having a polymetal structure is formed.
0 is formed (FIG. 5)
(A)).

【0063】次に、全面に、例えばCVD法により、膜
厚400nmのBPSG膜30を形成する。この後、例
えば、800℃の酸素雰囲気中で30分の熱処理を行う
ことにより、BPSG膜30を平坦化する。この後、例
えばCMP(化学的機械的研磨:Chemical Mechanical
Polishing)法により、キャップ膜22が露出するまで
BPSG膜30を研磨する(図5(b)参照)。
Next, a 400 nm-thick BPSG film 30 is formed on the entire surface by, eg, CVD. Thereafter, the BPSG film 30 is flattened by performing a heat treatment in an oxygen atmosphere at 800 ° C. for 30 minutes, for example. Thereafter, for example, CMP (Chemical Mechanical Polishing: Chemical Mechanical Polishing)
Polishing), the BPSG film 30 is polished until the cap film 22 is exposed (see FIG. 5B).

【0064】次に、全面に、スピンコート法により、フ
ォトレジスト膜を形成する。この後、フォトリソグラフ
ィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングし、こ
れにより、SACを行うための開口部38を有するフォ
トレジストマスク40を形成する。
Next, a photoresist film is formed on the entire surface by spin coating. Thereafter, the photoresist film is patterned by using the photolithography technique, thereby forming a photoresist mask 40 having an opening 38 for performing SAC.

【0065】次に、RIE法により、フォトレジストマ
スク40をマスクとして、BPSG膜30をエッチング
し、更に、シリコン窒化膜25を異方性エッチングする
ことにより、ソース/ドレイン拡散層29に達するコン
タクトホール32を形成する。なお、コンタクトホール
32を形成する過程で、ゲート電極20の肩部のサイド
ウォール絶縁膜26の一部とキャップ膜22の一部とが
局所的にエッチングされる(図5(c)参照)。
Next, the BPSG film 30 is etched by the RIE method using the photoresist mask 40 as a mask, and the silicon nitride film 25 is anisotropically etched to form contact holes reaching the source / drain diffusion layers 29. 32 are formed. In the process of forming the contact hole 32, a part of the sidewall insulating film 26 at the shoulder of the gate electrode 20 and a part of the cap film 22 are locally etched (see FIG. 5C).

【0066】次に、全面に、例えばCVD法により、例
えばPがドープされたポリシリコン膜を形成する。この
後、例えばCMP法により、キャップ膜22が露出する
までその表面を研磨し、表面が平坦化されたポリシリコ
ン膜より成る導体プラグ34を、コンタクトホール32
内に形成する(図6参照)。
Next, a polysilicon film doped with, eg, P is formed on the entire surface by, eg, CVD. Thereafter, the surface of the cap film 22 is polished by, for example, a CMP method until the cap film 22 is exposed, and the conductor plug 34 made of a polysilicon film having a planarized surface is inserted into the contact hole 32.
(See FIG. 6).

【0067】こうして本実施形態による半導体装置が製
造される。
Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured.

【0068】このように本実施形態によれば、キャップ
膜直下の金属膜の側壁部分をエッチングするため、金属
膜の側面がキャップ膜の側面より内側に位置し、金属膜
の側面におけるサイドウォール絶縁膜の実効的な膜厚を
厚く確保することができる。従って、本実施形態によれ
ば、導体プラグとゲート電極との間のリーク電流を抑制
しつつ、サイドウォール絶縁膜の薄膜化を実現すること
ができ、ひいては半導体装置の微細化に寄与することが
できる。
As described above, according to the present embodiment, since the side wall portion of the metal film immediately below the cap film is etched, the side surface of the metal film is located inside the side surface of the cap film, and the side wall insulation on the side surface of the metal film is etched. An effective film thickness of the film can be ensured to be large. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the thickness of the sidewall insulating film while suppressing the leakage current between the conductor plug and the gate electrode, and to contribute to miniaturization of the semiconductor device. it can.

【0069】[第2実施形態]本発明の第2実施形態に
よる半導体装置及びその製造方法を図7乃至図11を用
いて説明する。図7は、本実施形態による半導体装置を
示す断面図である。図8乃至図11は、本実施形態によ
る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図1
乃至図6に示す第1実施形態による半導体装置及びその
製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説
明を省略または簡潔にする。
[Second Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. FIG. 7 is a sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. 8 to 11 are process sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. FIG.
The same components as those of the semiconductor device according to the first embodiment and the method of manufacturing the same shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

【0070】本実施形態による半導体装置は、金属膜1
8の側面にアモルファスシリコン膜を形成し、この後、
熱処理を行うことにより金属膜18の側壁部分を金属シ
リサイド膜に変化させ、この後、金属シリサイド膜をエ
ッチングすることにより、キャップ膜22直下の金属膜
18の側壁部分を除去することに主な特徴がある。
In the semiconductor device according to the present embodiment, the metal film 1
8, an amorphous silicon film is formed on the side surface, and thereafter,
The main feature is that the side wall portion of the metal film 18 is changed to a metal silicide film by performing the heat treatment, and then the metal silicide film is etched to remove the side wall portion of the metal film 18 immediately below the cap film 22. There is.

【0071】本実施形態による半導体装置は、第1実施
形態による半導体装置と基本的には同様であるが、キャ
ップ膜22の側面にシリコン酸化膜42が形成されてい
る点が第1実施形態による半導体装置と異なっている。
キャップ膜22の側面にシリコン酸化膜42が形成され
ているのは、後述する本実施形態による半導体装置の製
造方法によるものである。
The semiconductor device according to the present embodiment is basically the same as the semiconductor device according to the first embodiment, except that a silicon oxide film 42 is formed on the side surface of the cap film 22 according to the first embodiment. It is different from a semiconductor device.
The reason why the silicon oxide film 42 is formed on the side surface of the cap film 22 is due to the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment described later.

【0072】次に、本実施形態による半導体装置の製造
方法を図8乃至図11を用いて説明する。
Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

【0073】本実施形態による半導体装置の製造方法
は、キャップ膜22をエッチングする工程までは、図3
(a)乃至図3(c)に示す第1実施形態による半導体
装置の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
In the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment, up to the step of etching the cap film 22,
Since the method is the same as the method for fabricating the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIGS.

【0074】次に、キャップ膜22をマスクとして、金
属膜18及びバッファ膜16を異方性エッチングする
(図8(a)参照)。
Next, using the cap film 22 as a mask, the metal film 18 and the buffer film 16 are anisotropically etched (see FIG. 8A).

【0075】次に、全面に、例えばCVD法により、例
えば膜厚15nmのアモルファスシリコン膜44を形成
する(図8(b)参照)。
Next, an amorphous silicon film 44 of, eg, a 15 nm-thickness is formed on the entire surface by, eg, CVD (see FIG. 8B).

【0076】次に、例えば、800℃、30分の熱処理
を行うことにより、タングステンシリサイドより成る金
属シリサイド膜46を形成する(図8(c)参照)。
Next, a metal silicide film 46 made of tungsten silicide is formed, for example, by performing a heat treatment at 800 ° C. for 30 minutes (see FIG. 8C).

【0077】次に、HF系のエッチング液を用い、金属
シリサイド膜46をエッチングする(図9(a)参
照)。
Next, the metal silicide film 46 is etched using an HF-based etchant (see FIG. 9A).

【0078】次に、RIE法により、キャップ膜22及
びアモルファスシリコン膜44をマスクとして、ポリシ
リコン膜14を異方性エッチングする。キャップ膜22
の側面には、アモルファスシリコン膜44が残ることと
なる。
Next, the polysilicon film 14 is anisotropically etched by RIE using the cap film 22 and the amorphous silicon film 44 as a mask. Cap film 22
The amorphous silicon film 44 will remain on the side surfaces of.

【0079】次に、例えば熱酸化法により、キャップ膜
22の側面に残っているアモルファスシリコン膜44を
酸化するとともに、ポリシリコン膜14の露出した表面
を選択的に酸化する。これにより、アモルファスシリコ
ン膜44が酸化されてシリコン酸化膜42となり、ポリ
シリコン膜14の露出した表面にシリコン酸化膜15が
形成される(図9(b)参照)。
Next, the amorphous silicon film 44 remaining on the side surface of the cap film 22 is oxidized by, for example, thermal oxidation, and the exposed surface of the polysilicon film 14 is selectively oxidized. Thereby, the amorphous silicon film 44 is oxidized to become the silicon oxide film 42, and the silicon oxide film 15 is formed on the exposed surface of the polysilicon film 14 (see FIG. 9B).

【0080】次に、上面がキャップ膜22で覆われたゲ
ート電極20に自己整合で、イオン注入を行い、これに
より、シリコン基板10に、ソース/ドレイン拡散層2
8、29を形成する(図9(c)参照)。
Next, ion implantation is performed in a self-alignment manner with the gate electrode 20 whose upper surface is covered with the cap film 22, thereby forming the source / drain diffusion layer 2 on the silicon substrate 10.
8 and 29 are formed (see FIG. 9C).

【0081】この後の半導体装置の製造方法は、図5
(a)乃至図6に示す第1実施形態による半導体装置の
製造方法と同様であるので説明を省略する(図10
(a)乃至図11参照)。
The subsequent method of manufacturing the semiconductor device will be described with reference to FIG.
Since the method is the same as the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIGS.
(See (a) to FIG. 11).

【0082】こうして、本実施形態による半導体装置が
製造される。
Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured.

【0083】このように、金属膜の側壁部分を金属シリ
サイド膜に変化させ、この後、金属シリサイド膜をエッ
チングすることによっても、キャップ膜直下の金属膜の
側壁部分を除去することができる。従って、本実施形態
によっても、第1実施形態と同様の半導体装置を提供す
ることができる。
As described above, the side wall portion of the metal film immediately below the cap film can also be removed by changing the side wall portion of the metal film to a metal silicide film and thereafter etching the metal silicide film. Therefore, according to this embodiment, a semiconductor device similar to that of the first embodiment can be provided.

【0084】[第3実施形態]本発明の第3実施形態に
よる半導体装置及びその製造方法を図12乃至図16を
用いて説明する。図12は、本実施形態による半導体装
置を示す断面図である。図13乃至図16は、本実施形
態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。図1乃至図11に示す第1実施形態又は第2実施形
態による半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素
には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にす
る。
[Third Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a third embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. FIG. 12 is a sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. 13 to 16 are process sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The same components as those of the semiconductor device according to the first embodiment or the second embodiment shown in FIGS. 1 to 11 and the method of manufacturing the same will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

【0085】(半導体装置)まず、本実施形態による半
導体装置を図12を用いて説明する。
(Semiconductor Device) First, the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG.

【0086】本実施形態による半導体装置は、本発明の
原理を多層配線に適用したことに主な特徴がある。
The semiconductor device according to the present embodiment is characterized mainly in that the principle of the present invention is applied to a multilayer wiring.

【0087】半導体基板48には、図示しないMOSト
ランジスタ等が形成されている。MOSトランジスタ等
が形成された半導体基板48上には、BPSGより成る
層間絶縁膜50が形成されている。
On the semiconductor substrate 48, a MOS transistor and the like (not shown) are formed. On a semiconductor substrate 48 on which MOS transistors and the like are formed, an interlayer insulating film 50 made of BPSG is formed.

【0088】層間絶縁膜50上には、例えばタングステ
ンより成る下層配線52が形成されている。下層配線5
2が形成された層間絶縁膜50上には、層間絶縁膜54
が形成されている。層間絶縁膜54上には、例えばタン
グステンより成る中間配線56が形成されている。中間
配線56上には、キャップ膜58が形成されている。
On the interlayer insulating film 50, a lower wiring 52 made of, for example, tungsten is formed. Lower layer wiring 5
2 is formed on the interlayer insulating film 50 on which
Are formed. On the interlayer insulating film 54, an intermediate wiring 56 made of, for example, tungsten is formed. On the intermediate wiring 56, a cap film 58 is formed.

【0089】中間配線56の側面及びキャップ膜58の
側面には、シリコン窒化膜より成るサイドウォール絶縁
膜59が形成されている。
A side wall insulating film 59 made of a silicon nitride film is formed on the side surface of the intermediate wiring 56 and the side surface of the cap film 58.

【0090】層間絶縁膜54上のキャップ膜58間及び
中間配線56間には、層間絶縁膜60が形成されてい
る。層間絶縁膜60上及びキャップ膜58上には、上層
配線62が形成されている。
An interlayer insulating film 60 is formed between the cap films 58 on the interlayer insulating film 54 and between the intermediate wires 56. An upper wiring 62 is formed on the interlayer insulating film 60 and the cap film 58.

【0091】層間絶縁膜60には、キャップ膜58に自
己整合で、下層配線52に達するコンタクトホール64
が形成されている。コンタクトホール64内には、例え
ばタングステンより成る導体プラグ66が埋め込まれて
いる。上層配線62は、導体プラグ66を介して、下層
配線52に電気的に接続されている。
In the interlayer insulating film 60, a contact hole 64 reaching the lower wiring 52 is self-aligned with the cap film 58.
Are formed. A conductor plug 66 made of, for example, tungsten is buried in the contact hole 64. The upper wiring 62 is electrically connected to the lower wiring 52 via the conductor plug 66.

【0092】本実施形態による半導体装置は、キャップ
膜58直下の中間配線56の側壁部分がエッチングされ
ており、この部分にサイドウォール絶縁膜59が形成さ
れていることに主な特徴がある。本実施形態では、キャ
ップ膜58直下の中間配線56がエッチングされた部分
にサイドウォール絶縁膜59が埋め込まれるため、中間
配線56の側面を厚いサイドウォール絶縁膜59で覆う
ことが可能となる。中間配線56の側面を厚いサイドウ
ォール絶縁膜59で覆うことができるので、導体プラグ
66と中間配線56との間のリーク電流を抑制しつつ、
微細な多層配線を有する半導体装置を提供することがで
きる。
The semiconductor device according to the present embodiment is characterized mainly in that the side wall portion of the intermediate wiring 56 immediately below the cap film 58 is etched, and the side wall insulating film 59 is formed in this portion. In the present embodiment, the side wall insulating film 59 is buried in the portion where the intermediate wiring 56 directly below the cap film 58 is etched, so that the side surface of the intermediate wiring 56 can be covered with the thick side wall insulating film 59. Since the side surface of the intermediate wiring 56 can be covered with the thick sidewall insulating film 59, while suppressing the leakage current between the conductor plug 66 and the intermediate wiring 56,
A semiconductor device having fine multilayer wiring can be provided.

【0093】(半導体装置の製造方法)次に、本実施形
態による半導体装置の製造方法を図13乃至図16を用
いて説明する。
(The Method for Fabricating the Semiconductor Device) Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

【0094】まず、上面に層間絶縁膜50が形成された
半導体基板48上の全面に、例えばスパッタ法により、
膜厚30nmのタングステンより成る金属膜52を形成
する。この後、フォトリソグラフィ技術を用いて、金属
膜をパターニングし、これにより下層配線52を形成す
る。
First, the entire surface of the semiconductor substrate 48 on which the interlayer insulating film 50 is formed is formed by, for example, sputtering.
A metal film 52 made of tungsten having a thickness of 30 nm is formed. After that, the metal film is patterned by using the photolithography technique, and thereby the lower wiring 52 is formed.

【0095】次に、全面に、例えばCVD法により、膜
厚200nmのシリコン窒化膜より成る層間絶縁膜54
を形成する。
Next, an interlayer insulating film 54 of a 200 nm-thickness silicon nitride film is formed on the entire surface by, eg, CVD.
To form

【0096】次に、全面に、例えばスパッタ法により、
膜厚30nmのタングステンより成る金属膜68を形成
する。
Next, the entire surface is formed by, for example, a sputtering method.
A metal film 68 made of tungsten having a thickness of 30 nm is formed.

【0097】次に、全面に、例えばCVD法により、膜
厚200nmのシリコン窒化膜より成るキャップ膜58
を形成する(図13(a)参照)。
Next, a cap film 58 made of a 200-nm-thick silicon nitride film is formed on the entire surface by, eg, CVD.
Is formed (see FIG. 13A).

【0098】次に、全面に、スピンコート法により、フ
ォトレジスト膜を形成する。この後、フォトリソグラフ
ィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングし、こ
れにより中間配線56を形成するためのフォトレジスト
マスク70を形成する(図13(b)参照)。
Next, a photoresist film is formed on the entire surface by spin coating. Thereafter, the photoresist film is patterned by using the photolithography technique, thereby forming a photoresist mask 70 for forming the intermediate wiring 56 (see FIG. 13B).

【0099】次に、RIE法により、フォトレジストマ
スク70をマスクとして、キャップ膜58を異方性エッ
チングする。
Next, the cap film 58 is anisotropically etched by RIE using the photoresist mask 70 as a mask.

【0100】次に、RIE法により、キャップ膜58を
マスクとして、金属膜68をエッチングする。この際、
等方性の成分を有するエッチング条件に設定する。等方
性の成分を有するエッチング条件で金属膜68をエッチ
ングするので、キャップ膜58直下の金属膜68の側壁
部分をエッチングすることができる。キャップ膜58直
下の金属膜68の側壁部分は、例えば約20nmエッチ
ングする。これにより、中間配線56の側面が、キャッ
プ膜58の側面より内側に位置することとなる(図14
(a)参照)。なお、RIE法のみならず、酸系又はア
ルカリ系のウエットエッチングを用いてもよい。また、
RIE法により金属膜58を異方性エッチングした後
に、金属膜58をウエットエッチングすることにより、
キャップ膜58直下の金属膜68の側壁部分を除去して
もよい。
Next, the metal film 68 is etched by RIE using the cap film 58 as a mask. On this occasion,
Etching conditions having isotropic components are set. Since the metal film 68 is etched under the etching condition having an isotropic component, the side wall portion of the metal film 68 immediately below the cap film 58 can be etched. The side wall portion of the metal film 68 immediately below the cap film 58 is etched, for example, by about 20 nm. Thus, the side surface of the intermediate wiring 56 is located inside the side surface of the cap film 58 (FIG. 14).
(A)). Note that not only the RIE method but also an acid-based or alkali-based wet etching may be used. Also,
After the metal film 58 is anisotropically etched by the RIE method, the metal film 58 is wet-etched,
The side wall portion of the metal film 68 immediately below the cap film 58 may be removed.

【0101】次に、全面に、例えばCVD法により、膜
厚20nmのシリコン窒化膜を形成する。この後、RI
E法により、シリコン窒化膜を異方性エッチングし、こ
れにより、中間配線56の側面及びキャップ膜58の側
面に、シリコン窒化膜より成るサイドウォール絶縁膜5
9を形成する。
Next, a 20-nm-thick silicon nitride film is formed on the entire surface by, eg, CVD. After this, RI
The silicon nitride film is anisotropically etched by the E method, whereby the side wall insulating film 5 made of the silicon nitride film is formed on the side surfaces of the intermediate wiring 56 and the cap film 58.
9 is formed.

【0102】次に、全面に、例えばCVD法により、膜
厚400nmのBPSG膜を形成する。この後、CMP
法によりキャップ膜58が露出するまでその表面を研磨
し、表面が平坦化されたBPSG膜より成る層間絶縁膜
60を形成する(図14(b)参照)。
Next, a BPSG film having a thickness of 400 nm is formed on the entire surface by, eg, CVD. After this, CMP
The surface is polished by the method until the cap film 58 is exposed to form an interlayer insulating film 60 made of a BPSG film whose surface is flattened (see FIG. 14B).

【0103】次に、全面に、スピンコート法により、フ
ォトレジスト膜を形成する。この後、フォトリソグラフ
ィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングし、こ
れにより、コンタクトホール64より大きい開口部72
を有するフォトレジストマスク74を形成する(図15
(a)参照)。
Next, a photoresist film is formed on the entire surface by spin coating. After that, the photoresist film is patterned by using the photolithography technique, whereby the opening 72 larger than the contact hole 64 is formed.
15 is formed (FIG. 15)
(A)).

【0104】次に、RIE法により、側面にサイドウォ
ール絶縁膜59が形成されたフォトレジストマスク74
をマスクとして、層間絶縁膜60をエッチングする。こ
れにより、キャップ膜58に自己整合で、下層配線52
に達するコンタクトホール64が形成される。中間配線
56の側面がキャップ膜58の側面より内側に位置して
いるため、中間配線56の側面において厚いサイドウォ
ール絶縁膜59が残される。中間配線56の側面に残さ
れた厚いサイドウォール絶縁膜59は、中間配線56と
導体プラグ66とを絶縁する(図15(b)参照)。
Next, a photoresist mask 74 having sidewall insulating films 59 formed on the side surfaces by RIE.
Is used as a mask, interlayer insulating film 60 is etched. Thereby, the lower wiring 52 is self-aligned with the cap film 58.
Is formed. Since the side surface of the intermediate wiring 56 is located inside the side surface of the cap film 58, the thick sidewall insulating film 59 is left on the side surface of the intermediate wiring 56. The thick sidewall insulating film 59 left on the side surface of the intermediate wiring 56 insulates the intermediate wiring 56 from the conductor plug 66 (see FIG. 15B).

【0105】次に、全面に、CVD法により、膜厚45
0nmのタングステン膜を形成する。この後、CMP法
によりキャップ膜58が露出するまでその表面を研磨
し、これにより、コンタクトホール64内にタングステ
ンより成る導体プラグ66を形成する(図16(a)参
照)。
Next, a film thickness of 45 was formed on the entire surface by CVD.
A 0 nm tungsten film is formed. After that, the surface is polished by the CMP method until the cap film 58 is exposed, thereby forming a conductor plug 66 made of tungsten in the contact hole 64 (see FIG. 16A).

【0106】次に、全面に、スパッタ法により、膜厚5
0nmのTiN膜、膜厚10nmのTi膜、膜厚300
nmのAl−Cu膜、膜厚10nmのTiN膜、及び膜
厚10nmのTi膜を順次形成する。これにより、Ti
/TiN/Al−Cu/Ti/TiNの積層膜よりなる
金属膜を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術を
用いて、金属膜をパターニングし、これにより、上層配
線62を形成する。
Next, the entire surface was formed to a thickness of 5 by a sputtering method.
0 nm TiN film, 10 nm Ti film, 300 film thickness
An Al-Cu film having a thickness of 10 nm, a TiN film having a thickness of 10 nm, and a Ti film having a thickness of 10 nm are sequentially formed. Thereby, Ti
/ TiN / Al-Cu / Ti / TiN is formed as a metal film. After that, the metal film is patterned by using the photolithography technique, thereby forming the upper wiring 62.

【0107】こうして、本実施形態による半導体装置が
製造される。
Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured.

【0108】[変形実施形態]本発明は上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。
[Modified Embodiment] The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.

【0109】例えば、第1及び第2実施形態では、ゲー
ト電極と導体プラグとの間のリーク電流を低減する場合
を例に説明したが、多層配線と導体プラグとの間のリー
ク電流を低減する場合にも適用することができる。この
場合には、上面にキャップ膜が形成されたポリメタル構
造の配線を形成し、キャップ膜直下の金属膜の側壁部分
をエッチングし、この後、上面にキャップ膜が形成され
た配線の側面にサイドウォール絶縁膜を形成すればよ
い。
For example, in the first and second embodiments, the case where the leakage current between the gate electrode and the conductor plug is reduced has been described as an example. However, the leakage current between the multilayer wiring and the conductor plug is reduced. The case can also be applied. In this case, a wiring having a polymetal structure in which a cap film is formed on the upper surface is formed, a sidewall portion of the metal film immediately below the cap film is etched, and then a side surface is formed on a side surface of the wiring having the cap film formed on the upper surface. What is necessary is just to form a wall insulating film.

【0110】また、第3実施形態では、等方性の成分を
有するエッチング条件に設定して、中間配線を構成する
金属膜の側壁部分を除去したが、第2実施形態の技術を
適用してもよい。即ち、中間配線を構成する金属膜の側
壁部分を金属シリサイド膜に変化させ、この金属シリサ
イド膜をエッチングすることにより、中間配線を構成す
る金属膜の側壁部分を除去してもよい。
Further, in the third embodiment, the side wall portion of the metal film forming the intermediate wiring is removed by setting the etching conditions having isotropic components, but the technique of the second embodiment is applied. Is also good. That is, the side wall of the metal film forming the intermediate wiring may be changed to a metal silicide film, and the metal silicide film may be etched to remove the side wall of the metal film forming the intermediate wiring.

【0111】また、第1乃至第3実施形態では、キャッ
プ膜直下の金属膜の側壁部分を均一にエッチングした
が、必ずしも均一にキャップ膜直下の金属膜の側壁部分
をエッチングする必要はなく、図17に示すように、キ
ャップ膜直下の金属膜の側壁部分の一部のみをエッチン
グするようにしてもよい。このようにキャップ膜直下の
金属膜の側壁部分の一部のみをエッチングした場合であ
っても、金属膜と導体プラグとの間のサイドウォール絶
縁膜のうち、電流が最もリークしやすい部分であるゲー
ト電極の肩の部分において、サイドウォール絶縁膜の実
効的な膜厚を厚く確保することができる。
In the first to third embodiments, the side wall portion of the metal film immediately below the cap film is uniformly etched. However, it is not always necessary to uniformly etch the side wall portion of the metal film immediately below the cap film. As shown in FIG. 17, only a part of the side wall of the metal film immediately below the cap film may be etched. Even when only a part of the side wall portion of the metal film immediately below the cap film is etched as described above, the portion of the sidewall insulating film between the metal film and the conductor plug where the current is most likely to leak. At the shoulder portion of the gate electrode, a large effective film thickness of the sidewall insulating film can be secured.

【0112】また、第3実施形態では、中間配線の側面
にサイドウォール絶縁膜59を形成したが、必ずしもサ
イドウォール絶縁膜59を形成しなくてもよい。即ち、
中間配線の材料と層間絶縁膜60の材料との相性がよい
場合には、サイドウォール絶縁膜59を形成することな
く、キャップ膜直下の中間配線の側壁部分に層間絶縁膜
60を埋め込み、層間絶縁膜60により中間配線と導体
プラグとを絶縁するサイドウォール絶縁膜を構成しても
よい。
In the third embodiment, the sidewall insulating films 59 are formed on the side surfaces of the intermediate wiring. However, the sidewall insulating films 59 need not always be formed. That is,
When the material of the intermediate wiring is compatible with the material of the interlayer insulating film 60, the interlayer insulating film 60 is buried in the side wall portion of the intermediate wiring immediately below the cap film without forming the sidewall insulating film 59, and the interlayer insulating film 60 is formed. A sidewall insulating film for insulating the intermediate wiring and the conductor plug by the film 60 may be formed.

【0113】また、第1実施形態では、等方性を有する
エッチング条件でキャップ膜22直下の金属膜18及び
バッファ膜16の側壁部分をエッチングした後に、キャ
ップ膜22をマスクとしてポリシリコン膜14を異方性
エッチングしたが、キャップ膜22直下の金属膜18及
びバッファ膜16の側壁部分は、サイドウォール絶縁膜
24を形成する前であれば、いつエッチングしてもよ
い。例えば、金属膜18、バッファ膜16及びポリシリ
コン膜14をRIE法により異方性エッチングした後
に、酸系又はアルカリ系のウエットエッチングにより、
キャップ膜22直下の金属膜18及びバッファ膜16の
側壁部分をエッチングするようにしてもよい。
In the first embodiment, after etching the metal film 18 immediately below the cap film 22 and the side wall portions of the buffer film 16 under isotropic etching conditions, the polysilicon film 14 is etched using the cap film 22 as a mask. Although the anisotropic etching is performed, the side wall portions of the metal film 18 and the buffer film 16 immediately below the cap film 22 may be etched any time before the formation of the sidewall insulating film 24. For example, after the metal film 18, the buffer film 16, and the polysilicon film 14 are anisotropically etched by the RIE method, an acid or alkali wet etching is performed.
The side wall portions of the metal film 18 and the buffer film 16 immediately below the cap film 22 may be etched.

【0114】[0114]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、キャップ
膜直下の金属膜の側壁部分をエッチングするため、金属
膜の側面がキャップ膜の側面より内側に位置し、金属膜
の側面におけるサイドウォール絶縁膜の実効的な膜厚を
厚く確保することができる。従って、本発明によれば、
導体プラグとゲート電極との間のリーク電流を抑制しつ
つ、サイドウォール絶縁膜の薄膜化を実現することがで
き、ひいては半導体装置の微細化に寄与することができ
る。
As described above, according to the present invention, since the side wall portion of the metal film immediately below the cap film is etched, the side surface of the metal film is located inside the side surface of the cap film, The effective thickness of the wall insulating film can be increased. Thus, according to the present invention,
It is possible to reduce the thickness of the sidewall insulating film while suppressing the leakage current between the conductor plug and the gate electrode, and to contribute to miniaturization of the semiconductor device.

【0115】また、本発明によれば、キャップ膜直下の
中間配線がエッチングされた部分に、サイドウォール絶
縁膜が厚く形成されるため、導体プラグと中間配線との
間のリーク電流を抑制しつつ、微細な多層配線を有する
半導体装置を提供することができる。
Further, according to the present invention, the side wall insulating film is formed thick in the portion where the intermediate wiring immediately below the cap film is etched, so that the leakage current between the conductor plug and the intermediate wiring can be suppressed. Thus, a semiconductor device having fine multilayer wiring can be provided.

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

【図1】本発明の第1実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態による半導体装置のリー
ク電流の評価結果を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a result of evaluating a leakage current of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 3 is a process sectional view (part 1) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 4 is a process sectional view (part 2) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図5】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その3)である。
FIG. 5 is a process sectional view (part 3) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図6】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その4)である。
FIG. 6 is a process sectional view (part 4) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図7】本発明の第2実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図8】本発明の第2実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 8 is a process sectional view (part 1) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 9 is a process sectional view (part 2) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その3)である。
FIG. 10 is a process sectional view (part 3) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その4)である。
FIG. 11 is a process sectional view (part 4) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第3実施形態による半導体装置を示
す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 13 is a process sectional view (part 1) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第3実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 14 is a process sectional view (part 2) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第3実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その3)である。
FIG. 15 is a process sectional view (part 3) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第3実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その4)である。
FIG. 16 is a process sectional view (part 4) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図17】本発明の変形実施形態による半導体装置を示
す断面図である。
FIG. 17 is a sectional view showing a semiconductor device according to a modified embodiment of the present invention.

【図18】提案されている半導体装置の製造方法を示す
工程断面図(その1)である。
FIG. 18 is a process sectional view (part 1) illustrating the proposed method for manufacturing the semiconductor device;

【図19】提案されている半導体装置の製造方法を示す
工程断面図(その2)である。
FIG. 19 is a process sectional view (2) showing the proposed method of manufacturing the semiconductor device;

【図20】提案されている半導体装置のリーク電流の測
定結果を示すグラフである。
FIG. 20 is a graph showing measurement results of a leak current of a proposed semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…シリコン基板 12…ゲート絶縁膜 14…ポリシリコン膜 15…シリコン酸化膜 16…バッファ膜 18…金属膜 20…ゲート電極 22…キャップ膜 24…シリコン窒化膜 25…シリコン窒化膜 26…サイドウォール絶縁膜 28…ソース/ドレイン拡散層 28a、28b…不純物拡散領域 29…ソース/ドレイン拡散層 29a、29b…不純物拡散領域 30…BPSG膜 32…コンタクトホール 34…導体プラグ 36…フォトレジストマスク 38…開口部 40…フォトレジストマスク 42…シリコン酸化膜 44…アモルファスシリコン膜 46…金属シリサイド膜 48…半導体基板 50…層間絶縁膜 52…下層配線 54…層間絶縁膜 56…中間配線 58…キャップ膜 59…サイドウォール絶縁膜 60…層間絶縁膜 62…上層配線 64…コンタクトホール 66…導体プラグ 68…金属膜 70…フォトレジストマスク 72…開口部 74…フォトレジストマスク 110…シリコン基板 112…ゲート絶縁膜 114…ポリシリコン膜 115…シリコン酸化膜 116…バッファ膜 118…金属膜 120…ゲート電極 122…キャップ膜 124…シリコン窒化膜 125…シリコン窒化膜 126…サイドウォール絶縁膜 128…ソース/ドレイン拡散層 128a、128b…不純物拡散領域 129…ソース/ドレイン拡散層 129a、129b…不純物拡散領域 130…BPSG膜 132…コンタクトホール 134…導体プラグ Reference Signs List 10 silicon substrate 12 gate insulating film 14 polysilicon film 15 silicon oxide film 16 buffer film 18 metal film 20 gate electrode 22 cap film 24 silicon nitride film 25 silicon nitride film 26 sidewall insulation Film 28 source / drain diffusion layers 28a, 28b impurity diffusion region 29 source / drain diffusion layers 29a, 29b impurity diffusion region 30 BPSG film 32 contact hole 34 conductor plug 36 photoresist mask 38 opening Reference Signs List 40 ... Photoresist mask 42 ... Silicon oxide film 44 ... Amorphous silicon film 46 ... Metal silicide film 48 ... Semiconductor substrate 50 ... Interlayer insulating film 52 ... Lower layer wiring 54 ... Interlayer insulating film 56 ... Intermediate wiring 58 ... Cap film 59 ... Sidewall Insulating film 60 ... Interlayer insulating film 62 Upper layer wiring 64 Contact hole 66 Conductor plug 68 Metal film 70 Photoresist mask 72 Opening 74 Photoresist mask 110 Silicon substrate 112 Gate insulating film 114 Polysilicon film 115 Silicon oxide film 116 Buffer Film 118 metal film 120 gate electrode 122 cap film 124 silicon nitride film 125 silicon nitride film 126 sidewall insulating film 128 source / drain diffusion layers 128a and 128b impurity diffusion regions 129 source / drain diffusion layers 129a, 129b ... impurity diffusion region 130 ... BPSG film 132 ... contact hole 134 ... conductor plug

フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB14 BB18 BB28 BB33 CC01 CC05 DD02 DD04 DD08 DD17 DD19 DD37 DD43 DD55 DD64 DD65 DD66 DD71 DD75 DD78 DD84 DD86 DD88 EE05 EE08 EE09 EE14 EE15 EE17 FF04 FF13 FF18 GG09 GG10 GG14 HH14 HH16 HH18 5F004 AA06 AA12 BA04 DB02 DB06 DB07 DB08 EA11 EB01 5F033 HH04 HH09 HH18 HH19 HH32 HH33 JJ04 JJ19 KK01 KK19 LL04 MM08 NN01 NN32 NN40 PP06 PP15 QQ08 QQ09 QQ13 QQ16 QQ18 QQ28 QQ37 QQ48 QQ59 QQ65 QQ74 QQ75 QQ76 QQ78 RR04 RR06 RR08 RR15 SS11 SS25 SS27 TT08 XX03 XX15 XX31 Continued on front page F-term (reference) 4M104 AA01 BB01 BB14 BB18 BB28 BB33 CC01 CC05 DD02 DD04 DD08 DD17 DD19 DD37 DD43 DD55 DD64 DD65 DD66 DD71 DD75 DD78 DD84 DD86 DD88 EE05 EE08 EE09 EE14 EE15 EE17 FF04 GG13H18 FF13 GG13H18H 5F004 AA06 AA12 BA04 DB02 DB06 DB07 DB08 EA11 EB01 5F033 HH04 HH09 HH18 HH19 HH32 HH33 JJ04 JJ19 KK01 KK19 LL04 MM08 NN01 NN32. XX03 XX15 XX31

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された第1の導電膜と、前
記第1の導電膜上に形成された第2の導電膜とを有する
配線層と、 前記配線層上に形成されたキャップ膜と、 少なくとも前記配線層の側面に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜を隔てて前記配線層に隣接する導体プラグと
を有し、 前記第2の導電膜の側面が、前記第1の導電膜の側面及
び前記キャップ膜の側面より内側に位置していることを
特徴とする半導体装置。
A wiring layer having a first conductive film formed on a substrate, a second conductive film formed on the first conductive film, and a cap formed on the wiring layer. A film, an insulating film formed on at least a side surface of the wiring layer, and a conductor plug adjacent to the wiring layer with the insulating film interposed therebetween, wherein the side surface of the second conductive film is the first conductive film. A semiconductor device, which is located inside a side surface of a conductive film and a side surface of the cap film.
【請求項2】 基板上に、上面がキャップ層により覆わ
れ、側面の少なくとも一部が前記キャップ層の側面より
内側に位置する配線層を形成する工程と、 少なくとも前記配線層の側面に絶縁膜を形成する工程
と、 前記絶縁膜を隔てて前記配線層に隣接する導体プラグを
形成する工程と を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A step of forming a wiring layer on a substrate, the upper surface of which is covered with a cap layer and at least a part of a side surface is located inside a side surface of the cap layer, and an insulating film on at least a side surface of the wiring layer. Forming a conductive plug adjacent to the wiring layer with the insulating film interposed therebetween.
【請求項3】 請求項2記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記配線層を形成する工程は、前記基板上に金属膜を含
む前記導電膜を形成する工程と、前記導電膜上にキャッ
プ膜を形成する工程と、前記キャップ膜及び前記導電膜
をパターニングする工程と、前記金属膜の側面にシリコ
ン膜を形成する工程と、前記金属膜と前記シリコン膜と
を反応させ、前記金属膜の前記側面に金属シリサイド膜
を形成する工程と、前記金属シリサイド膜を選択的に除
去し、前記側面の少なくとも一部が前記キャップ膜の前
記側面より内側に位置する前記配線層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the step of forming the wiring layer includes the step of forming the conductive film including a metal film on the substrate, and the step of forming a cap film on the conductive film. Forming a cap film and the conductive film, forming a silicon film on a side surface of the metal film, and reacting the metal film and the silicon film to form the metal film. Forming a metal silicide film on a side surface; and selectively removing the metal silicide film to form the wiring layer in which at least a part of the side surface is located inside the side surface of the cap film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項4】 請求項2記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記配線層を形成する工程は、前記基板上に導電膜を形
成する工程と、前記導電膜上に所定のパターンを有する
前記キャップ膜を形成する工程と、水平方向にもエッチ
ングが進行するエッチング条件により、前記キャップ膜
をマスクとして前記導電膜をエッチングし、前記側面が
前記キャップ膜の前記側面より内側に位置する前記配線
層を形成する工程とを有し、 前記絶縁膜を形成する工程では、前記キャップ膜間及び
前記配線層間に埋め込むように前記絶縁膜を形成し、 前記導体プラグを形成する工程は、前記キャップ膜上に
所定のパターンを有するマスクを形成する工程と、前記
マスク及び前記キャップ膜を用いて前記絶縁膜をエッチ
ングし、前記配線層の前記側面に残存する前記絶縁膜に
より前記配線層と隔てられたコンタクトホールを形成す
る工程と、前記コンタクトホール内に前記導体プラグを
形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the step of forming the wiring layer includes the step of forming a conductive film on the substrate and the step of forming the cap having a predetermined pattern on the conductive film. The step of forming a film and the etching conditions in which etching proceeds in the horizontal direction, the conductive film is etched using the cap film as a mask, and the wiring layer whose side surface is located inside the side surface of the cap film is removed. Forming the insulating film, wherein, in the step of forming the insulating film, the insulating film is formed so as to be buried between the cap film and the wiring layer, and the step of forming the conductor plug is formed on the cap film. Forming a mask having a predetermined pattern, and etching the insulating film using the mask and the cap film, and remaining on the side surface of the wiring layer Forming a contact hole separated from the wiring layer by the insulating film; and forming the conductor plug in the contact hole.
【請求項5】 請求項2記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記配線層を形成する工程は、前記基板上に導電膜を形
成する工程と、前記導電膜上に所定のパターンを有する
前記キャップ膜を形成する工程と、水平方向にもエッチ
ングが進行するエッチング条件により、前記キャップ膜
をマスクとして前記導電膜をエッチングし、前記側面が
前記キャップ膜の前記側面より内側に位置する前記配線
層を形成する工程とを有し、 前記絶縁膜を形成する工程は、少なくとも前記配線層の
側面に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記キャップ膜
間及び前記配線層間に埋め込むように前記第1の絶縁膜
と異なる第2の絶縁膜を形成する工程とを有し、 前記導体プラグを形成する工程は、前記キャップ膜上に
所定のパターンを有するマスクを形成する工程と、前記
マスク及び前記キャップ膜を用いて前記第2の絶縁膜を
エッチングし、前記配線層の前記側面に残存する前記第
1の絶縁膜により前記配線層と隔てられたコンタクトホ
ールを形成する工程と、前記コンタクトホール内に前記
導体プラグを形成する工程とを有することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the step of forming the wiring layer includes the step of forming a conductive film on the substrate and the step of forming the cap having a predetermined pattern on the conductive film. The step of forming a film and the etching conditions in which etching proceeds in the horizontal direction, the conductive film is etched using the cap film as a mask, and the wiring layer whose side surface is located inside the side surface of the cap film is removed. Forming a first insulating film on at least a side surface of the wiring layer; and forming the first insulating film so as to be embedded between the cap film and the wiring layer. Forming a second insulating film different from the first insulating film, wherein the step of forming the conductor plug forms a mask having a predetermined pattern on the cap film. And etching the second insulating film using the mask and the cap film to form a contact hole separated from the wiring layer by the first insulating film remaining on the side surface of the wiring layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming the conductor plug in the contact hole.
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Cited By (3)

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JP2005129938A (en) * 2003-10-23 2005-05-19 Hynix Semiconductor Inc Method of manufacturing semiconductor device having fine pattern
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