JP2002176109A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
ジスタ特性を維持しつつMOSトランジスタ及び抵抗体
を同一基板上に同時に形成する。 【解決手段】 シリコン基板1にフィールド酸化膜3を
形成し、酸化膜3上に抵抗体パターン7を形成した後、
熱酸化処理により抵抗体パターン7の表面に熱酸化膜を
形成し、同時にゲート酸化膜9を形成する。ゲート電極
パターン13aを形成し、CVD酸化膜を堆積した後、
エッチングにより、抵抗体パターン7上に熱酸化膜パタ
ーン11a及びCVD酸化膜パターン17cを形成し、
同時にスペーサ17aを形成する。シリコン基板1にソ
ース及びドレイン23を形成した後(K)、チタン25
を堆積し(L)、窒素アニールによりチタンシリサイド
層27を形成し、未反応のチタン25を除去する
(M)。層間絶縁膜29を堆積した後、コンタクトホー
ル31を形成する(N)。
Description
方法に関し、特にポリシリコン膜を用いた抵抗体を含む
半導体装置の製造方法に関するものである。
を搭載した集積回路(LSI)ではポリシリコン膜から
なる比較的抵抗値の高い抵抗体が用いられるのが主流で
ある。式(1)に抵抗体の抵抗値を表す式を示す。 R =(ρ/t)×(L/W) ・・・(1) (R:抵抗値、ρ:抵抗率、t:膜厚、L:抵抗体の長
さ、W:抵抗体の幅)
くするためには、抵抗率ρもしくは長さLを大きくする
か、又は膜厚tもしくは幅Wを小さくする必要がある。
このうち、膜厚tを薄くする方法は抵抗値Rを安定して
高くする方法として有用であるが、膜厚tを薄くするこ
とによる以下のような不具合が発生する。
用した薄膜抵抗体と、その抵抗体と金属配線とを接続す
るコンタクトホールを断面で示す模式図である。シリコ
ン基板上に形成されたフィールド酸化膜3上に、N型不
純物又はP型不純物を含有したポリシリコン膜からなる
抵抗体パターン7が形成されており、抵抗体パターン7
を覆うようにして層間絶縁膜29が形成されている。抵
抗体パターン7にコンタクトを形成する場合、通常、電
気的接続を良好にするために抵抗体パターン7の両端に
低抵抗領域(高濃度に不純物を含有している領域)7a
が形成されている。低抵抗領域7a上の層間絶縁膜29
にはコンタクトホール31が形成されている。層間絶縁
膜29上には金属配線層39が形成されている。コンタ
クトホール31内には、低抵抗領域7aと金属配線層3
9を電気的に接続するための導電材料41が充填されて
いる。
に抵抗体パターン7及び低抵抗領域7aを構成するポリ
シリコン膜の膜厚を薄くすると、コンタクトホール31
を形成するためのドライエッチングによって、図13に
示すように、低抵抗領域7aもエッチングされて、コン
タクトホール31の底部が低抵抗領域7aを貫通して下
地としてのフィールド酸化膜3に達してしまうことがあ
る。この場合、コンタクトホール31に充填された導電
材料41と低抵抗領域7aとの接触面積がコンタクトホ
ール31の側面部分31aのみとなって、コンタクト抵
抗が上昇してしまう。そのため、所望の抵抗値を得るた
めに抵抗体パターン7の長さを設計しても、コンタクト
抵抗の上昇やバラツキなどが大きく影響し、所望の抵抗
値が正確に得られないという不具合があった。
下のような方法が提案されている。 抵抗体を構成するポリシリコン膜のコンタクトホー
ルを形成する領域のポリシリコン膜を厚膜化する方法
(特開平05−235276号公報、特開平05−05
5520号公報、特開平10−032246号公報、特
開平10−163430号公報参照)。
開示されている方法(従来技術1)では、図14に示す
ように、配線領域で金属配線層39と電極用コンタクト
部31を介して接続しうる低抵抗用の、不純物が高濃度
に添加された膜厚の厚いポリシリコン膜2を第1の絶縁
膜3上に成長させた後、高抵抗部領域の厚いポリシリコ
ン膜2をエッチングして絶縁膜3に至る高抵抗部用開口
10を形成し、開口10を含む絶縁膜3及び厚いポリシ
リコン膜2上の全面に新たに高抵抗用の、不純物が添加
されないか、不純物が低濃度に添加された薄いポリシリ
コン膜7を成長させ、薄いポリシリコン膜7上の全面に
第2の絶縁膜29を形成し、絶縁膜29に電極用コンタ
クト部31を形成している。従来技術1では、抵抗体を
構成する薄いポリシリコン膜7がコンタクト開口箇所3
1aで貫通しても、その下部にポリシリコン膜2が存在
するのでコンタクト抵抗値に大きな変動はない。
る製造方法が開示されているが、例えばこの製造方法を
実際にSRAMやアナログ回路などを集積したLSI製
造に用いる場合、抵抗体パターン7とは別に、ポリシリ
コンからなるMOSトランジスタのゲート電極を形成す
る必要がある。MOSトランジスタのゲート電極を、図
14の厚いポリシリコン膜2を用いて形成することを想
定すると、ポリシリコン電極の側面に、薄いポリシリコ
ン膜7により形成される側面残渣膜が形成されてしま
う。MOSトランジスタのゲート電極の側面に、電気伝
導性膜であるポリシリコン膜による残渣膜が形成される
と、そのトランジスタ特性は大いに影響を受けることと
なる。仮に、この薄いポリシリコン膜7により形成され
る側面残渣膜が形成されないようにすることを考える
と、その製造方法は複雑になることが予想される。
開示されている方法(従来技術2)では、図15に示す
ように、フィールド酸化膜3上に不純物濃度の低い1層
目のポリシリコン膜7を形成し、ポリシリコン膜7と、
不純物濃度の高い2層目のポリシリコン膜12との間
に、高抵抗素子の形成領域のみにSiNエッチング停止
膜パターン14を介在させ、さらにWSix膜16を積
層してWSix膜16及びポリシリコン膜12,7をレ
ジストパターンを介してエッチングする。これにより、
薄い1層目のポリシリコン膜7を主体とする高抵抗素子
と、WSix膜16及びポリシリコン膜7,12用いた
低抵抗素子とを、フィールド酸化膜3上に形成する。
7,12の2層構造としている。図15に示すポリシリ
コン膜7,12をMOSトランジスタのゲート電極に使
用する場合、ゲート電極へのコンタクトは良好に接続す
ることができるが、微細な寸法が要求される場合、ゲー
ト電極を構成するポリシリコン膜が2層構造であるため
ポリシリコン膜7,12をエッチングする時のエッチン
グ形状が不連続な形状となり、トランジスタ特性の変
動、バラツキに影響することが予想される。
ホールを形成する領域のみに金属シリサイド層を形成し
て、コンタクトホール形成時のエッチング掘れを防ぐ方
法(特開平05−029346号公報、特開平07−1
83526号公報参照)。この方法は金属シリサイド層
のエッチングレートがシリコン酸化膜及び層間絶縁膜よ
りも小さいことを利用して、コンタクトホール形成用の
エッチング処理時に金属シリサイド層でエッチングが終
了するようにしたものである。
は、薄膜トランジスタへのコンタクト形成方法について
開示されており、その方法を薄膜ポリシリコンからなる
抵抗体の形成に適用することができる。しかし、薄膜ポ
リシリコンからなる抵抗体とMOSトランジスタを同一
基板上に形成する方法は示されておらず、特開平07−
183526公報に記載の方法を抵抗体及びMOSトラ
ンジスタの同一基板上への形成に適用した場合、上記従
来技術1と同様に、ポリシリコン電極の側面に抵抗体用
の薄いポリシリコン膜の側面残渣膜が形成されることが
予想され、従来技術1で述べたのと同様の不具合が起こ
ると考えられる。
Sトランジスタ及び薄いポリシリコン膜を用いた抵抗体
を同一基板上にともに形成する場合であっても、抵抗体
のコンタクト抵抗の安定性、及びMOSトランジスタの
トランジスタ特性を維持できる半導体装置の製造方法を
提供することを目的とするものである。
造方法は、以下の工程(A)から(G)を含む。 (A)半導体基板表面に素子分離のためのフィールド絶
縁膜を形成し、フィールド絶縁膜に囲まれた活性領域を
形成する素子分離工程、(B)第1のポリシリコン膜か
らなる抵抗体パターン、及びその抵抗体パターンを覆う
保護用絶縁膜をフィールド絶縁膜上に形成する抵抗体パ
ターン形成工程、(C)活性領域上にゲート酸化膜を介
して第1のポリシリコン膜より厚い膜厚の第2のポリシ
リコン膜からなるゲート電極パターンを形成するゲート
電極形成工程、(D)半導体基板上全面にCVD酸化膜
を形成した後、フォトリソグラフィー技術及びエッチン
グ技術を用いて抵抗体パターン上の層をパターニングし
て抵抗体パターン上に所定の長さのCVD酸化膜パター
ンを含むパターンを形成し、抵抗体パターンの両端側上
面を露出させるとともに、ゲート電極パターン上面を露
出させ、ゲート電極パターン側面にCVD酸化膜の残渣
膜を形成し、活性領域表面を露出させるエッチング工
程、(E)活性領域の露出した表面を介して半導体基板
にソース及びドレイン用のイオン注入を施すイオン注入
工程、(F)半導体基板上全面に高融点金属を堆積した
後、加熱処理を施して、抵抗体パターンの露出した両端
側上面、ゲート電極パターン上面、及び活性領域の露出
した表面に高融点金属シリサイド層を形成するサリサイ
ド工程、(G)半導体基板上全面に層間絶縁膜を形成し
た後、抵抗体パターンの両端側上面に形成された高融点
金属シリサイド層上を含む必要な位置に層間絶縁膜に開
口部を形成するコンタクトホール形成工程。本明細書に
おいて、CVD酸化膜の語はCVD(Chemical Vapor D
eposition:気相成長法)によって形成されたシリコン
酸化膜を意味する。
体パターン及び保護用絶縁膜をフィールド絶縁膜上に形
成した後、ゲート電極パターンを形成することにより、
抵抗体パターン用のポリシリコン膜がゲート電極パター
ン側面に残存するのを防止し、MOSトランジスタのト
ランジスタ特性を維持できる。さらに、抵抗体パターン
上面の両端側に、エッチングレートが層間絶縁膜に比べ
て遅い高融点金属シリサイド層を形成し、融点金属シリ
サイド層上にコンタクトホールを形成することにより、
コンタクトホール形成時に抵抗体パターンがエッチング
されるのを防止し、抵抗体のコンタクト抵抗の安定性を
維持できる。さらに、エッチング工程(D)において、
半導体基板上全面に形成したCVD酸化膜をエッチング
して、抵抗体を構成するCVD酸化膜パターンを形成す
るのと同時に、ゲート電極パターン側面にサイドウォー
ルスペーサとなるCVD酸化膜の残渣膜を形成すること
により、複雑な工程を経ずに、MOSトランジスタ形成
工程に適用可能である。
態様は、抵抗体パターン形成工程(B)において、フィ
ールド酸化膜上に抵抗体パターンを形成した後、熱酸化
処理を施して、抵抗体パターン上面及び側面に熱酸化膜
からなる保護用絶縁膜を形成するとともに、活性領域表
面にゲート酸化膜を形成することが好ましい。その結
果、半導体装置の製造工程数を低減することができる。
抵抗体パターン形成工程(B)において、フィールド酸
化膜上に抵抗体パターン及び抵抗体パターン上層にCV
D絶縁膜パターンを形成した後、熱酸化処理を施して、
抵抗体パターン側面に熱酸化膜からなる保護用絶縁膜を
形成してCVD絶縁膜パターン及び熱酸化膜からなる保
護絶縁膜を形成するとともに、活性領域表面にゲート酸
化膜を形成することが好ましい。本明細書において、C
VD絶縁膜の語は、CVDによって形成された絶縁膜を
意味する。上記第2の態様におけるCVD絶縁膜パター
ンの材料の一例はシリコン酸化膜である。上記第2の態
様におけるCVD絶縁膜パターンの材料の一例はシリコ
ン窒化膜である。
ゲート酸化膜を同時に形成することにより半導体装置の
製造工程数を低減することができる。さらに、熱酸化処
理前に予め抵抗体パターン上層にCVD絶縁膜パターン
を形成しておくことにより、熱酸化処理時に抵抗体パタ
ーンの上面が酸化されるのを抑制できるので、抵抗体の
抵抗値の制御性を向上させることができる。特に、CV
D絶縁膜パターンとしてシリコン窒化膜を用いた場合
は、抵抗体パターンの上面が酸化されるのを完全に防止
できるので、抵抗値の制御性が増す。さらに、CVD絶
縁膜パターンとしてシリコン窒化膜を用いた場合、抵抗
体上層の絶縁膜に、レーザー照射によって抵抗体パター
ンを切断するトリミング処理用の開口部が形成されて
も、抵抗体パターン上層にシリコン窒化膜が存在してい
るので、抵抗体パターンへの水分や水素イオンの浸入を
防止でき、抵抗体パターンの抵抗値変化を防止すること
ができる。
ン窒化膜を用いた上記第2の態様において、エッチング
工程(D)で、保護用絶縁膜として抵抗体パターン上層
に形成されたシリコン窒化膜を選択的に除去した後、半
導体基板上全面にCVD酸化膜を形成し、フォトリソグ
ラフィー技術及びエッチング技術を用いてCVD酸化膜
をパターニングして抵抗体パターン上に所定の長さのC
VD酸化膜パターンを形成することが好ましい。その結
果、抵抗体パターン上にシリコン窒化膜が存在せず、シ
リコン窒化膜による抵抗体パターンへの機械的ストレス
をなくすことができるので、抵抗体パターンの抵抗値の
変化を抑制することができる。
す工程断面図である。図1から図3を用いて第1の実施
例を説明する。 (A)シリコン基板1に、公知技術により素子分離のた
めのフィールド酸化膜3を膜厚400〜1000nm程
度に形成し、MOSトランジスタが形成される領域(活
性領域)にバッファ酸化膜5を膜厚20〜100nm程
度形成する。
ポリシリコン)を膜厚10〜300nm程度、例えば5
0nmの膜厚で形成し、イオン注入によりリンを例えば
注入エネルギー10keV、注入量を1×1014cm-2
で注入する。フォトリソグラフィー技術及びエッチング
技術を用いて、上記ポリシリコン膜をパターニングし、
フィールド酸化膜3上にポリシリコン膜からなる所望の
抵抗体パターン7を形成する。 (C)ふっ酸溶液にてバッファ酸化膜5をエッチング除
去し、活性領域のシリコン基板1を露出させる。
MOSトランジスタを構成するゲート酸化膜9を熱酸化
により形成する。このとき、抵抗体パターン7の上面及
び側面に保護用絶縁膜としての熱酸化膜11が同時に形
成される。 (E)MOSトランジスタのゲート電極用のポリシリコ
ン膜(第2のポリシリコン膜)13を膜厚100〜50
0nm程度、例えば200nmの膜厚で堆積し、ポリシ
リコン膜13を低抵抗化するために、不純物としてのリ
ンを例えばイオン注入法により注入エネルギー20ke
V、注入量を5×1015cm-2の条件で導入する。
ターン形成のために、活性領域の所定位置のポリシリコ
ン膜13上にフォトレジストパターン15を形成する。 (G)フォトレジストパターン15をマスクにして、ポ
リシリコン膜13を異方性エッチングし、活性領域のゲ
ート酸化膜9上にポリシリコンからなるゲート電極パタ
ーン13aを形成する。このとき、抵抗体パターン7を
覆う熱酸化膜11の側面にはポリシリコン膜13から側
面残渣膜13bが形成される。 (H)LPCVD(減圧CVD)にてCVD酸化膜17
を堆積する。 (I)抵抗体の所望の抵抗値が得られるように、抵抗体
パターン7上の領域のCVD酸化膜17上にフォトレジ
ストパターン19を形成する。
クにしてCVD酸化膜17及び熱酸化膜11を異方性エ
ッチングして、抵抗体パターン7上にCVD酸化膜パタ
ーン17c及び熱酸化膜パターン11aを形成する。こ
れにより、抵抗体パターン7の熱酸化膜11aが存在し
ない領域の表面が露出する。同時に、ゲート電極パター
ン13a上面が露出され、ゲート電極パターン13aの
側面にCVD酸化膜17からなるサイドウォールスペー
サ17aが形成され、側面残渣膜13bの側面にCVD
酸化膜17が残存して側面残渣膜17bが形成される。
さらに、MOSトランジスタのソース及びドレインが形
成されるシリコン基板1上のゲート酸化膜9も同時に除
去され、その領域のシリコン基板1の表面が露出する。
抵抗体パターン7、熱酸化膜パターン11a及びCVD
酸化膜パターン17cは抵抗体21を構成する。
レインを形成するためのシリコン基板1に対する不純物
注入をイオン注入法によって行ない、活性化のための熱
処理を経て、MOSトランジスタの高濃度不純物領域
(ソース及びドレイン)23を形成する。 (L)高融点金属であるチタン25を3〜20nm程度
の膜厚でスパッタ法にて堆積する。
により約400℃、30秒の条件で窒素アニール(窒素
雰囲気でのアニール)を施すことにより、シリコンとチ
タンが結合してチタンシリサイド層27を形成する。す
なわち、露出した抵抗体パターン7上面、ソース及びド
レイン23の表面(シリコン基板1が露出したとこ
ろ)、及びゲート電極パターン13a上面にチタンシリ
サイド層27が形成される。窒素アニール終了後、硫酸
と過酸化水素水の混合液によりシリサイド化されていな
いチタンを除去する。
体パターン7上のチタンシリサイド層27上ならびにソ
ース及びドレイン23上の層間絶縁膜29にコンタクト
ホール31を形成する。チタンシリサイド層27のエッ
チングレートは層間絶縁膜29に比べて遅い(選択比で
最大20程度)ので、コンタクトホール31がチタンシ
リサイド層27を貫通するのを防止することができ、抵
抗体21のコンタクト抵抗の安定を図ることができる。
酸化膜11をパターニングして、抵抗体パターン7上に
CVD酸化膜パターン17c及び熱酸化膜11aを形成
することにより抵抗体21を形成している。CVD酸化
膜17c及び熱酸化膜11aの形状により、抵抗体21
の抵抗値を決定することができる。またCVD酸化膜1
7は、ゲート電極パターン13aのサイドウォールスペ
ーサ17aの形成も兼ねており、簡単な工程で抵抗体2
1とMOSトランジスタを同時に形成することができ
る。
示す工程断面図である。図4から図6を用いて第2の実
施例を説明する。 (A)シリコン基板1に、公知技術により素子分離のた
めのフィールド酸化膜3を膜厚400〜1000nm程
度に形成し、MOSトランジスタが形成される領域(活
性領域)にバッファ酸化膜5を膜厚20〜100nm程
度形成する。
を膜厚10〜300nm程度、例えば50nmの膜厚で
形成し、イオン注入によりリンを例えば注入エネルギー
10keV、注入量を1×1014cm-2で注入する。さ
らにその上にシリコン窒化膜を膜厚10〜100nm程
度、例えば50nmの膜厚で形成する。フォトリソグラ
フィー技術及びエッチング技術を用いて、上記ポリシリ
コン膜及びシリコン窒化膜をパターニングして、フィー
ルド酸化膜3上に所望の抵抗体パターン7及びシリコン
窒化膜パターン33を形成する。 (C)ふっ酸溶液にてバッファ酸化膜5をエッチング除
去し、活性領域のシリコン基板1を露出させる。
MOSトランジスタを構成するゲート酸化膜9を熱酸化
により形成する。このとき、抵抗体パターン7の側面に
熱酸化膜11が同時に形成される。抵抗体パターン7の
上面はシリコン窒化膜パターン33で覆われているの
で、抵抗体パターン7の上面には酸化膜は形成されな
い。熱酸化膜11及びシリコン窒化膜パターン33は保
護用絶縁膜を構成する。 (E)MOSトランジスタのゲート電極用のポリシリコ
ン膜13を膜厚100〜500nm程度、例えば200
nmの膜厚で堆積し、ポリシリコン膜13を低抵抗化す
るために、不純物としてのリンを例えばイオン注入法に
より注入エネルギー20keV、注入量を5×1015c
m-2の条件で導入する。
ターン形成のために、フォトリソグラフィー及びエッチ
ング工程を経て、活性領域のゲート酸化膜9上にポリシ
リコンからなるゲート電極パターン13aを形成する。
このとき、シリコン窒化膜パターン33及び熱酸化膜1
1の側面にはポリシリコン膜13から側面残渣膜13b
が形成される。 (G)シリコン窒化膜パターン33を熱リン酸溶液にて
除去する。 (H)LPCVDにてCVD酸化膜17を堆積する。 (I)抵抗体パターンの所望の抵抗値が得られるよう
に、抵抗体パターン7上の領域のCVD酸化膜17上に
フォトレジストパターン19を形成する。
クにしてCVD酸化膜17を異方性エッチングして、抵
抗体パターン7上にCVD酸化膜パターン17cを形成
する。これにより、抵抗体パターン7のCVD酸化膜パ
ターン17cが存在しない領域の表面が露出する。同時
に、ゲート電極パターン13a上面が露出され、ゲート
電極パターン13aの側面にCVD酸化膜17からなる
サイドウォールスペーサ17aが形成され、側面残渣膜
13bの側面にCVD酸化膜17が残存して側面残渣膜
17bが形成される。さらに、MOSトランジスタのソ
ース及びドレインが形成されるシリコン基板1上のゲー
ト酸化膜9も同時に除去され、その領域のシリコン基板
1の表面が露出する。抵抗体パターン7及びCVD酸化
膜パターン17cは抵抗体21を構成する。その後、M
OSトランジスタのソース及びドレインを形成するため
のシリコン基板1に対する不純物注入をイオン注入法に
よって行ない、活性化のための熱処理を経て、MOSト
ランジスタのソース及びドレイン23を形成する。
度の膜厚でスパッタ法にて堆積する。 (L)RTA法により約400℃、30秒の条件で窒素
アニールを施すことにより、シリコンとチタンが結合し
てチタンシリサイド層27を形成する。すなわち、露出
した抵抗体パターン7上面、ソース及びドレイン23の
表面、及びゲート電極パターン13a上面にチタンシリ
サイド層27が形成される。窒素アニール終了後、硫酸
と過酸化水素水の混合液によりシリサイド化されていな
いチタンを除去する。 (M)層間絶縁膜29を堆積した後、抵抗体パターン7
上のチタンシリサイド層27上ならびにソース及びドレ
イン23上の層間絶縁膜29にコンタクトホール31を
形成する。チタンシリサイド層27のエッチングレート
は層間絶縁膜29に比べて遅いので、コンタクトホール
31がチタンシリサイド層27を貫通するのを防止する
ことができ、抵抗体21のコンタクト抵抗の安定を図る
ことができる。
成のためのゲート酸化膜9を熱酸化により形成する時、
抵抗体パターン7の側面に熱酸化膜11が形成される
が、抵抗体パターン7の上面にはシリコン窒化膜パター
ン33が存在するので酸化膜は形成されない。これによ
り、酸化により抵抗体パターン7の膜厚が減少すること
がなく、膜厚減少のバラツキがないので、抵抗体21の
抵抗値のバラツキを低減することができる。
33を堆積したが、代わりに例えばLPCVDによるシ
リコン酸化膜を用いてもよい。そのとき、第2の実施例
では図5に示す工程(G)でシリコン窒化膜パターン3
3を除去しているが、抵抗体パターン7上に形成したC
VD酸化膜であれば除去する必要はない。そのような製
造工程を図7から図9を用いて第3の実施例として説明
する。図7から図9は、本発明の第3の実施例を示す工
程断面図である。
と同様にして、シリコン基板1にフィールド酸化膜3及
びバッファ酸化膜5を形成する。 (B)抵抗体パターン用のポリシリコン膜を膜厚10〜
300nm程度、例えば50nmの膜厚で形成し、イオ
ン注入によりリンを例えば注入エネルギー10keV、
注入量を1×1014cm-2で注入する。さらにその上
に、LPCVDによってCVD酸化膜を膜厚10〜50
nm程度、例えば20nmの膜厚で形成する。フィール
ド酸化膜3上に所望の抵抗体パターン7及びCVD酸化
膜パターン35を形成すべく、フォトリソグラフィー技
術により、CVD酸化膜上にフォトレジストパターン3
7を形成した後、エッチング技術により、フォトレジス
トパターン37をマスクにして上記ポリシリコン膜及び
CVD酸化膜をパターニングして、抵抗体パターン7及
びCVD酸化膜パターン35を形成する。 (C)フォトレジストパターン37を残した状態で、ふ
っ酸溶液にてバッファ酸化膜5をエッチング除去し、活
性領域のシリコン基板1を露出させる。
した後、活性領域のシリコン基板1の表面にMOSトラ
ンジスタを構成するゲート酸化膜9を熱酸化により形成
する。同時に、抵抗体パターン7の側面に熱酸化膜11
が形成され、抵抗体パターン7の上部のポリシリコンが
酸化される。ここで抵抗体パターン7の上部に形成され
たシリコン酸化膜はCVD酸化膜パターン35と一体化
して示す。熱酸化膜11及びCVD酸化膜パターン35
は保護用絶縁膜を構成する。 (E)MOSトランジスタのゲート電極用のポリシリコ
ン膜13を膜厚100〜500nm程度、例えば200
nmの膜厚で堆積し、ポリシリコン膜13を低抵抗化す
るために、不純物としてのリンを例えばイオン注入法に
より注入エネルギー20keV、注入量を5×1015c
m-2の条件で導入する。
ターン形成のために、フォトリソグラフィー及びエッチ
ング工程を経て、活性領域のゲート酸化膜9上にポリシ
リコンからなるゲート電極パターン13aを形成する。
このとき、CVD酸化膜パターン35及び熱酸化膜11
の側面にはポリシリコン膜13から側面残渣膜13bが
形成される。 (G)LPCVDにてCVD酸化膜17を堆積する。 (H)抵抗体パターンの所望の抵抗値が得られるよう
に、抵抗体パターン7上の領域のCVD酸化膜17上に
フォトレジストパターン19を形成する。
クにしてCVD酸化膜17及びCVD酸化膜35を異方
性エッチングして、抵抗体パターン7上にCVD酸化膜
パターン17c及び35aを形成する。これにより、抵
抗体パターン7のCVD酸化膜パターン35aが存在し
ない領域の表面が露出する。同時に、ゲート電極パター
ン13a上面が露出され、ゲート電極パターン13aの
側面にCVD酸化膜17からなるサイドウォールスペー
サ17aが形成され、側面残渣膜13bの側面にCVD
酸化膜17が残存して側面残渣膜17bが形成される。
さらに、MOSトランジスタのソース及びドレインが形
成されるシリコン基板1上のゲート酸化膜9も同時に除
去され、その領域のシリコン基板1の表面が露出する。
抵抗体パターン7、及びCVD酸化膜パターン17c,
35aは抵抗体21を構成する。その後、MOSトラン
ジスタのソース及びドレインを形成するためのシリコン
基板1に対する不純物注入をイオン注入法によって行な
い、活性化のための熱処理を経て、MOSトランジスタ
のソース及びドレイン23を形成する。
度の膜厚でスパッタ法にて堆積する。 (K)RTA法により約400℃、30秒の条件で窒素
アニールを施すことにより、シリコンとチタンが結合し
てチタンシリサイド層27を形成する。すなわち、露出
した抵抗体パターン7上面、ソース及びドレイン23の
表面、及びゲート電極パターン13a上面にチタンシリ
サイド層27が形成される。窒素アニール終了後、硫酸
と過酸化水素水の混合液によりシリサイド化されていな
いチタンを除去する。 (L)層間絶縁膜29を堆積した後、抵抗体パターン7
上のチタンシリサイド層27上ならびにソース及びドレ
イン23上の層間絶縁膜29にコンタクトホール31を
形成する。チタンシリサイド層27のエッチングレート
は層間絶縁膜29に比べて遅いので、コンタクトホール
31がチタンシリサイド層27を貫通するのを防止する
ことができ、抵抗体21のコンタクト抵抗の安定を図る
ことができる。
成のためのゲート酸化膜9を熱酸化により形成する時、
抵抗体パターン7の上面にCVD酸化膜パターン35を
存在させることにより抵抗体パターン7上面の酸化膜形
成を低減できるので、膜厚減少のバラツキを減少させ、
抵抗体21の抵抗値のバラツキを低減することができ
る。さらに、第2の実施例の工程(G)でのシリコン窒
化膜パターン33除去と同様の、CVD酸化膜パターン
35を除去する工程を設ける必要が無いので、工程数を
低減することができる。
体パターンは、抵抗体パターン上層の絶縁膜に開口部を
形成して、その開口部を介してレーザー照射によって抵
抗体パターンを切断することにより抵抗値を調整するト
リミング処理にも用いられる。その場合、トリミング処
理用の開口部を介して水分や水素イオンが浸入し、抵抗
体パターンの抵抗値が変化してしまうことがある。
例を示す工程断面図である。第4の実施例は、抵抗体パ
ターンへの水分や水素イオンの浸入を防止すべく、抵抗
体パターン上にシリコン窒化膜パターンを形成し、残存
させるものである。第4の実施例において、シリコン基
板1上にフィールド酸化膜3、バッファ酸化膜5、抵抗
体パターン7、シリコン窒化膜パターン33、ポリシリ
コン膜13及びゲート電極パターン13aを形成する工
程は、図4に示した第2の実施例の工程(A)から工程
(E)及び図5に示した第2の実施例の工程(F)と同
じなので、その説明は省略する。その続きの工程を図1
0及び図11を用いて説明する。
(F)と同様にして、シリコン基板1上に、フィールド
酸化膜3、抵抗体パターン7、ゲート酸化膜9、熱酸化
膜11、ゲート電極パターン13a、側面残渣膜13b
及びシリコン窒化膜パターン33を形成した後、シリコ
ン基板1上全面にLPCVDにてCVD酸化膜17を堆
積する。 (H)抵抗体パターンの所望の抵抗値が得られるよう
に、抵抗体パターン7上の領域のCVD酸化膜17上に
フォトレジストパターン19を形成する。
クにしてCVD酸化膜17及びシリコン窒化膜パターン
33を異方性エッチングして、抵抗体パターン7上にC
VD酸化膜パターン17c及びシリコン窒化膜パターン
33aを形成する。これにより、抵抗体パターン7のシ
リコン窒化膜パターン33aが存在しない領域の表面が
露出する。同時に、ゲート電極パターン13a上面が露
出され、ゲート電極パターン13aの側面にCVD酸化
膜17からなるサイドウォールスペーサ17aが形成さ
れ、側面残渣膜13bの抵抗体パターン7側の側面にシ
リコン窒化膜パターン33が残存して側面残渣膜33b
が形成され、側面残渣膜13bの抵抗体パターン7側と
は反対側の側面にCVD酸化膜17が残存して側面残渣
膜17bが形成される。さらに、MOSトランジスタの
ソース及びドレインが形成されるシリコン基板1上のゲ
ート酸化膜9も同時に除去され、その領域のシリコン基
板1の表面が露出する。抵抗体パターン7、CVD酸化
膜パターン17c及びシリコン窒化膜パターン33aは
抵抗体21を構成する。その後、MOSトランジスタの
ソース及びドレインを形成するためのシリコン基板1に
対する不純物注入をイオン注入法によって行ない、活性
化のための熱処理を経て、MOSトランジスタのソース
及びドレイン23を形成する。
度の膜厚でスパッタ法にて堆積する。 (K)RTA法により約400℃、30秒の条件で窒素
アニールを施すことにより、シリコンとチタンが結合し
てチタンシリサイド層27を形成する。すなわち、露出
した抵抗体パターン7上面、ソース及びドレイン23の
表面、及びゲート電極パターン13a上面にチタンシリ
サイド層27が形成される。窒素アニール終了後、硫酸
と過酸化水素水の混合液によりシリサイド化されていな
いチタンを除去する。 (L)層間絶縁膜29を堆積した後、抵抗体パターン7
上のチタンシリサイド層27上ならびにソース及びドレ
イン23上の層間絶縁膜29にコンタクトホール31を
形成する。チタンシリサイド層27のエッチングレート
は層間絶縁膜29に比べて遅いので、コンタクトホール
31がチタンシリサイド層27を貫通するのを防止する
ことができ、抵抗体21のコンタクト抵抗の安定を図る
ことができる。
リコン窒化膜パターン33aを残存させているので、後
工程で、層間絶縁膜29にトリミング用の開口部が形成
されても、抵抗体パターンへの水分や水素イオンの浸入
を防止でき、抵抗パターン7の抵抗値変化を防止するこ
とができる。さらに、MOSトランジスタ形成のための
ゲート酸化膜9を熱酸化により形成する時、抵抗体パタ
ーン7の側面に熱酸化膜11が形成されるが、抵抗体パ
ターン7の上面にはシリコン窒化膜パターン33が存在
するため酸化膜は形成されないので、抵抗体パターン7
の膜厚が減少することがなく、膜厚減少のバラツキがな
いので、抵抗体21の抵抗値のバラツキを低減すること
ができる。
ターン7用のポリシリコン膜及びゲート電極パターン1
3a用のポリシリコン膜13に不純物を導入する方法と
してイオン注入を用いているが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、固相拡散法や、不純物をドープしな
がらLPCVDでポリシリコンを堆積する方法など、他
の方法を用いてもよい。また、ゲート電極パターン13
a用のポリシリコン膜13にイオン注入によって不純物
を導入する場合、イオン注入する工程の順番には特に制
約はなく、ポリシリコン膜13をエッチングしてゲート
電極パターン13aを形成した後にゲート電極パターン
13aにイオン注入を行なってもよい。
ォールスペーサ17aをソース及びドレイン23上のチ
タンシリサイド層27とゲート電極パターン13a上の
チタンシリサイド層27が短絡するのを防ぐための絶縁
物として使用しているが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、MOSトランジスタのLDD(LightlyDop
ed Drain)構造形成のためのスペーサとして用いてもよ
い。上記第1から第4の実施例では高融点金属としてチ
タン25を用いているが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、ニッケル、タングステン、コバルト、モリ
ブデンなど、他の高融点金属を使用してもよい。
ン形成工程(B)で第1のポリシリコン膜からなる抵抗
体パターン及び抵抗体パターンを覆う保護用絶縁膜をフ
ィールド絶縁膜上に形成した後、ゲート電極形成工程
(C)において第1のポリシリコン膜より厚い膜厚の第
2のポリシリコン膜からなるゲート電極パターンを形成
するようにしたので、抵抗体パターン用のポリシリコン
膜がゲート電極パターン側面に残存するのを防止し、M
OSトランジスタのトランジスタ特性を維持することが
できる。さらに、サリサイド工程(F)で抵抗体パター
ン上面の両端側に高融点金属シリサイド層を形成し、コ
ンタクトホール形成工程(G)で融点金属シリサイド層
上を含む必要な位置にコンタクトホールを形成するよう
にしたので、コンタクトホール形成時に抵抗体パターン
がエッチングされるのを防止でき、抵抗体のコンタクト
抵抗の安定性を維持することができる。さらに、エッチ
ング工程(D)で、抵抗体を構成するCVD酸化膜パタ
ーンを抵抗体パターン上に形成するのと同時に、ゲート
電極パターン側面にサイドウォールスペーサとなるCV
D酸化膜の残渣膜を形成するようにしたので、複雑な工
程を経ずに、MOSトランジスタ形成工程に適用可能で
ある。
の製造方法の抵抗体パターン形成工程(B)において、
フィールド酸化膜上に抵抗体パターンを形成した後、熱
酸化処理を施して、抵抗体パターン上面及び側面に熱酸
化膜からなる保護用絶縁膜を形成するとともに、活性領
域表面にゲート酸化膜を形成するようにしたので、半導
体装置の製造工程数を低減することができる。
の製造方法の抵抗体パターン形成工程(B)において、
フィールド酸化膜上に抵抗体パターン及び抵抗体パター
ン上層にCVD絶縁膜パターンを形成した後、熱酸化処
理を施して、抵抗体パターン側面に熱酸化膜からなる保
護用絶縁膜を形成してCVD絶縁膜パターン及び熱酸化
膜からなる保護絶縁膜を形成するとともに、活性領域表
面にゲート酸化膜を形成するようにしたので、保護用絶
縁膜とゲート酸化膜を同時に形成することにより半導体
装置の製造工程数を低減することができ、さらに、熱酸
化処理時に抵抗体パターンの上面が酸化されるのを抑制
でき、抵抗体の抵抗値の制御性を向上させることができ
る。
の製造方法において、CVD絶縁膜パターンの材料のと
してシリコン酸化膜を用いるようにしたので、保護用絶
縁膜とゲート酸化膜を同時に形成することにより半導体
装置の製造工程数を低減することができ、さらに、熱酸
化処理時に抵抗体パターンの上面が酸化されるのを抑制
でき、抵抗体の抵抗値の制御性を向上させることができ
る。
の製造方法において、CVD絶縁膜パターンの材料のと
してシリコン窒化膜を用いるようにしたので、抵抗体パ
ターンの上面が酸化されるのを完全に防止でき、抵抗値
の制御性が増し、さらに、抵抗体上層の絶縁膜に、レー
ザー照射によって抵抗体パターンを切断するトリミング
処理用の開口部が形成されても、抵抗体パターン上層に
シリコン窒化膜が存在しているので、抵抗体パターンへ
の水分や水素イオンの浸入を防止でき、抵抗体パターン
の抵抗値変化を防止することができる。
製造方法の第2の態様において、CVD絶縁膜パターン
の材料としてシリコン窒化膜を用い、エッチング工程
(D)で、保護用絶縁膜として抵抗体パターン上層に形
成されたシリコン窒化膜を選択的に除去した後、半導体
基板上全面にCVD酸化膜を形成し、フォトリソグラフ
ィー技術及びエッチング技術を用いてCVD酸化膜をパ
ターニングして抵抗体パターン上に所定の長さのCVD
酸化膜パターンを形成するようにしたので、抵抗体パタ
ーン上にシリコン窒化膜が存在せず、シリコン窒化膜に
よる抵抗体パターンへの機械的ストレスをなくすことが
できるので、抵抗体パターンの抵抗値の変化を抑制する
ことができる。
工程断面図である。
工程断面図である。
工程断面図である。
工程断面図である。
工程断面図である。
工程断面図である。
きを示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
ポリシリコン膜を使用した薄膜抵抗体と、その抵抗体と
金属配線とを接続するコンタクトホールを断面で示す模
式図である。
である。
面図である。
面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 以下の工程(A)から(G)を含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。 (A)半導体基板表面に素子分離のためのフィールド絶
縁膜を形成し、フィールド絶縁膜に囲まれた活性領域を
形成する素子分離工程、(B)第1のポリシリコン膜か
らなる抵抗体パターン、及びその抵抗体パターンを覆う
保護用絶縁膜を前記フィールド絶縁膜上に形成する抵抗
体パターン形成工程、(C)前記活性領域上にゲート酸
化膜を介して前記第1のポリシリコン膜より厚い膜厚の
第2のポリシリコン膜からなるゲート電極パターンを形
成するゲート電極形成工程、(D)半導体基板上全面に
CVD酸化膜を形成した後、フォトリソグラフィー技術
及びエッチング技術を用いて前記抵抗体パターン上の層
をパターニングして前記抵抗体パターン上に所定の長さ
のCVD酸化膜パターンを含むパターンを形成し、前記
抵抗体パターンの両端側上面を露出させるとともに、前
記ゲート電極パターン上面を露出させ、前記ゲート電極
パターン側面に前記CVD酸化膜の残渣膜を形成し、前
記活性領域表面を露出させるエッチング工程、(E)前
記活性領域の露出した表面を介して前記半導体基板にソ
ース及びドレイン用のイオン注入を施すイオン注入工
程、(F)半導体基板上全面に高融点金属を堆積した
後、加熱処理を施して、前記抵抗体パターンの露出した
両端側上面、前記ゲート電極パターン上面、及び前記活
性領域の露出した表面に高融点金属シリサイド層を形成
するサリサイド工程、(G)半導体基板上全面に層間絶
縁膜を形成した後、前記抵抗体パターンの両端側上面に
形成された前記高融点金属シリサイド層上を含む必要な
位置に前記層間絶縁膜に開口部を形成するコンタクトホ
ール形成工程。 - 【請求項2】 抵抗体パターン形成工程(B)は、前記
フィールド酸化膜上に前記抵抗体パターンを形成した
後、熱酸化処理を施して、前記抵抗体パターン上面及び
側面に熱酸化膜からなる前記保護用絶縁膜を形成すると
ともに、前記活性領域表面にゲート酸化膜を形成する請
求項1に記載の製造方法。 - 【請求項3】 抵抗体パターン形成工程(B)は、前記
フィールド酸化膜上に前記抵抗体パターン及び抵抗体パ
ターン上層にCVD絶縁膜パターンを形成した後、熱酸
化処理を施して、前記抵抗体パターン側面に熱酸化膜か
らなる前記保護用絶縁膜を形成して前記CVD絶縁膜パ
ターン及び前記熱酸化膜からなる前記保護絶縁膜を形成
するとともに、前記活性領域表面にゲート酸化膜を形成
する請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項4】 前記CVD絶縁膜パターンはシリコン酸
化膜からなる請求項3に記載の製造方法。 - 【請求項5】 前記CVD絶縁膜パターンはシリコン窒
化膜からなる請求項3に記載の製造方法。 - 【請求項6】 エッチング工程(D)において、前記保
護用絶縁膜として前記抵抗体パターン上層に形成された
シリコン窒化膜を選択的に除去した後、半導体基板上全
面にCVD酸化膜を形成し、フォトリソグラフィー技術
及びエッチング技術を用いて前記CVD酸化膜をパター
ニングして前記抵抗体パターン上に所定の長さのCVD
酸化膜パターンを形成する請求項5に記載の製造方法。
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JP2010098110A (ja) * | 2008-10-16 | 2010-04-30 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2011198841A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JP2013041956A (ja) * | 2011-08-15 | 2013-02-28 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
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