JP2003017439A - 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
属の他の領域への拡散を阻止することが可能な半導体装
置の製造方法を提供する。 【解決手段】 第2の窒化シリコン膜109の成膜中
に,サリサイド層108に含まれるコバルトがこの第2
の窒化シリコン膜109に混入する可能性があるもの
の,続く工程において,第2の窒化シリコン膜109は
メモリセルアレイ領域からエッチング除去される。した
がって,メモリセルアレイ領域にはコバルトを含む第2
の窒化シリコン膜109は存在しないことになる。次の
工程では第3の窒化シリコン膜111の成膜が行われる
が,このときサリサイド層108は,第2の窒化シリコ
ン膜109によって完全に覆われているため,第3の窒
化シリコン膜111にコバルトが混入することはない。
メモリセルアレイ領域は,コバルトを含まない第3の窒
化シリコン膜111によって覆われる。
Description
方法にかかり,例えばDRAM(Dynamic RandomAccess
Memory)とロジック回路を混載する半導体装置の製造方
法に関するものである。
体装置の従来の製造方法を図11〜図14を用いて説明
する。
ル321,Pウェル322,Nウェル323を形成し,
さらに,Nウェル323の内側にセルPウェル324を
形成する。なお,Nウェル321およびPウェル322
が形成されるサイドは最終的にロジック回路領域とな
り,Nウェル323が形成されるサイドは最終的にメモ
リセルアレイ領域となる。
トランスファゲート304,および不純物拡散層330
を形成する。各トランスファゲート304は,上部にオ
フセット窒化シリコン膜(第1の窒化シリコン膜)30
3を備え,側部にサイドウォール305を備えている
(図11)。
する。
後,この保護膜307を一般的なフォトリソグラフィ法
を用いてパターニングする。パターニングされた保護膜
307によってサリサイド化しない不純物拡散層330
が覆われる。
の酸化シリコン膜306をエッチングする(図12)。
ここではエッチング液としてフッ化水素水溶液が用いら
れる。
いて第1の酸化シリコン膜306が取り除かれた範囲
(ロジック回路領域)に属する不純物拡散層330をサ
リサイド化する。これによって,サリサイド層308が
形成される(図13)。なお,サリサイドとは,シリコ
ンを,チタンやコバルトなどの金属を用いて合金化させ
ることであり,不純物拡散層の抵抗値を下げる効果が得
られる。
し,その上に第2の酸化シリコン膜310を成膜する。
その後,化学的機械研磨法(CMP法)を用いて第2の
酸化シリコン膜310の表面を平坦化する(図14)。
ドウォール(窒化シリコン膜)305,および第2の窒
化シリコン膜309をストッパとして利用して,トラン
スファゲート304および素子分離領域302に対して
自己整合的にコンタクトホールを形成する(図示せ
ず)。以降,複数の工程を経てDRAMとロジック回路
を混載する半導体装置が完成する。
成膜には,熱化学気相析出法が採用されている。この方
法によれば,狭いトランスファゲート304の間にも第
2の窒化シリコン膜309を被膜性よく堆積させること
が可能となる。
拡散層330を,コバルトを用いてサリサイド化した場
合,その後形成される第2の窒化シリコン膜309の膜
中にコバルトが混入することが確認されている。ここ
で,第2の窒化シリコン膜309に対するコバルトの混
入メカニズムについて説明する。
際,熱励起によってその原料ガス(SiH2Cl2,Si2Cl6等)
から塩素が解離する。
308中のコバルトと反応することによって,サリサイ
ド層308からコバルトが塩化物として揮発する。この
揮発したコバルト塩化物は,成膜中の第2の窒化シリコ
ン膜309の中に取り込まれる。この結果,第2の窒化
シリコン膜309中には,密度換算で1×1011cm
−3オーダーのコバルトが存在することになる。
置の全面に堆積するものであり,汚染に対して敏感なメ
モリセルアレイ領域も例外ではない。上述のように,第
2の窒化シリコン膜309にコバルトが混入している場
合,メモリセルアレイ領域において,コンタクトホール
の形成処理や不純物拡散のための熱処理が行われると,
コバルトがメモリセルアレイ領域の不純物拡散層330
にまで熱拡散するおそれがある。コバルトの不純物拡散
層330への侵入は,例えばポーズリフレッシュ時間の
劣化といったメモリの性能上致命的な問題を引き起こす
ことになる。
されたものであり,その目的は,一の領域に属するサリ
サイド層に含まれる金属の他の領域への拡散を阻止する
ことが可能な半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
に,本発明の第1の観点によれば,第1の領域に第1の
不純物拡散層を形成し,第2の領域に第2の不純物拡散
層を形成する第1の工程と,第2の不純物拡散層をサリ
サイド化する第2の工程と,第1の領域および第2の領
域を覆う第1の機能膜を形成する第3の工程と,第1の
機能膜について,第1の領域を覆う部分を除去する第4
の工程と,第1の領域および第2の領域を覆う第2の機
能膜を形成する第5の工程とを含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法が提供される(請求項1)。この方
法によれば,サリサイド化された第2の不純物拡散層に
含まれる金属が,第3の工程において形成される第1の
機能膜に含まれることとなった場合であっても,この第
1の機能膜のうち第1の領域を覆う部分は第4の工程に
おいて除去される。したがって,後の工程において例え
ば熱処理が施されても,その金属が第1の領域において
拡散することはない。
護膜で覆うことによって,第1の不純物拡散層をサリサ
イド化の対象から除外し,第2の不純物拡散層を選択的
にサリサイド化することが可能となる。また,第4の工
程において第2の領域を覆う第2の保護膜をマスクとし
て用いることによって,第1の機能膜の一部を第2の領
域に残しつつ,第1の領域から正確に除去することが可
能となる(請求項2)。
に第1の不純物拡散層を形成し,第2の領域に第2の不
純物拡散層を形成する第1の工程と,第1の領域および
第2の領域に第1の機能膜を形成する第2の工程と,第
2の領域において,第2の不純物拡散層の表面の少なく
とも一部が露出するように第1の機能膜を除去する第3
の工程と,第2の不純物拡散層をサリサイド化する第4
の工程と,第1の領域および第2の領域を覆う第2の機
能膜を形成する第5の工程と,第2の機能膜について,
第1の領域を覆う部分を除去する第6の工程とを含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される(請
求項4)。この方法によれば,サリサイド化された第2
の不純物拡散層に含まれる金属が,第5の工程において
形成される第2の機能膜に含まれることとなった場合で
あっても,この第2の機能膜のうち第1の領域を覆う部
分は第6の工程において除去される。したがって,後の
工程において例えば熱処理が施されても,その金属が第
1の領域において拡散することはない。
護膜で覆うことによって,第1の不純物拡散層をサリサ
イド化の対象から除外し,第2の不純物拡散層を選択的
にサリサイド化することが可能となる。また,第6の工
程において第2の領域を覆う第2の保護膜をマスクとし
て用いることによって,第2の機能膜の一部を第2の領
域に残しつつ,第1の領域から正確に除去することが可
能となる(請求項5)。
領域から除去する際,一緒に第1の機能膜の表面部をも
除去してしまう場合等には,第6の工程の後,第1の機
能膜について第1の領域を覆う部分を除去する第7の工
程と,第1の領域および第2の領域を覆う第3の機能膜
を形成する第8の工程とを加えることが好ましい(請求
項6)。この方法によれば,第1の領域において,第1
の機能膜の代わりとして,膜厚の調整され,成膜状態の
良好な第3の機能膜が形成されることになる。
護膜で覆うことによって,第1の不純物拡散層をサリサ
イド化の対象から除外し,第2の不純物拡散層を選択的
にサリサイド化することが可能となる。また,第6の工
程において第2の領域を覆う第2の保護膜をマスクとし
て用いることによって,第2の機能膜の一部を第2の領
域に残しつつ,第1の領域から正確に除去することが可
能となる。同様に,第7の工程において第2の領域を覆
う第2の保護膜をマスクとして用いることによって,第
1の機能膜の一部を第2の領域に残しつつ,第1の領域
から正確に除去することが可能となる(請求項7)。
転の関係となるようなパターン形状を有することが好ま
しい(請求項3,8)。第1の保護膜と第2の保護膜を
パターニングするためにフォトリソグラフィ法を用いる
のであれば,それぞれのパターニングに用いるフォトマ
スクの設計が容易となる。また,第1の保護膜と第2の
保護膜がレジスト膜である場合には,それぞれについて
ポジティブ型とネガティブ型を採用することによって,
フォトマスクを共通化することも可能となる。
本発明にかかる半導体装置の製造方法の好適な実施の形
態について詳細に説明する。なお,以下の説明および添
付された図面において,略同一の機能および構成を有す
る構成要素については,同一符号を付することによって
重複説明を省略する。
の形態にかかる半導体装置の製造方法について,図1〜
図5を用いて説明する。
てNウェル121,Pウェル122,Nウェル123を
形成し,さらにNウェル123の内側にセルPウェル1
24を形成する。なお,Nウェル121およびPウェル
122が形成されるサイドは最終的にロジック回路領域
(第2の領域)となり,Nウェル123が形成されるサ
イドは最終的にメモリセルアレイ領域(第1の領域)と
なる。
2,複数のトランスファゲート104,および不純物拡
散層130を形成する。各トランスファゲート104
は,上部にオフセット窒化シリコン膜(第1の窒化シリ
コン膜)103を備え,側部にサイドウォール105を
備えている(図1)。
膜106を形成する。
膜)107を成膜した後,この第1の保護膜107を一
般的なフォトリソグラフィ法を用いてパターニングす
る。パターニングされた第1の保護膜107によってサ
リサイド化しない領域(メモリセルアレイ領域)に属す
る不純物拡散層(第1の不純物拡散層)130が覆われ
る。
クとして用いて,第1の酸化シリコン膜106をエッチ
ングする(図2)。ここではエッチング液としてフッ化
水素水溶液が用いられる。
除去する。前工程において第1の酸化シリコン膜106
が取り除かれた範囲(ロジック回路領域)に属する不純
物拡散層(第2の不純物拡散層)130をサリサイド化
する。これによって,サリサイド層108が形成される
(図3)。
膜(第1の機能膜)109を成膜し,その上に第2の保
護膜(レジスト膜)110を成膜する。そして,この第
2の保護膜110を一般的なフォトリソグラフィ法を用
いてパターニングする。パターニングされた第2の保護
膜110によってロジック回路領域に属するサリサイド
化された不純物拡散層130が覆われる。
クとして用いて,かつ,第1の酸化シリコン膜106を
ストッパとして用いて,第2の窒化シリコン膜109を
等方性エッチングによって除去する(図4)。
除去した後,全面に第3の窒化シリコン膜(第2の機能
膜)111を成膜する。その上に第2の酸化シリコン膜
112を成膜する。その後,化学的機械研磨法(CMP
法)を用いて第2の酸化シリコン膜112の表面を平坦
化する(図5)。
03,サイドウォール(窒化シリコン膜)105,第2
の窒化シリコン膜109,および第3の窒化シリコン膜
111をストッパとして利用して,トランスファゲート
104および素子分離領域102に対して自己整合的に
コンタクトホールを形成する(図示せず)。以降,複数
の工程を経てDRAMとロジック回路を混載する半導体
装置が完成する。
半導体装置の製造方法によれば,工程1−7における第
2の窒化シリコン膜109の成膜中に,サリサイド層1
08に含まれるコバルトがこの第2の窒化シリコン膜1
09に混入する可能性があるものの,続く工程1−8に
おいて,第2の窒化シリコン膜109はメモリセルアレ
イ領域からエッチング除去される。したがって,メモリ
セルアレイ領域にはコバルトを含む第2の窒化シリコン
膜109は存在しないことになる。
は,第2の窒化シリコン膜109の成膜開始直後に最も
多く第2の窒化シリコン膜109に混入し,第2の窒化
シリコン膜109の成長が進むにつれてコバルトの混入
量は減少する。そして,第2の窒化シリコン膜109の
上面付近,すなわちシリコン基板101から最も離れた
領域にはコバルトは存在しないか,あるいは存在しても
その量は無視できる程度のものとなる。これは,第2の
窒化シリコン膜109の原料ガスとサリサイド膜108
との間を,成長する第2の窒化シリコン膜109が遮蔽
し,原料ガスに含まれる塩素とサリサイド膜108に含
まれるコバルトとの反応が進まなくなるためである。
膜111の成膜が行われるが,このときサリサイド層1
08は,第2の窒化シリコン膜109によって完全に覆
われているため,第3の窒化シリコン膜111にコバル
トが混入することはない。つまり,メモリセルアレイ領
域は,コバルトを含まない第3の窒化シリコン膜111
によって覆われることになる。
1の膜中にはコバルトが存在しないため,工程1−10
以降,メモリセルアレイ領域においてコバルトが不純物
拡散層130に侵入することはない。したがって,不純
物拡散層130へのコバルトの侵入に起因するポーズリ
フレッシュ時間特性の劣化も防止される。
110について,それぞれ工程1−4および工程1−7
において次のようにパターニングすることが半導体装置
の製造工程を簡素化する上で好ましい。
型のレジストによって形成し,第2の保護膜110をネ
ガティブ型のレジストによって形成する。そして,同一
のフォトマスクを用いてそれぞれを露光しパターニング
する。この方法によれば,2種類のフォトマスクを用意
することなく,サリサイド化しない領域を覆う第1の保
護膜107(図2)と,サリサイド化する領域を覆う第
2の保護膜110(図4)を形成することが可能とな
る。
護膜110を同一型のレジストによって形成する場合に
は,相互に逆パターンを有するフォトマスクを2種類用
意し,それぞれを用いて第1の保護膜107,第2の保
護膜110を露光する。この場合,一方のフォトマスク
のパターン設計に基づいて他のフォトマスクのパターン
を設計することが可能となり,設計コストの低減が実現
する。
の形態にかかる半導体装置の製造方法を図6〜図10を
用いて説明する。
てNウェル221,Pウェル222,Nウェル223を
形成し,さらにNウェル223の内側にセルPウェル2
24を形成する。なお,Nウェル221およびPウェル
222が形成されるサイドは最終的にロジック回路領域
となり,Nウェル223が形成されるサイドは最終的に
メモリセルアレイ領域となる。
2,複数のトランスファゲート204,および不純物拡
散層230を形成する。各トランスファゲート204
は,上部にオフセット窒化シリコン膜(第1の窒化シリ
コン膜)203を備えている。さらに,全面に第1の酸
化シリコン膜205および第2の窒化シリコン膜(第1
の機能膜)206を順次堆積させる(図6)。
膜)207を成膜した後,この第1の保護膜207を一
般的なフォトリソグラフィ法を用いてパターニングす
る。パターニングされた第1の保護膜207によってサ
リサイド化しない領域(メモリセルアレイ領域)に属す
る不純物拡散層(第1の不純物拡散層)230が覆われ
る。
クとして用いて,第2の窒化シリコン膜206と第1の
酸化シリコン膜205を異方的にエッチングする。これ
によって,各トランスファゲート204の側部にサイド
ウォール208が形成される(図7)。
除去する。前工程において第2の窒化シリコン膜206
と第1の酸化シリコン膜205が取り除かれた範囲(ロ
ジック回路領域)に属する不純物拡散層(第2の不純物
拡散層)230をサリサイド化する。これによって,サ
リサイド層209が形成される(図8)。
膜(第2の機能膜)210を成膜し,その上に第2の保
護膜(レジスト膜)211を成膜する。そして,この第
2の保護膜211を一般的なフォトリソグラフィ法を用
いてパターニングする。パターニングされた第2の保護
膜211によってロジック回路領域に属するサリサイド
化された不純物拡散層230が覆われる。
クとして用いて,かつ,第1の酸化シリコン膜205を
ストッパとして用いて,第3の窒化シリコン膜210お
よび第2の窒化シリコン膜206を等方性エッチングに
よってメモリセルアレイ領域から完全に除去する(図
9)。
除去した後,全面に第4の窒化シリコン膜(第3の機能
膜)212を成膜する。その上に第2の酸化シリコン膜
213を成膜する。その後,化学的機械研磨法(CMP
法)を用いて第2の酸化シリコン膜213の表面を平坦
化する(図10)。
3,サイドウォール(第2の窒化シリコン膜206)2
08,第3の窒化シリコン膜210,および第4の窒化
シリコン膜212をストッパとして利用して,トランス
ファゲート204および素子分離領域202に対して自
己整合的にコンタクトホールを形成する(図示せず)。
以降,複数の工程を経てDRAMとロジック回路を混載
する半導体装置が完成する。
半導体装置の製造方法によれば,工程2−6における第
3の窒化シリコン膜210の成膜中に,サリサイド層2
09に含まれるコバルトがこの第3の窒化シリコン膜2
10に混入する可能性があるものの,続く工程2−7に
おいて,第3の窒化シリコン膜210はメモリセルアレ
イ領域からエッチング除去される。したがって,メモリ
セルアレイ領域にはコバルトを含む第3の窒化シリコン
膜210は存在しないことになる。
シリコン膜212の成膜が行われるが,このときサリサ
イド層209は,第3の窒化シリコン膜210によって
完全に覆われているため,第4の窒化シリコン膜212
にコバルトが混入することはない。つまり,メモリセル
アレイ領域は,コバルトを含まない第4の窒化シリコン
膜212によって覆われることになる。
2の膜中にはコバルトが存在しないため,工程2−9以
降,メモリセルアレイ領域においてコバルトが不純物拡
散層230に侵入することはない。したがって,不純物
拡散層230へのコバルトの侵入に起因するポーズリフ
レッシュ時間特性の劣化も防止される。
211については,それぞれ工程2−3および工程2−
6において次のようにパターニングすることが半導体装
置の製造工程を簡素化する上で好ましい。
型のレジストによって形成し,第2の保護膜211をネ
ガティブ型のレジストによって形成する。そして,同一
のフォトマスクを用いてそれぞれを露光しパターニング
する。この方法によれば,2種類のフォトマスクを用意
することなく,サリサイド化しない領域を覆う第1の保
護膜207(図7)と,サリサイド化する領域を覆う第
2の保護膜211(図9)を形成することが可能とな
る。
護膜211を同一型のレジストによって形成する場合に
は,相互に逆パターンを有するフォトマスクを2種類用
意し,それぞれを用いて第1の保護膜207,第2の保
護膜211を露光する。この場合,一方のフォトマスク
のパターン設計に基づいて他のフォトマスクのパターン
を設計することが可能となり,設計コストの低減が実現
する。
体装置の製造方法によれば,第3の窒化シリコン膜21
0および第2の窒化シリコン膜206は,工程2−7に
おいて,等方性エッチングによってメモリセルアレイ領
域から完全に除去される。この他,工程2−7におい
て,メモリセルアレイ領域から第3の窒化シリコン膜2
10を完全に除去し,第2の窒化シリコン膜206を第
1の酸化シリコン膜205上に所定の膜厚分残すように
してもよい。ここで残る第2の窒化シリコン膜206の
膜厚は,後の工程でコンタクトホールを形成する際に第
2の窒化シリコン膜206がエッチングストッパとして
機能するように調整される。
れる第4の窒化シリコン膜212は,メモリセルアレイ
領域にコンタクトホールを形成する際のエッチングスト
ッパとして利用されるものである。この点,工程2−7
において第2の窒化シリコン膜206を所定膜厚分残す
ようにすれば,工程2−8において第4の窒化シリコン
膜212を成膜する必要がなくなり,結果として製造工
程の簡素化が実現する。
施の形態について説明したが,本発明はかかる実施の形
態に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に
記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例ま
たは修正例に想到し得ることは明らかであり,それらに
ついても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解
される。
サリサイド化された第2の不純物拡散層に含まれる金属
が,第1の領域に属する第1の不純物拡散層に侵入する
ことは無くなる。したがって,良好な特性を有する半導
体装置を製造することが可能となる。
の製造工程(1)を説明する半導体装置の断面図であ
る。
の製造工程(2)を説明する半導体装置の断面図であ
る。
の製造工程(3)を説明する半導体装置の断面図であ
る。
の製造工程(4)を説明する半導体装置の断面図であ
る。
の製造工程(5)を説明する半導体装置の断面図であ
る。
の製造工程(1)を説明する半導体装置の断面図であ
る。
の製造工程(2)を説明する半導体装置の断面図であ
る。
の製造工程(3)を説明する半導体装置の断面図であ
る。
の製造工程(4)を説明する半導体装置の断面図であ
る。
置の製造工程(5)を説明する半導体装置の断面図であ
る。
る半導体装置の断面図である。
る半導体装置の断面図である。
る半導体装置の断面図である。
る半導体装置の断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 第1の領域に第1の不純物拡散層を形成
し,第2の領域に第2の不純物拡散層を形成する第1の
工程と,前記第2の不純物拡散層をサリサイド化する第
2の工程と,前記第1の領域および前記第2の領域を覆
う第1の機能膜を形成する第3の工程と,前記第1の機
能膜について,前記第1の領域を覆う部分を除去する第
4の工程と,前記第1の領域および前記第2の領域を覆
う第2の機能膜を形成する第5の工程と,を含むことを
特徴とする,半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記第2の工程において,前記第2の不
純物拡散層は,前記第1の領域が第1の保護膜に覆われ
ることによって選択的にサリサイド化され,前記第4の
工程において,前記第1の機能膜は,前記第2の領域を
覆う第2の保護膜をマスクとして用いられて除去される
ことを特徴とする,請求項1に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項3】 前記第2の保護膜は,前記第1の保護膜
のパターン形状を反転させて得られるパターン形状を有
することを特徴とする,請求項2に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項4】 第1の領域に第1の不純物拡散層を形成
し,第2の領域に第2の不純物拡散層を形成する第1の
工程と,前記第1の領域および前記第2の領域に第1の
機能膜を形成する第2の工程と,前記第2の領域におい
て,前記第2の不純物拡散層の表面の少なくとも一部が
露出するように前記第1の機能膜を除去する第3の工程
と,前記第2の不純物拡散層をサリサイド化する第4の
工程と,前記第1の領域および前記第2の領域を覆う第
2の機能膜を形成する第5の工程と,前記第2の機能膜
について,前記第1の領域を覆う部分を除去する第6の
工程と,を含むことを特徴とする,半導体装置の製造方
法。 - 【請求項5】 前記第4の工程において,前記第2の不
純物拡散層は,前記第1の領域が第1の保護膜に覆われ
ることによって選択的にサリサイド化され,前記第6の
工程において,前記第2の機能膜は,前記第2の領域を
覆う第2の保護膜をマスクとして用いられて除去される
ことを特徴とする,請求項4に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項6】 さらに,前記第6の工程の後,前記第1
の機能膜について,前記第1の領域を覆う部分を除去す
る第7の工程と,前記第1の領域および前記第2の領域
を覆う第3の機能膜を形成する第8の工程と,を含むこ
とを特徴とする,請求項4に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項7】 前記第4の工程において,前記第2の不
純物拡散層は,前記第1の領域が第1の保護膜に覆われ
ることによって選択的にサリサイド化され,前記第6の
工程において,前記第2の機能膜は,前記第2の領域を
覆う第2の保護膜をマスクとして用いられて除去され,
前記第7の工程において,前記第1の機能膜は,前記第
2の保護膜をマスクとして用いられて除去されることを
特徴とする,請求項6に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記第2の保護膜は,前記第1の保護膜
のパターン形状を反転させて得られるパターン形状を有
することを特徴とする,請求項5または7に記載の半導
体装置の製造方法。
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