JP2003023111A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
ェアードコンタクトとを同時に形成することが難しくな
り、接合リーク不良やコンタクト抵抗の上昇が発生する
等の課題があった。 【解決手段】 ロジックSRAM部のゲート配線6の側
壁に形成するサイドウォール9と、拡散層11の表面に
形成するシリサイド層13とゲート配線6のシリサイド
層15とを電気的に接続するドープトポリシリコン18
と、ドープトポリシリコン18と第1層アルミ配線とを
電気的に接続するWプラグ26と、ロジックSRAM部
の拡散層11の表面のシリサイド層と第1層アルミ配線
とを電気的に接続するWプラグ25とを備えるものであ
る。
Description
AMとが混載する半導体装置において、特にSRAMの
セル面積を縮小するのに有効なシェアードコンタクトを
容易に形成できる構造を有する半導体装置およびその製
造方法に関するものである。
SRAMのメモリセルを示す回路図である。図9におい
て、101,102は負荷の役割をするPMOSロード
トランジスタ、103,104は電荷を引き抜く役割を
するNMOSドライブトランジスタ、105,106は
情報をビット線に引き出す役割をするNMOSアクセス
トランジスタ、Vccは電源ライン、GNDはグランド
ライン、WLはワード線である。また、NMOSアクセ
ストランジスタ105がビット線‘BL’に接続し、N
MOSアクセストランジスタ106がビットバー線‘/
BL’に接続している。
SRAMのメモリセルを示すレイアウト図であり、図9
に示された回路図をレイアウトした一例を示している。
図10において、図9と同一符号は同一または相当部分
を示すのでその説明を省略する。111はPMOSロー
ドトランジスタ101及びNMOSドライブトランジス
タ103のゲート、112はPMOSロードトランジス
タ102及びNMOSドライブトランジスタ104のゲ
ート、113はNMOSアクセストランジスタ105の
ゲート、114はNMOSアクセストランジスタ106
のゲートである。
ドライブトランジスタ103及びNMOSアクセストラ
ンジスタ105の活性領域上コンタクト、116はPM
OSロードトランジスタ102及びNMOSドライブト
ランジスタ104のゲート上コンタクト、117はPM
OSロードトランジスタ101の活性領域上コンタク
ト、118はPMOSロードトランジスタ102の活性
領域上コンタクト、119はPMOSロードトランジス
タ101及びNMOSドライブトランジスタ103のゲ
ート上コンタクト、120はNMOSドライブトランジ
スタ104及びNMOSアクセストランジスタ106の
活性領域上コンタクト、121は活性領域上コンタクト
115,117及びゲート上コンタクト116を接続す
る第1層アルミ配線、122は活性領域上コンタクト1
18,120及びゲート上コンタクト119を接続する
第1層アルミ配線、123はPMOSロードトランジス
タ101に接続する第1層アルミ配線、124はPMO
Sロードトランジスタ102の活性領域上コンタクト、
125は活性領域上コンタクト124に接続する第1層
アルミ配線である。
Sロードトランジスタ101及びNMOSドライブトラ
ンジスタ103の出力をPMOSロードトランジスタ1
02及びNMOSドライブトランジスタ104のゲート
112につなぐクロスカップル部であり、第1層アルミ
配線122は、PMOSロードトランジスタ102及び
NMOSドライブトランジスタ104の出力をPMOS
ロードトランジスタ101及びNMOSドライブトラン
ジスタ103のゲート111につなぐクロスカップル部
である。また、スルーホール及び第2層以上のアルミ配
線は、図示を省略している。図10に示されたレイアウ
トの一例では、各コンタクト115〜120,124は
それぞれ単独で配置されている。この明細書において、
これら単独で配置される各コンタクト115〜120,
124を通常のコンタクトと称する場合がある。
SRAMのメモリセルを示すレイアウト図であり、図1
0に示されたレイアウト図に対しシェアードコンタクト
を用いてセル面積を縮小した一例を示している。図11
において、図10と同一符号は同一または相当部分を示
すのでその説明を省略する。131はゲート上コンタク
ト116及び活性領域上コンタクト117を一つのコン
タクトによって形成するシェアードコンタクト、132
はゲート上コンタクト119及び活性領域上コンタクト
118を一つのコンタクトによって形成するシェアード
コンタクトである。図11に示されたように、ゲート幅
方向のセル寸法が短くなるので、SRAMのセル面積を
縮小することができる。
AMの製造工程を示す断面図であり、図11に示された
A−A’線における断面図に相当する。図12におい
て、201はシリコン基板内ウェル部、202は分離酸
化膜、203はゲート酸化膜、204はゲート112に
相当するゲート電極、205はゲート111の配線部に
相当するゲート配線、206はゲート電極204の側壁
に形成するサイドウォール、207はゲート配線205
の側壁に形成するサイドウォール、208はソースドレ
インの拡散層、209は拡散層208上のシリサイド
層、210はゲート電極204上のシリサイド層、21
1はゲート配線205上のシリサイド層、212はシリ
コン窒化膜である。
酸化膜で形成するコンタクト層間膜、214,215は
コンタクトの底面および側壁に形成するバリアメタル、
216,217はコンタクトホール内に形成するタング
ステンプラグ(以下、Wプラグと表記する)、218,
219はバリアメタル、220,221はアルミ配線、
222,223はフォトリソグラフィ工程における反射
防止膜として形成するARC(Anti Reflec
tive Coat)膜である。なお、活性領域上コン
タクト124はバリアメタル214とWプラグ216と
を形成する部分に相当し、シェアードコンタクト132
はバリアメタル215とWプラグ217とを形成する部
分に相当し、第1層アルミ配線122はバリアメタル2
18,アルミ配線220,ARC膜222を形成する部
分に相当し、第1層アルミ配線125はバリアメタル2
19,アルミ配線221,ARC膜223を形成する部
分に相当する。また、活性領域上コンタクト124とシ
ェアードコンタクト132は、同じ工程で形成されるも
のであり、それぞれ別々のフォトリソグラフィ工程,エ
ッチング工程等を経て形成されるものではない。なお、
断面図には記載されていないが、ゲート113,114
上のコンタクトも、活性領域上コンタクト124やシェ
アードコンタクト132と同じ工程で形成される。
されている文献としては、例えば、特許第306499
9号公報およびUSP6,031,271がある。
上のように構成されているので、DRAMとSRAMと
が混載するシステムLSIにおいて、DRAMのキャパ
シタ層を形成するためにコンタクト層間膜の膜厚が厚く
なるので、通常のコンタクトとシェアードコンタクトと
を同時に形成することが難しくなり、接合リーク不良や
コンタクト抵抗の上昇が発生する等の課題があった。
る。図12に示された従来の半導体装置におけるSRA
Mの製造工程において、コンタクト層間膜213の膜厚
は0.5〜0.8μmであり、活性領域上コンタクト1
24とシェアードコンタクト132とを同時に形成する
ことが可能である。一方、DRAMとSRAMとが混載
するシステムLSIの製造工程において、DRAMのキ
ャパシタ層を形成するためにコンタクト層間膜213の
膜厚が1.0μm〜3.0μmになるので、活性領域上
コンタクト124とシェアードコンタクト132とを同
時に形成することが難しくなる。
12は、シリコン酸化膜で形成するコンタクト層間膜2
13に対して例えばドライエッチング法を用いて活性領
域上コンタクト124とシェアードコンタクト132と
を形成する際に、エッチングレートの差を利用した選択
エッチング法によってコンタクト層間膜213のエッチ
ングを止める役割を持つ。即ち、シリコン窒化膜212
はエッチング工程のストッパ層である。しかし、シリコ
ン窒化膜212は、サイドウォール207を覆うように
堆積している部分が、平坦な部分に比べてシリコン酸化
膜との選択比が低く、更に、コンタクト層間膜213の
膜厚が厚い場合には、シェアードコンタクト132を形
成するエッチング工程においてオーバーエッチング時間
が長くなるので、シリコン窒化膜212のサイドウォー
ル207を覆うように堆積している部分は、ほとんど除
去される。また、コンタクト層間膜213のエッチング
工程の後に行うシリコン窒化膜212のエッチング工程
において、サイドウォール(シリコン窒化膜で形成され
ている)207は、ほとんど除去される。
Wプラグ217およびバリアメタル215が、シリサイ
ド層209とゲート配線205との間にあるサイドウォ
ール207と電気的に接続することになる。この部分の
拡散層はLDD構造のため濃度が薄く、シリサイド化さ
れていないので、接合リーク不良の原因になるという課
題があった。また、コンタクト層間膜213に活性領域
上コンタクト124とシェアードコンタクト132とを
形成するエッチング工程において、シリコン窒化膜21
2に対する選択比を高くするエッチング条件によってエ
ッチングを行った場合には、活性領域上コンタクト12
4及びシェアードコンタクト132のテーパ角が90°
より減り極端な順テーパとなる。このため、コンタクト
層間膜213の膜厚が厚い場合には、コンタクト12
4,132のボトム径が小さくなるから、コンタクト抵
抗の上昇が発生し、更には、活性領域上コンタクト12
4,シェアードコンタクト132が未開口となる不良が
発生する等の課題があった。
めになされたもので、DRAMとSRAMとが混載する
システムLSIにおいて、DRAMのキャパシタ層を形
成するためにコンタクト層間膜の膜厚が厚い場合でも、
通常のコンタクトとシェアードコンタクトとを同時に形
成することが可能であり、接合リーク不良やコンタクト
抵抗の上昇を抑制することができる半導体装置およびそ
の製造方法を得ることを目的とする。
置は、DRAMとSRAMとが混載する半導体装置であ
って、SRAMのゲート電極側壁に形成するサイドウォ
ールと、サイドウォールと同一のコンタクトホール内に
形成する拡散層表面の第1のシリサイド層とゲート電極
表面の第2のシリサイド層とを電気的に接続する第1の
プラグを有する第1のコンタクトと、第1のコンタクト
と第1の配線層との間に第2のプラグを有し第1のコン
タクトと第1の配線層とを電気的に接続する第2のコン
タクトと、SRAMの拡散層表面の第3のシリサイド層
と第2の配線層との間に第2のプラグを有し第3のシリ
サイド層と第2の配線層とを電気的に接続する第3のコ
ンタクトとを備えるものである。
SRAMとが混載する半導体装置であって、SRAMの
ゲート電極側壁に形成するサイドウォールと、サイドウ
ォールと同一のコンタクトホール内に形成する拡散層表
面の第1のシリサイド層とゲート電極表面の第2のシリ
サイド層とを電気的に接続する第1のプラグを有する第
1のコンタクトと、第1のコンタクトと第1の配線層と
の間に第2のプラグを有し第1のコンタクトと第1の配
線層とを電気的に接続する第2のコンタクトと、SRA
Mの拡散層表面の第3のシリサイド層に電気的に接続す
る第1のプラグを有する第4のコンタクトと、第4のコ
ンタクトと第2の配線層との間に第2のプラグを有し第
4のコンタクトと第2の配線層とを電気的に接続する第
5のコンタクトとを備えるものである。
タクトが、DRAMの下部コンタクトと同じ工程におい
て形成するようにしたものである。
タクト又は第4のコンタクトが、DRAMの下部コンタ
クトと同じ工程において形成するようにしたものであ
る。
タクト又は第3のコンタクトが、DRAMの上部コンタ
クトと同じ工程において形成するようにしたものであ
る。
タクト又は第5のコンタクトが、DRAMの上部コンタ
クトと同じ工程において形成するようにしたものであ
る。
グが、タングステンを含む金属を用いて形成するように
したものである。
タクト又は第5のコンタクトが、第1の絶縁膜と当該第
1の絶縁膜上に積層する第2の絶縁膜に対して、第1の
絶縁膜と第2の絶縁膜とを選択エッチングすることによ
り形成するコンタクトの開口部を有するようにしたもの
である。
DRAMとSRAMとが混載する半導体装置の製造方法
であって、ゲート電極側壁にサイドウォールを形成する
工程と、拡散層表面及びゲート電極表面をシリサイド化
する工程と、第1のコンタクト層間膜を形成する工程
と、第1のコンタクト層間膜にDRAMの下部コンタク
トの開口部とSRAMの第1のコンタクトの開口部とを
形成する工程と、DRAMの下部コンタクトの開口部と
SRAMの第1のコンタクトの開口部に第1のプラグを
形成する工程と、DRAMに選択エッチングを行うため
の絶縁膜を形成する工程と、DRAMにキャパシタ層を
形成すると共にSRAMに第2のコンタクト層間膜を形
成する工程と、DRAMの上部コンタクトの開口部とS
RAMの第2のコンタクトの開口部とSRAMの第3の
コンタクトの開口部とを形成する工程と、DRAMの上
部コンタクトの開口部とSRAMの第2のコンタクトの
開口部とSRAMの第3のコンタクトの開口部に第2の
プラグを形成する工程とを有するものである。
DRAMとSRAMとが混載する半導体装置の製造方法
であって、ゲート電極側壁にサイドウォールを形成する
工程と、拡散層表面及びゲート電極表面をシリサイド化
する工程と、第1のコンタクト層間膜を形成する工程
と、第1のコンタクト層間膜にDRAMの下部コンタク
トの開口部とSRAMの第1のコンタクトの開口部とS
RAMの第4のコンタクトの開口部とを形成する工程
と、DRAMの下部コンタクトの開口部とSRAMの第
1のコンタクトの開口部とSRAMの第4のコンタクト
の開口部に第1のプラグを形成する工程と、選択エッチ
ングを行うための絶縁膜を形成する工程と、DRAMに
キャパシタ層を形成すると共にSRAMに第2のコンタ
クト層間膜を形成する工程と、DRAMの上部コンタク
トの開口部とSRAMの第2のコンタクトの開口部とS
RAMの第5のコンタクトの開口部とを形成する工程
と、DRAMの上部コンタクトの開口部とSRAMの第
2のコンタクトの開口部とSRAMの第5のコンタクト
の開口部に第2のプラグを形成する工程とを有するもの
である。
説明する。 実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1による
半導体装置の製造工程を示す断面図であり、DRAMメ
モリセル部(DRAM)及びロジックSRAM部(SR
AM)の製造工程を示す断面図である。なお、DRAM
メモリセル部及びロジックSRAM部はワンチップ上に
混載されており、システムLSIを構成するものであ
る。図1において、1はシリコン基板内ウェル部、2は
分離酸化膜、3はロジックSRAM部のゲート酸化膜、
4はDRAMメモリセル部のゲート酸化膜である。な
お、DRAMとSRAMとが混載するシステムLSIの
製造方法では、DRAMメモリセル部とロジックSRA
M部の性能を両立させるため、ロジックSRAM部のゲ
ート酸化膜3の膜厚を、DRAMメモリセル部のゲート
酸化膜4の膜厚より薄くする製造方法、いわゆるデュア
ルオキサイド・プロセスによってゲート酸化膜3,4を
形成する場合がある。
M部のゲート電極、6はロジックSRAM部のゲート配
線(ゲート電極)、7はDRAMメモリセル部のゲート
電極、8はロジックSRAM部のゲート電極5の側壁に
形成されるサイドウォール、9はロジックSRAM部の
ゲート配線6の側壁に形成されるサイドウォール、10
はDRAMメモリセル部のゲート電極7の側壁に形成さ
れるサイドウォール、11はロジックSRAM部のソー
スドレインの拡散層、12はDRAMメモリセル部のソ
ースドレインの拡散層である。
部はシリサイド化する技術が用いられており、13はロ
ジックSRAM部のソースドレインの拡散層11上に形
成されるシリサイド層(第1のシリサイド層)、14は
ロジックSRAM部のゲート電極5上に形成されるシリ
サイド層、15はロジックSRAM部のゲート配線6上
に形成されるシリサイド層(第2のシリサイド層)であ
る。なお、シリサイド層としては、例えばコバルトシリ
サイド層等が用いられる。
エッチング工程のストッパ層として形成されるシリコン
窒化膜、17はシリコン酸化膜で形成されるコンタクト
層間膜(第1のコンタクト層)、18はロジックSRA
M部において上下2つのコンタクトで構成されるシェア
ードコンタクトの下部のコンタクト(第1のコンタク
ト、コンタクトホール)に埋め込まれたドープトポリシ
リコン(第1のプラグ)、19はDRAMメモリセル部
において上下2つのコンタクトで構成されるビット線直
接コンタクトにおける下部のコンタクト(下部コンタク
ト)に埋め込まれたドープトポリシリコン(第1のプラ
グ)、20はストレージノード直接コンタクト(下部コ
ンタクト)に埋め込まれたドープトポリシリコン(第1
のプラグ)、21はシリコン酸化膜で形成されるロジッ
クSRAM部のコンタクト層間膜(第2のコンタクト層
間膜)、22はロジックSRAM部の活性領域上に形成
されたシリサイド層(第3のシリサイド層)と第1層ア
ルミ配線(第2の配線層)を直接接続するコンタクト
(第3のコンタクト)の側壁に形成されるバリアメタ
ル、23はロジックSRAM部において上下2つのコン
タクトで構成されるシェアードコンタクトの上部のコン
タクト(第2のコンタクト)の側壁に形成されるバリア
メタル、24はDRAMメモリセル部において上下2つ
のコンタクトで構成されるビット線直接コンタクトにお
ける上部のコンタクト(上部コンタクト)の側壁に形成
されるバリアメタル、25はロジックSRAM部の活性
領域と第1層アルミ配線を直接接続するコンタクトに埋
め込まれたWプラグ(第2のプラグ)、26はロジック
SRAM部において上下2つのコンタクトで構成される
シェアードコンタクトの上部のコンタクト(第2のコン
タクト)に埋め込まれ第1層アルミ配線(第1の配線
層)に接続するWプラグ(第2のプラグ)、27はDR
AMメモリセル部において上下2つのコンタクトで構成
されるビット線直接コンタクトにおける上部のコンタク
トに埋め込まれたWプラグ(第2のプラグ)である。
モリセル部にのみ形成されるシリコン窒化膜(絶縁
膜)、29はシリコン酸化膜で形成されるストレージノ
ード層間膜、30は例えばドープトポリシリコンで形成
されるストレージノード電極、31は例えばタンタルオ
キサイド膜で形成されるキャパシタ誘電体膜、32は例
えばチタンナイトライド(TiN)膜で形成されるセル
プレート電極、33はシリコン酸化膜で形成されるセル
プレート電極32上のコンタクト層間膜である。また、
この明細書において、ストレージノード層間膜29,ス
トレージノード電極30,キャパシタ誘電体膜31,セ
ルプレート電極32,コンタクト層間膜33を総称して
キャパシタ層と称する。
ル、35はアルミ配線、36はフォトリソグラフィ工程
における反射防止膜として形成するARC膜である。な
お、第1層アルミ配線は、バリアメタル34,アルミ配
線35,ARC膜36を形成する部分に相当する。ま
た、第1層アルミ配線より上の層は、この発明の本質で
はないのでその説明及び図示を省略する。
図5は、この発明の実施の形態1による半導体装置の製
造方法を説明するための製造工程を示す断面図である。
先ず、シリコン基板内ウェル部1を例えばイオン注入に
より形成し、次に、分離酸化膜2を例えばLOCOS法
またはST工法によって選択的に形成する。次に、ゲー
ト酸化膜3,4を例えばデュアルオキサイド・プロセス
によって形成し、次に、ゲート電極5,7とゲート配線
6とを形成する。次に、シリコン窒化膜を堆積及びエッ
チングすることによってサイドウォール8,9,10を
形成し、次に、例えばコバルト(Co)をスパッタし熱
処理を経てコバルトとシリコンとの未反応部分を除去す
ることによってシリサイド層13,14,15としての
コバルトシリサイド層を形成する。次に、シリコン窒化
膜16を例えばLP−CVD(Low Pressur
e−Chemical Vapor Depositi
on)により堆積し、次に、コンタクト層間膜17を例
えばCVDによって堆積する。次に、コンタクト層間膜
17を、リフロー又はCMPにより平坦化する。図2
は、以上までの製造工程が実施された断面図を示してい
る。図2において、図1と同一符号は同一または相当部
分を示すのでその説明を省略する。
コンタクト層間膜17上に塗布したフォトレジストに所
定のパターンを形成し、次に、例えばRIE装置等を用
いて、コンタクト層間膜17をエッチングにより加工す
る。このエッチング工程は、シリコン酸化膜とシリコン
窒化膜とを選択エッチングする工程であり、更に、シリ
コン酸化膜で形成されるコンタクト層間膜17の膜厚は
0.5〜0.8μmであるので、オーバーエッチングに
よりシリコン窒化膜16のサイドウォール9を覆うよう
に堆積している部分が、コンタクト層間膜17をエッチ
ングする際に、除去されることはない。次に、例えばR
IE装置等を用いて、シリコン窒化膜16をエッチング
により加工する。図3は、以上までの製造工程が実施さ
れた断面図を示している。図3において、図1と同一符
号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略す
る。37はロジックSRAM部において上下2つのコン
タクトで構成されるシェアードコンタクトの下部のコン
タクトの開口部(コンタクトホール)、38はDRAM
メモリセル部において上下2つのコンタクトで構成され
るビット線直接コンタクトにおける下部のコンタクトの
開口部、39はストレージノード直接コンタクトにおけ
るコンタクトの開口部である。なお、図示されないNM
OSアクセストランジスタのゲート上のコンタクトも同
じ工程で形成される。
−CVDによって堆積し平坦化することによって各コン
タクトの開口部37〜39にドープトポリシリコン18
〜20を埋め込む。なお、シリサイド層13とドープト
ポリシリコン18とは、金属−シリコン接合であるの
で、オーミック接合となり、SRAM動作には問題ない
抵抗を確保できる。次に、シリコン窒化膜28を例えば
LP−CVDによって堆積し、次に、ロジックSRAM
部のシリコン窒化膜28をフォトリソグラフィ工程とエ
ッチング工程によって除去する。次に、シリコン酸化膜
を堆積し所定の加工を行うことによってストレージノー
ド層間膜29を形成し、次に、ストレージノード電極3
0,キャパシタ誘電体膜31,セルプレート電極32を
順次積層及び加工することによってキャパシタを形成す
る。次に、セルプレート電極32上のコンタクト層間膜
33を堆積し平坦化する。また、ロジックSRAM部の
コンタクト層間膜21は、ストレージノード層間膜29
とコンタクト層間膜33とから構成される。図4は、以
上までの製造工程が実施された断面図を示している。図
4において、図1と同一符号は同一または相当部分を示
すのでその説明を省略する。
コンタクト層間膜21,33上に塗布したフォトレジス
トに所定のパターンを形成し、次に、例えばRIE装置
等を用いて、シリコン酸化膜をエッチングにより加工す
る。この時のエッチング工程は2ステップで行われる。
先ず、ファーストステップにおいて、シリコン酸化膜を
ドープトポリシリコン及びシリコン窒化膜に対して選択
エッチング可能なエッチング条件によって加工する。即
ち、DRAMメモリセル部において、シリコン窒化膜2
8でエッチングが止まるようにコンタクト層間膜33と
ストレージノード層間膜29とを順次エッチングする。
また、ロジックSRAM部において、ドープトポリシリ
コン18でエッチングが止まるようにコンタクト層間膜
21がエッチングされ、シリコン窒化膜16でエッチン
グが止まるようにコンタクト層間膜21とコンタクト層
間膜17とを順次エッチングする。次に、セカンドステ
ップにおいて、シリコン窒化膜をドープトポリシリコン
に対して選択エッチング可能なエッチング条件によって
加工する。即ち、ドープトポリシリコン18がエッチン
グされないようにDRAMメモリセル部のシリコン窒化
膜28とロジックSRAM部のシリコン窒化膜16とを
エッチングする。図5は、以上までの製造工程が実施さ
れた断面図を示している。図5において、図1と同一符
号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略す
る。40はロジックSRAM部の活性領域上コンタクト
におけるコンタクトの開口部、41はロジックSRAM
部において上下2つのコンタクトで構成されるシェアー
ドコンタクトの上部のコンタクトの開口部、42はDR
AMメモリセル部において上下2つのコンタクトで構成
されるビット線直接コンタクトにおける上部のコンタク
トの開口部である。なお、コンタクトの開口部41にお
いて、アライメント誤差及び寸法バラツキを考慮して予
めシェアードコンタクトの下部のコンタクトの開口部3
7を大きく形成しておけば、コンタクト抵抗の上昇等を
未然に防ぐことができる。
び側壁に例えばスパッタ又はCVDを用いてバリアメタ
ルを堆積し加工する。次に、タングステンを例えばCV
Dによって堆積し平坦化することによってWプラグ25
〜27を埋め込み、次に、第1層アルミ配線の、バリア
メタル34,アルミ配線35,ARC膜36を順次積層
し形成する。以上までの製造工程が実施された断面図
が、図1に相当する。また、第1層アルミ配線より上の
層の製造方法は、この発明の本質ではないのでその説明
及び図示を省略する。なお、この明細書において、各コ
ンタクトはコンタクトの開口部とプラグによって構成さ
れるものであり、各プラグはドープトポリシリコン又は
Wプラグとバリアメタルから構成される例を示してい
る。
ば、先ず、DRAMメモリセル部におけるビット線直接
コンタクトの下部のコンタクトとストレージノード直接
コンタクトとを形成する工程において、ロジックSRA
M部におけるシェアードコンタクトの下部のコンタクト
を同時に形成し、更に、DRAMメモリセル部における
ビット線直接コンタクトの上部のコンタクトを形成する
工程において、ロジックSRAM部におけるシェアード
コンタクトの上部のコンタクトと活性領域上コンタクト
とを同時に形成するようにしたので、DRAMとSRA
Mとが混載するシステムLSIにおいて、活性領域上コ
ンタクトとシェアードコンタクトとを同時に形成するこ
とが可能であると共に、接合リーク不良やコンタクト抵
抗の上昇を抑制することができるという効果が得られ
る。
MとSRAMとが混載するシステムLSIにおいて、活
性領域上コンタクトとシェアードコンタクトとを同時に
形成することが可能であるので、ロジックSRAM部の
セル面積を容易に縮小することができるという効果が得
られる。
MとSRAMとが混載するシステムLSIにおいて、D
RAMメモリセル部のコンタクトを形成する工程と同時
に、ロジックSRAM部のシェアードコンタクトと活性
領域上コンタクトとを形成するようにしたので、フォト
リソグラフィ工程において使用するマスクが増加するこ
とがないから、製造コストと製造工程とが増加すること
を抑制するという効果が得られる。
形態2による半導体装置の製造工程を示す断面図であ
り、DRAMメモリセル部及びロジックSRAM部の製
造工程を示す断面図である。図6において、図1と同一
符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略す
る。43はロジックSRAM部において上下2つのコン
タクトで構成される活性領域上コンタクトの下部のコン
タクト(第4のコンタクト)に埋め込まれたドープトポ
リシリコン(第1のプラグ)、44はロジックSRAM
部のシリコン窒化膜(第1の絶縁膜、絶縁膜)、45は
ロジックSRAM部において上下2つのコンタクトで構
成される活性領域上コンタクトの上部のコンタクト(第
5のコンタクト)の側壁に形成されるバリアメタル、4
6は活性領域上コンタクトの上部のコンタクトに埋め込
まれたWプラグ(第2のプラグ)である。なお、シリコ
ン窒化膜44はシリコン窒化膜28と同じ工程で堆積し
た膜であり、この実施の形態2では、ロジックSRAM
部のシリコン窒化膜28を除去する工程を省略してい
る。
態2におけるDRAMメモリセル部の製造方法は、実施
の形態1と同一であるのでその説明を省略する。また、
ロジックSRAM部の製造方法は、実施の形態1と異な
る部分についてのみ説明する。図3に示されたコンタク
ト層間膜17をエッチングにより加工する工程におい
て、シェアードコンタクトの下部のコンタクトの開口部
37を形成すると同時に、ドープトポリシリコン43を
埋め込む活性領域上コンタクトを形成する。次に、ドー
プトポリシリコンを例えばLP−CVDによって堆積し
平坦化することによって各コンタクトの開口部にドープ
トポリシリコン18〜20,43を埋め込む。次に、シ
リコン窒化膜28,44を例えばLP−CVDによって
堆積する。次に、DRAMメモリセル部のキャパシタ層
を形成する工程と、ロジックSRAM部のコンタクト層
間膜(第2の絶縁膜)21を形成する工程とを施す。
コンタクト層間膜21,33上に塗布したフォトレジス
トに所定のパターンを形成し、次に、例えばRIE装置
等を用いて、シリコン酸化膜をエッチングにより加工す
る。この時のエッチング工程は2ステップで行われる。
先ず、ファーストステップにおいて、シリコン酸化膜を
シリコン窒化膜に対して選択エッチング可能なエッチン
グ条件によって加工する。即ち、ロジックSRAM部に
おいて、シリコン窒化膜44でエッチングが止まるよう
にコンタクト層間膜21がエッチングされる。次に、セ
カンドステップにおいて、シリコン窒化膜をドープトポ
リシリコンに対して選択エッチング可能なエッチング条
件によって加工する。即ち、ドープトポリシリコン1
8,43がエッチングされないようにロジックSRAM
部のシリコン窒化膜44をエッチングする。また、ドー
プトポリシリコン43が埋め込まれた活性領域上コンタ
クトにおけるコンタクトの開口部は、アライメント誤差
及び寸法バラツキを考慮してコンタクトの開口部を大き
く形成しておくことが困難であるが、エッチング工程の
ファーストステップにおいて、シリコン窒化膜44でエ
ッチングが止まるようにコンタクト層間膜21がエッチ
ングされるので、コンタクトの開口部を大きく形成して
おく必要がなく、ボーダレス・スタックト・コンタクト
の構造を形成することが可能になる。なお、ゲート上コ
ンタクトにおいても、活性領域上コンタクトと同様にボ
ーダレス・スタックト・コンタクトの構造を形成する。
ば、実施の形態1と同様の効果を奏すると共に、先ず、
DRAMメモリセル部におけるビット線直接コンタクト
の下部のコンタクトとストレージノード直接コンタクト
とを形成する工程において、ロジックSRAM部におけ
るシェアードコンタクトの下部のコンタクトと活性領域
上コンタクトの下部のコンタクトとを同時に形成し、更
に、DRAMメモリセル部におけるビット線直接コンタ
クトの上部のコンタクトを形成する工程において、ロジ
ックSRAM部におけるシェアードコンタクトの上部の
コンタクトと活性領域上コンタクトの上部のコンタクト
とを同時に形成するようにしたので、活性領域上コンタ
クトを形成するエッチング工程において、活性領域上コ
ンタクトのアスペクト比が小さくなるから、容易に活性
領域上コンタクトを形成することができるという効果が
得られる。
クSRAM部のシリコン窒化膜28を除去する工程を省
略しているので、実施の形態1と比較して製造工程が減
少しているから、製造コストの削減及び製造期間の短縮
ができるという効果が得られる。
形態3による半導体装置の製造工程を示す断面図であ
り、DRAMメモリセル部及びロジックSRAM部の製
造工程を示す断面図である。図7において、図1と同一
符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略す
る。47はロジックSRAM部において上下2つのコン
タクトで構成されるシェアードコンタクトの下部のコン
タクトの側壁に形成されるバリアメタル、48はシェア
ードコンタクトの下部のコンタクトに埋め込まれたWプ
ラグ(第1のプラグ)、49はDRAMメモリセル部の
ソースドレインの拡散層12上に形成されるシリサイド
層、50はDRAMメモリセル部のゲート電極7上に形
成されるシリサイド層、51はDRAMメモリセル部に
おいて上下2つのコンタクトで構成されるビット線直接
コンタクトにおける下部のコンタクトの側壁に形成され
るバリアメタル、52はビット線直接コンタクトにおけ
る下部のコンタクトに埋め込まれたWプラグ(第1のプ
ラグ)、53はストレージノード直接コンタクトの側壁
に形成されるバリアメタル、54はストレージノード直
接コンタクトに埋め込まれたWプラグ(第1のプラグ)
である。また、実施の形態1と異なり、ストレージノー
ド直接コンタクトが金属になるので、ストレージノード
電極30はドープトポリシリコンではなく、例えばチタ
ンナイトライド(TiN)膜やルテニウム(Ru)膜等
から形成される。このため、DRAMメモリセル部のキ
ャパシタはMIM構造となる。
態3における半導体装置の製造方法は、実施の形態1と
異なる部分についてのみ説明する。シリサイド層を形成
する工程において、実施の形態1ではロジックSRAM
部のみにシリサイド層を形成したが、実施の形態3で
は、ロジックSRAM部とDRAMメモリセル部とにシ
リサイド層を形成する。
た後に、各コンタクト37〜39の側壁に例えばスパッ
タ又はCVDを用いてバリアメタル47,51,53を
堆積し加工する。次に、タングステンを例えばCVDに
よって堆積し平坦化することによってWプラグ48,5
2,54を埋め込む。次に、シリコン窒化膜28をDR
AMメモリセル部に形成し、次に、DRAMメモリセル
部のキャパシタ層を形成する工程と、ロジックSRAM
部のコンタクト層間膜21を形成する工程とを施す。
40〜42を形成するエッチング工程において、セカン
ドステップがシリコン窒化膜をタングステンに対して選
択エッチング可能なエッチング条件によって加工する。
即ち、Wプラグ48がエッチングされないようにDRA
Mメモリセル部のシリコン窒化膜28とロジックSRA
M部のシリコン窒化膜16とをエッチングする。以降の
製造方法は、実施の形態1と同様である。
ば、実施の形態1と同様の効果を奏すると共に、DRA
Mメモリセル部におけるビット線直接コンタクトの下部
のコンタクト及びストレージノード直接コンタクトにW
プラグ52,54を形成するようにしたので、ロジック
SRAM部におけるシェアードコンタクトの下部のコン
タクトにWプラグ48を形成することができるから、コ
ンタクト抵抗を下げることができるという効果が得られ
る。
形態4による半導体装置の製造工程を示す断面図であ
り、DRAMメモリセル部及びロジックSRAM部の製
造工程を示す断面図である。図8において、図6及び図
7と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明
を省略する。55はロジックSRAM部において上下2
つのコンタクトで構成される活性領域上コンタクトの下
部のコンタクトの側壁に形成されるバリアメタル、56
は活性領域上コンタクトの下部のコンタクトに埋め込ま
れたWプラグ(第1のプラグ)である。
態4における半導体装置の製造方法は、実施の形態1〜
3と異なる部分についてのみ説明する。実施の形態4で
は、図6に示されたドープトポリシリコン43を埋め込
む工程に代えて次の工程を施す。例えばスパッタ又はC
VDを用いてバリアメタル55を堆積し加工する。次
に、タングステンを例えばCVDによって堆積し平坦化
することによってWプラグ56を埋め込む。なお、この
工程は、バリアメタル47,51,53とWプラグ4
8,52,54とを形成する工程において、同時に行わ
れる。以降の製造方法は、実施の形態2と同一である。
ば、実施の形態1及び実施の形態2と同様の効果を奏す
ると共に、DRAMメモリセル部におけるビット線直接
コンタクトの下部のコンタクト及びストレージノード直
接コンタクトにWプラグ52,54を形成するようにし
たので、ロジックSRAM部における活性領域上コンタ
クトの下部のコンタクトにWプラグ56を形成すること
ができるから、コンタクト抵抗を下げることができると
いう効果が得られる。
AMとSRAMとが混載する半導体装置であって、SR
AMのゲート電極側壁に形成するサイドウォールと、サ
イドウォールと同一のコンタクトホール内に形成する拡
散層表面の第1のシリサイド層とゲート電極表面の第2
のシリサイド層とを電気的に接続する第1のプラグを有
する第1のコンタクトと、第1のコンタクトと第1の配
線層との間に第2のプラグを有し第1のコンタクトと第
1の配線層とを電気的に接続する第2のコンタクトと、
SRAMの拡散層表面の第3のシリサイド層と第2の配
線層との間に第2のプラグを有し第3のシリサイド層と
第2の配線層とを電気的に接続する第3のコンタクトと
を備えるように構成したので、通常のコンタクトとシェ
アードコンタクトとを同時に形成することが可能である
と共に、接合リーク不良やコンタクト抵抗の上昇を抑制
することができるという効果が得られる。また、通常の
コンタクトとシェアードコンタクトとを同時に形成する
ことが可能であるので、ロジックSRAM部のセル面積
を容易に縮小することができるという効果が得られる。
が混載する半導体装置であって、SRAMのゲート電極
側壁に形成するサイドウォールと、サイドウォールと同
一のコンタクトホール内に形成する拡散層表面の第1の
シリサイド層とゲート電極表面の第2のシリサイド層と
を電気的に接続する第1のプラグを有する第1のコンタ
クトと、第1のコンタクトと第1の配線層との間に第2
のプラグを有し第1のコンタクトと第1の配線層とを電
気的に接続する第2のコンタクトと、SRAMの拡散層
表面の第3のシリサイド層に電気的に接続する第1のプ
ラグを有する第4のコンタクトと、第4のコンタクトと
第2の配線層との間に第2のプラグを有し第4のコンタ
クトと第2の配線層とを電気的に接続する第5のコンタ
クトとを備えるように構成したので、通常のコンタクト
とシェアードコンタクトとを同時に形成することが可能
であると共に、接合リーク不良やコンタクト抵抗の上昇
を抑制することができるという効果が得られる。また、
通常のコンタクトとシェアードコンタクトとを同時に形
成することが可能であるので、ロジックSRAM部のセ
ル面積を容易に縮小することができるという効果が得ら
れる。さらに、製造コストの削減及び製造期間の短縮が
できるという効果が得られる。
DRAMの下部コンタクトと同じ工程において形成する
ように構成したので、フォトリソグラフィ工程において
使用するマスクが増加することがないから、製造コスト
と製造工程とが増加することを抑制するという効果が得
られる。
第4のコンタクトが、DRAMの下部コンタクトと同じ
工程において形成するように構成したので、フォトリソ
グラフィ工程において使用するマスクが増加することが
ないから、製造コストと製造工程とが増加することを抑
制するという効果が得られる。
第3のコンタクトが、DRAMの上部コンタクトと同じ
工程において形成するように構成したので、フォトリソ
グラフィ工程において使用するマスクが増加することが
ないから、製造コストと製造工程とが増加することを抑
制するという効果が得られる。
第5のコンタクトが、DRAMの上部コンタクトと同じ
工程において形成するように構成したので、フォトリソ
グラフィ工程において使用するマスクが増加することが
ないから、製造コストと製造工程とが増加することを抑
制するという効果が得られる。
グステンを含む金属を用いて形成するように構成したの
で、コンタクト抵抗を下げることができるという効果が
得られる。
第5のコンタクトが、第1の絶縁膜と当該第1の絶縁膜
上に積層する第2の絶縁膜に対して、第1の絶縁膜と第
2の絶縁膜とを選択エッチングすることにより形成する
コンタクトの開口部を有するように構成したので、通常
のコンタクトのアスペクト比が小さくなるから、容易に
通常のコンタクトを形成することができるという効果が
得られる。また、製造コストの削減及び製造期間の短縮
ができるという効果が得られる。
が混載する半導体装置の製造方法であって、ゲート電極
側壁にサイドウォールを形成する工程と、拡散層表面及
びゲート電極表面をシリサイド化する工程と、第1のコ
ンタクト層間膜を形成する工程と、第1のコンタクト層
間膜にDRAMの下部コンタクトの開口部とSRAMの
第1のコンタクトの開口部とを形成する工程と、DRA
Mの下部コンタクトの開口部とSRAMの第1のコンタ
クトの開口部に第1のプラグを形成する工程と、DRA
Mに選択エッチングを行うための絶縁膜を形成する工程
と、DRAMにキャパシタ層を形成すると共にSRAM
に第2のコンタクト層間膜を形成する工程と、DRAM
の上部コンタクトの開口部とSRAMの第2のコンタク
トの開口部とSRAMの第3のコンタクトの開口部とを
形成する工程と、DRAMの上部コンタクトの開口部と
SRAMの第2のコンタクトの開口部とSRAMの第3
のコンタクトの開口部に第2のプラグを形成する工程と
を有するように構成したので、通常のコンタクトとシェ
アードコンタクトとを同時に形成することが可能である
と共に、接合リーク不良やコンタクト抵抗の上昇を抑制
することができるという効果が得られる。また、通常の
コンタクトとシェアードコンタクトとを同時に形成する
ことが可能であるので、ロジックSRAM部のセル面積
を容易に縮小することができるという効果が得られる。
が混載する半導体装置の製造方法であって、ゲート電極
側壁にサイドウォールを形成する工程と、拡散層表面及
びゲート電極表面をシリサイド化する工程と、第1のコ
ンタクト層間膜を形成する工程と、第1のコンタクト層
間膜にDRAMの下部コンタクトの開口部とSRAMの
第1のコンタクトの開口部とSRAMの第4のコンタク
トの開口部とを形成する工程と、DRAMの下部コンタ
クトの開口部とSRAMの第1のコンタクトの開口部と
SRAMの第4のコンタクトの開口部に第1のプラグを
形成する工程と、選択エッチングを行うための絶縁膜を
形成する工程と、DRAMにキャパシタ層を形成すると
共にSRAMに第2のコンタクト層間膜を形成する工程
と、DRAMの上部コンタクトの開口部とSRAMの第
2のコンタクトの開口部とSRAMの第5のコンタクト
の開口部とを形成する工程と、DRAMの上部コンタク
トの開口部とSRAMの第2のコンタクトの開口部とS
RAMの第5のコンタクトの開口部に第2のプラグを形
成する工程とを有するように構成したので、通常のコン
タクトとシェアードコンタクトとを同時に形成すること
が可能であると共に、接合リーク不良やコンタクト抵抗
の上昇を抑制することができるという効果が得られる。
また、通常のコンタクトとシェアードコンタクトとを同
時に形成することが可能であるので、ロジックSRAM
部のセル面積を容易に縮小することができるという効果
が得られる。さらに、製造コストの削減及び製造期間の
短縮ができるという効果が得られる。
製造工程を示す断面図である。
製造方法を説明するための製造工程を示す断面図であ
る。
製造方法を説明するための製造工程を示す断面図であ
る。
製造方法を説明するための製造工程を示す断面図であ
る。
製造方法を説明するための製造工程を示す断面図であ
る。
製造工程を示す断面図である。
製造工程を示す断面図である。
製造工程を示す断面図である。
モリセルを示す回路図である。
メモリセルを示すレイアウト図である。
メモリセルを示すレイアウト図である。
工程を示す断面図である。
ゲート酸化膜、5ゲート電極、6 ゲート配線(ゲー
ト電極)、7 ゲート電極、8,9,10サイドウォー
ル、11,12 拡散層、13 シリサイド層(第1の
シリサイド層)、14 シリサイド層、15 シリサイ
ド層(第2のシリサイド層)、16シリコン窒化膜、1
7 コンタクト層間膜(第1のコンタクト層)、18,
19,20 ドープトポリシリコン(第1のプラグ)、
21 コンタクト層間膜(第2のコンタクト層間膜、第
2の絶縁膜)、22,23,24 バリアメタル、2
5,26,27 Wプラグ(第2のプラグ)、28 シ
リコン窒化膜(絶縁膜)、29 ストレージノード層間
膜、30 ストレージノード電極、31 キャパシタ誘
電体膜、32 セルプレート電極、33 コンタクト層
間膜、34 バリアメタル、35 アルミ配線、36
ARC膜、37 コンタクトの開口部(コンタクトホー
ル)、38,39,40,41,42 コンタクトの開
口部、43 ドープトポリシリコン(第1のプラグ)、
44 シリコン窒化膜(第1の絶縁膜、絶縁膜)、45
バリアメタル、46 Wプラグ(第2のプラグ)、4
7,51,53 バリアメタル、48,52,54 W
プラグ(第1のプラグ)、49,50 シリサイド層、
55 バリアメタル、56 Wプラグ(第1のプラ
グ)。
Claims (10)
- 【請求項1】 DRAMとSRAMとが混載する半導体
装置であって、前記SRAMのゲート電極側壁に形成す
るサイドウォールと、該サイドウォールと同一のコンタ
クトホール内に形成する拡散層表面の第1のシリサイド
層と前記ゲート電極表面の第2のシリサイド層とを電気
的に接続する第1のプラグを有する第1のコンタクト
と、該第1のコンタクトと第1の配線層との間に第2の
プラグを有し前記第1のコンタクトと前記第1の配線層
とを電気的に接続する第2のコンタクトと、前記SRA
Mの拡散層表面の第3のシリサイド層と第2の配線層と
の間に第2のプラグを有し前記第3のシリサイド層と前
記第2の配線層とを電気的に接続する第3のコンタクト
とを備える半導体装置。 - 【請求項2】 DRAMとSRAMとが混載する半導体
装置であって、前記SRAMのゲート電極側壁に形成す
るサイドウォールと、該サイドウォールと同一のコンタ
クトホール内に形成する拡散層表面の第1のシリサイド
層と前記ゲート電極表面の第2のシリサイド層とを電気
的に接続する第1のプラグを有する第1のコンタクト
と、該第1のコンタクトと第1の配線層との間に第2の
プラグを有し前記第1のコンタクトと前記第1の配線層
とを電気的に接続する第2のコンタクトと、前記SRA
Mの拡散層表面の第3のシリサイド層に電気的に接続す
る第1のプラグを有する第4のコンタクトと、該第4の
コンタクトと第2の配線層との間に第2のプラグを有し
前記第4のコンタクトと前記第2の配線層とを電気的に
接続する第5のコンタクトとを備える半導体装置。 - 【請求項3】 第1のコンタクトは、DRAMの下部コ
ンタクトと同じ工程において形成することを特徴とする
請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項4】 第1のコンタクト又は第4のコンタクト
は、DRAMの下部コンタクトと同じ工程において形成
することを特徴とする請求項2記載の半導体装置。 - 【請求項5】 第2のコンタクト又は第3のコンタクト
は、DRAMの上部コンタクトと同じ工程において形成
することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項6】 第2のコンタクト又は第5のコンタクト
は、DRAMの上部コンタクトと同じ工程において形成
することを特徴とする請求項2記載の半導体装置。 - 【請求項7】 第1のプラグは、タングステンを含む金
属を用いて形成することを特徴とする請求項1または請
求項2記載の半導体装置。 - 【請求項8】 第2のコンタクト又は第5のコンタクト
は、第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に積層する第2の
絶縁膜に対して、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜
とを選択エッチングすることにより形成するコンタクト
の開口部を有することを特徴とする請求項2記載の半導
体装置。 - 【請求項9】 DRAMとSRAMとが混載する半導体
装置の製造方法であって、ゲート電極側壁にサイドウォ
ールを形成する工程と、拡散層表面及び前記ゲート電極
表面をシリサイド化する工程と、第1のコンタクト層間
膜を形成する工程と、前記第1のコンタクト層間膜に前
記DRAMの下部コンタクトの開口部と前記SRAMの
第1のコンタクトの開口部とを形成する工程と、前記D
RAMの下部コンタクトの開口部と前記SRAMの第1
のコンタクトの開口部に第1のプラグを形成する工程
と、前記DRAMに選択エッチングを行うための絶縁膜
を形成する工程と、前記DRAMにキャパシタ層を形成
すると共に前記SRAMに第2のコンタクト層間膜を形
成する工程と、前記DRAMの上部コンタクトの開口部
と前記SRAMの第2のコンタクトの開口部と前記SR
AMの第3のコンタクトの開口部とを形成する工程と、
前記DRAMの上部コンタクトの開口部と前記SRAM
の第2のコンタクトの開口部と前記SRAMの第3のコ
ンタクトの開口部に第2のプラグを形成する工程とを有
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】 DRAMとSRAMとが混載する半導
体装置の製造方法であって、ゲート電極側壁にサイドウ
ォールを形成する工程と、拡散層表面及び前記ゲート電
極表面をシリサイド化する工程と、第1のコンタクト層
間膜を形成する工程と、前記第1のコンタクト層間膜に
前記DRAMの下部コンタクトの開口部と前記SRAM
の第1のコンタクトの開口部と前記SRAMの第4のコ
ンタクトの開口部とを形成する工程と、前記DRAMの
下部コンタクトの開口部と前記SRAMの第1のコンタ
クトの開口部と前記SRAMの第4のコンタクトの開口
部に第1のプラグを形成する工程と、選択エッチングを
行うための絶縁膜を形成する工程と、前記DRAMにキ
ャパシタ層を形成すると共に前記SRAMに第2のコン
タクト層間膜を形成する工程と、前記DRAMの上部コ
ンタクトの開口部と前記SRAMの第2のコンタクトの
開口部と前記SRAMの第5のコンタクトの開口部とを
形成する工程と、前記DRAMの上部コンタクトの開口
部と前記SRAMの第2のコンタクトの開口部と前記S
RAMの第5のコンタクトの開口部に第2のプラグを形
成する工程とを有する半導体装置の製造方法。
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