JP2004165527A - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device employing an STI (shallow trench isolation) method, which keeps high degree of flatness without causing dishing or erosion in an CMP (chemical mechanical polishing) process for forming an element isolation region. <P>SOLUTION: The semiconductor device having a region isolated by the STI method on a semiconductor substrate comprises a device region for forming the semiconductor device, a dummy device region 13b, and an oxide film 4 for isolating the device region from the dummy device region 13b. The dummy device region 13b is provided with a cap layer 15 for preventing the dummy device region 13b from turning into silicide. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、さらには半導体基板上にシャロートレンチアイソレーション法によって分離される領域を有する半導体装置に係る。
【0002】
【従来の技術】
近年の半導体装置の高集積化にともない、素子分離領域の微細化も進んでおり,従来のLOCOS法から現在はSTI(シャロートレンチアイソレーション)による分離法が用いられる場合が多くなっている。前記STIによる素子分離では、素子分離のための酸化膜の形成と、当該酸化膜のCMP(化学機械研磨)工程が必須であり、CMP法はSTIに関する重要な技術のひとつである。前記したCMP工程を含むSTIによる素子分離を用いた半導体装置の製造工程に関して、図1(A)〜(C)、図2(D)〜(E)において、手順を追って説明する。
【0003】
図1(A)を参照するに、まず、半導体基板101の表面に900℃塩酸酸化により膜厚10nmのシリコン酸化膜102を形成したのち、CVD法によりシリコン窒化膜103を110nm堆積させる。その後前記シリコン窒化膜103上にレジスト(図示せず)を塗布したのち、素子分離のためのマスクを用いて露光、現像を行い、形成されたレジストのパターン(図示せず)をマスクにして前記シリコン酸化膜102および前記シリコン窒化膜103を異方性エッチングして図1(A)に示すようなパターンを形成する。
【0004】
次に、図1(B)において、前記レジストをアッシングにより除去したのち、前記シリコン窒化膜103をマスクにして前記半導体基板101を300nm異方性エッチングして、前記シリコン窒化膜のパターンを前記半導体基板101に転写する。その後、CVD法によりシリコン酸化膜104を500nm堆積させる。
【0005】
次に、図1(C)において、CMP(化学機械研磨)法により、前記シリコン酸化膜104を研磨する。その後、前記シリコン窒化膜103を煮沸りん酸溶液によって、前記シリコン酸化膜102をフッ酸系水溶液によって除去する。その後、レジスト(図示せず)を塗布してウェル形成のためのマスクを用いて露光、現像を行う。その結果パターニングされた当該レジスト(図示せず)をマスクにしてn型不純物を1×1013個/cm注入してPウェル105を形成する。同様に、レジスト(図示せず)を塗布してウェル形成のためのマスクを用いて露光、現像を行う。その結果パターニングされた当該レジスト(図示せず)をマスクにしてp型不純物を1×1013個/cm注入してNウェル106を形成する。
【0006】
次に、図2(D)において、1000℃の分圧酸化により、露出している前記半導体基板101の表面にゲート酸化膜107を2.5nm形成後、ポリシリコン膜を180nm堆積させる。次に、レジスト(図示せず)を塗布したのち、ゲート電極形成のためのマスクを用いて露光、現像を行う。その結果パターニングされた当該レジスト(図示せず)をマスクにしてポリシリコン膜を異方性エッチングしてゲート電極108を形成する。続いて、P型、N型LDD領域(図示せず)を形成するために、それぞれマスクを用いてp型不純物5×1014個/cm、n型不純物1×10 個/cmイオン注入する。
【0007】
次に、図2(E)において、CVD法により、シリコン酸化膜を100nm堆積後、当該シリコン酸化膜を異方性エッチングすることによってサイドウォール109を形成する。さらに、P型、N型ソース・ドレイン領域(図示せず)を、それぞれマスクを用いてp型不純物1×1015個/cm、n型不純物1×1015個/cmイオン注入することにより形成する。次にスパッタ法により、コバルト膜を10nm堆積させた後、850℃でアニールを施して前記ゲート電極108上と、デバイス領域117上にCoSi層10を自己整合(サリサイド)形成する。その後、未反応のコバルト膜を選択的に除去する。
【0008】
以上が配線のためのコンタクトを形成する前までの工程であるが、図1(C)で示したCMP工程において、以下の問題が生じている。
【0009】
図1(C)を参照するに、例えば、幅の広い前記半導体基板101の溝A1およびA2に埋め込まれたシリコン酸化膜と、当該溝A1およびA2と比べて幅の狭い溝B1およびB2に埋め込まれたシリコン酸化膜では、CMPによって研磨される形状が異なる。これはCMPによる研磨固有の特性である。具体的には、前記溝A1およびA2に埋め込まれた酸化膜の研磨後の形状は、当該溝B1およびB2に埋め込まれた酸化膜の研磨後の形状と比べて、中央部分の研磨が周辺部分よりも進行してしまう問題が生じる。このような特性はディッシングと呼ばれ、図1(C)中に符号111でディッシングを示す。また、例えば前記溝A1およびA2で示す幅の広い溝に囲まれた微少なデバイス領域、例えば前記Nウェル106において表面に露出している部分では、前記シリコン窒化膜103で前記CMPの研磨は停止できず、前記半導体基板101まで削ってしまう、いわゆるエロージョンという問題が生じる。図中符号112でエロージョンの状態を示す。ディッシングやエロージョンによって生じた半導体基板上の段差は、フォトリソグラフィの焦点深度に影響を与えるためにレジストのパターニング形状が変動するという問題が生じる。例えば図2(D)に示したゲート電極形成工程において、ゲート電極の幅のバラつきという問題を発生させる。また、ディッシングやエロージョンは、一般的に半導体基板上にデバイスを形成するデバイス領域に対し、前記したように半導体基板に溝を形成して絶縁膜を形成する素子分離領域が占める割合が大きくなると発生しやすくなることが知られている。
【0010】
前記したディッシングやエロージョンに対する対策としては、以下の方法が提案されている。例えば、幅の広い素子分離領域に、デバイス領域の構造に類似させたダミー領域を形成する方法がある。具体的には、前記した図1(C)のCMP工程において、例えば前記溝部A1およびA2の部分で前記半導体基板101が露出する部分を増加させる構造とする。その結果、素子分離領域に対して、素子分離領域以外のデバイス領域およびダミー領域が占める割合を増加させて、前記したようなCMPの研磨による問題が生じないようにしている。
【0011】
【特許文献1】
特開2000−77514
【0012】
【特許文献2】
特開2001−144171
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記した方法でダミー領域を形成する場合、実際にはダミー領域が形成可能な面積に制限が生じてしまう場合がある。その場合は前記したような素子分離領域に対するデバイス領域およびダミー領域の割合が不十分となり、前記したようなディッシングやエロージョンが生じてしまう場合がある。このように、ダミー領域形成面積に制限が生じる理由について以下に説明する。
【0014】
まず、図2(E)に示した半導体装置の構造の平面図を図3に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0015】
この半導体装置にダミー領域を形成する場合、図4に示したようにダミー領域113を複数個形成する方法がある。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。ダミー領域はデバイス領域やゲート電極およびゲート配線と重ねて形成することはできないため、それらに重なるダミー領域113aは除外されることは当然である。
【0016】
しかし、ダミー領域とデバイスやゲート電極などの構造物が接触する以外の理由で、ダミー領域が形成できない領域が存在する。例えば、デバイス領域にCoSi層などのメタルシリサイドを形成する工程においては、前記ダミー領域113の表面がメタルシリサイド化されてデバイス領域と同様にCoSi層が形成される。このように、ダミー領域の表面にCoSi層が形成された場合に、当該ダミー領域がウェルやソースドレインなど、pn型不純物拡散層の境界上と重なる場合はウェル境界で電流が流れて短絡してしまう問題が生じる。例えば、図4において113bで示すダミー領域が、前記Pウェル105と前記Nウェル106の境界層に形成されている。このダミー領域表面がシリサイド化されることによって生じる問題を、以下図5(A)、(B)によって説明する。
【0017】
図5(A)、(B)は、PウェルとNウェルのウェル境界に形成されたダミー領域113bの例を示す。図5(A)は平面図で図5(B)はその断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。このようにダミー領域113b表面がシリサイド化された場合、CoSi層110を介して前記Pウェル105と前記Nウェル106の間に電流が流れて短絡してしまい、これは回路上問題となる。そのため、このままではウェル境界上にダミー領域113bを配置することは不可能である。そこで、前記のように問題となる前記ダミー領域113bを削除した場合を、図6に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図6に示すように、ウェル境界にあるダミー領域113bを削除すると、デバイス領域周辺のダミー領域密度を減少させてしまうことになり、ダミー領域を挿入する効果が薄れて前記したようなディッシングやエロージョンが発生してしまうという問題があった。そこで、例えば特開2001−118858において、ウェルの境界を素子分離のための酸化膜が存在する位置に該当するように、すなわちダミー領域がウェル境界に重ならないように配置する方法が提案されている。このようなダミー領域形成の例を図7(A)、(B)に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図7(A)は平面図であり、図7(B)はその断面図である。図7(A)、(B)を参照するに、ウェル境界とダミー領域113bが接触しないように、間隔Yをとるように構成されている。このように構成すれば、ダミー領域113bの上面がシリサイド化されてもPウェルとNウェルで導通することがない。
【0018】
しかしながら、この方法については以下の問題がある。実際にダミー領域の配置を設計する場合は、半導体基板上に形成するダミー領域の数が莫大であるため、コンピュータのプログラムなどを用いて自動的にダミー領域の挿入位置を判断して行う場合が大半である。この手法をそのまま、図7(A)、(B)で示すようなダミー領域の配置の設計に適用することは困難である。すなわち、ウェル境界とダミー領域の配置、および全体のダミー領域配置に関して判断できるプログラムを新規に設計する必要が生じ、プログラムの作成や検証のための新たな時間、労力、費用を費やす必要がある。
【0019】
さらに、最近では図8に示すダミー領域形成の方法が、提案されている。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図6を参照するに、配線と基板間の容量を懸念し、ダミー領域が挿入されてもできるだけ容量を均一に保てるようにダミー領域を斜めにずらして配置されている。この場合、ウェルやソースドレイン境界に接触しないようにダミー領域を自動で挿入できるようにすることは、さらに複雑なプログラム設計を要し、さらなる時間、労力、費用を費やすことになる。
【0020】
そこで、本発明においては上記の課題を解決した、新規で有用な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを統括的課題としている。
【0021】
本発明の具体的課題は、STIを用いた半導体装置において、素子分離領域形成のCMP工程において、ディッシングやエロージョンが発生することなく良好な平坦性を保持した信頼性の高い半導体装置を提供することである。
【0022】
本発明の別の課題は、前記CMP工程において、ディッシングやエロージョン発生防止のために形成するダミー領域を、PウェルとNウェルの境界であるウェル境界層に形成することを可能とし、当該ダミー領域設置の制限を緩和してダミー領域設置面積を増加させることである。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題を、半導体基板上に形成された素子領域と素子分離領域からなる半導体装置において、前記素子領域は素子が形成されるデバイス領域と、前記素子領域と前記素子分離領域との面積比を調整するために設置されたデバイスダミー領域とを有し、前記デバイスダミー領域に、当該デバイスダミー領域がシリサイド化されることを防止するキャップ層を形成したことを特徴とする半導体装置により、解決する。
【0024】
本発明の当該半導体装置によれば、前記キャップ層が形成される前記デバイスダミー領域を形成することにより、素子分離の酸化膜のCMP工程において、ディッシングやエロージョンの発生を防止して良好な平坦性が得られる。前記デバイスダミー領域にはCMP後にキャップ層が設けられるため、例えばPウェルとNウェルのウェル境界にデバイスダミー領域を形成する際に、当該デバイスダミー領域表面がシリサイド化されることを防止する。その結果、PウェルとNウェルが電気的に短絡して電流が流れることを防止する。そのため、前記ウェル境界にデバイスダミー領域を形成することが可能となる。すなわち、半導体基板上において、デバイスダミー領域を形成することが可能な面が増加する。その結果、前記ディッシングやエロージョンの抑制効果が高まり、平坦性が良好となる。さらに、前記ウェル境界にデバイスダミー領域配置が可能なために、デバイスダミー領域配置の設計の際の制限が減少し、従来の延長線上の方法で容易に前記したダミー領域を配置することが可能となる。
【0025】
また、本発明においては、上記の課題を、半導体基板上に素子領域と素子分離領域を形成し、シリサイド工程を含む半導体装置の製造方法であって、前記素子領域は素子が形成されるデバイス領域と、前記素子領域と前記素子分離領域との面積比を調整するために設置されたデバイスダミー領域とを有し、前記デバイスダミー領域にキャップ層を設けて、前記シリサイド工程において当該デバイスダミー領域がシリサイド化されることを防止することを特徴とする半導体装置の製造方法により、解決する。
【0026】
本発明の当該半導体装置の製造方法によれば、前記キャップ層が形成される前記デバイスダミー領域を形成することにより、素子分離の酸化膜のCMP工程において、ディッシングやエロージョンの発生を防止して良好なCPM研磨後の平坦性が得られる。前記デバイスダミー領域にはCMP後にキャップ層が設けられるため、例えばPウェルとNウェルのウェル境界にデバイスダミー領域を形成する際に、当該デバイスダミー領域表面がシリサイド化されることを防止する。その結果、PウェルとNウェルが電気的に短絡して電流が流れることを防止する。そのため、前記ウェル境界にデバイスダミー領域を形成することが可能となる。すなわち、半導体基板上において、デバイスダミー領域を形成することが可能な面が増加する。その結果、前記ディッシングやエロージョンの抑制効果が高まり、平坦性が良好となる。さらに、前記ウェル境界にデバイスダミー領域配置が可能なために、デバイスダミー領域配置の設計の際の制限が減少して容易に前記したダミー領域を配置することが可能となる。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明においては、STIの素子分離の酸化膜のCMP工程においてディッシングとエロージョン発生防止のために、ダミー領域を形成する。さらに、当該CMP工程後に当該ダミー領域上にキャップ層を形成し、当該CMP工程の後工程において当該ダミー領域表面がシリサイド化されることを防止する。そのため、半導体基板上のpn型不純物拡散層境界にダミー領域を形成することが可能となり、ダミー領域形成面積を増加させて前記したディッシングやエロージョンを効果的に防止することができる。
【0028】
次に、ダミー領域上に前記キャップ層を形成する具体的な形成方法について、以下に図面に基づき、説明する。
[第1実施例]
図9は半導体基板1上に形成されたデバイス領域および本発明によるダミー領域を示す平面図である。
【0029】
図9を参照するに、前記半導体基板1上にはn型不純物をイオン注入されて形成されたPウェル5、およびp型不純物をイオン注入されて形成されたNウェル6が形成されている。また酸化膜4によって分離された、活性領域であるデバイス領域17、ダミー領域13bが形成されている。前記デバイス領域17上をまたぐようにして前記デバイス領域17上と前記酸化膜4上の一部にはポリシリコンからなるゲート電極8が形成されている。
【0030】
前記ダミー領域13b上には、後述するゲート酸化膜が形成され、当該ゲート酸化膜上にポリシリコンカバー14が形成され、さらに前記ポリシリコンカバー側壁にはサイドウォール9が形成されている。
【0031】
図10は、図9で示したデバイス領域およびダミー領域のx−x線の断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0032】
図10を参照するに、前記半導体基板1上には、前記酸化膜4で分離されるデバイス領域17が形成されており、前記デバイス領域17上の前記ゲート電極8で覆われた面にはゲート酸化膜7が形成されている。前記ゲート電極側壁にはサイドウォール9が形成されている。
【0033】
また、前記デバイス領域17の周囲には前記ダミー領域13bが形成されており、前記ダミー領域13b上は、前記ゲート酸化膜7、ポリシリコンカバー14で覆われている。さらに前記ポリシリコンカバー14側壁には前記サイドウォール9が形成されている。
【0034】
また、前記ゲート電極8および前記ポリシリコンカバー14上には、シリサイド工程において形成されたCoSi層10が形成されている。
【0035】
ここで、前記ダミー領域13bを拡大したものを図11に示す。
【0036】
図11を参照するに、前記ダミー領域13bが配置されている部分はデバイスとなりうる素子やゲート配線も存在しないため、前記ポリシリコンカバー14を形成しても問題は無い。前記ポリシリコンカバー14形成後は、デバイスを形成する場合と同様に後述する方法で、サイドウォール9およびCoSi層10を形成する。前記ポリシリコンカバー14は前記ゲート電極8と同時に形成することができるので、従来の工程から新たにマスク層を追加もしくは工程数を追加することなく従来と同じ工程で形成することが可能である。
【0037】
本実施例によれば、前記デバイス領域17や前記ゲート電極8をメタルシリサイド化しても前記ダミー領域13bとポリシリコンカバー14の間はゲート酸化膜7で絶縁されている。そのため、NウェルとPウェルのウェル境界上に前記ダミー領域13bが配置されてもウェル間が短絡することがない。従ってウェル境界にダミー領域を配置することが可能となり、ダミー領域設置面積が増大する。その結果、STIの素子分離酸化膜のCMP工程において、ディッシングやエロージョンを効果的に防止することができる。また、ダミー領域設置の際に、ウェル境界に設置できないという制限がなくなり、ダミー領域設置の設計の負担が軽減する。
【0038】
次に、本実施例のダミー領域13bを含む半導体装置の製造工程を図12(A)〜(C)、図13(D)〜(F)に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0039】
図12(A)を参照するに、まず、半導体基板1の表面に900℃塩酸酸化により膜厚10nmのシリコン酸化膜2を形成したのち、CVD法によりシリコン窒化膜3を110nm堆積させる。その後前記窒化膜3上にレジスト(図示せず)を塗布したのち、素子分離のためのマスクを用いて露光、現像を行い、形成されたレジストのパターン(図示せず)をマスクにして前記シリコン酸化膜2および前記シリコン窒化膜3を異方性エッチングして図12(A)に示すようなパターンを形成する。
【0040】
次に、図12(B)において、前記レジストをアッシングにより除去したのち、前記シリコン窒化膜3をマスクにして前記半導体基板1を300nm異方性エッチングして、前記シリコン窒化膜のパターンを前記半導体基板1に転写する。その後、CVD法によりシリコン酸化膜4を500nm堆積させる。このようにして、デバイス領域が形成されるデバイス領域De、本発明によるダミー領域が形成されるダミー領域Duが当該シリコン酸化膜4によって分離される。前記ダミー領域Duには、本発明によるダミー領域13bが形成される。
【0041】
次に、図12(C)において、CMP(化学機械研磨)法により、前記シリコン酸化膜4を研磨する。この場合、本発明によるダミー領域13bが形成されているため、CMPによるディッシングやエロージョンといった問題の発生を防止して良好な平坦性を得ることが可能となる。その後、前記シリコン窒化膜3を煮沸りん酸溶液によって、前記シリコン酸化膜2をフッ酸系水溶液によって除去する。その後、レジスト(図示せず)を塗布してウェル形成のためのマスクを用いて露光、現像を行う。その結果パターニングされた当該レジスト(図示せず)をマスクにしてn型不純物を1×1013個/cm注入してPウェル領域5を形成する。同様に、レジスト(図示せず)を塗布してウェル形成のためのマスクを用いて露光、現像を行う。その結果パターニングされた当該レジスト(図示せず)をマスクにしてp型不純物を1×1013個/cm注入してNウェル領域6を形成する。
【0042】
次に、図13(D)において、1000℃の分圧酸化により、露出している前記半導体基板1の表面にゲート酸化膜7を2.5nm形成後、ポリシリコン膜を180nm堆積させる。次に、レジスト(図示せず)を塗布したのち、ゲート電極およびポリシリコンカバー形成のためのマスクを用いて露光、現像を行う。その結果パターニングされた当該レジスト(図示せず)をマスクにしてポリシリコン膜を異方性エッチングしてゲート電極8およびポリシリコンカバー14を形成する。続いて、P型、N型LDD領域(図示せず)を形成するために、それぞれマスクを用いてp型不純物1×1014個/cm、n型不純物5×1014個/cmイオン注入する。
【0043】
次に、図13(E)において、CVD法により、サイドウォール形成のためのシリコン酸化膜9’を100nm堆積する。
【0044】
次に、図13(F)において前記シリコン酸化膜9’を異方性エッチングすることによってサイドウォール9を形成する。さらに、P型、N型ソース・ドレイン領域(図示せず)を、それぞれマスクを用いてp型不純物1×1015個/cm、n型不純物1×1015個/cmイオン注入することにより形成する。次にスパッタ法により、コバルト膜を10nm堆積させた後、850℃でアニールを施して前記ゲート電極8上と、デバイス部17上にCoSi層10を自己整合(サリサイド)形成する。この場合、前記ダミー領域13b上は、本発明によるキャップ層である前記ゲート酸化膜7および前記ポリシリコンカバー14により覆われている。そのため、前記ダミー領域13b上がメタルシリサイド化されることがなく、pn型不純物拡散層の境界上で電流が流れて短絡してしまう問題が発生することがない。そのため、このように、ダミー領域13bをウェル境界に形成することが可能となっている。
【0045】
その後、未反応のコバルト膜を選択的に除去して、先に示した図10の図の状態となる。
[第2実施例]
図14は半導体基板1上に形成されたデバイス領域および本発明によるダミー領域を示す平面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0046】
図14を参照するに、本実施例の場合は、前記ポリシリコンカバー14の大きさが先に示した第1実施例の場合より小さい。この詳細については後述する。
【0047】
図15は、図14で示したデバイス領域およびダミー領域のx−x線の断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0048】
前記デバイス領域17の周囲には前記ダミー領域13bが形成されており、前記ダミー領域13b上は、前記ゲート酸化膜7、ポリシリコンカバー14で覆われている。さらに前記ポリシリコンカバー14側壁には前記サイドウォール9が形成されており、本実施例においては前記ポリシリコンカバー14が小さいため、前記サイドウォール9の一部が前記ダミー領域13b上の一部を覆っている。
【0049】
ここで、前記ダミー領域13bを拡大したものを図16に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0050】
図16を参照するに、ポリシリコンカバー14の幅W3が前記ダミー領域13bの幅W2より小さくなっている。これは、例えばゲート電極の抜き幅制限により、ポリシリコンのダミー領域14の間隔にも制限が必要な場合に本図のような構造となる。この場合は前記ポリシリコンカバー14からはみ出す部分の前記ダミー領域13bを、前記サイドウォール9で覆うことにより、前記ダミー領域13bのシリサイド化を防止することができる。前記サイドウォール9の幅W1が前記ダミー領域13bより大きい場合は本実施例の適用が可能である。また、本実施例においても、前記した第1実施例の場合と同様に、前記ポリシリコンカバー14はゲート電極と同時に形成することができるので、従来の工程から新たにマスク層を追加もしくは工程数を追加することなく従来と同じ工程で形成することが可能である。
【0051】
本実施例によれば、前記デバイス領域17や前記ゲート電極8をメタルシリサイド化しても前記ダミー領域13bとポリシリコンカバー14の間はゲート酸化膜7で絶縁されており、さらにサイドウォール9で覆われている。そのため、NウェルとPウェルのウェル境界上に前記ダミー領域13bが配置されてもウェル間が短絡することがない。従ってウェル境界にダミー領域を配置することが可能となり、ダミー領域設置面積が増大する。その結果、STIの素子分離酸化膜のCMP工程において、ディッシングやエロージョンを効果的に防止することができる。また、ダミー領域設置の際に、ウェル境界に設置できないという制限がなくなり、ダミー領域設置の設計の負担が軽減する。
【0052】
次に、本実施例のダミー領域13bを含む半導体装置の製造工程を図17(A)〜(C)、図18(D)〜(F)に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0053】
図17(A)〜(C)の工程は、第1実施例において前記した図12(A)〜(C)の工程と同一である。
【0054】
次に、図18(D)において、1000℃の分圧酸化により、露出している前記半導体基板1の表面にゲート酸化膜7を2.5nm形成後、ポリシリコン膜を180nm堆積させる。次に、レジスト(図示せず)を塗布したのち、ゲート電極およびポリシリコンカバー形成のためのマスクを用いて露光、現像を行う。その結果パターニングされた当該レジスト(図示せず)をマスクにしてポリシリコン膜を異方性エッチングしてゲート電極8およびポリシリコンカバー14を形成する。続いて、P型、N型LDD領域(図示せず)を形成するために、それぞれマスクを用いてp型不純物1×1014個/cm、n型不純物5×1014個/cmイオン注入する。
【0055】
次に、図18(E)において、CVD法により、サイドウォール形成のためのシリコン酸化膜9’を100nm堆積する。
【0056】
次に、図18(F)において前記シリコン酸化膜9’を異方性エッチングすることによってサイドウォール9を形成する。さらに、P型、N型ソース・ドレイン領域(図示せず)を、それぞれマスクを用いてp型不純物1×1015個/cm、n型不純物1×1015個/cmイオン注入することにより形成する。次にスパッタ法により、コバルト膜を10nm堆積させた後、850℃でアニールを施して前記ゲート電極8上と、デバイス部17上にCoSi層10を自己整合(サリサイド)形成する。この場合、前記ダミー領域13b上の一部は、本発明によるキャップ層である前記ゲート酸化膜7、前記ポリシリコンカバー14により覆われている。さらに本実施例の場合は、前記ゲート酸化膜7と前記ポリシリコンカバー14の幅が前記ダミー領域13bの幅より小さいため、さらに前記サイドウォール9によって前記ダミー領域13b上の表面をカバーして、前記ダミー領域13bの表面上が全て覆われる。そのため、前記ダミー領域13b上がメタルシリサイド化されることがなく、pn型不純物拡散層の境界上で電流が流れて短絡してしまう問題が発生することがない。そのため、このように、ダミー領域13bをウェル境界に形成することが可能となっている。
【0057】
その後、未反応のコバルト膜を選択的に除去して先に示した図15の状態となる。
[第3実施例]
図19は半導体基板1上に形成されたデバイス領域および本発明によるダミー領域を示す平面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0058】
図19を参照するに、本実施例の場合は、前記ダミー領域13b上にシリコン酸化膜からなる保護層15が形成されている。
【0059】
図20は、図14で示したデバイス領域およびダミー領域のx−x線の断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0060】
前記デバイス領域17の周囲には前記ダミー領域13bが形成されており、前記ダミー領域13b上は、シリコン酸化膜からなる保護層15が形成されている。
【0061】
ここで、前記ダミー領域13bを拡大したものを図21に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0062】
図21を参照するに、前記ダミー領域13b上に当該ダミー領域13bを完全に覆うように絶縁膜、例えばシリコン酸化膜などからなる保護層15を形成する。前記保護層15は、例えば前記サイドウォール9を形成する工程において、同時に形成することが可能である。通常、サイドウォールを形成する工程においては、前記ゲート電極8形成後に酸化膜を堆積し、マスク無しで異方性エッチングを行うことで形成する。本実施例においては、前記保護層15を形成するために、前記したサイドウォール形成のための酸化膜堆積後にレジストを塗布して露光・現像して前記保護層15を形成するためのマスクを形成する工程を設ける必要がある。その後、異方性エッチングを行うことでデバイス領域17のゲート電極のサイドウォール9と、前記保護層15を同時に形成することができる。サイドウォールの形成は通常マスク無しで行うため、本実施例の場合は、マスク工程を追加する必要がある。しかし、サイドウォールの酸化膜の堆積と同時に前記保護層15の酸化膜の堆積を行うため、酸化膜の堆積工程を追加する必要はない。また、例えばポリシリコン電極をメタルシリサイド化しないで抵抗素子として使用する場合は、サイドウォール形成のための絶縁膜の堆積後にマスク工程を追加して、ポリシリコン電極上に酸化膜を形成している。その場合はポリシリコン上のマスク形成の工程において、本実施例において形成する保護層15のためのマスク形成を行うことが可能となり、前記保護層15を形成しても新たに工程を追加する必要はない。
【0063】
本実施例によれば、前記デバイス領域17や前記ゲート電極8をメタルシリサイド化しても前記ダミー領域13b上は酸化膜からなる前記保護層15で覆われている。そのため、NウェルとPウェルのウェル境界上に前記ダミー領域13bが配置されてもウェル間が短絡することがない。従ってウェル境界にダミー領域を配置することが可能となり、ダミー領域設置面積が増大する。その結果、STIの素子分離酸化膜のCMP工程において、ディッシングやエロージョンを効果的に防止することができる。また、ダミー領域設置の際に、ウェル境界に設置できないという制限がなくなり、ダミー領域設置の設計の負担が軽減する。
【0064】
次に、本実施例のダミー領域13bを含む半導体装置の製造工程を図22(A)〜(C)、図23(D)〜(F)および図24(G)に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0065】
図22(A)〜(C)の工程は、第1実施例において前記した図12(A)〜(C)の工程と同一である。
【0066】
次に、図23(D)において、1000℃の分圧酸化により、露出している前記半導体基板1の表面にゲート酸化膜7を2.5nm形成後、ポリシリコン膜を180nm堆積させる。次に、レジスト(図示せず)を塗布したのち、ゲート電極形成のためのマスクを用いて露光、現像を行う。その結果パターニングされた当該レジスト(図示せず)をマスクにしてポリシリコン膜を異方性エッチングしてゲート電極8を形成する。続いて、P型、N型LDD領域(図示せず)を形成するために、それぞれマスクを用いてp型不純物1×1014個/cm、n型不純物5×10 個/cmイオン注入する。
【0067】
次に、図23(E)において、CVD法により、サイドウォールおよび保護層形成のためのシリコン酸化膜9’を100nm堆積する。
【0068】
次に、図23(F)において、保護層をパターニングするためのレジストを塗布したのち、露光・現像を行って保護層形成のためのレジストパターン18を形成する。
【0069】
次に、図24(G)において、前記シリコン酸化膜9’を異方性エッチングすることによってサイドウォール9および保護層15を同時に形成する。さらに、P型、N型ソース・ドレイン領域(図示せず)を、それぞれマスクを用いてp型不純物1×1015個/cm、n型不純物1×1015個/cmイオン注入することにより形成する。次にスパッタ法により、コバルト膜を10nm堆積させた後、850℃でアニールを施して前記ゲート電極8上と、デバイス部17上にCoSi層10を自己整合(サリサイド)形成する。この場合、前記ダミー領域13b上は、本発明によるキャップ層である前記保護層15により覆われている。そのため、前記ダミー領域13b上がメタルシリサイド化されることがなく、pn型不純物拡散層の境界上で電流が流れて短絡してしまう問題が発生することがない。そのため、このように、ダミー領域13bをウェル境界に形成することが可能となっている。
【0070】
その後、未反応のコバルト膜を選択的に除去して、図20に示した状態となる。
[第4実施例]
図25は半導体基板1上に形成されたデバイス領域および本発明によるダミー領域を示す平面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0071】
図25を参照するに、本実施例の場合は、前記ダミー領域13b上にシリコン酸化膜からなる保護層16が形成されている。
【0072】
図26は、図14で示したデバイス領域およびダミー領域のx−x線の断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0073】
前記デバイス領域17の周囲には前記ダミー領域13bが形成されており、前記ダミー領域13b上は、シリコン酸化膜からなる保護層16が形成されている。
【0074】
ここで、前記ダミー領域13bを拡大したものを図27に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0075】
図27を参照するに、前記ダミー領域13b上に当該ダミー領域13bを完全に覆うように絶縁膜、例えばシリコン酸化膜からなる保護層16を形成する。前記保護層16は、例えば前記サイドウォール9を形成した後、形成する。本実施例においては、前記保護層16を形成するために、酸化膜を堆積する工程と、その後レジストを塗布して露光・現像して前記保護層16を形成するためのマスクを形成する工程を設ける必要がある。その後、異方性エッチングを行うことで前記保護層16を形成することができる。この場合は、酸化膜の堆積工程と、マスク工程を追加する必要がある。しかし、例えばデバイス形成工程を考えた場合、デバイス領域の拡散層をメタルシリサイド化しないで抵抗素子として使用する場合は、当該デバイス領域の拡散層上に絶縁膜層を形成する。この場合は、本実施例における前記保護層16と同時に形成することが可能なため、工程数を増加する必要はない。本実施例によれば、前記デバイス領域17や前記ゲート電極8をメタルシリサイド化しても前記ダミー領域13b上はシリコン酸化膜からなる前記保護層16で覆われている。そのため、NウェルとPウェルのウェル境界上に前記ダミー領域13bが配置されてもウェル間が短絡することがない。従ってウェル境界にダミー領域を配置することが可能となり、ダミー領域設置面積が増大する。その結果、STIの素子分離酸化膜のCMP工程において、ディッシングやエロージョンを効果的に防止することができる。また、ダミー領域設置の際に、ウェル境界に設置できないという制限がなくなり、ダミー領域設置の設計の負担が軽減する。
【0076】
次に、本実施例のダミー領域13bを含む半導体装置の製造工程を図28(A)〜(C)、図29(D)〜(F)および図30(G)〜(I)に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0077】
図28(A)〜(C)および図29(D)〜(E)の工程は、それぞれ前記した第3実施例の図22(A)〜(C)および図23(D)〜(E)の工程と同一である。
【0078】
次に、図29(F)において、前記シリコン酸化膜9’を異方性エッチングすることによってサイドウォール9を形成する。さらに、P型、N型ソース・ドレイン領域(図示せず)を、それぞれマスクを用いてp型不純物1×1015個/cm、n型不純物1×1015個/cmイオン注入することにより形成する。
【0079】
次に、図30(G)において、CVD法により、保護層形成のためのシリコン酸化膜16’を50nm堆積する。
【0080】
次に、図30(H)において、酸化膜の保護層をパターニングするためのレジストを塗布したのち、露光・現像を行って保護層形成のためのレジストパターン19を形成する。
【0081】
次に、図30(I)において、前記シリコン酸化膜16’を異方性エッチングすることによって保護層16を形成する。次にスパッタ法により、コバルト膜を10nm堆積させた後、850℃でアニールを施して前記ゲート電極8上と、デバイス部17上にCoSi層10を自己整合(サリサイド)形成する。この場合、前記ダミー領域13b上は、本発明によるキャップ層である前記保護層16により覆われている。そのため、前記ダミー領域13b上がメタルシリサイド化されることがなく、pn型不純物拡散層の境界上で電流が流れて短絡してしまう問題が発生することがない。そのため、このように、ダミー領域13bをウェル境界に形成することが可能となっている。
【0082】
その後、未反応のコバルト膜を選択的に除去して、図26に示した状態となる。
[第5実施例]
図31は半導体基板1上に形成されたデバイス領域および本発明によるダミー領域を示す平面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0083】
図31を参照するに、本実施例の場合、前記ダミー領域13b上には、ゲート酸化膜が形成され、当該ゲート酸化膜上にポリシリコンカバー14が形成され、さらに前記ポリシリコンカバー14を覆うようにシリコン酸化膜からなる保護層21が形成されている。
【0084】
図32は、図14で示したデバイス領域およびダミー領域のx−x線の断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0085】
前記デバイス領域17の周囲には前記ダミー領域13bが形成されており、前記ダミー領域13b上には前記ゲート酸化膜7が形成され、当該ゲート酸化膜7の上にポリシリコンカバー14が形成されている。さらに前記ポリシリコンカバー14および前記ダミー領域13b上を覆うように、シリコン酸化膜からなる保護層21が形成されている。本実施例においては前記ポリシリコンカバー14が小さいため、前記保護層21の一部が前記ダミー領域13b上の一部を覆っている。
【0086】
ここで、前記ダミー領域13bを拡大したものを図33に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0087】
本実施例は、第2実施例において図16中に示したポリシリコンカバー14の幅W3が、さらに小さくなった場合の本発明の適用例である。これは、近年のポリシリコン加工におけるゲート電極の幅制御においては、半導体装置内に占めるゲート電極パターンの割合が大きく左右することからポリシリコンカバーを挿入する必要があり、かつゲート電極の抜き幅制限から第2実施例の場合よりポリシリコンカバーをさらに小さくしなければならないという理由による。本実施例においては、ポリシリコンカバー14の幅W3’が、第2実施例の場合の前記W3より小さいため、通常の方法でサイドウォールを形成した場合は、サイドウォールで前記ダミー領域13bの表面を全て覆うことは不可能である。そのため、例えばサイドウォールの形成工程において、サイドウォール形成のための酸化膜堆積後に、レジストを塗布して露光・現像して前記ダミー領域13bの表面を全て覆う保護層21を形成するためのマスクを形成する工程を設ける必要がある。その後、異方性エッチングを行うことでデバイス部分のゲート電極のサイドウォールと、前記ダミー領域13bの表面を全て覆う前記保護層21を同時に形成することができる。サイドウォールの形成は通常マスク無しで行うため、本実施例の場合は、マスク工程を追加する必要がある。しかし、サイドウォールの酸化膜の堆積と同時に前記保護層21の堆積を行うため、酸化膜の堆積工程を追加する必要はない。また、例えばポリシリコン電極をメタルシリサイド化しないで抵抗素子として使用する場合は、サイドウォール形成のための絶縁膜の堆積後にマスク工程を追加して、ポリシリコン電極上に酸化膜を形成している。その場合はポリシリコン上のマスク形成の工程において、本実施例において形成する保護層21のためのマスク形成を行うことが可能となり、前記保護層21を形成しても新たに工程を追加する必要はない。また、本実施例における保護層21を形成する際に、第4実施例で前記した前記保護層16を形成する工程を適用してもよい。
【0088】
本実施例によれば、前記デバイス領域17や前記ゲート電極8をメタルシリサイド化しても前記ダミー領域13b上は酸化膜からなる前記保護層21で覆われている。そのため、NウェルとPウェルのウェル境界上に前記ダミー領域13bが配置されてもウェル間が短絡することがない。従ってウェル境界にダミー領域を配置することが可能となり、ダミー領域設置面積が増大する。その結果、STIの素子分離酸化膜のCMP工程において、ディッシングやエロージョンを効果的に防止することができる。また、ダミー領域設置の際に、ウェル境界に設置できないという制限がなくなり、ダミー領域設置の設計の負担が軽減する。
【0089】
次に、本実施例のダミー領域13bを含む半導体装置の製造工程を図34(A)〜(C)、図35(D)〜(F)および図36(G)に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0090】
図34(A)〜(C)の工程は、それぞれ前記した第1実施例の図12(A)〜(C)の工程と同一である。
【0091】
次に、図35(D)において、1000℃の分圧酸化により、露出している前記半導体基板1の表面にゲート酸化膜7を2.5nm形成後、ポリシリコン膜を180nm堆積させる。次に、レジスト(図示せず)を塗布したのち、ゲート電極およびポリシリコンカバー形成のためのマスクを用いて露光、現像を行う。その結果パターニングされた当該レジスト(図示せず)をマスクにしてポリシリコン膜を異方性エッチングしてゲート電極8およびポリシリコンカバー14を形成する。続いて、P型、N型LDD領域(図示せず)を形成するために、それぞれマスクを用いてp型不純物1×1014個/cm、n型不純物5×1014個/cmイオン注入する。
【0092】
次に、図35(E)において、CVD法により、サイドウォールおよび保護層形成のためのシリコン酸化膜9’を100nm堆積する。
【0093】
次に、図35(F)において、酸化膜の保護層をパターニングするためのレジストを塗布したのち、露光・現像を行って保護層形成のためのレジストパターン20を形成する。
【0094】
次に、図36(G)において、前記シリコン酸化膜9’を異方性エッチングすることによってサイドウォール9および保護層21を同時に形成する。さらに、P型、N型ソース・ドレイン領域(図示せず)を、それぞれマスクを用いてp型不純物1×1015個/cm、n型不純物1×1015個/cmイオン注入することにより形成する。次にスパッタ法により、コバルト膜を10nm堆積させた後、850℃でアニールを施して前記ゲート電極8上と、デバイス部17上にCoSi層10を自己整合(サリサイド)形成する。この場合、前記ダミー領域13b上は、本発明によるキャップ層である前記ゲート酸化膜7、前記ポリシリコンカバー14により覆われている。さらに本実施例の場合は、前記ゲート酸化膜7と前記ポリシリコンカバー14の幅が前記ダミー領域13bの幅より小さいため、さらに前記保護層21によって前記ダミー領域13b上の表面をカバーして、前記ダミー領域13bの表面上が全て覆われる。そのため、前記ダミー領域13b上がメタルシリサイド化されることがなく、pn型不純物拡散層の境界上で電流が流れて短絡してしまう問題が発生することがない。そのため、このように、ダミー領域13bをウェル境界に形成することが可能となっている。
【0095】
その後、未反応のコバルト膜を選択的に除去して、図32に示した状態となる。
【0096】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【0097】
例えば、前記した第1〜5実施例に関して、キャップ層の形成方法は上記の特定の方法に限定されるものではない。例えば、第5実施例に記述した前記保護層21に関しては、当該保護層21の成膜工程を別途設けてもよく、また第4実施例に記述したような保護層形成のための堆積工程、マスク工程を設けることも可能である。また、キャップ層に用いた絶縁膜の例として、第1〜5実施例中ではシリコン酸化膜(SiO)を用いたが、その他の絶縁膜、例えば、SiN、SiON、SiCON、SiC、SiCO、SiCO(H)膜などを用いることが可能である。また、絶縁膜の形成方法として、CVD法(化学気相堆積法)を用いた場合を記述しているが、これに限定されるものではなく、例えばPVD法、スピンコートによる塗布法などを用いても、前記した実施例中に記述した場合と同様の効果を得ることが可能となる。
【0098】
(付記1) 半導体基板上に形成された素子領域と素子分離領域からなる半導体装置において、
前記素子領域は、素子が形成されるデバイス領域と、前記素子領域と前記素子分離領域との面積比を調整するために設置されたデバイスダミー領域とを有し、
前記デバイスダミー領域上に、当該デバイスダミー領域がシリサイド化されることを防止するキャップ層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【0099】
(付記2) 前記キャップ層は、絶縁膜を含むことを特徴とする付記1記載の半導体装置。
【0100】
(付記3) 前記デバイスダミー領域は、Pウェル領域とNウェル領域のウェル境界を含み、前記キャップ層は前記ウェル境界の上に形成されることを特徴とする付記1または2記載の半導体装置。
【0101】
(付記4) 前記キャップ層は、前記Pウェル領域と前記Nウェル領域が電気的に短絡することを防止することを特徴とする付記3項記載の半導体装置。
【0102】
(付記5) 前記キャップ層は、前記素子を形成する工程において形成される膜によって構成されることを特徴とする付記1〜4のうち、いずれか1項記載の半導体装置。
【0103】
(付記6) 前記絶縁膜は前記半導体基板表面に形成されることを特徴とする付記2〜5のうち、いずれか1項記載の半導体装置。
【0104】
(付記7) 前記絶縁膜上に誘電体膜をさらに形成したことを特徴とする付記6記載の半導体装置。
【0105】
(付記8) 前記誘電体膜はポリシリコンからなることを特徴とする付記7記載の半導体装置。
【0106】
(付記9) 前記誘電体膜を覆うように別の絶縁膜をさらに形成したことを特徴とする付記7または8記載の半導体装置。
【0107】
(付記10) 前記半導体基板はシリコン基板であることを特徴とする付記1〜9のうち、いずれか1項記載の半導体装置。
【0108】
(付記11) 前記絶縁膜はシリコン酸化膜であることを特徴とする付記2〜10のうち、いずれか1項記載の半導体装置。
【0109】
(付記12) 前記別の絶縁膜はシリコン酸化膜であることを特徴とする付記9〜11のうち、いずれか1項記載の半導体装置。
【0110】
(付記13) 半導体基板上に素子領域と素子分離領域を有し、前記素子領域は、素子が形成されるデバイス領域と、前記素子領域と前記素子分離領域との面積比を調整するためのデバイスダミー領域とよりなる半導体装置の製造方法であって、
前記デバイス領域に素子を形成する工程と、
前記デバイスダミー領域にキャップ層を形成する工程と、
前記デバイス領域をシリサイド化する工程とを含み、
前記キャップ層は絶縁層を含み、かつ前記デバイスダミー領域がシリサイド化されることを防止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【0111】
(付記14) 前記デバイスダミー領域は、Pウェル領域とNウェル領域のウェル境界を含み、前記キャップ層は前記ウェル境界の上に形成されることを特徴とする付記13記載の半導体装置の製造方法。
【0112】
(付記15) 前記キャップ層は、前記Pウェル領域と前記Nウェル領域が電気的に短絡することを防止することを特徴とする付記14項記載の半導体装置の製造方法。
【0113】
(付記16) 前記デバイスダミー領域にキャップ層を形成する工程を、前記デバイス領域に素子を形成する工程と共に行い、前記素子はゲート絶縁膜を有し、前記絶縁膜と前記ゲート絶縁膜とを同時に成膜することを特徴とする付記13〜15のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
【0114】
(付記17) 前記素子は前記ゲート絶縁膜上にゲート電極膜を有すると共に、前記キャップ層は前記絶縁膜上に誘電体膜を有し、
前記ゲート電極膜と誘電体膜を同時に成膜することを特徴とする付記16記載の半導体装置の製造方法。
【0115】
(付記18) 前記素子は前記ゲート電極膜を覆うサイドウォール膜を有すると共に、前記キャップ層は前記誘電体膜を覆う別の絶縁膜を有し、
前記サイドウォール膜と前記別の絶縁膜を同時に成膜することを特徴とする付記17記載の半導体装置の製造方法。
【0116】
(付記19) 前記素子はゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上のゲート電極膜と、前記ゲート電極膜を覆うサイドウォール膜とを有し、前記サイドウォール膜と前記絶縁膜を同時に成膜することを特徴とする付記13〜15のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
【0117】
【発明の効果】
本発明によれば、STIを用いた半導体装置の製造において、素子分離領域形成のCMP工程において、ディッシングやエロージョンが発生することなく良好な平坦性を保持することが可能となった。本発明においては、前記CMP工程において、ディッシングやエロージョン発生防止のために形成するダミーにキャップ層を設けることにより、例えばPウェルとNウェルのウェル境界にデバイスダミー領域を形成する際に、当該デバイスダミー領域表面がシリサイド化されることを防止する。その結果、PウェルとNウェルが電気的に短絡して電流が流れることを防止して当該ウェル境界層にデバイスダミー領域を形成することが可能となる。すなわち、半導体基板上において、デバイスダミー領域を形成することが可能な面が増加する。その結果、前記ディッシングやエロージョンの抑制効果が高まり、平坦性が良好となる。さらに、前記ウェル境界にデバイスダミー領域配置が可能なために、デバイスダミー領域配置の設計の際の制限が減少し、従来の延長線上の方法で容易に前記したダミー領域を配置することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)、(B)、(C)は、従来のSTI素子分離を用いた半導体装置の製造工程を説明する図(その1)である。
【図2】(D)、(E)は従来のSTI素子分離を用いた半導体装置の製造工程を説明する図(その2)である。
【図3】ゲート電極形成後の半導体装置の平面図である。
【図4】ダミー領域を形成した半導体装置の平面図(その1)である。
【図5】ダミー領域上がメタルシリサイド化された場合の例を示す図(その1)である。
【図6】ダミー領域を形成した半導体装置の平面図(その2)である。
【図7】ダミー領域上がメタルシリサイド化された場合の例を示す図(その2)である。
【図8】ダミー領域を形成した半導体装置の平面図(その3)である。
【図9】本発明の第1実施例よるダミー領域を形成した半導体装置の平面図である。
【図10】本発明の第1実施例よるダミー領域を形成した半導体装置の断面図である。
【図11】本発明の第1実施例によるダミー領域の断面図である。
【図12】(A)〜(C)は本発明の第1実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その1)である。
【図13】(D)〜(F)は本発明の第2実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その2)である。
【図14】本発明の第2実施例よるダミー領域を形成した半導体装置の平面図である。
【図15】本発明の第2実施例よるダミー領域を形成した半導体装置の断面図である。
【図16】本発明の第2実施例によるダミー領域の断面図である。
【図17】(A)〜(C)は本発明の第2実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その1)である。
【図18】(D)〜(F)は本発明の第2実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その2)である。
【図19】本発明の第3実施例よるダミー領域を形成した半導体装置の平面図である。
【図20】本発明の第3実施例よるダミー領域を形成した半導体装置の断面図である。
【図21】本発明の第3実施例によるダミー領域の断面図である。
【図22】(A)〜(C)は本発明の第3実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その1)である。
【図23】(D)〜(F)は本発明の第3実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その2)である。
【図24】(G)は本発明の第3実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その3)である。
【図25】本発明の第4実施例よるダミー領域を形成した半導体装置の平面図である。
【図26】本発明の第4実施例よるダミー領域を形成した半導体装置の断面図である。
【図27】本発明の第4実施例によるダミー領域の断面図である。
【図28】(A)〜(C)は本発明の第4実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その1)である。
【図29】(D)〜(F)は本発明の第4実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その2)である。
【図30】(G)〜(I)は本発明の第4実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その3)である。
【図31】本発明の第4実施例よるダミー領域を形成した半導体装置の平面図である。
【図32】本発明の第5実施例よるダミー領域を形成した半導体装置の断面図である。
【図33】本発明の第5実施例によるダミー領域の断面図である。
【図34】(A)〜(C)は本発明の第5実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その1)である。
【図35】(D)〜(F)は本発明の第5実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その2)である。
【図36】(G)は本発明の第5実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その3)である。
【符号の説明】
1 半導体基板
2,4,9’,16’ シリコン酸化膜
3 シリコン窒化膜
5 Pウェル
6 Nウェル
7 ゲート酸化膜
8 ゲート電極
9 サイドウォール
10 CoSi
13b ダミー領域
14 ポリシリコンカバー
15,16,21 保護層
17 デバイス領域
18,19,20 レジストパターン
A1,A2,B1,B2 溝
A ウェル境界
W1,W2,W3,W3’ 幅
De デバイス領域
Du ダミー領域
101 半導体基板
102,104 シリコン酸化膜
103 シリコン窒化膜
105 Pウェル
106 Nウェル
107 ゲート酸化膜
108 ゲート電極
109 サイドウォール
110 CoSi
111 ディッシング
112 エロージョン
113,113a,113b ダミー領域
117 デバイス領域
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having a region on a semiconductor substrate which is isolated by a shallow trench isolation method.
[0002]
[Prior art]
With the recent increase in the degree of integration of semiconductor devices, miniaturization of element isolation regions has been progressing, and an isolation method based on STI (Shallow Trench Isolation) has been increasingly used from the conventional LOCOS method. In the element isolation by the STI, formation of an oxide film for element isolation and a CMP (chemical mechanical polishing) process of the oxide film are essential, and the CMP method is one of important techniques related to the STI. The steps of manufacturing a semiconductor device using element isolation by STI including the above-described CMP step will be described step by step with reference to FIGS. 1A to 1C and 2D to 2E.
[0003]
Referring to FIG. 1A, first, a 10-nm-thick silicon oxide film 102 is formed on a surface of a semiconductor substrate 101 by hydrochloric acid oxidation at 900 ° C., and then a 110-nm-thick silicon nitride film 103 is deposited by a CVD method. Thereafter, a resist (not shown) is applied on the silicon nitride film 103, and then exposed and developed using a mask for element isolation, and the resist pattern (not shown) is used as a mask to form the resist. The silicon oxide film 102 and the silicon nitride film 103 are anisotropically etched to form a pattern as shown in FIG.
[0004]
Next, in FIG. 1B, after the resist is removed by ashing, the semiconductor substrate 101 is anisotropically etched by 300 nm using the silicon nitride film 103 as a mask, so that the pattern of the silicon nitride film is Transfer to the substrate 101. Thereafter, a silicon oxide film 104 is deposited to a thickness of 500 nm by the CVD method.
[0005]
Next, in FIG. 1C, the silicon oxide film 104 is polished by a CMP (chemical mechanical polishing) method. Thereafter, the silicon nitride film 103 is removed with a boiling phosphoric acid solution, and the silicon oxide film 102 is removed with a hydrofluoric acid-based aqueous solution. Thereafter, a resist (not shown) is applied, and is exposed and developed using a mask for forming a well. As a result, the resist (not shown) which has been patterned is used as a mask to remove 1 × 10 n-type impurities.ThirteenPieces / cm3The P well 105 is formed by implantation. Similarly, a resist (not shown) is applied, and exposure and development are performed using a mask for forming a well. As a result, a p-type impurity is added to the resist (not shown) at a pattern of 1 × 10ThirteenPieces / cm3The N well 106 is formed by implantation.
[0006]
Next, in FIG. 2D, a gate oxide film 107 is formed to a thickness of 2.5 nm on the exposed surface of the semiconductor substrate 101 by partial pressure oxidation at 1000 ° C., and a polysilicon film is deposited to a thickness of 180 nm. Next, after applying a resist (not shown), exposure and development are performed using a mask for forming a gate electrode. As a result, the polysilicon film is anisotropically etched using the patterned resist (not shown) as a mask to form a gate electrode 108. Subsequently, to form P-type and N-type LDD regions (not shown), a p-type impurity of 5 × 1014Pieces / cm3, N-type impurity 1 × 101 4Pieces / cm3Ions are implanted.
[0007]
Next, in FIG. 2E, after a silicon oxide film is deposited to a thickness of 100 nm by a CVD method, the silicon oxide film is anisotropically etched to form a sidewall 109. Further, the P-type and N-type source / drain regions (not shown) are each formed with a p-type impurity of 1 × 10FifteenPieces / cm3, N-type impurity 1 × 10FifteenPieces / cm3It is formed by ion implantation. Next, after depositing a 10 nm cobalt film by sputtering, annealing is performed at 850 ° C. to deposit CoSi on the gate electrode 108 and the device region 117.2The layer 10 is self-aligned (salicide). After that, the unreacted cobalt film is selectively removed.
[0008]
The above is the step before the formation of the contact for wiring. In the CMP step shown in FIG. 1C, the following problem occurs.
[0009]
Referring to FIG. 1C, for example, a silicon oxide film buried in the trenches A1 and A2 of the semiconductor substrate 101 having a large width and trenches B1 and B2 having a smaller width than the trenches A1 and A2. The polished silicon oxide film has a different shape polished by CMP. This is a characteristic inherent to polishing by CMP. Specifically, the polished shape of the oxide film buried in the grooves A1 and A2 is more polished at the center than the polished shape of the oxide film buried in the grooves B1 and B2. The problem that progresses more than this occurs. Such a characteristic is called dishing, and the dishing is indicated by reference numeral 111 in FIG. Further, for example, in a minute device region surrounded by wide grooves indicated by the grooves A1 and A2, for example, in a portion exposed to the surface of the N well 106, polishing of the CMP by the silicon nitride film 103 is stopped. A problem of so-called erosion, in which the semiconductor substrate 101 cannot be cut away, occurs. Reference numeral 112 in the drawing indicates the state of erosion. Since a step on the semiconductor substrate caused by dishing or erosion affects the depth of focus of photolithography, a problem arises in that the patterning shape of the resist varies. For example, in the step of forming the gate electrode shown in FIG. 2D, a problem occurs that the width of the gate electrode varies. In addition, dishing and erosion generally occur when the proportion of the device isolation region where a groove is formed in a semiconductor substrate and an insulating film is formed as described above occupies a large portion of a device region where a device is formed on a semiconductor substrate. It is known to be easier to do.
[0010]
The following methods have been proposed as measures against the dishing and erosion described above. For example, there is a method of forming a dummy region having a structure similar to a device region in a wide element isolation region. Specifically, in the above-described CMP process of FIG. 1C, a structure is adopted in which, for example, a portion where the semiconductor substrate 101 is exposed is increased in the trenches A1 and A2. As a result, the ratio of the device region and the dummy region other than the element isolation region to the element isolation region is increased so that the above-described problem due to the CMP polishing does not occur.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-77514
[0012]
[Patent Document 2]
JP-A-2001-144171
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the dummy region is formed by the above-described method, the area where the dummy region can be formed may actually be limited. In that case, the ratio of the device region and the dummy region to the element isolation region becomes insufficient, and the above-described dishing and erosion may occur. The reason why the area for forming the dummy region is limited as described above will be described below.
[0014]
First, FIG. 3 is a plan view of the structure of the semiconductor device illustrated in FIG. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0015]
When forming a dummy region in this semiconductor device, there is a method of forming a plurality of dummy regions 113 as shown in FIG. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Since the dummy region cannot be formed so as to overlap the device region, the gate electrode, and the gate wiring, it is natural that the dummy region 113a overlapping the device region, the gate electrode, and the gate wiring is excluded.
[0016]
However, there is a region where the dummy region cannot be formed for a reason other than contact between the dummy region and a structure such as a device or a gate electrode. For example, CoSi2In the step of forming a metal silicide such as a layer, the surface of the dummy region 113 is converted into a metal silicide to form CoSi in the same manner as the device region.2A layer is formed. As described above, the CoSi2When the layer is formed, if the dummy region overlaps a boundary of the pn-type impurity diffusion layer such as a well or a source / drain, a current flows at the well boundary, causing a problem that a short circuit occurs. For example, a dummy region indicated by 113b in FIG. 4 is formed in a boundary layer between the P well 105 and the N well 106. The problem caused by silicidation of the surface of the dummy region will be described below with reference to FIGS.
[0017]
FIGS. 5A and 5B show examples of the dummy region 113b formed at the well boundary between the P well and the N well. FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a sectional view thereof. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. When the surface of the dummy region 113b is silicided as described above, CoSi2Current flows between the P-well 105 and the N-well 106 via the layer 110 to cause a short circuit, which causes a problem in a circuit. Therefore, it is impossible to arrange the dummy region 113b on the well boundary as it is. FIG. 6 shows a case where the problematic dummy area 113b is deleted as described above. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As shown in FIG. 6, when the dummy region 113b at the well boundary is deleted, the density of the dummy region around the device region is reduced, and the effect of inserting the dummy region is reduced, so that the dishing and erosion described above occur. There is a problem that occurs. Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-118858 proposes a method of arranging a well boundary so as to correspond to a position where an oxide film for element isolation exists, that is, a dummy region does not overlap a well boundary. . FIGS. 7A and 7B show an example of such a dummy region formation. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG. 7A is a plan view, and FIG. 7B is a cross-sectional view thereof. Referring to FIGS. 7A and 7B, the gap Y is configured so that the well boundary does not contact the dummy region 113b. With this configuration, even if the upper surface of the dummy region 113b is silicided, conduction does not occur between the P well and the N well.
[0018]
However, this method has the following problems. When actually designing the layout of the dummy area, the number of dummy areas formed on the semiconductor substrate is enormous, so it may be necessary to automatically determine the insertion position of the dummy area using a computer program or the like. Most. It is difficult to apply this technique as it is to the layout design of the dummy regions as shown in FIGS. 7A and 7B. That is, it is necessary to newly design a program that can determine the arrangement of the well boundary and the dummy region, and the arrangement of the entire dummy region, and it is necessary to spend new time, labor, and expense for creating and verifying the program.
[0019]
Further, recently, a method of forming a dummy region shown in FIG. 8 has been proposed. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Referring to FIG. 6, in consideration of the capacitance between the wiring and the substrate, the dummy regions are arranged obliquely shifted so as to keep the capacitance as uniform as possible even when the dummy regions are inserted. In this case, enabling the dummy region to be automatically inserted so as not to contact the well or the source / drain boundary requires a more complicated program design, and requires more time, labor, and cost.
[0020]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a new and useful semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device that solve the above-mentioned problems.
[0021]
A specific object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor device that maintains good flatness without causing dishing or erosion in a CMP process for forming an element isolation region in a semiconductor device using STI. It is.
[0022]
Another object of the present invention is to make it possible to form a dummy region formed for preventing dishing and erosion in a well boundary layer which is a boundary between a P well and an N well in the CMP step. The purpose of this is to increase the dummy area installation area by relaxing the installation restrictions.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a semiconductor device including an element region and an element isolation region formed on a semiconductor substrate, the element region includes a device region in which an element is formed, and the element region and the element isolation region. A device dummy region provided for adjusting an area ratio with respect to the region, and a cap layer for preventing the device dummy region from being silicided is formed in the device dummy region. The problem is solved by a semiconductor device.
[0024]
According to the semiconductor device of the present invention, by forming the device dummy region in which the cap layer is formed, it is possible to prevent dishing and erosion from occurring in the CMP process of the oxide film for element isolation, thereby achieving good flatness. Is obtained. Since a cap layer is provided in the device dummy region after CMP, for example, when a device dummy region is formed at a well boundary between a P well and an N well, silicidation of the surface of the device dummy region is prevented. As a result, it is possible to prevent the P-well and the N-well from being electrically short-circuited and flowing current. Therefore, a device dummy region can be formed at the well boundary. That is, the surface on which the device dummy region can be formed on the semiconductor substrate increases. As a result, the effect of suppressing the dishing and erosion is enhanced, and the flatness is improved. Further, since the device dummy area can be arranged at the well boundary, the restriction in designing the device dummy area is reduced, and the dummy area can be easily arranged by a conventional extension method. Become.
[0025]
The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device including forming a device region and a device isolation region on a semiconductor substrate, and including a silicide process, wherein the device region is a device region in which a device is formed. And a device dummy region provided for adjusting an area ratio between the element region and the element isolation region, and a cap layer is provided in the device dummy region, and the device dummy region is provided in the silicide process. The problem is solved by a method for manufacturing a semiconductor device characterized in that silicidation is prevented.
[0026]
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, by forming the device dummy region in which the cap layer is formed, it is possible to prevent dishing and erosion from occurring in the CMP process of the oxide film for element isolation. The flatness after the perfect CPM polishing can be obtained. Since a cap layer is provided in the device dummy region after CMP, for example, when a device dummy region is formed at a well boundary between a P well and an N well, silicidation of the surface of the device dummy region is prevented. As a result, it is possible to prevent the P-well and the N-well from being electrically short-circuited and flowing current. Therefore, a device dummy region can be formed at the well boundary. That is, the surface on which the device dummy region can be formed on the semiconductor substrate increases. As a result, the effect of suppressing the dishing and erosion is enhanced, and the flatness is improved. Further, since the device dummy area can be arranged at the well boundary, the restriction in designing the device dummy area arrangement is reduced, and the dummy area can be easily arranged.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, a dummy region is formed to prevent dishing and erosion in a CMP process of an oxide film for element isolation of STI. Further, a cap layer is formed on the dummy region after the CMP step to prevent the surface of the dummy area from being silicided in a step after the CMP step. Therefore, a dummy region can be formed at the boundary of the pn-type impurity diffusion layer on the semiconductor substrate, and the above-mentioned dishing and erosion can be effectively prevented by increasing the dummy region formation area.
[0028]
Next, a specific method for forming the cap layer on the dummy region will be described below with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 9 is a plan view showing a device region formed on the semiconductor substrate 1 and a dummy region according to the present invention.
[0029]
Referring to FIG. 9, a P-well 5 formed by ion-implanting an n-type impurity and an N-well 6 formed by ion-implanting a p-type impurity are formed on the semiconductor substrate 1. Further, a device region 17 as an active region and a dummy region 13b separated by the oxide film 4 are formed. A gate electrode 8 made of polysilicon is formed on the device region 17 and a part of the oxide film 4 so as to extend over the device region 17.
[0030]
A gate oxide film described later is formed on the dummy region 13b, a polysilicon cover 14 is formed on the gate oxide film, and a sidewall 9 is formed on a side wall of the polysilicon cover.
[0031]
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line xx of the device region and the dummy region shown in FIG. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0032]
Referring to FIG. 10, a device region 17 separated by the oxide film 4 is formed on the semiconductor substrate 1, and a surface of the device region 17 covered with the gate electrode 8 has a gate. An oxide film 7 is formed. Sidewalls 9 are formed on the side walls of the gate electrode.
[0033]
The dummy region 13b is formed around the device region 17, and the dummy region 13b is covered with the gate oxide film 7 and the polysilicon cover 14. Further, the sidewall 9 is formed on the side wall of the polysilicon cover 14.
[0034]
On the gate electrode 8 and the polysilicon cover 14, CoSi formed in a silicide process is formed.2A layer 10 has been formed.
[0035]
Here, an enlarged view of the dummy region 13b is shown in FIG.
[0036]
Referring to FIG. 11, since the portion where the dummy region 13b is arranged has no element or gate wiring which can be a device, there is no problem even if the polysilicon cover 14 is formed. After the formation of the polysilicon cover 14, the side wall 9 and the CoSi2The layer 10 is formed. Since the polysilicon cover 14 can be formed simultaneously with the gate electrode 8, the polysilicon cover 14 can be formed in the same process as the conventional process without newly adding a mask layer or adding the number of processes.
[0037]
According to the present embodiment, even if the device region 17 and the gate electrode 8 are made of metal silicide, the gate oxide film 7 insulates the dummy region 13b and the polysilicon cover 14 from each other. Therefore, even if the dummy region 13b is arranged on the well boundary between the N well and the P well, no short circuit occurs between the wells. Therefore, it is possible to arrange the dummy region at the well boundary, and the area for installing the dummy region increases. As a result, dishing and erosion can be effectively prevented in the CMP process of the STI element isolation oxide film. In addition, when the dummy area is set, the restriction that the dummy area cannot be set at the well boundary is eliminated, and the burden of designing the dummy area is reduced.
[0038]
Next, FIGS. 12A to 12C and FIGS. 13D to 13F show manufacturing steps of the semiconductor device including the dummy region 13b of the present embodiment. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0039]
Referring to FIG. 12A, first, a 10 nm-thick silicon oxide film 2 is formed on the surface of a semiconductor substrate 1 by 900 ° C. hydrochloric acid oxidation, and then a 110 nm silicon nitride film 3 is deposited by a CVD method. Thereafter, a resist (not shown) is applied on the nitride film 3 and then exposed and developed using a mask for element isolation, and the silicon (Si) is formed using the formed resist pattern (not shown) as a mask. The oxide film 2 and the silicon nitride film 3 are anisotropically etched to form a pattern as shown in FIG.
[0040]
Next, in FIG. 12B, after the resist is removed by ashing, the semiconductor substrate 1 is anisotropically etched by 300 nm using the silicon nitride film 3 as a mask to change the pattern of the silicon nitride film to the semiconductor. Transfer to the substrate 1. Thereafter, a silicon oxide film 4 is deposited to a thickness of 500 nm by the CVD method. Thus, the device region De where the device region is formed and the dummy region Du where the dummy region according to the present invention is formed are separated by the silicon oxide film 4. The dummy region 13b according to the present invention is formed in the dummy region Du.
[0041]
Next, in FIG. 12C, the silicon oxide film 4 is polished by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. In this case, since the dummy region 13b according to the present invention is formed, it is possible to prevent problems such as dishing and erosion by CMP and obtain good flatness. Thereafter, the silicon nitride film 3 is removed with a boiling phosphoric acid solution, and the silicon oxide film 2 is removed with a hydrofluoric acid-based aqueous solution. Thereafter, a resist (not shown) is applied, and is exposed and developed using a mask for forming a well. As a result, the resist (not shown) which has been patterned is used as a mask to remove 1 × 10 n-type impurities.ThirteenPieces / cm3The P well region 5 is formed by implantation. Similarly, a resist (not shown) is applied, and exposure and development are performed using a mask for forming a well. As a result, a p-type impurity is added to the resist (not shown) at a pattern of 1 × 10ThirteenPieces / cm3The N well region 6 is formed by implantation.
[0042]
Next, in FIG. 13D, a gate oxide film 7 is formed to a thickness of 2.5 nm on the exposed surface of the semiconductor substrate 1 by partial pressure oxidation at 1000 ° C., and a polysilicon film is deposited to a thickness of 180 nm. Next, after applying a resist (not shown), exposure and development are performed using a mask for forming a gate electrode and a polysilicon cover. As a result, the polysilicon film is anisotropically etched using the patterned resist (not shown) as a mask to form gate electrode 8 and polysilicon cover 14. Subsequently, to form P-type and N-type LDD regions (not shown), a p-type impurity of 1 × 1014Pieces / cm3, N-type impurity 5 × 1014Pieces / cm3Ions are implanted.
[0043]
Next, in FIG. 13E, a silicon oxide film 9 'for depositing a sidewall is deposited to a thickness of 100 nm by a CVD method.
[0044]
Next, in FIG. 13 (F), a side wall 9 is formed by anisotropically etching the silicon oxide film 9 '. Further, the P-type and N-type source / drain regions (not shown) are each formed with a p-type impurity of 1 × 10FifteenPieces / cm3, N-type impurity 1 × 10FifteenPieces / cm3It is formed by ion implantation. Next, after depositing a 10 nm-thick cobalt film by sputtering, annealing is performed at 850 ° C. to deposit CoSi on the gate electrode 8 and the device section 17.2The layer 10 is self-aligned (salicide). In this case, the dummy region 13b is covered with the gate oxide film 7 and the polysilicon cover 14, which are cap layers according to the present invention. Therefore, the dummy region 13b is not turned into metal silicide, and the problem that a current flows on the boundary of the pn-type impurity diffusion layer and short-circuit does not occur. Therefore, it is possible to form the dummy region 13b at the well boundary as described above.
[0045]
Thereafter, the unreacted cobalt film is selectively removed, and the state shown in FIG. 10 is obtained.
[Second embodiment]
FIG. 14 is a plan view showing a device region formed on the semiconductor substrate 1 and a dummy region according to the present invention. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0046]
Referring to FIG. 14, in the case of the present embodiment, the size of the polysilicon cover 14 is smaller than in the case of the first embodiment. The details will be described later.
[0047]
FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line xx of the device region and the dummy region shown in FIG. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0048]
The dummy region 13b is formed around the device region 17, and the dummy region 13b is covered with the gate oxide film 7 and the polysilicon cover 14. Further, the side wall 9 is formed on the side wall of the polysilicon cover 14. In this embodiment, since the polysilicon cover 14 is small, a part of the side wall 9 is partially formed on the dummy region 13b. Covering.
[0049]
Here, an enlarged view of the dummy region 13b is shown in FIG. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0050]
Referring to FIG. 16, the width W3 of the polysilicon cover 14 is smaller than the width W2 of the dummy region 13b. This is a structure as shown in this figure when it is necessary to limit the interval between the dummy regions 14 of polysilicon due to, for example, the limitation on the width of the gate electrode. In this case, silicidation of the dummy region 13b can be prevented by covering the portion of the dummy region 13b protruding from the polysilicon cover 14 with the sidewall 9. This embodiment can be applied when the width W1 of the sidewall 9 is larger than the dummy region 13b. Also in this embodiment, as in the case of the first embodiment, the polysilicon cover 14 can be formed simultaneously with the gate electrode. Can be formed in the same process as in the related art without adding the same.
[0051]
According to the present embodiment, even if the device region 17 and the gate electrode 8 are made into metal silicide, the space between the dummy region 13b and the polysilicon cover 14 is insulated by the gate oxide film 7 and further covered by the sidewall 9. Has been done. Therefore, even if the dummy region 13b is arranged on the well boundary between the N well and the P well, no short circuit occurs between the wells. Therefore, it is possible to arrange the dummy region at the well boundary, and the area for installing the dummy region increases. As a result, dishing and erosion can be effectively prevented in the CMP process of the STI element isolation oxide film. In addition, when the dummy area is set, the restriction that the dummy area cannot be set at the well boundary is eliminated, and the burden of designing the dummy area is reduced.
[0052]
17 (A) to 17 (C) and FIGS. 18 (D) to 18 (F) show the steps of manufacturing the semiconductor device including the dummy region 13b according to the present embodiment. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0053]
The steps of FIGS. 17A to 17C are the same as the steps of FIGS. 12A to 12C described in the first embodiment.
[0054]
18D, a gate oxide film 7 is formed to a thickness of 2.5 nm on the exposed surface of the semiconductor substrate 1 by partial pressure oxidation at 1000 ° C., and a polysilicon film is deposited to a thickness of 180 nm. Next, after applying a resist (not shown), exposure and development are performed using a mask for forming a gate electrode and a polysilicon cover. As a result, the polysilicon film is anisotropically etched using the patterned resist (not shown) as a mask to form gate electrode 8 and polysilicon cover 14. Subsequently, to form P-type and N-type LDD regions (not shown), a p-type impurity of 1 × 1014Pieces / cm3, N-type impurity 5 × 1014Pieces / cm3Ions are implanted.
[0055]
Next, in FIG. 18E, a silicon oxide film 9 'for depositing a sidewall is deposited to a thickness of 100 nm by a CVD method.
[0056]
Next, in FIG. 18F, the sidewalls 9 are formed by anisotropically etching the silicon oxide film 9 '. Further, the P-type and N-type source / drain regions (not shown) are each formed with a p-type impurity of 1 × 10FifteenPieces / cm3, N-type impurity 1 × 10FifteenPieces / cm3It is formed by ion implantation. Next, after depositing a 10 nm-thick cobalt film by sputtering, annealing is performed at 850 ° C. to deposit CoSi on the gate electrode 8 and the device section 17.2The layer 10 is self-aligned (salicide). In this case, a part of the dummy region 13b is covered with the gate oxide film 7 and the polysilicon cover 14, which are cap layers according to the present invention. Further, in the case of the present embodiment, since the width of the gate oxide film 7 and the polysilicon cover 14 is smaller than the width of the dummy region 13b, the surface on the dummy region 13b is further covered by the sidewall 9, The entire surface of the dummy region 13b is covered. Therefore, the dummy region 13b is not turned into metal silicide, and the problem that a current flows on the boundary of the pn-type impurity diffusion layer and short-circuit does not occur. Therefore, it is possible to form the dummy region 13b at the well boundary as described above.
[0057]
Thereafter, the unreacted cobalt film is selectively removed to obtain the state shown in FIG.
[Third embodiment]
FIG. 19 is a plan view showing a device region formed on the semiconductor substrate 1 and a dummy region according to the present invention. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0058]
Referring to FIG. 19, in the case of the present embodiment, a protective layer 15 made of a silicon oxide film is formed on the dummy region 13b.
[0059]
FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line xx of the device region and the dummy region shown in FIG. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0060]
The dummy region 13b is formed around the device region 17, and a protective layer 15 made of a silicon oxide film is formed on the dummy region 13b.
[0061]
Here, an enlarged view of the dummy region 13b is shown in FIG. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0062]
Referring to FIG. 21, a protective layer 15 made of an insulating film such as a silicon oxide film is formed on the dummy region 13b so as to completely cover the dummy region 13b. The protective layer 15 can be formed simultaneously, for example, in the step of forming the sidewall 9. Usually, in the step of forming the side wall, an oxide film is deposited after the formation of the gate electrode 8, and the side wall is formed by performing anisotropic etching without using a mask. In this embodiment, in order to form the protective layer 15, a resist is coated, exposed and developed after the oxide film is deposited for forming the side wall to form a mask for forming the protective layer 15. It is necessary to provide a step of performing Thereafter, by performing anisotropic etching, the side wall 9 of the gate electrode in the device region 17 and the protective layer 15 can be simultaneously formed. Since the formation of the sidewall is usually performed without a mask, a mask step needs to be added in the case of this embodiment. However, since the oxide film of the protective layer 15 is deposited simultaneously with the deposition of the oxide film on the sidewall, it is not necessary to add an oxide film deposition step. Further, for example, when a polysilicon electrode is used as a resistance element without being converted into a metal silicide, an oxide film is formed on the polysilicon electrode by adding a mask step after depositing an insulating film for forming a sidewall. . In that case, it is possible to form a mask for the protective layer 15 formed in this embodiment in the step of forming a mask on polysilicon, and it is necessary to add a new step even if the protective layer 15 is formed. There is no.
[0063]
According to this embodiment, the dummy region 13b is covered with the protective layer 15 made of an oxide film even if the device region 17 and the gate electrode 8 are made of metal silicide. Therefore, even if the dummy region 13b is arranged on the well boundary between the N well and the P well, no short circuit occurs between the wells. Therefore, it is possible to arrange the dummy region at the well boundary, and the area for installing the dummy region increases. As a result, dishing and erosion can be effectively prevented in the CMP process of the STI element isolation oxide film. In addition, when the dummy area is set, the restriction that the dummy area cannot be set at the well boundary is eliminated, and the burden of designing the dummy area is reduced.
[0064]
Next, FIGS. 22A to 22C, FIGS. 23D to 23F, and FIG. 24G show the manufacturing steps of the semiconductor device including the dummy region 13b of this embodiment. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0065]
The steps of FIGS. 22A to 22C are the same as the steps of FIGS. 12A to 12C described in the first embodiment.
[0066]
Next, in FIG. 23D, a gate oxide film 7 is formed to a thickness of 2.5 nm on the exposed surface of the semiconductor substrate 1 by partial pressure oxidation at 1000 ° C., and a polysilicon film is deposited to a thickness of 180 nm. Next, after applying a resist (not shown), exposure and development are performed using a mask for forming a gate electrode. As a result, the polysilicon film is anisotropically etched using the patterned resist (not shown) as a mask to form a gate electrode 8. Subsequently, to form P-type and N-type LDD regions (not shown), a p-type impurity of 1 × 1014Pieces / cm3, N-type impurity 5 × 101 4Pieces / cm3Ions are implanted.
[0067]
Next, in FIG. 23E, a silicon oxide film 9 'for depositing a sidewall and a protective layer is deposited to a thickness of 100 nm by a CVD method.
[0068]
Next, in FIG. 23F, after applying a resist for patterning the protective layer, exposure and development are performed to form a resist pattern 18 for forming the protective layer.
[0069]
Next, in FIG. 24G, the silicon oxide film 9 'is anisotropically etched to form the sidewalls 9 and the protective layer 15 at the same time. Further, the P-type and N-type source / drain regions (not shown) are each formed with a p-type impurity of 1 × 10FifteenPieces / cm3, N-type impurity 1 × 10FifteenPieces / cm3It is formed by ion implantation. Next, after depositing a 10 nm-thick cobalt film by sputtering, annealing is performed at 850 ° C. to deposit CoSi on the gate electrode 8 and the device section 17.2The layer 10 is self-aligned (salicide). In this case, the dummy region 13b is covered with the protective layer 15, which is a cap layer according to the present invention. Therefore, the dummy region 13b is not turned into metal silicide, and the problem that a current flows on the boundary of the pn-type impurity diffusion layer and short-circuit does not occur. Therefore, it is possible to form the dummy region 13b at the well boundary as described above.
[0070]
Thereafter, the unreacted cobalt film is selectively removed to obtain the state shown in FIG.
[Fourth embodiment]
FIG. 25 is a plan view showing a device region formed on the semiconductor substrate 1 and a dummy region according to the present invention. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0071]
Referring to FIG. 25, in the case of the present embodiment, a protective layer 16 made of a silicon oxide film is formed on the dummy region 13b.
[0072]
FIG. 26 is a cross-sectional view taken along line xx of the device region and the dummy region shown in FIG. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0073]
The dummy region 13b is formed around the device region 17, and a protective layer 16 made of a silicon oxide film is formed on the dummy region 13b.
[0074]
Here, an enlarged view of the dummy region 13b is shown in FIG. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0075]
Referring to FIG. 27, a protective layer 16 made of an insulating film, for example, a silicon oxide film is formed on the dummy region 13b so as to completely cover the dummy region 13b. The protective layer 16 is formed, for example, after forming the sidewall 9. In the present embodiment, a step of depositing an oxide film to form the protective layer 16 and a step of forming a mask for forming the protective layer 16 by applying a resist and exposing and developing the resist thereafter. Must be provided. Thereafter, the protective layer 16 can be formed by performing anisotropic etching. In this case, it is necessary to add an oxide film deposition step and a mask step. However, for example, in consideration of a device forming process, when a diffusion layer in a device region is used as a resistance element without being converted into metal silicide, an insulating film layer is formed on the diffusion layer in the device region. In this case, since it can be formed simultaneously with the protective layer 16 in this embodiment, it is not necessary to increase the number of steps. According to the present embodiment, the dummy region 13b is covered with the protective layer 16 made of a silicon oxide film even if the device region 17 and the gate electrode 8 are made of metal silicide. Therefore, even if the dummy region 13b is arranged on the well boundary between the N well and the P well, no short circuit occurs between the wells. Therefore, it is possible to arrange the dummy region at the well boundary, and the area for installing the dummy region increases. As a result, dishing and erosion can be effectively prevented in the CMP process of the STI element isolation oxide film. In addition, when the dummy area is set, the restriction that the dummy area cannot be set at the well boundary is eliminated, and the burden of designing the dummy area is reduced.
[0076]
Next, FIGS. 28A to 28C, FIGS. 29D to 29F, and FIGS. 30G to 30I show the manufacturing steps of the semiconductor device including the dummy region 13b of this embodiment. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0077]
28 (A) to (C) and FIGS. 29 (D) to (E) correspond to FIGS. 22 (A) to (C) and FIGS. 23 (D) to (E) of the third embodiment, respectively. Is the same as that of the step.
[0078]
Next, in FIG. 29F, a sidewall 9 is formed by anisotropically etching the silicon oxide film 9 '. Further, the P-type and N-type source / drain regions (not shown) are each formed with a p-type impurity of 1 × 10FifteenPieces / cm3, N-type impurity 1 × 10FifteenPieces / cm3It is formed by ion implantation.
[0079]
Next, in FIG. 30G, a silicon oxide film 16 'for depositing a protective layer is deposited to a thickness of 50 nm by a CVD method.
[0080]
Next, in FIG. 30H, after a resist for patterning the protective layer of the oxide film is applied, exposure and development are performed to form a resist pattern 19 for forming the protective layer.
[0081]
Next, in FIG. 30I, the protective layer 16 is formed by anisotropically etching the silicon oxide film 16 '. Next, after depositing a 10 nm-thick cobalt film by sputtering, annealing is performed at 850 ° C. to deposit CoSi on the gate electrode 8 and the device section 17.2The layer 10 is self-aligned (salicide). In this case, the dummy region 13b is covered with the protective layer 16, which is a cap layer according to the present invention. Therefore, the dummy region 13b is not turned into metal silicide, and the problem that a current flows on the boundary of the pn-type impurity diffusion layer and short-circuit does not occur. Therefore, it is possible to form the dummy region 13b at the well boundary in this way.
[0082]
Thereafter, the unreacted cobalt film is selectively removed to obtain the state shown in FIG.
[Fifth embodiment]
FIG. 31 is a plan view showing a device region formed on the semiconductor substrate 1 and a dummy region according to the present invention. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0083]
Referring to FIG. 31, in the case of the present embodiment, a gate oxide film is formed on the dummy region 13b, a polysilicon cover 14 is formed on the gate oxide film, and further covers the polysilicon cover 14. Thus, protective layer 21 made of a silicon oxide film is formed.
[0084]
FIG. 32 is a sectional view of the device region and the dummy region shown in FIG. 14 taken along line xx. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0085]
The dummy region 13b is formed around the device region 17, the gate oxide film 7 is formed on the dummy region 13b, and the polysilicon cover 14 is formed on the gate oxide film 7. I have. Further, a protective layer 21 made of a silicon oxide film is formed so as to cover the polysilicon cover 14 and the dummy region 13b. In this embodiment, since the polysilicon cover 14 is small, a part of the protective layer 21 covers a part of the dummy region 13b.
[0086]
Here, an enlarged view of the dummy region 13b is shown in FIG. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0087]
This embodiment is an application example of the present invention when the width W3 of the polysilicon cover 14 shown in FIG. 16 in the second embodiment is further reduced. This is because, in recent years, in controlling the width of a gate electrode in polysilicon processing, it is necessary to insert a polysilicon cover because the ratio of a gate electrode pattern occupying in a semiconductor device largely depends on the width of the gate electrode. This is because the polysilicon cover must be smaller than in the second embodiment. In this embodiment, since the width W3 'of the polysilicon cover 14 is smaller than the width W3 of the second embodiment, when the sidewall is formed by the usual method, the sidewall forms the surface of the dummy region 13b. It is impossible to cover all. Therefore, for example, in the step of forming a sidewall, after depositing an oxide film for forming the sidewall, a mask for forming a protective layer 21 that covers the entire surface of the dummy region 13b by applying a resist, exposing and developing the resist is used. It is necessary to provide a forming step. Thereafter, by performing anisotropic etching, the side wall of the gate electrode in the device portion and the protective layer 21 covering the entire surface of the dummy region 13b can be simultaneously formed. Since the formation of the sidewall is usually performed without a mask, a mask step needs to be added in the case of this embodiment. However, since the protective layer 21 is deposited simultaneously with the deposition of the oxide film on the sidewall, it is not necessary to add an oxide film deposition step. Further, for example, when a polysilicon electrode is used as a resistance element without being converted into a metal silicide, an oxide film is formed on the polysilicon electrode by adding a mask step after depositing an insulating film for forming a sidewall. . In that case, it is possible to form a mask for the protective layer 21 formed in this embodiment in the step of forming a mask on polysilicon, and it is necessary to add a new step even if the protective layer 21 is formed. There is no. Further, when forming the protective layer 21 in this embodiment, the step of forming the protective layer 16 described in the fourth embodiment may be applied.
[0088]
According to the present embodiment, the dummy region 13b is covered with the protective layer 21 made of an oxide film even if the device region 17 and the gate electrode 8 are made of metal silicide. Therefore, even if the dummy region 13b is arranged on the well boundary between the N well and the P well, no short circuit occurs between the wells. Therefore, it is possible to arrange the dummy region at the well boundary, and the area for installing the dummy region increases. As a result, dishing and erosion can be effectively prevented in the CMP process of the STI element isolation oxide film. In addition, when the dummy area is set, the restriction that the dummy area cannot be set at the well boundary is eliminated, and the burden of designing the dummy area is reduced.
[0089]
Next, FIGS. 34 (A) to (C), FIGS. 35 (D) to (F), and FIG. 36 (G) show the manufacturing steps of the semiconductor device including the dummy region 13b of this embodiment. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0090]
The steps of FIGS. 34A to 34C are the same as the steps of FIGS. 12A to 12C of the first embodiment, respectively.
[0091]
Next, in FIG. 35D, a gate oxide film 7 is formed to a thickness of 2.5 nm on the exposed surface of the semiconductor substrate 1 by partial pressure oxidation at 1000 ° C., and a polysilicon film is deposited to a thickness of 180 nm. Next, after applying a resist (not shown), exposure and development are performed using a mask for forming a gate electrode and a polysilicon cover. As a result, the polysilicon film is anisotropically etched using the patterned resist (not shown) as a mask to form gate electrode 8 and polysilicon cover 14. Subsequently, to form P-type and N-type LDD regions (not shown), a p-type impurity of 1 × 1014Pieces / cm3, N-type impurity 5 × 1014Pieces / cm3Ions are implanted.
[0092]
Next, in FIG. 35E, a silicon oxide film 9 'for depositing a sidewall and a protective layer is deposited to a thickness of 100 nm by a CVD method.
[0093]
Next, in FIG. 35F, after applying a resist for patterning the protective layer of the oxide film, exposure and development are performed to form a resist pattern 20 for forming the protective layer.
[0094]
Next, in FIG. 36 (G), the side wall 9 and the protective layer 21 are simultaneously formed by anisotropically etching the silicon oxide film 9 '. Further, the P-type and N-type source / drain regions (not shown) are each formed with a p-type impurity of 1 × 10FifteenPieces / cm3, N-type impurity 1 × 10FifteenPieces / cm3It is formed by ion implantation. Next, after depositing a 10 nm-thick cobalt film by sputtering, annealing is performed at 850 ° C. to deposit CoSi on the gate electrode 8 and the device section 17.2The layer 10 is self-aligned (salicide). In this case, the dummy region 13b is covered with the gate oxide film 7, which is a cap layer according to the present invention, and the polysilicon cover 14. Further, in the case of the present embodiment, since the width of the gate oxide film 7 and the polysilicon cover 14 is smaller than the width of the dummy region 13b, the surface over the dummy region 13b is further covered by the protective layer 21, The entire surface of the dummy region 13b is covered. Therefore, the dummy region 13b is not turned into metal silicide, and the problem that a current flows on the boundary of the pn-type impurity diffusion layer and short-circuit does not occur. Therefore, it is possible to form the dummy region 13b at the well boundary in this way.
[0095]
Thereafter, the unreacted cobalt film is selectively removed to obtain the state shown in FIG.
[0096]
As described above, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims.
[0097]
For example, regarding the first to fifth embodiments described above, the method for forming the cap layer is not limited to the above-described specific method. For example, with respect to the protective layer 21 described in the fifth embodiment, a film forming step of the protective layer 21 may be separately provided, or a deposition step for forming the protective layer as described in the fourth embodiment, It is also possible to provide a mask step. As an example of the insulating film used for the cap layer, a silicon oxide film (SiO2) Was used, but other insulating films, such as SiN, SiON, SiCON, SiC, SiCO, and SiCO (H) films, can be used. In addition, a case where a CVD method (chemical vapor deposition) is used as a method for forming an insulating film is described, but the present invention is not limited to this. For example, a PVD method, a spin coating method, or the like is used. However, it is possible to obtain the same effect as that described in the above embodiment.
[0098]
(Supplementary Note 1) In a semiconductor device including an element region and an element isolation region formed on a semiconductor substrate,
The device region has a device region in which a device is formed, and a device dummy region provided for adjusting an area ratio between the device region and the device isolation region,
A semiconductor device, wherein a cap layer for preventing the device dummy region from being silicided is formed on the device dummy region.
[0099]
(Supplementary Note 2) The semiconductor device according to Supplementary Note 1, wherein the cap layer includes an insulating film.
[0100]
(Supplementary Note 3) The semiconductor device according to Supplementary Note 1 or 2, wherein the device dummy region includes a well boundary between a P well region and an N well region, and the cap layer is formed on the well boundary.
[0101]
(Supplementary Note 4) The semiconductor device according to Supplementary Note 3, wherein the cap layer prevents the P well region and the N well region from being electrically short-circuited.
[0102]
(Supplementary Note 5) The semiconductor device according to any one of Supplementary notes 1 to 4, wherein the cap layer is configured by a film formed in a step of forming the element.
[0103]
(Supplementary Note 6) The semiconductor device according to any one of Supplementary Notes 2 to 5, wherein the insulating film is formed on a surface of the semiconductor substrate.
[0104]
(Supplementary note 7) The semiconductor device according to supplementary note 6, wherein a dielectric film is further formed on the insulating film.
[0105]
(Supplementary Note 8) The semiconductor device according to supplementary note 7, wherein the dielectric film is made of polysilicon.
[0106]
(Supplementary Note 9) The semiconductor device according to supplementary note 7 or 8, wherein another insulating film is further formed so as to cover the dielectric film.
[0107]
(Supplementary Note 10) The semiconductor device according to any one of Supplementary Notes 1 to 9, wherein the semiconductor substrate is a silicon substrate.
[0108]
(Supplementary Note 11) The semiconductor device according to any one of Supplementary Notes 2 to 10, wherein the insulating film is a silicon oxide film.
[0109]
(Supplementary Note 12) The semiconductor device according to any one of Supplementary Notes 9 to 11, wherein the another insulating film is a silicon oxide film.
[0110]
(Supplementary Note 13) An element region and an element isolation region are provided on a semiconductor substrate, and the element region is a device for adjusting an area ratio between the device region where the element is formed and the element region and the element isolation region. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a dummy region,
Forming an element in the device region;
Forming a cap layer in the device dummy region;
Silicidizing the device region,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the cap layer includes an insulating layer and prevents the device dummy region from being silicided.
[0111]
(Supplementary note 14) The method for manufacturing a semiconductor device according to Supplementary note 13, wherein the device dummy region includes a well boundary between a P well region and an N well region, and the cap layer is formed on the well boundary. .
[0112]
(Supplementary Note 15) The method according to Supplementary Note 14, wherein the cap layer prevents the P-well region and the N-well region from being electrically short-circuited.
[0113]
(Supplementary Note 16) The step of forming a cap layer in the device dummy region is performed together with the step of forming an element in the device region, wherein the element has a gate insulating film, and the insulating film and the gate insulating film are simultaneously formed. 16. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of supplementary notes 13 to 15, wherein the film is formed.
[0114]
(Supplementary Note 17) The device has a gate electrode film on the gate insulating film, and the cap layer has a dielectric film on the insulating film,
17. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the gate electrode film and the dielectric film are simultaneously formed.
[0115]
(Supplementary Note 18) The device has a sidewall film covering the gate electrode film, and the cap layer has another insulating film covering the dielectric film,
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the sidewall film and the another insulating film are simultaneously formed.
[0116]
(Supplementary Note 19) The element has a gate insulating film, a gate electrode film on the gate insulating film, and a sidewall film covering the gate electrode film, and the sidewall film and the insulating film are simultaneously formed. 16. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of supplementary notes 13 to 15, wherein:
[0117]
【The invention's effect】
According to the present invention, in manufacturing a semiconductor device using STI, it has become possible to maintain good flatness without causing dishing or erosion in a CMP process for forming an element isolation region. In the present invention, in the CMP step, a cap layer is provided on a dummy formed for preventing dishing and erosion, so that, for example, when a device dummy region is formed at a well boundary between a P well and an N well, the device The surface of the dummy region is prevented from being silicided. As a result, it is possible to prevent a current from flowing due to an electrical short between the P well and the N well, and to form a device dummy region in the well boundary layer. That is, the surface on which the device dummy region can be formed on the semiconductor substrate increases. As a result, the effect of suppressing the dishing and erosion is enhanced, and the flatness is improved. Further, since the device dummy area can be arranged at the well boundary, the restriction in designing the device dummy area is reduced, and the dummy area can be easily arranged by a conventional extension method. became.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A, 1B, and 1C are diagrams illustrating a manufacturing process of a semiconductor device using conventional STI element isolation (part 1); FIGS.
FIGS. 2D and 2E are diagrams (part 2) illustrating a process for manufacturing a semiconductor device using conventional STI element isolation.
FIG. 3 is a plan view of the semiconductor device after a gate electrode is formed.
FIG. 4 is a plan view (part 1) of a semiconductor device in which a dummy region is formed.
FIG. 5 is a diagram (part 1) illustrating an example of a case where a dummy region is formed into a metal silicide;
FIG. 6 is a plan view (part 2) of the semiconductor device in which a dummy region is formed.
FIG. 7 is a diagram (part 2) illustrating an example of a case where a dummy region is metal silicidized;
FIG. 8 is a plan view (part 3) of the semiconductor device in which a dummy region is formed.
FIG. 9 is a plan view of a semiconductor device in which a dummy region is formed according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor device in which a dummy region is formed according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a sectional view of a dummy region according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 12A to 12C are diagrams (part 1) illustrating the steps of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
13 (D) to 13 (F) are views (No. 2) showing the steps of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a plan view of a semiconductor device in which a dummy region is formed according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a sectional view of a semiconductor device in which a dummy region is formed according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a sectional view of a dummy region according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 17A to 17C are diagrams (part 1) illustrating the steps of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention;
18 (D) to (F) are views (No. 2) showing the steps of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a plan view of a semiconductor device in which a dummy region is formed according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a sectional view of a semiconductor device in which a dummy region is formed according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a sectional view of a dummy region according to a third embodiment of the present invention.
FIGS. 22A to 22C are diagrams (part 1) illustrating the steps of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention;
FIGS. 23 (D) to (F) are diagrams (part 2) illustrating a process for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention; FIGS.
FIG. 24G is a view showing a manufacturing process (part 3) of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 25 is a plan view of a semiconductor device in which a dummy region is formed according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a sectional view of a semiconductor device in which a dummy region is formed according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a sectional view of a dummy region according to a fourth embodiment of the present invention.
FIGS. 28A to 28C are diagrams (part 1) illustrating a process for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention;
29 (D) to (F) are views (No. 2) showing the steps of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIGS. 30 (G) to (I) are views (No. 3) showing the steps of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 31 is a plan view of a semiconductor device in which a dummy region is formed according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a sectional view of a semiconductor device in which a dummy region is formed according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a sectional view of a dummy region according to a fifth embodiment of the present invention.
FIGS. 34A to 34C are diagrams (part 1) illustrating the steps of manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIGS. 35 (D) to (F) are views (No. 2) showing the steps of manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 36 (G) is a view (No. 3) showing a step of manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
1 semiconductor substrate
2,4,9 ', 16' silicon oxide film
3 Silicon nitride film
5 P well
6 N-well
7 Gate oxide film
8 Gate electrode
9 Side wall
10 CoSi2layer
13b Dummy area
14 polysilicon cover
15, 16, 21 protective layer
17 Device area
18,19,20 resist pattern
A1, A2, B1, B2 groove
A well boundary
W1, W2, W3, W3 'width
De device area
Du dummy area
101 semiconductor substrate
102,104 silicon oxide film
103 silicon nitride film
105 P well
106 N-well
107 Gate oxide film
108 Gate electrode
109 Sidewall
110 CoSi2layer
111 dishing
112 erosion
113, 113a, 113b Dummy area
117 Device area

Claims (10)

半導体基板上に形成された素子領域と素子分離領域からなる半導体装置において、
前記素子領域は、素子が形成されるデバイス領域と、前記素子領域と前記素子分離領域との面積比を調整するために設置されたデバイスダミー領域とを有し、
前記デバイスダミー領域上に、当該デバイスダミー領域がシリサイド化されることを防止するキャップ層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device including an element region and an element isolation region formed on a semiconductor substrate,
The device region has a device region in which a device is formed, and a device dummy region provided for adjusting an area ratio between the device region and the device isolation region,
A semiconductor device, wherein a cap layer for preventing the device dummy region from being silicided is formed on the device dummy region.
前記キャップ層は、絶縁膜を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein the cap layer includes an insulating film. 前記デバイスダミー領域は、Pウェル領域とNウェル領域のウェル境界を含み、前記キャップ層は前記ウェル境界の上に形成されることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the device dummy region includes a well boundary between a P well region and an N well region, and the cap layer is formed on the well boundary. 前記絶縁膜は前記半導体基板表面に形成されることを特徴とする請求項2または3記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 2, wherein said insulating film is formed on a surface of said semiconductor substrate. 前記絶縁膜上に誘電体膜をさらに形成したことを特徴とする請求項4記載の半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 4, wherein a dielectric film is further formed on said insulating film. 前記誘電体膜を覆うように別の絶縁膜をさらに形成したことを特徴とする請求項5記載の半導体装置。6. The semiconductor device according to claim 5, wherein another insulating film is further formed so as to cover said dielectric film. 半導体基板上に素子領域と素子分離領域を有し、前記素子領域は、素子が形成されるデバイス領域と、前記素子領域と前記素子分離領域との面積比を調整するためのデバイスダミー領域とよりなる半導体装置の製造方法であって、
前記デバイス領域に素子を形成する工程と、
前記デバイスダミー領域にキャップ層を形成する工程と、
前記デバイス領域をシリサイド化する工程とを含み、
前記キャップ層は絶縁層を含み、かつ前記デバイスダミー領域がシリサイド化されることを防止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
An element region and an element isolation region are provided on a semiconductor substrate. The element region includes a device region in which an element is formed, and a device dummy region for adjusting an area ratio between the element region and the element isolation region. A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
Forming an element in the device region;
Forming a cap layer in the device dummy region;
Silicidizing the device region,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the cap layer includes an insulating layer and prevents the device dummy region from being silicided.
前記デバイスダミー領域にキャップ層を形成する工程を、前記デバイス領域に素子を形成する工程と共に行い、前記素子はゲート絶縁膜を有し、前記絶縁膜と前記ゲート絶縁膜とを同時に成膜することを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。Performing the step of forming a cap layer in the device dummy region together with the step of forming an element in the device region, wherein the element has a gate insulating film, and the insulating film and the gate insulating film are simultaneously formed. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein: 前記素子は前記ゲート絶縁膜上にゲート電極膜を有すると共に、前記キャップ層は前記絶縁膜上に誘電体膜を有し、
前記ゲート電極膜と誘電体膜を同時に成膜することを特徴とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
The device has a gate electrode film on the gate insulating film, and the cap layer has a dielectric film on the insulating film,
9. The method according to claim 8, wherein the gate electrode film and the dielectric film are simultaneously formed.
前記素子はゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上のゲート電極膜と、前記ゲート電極膜を覆うサイドウォール膜とを有し、前記サイドウォール膜と前記絶縁膜を同時に成膜することを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。The device has a gate insulating film, a gate electrode film over the gate insulating film, and a sidewall film covering the gate electrode film, wherein the sidewall film and the insulating film are simultaneously formed. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7.
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