JP2006216857A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 抵抗素子の抵抗値について、接続抵抗成分のみならず抵抗素子本体の抵抗値を、工程数を増加させることなく容易且つ精緻に安定制御して、信頼性の高い抵抗素子を備えた半導体装置を実現する。
【解決手段】 レジストパターン54を除去した直後に、例えば熱CVD法により、抵抗素子81の表面を含むシリコン基板1の全面を覆うように、絶縁膜としてシリコン酸化膜49を堆積する。このシリコン酸化膜49を加工して、抵抗素子81上にはシリサイドブロック50を、各トランジスタのゲート電極42等の両側面にはサイドウォールスペーサ61を同時形成する。
【選択図】 図12

Description

本発明は、半導体材料からなる抵抗素子を有する半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置におけるアナログ素子の1つとして、多結晶シリコン等からなる抵抗体を有する抵抗素子がある。この抵抗素子は所期の抵抗値に高精度に調節されることが要求されるため、抵抗値が所期の値に安定に規定された抵抗素子が得られる製造方法が求められている。
抵抗値が所期の値に安定に規定された抵抗素子としては、特許文献1,2に記載されているものがある。特許文献1,2では、抵抗体表面の電気的接続部位における抵抗値を低減して抵抗値が所期の値に制御するため、当該接続部位にシリサイド層を形成する技術が開示されている。ここで、特許文献1では抵抗体を形成した後にトランジスタのゲート電極等を形成する態様が、特許文献2では抵抗体とゲート電極を同時に形成して工程の煩雑化を防止する態様がそれぞれ記載されている。
特開2003−158196号公報 特開平10−150154号公報
上記の特許文献1,2のように、抵抗素子表面の電気的接続部位をシリサイド化することにより、抵抗素子の抵抗値全体のうち接続抵抗成分を低減させて制御性を向上させることは可能である。しかしながら、抵抗素子を備えた半導体装置の更なる微細化・高性能化の要請が高まる昨今では、接続抵抗成分のみなならず、抵抗素子本体の抵抗値を精緻に制御することが必要となっている。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、抵抗素子の抵抗値について、接続抵抗成分のみならず抵抗素子本体の抵抗値を、工程数を増加させることなく容易且つ精緻に安定制御して、信頼性の高い抵抗素子を備えた半導体装置を実現する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1及び第2の素子分離構造が形成され、前記第1の素子分離構造により画定された活性領域にトランジスタを、前記第2の素子分離構造上に抵抗素子をそれぞれ備えてなる半導体装置の製造方法であって、前記第2の素子分離構造上を含む前記半導体基板上に半導体膜を形成し、前記第2の素子分離構造上及び前記活性領域上にそれぞれ前記半導体膜が残るように前記半導体膜を加工し、抵抗体及びゲート電極を形成する工程と、前記活性領域を露出させる第1のマスクを形成し、前記活性領域における前記ゲート電極の両側に第1の不純物を導入した後、前記第1のマスクを除去する工程と、前記抵抗体を露出させる第2のマスクを形成し、前記抵抗体内に第2の不純物を導入した後、前記第2のマスクを除去する工程と、前記第2のマスクを除去した直後に、前記抵抗体及び前記ゲート電極を含む全面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を加工して、前記抵抗体の上面の一部を覆うとともに、前記ゲート電極の側面を覆うように、前記絶縁膜を残す工程とを含む。
本発明の半導体装置の製造方法の別態様は、半導体基板上に第1及び第2の素子分離構造が形成され、前記第1の素子分離構造により画定された活性領域にトランジスタを、前記第2の素子分離構造上に抵抗素子をそれぞれ備えてなる半導体装置の製造方法であって、前記抵抗素子を形成するに際して、前記第2の素子分離構造上を含む前記半導体基板上に半導体膜を形成し、前記第2の素子分離構造上に前記半導体膜が残るように前記半導体膜を加工して抵抗体を形成する工程と、前記抵抗体を露出させるマスクを形成し、前記マスクを用いて前記抵抗体内に不純物を導入した後、前記マスクを除去する工程と、前記マスクを除去した直後に、前記抵抗体を覆うように絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を加工して、前記抵抗体の上面の一部を覆う形状に前記絶縁膜を残す工程とを含む
本発明によれば、抵抗素子の抵抗値について、接続抵抗成分のみならず抵抗素子本体の抵抗値を、工程数を増加させることなく容易且つ精緻に安定制御して、信頼性の高い抵抗素子を備えた半導体装置を実現することができる。
また、本発明によれば、上記した抵抗値の安定制御を実現させつつも、抵抗体とトランジスタのゲート電極とを同時に形成し、工程数の増加を可及的に抑えることができる。
−本発明の基本骨子−
本発明者は、抵抗素子の抵抗値について、接続抵抗成分のみならず抵抗素子本体の抵抗値を、工程数を増加させることなく容易且つ精緻に安定制御すべく、抵抗体への不純物導入工程を中心とした必須工程の順序等に着目した。
図1は、相異なる製造プロセスで形成した抵抗素子について、本発明者が調べた抵抗値の確率プロットを示す特性図である。ここで、横軸がシート抵抗値(Ω/sq)を、縦軸がσ(シグマ)をそれぞれ表している。
図1において、実験1では、(1).抵抗体へ不純物を導入する工程(レジストを用いたリソグラフィー及びレジストの剥離を含む)、(2).トランジスタの活性領域への2回の不純物導入の工程、(3).導入した不純物を活性化する熱処理の工程、(4).抵抗体を覆う絶縁膜(シリサイドブロック層となる)の形成工程の順序で実行した。
実験2では、(1).抵抗体へ不純物を導入する工程(レジストを用いたリソグラフィー及びレジストの剥離を含む)、(2).(1)の直後に、導入した不純物を活性化する熱処理の工程、(3).抵抗体を覆う絶縁膜(シリサイドブロック層となる)の形成工程の順序で実行した。
実験3では、(1).抵抗体へ不純物を導入する工程(レジストを用いたリソグラフィー及びレジストの剥離を含む)、(2).(1)の直後に、抵抗体を覆う絶縁膜(シリサイドブロック層となる)の形成工程、(3).導入した不純物を活性化する熱処理の工程の順序で実行した。
図1から明らかなように、実験1が最も抵抗値のバラツキが大きく、実験3が最も抵抗値のバラツキが少ないことが判る。実験3では、抵抗値の均一性が顕著であり、抵抗値のバラツキは殆ど見られず抵抗値が所望値に精緻に制御されている。
本発明者は、この実験結果から、工程数を増加させることなく、安定した抵抗値を有する抵抗素子を得るには、(A)実験3の工程順序を実行することと、(B)抵抗体へ不純物を導入してからシリサイドブロック層の絶縁膜を形成するまでの間における作業(及びその時間)を可及的に少なくすることとを要するということに想到した。後者の条件(B)を満たすには、その前提として、全面形成された半導体膜(例えば多結晶シリコン膜)の状態で不純物導入するのではなく、半導体膜を抵抗体に加工してから不純物導入することを要する。そして、この場合の必要最小限の作業は、抵抗素子とトランジスタ(実際には導入不純物の異なる複数のトランジスタ)とが同一基板に形成されることに起因して、抵抗体への不純物導入のための(レジスト等の)マスクを形成することが必須であることから、当該マスクを除去する作業であると考えられる。即ち、条件(B)を満たすには、先ず半導体膜から抵抗体をパターン形成して、この抵抗体へマスクを用いて不純物を導入し、当該マスクを除去した直後に、シリサイドブロック層となる絶縁膜を形成すれば良い。
この点、上記した特許文献1,2では、本発明の如き各条件に関する記載・示唆は共に皆無である。即ち、特許文献1では、その請求項7で、「半導体材料にイオン注入することで抵抗素子を形成する工程と、上記抵抗素子上に層間膜を形成する工程と」が列挙されているものの、明細書内には、ポリシリコンに不純物をイオン注入した後に、このポリシリコンを加工して抵抗素子を形成し、その後にゲート絶縁膜と共に薄い酸化膜の形成等を経て、層間膜を形成する旨が明示されている。また、特許文献2では、その請求項1で、「多結晶シリコン膜をパターニングして抵抗体を形成する工程と、絶縁膜を形成する工程と」が列挙されているものの、明細書内には、多結晶シリコン膜へのイオン注入に関する正面からの具体的な記載はなく、抵抗体とゲート電極とで異なった不純物濃度にする場合には、多結晶シリコン膜を成長後、マスクを形成してイオン注入を打ち分ける旨が明記されている。即ち、特許文献1,2共に、基板全体に多結晶シリコン膜を成長した状態で不純物を導入し、その後に多結晶シリコン膜を加工して抵抗体をパターン形成するものである。
これに対して本発明は、上記した実験(1)〜(3)のように工程順序を変えた緻密な実験を踏まえた考察により、最適な工程順序の条件(A)と、及び抵抗体への不純物導入と絶縁膜形成との間における作業の可及的な削減の条件(B)とに想到できたのであり、このような考察を経ず、上記の諸条件に全く頓着しない特許文献1,2と本発明とは別発明である。
また、本発明では、工程数を増加させないことを前提として、接続抵抗成分のみならず抵抗素子本体の抵抗値を容易且つ精緻に安定制御すべく、抵抗体とトランジスタのゲート電極とを同一の半導体膜から同時形成し、上記の条件(A),(B)を実行する。この場合、半導体膜を加工して抵抗体とゲート電極とを同時形成した後、先ずゲート電極をマスクとして活性領域に不純物導入してLDD領域を形成し、次いで抵抗体に不純物導入する。そして、マスクを除去した直後に絶縁膜を形成し、この絶縁膜を加工して、抵抗体上に絶縁膜を残してシリサイドブロック層を形成するとともに、ゲート電極の側壁に絶縁膜を残してサイドウォールスペーサを形成する。
−本発明を適用した具体的な諸実施形態−
以下、本発明を適用した具体的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(第1の実施形態)
本発明により製造される半導体装置は、抵抗素子と、例えば11種類のトランジスタとが集積されてなるものである。ここで、各トランジスタとしては、不揮発性メモリである所謂フラッシュメモリ、Nチャネル高電圧(5V)・低閾値トランジスタ(5VN・LowVt)、Nチャネル高電圧(5V)・高閾値トランジスタ(5VN・HighVt)、Pチャネル高電圧(5V)・低閾値トランジスタ(5VP・LowVt)、Pチャネル高電圧(5V)・高閾値トランジスタ(5VP・HighVt)、Nチャネル中電圧(3.3V)(N-3.3)、Pチャネル中電圧(3.3V)(P-3.3)、Nチャネル低電圧(1.2V)・高閾値トランジスタ(1.2VN・HighVt)、Nチャネル低電圧(1.2V)・低閾値トランジスタ(1.2VN・LowVt)、Pチャネル低電圧(1.2V)・高閾値トランジスタ(1.2VP・HighVt)Pチャネル低電圧(1.2V)・低閾値トランジスタ(1.2VP・LowVt)である。
フラッシュメモリは、高電圧のフラッシュメモリ制御回路を構成し、例えば5Vで動作するトランジスタである。
低電圧トランジスタ(低閾値:1.2VN・LowVt,1.2VP・LowVt 高閾値:1.2VN・HighVt,1.2VP・HighVt)は、ロジック回路部を構成し、例えば1.2Vで動作するトランジスタである。これらのトランジスタには、ロジック回路部の性能向上のために、極薄のゲート絶縁膜が用いられる。
中電圧トランジスタは、入出力回路部を構成し、例えば2.5V又は3.3Vで動作するトランジスタである。2.5V動作のものと3.3V動作のものとでは、ゲート絶縁膜の膜厚や閾値電圧の制御条件、LDD領域の形成条件等が相違するが、両方を搭載する必要はなく、いずれか一方のみが搭載される。本実施形態では、3.3V動作のトランジスタ(N-3.3,P-3.3)を搭載するものとして説明する。
高電圧トランジスタ(低閾値:5VN・LowVt,5VP・LowVt 高閾値:5VN・HighVt,5VP・HighVt)は、例えば5Vで動作するトランジスタである。
図2〜図14は、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。各図において、左から順に、抵抗素子及び11種類のトランジスタ(フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、5VP・LowVt、5VP・HighVt、N-3.3、P-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVt)が形成される。ここで、各図の上部に抵抗素子の形成領域及び各トランジスタの活性領域を示す。
先ず、素子分離構造を形成して、抵抗素子の形成領域及び各トランジスタの活性領域を画定する。
図2(a)に示すように、シリコン基板1の表層に例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法により、シリコン基板1の素子分離領域に、素子分離構造として各第1のSTI領域2及び第2のSTI領域3を形成する。STIの代わりに、所謂LOCOS法により素子分離構造としてフィールド酸化膜を形成するようにしても良い。各第1のSTI領域2により11種類のトランジスタの各活性領域が、第2のSTI領域3により抵抗素子の形成領域が確定される。次に、各活性領域の表面を酸化して、膜厚10nm程度の薄いシリコン酸化膜(不図示)を形成する。
続いて、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVtの各活性領域に不純物を導入する。
図2(b)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVtの各活性領域を含む開口11aを形成し、レジストパターン11を形成する。次に、このレジストパターン11をマスクとして、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVtの各活性領域の深部にN型不純物、ここではリン(P+)を加速エネルギーが2MeV、ドーズ量が2×1013/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物4として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン11を除去する。
続いて、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域に不純物を導入する。
図2(c)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVtの各活性領域、N-3.3の活性領域、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域をそれぞれ含む各開口12aを形成し、レジストパターン12を形成する。次に、このレジストパターン12をマスクとして、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域に、P型ウェルを形成するためのP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが400keV、ドーズ量が1.4×1013/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物5として示す。更に、このレジストパターン12をマスクとして、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域に、チャネルストップ領域を形成するためのP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが100keV、ドーズ量が3×1012/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物5として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン12を除去する。
続いて、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、 1.2VN・LowVtの各活性領域に不純物を導入する。
図3(a)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、5VN・HighVtの活性領域、N-3.3の活性領域、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域をそれぞれ含む各開口13aを形成し、レジストパターン13を形成する。次に、このレジストパターン13をマスクとして、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域にP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが100keV、ドーズ量が4×1012/cm2の条件でイオン注入する。このイオン注入は、Nチャネル高電圧トランジスタの高閾値制御のためと、Nチャネル低電圧トランジスタのチャネルストップ領域を形成するためとの双方を兼ねるものである。注入された不純物を導入不純物7として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン13を除去する。
続いて、5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に不純物を導入する。
図3(b)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、5VP・LowVt、5VP・HighVtの各活性領域、P-3.3の活性領域、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域をそれぞれを含む各開口14aを形成し、レジストパターン14を形成する。次に、このレジストパターン14をマスクとして、5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に、N型ウェルを形成するためのN型不純物、ここではリン(P+)を加速エネルギーが600keV、ドーズ量が1.5×1013/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物8として示す。更に、このレジストパターン14をマスクとして、5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に、チャネルストップ領域を形成するためのN型不純物、ここではリン(P+)を加速エネルギーが240keV、ドーズ量が9×1011/cm2の条件でイオン注入する。なお、後者のイオン注入は、Pチャネル高電圧低閾値トランジスタの閾値制御のためのものであり、注入条件を適宜調整することができる。注入された不純物を導入不純物9として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン14を除去する。
続いて、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に不純物を導入する。
図3(c)に示すように、5VP・HighVtの活性領域、P-3.3の活性領域、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域をそれぞれを含む各開口15aを形成し、レジストパターン15を形成する。次に、このレジストパターン15をマスクとして、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域にN型不純物、ここではリン(P+)を加速エネルギーが240keV、ドーズ量が4×1012/cm2の条件でイオン注入する。このイオン注入は、Pチャネル高電圧トランジスタの高閾値制御のためと、Pチャネル低電圧トランジスタのチャネルストップ領域を形成するためとの双方を兼ねるものである。注入された不純物を導入不純物10として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン15を除去する。
続いて、フラッシュメモリの活性領域に不純物を導入する。
図4(a)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、フラッシュメモリの活性領域を含む開口16aを形成し、レジストパターン16を形成する。次に、このレジストパターン16をマスクとして、フラッシュメモリの活性領域に、フラッシュメモリの閾値制御のためのP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが40keV、ドーズ量が6×1013/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物21として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン16を除去する。
続いて、フラッシュメモリのトンネル酸化膜を形成する。
図4(b)に示すように、各活性領域の表面のシリコン酸化膜をHF溶液を用いたウェットエッチングにより除去した後、900℃〜1050℃の温度で30分間、各活性領域の表面を熱酸化アニールし、膜厚10nm程度のトンネル酸化膜17を形成する。
続いて、フローティングゲート電極及びONO膜を形成する。
図4(c)に示すように、例えばCVD法により、リン(P)をドープしたアモルファスシリコン膜を膜厚90nm程度に基板全面に形成し、このアモルファスシリコン膜をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工してフラッシュメモリの活性領域に島状に残し、フローティングゲート電極18を形成する。次に、例えばCVD法により、SiO膜を膜厚5nm程度、SiN膜を膜厚10nm程度にこの順で成長した後、SiN膜の表面を例えば950℃で90分間、熱酸化して、最上層に膜厚30nm程度のSiO膜を形成する。このとき、SiO膜、SiN膜及びSiO膜が順次積層された3層構造のONO膜19が形成される。なお、図示の便宜上、ONO膜19を1層で示す。なお、トンネル酸化膜17の形成時及びSiN膜表面の熱酸化時における熱処理により、各ウェルの導入不純物は0.1μm〜0.2μm程度以上拡散し、ブロード状態となる。
続いて、N-3.3の活性領域に不純物を導入する。
図5(a)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、N-3.3の活性領域を含む各開口20aを形成し、レジストパターン20を形成する。次に、このレジストパターン20をマスクとして、ONO膜19を介してN-3.3の活性領域にP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが35keV、ドーズ量が5×1012/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物22として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン20を除去する。
続いて、P-3.3の活性領域に不純物を導入する。
図5(b)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、P-3.3の活性領域を含む各開口31aを形成し、レジストパターン31を形成する。次に、このレジストパターン31をマスクとして、ONO膜19を介してP-3.3の活性領域にN型不純物、ここでは砒素(As+)を加速エネルギーが150keV、ドーズ量が2×1012/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物23として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン31を除去する。
続いて、1.2VN・HighVtの活性領域に不純物を導入する。
図5(c)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、1.2VN・HighVtの活性領域を含む各開口32aを形成し、レジストパターン32を形成する。次に、このレジストパターン32をマスクとして、ONO膜19を介して1.2VN・HighVtの活性領域にP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが15keV、ドーズ量が7×1012/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物24として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン32を除去する。
続いて、1.2VP・HighVtの活性領域に不純物を導入する。
図6(a)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、1.2VP・HighVtの活性領域を含む各開口33aを形成し、レジストパターン33を形成する。次に、このレジストパターン33をマスクとして、ONO膜19を介して1.2VP・HighVtの活性領域にN型不純物、ここでは砒素(As+)を加速エネルギーが150keV、ドーズ量が6×1012/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物25として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン33を除去する。
続いて、ONO膜19を加工する。
図6(b)に示すように、ONO膜19上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、ONO膜19上でフローティングゲート電極18を含むようにレジストパターン34を形成する。次に、このレジストパターン34をマスクとして、ONO膜19をドライエッチングして、フラッシュメモリの活性領域上でフローティングゲート電極18を覆う形状にONO膜19を加工する。そして、灰化処理等によりレジストパターン34を除去する。
続いて、5VN・LowVt、5VN・HighVt、5VP・LowVt、5VP・HighVtの各活性領域にSiO膜を形成する。
図6(c)に示すように、フラッシュメモリの活性領域を除く各活性領域に、SiO膜26を熱酸化法により850℃で膜厚13nm程度に形成する。次に、SiO膜26上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、SiO膜26上でフラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、5VP・LowVt、5VP・HighVtの各活性領域を含む形状のレジストパターン35を形成する。そして、レジストパターン35をマスクとしてSiO膜26をドライエッチングして、5VN・LowVt、5VN・HighVt、5VP・LowVt、5VP・HighVtの各活性領域のみにSiO膜26を残す。その後、灰化処理等によりレジストパターン35を除去する。
続いて、N-3.3、P-3.3の各活性領域にSiO膜を形成する。
図7(a)に示すように、シリコン基板1の表面を熱酸化する。このとき、各活性領域のうち、表面が露出されたN-3.3、P-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に膜厚6nm程度のSiO膜27が形成される。同時に、5VN・LowVt、5VN・HighVt、5VP・LowVt、5VP・HighVtの各活性領域におけるSiO膜26の膜厚が増加する。次に、SiO膜26,27上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、SiO膜26,27上でフラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、5VP・LowVt、5VP・HighVt、N-3.3、P-3.3の各活性領域を含む形状のレジストパターン36を形成する。そして、レジストパターン36をマスクとしてSiO膜27をドライエッチングして、N-3.3、P-3.3の各活性領域のみにSiO膜27を残す。その後、灰化処理等によりレジストパターン36を除去する。
続いて、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域にSiO膜を形成する。
図7(b)に示すように、シリコン基板1の表面を熱酸化する。このとき、各活性領域のうち、表面が露出された1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に膜厚2.2nm程度のSiO膜28が形成される。同時に、5VN・LowVt、5VN・HighVt、5VP・LowVt、5VP・HighVtの各活性領域におけるSiO膜26の膜厚と、N-3.3、P-3.3の各活性領域におけるSiO膜27の膜厚とが増加する。ここで例えば、高電圧(5V)駆動の領域でSiO膜26が膜厚16nm程度に、中電圧(3.3V)駆動の領域でSiO膜27が膜厚7nm程度に、低電圧(1.2V)駆動の領域でSiO膜28が膜厚2.2nm程度となり、それぞれの領域でゲート絶縁膜として機能する。
続いて、フラッシュメモリの制御ゲート電極を形成する。
図7(c)に示すように、シリコン基板1の全面に、CVD法により多結晶シリコン膜40を膜厚180nm程度に堆積した後、多結晶シリコン膜40上に反射防止材及びエッチングマスク材としてシリコン窒化膜(不図示)を膜厚30nm程度に堆積する。次に、レジストを塗布し、フォトリソグラフィーにより加工して、フラッシュメモリの活性領域を電極形状のレジストを残して露出させる開口37aを形成し、レジストパターン37を形成する。次に、このレジストパターン37をマスクとして用いてシリコン窒化膜をドライエッチングしてエッチングマスクとし、更に多結晶シリコン膜40、ONO膜19及びフローティングゲート電極18をドライエッチングする。多結晶シリコン膜40は、フローティングゲート電極18上でONO膜19を介して延在する制御ゲート電極80として残るとともに、抵抗体の形成領域と、フラッシュメモリ以外の各活性領域全体とをそれぞれ覆うように残る。そして、灰化処理等によりレジストパターン37を除去する。
続いて、フラッシュメモリの活性領域にLDD領域を形成する。
図8(a)に示すように、先ず、フローティングゲート電極18、ONO膜19及び制御ゲート電極80の両側面を熱酸化し、膜厚10nm程度のシリコン酸化膜(不図示)を形成した後、リソグラフィーにより、フラッシュメモリの活性領域のみを開口する形状のレジストパターン(不図示)を形成する。次に、このレジストパターン及び制御ゲート電極80をマスクとして、フラッシュメモリの活性領域における多結晶シリコン膜40の両側にN型不純物、ここでは砒素(As+)を加速エネルギーが50keV、ドーズ量が6×1014/cm2の条件でイオン注入し、LDD(Lightly Doped Drain)領域29を形成する。そして、灰化処理等により前記レジストパターンを除去する。
続いて、フラッシュメモリのフローティングゲート電極18、ONO膜19及び制御ゲート電極80の両側面にサイドウォールスペーサを形成する。
図8(b)に示すように、先ず、フローティングゲート電極18、ONO膜19及び制御ゲート電極80の両側面を再び熱酸化し、膜厚10nm程度のシリコン酸化膜(不図示)を形成する。次に、例えば熱CVD法により全面にシリコン窒化膜を堆積し、このシリコン窒化膜の全面を例えばRIEにより異方性エッチング(エッチバック)して、シリコン窒化膜をフローティングゲート電極18、ONO膜19及び制御ゲート電極80の両側面に残し、サイドウォールスペーサ30を膜厚100nm程度に形成する。
続いて、抵抗体及び各活性領域のゲート電極をパターン形成する。
図8(c)に示すように、リソグラフィー及びドライエッチングにより、制御ゲート電極80以外の多結晶シリコン膜40を加工し、抵抗体の形成領域には抵抗体41を、フラッシュメモリ以外の各活性領域にはそれぞれゲート電極42をパターン形成する。そして、マスクに用いたレジストパターン(不図示)を灰化処理等により除去する。
続いて、N-3.3の活性領域にLDD領域を形成する。
図9(a)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、N-3.3の活性領域を露出させる開口38aを形成し、レジストパターン38を形成する。次に、このレジストパターン38及びN-3.3の活性領域のゲート電極42をマスクとして、SiO膜27を介してN-3.3の活性領域におけるゲート電極42の両側にN型不純物、ここではリン(P+)を加速エネルギーが35keV、ドーズ量が4×1013/cm2の条件でイオン注入し、LDD領域43を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン38を除去する。
続いて、P-3.3の活性領域にLDD領域を形成する。
図9(b)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、P-3.3の活性領域を露出させる開口39aを形成し、レジストパターン39を形成する。次に、このレジストパターン39及びP-3.3の活性領域のゲート電極42をマスクとして、SiO膜27を介してP-3.3の活性領域におけるゲート電極42の両側にP型不純物、ここではBF2 +を加速エネルギーが10keV、ドーズ量が4×1013/cm2の条件でイオン注入し、LDD領域44を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン39を除去する。
続いて、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域にLDD領域を形成する。
図10(a)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域を含む開口60aを形成し、レジストパターン60を形成する。次に、このレジストパターン60及び1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域のゲート電極42をそれぞれマスクとして、SiO膜28を介して1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt の各活性領域におけるゲート電極42の両側にN型不純物、ここでは砒素(As+)を加速エネルギーが3keV、ドーズ量が1.2×1015/cm2の条件でイオン注入し、更にP型不純物、ここではBF2 +を加速エネルギーが80keV、ドーズ量が6×1012/cm2の条件でシリコン基板1に対する法線から例えば28°傾斜した4方向からそれぞれイオン注入し、LDD領域45を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン60を除去する。
続いて、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域にLDD領域を形成する。
図10(b)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域を含む開口51aを形成し、レジストパターン51を形成する。次に、このレジストパターン51及び1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域のゲート電極42をそれぞれマスクとして、SiO膜28を介して1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVt の各活性領域におけるゲート電極42の両側にP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが0.5keV、ドーズ量が5.7×1014/cm2の条件でイオン注入し、更にN型不純物、ここでは砒素(As+)を加速エネルギーが120keV、ドーズ量が7×1012/cm2の条件でシリコン基板1に対する法線から例えば28°傾斜した4方向からそれぞれイオン注入し、LDD領域46を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン51を除去する。
続いて、5VN・LowVt、5VN・HighVtの各活性領域にLDD領域を形成する。
図11(a)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、5VN・LowVt、5VN・HighVtの各活性領域を含む開口52aを形成し、レジストパターン52を形成する。次に、このレジストパターン52及び5VN・LowVt、5VN・HighVtの各活性領域のゲート電極42をそれぞれマスクとして、SiO膜26を介して5VN・LowVt、5VN・HighVtの各活性領域におけるゲート電極42の両側にN型不純物、ここでは砒素(As+)を加速エネルギーが120keV、ドーズ量が6×1012/cm2の条件でシリコン基板1に対する法線から例えば28°傾斜した4方向からそれぞれイオン注入し、LDD領域47を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン52を除去する。
続いて、5VP・LowVt、5VP・HighVtの各活性領域にLDD領域を形成する。
図11(b)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、5VP・LowVt、5VP・HighVtの各活性領域を含む開口53aを形成し、レジストパターン53を形成する。次に、このレジストパターン53及び5VP・LowVt、5VP・HighVtの各活性領域のゲート電極42をそれぞれマスクとして、SiO膜26を介して5VP・LowVt、5VP・HighVtの各活性領域におけるゲート電極42の両側にP型不純物、ここではBF2 +を加速エネルギーが80keV、ドーズ量が4.5×1012/cm2の条件でシリコン基板1に対する法線から例えば28°傾斜した4方向からそれぞれイオン注入し、LDD領域48を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン53を除去する。
続いて、抵抗体41に不純物を導入し、抵抗素子81を形成する。
図12(a)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、抵抗体41のみを露出させる開口54aを形成し、レジストパターン54を形成する。次に、このレジストパターン54をマスクとして、抵抗体41内に不純物、ここではP型不純物であるホウ素(B+)を加速エネルギーが8keV、ドーズ量が2×1015/cm2の条件でイオン注入し、抵抗素子81を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン54を除去する。
続いて、抵抗素子81の表面を含む全面にシリコン酸化膜を形成する。
図12(b)に示すように、レジストパターン54を除去した直後に、例えば熱CVD法により、抵抗素子81の表面を含むシリコン基板1の全面を覆うように、絶縁膜としてシリコン酸化膜49を膜厚130nm程度に堆積する。次に、シリコン酸化膜49上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、シリコン酸化膜49上の抵抗素子81の上方に相当する一部、ここでは抵抗素子81の中央部位のみを覆う形状のレジストパターン55を形成する。
続いて、シリサイドブロック層とサイドウォールスペーサとを同時形成する。
図12(c)に示すように、レジストパターン55をマスクとしてシリコン酸化膜49の全面をドライエッチングする。このとき、レジストパターン55がマスクとなって抵抗素子81上の中央部位にシリコン酸化膜49が残ってシリサイドブロック層50がパターン形成される。同時に、シリコン酸化膜49がエッチバックされ、抵抗素子81の両側面を覆うように、フラッシュメモリの活性領域ではサイドウォールスペーサ30を覆うように、5VN・LowVt、5VN・HighVt、5VP・LowVt、5VP・HighVt、N-3.3、P-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域ではゲート電極42の両側面をそれぞれ覆うように、サイドウォールスペーサ61が形成される。
続いて、5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域にソース/ドレイン(S/D)領域を形成する。
図13(a)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域を含む開口55aを形成し、レジストパターン55を形成する。次に、このレジストパターン55をマスクとして、5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域にP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが5keV、ドーズ量が4×1015/cm2の条件でイオン注入し、各活性領域における各サイドウォールスペーサ61の位置に整合するソース/ドレイン領域62を形成する。このとき同時に、5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域のゲート電極42内にもホウ素(B+)がイオン注入され、当該各ゲート電極42がP型化される。このとき、5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域には各トランジスタが形成される。そして、灰化処理等によりレジストパターン55を除去する。
続いて、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域にソース/ドレイン領域を形成する。
図13(b)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域を含む開口56aを形成し、レジストパターン56を形成する。次に、このレジストパターン56をマスクとして、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域にN型不純物、ここではリン(P+)を加速エネルギーが10keV、ドーズ量が6×1015/cm2の条件でイオン注入し、各活性領域における各サイドウォールスペーサ61の位置に整合するソース/ドレイン領域63を形成する。このとき同時に、フラッシュメモリの制御ゲート電極80内、及び5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域のゲート電極42内にもリン(P+)がイオン注入され、制御ゲート電極80及び各ゲート電極42がN型化される。このとき、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域には各トランジスタ(フラッシュメモリの活性領域にはメモリセル)が形成される。そして、灰化処理等によりレジストパターン56を除去する。
その後、シリコン基板1をアニール処理する。ここでは、例えば1025℃、窒素(N2)雰囲気で3秒間の急速アニール処理(RTA)を実行する。これにより、抵抗素子81のホウ素(B+)やソース/ドレイン領域62,63のホウ素(B+)、リン(P+)等の、上記の諸工程でイオン注入された各不純物が活性化される。
続いて、抵抗素子をシリサイド化及び各トランジスタをサリサイド化する。
図14(a)に示すように、シリコン基板1の全面にシリサイド金属、ここではCo膜を膜厚8nm程度に堆積した後、熱処理を行う。この熱処理により、抵抗素子81ではその上面でシリサイドブロック層50の両側に、各トランジスタではゲート電極42上及びソース/ドレイン領域62,63上に、Coとシリコンとがシリサイド化としてなるシリサイド層64がそれぞれ形成される。その後、ウェットエッチングにより未反応のCo膜を除去する。
続いて、層間絶縁膜や接続用のプラグ、配線等の形成を経て、半導体装置を完成させる。
図14(b)に示すように、例えば高密度プラズマ(High Density Plasma:HDP)−CVD法により、抵抗素子81及び各トランジスタを覆うように、シリコン基板1の全面にシリコン酸化膜を膜厚600nm程度に堆積し、層間絶縁膜65を形成する。次に、層間絶縁膜65に各コンタクト孔66を形成する。各コンタクト孔66は、抵抗素子81については、シリサイドブロック層50の両側のシリサイド層64の表面の一部を露出するように、各トランジスタについては、ソース/ドレイン領域62,63上のシリサイド層64の表面の一部を露出するように、それぞれ形成される。
次に、各コンタクト孔66の内壁を覆うように、TiやTiN等の下地膜(不図示)を形成した後、下地膜を介して各コンタクト孔66を埋め込むように、層間絶縁膜65上に例えばタングステン(W)膜を形成し、W膜の表面を例えばCMP法(Chemical Mechanical Polishing)により層間絶縁膜65をストッパーとして平坦化することにより、Wプラグ67を形成する。
ここで、抵抗素子81の上面では、シリサイド層64を介して抵抗素子81とWプラグ67が接続されており、この接続部分の抵抗値(接続抵抗成分)を低減させることができる。本実施形態では、多結晶シリコン膜40からパターン形成された抵抗体41に不純物がイオン注入されて抵抗素子81が形成され、イオン注入用のマスクであるレジストパターン54が除去された直後に、シリサイドブロック50となるシリコン酸化膜49が抵抗素子81を覆うように形成されるため、抵抗素子81本体の抵抗値が所期の値に安定に規定される。従って、本実施形態では、接続抵抗成分と共に抵抗素子81全体の抵抗値を安定に制御することが可能となる。
次に、層間絶縁膜65の表面に例えばスパッタ法により金属膜、例えばアルミニウム(Al)膜を堆積し、リソグラフィー及びドライエッチングにより、このAl膜を各Wプラグ67上で配線形状に加工し、Wプラグ67を介して各種接続部位と電気的に接続されてなる各配線68をパターン形成する。
しかる後、更なる層間絶縁膜や接続用プラグ、配線等の形成を経て、半導体装置を完成させる。
以上説明したように、本実施形態によれば、抵抗素子81の抵抗値について、接続抵抗成分のみならず抵抗素子81本体の抵抗値を、工程数を増加させることなく容易且つ精緻に安定制御して、信頼性の高い抵抗素子81を備えた半導体装置を実現することができる。またこの場合、上記した抵抗値の安定制御を実現させつつも、抵抗体41と各トランジスタのゲート電極42とを同時に形成し、工程数の増加を可及的に抑えることができる。
(変形例)
ここで、第1の実施形態の変形例について説明する。本変形例では、第1の実施形態と同様に、抵抗素子及び11種類のトランジスタを備えた半導体装置の製造方法を開示するが、抵抗体へのイオン注入と一部の活性領域へのイオン注入を同時に行う点で相違する。
図15〜図18は、本変形例による半導体装置の製造方法の主要部分を工程順に示す概略断面図である。各図において、左から順に、抵抗素子及び11種類のトランジスタ(フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、5VP・LowVt、5VP・HighVt、N-3.3、P-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVt)が形成される。ここで、各図の上部に抵抗素子の形成領域及び各トランジスタの活性領域を示す。
本変形例では、先ず第1の実施形態における図1〜図11と同一の各工程を実行する。
図15(a)に、図11(b)のレジストパターン53を除去した後の様子を示す。
続いて、全面にシリコン酸化膜を形成する。
図15(b)に示すように、例えば熱CVD法により、シリコン基板1の全面を覆うように、シリコン酸化膜69を膜厚130nm程度に堆積する。
続いて、抵抗体41の両側面、フラッシュメモリのサイドウォールスペーサ70の表面、及び各ゲート電極42の両側面にそれぞれサイドウォールスペーサを形成する。
図16(a)に示すように、シリコン酸化膜69の全面を異方性エッチング(エッチバック)して、抵抗体41の両側面、フラッシュメモリのサイドウォールスペーサ70の表面、及び各ゲート電極42の両側面にそれぞれシリコン酸化膜69に残し、サイドウォールスペーサ70を形成する。
続いて、抵抗体41、及び5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に不純物を導入し、抵抗素子81及びソース/ドレイン領域を同時形成する
図16(b)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、抵抗体41、及び5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域を含む開口57aを形成し、レジストパターン57を形成する。次に、このレジストパターン57をマスクとして、抵抗体41、及び5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域P型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが5keV、ドーズ量が4×1015/cm2の条件でイオン注入し、抵抗素子81及び各活性領域における各サイドウォールスペーサ70の位置に整合するソース/ドレイン領域62を形成する。このとき同時に、5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域のゲート電極42内にもホウ素(B+)がイオン注入され、当該各ゲート電極42がP型化される。このとき、抵抗素子81と共に、5VP・LowVt、5VP・HighVt、P-3.3、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に各トランジスタが形成される。そして、灰化処理等によりレジストパターン57を除去する。
続いて、抵抗素子81の表面を含む全面にシリコン酸化膜を形成する。
図16(c)に示すように、レジストパターン57を除去した直後に、例えば熱CVD法により、抵抗素子81の表面を含むシリコン基板1の全面を覆うように、シリコン酸化膜71を膜厚100nm程度に堆積する。次に、シリコン酸化膜71上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、シリコン酸化膜71上の抵抗素子81の上方に相当する一部、ここでは抵抗素子81の中央部位のみを覆う形状のレジストパターン58を形成する。
続いて、シリサイドブロック層とサイドウォールスペーサとを同時形成する。
図17(a)に示すように、レジストパターン58をマスクとしてシリコン酸化膜71の全面をドライエッチングする。このとき、レジストパターン58がマスクとなって抵抗素子81上の中央部位にシリコン酸化膜71が残ってシリサイドブロック層73がパターン形成される。同時に、シリコン酸化膜71がエッチバックされ、抵抗素子81の両側面を覆うように、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、5VP・LowVt、5VP・HighVt、N-3.3、P-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域ではサイドウォールスペーサ70をそれぞれ覆うように、サイドウォールスペーサ72が形成される。
続いて、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域にソース/ドレイン領域を形成する。
図17(b)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域を含む開口59aを形成し、レジストパターン59を形成する。次に、このレジストパターン59をマスクとして、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域にN型不純物、ここではリン(P+)を加速エネルギーが10keV、ドーズ量が6×1015/cm2の条件でイオン注入し、各活性領域における各サイドウォールスペーサ72の位置に整合するソース/ドレイン領域63を形成する。このとき同時に、フラッシュメモリの制御ゲート電極80内、及び5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域のゲート電極42内にもリン(P+)がイオン注入され、制御ゲート電極80及び各ゲート電極42がN型化される。このとき、フラッシュメモリ、5VN・LowVt、5VN・HighVt、N-3.3、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域には各トランジスタ(フラッシュメモリの活性領域にはメモリセル)が形成される。そして、灰化処理等によりレジストパターン59を除去する。
その後、シリコン基板1をアニール処理する。ここでは、例えば1025℃、窒素(N2)雰囲気で3秒間の急速アニール処理(RTA)を実行する。これにより、抵抗素子81のホウ素(B+)やソース/ドレイン領域62,63のホウ素(B+)、リン(P+)等の、上記の諸工程でイオン注入された各不純物が活性化される。
続いて、抵抗素子をシリサイド化及び各トランジスタをサリサイド化する。
図17(c)に示すように、シリコン基板1の全面にシリサイド金属、ここではCo膜を膜厚8nm程度に堆積した後、熱処理を行う。この熱処理により、抵抗素子81ではその上面でシリサイドブロック層73の両側に、各トランジスタではゲート電極42上及びソース/ドレイン領域62,63上に、Coとシリコンとがシリサイド化としてなるシリサイド層64がそれぞれ形成される。その後、ウェットエッチングにより未反応のCo膜を除去する。
続いて、層間絶縁膜や接続用のプラグ、配線等の形成を経て、半導体装置を完成させる。
図18に示すように、例えば高密度プラズマ(High Density Plasma:HDP)−CVD法により、抵抗素子81及び各トランジスタを覆うように、シリコン基板1の全面にシリコン酸化膜を膜厚600nm程度に堆積し、層間絶縁膜65を形成する。次に、層間絶縁膜65に各コンタクト孔66を形成する。各コンタクト孔66は、抵抗素子81については、シリサイドブロック層73の両側のシリサイド層64の表面の一部を露出するように、各トランジスタについては、ソース/ドレイン領域62,63上のシリサイド層64の表面の一部を露出するように、それぞれ形成される。
次に、各コンタクト孔66の内壁を覆うように、TiやTiN等の下地膜(不図示)を形成した後、下地膜を介して各コンタクト孔66を埋め込むように、層間絶縁膜65上に例えばタングステン(W)膜を形成し、W膜の表面を例えばCMP法(Chemical Mechanical Polishing)により層間絶縁膜65をストッパーとして平坦化することにより、Wプラグ67を形成する。
ここで、抵抗素子81の上面では、シリサイド層64を介して抵抗素子81とWプラグ67が接続されており、この接続部分の抵抗値(接続抵抗成分)を低減させることができる。本変形例では、多結晶シリコン膜40からパターン形成された抵抗体41に不純物がイオン注入されて抵抗素子81が形成され、イオン注入用のマスクであるレジストパターン57が除去された直後に、シリサイドブロック73となるシリコン酸化膜71が抵抗素子81を覆うように形成されるため、抵抗素子81本体の抵抗値が所期の値に安定に規定される。従って、本変形例では、接続抵抗成分と共に抵抗素子81全体の抵抗値を安定に制御することが可能となる。
次に、層間絶縁膜65の表面に例えばスパッタ法により金属膜、例えばアルミニウム(Al)膜を堆積し、リソグラフィー及びドライエッチングにより、このAl膜を各Wプラグ67上で配線形状に加工し、Wプラグ67を介して各種接続部位と電気的に接続されてなる各配線68をパターン形成する。
しかる後、更なる層間絶縁膜や接続用プラグ、配線等の形成を経て、半導体装置を完成させる。
以上説明したように、本変形例によれば、抵抗素子81の抵抗値について、接続抵抗成分のみならず抵抗素子81本体の抵抗値を、工程数を増加させることなく容易且つ精緻に安定制御して、信頼性の高い抵抗素子81を備えた半導体装置を実現することができる。またこの場合、上記した抵抗値の安定制御を実現させつつも、抵抗体41と各トランジスタのゲート電極42とを同時に形成し、更には、抵抗体41へのイオン注入と、各ソース/ドレイン領域62を形成するためのイオン注入とを同時に行うことにより、工程数を削減することができる。
(第2の実施形態)
本発明により製造される半導体装置は、第1の実施形態と異なり、フラッシュメモリを混載しない例、即ち抵抗素子と、入出力回路部を構成する中電圧トランジスタ及びロジック回路部を構成する低電圧トランジスタとが集積されてなるものである。ここで、各トランジスタとしては、Nチャネル中電圧(3.3V)(3.3VN)、Pチャネル中電圧(3.3V)(3.3PN)、Nチャネル低電圧(1.2V)・高閾値トランジスタ(1.2VN・HighVt)、Nチャネル低電圧(1.2V)・低閾値トランジスタ(1.2VN・LowVt)、Pチャネル低電圧(1.2V)・高閾値トランジスタ(1.2VP・HighVt)Pチャネル低電圧(1.2V)・低閾値トランジスタ(1.2VP・LowVt)である。
図19〜図25は、第2の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。各図において、左から順に、抵抗素子及び6種類のトランジスタ(3.3VN、3.3PN、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVt)が形成される。ここで、各図の上部に抵抗素子の形成領域及び各トランジスタの活性領域を示す。
先ず、素子分離構造を形成して、抵抗素子の形成領域及び各トランジスタの活性領域を画定する。
図19(a)に示すように、シリコン基板101の表層に例えばSTI法により、シリコン基板101の素子分離領域に、素子分離構造として各第1のSTI領域102及び第2のSTI領域103を形成する。STIの代わりに、所謂LOCOS法により素子分離構造としてフィールド酸化膜を形成するようにしても良い。各第1のSTI領域102により6種類のトランジスタの各活性領域が、第2のSTI領域103により抵抗素子の形成領域が確定される。次に、各活性領域の表面を酸化して、膜厚10nm程度の薄いシリコン酸化膜(不図示)を形成する。
続いて、3.3VN、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域に不純物を導入する。
図19(b)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、3.3VNの活性領域、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域をそれぞれ含む各開口111aを形成し、レジストパターン111を形成する。次に、このレジストパターン111をマスクとして、3.3VN、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域に、P型ウェルを形成するためのP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが420keV、ドーズ量が1.4×1013/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物103として示す。更に、このレジストパターン111をマスクとして、3.3VN、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域に、チャネルストップ領域を形成するためのP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが100keV、ドーズ量が8×1012/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物104として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン111を除去する。
続いて、3.3VP、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に不純物を導入する。
図19(c)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、3.3VPの活性領域、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域をそれぞれ含む各開口112aを形成し、レジストパターン112を形成する。次に、このレジストパターン112をマスクとして、3.3VP、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に、N型ウェルを形成するためのN型不純物、ここではリン(P+)を加速エネルギーが600keV、ドーズ量が1.5×1013/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物105として示す。更に、このレジストパターン112をマスクとして、3.3VP、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に、チャネルストップ領域を形成するためのN型不純物、ここではリン(P+)を加速エネルギーが240keV、ドーズ量が8×1012/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物106として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン112を除去する。
続いて、1.2VN・HighVtの活性領域に不純物を導入する。
図19(d)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、1.2VN・HighVtの活性領域を含む各開口113aを形成し、レジストパターン113を形成する。次に、このレジストパターン113をマスクとして、1.2VN・HighVtの活性領域にP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが15keV、ドーズ量が7×1012/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物107として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン113を除去する。
続いて、1.2VP・HighVtの活性領域に不純物を導入する。
図20(a)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、1.2VP・HighVtの活性領域を含む各開口114aを形成し、レジストパターン114を形成する。次に、このレジストパターン114をマスクとして、1.2VP・HighVtの活性領域にN型不純物、ここでは砒素(As+)を加速エネルギーが150keV、ドーズ量が6×1012/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物108として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン114を除去する。
続いて、3.3VNの活性領域に不純物を導入する。
図20(b)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、3.3VNの活性領域を含む各開口115aを形成し、レジストパターン115を形成する。次に、このレジストパターン115をマスクとして、3.3VNの活性領域にP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが35keV、ドーズ量が4.5×1012/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物109として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン115を除去する。
続いて、3.3VPの活性領域に不純物を導入する。
図20(c)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、3.3VPの活性領域を含む各開口116aを形成し、レジストパターン116を形成する。次に、このレジストパターン116をマスクとして、3.3VPの活性領域にN型不純物、ここでは砒素(As+)を加速エネルギーが150keV、ドーズ量が2×1012/cm2の条件でイオン注入する。注入された不純物を導入不純物110として示す。そして、灰化処理等によりレジストパターン116を除去する。
続いて、3.3VN、3.3VPの各活性領域にSiO膜を形成する。
図20(d)に示すように、各活性領域にSiO膜121を熱酸化法により膜厚6nm程度に形成する。次に、SiO膜121上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、SiO膜121上で3.3VN、3.3VPの各活性領域を含む形状のレジストパターン117を形成する。そして、レジストパターン117をマスクとしてSiO膜121をドライエッチングして、3.3VN、3.3VPの各活性領域のみにSiO膜121を残す。その後、灰化処理等によりレジストパターン117を除去する。
続いて、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域にSiO膜を形成する。
図21(a)に示すように、シリコン基板101の表面を熱酸化する。このとき、各活性領域のうち、表面が露出された1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域に膜厚2.2nm程度のSiO膜122が形成される。同時に、3.3VN、3.3VPの各活性領域におけるSiO膜121の膜厚が増加する。ここで例えば、中電圧(3.3V)駆動の領域でSiO膜121が膜厚7nm程度に、低電圧(1.2V)駆動の領域でSiO膜122が膜厚2.2nm程度となり、それぞれの領域でゲート絶縁膜として機能する。
続いて、多結晶シリコン膜を形成する。
図21(b)に示すように、シリコン基板101の全面に、CVD法により多結晶シリコン膜123を膜厚180nm程度に堆積した後、多結晶シリコン膜123上に反射防止材及びエッチングマスク材としてシリコン窒化膜(不図示)を膜厚30nm程度に堆積する。
続いて、抵抗体及び各活性領域のゲート電極をパターン形成する。
図21(c)に示すように、リソグラフィー及びドライエッチングにより、多結晶シリコン膜123を加工し、抵抗体の形成領域には抵抗体124を、各活性領域にはそれぞれゲート電極125をパターン形成する。そして、マスクに用いたレジストパターン(不図示)を灰化処理等により除去する。
続いて、3.3VNの活性領域にLDD領域を形成する。
図22(a)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、3.3VNの活性領域を露出させる開口118aを形成し、レジストパターン118を形成する。次に、このレジストパターン118及び3.3VNの活性領域のゲート電極125をマスクとして、SiO膜121を介して3.3VNの活性領域におけるゲート電極125の両側にN型不純物、ここではリン(P+)を加速エネルギーが35keV、ドーズ量が4×1013/cm2の条件でイオン注入し、LDD領域126を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン118を除去する。
続いて、3.3VPの活性領域にLDD領域を形成する。
図22(b)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、3.3VPの活性領域を露出させる開口119aを形成し、レジストパターン119を形成する。次に、このレジストパターン119及び3.3VPの活性領域のゲート電極125をマスクとして、SiO膜121を介して3.3VPの活性領域におけるゲート電極121の両側にP型不純物、ここではBF2 +を加速エネルギーが10keV、ドーズ量が4×1013/cm2の条件でイオン注入し、LDD領域127を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン119を除去する。
続いて、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域にLDD領域を形成する。
図22(c)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域を含む開口120aを形成し、レジストパターン120を形成する。次に、このレジストパターン120及び1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域のゲート電極125をそれぞれマスクとして、SiO膜122を介して1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt の各活性領域におけるゲート電極125の両側にN型不純物、ここでは砒素(As+)を加速エネルギーが3keV、ドーズ量が1.2×1015/cm2の条件でイオン注入し、更にP型不純物、ここではBF2 +を加速エネルギーが80keV、ドーズ量が6×1012/cm2の条件でシリコン基板1に対する法線から例えば28°傾斜した4方向からそれぞれイオン注入し、LDD領域128を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン120を除去する。
続いて、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域にLDD領域を形成する。
図23(a)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域を含む開口141aを形成し、レジストパターン141を形成する。次に、このレジストパターン141及び1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域のゲート電極125をそれぞれマスクとして、SiO膜122を介して1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVt の各活性領域におけるゲート電極125の両側にP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが0.5keV、ドーズ量が5.7×1014/cm2の条件でイオン注入し、更にN型不純物、ここでは砒素(As+)を加速エネルギーが120keV、ドーズ量が7×1012/cm2の条件でシリコン基板1に対する法線から例えば28°傾斜した4方向からそれぞれイオン注入し、LDD領域129を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン141を除去する。
続いて、抵抗体124に不純物を導入し、抵抗素子160を形成する。
図23(b)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、抵抗体124のみを露出させる開口142aを形成し、レジストパターン142を形成する。次に、このレジストパターン142をマスクとして、抵抗体124内に不純物、ここではP型不純物であるホウ素(B+)を加速エネルギーが8keV、ドーズ量が2×1015/cm2の条件でイオン注入し、抵抗素子160を形成する。そして、灰化処理等によりレジストパターン142を除去する。
続いて、抵抗素子160の表面を含む全面にシリコン酸化膜を形成する。
図23(c)に示すように、レジストパターン142を除去した直後に、例えば熱CVD法により、抵抗素子160の表面を含むシリコン基板101の全面を覆うように、絶縁膜としてシリコン酸化膜130を膜厚130nm程度に堆積する。次に、シリコン酸化膜130上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、シリコン酸化膜130上の抵抗素子160の上方に相当する一部、ここでは抵抗素子160の中央部位のみを覆う形状のレジストパターン143を形成する。
続いて、シリサイドブロック層とサイドウォールスペーサとを同時形成する。
図24(a)に示すように、レジストパターン143をマスクとしてシリコン酸化膜130の全面をドライエッチングする。このとき、レジストパターン143がマスクとなって抵抗素子160上の中央部位にシリコン酸化膜130が残ってシリサイドブロック層151がパターン形成される。同時に、シリコン酸化膜130がエッチバックされ、抵抗素子160の両側面を覆うように、3.3VN、3.3VP、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVt、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域ではゲート電極125の両側面をそれぞれ覆うように、サイドウォールスペーサ152が形成される。
続いて、3.3VP、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域にソース/ドレイン領域を形成する。
図24(b)に示すように、シリコン基板101上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、3.3VP、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域を含む開口144aを形成し、レジストパターン144を形成する。次に、このレジストパターン144をマスクとして、3.3VP、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域にP型不純物、ここではホウ素(B+)を加速エネルギーが5keV、ドーズ量が4×1015/cm2の条件でイオン注入し、各活性領域における各サイドウォールスペーサ152の位置に整合するソース/ドレイン領域153を形成する。このとき同時に、3.3VP、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域のゲート電極125内にもホウ素(B+)がイオン注入され、当該各ゲート電極125がP型化される。このとき、3.3VP、1.2VP・HighVt、1.2VP・LowVtの各活性領域には各トランジスタが形成される。そして、灰化処理等によりレジストパターン144を除去する。
続いて、3.3VN、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域にソース/ドレイン領域を形成する。
図23(c)に示すように、シリコン基板1上にレジストを塗布し、リソグラフィーにより当該レジストを加工して、3.3VN、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域を含む開口145aを形成し、レジストパターン145を形成する。次に、このレジストパターン145をマスクとして、フラッシュメモリ、3.3VN、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域にN型不純物、ここではリン(P+)を加速エネルギーが10keV、ドーズ量が6×1015/cm2の条件でイオン注入し、各活性領域における各サイドウォールスペーサ152の位置に整合するソース/ドレイン領域154を形成する。このとき同時に、3.3VN、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域のゲート電極125内にもリン(P+)がイオン注入され、各ゲート電極125がN型化される。このとき、3.3VN、1.2VN・HighVt、1.2VN・LowVtの各活性領域には各トランジスタが形成される。そして、灰化処理等によりレジストパターン145を除去する。
続いて、シリコン基板101をアニール処理する。
図25(a)に示すように、例えば1025℃、窒素(N2)雰囲気で3秒間の急速アニール処理(RTA)を実行する。これにより、抵抗素子160のホウ素(B+)やソース/ドレイン領域153,154のホウ素(B+)、リン(P+)等の、上記の諸工程でイオン注入された各不純物が活性化される。
続いて、抵抗素子をシリサイド化及び各トランジスタをサリサイド化する。
図25(b)に示すように、シリコン基板101の全面にシリサイド金属、ここではCo膜を膜厚8nm程度に堆積した後、熱処理を行う。この熱処理により、抵抗素子160ではその上面でシリサイドブロック層151の両側に、各トランジスタではゲート電極125上及びソース/ドレイン領域153,154上に、Coとシリコンとがシリサイド化としてなるシリサイド層155がそれぞれ形成される。その後、ウェットエッチングにより未反応のCo膜を除去する。
続いて、層間絶縁膜や接続用のプラグ、配線等の形成を経て、半導体装置を完成させる。
図25(c)に示すように、例えば高密度プラズマ(High Density Plasma:HDP)−CVD法により、抵抗素子160及び各トランジスタを覆うように、シリコン基板101の全面にシリコン酸化膜を膜厚600nm程度に堆積し、層間絶縁膜159を形成する。次に、層間絶縁膜159に各コンタクト孔156を形成する。各コンタクト孔156は、抵抗素子160については、シリサイドブロック層151の両側のシリサイド層155の表面の一部を露出するように、各トランジスタについては、ソース/ドレイン領域153,154上のシリサイド層155の表面の一部を露出するように、それぞれ形成される。
次に、各コンタクト孔156の内壁を覆うように、TiやTiN等の下地膜(不図示)を形成した後、下地膜を介して各コンタクト孔156を埋め込むように、層間絶縁膜159上に例えばタングステン(W)膜を形成し、W膜の表面を例えばCMP法(Chemical Mechanical Polishing)により層間絶縁膜159をストッパーとして平坦化することにより、Wプラグ157を形成する。
ここで、抵抗素子160の上面では、シリサイド層155を介して抵抗素子160とWプラグ157が接続されており、この接続部分の抵抗値(接続抵抗成分)を低減させることができる。本実施形態では、多結晶シリコン膜123からパターン形成された抵抗体124に不純物がイオン注入されて抵抗素子160が形成され、イオン注入用のマスクであるレジストパターン142が除去された直後に、シリサイドブロック151となるシリコン酸化膜130が抵抗素子160を覆うように形成されるため、抵抗素子160本体の抵抗値が所期の値に安定に規定される。従って、本実施形態では、接続抵抗成分と共に抵抗素子160全体の抵抗値を安定に制御することが可能となる。
次に、層間絶縁膜159の表面に例えばスパッタ法により金属膜、例えばアルミニウム(Al)膜を堆積し、リソグラフィー及びドライエッチングにより、このAl膜を各Wプラグ67上で配線形状に加工し、Wプラグ157を介して各種接続部位と電気的に接続されてなる各配線158をパターン形成する。
しかる後、更なる層間絶縁膜や接続用プラグ、配線等の形成を経て、半導体装置を完成させる。
以上説明したように、本実施形態によれば、抵抗素子160の抵抗値について、接続抵抗成分のみならず抵抗素子160本体の抵抗値を、工程数を増加させることなく容易且つ精緻に安定制御して、信頼性の高い抵抗素子160を備えた半導体装置を実現することができる。またこの場合、上記した抵抗値の安定制御を実現させつつも、抵抗体124と各トランジスタのゲート電極125とを同時に形成し、工程数の増加を可及的に抑えることができる。
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
(付記1)半導体基板上に第1及び第2の素子分離構造が形成され、前記第1の素子分離構造により画定された活性領域にトランジスタを、前記第2の素子分離構造上に抵抗素子をそれぞれ備えてなる半導体装置の製造方法であって、
前記第2の素子分離構造上を含む前記半導体基板上に半導体膜を形成し、前記第2の素子分離構造上及び前記活性領域上にそれぞれ前記半導体膜が残るように前記半導体膜を加工し、抵抗体及びゲート電極を形成する工程と、
前記活性領域を露出させる第1のマスクを形成し、前記活性領域における前記ゲート電極の両側に第1の不純物を導入した後、前記第1のマスクを除去する工程と、
前記抵抗体を露出させる第2のマスクを形成し、前記抵抗体内に第2の不純物を導入した後、前記第2のマスクを除去する工程と、
前記第2のマスクを除去した直後に、前記抵抗体及び前記ゲート電極を含む全面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を加工して、前記抵抗体の上面の一部を覆うとともに、前記ゲート電極の側面を覆うように、前記絶縁膜を残す工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記2)前記絶縁膜を加工する工程の後に、前記活性領域に導入した前記第1の不純物及び前記抵抗体に導入した前記第2の不純物を、熱処理により活性化させる工程を更に含むことを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(付記3)前記第2の不純物を導入する工程において、前記抵抗体と共に前記活性領域に前記第2の不純物を導入することを特徴とする付記1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
(付記4)前記抵抗体の上面の露出部位にシリサイド層を形成する工程を更に含むことを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(付記5)半導体基板上に第1及び第2の素子分離構造が形成され、前記第1の素子分離構造により画定された活性領域にトランジスタを、前記第2の素子分離構造上に抵抗素子をそれぞれ備えてなる半導体装置の製造方法であって、
前記抵抗素子を形成するに際して、
前記第2の素子分離構造上を含む前記半導体基板上に半導体膜を形成し、前記第2の素子分離構造上に前記半導体膜が残るように前記半導体膜を加工して抵抗体を形成する工程と、
前記抵抗体を露出させるマスクを形成し、前記マスクを用いて前記抵抗体内に不純物を導入した後、前記マスクを除去する工程と、
前記マスクを除去した直後に、前記抵抗体を覆うように絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を加工して、前記抵抗体の上面の一部を覆う形状に前記絶縁膜を残す工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記6)前記絶縁膜を加工する工程の後に、前記抵抗体に導入した前記不純物を、熱処理により活性化させる工程を更に含むことを特徴とする付記5に記載の半導体装置の製造方法。
(付記7)前記半導体膜を加工する工程において、前記第2の素子分離構造上と共に前記活性領域上に前記半導体膜が残るように前記半導体膜を加工し、前記抵抗体及びゲート電極を形成することを特徴とする付記5又は6に記載の半導体装置の製造方法。
(付記8)前記絶縁膜を加工する工程において、前記抵抗体の上面の一部を覆うとともに、前記ゲート電極の側面を覆うように、前記絶縁膜を残すことを特徴とする付記5〜7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(付記9)前記抵抗体内に前記不純物を導入する工程の前に、前記活性領域における前記ゲート電極の両側に他の不純物を導入する工程を更に含むことを特徴とする付記5〜8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(付記10)前記抵抗体の上面の露出部位にシリサイド層を形成する工程を更に含むことを特徴とする付記5〜9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(付記11)前記シリサイド層を形成する工程において、前記抵抗体の上面の露出部位に前記シリサイド層を形成する共に、前記活性領域における前記トランジスタをサリサイド化することを特徴とする付記10に記載の半導体装置の製造方法。
(付記12)前記抵抗体内に前記不純物を導入する工程において、前記抵抗体と共に前記活性領域に前記不純物を導入することを特徴とする付記5〜11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
相異なる製造プロセスで形成した抵抗素子について、本発明者が調べた抵抗値の確率プロットを示す特性図である。 第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図2に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図3に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図4に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図5に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図6に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図7に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図8に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図9に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図10に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図11に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図12に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図13に引き続き、第1の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 第1の実施形態の変形例による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図15に引き続き、第1の実施形態の変形例による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図16に引き続き、第1の実施形態の変形例による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図17に引き続き、第1の実施形態の変形例による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 第2の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図19に引き続き、第2の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図20に引き続き、第2の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図21に引き続き、第2の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図22に引き続き、第2の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図23に引き続き、第2の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。 図24に引き続き、第2の実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
符号の説明
1,101 シリコン基板
2,102 第1のSTI領域
3,103 第2のSTI領域
17 トンネル酸化膜
18 フローティングゲート電極
19 ONO膜
26,27,28,121,122 SiO膜
29,43,44,45,46,47,48,126,127,128,129 LDD領域
30,61,70,72,152 サイドウォールスペーサ
41,124 抵抗体
42,125 ゲート電極
49,71,130 シリコン酸化膜
50,73,151 シリサイドブロック層
62,63,153,154 ソース/ドレイン領域
64,155 シリサイド層
80 制御ゲート電極
81,160 抵抗素子

Claims (10)

  1. 半導体基板上に第1及び第2の素子分離構造が形成され、前記第1の素子分離構造により画定された活性領域にトランジスタを、前記第2の素子分離構造上に抵抗素子をそれぞれ備えてなる半導体装置の製造方法であって、
    前記第2の素子分離構造上を含む前記半導体基板上に半導体膜を形成し、前記第2の素子分離構造上及び前記活性領域上にそれぞれ前記半導体膜が残るように前記半導体膜を加工し、抵抗体及びゲート電極を形成する工程と、
    前記活性領域を露出させる第1のマスクを形成し、前記活性領域における前記ゲート電極の両側に第1の不純物を導入した後、前記第1のマスクを除去する工程と、
    前記抵抗体を露出させる第2のマスクを形成し、前記抵抗体内に第2の不純物を導入した後、前記第2のマスクを除去する工程と、
    前記第2のマスクを除去した直後に、前記抵抗体及び前記ゲート電極を含む全面に絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜を加工して、前記抵抗体の上面の一部を覆うとともに、前記ゲート電極の側面を覆うように、前記絶縁膜を残す工程と
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記絶縁膜を加工する工程の後に、前記活性領域に導入した前記第1の不純物及び前記抵抗体に導入した前記第2の不純物を、熱処理により活性化させる工程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記第2の不純物を導入する工程において、前記抵抗体と共に前記活性領域に前記第2の不純物を導入することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記抵抗体の上面の露出部位にシリサイド層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 半導体基板上に第1及び第2の素子分離構造が形成され、前記第1の素子分離構造により画定された活性領域にトランジスタを、前記第2の素子分離構造上に抵抗素子をそれぞれ備えてなる半導体装置の製造方法であって、
    前記抵抗素子を形成するに際して、
    前記第2の素子分離構造上を含む前記半導体基板上に半導体膜を形成し、前記第2の素子分離構造上に前記半導体膜が残るように前記半導体膜を加工して抵抗体を形成する工程と、
    前記抵抗体を露出させるマスクを形成し、前記マスクを用いて前記抵抗体内に不純物を導入した後、前記マスクを除去する工程と、
    前記マスクを除去した直後に、前記抵抗体を覆うように絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜を加工して、前記抵抗体の上面の一部を覆う形状に前記絶縁膜を残す工程と
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 前記絶縁膜を加工する工程の後に、前記抵抗体に導入した前記不純物を、熱処理により活性化させる工程を更に含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記半導体膜を加工する工程において、前記第2の素子分離構造上と共に前記活性領域上に前記半導体膜が残るように前記半導体膜を加工し、前記抵抗体及びゲート電極を形成することを特徴とする請求項5又は6に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記絶縁膜を加工する工程において、前記抵抗体の上面の一部を覆うとともに、前記ゲート電極の側面を覆うように、前記絶縁膜を残すことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記抵抗体内に前記不純物を導入する工程の前に、前記活性領域における前記ゲート電極の両側に他の不純物を導入する工程を更に含むことを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記抵抗体の上面の露出部位にシリサイド層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項5〜9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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