JP2007141905A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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JP2007141905A JP2005329636A JP2005329636A JP2007141905A JP 2007141905 A JP2007141905 A JP 2007141905A JP 2005329636 A JP2005329636 A JP 2005329636A JP 2005329636 A JP2005329636 A JP 2005329636A JP 2007141905 A JP2007141905 A JP 2007141905A
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Toshiyuki Ooashi
敏行 大芦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the nonconformity due to the difference in the depth of a contact reaching a FUSI gate electrode, and that of a contact reaching a source/drain layer. <P>SOLUTION: Two FUSI contacts 41 are arranged, passing through the thickness direction of an interlayer insulating film 4 and reaching silicide layers 35 in the upper layers of the two source/drain layers 34 and the FUSI gate electrodes 32. In the FUSI contact 41, a contact opening CH1, passing through inside the interlayer insulating film 4, is filled with a FUSI contact layer 411 which is completely turned into silicide, and the contact 41 has the same height as the FUSI gate electrode 32. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、ゲート電極をメタル化したMOSトランジスタを備えた半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a semiconductor device including a MOS transistor having a gate electrode metallized and a manufacturing method thereof.

MOSトランジスタのゲート長が45nm程度に設定される、いわゆる45nm世代以降の半導体装置では、ゲート絶縁膜上に堆積したポリシリコンゲートを完全にシリサイド化したFUSI(fully silicided)ゲートなどのメタルゲートが必要とされている。   In a semiconductor device of the so-called 45 nm generation or later in which the gate length of the MOS transistor is set to about 45 nm, a metal gate such as a FUSI (fully silicided) gate in which the polysilicon gate deposited on the gate insulating film is completely silicided is required. It is said that.

FUSIゲートの製造方法については、特許文献1において図9〜図14を用いて一例が開示されている。   An example of the manufacturing method of the FUSI gate is disclosed in Patent Document 1 with reference to FIGS.

特開2005−243678号公報JP 2005-243678 A

特許文献1の図14においては、ソース・ドレイン層に達するコンタクト部が示されているが、FUSIゲート電極を上層の配線に電気的に接続するためのコンタクト部を想定した場合、当該コンタクト部はFUSIゲート電極の高さの分だけ浅くなり、ソース・ドレイン層に達するコンタクト部とは深さが異なるので、以下の不具合が生じる可能性がある。   In FIG. 14 of Patent Document 1, a contact portion reaching the source / drain layer is shown. However, when a contact portion for electrically connecting the FUSI gate electrode to the upper wiring is assumed, the contact portion is Since the depth is different from the contact portion reaching the source / drain layer, it becomes shallower by the height of the FUSI gate electrode, which may cause the following problems.

すなわち、コンタクト開口部の形成に際してのエッチング制御が難しく、ソース・ドレイン層に達するコンタクト部においては、コンタクト開口部の底面の面積が小さくなって、最終的にはソース・ドレイン層とコンタクト部との接触抵抗が増えるという可能性がある。また、FUSIゲート電極に達するコンタクト部においては、ミスアライメントが生じた場合には、FUSIゲート電極上から外れた部分でエッチングが進行し、FUSIゲート電極の側面に沿ってスリット状の開口部が設けられるが、当該開口部内ではバリアメタル層を確実に形成できないという問題が生じる。   That is, it is difficult to control the etching when forming the contact opening, and in the contact portion reaching the source / drain layer, the area of the bottom surface of the contact opening is reduced, and finally the contact between the source / drain layer and the contact portion is reduced. Contact resistance may increase. In addition, in the contact portion reaching the FUSI gate electrode, if misalignment occurs, etching proceeds at a portion off the FUSI gate electrode, and a slit-shaped opening is provided along the side surface of the FUSI gate electrode. However, there arises a problem that the barrier metal layer cannot be reliably formed in the opening.

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、FUSIゲート電極に達するコンタクト部と、ソース・ドレイン層に達するコンタクト部とで深さが異なることに起因する不具合を解消した半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and has solved the problem caused by the difference in depth between the contact portion reaching the FUSI gate electrode and the contact portion reaching the source / drain layer. An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

本発明に係る請求項1記載の半導体装置は、半導体基板上に配設され、シリサイドで構成されるシリサイドゲート電極を有する電界効果型トランジスタと、前記電界効果型トランジスタを含めて前記半導体基板上を覆う層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に配設された配線層と、前記層間絶縁膜を厚さ方向に貫通するように設けられ、前記配線層と前記電界効果型トランジスタのソース・ドレイン層とを電気的に接続するコンタクト手段と、を備え、前記コンタクト手段は、前記ソース・ドレイン層上に配設され、前記シリサイドで構成されるシリサイドコンタクト部を有し、前記シリサイドコンタクト部の高さは、前記シリサイドゲート電極と同じ高さを有している。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a field effect transistor having a silicide gate electrode made of silicide and disposed on a semiconductor substrate, the semiconductor device including the field effect transistor on the semiconductor substrate. An interlayer insulating film to be covered; a wiring layer disposed on the interlayer insulating film; and the wiring layer and a source / drain layer of the field effect transistor provided to penetrate the interlayer insulating film in a thickness direction Contact means for electrically connecting to each other, and the contact means is provided on the source / drain layer, has a silicide contact portion made of the silicide, and has a height of the silicide contact portion. Has the same height as the silicide gate electrode.

本発明に係る請求項6記載の半導体装置の製造方法は、以下の工程(a)〜(g)を備えている。すなわち、半導体基板上に、少なくともゲート絶縁膜およびゲートポリシリコン層の積層膜を選択的に形成する工程(a)と、前記積層膜の側面にサイドウォール絶縁膜を形成する工程(b)と、前記積層膜および前記サイドウォール絶縁膜をマスクとして不純物のイオン注入を行って、前記半導体基板の表面内にソース・ドレイン層を形成する工程(c)と、前記工程(c)の後に、前記サイドウォール絶縁膜が形成された前記積層膜を覆うように前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程(d)と、前記層間絶縁膜を貫通して、前記ソース・ドレイン層に達するコンタクト開口部を形成する工程(e)と、前記コンタクト開口部にポリシリコン層を充填する工程(f)と、前記コンタクト開口部に充填された前記ポリシリコン層および前記ゲートポリシリコン層を完全にシリサイド化して、前記層間絶縁膜を貫通して前記シリサイド層に達するシリサイドコンタクト部およびシリサイドで構成されるシリサイドゲート電極を形成する工程(g)とを備えている。   A method for manufacturing a semiconductor device according to a sixth aspect of the present invention includes the following steps (a) to (g). That is, a step (a) of selectively forming a laminated film of at least a gate insulating film and a gate polysilicon layer on a semiconductor substrate, a step (b) of forming a sidewall insulating film on a side surface of the laminated film, A step (c) of forming a source / drain layer in the surface of the semiconductor substrate by ion implantation of impurities using the stacked film and the sidewall insulating film as a mask; and after the step (c), the side A step (d) of forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate so as to cover the laminated film on which the wall insulating film is formed; and a contact opening reaching the source / drain layer through the interlayer insulating film Forming the contact opening, filling the contact opening with a polysilicon layer, and filling the contact opening with the polysilicon layer and the gate policy. Fully silicided Con layer, and a step (g) to form a silicide gate electrode composed of the interlayer insulating film to penetrate reach the silicide layer silicide contacts portion and silicide.

本発明に係る請求項1記載の半導体装置によれば、配線層と電界効果型トランジスタのソース・ドレイン層とを電気的に接続するコンタクト手段において、ソース・ドレイン層上に配設され、シリサイドで構成されるシリサイドコンタクト部が、シリサイドゲート電極と同じ高さを有するので、シリサイドコンタクト部から配線層までの距離と、シリサイドゲート電極から配線層までの距離とを同じにすることができる。このため、例えば、コンタクト手段を多段構造とし、シリサイドゲート電極と配線層との間に存在する層間絶縁膜を貫通してシリサイドゲート電極やシリサイドコンタクト部に達するような複数のコンタクト開口部を形成する場合、これらコンタクト開口部の深さを同じにできる。このため、シリサイドゲート電極に達するコンタクト開口部が、シリサイドゲート電極上から部分的に外れて形成された場合でも、オーバーエッチングが起きることがなく、上記コンタクト開口部に充填される導電体とシリサイドゲート電極とが直接接触することが防止され、両者が接触することによるシリサイドゲート電極の欠損に起因してゲートの抵抗値に変動が生じることが防止され、ゲート抵抗の安定した半導体装置を得ることができる。また、オーバーエッチングに起因して、シリサイドゲート電極とソース・ドレイン層とが短絡することも防止され、電界効果型トランジスタの動作に不具合が生じることも防止できる。また、例えば、コンタクト手段を多段構造とした場合には、配線層とソース・ドレイン層との電気的な接続のための個々のコンタクト開口部の深さを浅くすることができ、コンタクト開口部のエッチングが不完全となることが防止され、ソース・ドレイン層とコンタクト手段との接触抵抗が増えるという問題を防止できる。   According to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, the contact means for electrically connecting the wiring layer and the source / drain layer of the field effect transistor is disposed on the source / drain layer and is made of silicide. Since the silicide contact portion to be formed has the same height as the silicide gate electrode, the distance from the silicide contact portion to the wiring layer and the distance from the silicide gate electrode to the wiring layer can be made the same. For this reason, for example, the contact means has a multistage structure, and a plurality of contact openings are formed so as to penetrate the interlayer insulating film existing between the silicide gate electrode and the wiring layer and reach the silicide gate electrode and the silicide contact portion. In this case, the depths of these contact openings can be made the same. Therefore, even when the contact opening reaching the silicide gate electrode is formed partially off the silicide gate electrode, overetching does not occur, and the conductor and the silicide gate filled in the contact opening It is possible to prevent a direct contact with the electrode, prevent a variation in the resistance value of the gate due to the defect of the silicide gate electrode due to the contact of both, and obtain a semiconductor device having a stable gate resistance. it can. Further, it is possible to prevent the silicide gate electrode and the source / drain layer from being short-circuited due to over-etching, and it is possible to prevent a problem from occurring in the operation of the field effect transistor. For example, when the contact means has a multistage structure, the depth of each contact opening for electrical connection between the wiring layer and the source / drain layer can be reduced. Incomplete etching is prevented, and the problem that the contact resistance between the source / drain layer and the contact means increases can be prevented.

本発明に係る請求項6記載の半導体装置の製造方法によれば、コンタクト開口部に充填されたポリシリコン層およびゲートポリシリコン層を同時にシリサイド化することで、シリサイドゲート電極と同じ高さを有するシリサイドコンタクト部を形成するので、シリサイドコンタクト部を比較的簡便に得ることができる。   According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect of the present invention, the polysilicon layer and the gate polysilicon layer filled in the contact opening are simultaneously silicided to have the same height as the silicide gate electrode. Since the silicide contact portion is formed, the silicide contact portion can be obtained relatively easily.

<A.実施の形態1>
<A−1.装置構成>
本発明に係る実施の形態1の半導体装置として、図1に、FUSIゲートを有したMOSトランジスタ(電界効果型トランジスタ)を備えた半導体装置100の断面構成を示す。
<A. Embodiment 1>
<A-1. Device configuration>
As a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device 100 including a MOS transistor (field effect transistor) having a FUSI gate.

図1に示すように、シリコン基板等の半導体基板1上の素子分離絶縁膜2で規定される活性領域上に、ゲート絶縁膜31を間に挟んで配設されたFUSIゲート電極32と、FUSIゲート電極32の側面に配設されたサイドウォール絶縁膜33と、FUSIゲート電極32のゲート長方向の両側面外方の半導体基板1の表面内にそれぞれ配設されたソース・ドレイン層34と、ソース・ドレイン層34の上層部に形成されたシリサイド層35とを有したMOSトランジスタ30が配設されている。   As shown in FIG. 1, a FUSI gate electrode 32 disposed on an active region defined by an element isolation insulating film 2 on a semiconductor substrate 1 such as a silicon substrate with a gate insulating film 31 interposed therebetween, and a FUSI A sidewall insulating film 33 disposed on the side surface of the gate electrode 32; a source / drain layer 34 disposed on the surface of the semiconductor substrate 1 outside both sides of the FUSI gate electrode 32 in the gate length direction; A MOS transistor 30 having a silicide layer 35 formed in the upper layer portion of the source / drain layer 34 is provided.

そして、MOSトランジスタ30を覆うように層間絶縁膜4が配設され、層間絶縁膜4を厚さ方向に貫通して2つのソース・ドレイン層34上層部のシリサイド層35およびFUSIゲート電極32にそれぞれ達する2つのFUSIコンタクト部41が設けられている。   An interlayer insulating film 4 is disposed so as to cover the MOS transistor 30, and penetrates the interlayer insulating film 4 in the thickness direction to the silicide layer 35 and the FUSI gate electrode 32 in the upper layer portion of the two source / drain layers 34. Two reaching FUSI contact portions 41 are provided.

FUSIコンタクト部41は、層間絶縁膜4を貫通するコンタクト開口部CH1内に、完全にシリサイド化されたFUSIコンタクト層411を充填して構成されており、FUSIゲート電極32と同じ高さを有している。   The FUSI contact portion 41 is configured by filling a fully-silicided FUSI contact layer 411 in a contact opening CH1 penetrating the interlayer insulating film 4, and has the same height as the FUSI gate electrode 32. ing.

層間絶縁膜4の厚さは、FUSIゲート電極32の上面が露出する厚さに設定され、層間絶縁膜4の表面には、FUSIゲート電極32およびFUSIコンタクト部41の上面が露出している。そして、層間絶縁膜4上を覆うように層間絶縁膜5が配設され、層間絶縁膜5を厚さ方向に貫通して2つのFUSIコンタクト部41にそれぞれ達する複数のコンタクトプラグ51が設けられている。   The thickness of the interlayer insulating film 4 is set such that the upper surface of the FUSI gate electrode 32 is exposed, and the upper surfaces of the FUSI gate electrode 32 and the FUSI contact portion 41 are exposed on the surface of the interlayer insulating film 4. An interlayer insulating film 5 is provided so as to cover the interlayer insulating film 4, and a plurality of contact plugs 51 that penetrate the interlayer insulating film 5 in the thickness direction and reach the two FUSI contact portions 41 are provided. Yes.

コンタクトプラグ51は、層間絶縁膜5を貫通するコンタクト開口部CH2内に、プラグ層511として例えばタングステン(W)が充填されて構成されるが、コンタクト開口部CH2の内面は、例えば窒化チタン(TiN)とチタン(Ti)との積層膜で構成される多層メタル層512で覆われており、プラグ層511が直接に層間絶縁膜5と接触しない構成となっている。   The contact plug 51 is configured by filling, for example, tungsten (W) as the plug layer 511 into the contact opening CH2 penetrating the interlayer insulating film 5, and the inner surface of the contact opening CH2 is made of, for example, titanium nitride (TiN). ) And titanium (Ti), and the plug layer 511 is not in direct contact with the interlayer insulating film 5.

また、層間絶縁膜5上には、各コンタクトプラグ51の上部を覆うようにパターニングされた配線層7が配設されている。   On the interlayer insulating film 5, a wiring layer 7 patterned so as to cover the upper portion of each contact plug 51 is disposed.

なお、FUSIコンタクト部41とコンタクトプラグ51とで、配線層7とソース・ドレイン層34との電気的な接続を行うので、FUSIコンタクト部41およびコンタクトプラグ51を合わせてコンタクト手段と呼称する場合もある。   Since the wiring layer 7 and the source / drain layer 34 are electrically connected by the FUSI contact portion 41 and the contact plug 51, the FUSI contact portion 41 and the contact plug 51 may be collectively referred to as contact means. is there.

図2には、半導体装置100を上部から見た平面図を示す。
図2に示すA−A線での断面図が図1に相当するが、図2に示すようにFUSIゲート電極32に接続されるコンタクトプラグ51は、FUSIゲート電極32のゲート幅方向の一方の端部に接触するように設けられるので、当該コンタクトプラグ51の断面は、図1においては現れない。しかし、図1においては便宜的にFUSIゲート電極32に接続されるコンタクトプラグ51も断面図で表している。
FIG. 2 shows a plan view of the semiconductor device 100 as viewed from above.
2 corresponds to FIG. 1, but as shown in FIG. 2, the contact plug 51 connected to the FUSI gate electrode 32 is one of the FUSI gate electrodes 32 in the gate width direction. Since the contact plug 51 is provided so as to be in contact with the end portion, the cross section of the contact plug 51 does not appear in FIG. However, in FIG. 1, the contact plug 51 connected to the FUSI gate electrode 32 is also shown in a sectional view for convenience.

また、図2に示されるように、FUSIコンタクト部41はソース・ドレイン層34の幅と同程度の長さを有し、ソース・ドレイン層34上からはみ出さないように配設されている。   Further, as shown in FIG. 2, the FUSI contact portion 41 has a length approximately the same as the width of the source / drain layer 34 and is disposed so as not to protrude from the source / drain layer 34.

<A−2.製造方法>
次に、製造工程を順に示す断面図である図3〜図12を用いて、半導体装置100の製造方法について説明する。
<A-2. Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 100 will be described with reference to FIGS.

まず、図3に示す工程において、半導体基板1の主面内に素子分離絶縁膜2を設けて活性領域を規定する。   First, in the step shown in FIG. 3, an element isolation insulating film 2 is provided in the main surface of the semiconductor substrate 1 to define an active region.

次に、図4に示す工程において、半導体基板1上全面に、例えば原子層堆積法(ALD:Atomic Layer Deposition)を用いて、いわゆるHi-k膜と呼称されるHfSiON(窒素を含有するハフニウムシリケート)膜等の高誘電体膜HD1を形成する。これが後にゲート絶縁膜31となる。なお、ゲート絶縁膜31の材料としては、上記HfSiONに限定されるものではなく、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などでも良い。   Next, in the step shown in FIG. 4, HfSiON (hafnium silicate containing nitrogen) called a so-called Hi-k film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by using, for example, atomic layer deposition (ALD). ) A high dielectric film HD1 such as a film is formed. This later becomes the gate insulating film 31. The material of the gate insulating film 31 is not limited to the above HfSiON, but may be a silicon oxide film or a silicon nitride film.

次に、高誘電率膜HD1上全面に、例えばCVD(chemical vapor Deposition)法を用いてポリシリコン層PS1を形成する。ここで、ポリシリコン層PS1の厚さは20〜100nmの厚さに設定される。   Next, a polysilicon layer PS1 is formed on the entire surface of the high dielectric constant film HD1 by using, for example, a CVD (chemical vapor deposition) method. Here, the thickness of the polysilicon layer PS1 is set to a thickness of 20 to 100 nm.

次に、ポリシリコン層PS1上全面に、例えばCVD法を用いてシリコン窒化膜SN1を形成する。なお、シリコン窒化膜SN1の厚さは、ポリシリコン層PS1の厚さの1/3〜1/5程度とする。   Next, a silicon nitride film SN1 is formed on the entire surface of the polysilicon layer PS1 by using, for example, a CVD method. The thickness of the silicon nitride film SN1 is about 1/3 to 1/5 of the thickness of the polysilicon layer PS1.

次に、図5に示す工程において、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングを用いて、シリコン窒化膜SN1、ポリシリコン層PS1、高誘電体膜HD1を順次選択的に除去して、半導体基板1上にゲート絶縁膜31、ゲートポリシリコン層320およびキャップ窒化膜21の積層膜LFを形成する。   Next, in the step shown in FIG. 5, the silicon nitride film SN1, the polysilicon layer PS1, and the high dielectric film HD1 are selectively removed sequentially using photolithography and dry etching to insulate the semiconductor substrate 1 on the gate. A laminated film LF of the film 31, the gate polysilicon layer 320 and the cap nitride film 21 is formed.

なお、キャップ窒化膜21は、後のシリサイド工程でゲートポリシリコン層320がシリサイド化されるのを防止するために、ゲートポリシリコン層320のキャップとして設ける層である。   The cap nitride film 21 is a layer provided as a cap for the gate polysilicon layer 320 in order to prevent the gate polysilicon layer 320 from being silicided in a later silicide process.

続いて、積層膜LFを含めた半導体基板1上全面を覆うように、例えばCVD法を用いてシリコン窒化膜を形成し、その後、半導体基板1上の当該シリコン窒化膜をドライエッチングにより除去して、図6に示すように、積層膜LFの側面にサイドウォール絶縁膜33を形成する。   Subsequently, a silicon nitride film is formed using, for example, a CVD method so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate 1 including the stacked film LF, and then the silicon nitride film on the semiconductor substrate 1 is removed by dry etching. As shown in FIG. 6, a sidewall insulating film 33 is formed on the side surface of the laminated film LF.

そして、サイドウォール絶縁膜33が形成された積層膜LFを注入マスクとして、半導体基板1の表面内に不純物のイオン注入を行い、サイドウォール絶縁膜33のゲート長方向の両側面外方の半導体基板1の表面内にそれぞれソース・ドレイン層34を形成する。なお、ソース・ドレイン層34はサイドウォール絶縁膜33の下方にまで延在しているが、この部分は、ソース・ドレイン層34の形成に先立って形成されたソース・ドレインエクステンション層である。なお、ソース・ドレインエクステンション層の製造方法は周知であるので、説明は省略する。   Then, using the laminated film LF on which the sidewall insulating film 33 is formed as an implantation mask, impurity ions are implanted into the surface of the semiconductor substrate 1, and the semiconductor substrate outside the both side surfaces in the gate length direction of the sidewall insulating film 33 is obtained. A source / drain layer 34 is formed in the surface of 1. The source / drain layer 34 extends below the side wall insulating film 33, but this portion is a source / drain extension layer formed prior to the formation of the source / drain layer 34. Since the method for manufacturing the source / drain extension layer is well known, the description thereof is omitted.

次に、サイドウォール絶縁膜33が形成された積層膜LFを含めた半導体基板1上全面を覆うように、例えばNi(ニッケル)などの高融点金属層を、例えばスパッタリング法で形成し、熱処理によりシリコンとのシリサイド反応を起こさせてニッケルシリサイド層を形成する。なお、シリサイド反応は絶縁膜との間では起きないので、サイドウォール絶縁膜33上およびキャップ窒化膜21上には未反応の高融点金属層が残り、これを除去することで、図6に示すように、ソース・ドレイン層34の上層部のみにシリサイド層35を形成する。   Next, a refractory metal layer such as Ni (nickel) is formed by, for example, a sputtering method so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate 1 including the laminated film LF on which the sidewall insulating film 33 is formed. A nickel silicide layer is formed by causing a silicide reaction with silicon. Since the silicide reaction does not occur with the insulating film, an unreacted refractory metal layer remains on the sidewall insulating film 33 and the cap nitride film 21 and is removed, as shown in FIG. Thus, the silicide layer 35 is formed only on the upper layer portion of the source / drain layer 34.

なお、高融点金属層としてはNiに限定されず、Co(コバルト)、チタン(Ti)、タングステン(W)やモリブデン(Mo)など、シリサイド反応を起こすシリサイド金属であれば使用可能である。   Note that the refractory metal layer is not limited to Ni, and any suicide metal that causes a silicide reaction, such as Co (cobalt), titanium (Ti), tungsten (W), and molybdenum (Mo), can be used.

次に、図7に示す工程において、サイドウォール絶縁膜33が形成された積層膜LFを完全に覆うように、半導体基板1上全面に、例えばCVD法を用いてシリコン酸化膜を形成し、その後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により当該シリコン酸化膜を平坦化して層間絶縁膜4を得る。なお、層間絶縁膜4はキャップ窒化膜21の上面が露出するように平坦化される。   Next, in the process shown in FIG. 7, a silicon oxide film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by using, for example, a CVD method so as to completely cover the laminated film LF on which the sidewall insulating film 33 is formed. Then, the silicon oxide film is planarized by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method to obtain the interlayer insulating film 4. The interlayer insulating film 4 is planarized so that the upper surface of the cap nitride film 21 is exposed.

次に、図8に示す工程において、キャップ窒化膜21をウエットエッチングにより除去して、ゲートポリシリコン層320の上面を露出させる。なお、キャップ窒化膜21が除去された跡は、窪み部RPとなる。   Next, in the step shown in FIG. 8, the cap nitride film 21 is removed by wet etching, and the upper surface of the gate polysilicon layer 320 is exposed. It should be noted that the trace from which the cap nitride film 21 has been removed becomes a recessed portion RP.

次に、図9に示す工程において、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングを用いて、ソース・ドレイン層34の上層部に配設されたシリサイド層35に達するコンタクト開口部CH1を形成する。   Next, in the step shown in FIG. 9, a contact opening CH1 reaching the silicide layer 35 disposed on the upper layer portion of the source / drain layer 34 is formed by photolithography and dry etching.

次に、図10に示す工程において、層間絶縁膜4上全面に、例えばCVD法を用いてポリシリコン層を形成してコンタクト開口部CH1を埋め込み、その後当該ポリシリコン層をエッチバックすることで、コンタクト開口部CH1内にポリシリコン層410が充填された構成を得る。なお、この工程で、層間絶縁膜4の窪み部RPにもポリシリコン層410が充填され、ゲートポリシリコン層320上をポリシリコン層410が覆うことになる。ここで、ポリシリコン層410の厚さは20〜100nmに設定される。   Next, in the process shown in FIG. 10, a polysilicon layer is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 4 by using, for example, a CVD method to fill the contact opening CH1, and then the polysilicon layer is etched back. A structure in which the polysilicon layer 410 is filled in the contact opening CH1 is obtained. In this step, the recess RP of the interlayer insulating film 4 is also filled with the polysilicon layer 410, and the polysilicon layer 410 covers the gate polysilicon layer 320. Here, the thickness of the polysilicon layer 410 is set to 20 to 100 nm.

次に、図11に示す工程において、層間絶縁膜4上全面を覆うように、高融点金属層、ここでは厚さ50〜200nmのNi層を、例えばスパッタリング法で形成し、熱処理によりシリコンとのシリサイド反応を起こさせて、ゲートポリシリコン層320およびポリシリコン層410を完全にシリサイド化する。   Next, in the step shown in FIG. 11, a refractory metal layer, here a Ni layer having a thickness of 50 to 200 nm, is formed by sputtering, for example, so as to cover the entire surface of the interlayer insulating film 4. A silicide reaction is caused to completely silicide the gate polysilicon layer 320 and the polysilicon layer 410.

より具体的には、Ni層を形成した後に、300〜400℃で10〜60秒間の熱処理を行ってシリサイド反応を起こさせる。   More specifically, after forming the Ni layer, a heat treatment is performed at 300 to 400 ° C. for 10 to 60 seconds to cause a silicide reaction.

その後、APM(Ammonia-Hydrogen Peroxide Mixture)液等を用いて、未反応のNi層を除去し、さらに500〜600℃で10〜60秒間の熱処理を行って、ゲートポリシリコン層320およびポリシリコン層410を完全にシリサイド化し、それぞれFUSIゲート電極32およびFUSIコンタクト層411を形成する。   Thereafter, the unreacted Ni layer is removed by using an APM (Ammonia-Hydrogen Peroxide Mixture) solution and the like, and further heat treatment is performed at 500 to 600 ° C. for 10 to 60 seconds to obtain the gate polysilicon layer 320 and the polysilicon layer. 410 is completely silicided to form a FUSI gate electrode 32 and a FUSI contact layer 411, respectively.

このように2回の熱処理を行うことで、ゲートポリシリコン層320およびポリシリコン層410を確実に完全にシリサイド化することができる。   By performing the heat treatment twice in this manner, the gate polysilicon layer 320 and the polysilicon layer 410 can be completely silicided reliably.

なお、図11においては、FUSIゲート電極32およびFUSIコンタクト層411を形成した後、CMP法によりFUSIゲート電極32およびFUSIコンタクト層411を含む層間絶縁膜4をさらに研磨する。   In FIG. 11, after the FUSI gate electrode 32 and the FUSI contact layer 411 are formed, the interlayer insulating film 4 including the FUSI gate electrode 32 and the FUSI contact layer 411 is further polished by the CMP method.

このときの研磨厚さは、ゲートポリシリコン層320上に形成されたポリシリコン層410がシリサイド化した部分の厚さに相当する厚さに設定される。なお、当該部分を研磨除去せずに、FUSIゲート電極32として使用しても良いが、シリサイド工程の後に層間絶縁膜4を再度研磨することで、平坦性を高めることができる。   The polishing thickness at this time is set to a thickness corresponding to the thickness of the silicided portion of the polysilicon layer 410 formed on the gate polysilicon layer 320. Note that the portion may be used as the FUSI gate electrode 32 without being removed by polishing, but the planarity can be improved by polishing the interlayer insulating film 4 again after the silicide process.

ここで、FUSIゲート電極32の最終的な厚さは20〜100nmであり、ゲート長は40nm程度である。   Here, the final thickness of the FUSI gate electrode 32 is 20 to 100 nm, and the gate length is about 40 nm.

次に、図12に示す工程において、層間絶縁膜4上全面に、例えばCVD法を用いてシリコン酸化膜を形成し、その後、CMP法により当該シリコン酸化膜を平坦化して層間絶縁膜5を得る。   Next, in the step shown in FIG. 12, a silicon oxide film is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 4 by using, for example, the CVD method, and then the silicon oxide film is planarized by the CMP method to obtain the interlayer insulating film 5. .

続いて、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングを用いて、層間絶縁膜5を貫通して2つのFUSIコンタクト部41およびFUSIゲート電極32にそれぞれ達する複数のコンタクト開口部CH2を形成する。   Subsequently, a plurality of contact openings CH2 penetrating the interlayer insulating film 5 and reaching the two FUSI contact portions 41 and the FUSI gate electrode 32 are formed by using photolithography and dry etching.

その後、層間絶縁膜5上全面に、例えばCVD法を用いてTiN層を形成し、その上に例えばスパッタリング法を用いてTi層を積層してコンタクト開口部CH2の内面を覆う。そして、Ti層上に例えばCVD法によりW層を形成することで、コンタクト開口部CH2内にW層を充填する。   Thereafter, a TiN layer is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 5 by using, for example, a CVD method, and a Ti layer is laminated thereon by using, for example, a sputtering method to cover the inner surface of the contact opening CH2. Then, a W layer is formed on the Ti layer by, for example, a CVD method, thereby filling the contact opening CH2 with the W layer.

続いて、CMP法により層間絶縁膜5上のW層、Ti層およびTiN層を除去することで、各コンタクト開口部CH2が、多層メタル層512およびプラグ層511で埋め込まれたコンタクトプラグ51を得る。   Subsequently, by removing the W layer, the Ti layer, and the TiN layer on the interlayer insulating film 5 by the CMP method, the contact plug 51 in which each contact opening CH2 is embedded with the multilayer metal layer 512 and the plug layer 511 is obtained. .

その後、層間絶縁膜5上に、例えば銅(Cu)で導電層を形成し、当該導電層をフォトリソグラフィーおよびドライエッチングを用いて、各コンタクトプラグ51の上部を覆うようにパターニングすることで銅の配線層7を形成し、図1に示した構成を得る。   Thereafter, a conductive layer is formed on the interlayer insulating film 5 with, for example, copper (Cu), and the conductive layer is patterned to cover the top of each contact plug 51 by using photolithography and dry etching. A wiring layer 7 is formed to obtain the configuration shown in FIG.

なお、配線層7は最上層の配線層に限定されるものではなく、層間絶縁膜5の上にさらに形成される層間絶縁膜中に形成しても良いことは言うまでもない。   Needless to say, the wiring layer 7 is not limited to the uppermost wiring layer, and may be formed in an interlayer insulating film further formed on the interlayer insulating film 5.

<A−3.効果>
本発明による効果の説明に先立って、従来の半導体装置における問題点をさらに詳細に説明する。
<A-3. Effect>
Prior to the description of the effects of the present invention, problems in the conventional semiconductor device will be described in more detail.

図22は、FUSIゲートを有したMOSトランジスタを備えた従来の半導体装置90の構成を示す断面である。   FIG. 22 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor device 90 including a MOS transistor having a FUSI gate.

図22に示すように、シリコン基板等の半導体基板1上の素子分離絶縁膜2で規定される活性領域上に、ゲート絶縁膜11を間に挟んで配設されたFUSIゲート電極12と、FUSIゲート電極12の側面に配設されたサイドウォール絶縁膜13と、FUSIゲート電極12のゲート長方向の両側面外方の半導体基板1の表面内にそれぞれ配設されたソース・ドレイン層14とを有したMOSトランジスタ3が配設されている。   As shown in FIG. 22, a FUSI gate electrode 12 disposed on an active region defined by an element isolation insulating film 2 on a semiconductor substrate 1 such as a silicon substrate with a gate insulating film 11 interposed therebetween, and a FUSI Side wall insulating films 13 disposed on the side surfaces of the gate electrode 12 and source / drain layers 14 disposed on the surface of the semiconductor substrate 1 outside both side surfaces of the FUSI gate electrode 12 in the gate length direction, respectively. A MOS transistor 3 is provided.

そして、MOSトランジスタ3を覆うように半導体基板1上に層間絶縁膜4が配設され、層間絶縁膜4を厚さ方向に貫通して2つのソース・ドレイン層14およびFUSIゲート電極12にそれぞれ達する複数のコンタクト部50が設けられている。   An interlayer insulating film 4 is disposed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the MOS transistor 3, and penetrates the interlayer insulating film 4 in the thickness direction to reach the two source / drain layers 14 and the FUSI gate electrode 12. A plurality of contact portions 50 are provided.

コンタクト部50は、コンタクト開口部CH内に、プラグ層501として例えばタングステン(W)が充填されるが、コンタクト開口部CHの内面は、例えば窒化チタン(TiN)とチタン(Ti)との積層膜で構成される多層メタル層502で覆われており、プラグ層501が直接に層間絶縁膜4と接触しない構成となっている。   The contact portion 50 is filled with, for example, tungsten (W) as the plug layer 501 in the contact opening CH, and the inner surface of the contact opening CH is, for example, a laminated film of titanium nitride (TiN) and titanium (Ti). The plug layer 501 is not directly in contact with the interlayer insulating film 4.

また、層間絶縁膜4上には、各コンタクト部50の上部を覆うようにパターニングされた配線層7が配設されている。   On the interlayer insulating film 4, a wiring layer 7 patterned so as to cover the upper part of each contact portion 50 is disposed.

図23には、半導体装置90を上部から見た平面図を示す。
図23に示すA−A線での断面図が図22に相当するが、図23に示すようにFUSIゲート電極12に接続されるコンタクト部50は、FUSIゲート電極12のゲート幅方向の一方の端部に接触するように設けられるので、当該コンタクト部50の断面は、図22においては現れない。しかし、図22においては便宜的にFUSIゲート電極12に接続されるコンタクト部50も断面図で表している。
FIG. 23 shows a plan view of the semiconductor device 90 as viewed from above.
23 corresponds to FIG. 22, but as shown in FIG. 23, the contact portion 50 connected to the FUSI gate electrode 12 is one of the FUSI gate electrodes 12 in the gate width direction. Since the contact portion 50 is provided so as to contact the end portion, the cross section of the contact portion 50 does not appear in FIG. However, in FIG. 22, for convenience, the contact portion 50 connected to the FUSI gate electrode 12 is also shown in a cross-sectional view.

図22に示す構成においては、FUSIゲート電極12に達するコンタクト部50と、ソース・ドレイン層14に達するコンタクト部50とで深さが異なるので、図24に示すような不具合が生じる可能性がある。   In the configuration shown in FIG. 22, the contact portion 50 reaching the FUSI gate electrode 12 and the contact portion 50 reaching the source / drain layer 14 have different depths, which may cause a problem as shown in FIG. 24. .

すなわち、ソース・ドレイン層14に達するコンタクト部50の深さが深いので、コンタクト開口部CHを形成する際に、エッチングが不完全となりコンタクト開口部CHの底面の面積が小さくなって、最終的にはソース・ドレイン層14とコンタクト部50との接触抵抗が増える可能性がある。   That is, since the depth of the contact portion 50 reaching the source / drain layer 14 is deep, etching is incomplete when the contact opening CH is formed, and the area of the bottom surface of the contact opening CH is reduced. May increase the contact resistance between the source / drain layer 14 and the contact portion 50.

また、何れのコンタクト部50も同時に形成するが、ソース・ドレイン層14に達するコンタクト部50の深さが深いので、FUSIゲート電極12上にコンタクト開口部CHが達した後も、ソース・ドレイン層14上にはコンタクト開口部CHが達しておらず、層間絶縁膜4のエッチングが続くことになる。   Although any contact part 50 is formed at the same time, since the contact part 50 reaching the source / drain layer 14 is deep, the source / drain layer is formed even after the contact opening CH reaches the FUSI gate electrode 12. 14 does not reach the contact opening CH, and the etching of the interlayer insulating film 4 continues.

FUSIゲート電極12上に正確にコンタクト開口部CHが到達している場合は、FUSIゲート電極12に対して層間絶縁膜4のエッチング選択比が大きいので、FUSIゲート電極12上のコンタクト開口部CHがさらに深くなることはないが、部分的にでもFUSIゲート電極12上からコンタクト開口部CHが外れて形成された場合は、FUSIゲート電極12上から外れた部分でサイドウォール絶縁膜13を含めて層間絶縁膜4のエッチングが進行することになる。   When the contact opening CH reaches the FUSI gate electrode 12 accurately, the etching selectivity of the interlayer insulating film 4 with respect to the FUSI gate electrode 12 is large, so that the contact opening CH on the FUSI gate electrode 12 is Although it does not become deeper, if the contact opening CH is formed even partially away from the FUSI gate electrode 12, the interlayer including the sidewall insulating film 13 is included in the portion removed from the FUSI gate electrode 12. Etching of the insulating film 4 proceeds.

FUSIゲート電極12上から外れた部分では、FUSIゲート電極12の側面に沿ってスリット状の開口部が設けられるが、当該開口部内では多層メタル層502を確実に形成できないという問題が生じる。   A slit-like opening is provided along the side surface of the FUSI gate electrode 12 in a portion off the FUSI gate electrode 12, but there is a problem that the multilayer metal layer 502 cannot be reliably formed in the opening.

すなわち、多層メタル層502は、TiNでバリア層を構成し、Tiでプラグ層501との密着層を構成しているが、スリット状の開口部にはこれらの層が形成されず、プラグ層501を構成するタングステンとFUSIゲート電極12とが直接接触する可能性がある。   That is, the multilayer metal layer 502 forms a barrier layer with TiN and forms an adhesion layer with the plug layer 501 with Ti, but these layers are not formed in the slit-shaped opening, and the plug layer 501 And FUSI gate electrode 12 may be in direct contact with each other.

このような場合、シリサイド中のシリコンとタングステンとが反応し、タングステンがシリコンを吸収してFUSIゲート電極12が欠損する可能性があり、ゲートの抵抗値に変動が生じる可能性がある。   In such a case, silicon in the silicide reacts with tungsten, and the tungsten may absorb the silicon, so that the FUSI gate electrode 12 may be lost, and the resistance value of the gate may vary.

また、スリット状の開口部内にプラグ層501が充填されると、コンタクト部50の一部がFUSIゲート電極12の側面に沿って延在し、ソース・ドレイン層14に接触することになり、FUSIゲート電極12とソース・ドレイン層14とが短絡して、MOSトランジスタが正常に動作しなくなる可能性もある。   When the plug layer 501 is filled in the slit-shaped opening, a part of the contact portion 50 extends along the side surface of the FUSI gate electrode 12 and comes into contact with the source / drain layer 14. There is a possibility that the gate electrode 12 and the source / drain layer 14 are short-circuited and the MOS transistor does not operate normally.

従来の半導体装置が以上のような問題点を有していたのに対し、本発明に係る実施の形態1の半導体装置においては、図1に示すように、層間絶縁膜4を貫通して2つのソース・ドレイン層34上層部のシリサイド層35にそれぞれ達する2つのFUSIコンタクト部41が設けられ、これらはFUSIゲート電極32と同じ高さを有している。そして、層間絶縁膜4上を覆うように配設された層間絶縁膜5を貫通して、2つのFUSIコンタクト部41およびFUSIゲート電極32にそれぞれ達するように設けられた複数のコンタクトプラグ51を有し、当該コンタクトプラグ51は上層の配線層7に接続される構成となっている。   Whereas the conventional semiconductor device has the problems as described above, in the semiconductor device of the first embodiment according to the present invention, as shown in FIG. Two FUSI contact portions 41 respectively reaching the silicide layer 35 on the upper layer of the one source / drain layer 34 are provided, and these have the same height as the FUSI gate electrode 32. A plurality of contact plugs 51 are provided so as to penetrate through the interlayer insulating film 5 disposed so as to cover the interlayer insulating film 4 and reach the two FUSI contact portions 41 and the FUSI gate electrode 32, respectively. The contact plug 51 is connected to the upper wiring layer 7.

このため、FUSIコンタクト部41に接続されるコンタクトプラグ51と、FUSIゲート電極32に接続されるコンタクトプラグ51とで深さが同じとなっている。   For this reason, the contact plug 51 connected to the FUSI contact portion 41 and the contact plug 51 connected to the FUSI gate electrode 32 have the same depth.

従って、コンタクトプラグ51を構成するコンタクト開口部CH2の形成時に、FUSIゲート電極32に達するコンタクト開口部CH2が、FUSIゲート電極32上から部分的に外れて形成された場合でも、オーバーエッチングが起きることがない。このため、プラグ層511を構成するタングステンとFUSIゲート電極32とが直接接触することが防止され、両者が接触することによるFUSIゲート電極32の欠損に起因してゲートの抵抗値に変動が生じることが防止され、ゲート抵抗の安定した半導体装置を得ることができる。   Therefore, when the contact opening CH2 constituting the contact plug 51 is formed, even if the contact opening CH2 reaching the FUSI gate electrode 32 is formed partially off from the FUSI gate electrode 32, over-etching occurs. There is no. Therefore, direct contact between tungsten constituting the plug layer 511 and the FUSI gate electrode 32 is prevented, and the resistance value of the gate varies due to the loss of the FUSI gate electrode 32 due to the contact between both. Can be prevented, and a semiconductor device with stable gate resistance can be obtained.

また、オーバーエッチングに起因して、FUSIゲート電極32とソース・ドレイン層34とが短絡することも防止され、MOSトランジスタの動作に不具合が生じることも防止できる。   Further, it is possible to prevent the FUSI gate electrode 32 and the source / drain layer 34 from being short-circuited due to over-etching, and to prevent a malfunction in the operation of the MOS transistor.

また、配線層7とソース・ドレイン層34との電気的な接続は、FUSIコンタクト部41およびコンタクトプラグ51を介して行うので、配線層7とソース・ドレイン層34との電気的な接続を、単一のコンタクトプラグを介して行う場合に比べて、個々のコンタクト開口部の深さを浅くすることができる。   In addition, since the electrical connection between the wiring layer 7 and the source / drain layer 34 is performed via the FUSI contact portion 41 and the contact plug 51, the electrical connection between the wiring layer 7 and the source / drain layer 34 is Compared with the case of using a single contact plug, the depth of each contact opening can be reduced.

このため、コンタクト開口部のエッチングが不完全となることが防止され、ソース・ドレイン層34とコンタクト部41との接触抵抗が増えるという問題を防止できる。   Therefore, incomplete etching of the contact opening is prevented, and the problem that the contact resistance between the source / drain layer 34 and the contact part 41 increases can be prevented.

また、図9〜図11を用いて説明したように、FUSIゲート電極32およびFUSIコンタクト層411を形成した後、CMP法によりFUSIゲート電極32およびFUSIコンタクト層411を含む層間絶縁膜4をさらに研磨するので、平坦性が向上し、層間絶縁膜4上に形成する層間絶縁膜5の厚さを比較的薄く形成することができる。   9 to 11, after the FUSI gate electrode 32 and the FUSI contact layer 411 are formed, the interlayer insulating film 4 including the FUSI gate electrode 32 and the FUSI contact layer 411 is further polished by the CMP method. Therefore, the flatness is improved, and the interlayer insulating film 5 formed on the interlayer insulating film 4 can be formed relatively thin.

すなわち、下層の層間絶縁膜層の平坦性が良好でなく、凹凸が顕著な場合には、その上に形成する層間絶縁膜を厚く形成しないと、下層の層間絶縁膜層の凹凸の影響を排除できないが、下層の層間絶縁膜層の平坦性が良好な場合には、その上の層間絶縁膜は薄くて良い。   In other words, if the flatness of the lower interlayer insulating film layer is not good and the unevenness is noticeable, the influence of the unevenness of the lower interlayer insulating film layer must be eliminated unless the interlayer insulating film formed on it is thick. However, when the flatness of the lower interlayer insulating film layer is good, the upper interlayer insulating film may be thin.

そして、層間絶縁膜5の厚さが薄ければ、コンタクトプラグ51を構成するコンタクト開口部CH2のエッチング深さが浅くて済むので、エッチングが不完全となることを防止する効果が高まる。なお、層間絶縁膜5の厚さは100〜200nmに設定される。   If the thickness of the interlayer insulating film 5 is small, the etching depth of the contact opening CH2 constituting the contact plug 51 may be shallow, so that the effect of preventing incomplete etching is enhanced. The thickness of the interlayer insulating film 5 is set to 100 to 200 nm.

また、ゲートポリシリコン層320上にキャップ窒化膜21を形成することで、キャップ窒化膜21が層間絶縁膜4の平坦化の目安となるので、層間絶縁膜4の厚さ制御が容易にできる。   Further, by forming the cap nitride film 21 on the gate polysilicon layer 320, the cap nitride film 21 serves as a standard for flattening the interlayer insulating film 4, so that the thickness control of the interlayer insulating film 4 can be easily performed.

また、ゲートポリシリコン320層をキャップ窒化膜21およびゲート絶縁膜33で囲むことで、ゲートポリシリコン層320をシリサイド化することなく、ソース・ドレイン層34上のみにシリサイド層35を形成することができる。   Further, by surrounding the gate polysilicon 320 layer with the cap nitride film 21 and the gate insulating film 33, the silicide layer 35 can be formed only on the source / drain layer 34 without siliciding the gate polysilicon layer 320. it can.

なお、本発明の適用は、ゲートポリシリコン320層をキャップ窒化膜21およびシリコン窒化膜のゲート絶縁膜33で囲む構成に限定されるものではなく、キャップ窒化膜21の代わりにシリコン酸化膜を形成し、ゲート絶縁膜33をシリコン酸化膜で構成しても良いことは言うまでもない。   The application of the present invention is not limited to the configuration in which the gate polysilicon 320 layer is surrounded by the cap nitride film 21 and the gate insulating film 33 of the silicon nitride film, but a silicon oxide film is formed instead of the cap nitride film 21. Needless to say, the gate insulating film 33 may be formed of a silicon oxide film.

<A−4.変形例>
以上の説明においては、半導体装置100を上部から見た平面図として図2を示し、FUSIコンタクト部41がソース・ドレイン層34の幅と同程度の長さを有し、ソース・ドレイン層34上からはみ出さないように配設されるものとして説明したが、FUSIコンタクト部41の平面視形状はこれに限定されるものではない。
<A-4. Modification>
In the above description, FIG. 2 is shown as a plan view of the semiconductor device 100 as viewed from above, and the FUSI contact portion 41 has the same length as the width of the source / drain layer 34, and Although described as being disposed so as not to protrude, the shape of the FUSI contact portion 41 in plan view is not limited thereto.

すなわち、図13に示すように、ソース・ドレイン層34上からはみ出すようにFUSIコンタクト部41Aを形成し、また、コンタクトプラグ51は、ソース・ドレイン層34上からはみ出した部分のFUSIコンタクト部41Aに接続するように構成しても良い。   That is, as shown in FIG. 13, the FUSI contact portion 41A is formed so as to protrude from the source / drain layer 34, and the contact plug 51 is formed in the portion of the FUSI contact portion 41A protruding from the source / drain layer 34. You may comprise so that it may connect.

このような構成を採ることで、コンタクトプラグ51の形成位置の自由度が増し、コンタクトプラグ51に接続される配線層7のパターン設計の自由度を増すことができ、半導体装置の小型化を図ることができる。   By adopting such a configuration, the degree of freedom of the position where the contact plug 51 is formed can be increased, the degree of freedom in pattern design of the wiring layer 7 connected to the contact plug 51 can be increased, and the semiconductor device can be downsized. be able to.

<B.実施の形態2>
<B−1.装置構成>
本発明に係る実施の形態2の半導体装置として、図14に、FUSIゲートを有したMOSトランジスタを備えた半導体装置200の断面構成を示す。なお、図1に示した半導体装置100と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<B. Second Embodiment>
<B-1. Device configuration>
As a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, FIG. 14 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device 200 including a MOS transistor having a FUSI gate. Note that the same components as those of the semiconductor device 100 illustrated in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図14に示すように、半導体装置200においては、層間絶縁膜4上に、2つのFUSIコンタクト部41およびFUSIゲート電極32の露出面に接続されるようにパターニングされた配線層7が配設されている。なお、配線層7は、層間絶縁膜4上に配設された層間絶縁膜5中に配設されている。   As shown in FIG. 14, in the semiconductor device 200, the wiring layer 7 patterned so as to be connected to the exposed surfaces of the two FUSI contact portions 41 and the FUSI gate electrode 32 is disposed on the interlayer insulating film 4. ing. The wiring layer 7 is disposed in the interlayer insulating film 5 disposed on the interlayer insulating film 4.

FUSIコンタクト部41は、配線層7とソース・ドレイン層34との電気的な接続を行うので、FUSIコンタクト部41単独でコンタクト手段と呼称する場合もある。   Since the FUSI contact portion 41 electrically connects the wiring layer 7 and the source / drain layer 34, the FUSI contact portion 41 alone may be referred to as contact means.

図15には、半導体装置100を上部から見た平面図を示す。
図15に示すA−A線での断面図が図14に相当するが、図15に示すようにFUSIゲート電極32に接続される配線層7は、FUSIゲート電極32のゲート幅方向の一方の端部に接触するように設けられるので、当該配線層7の断面は、図15においては現れない。しかし、図15においては便宜的にFUSIゲート電極32に接続される配線層7も断面図で表している。
FIG. 15 is a plan view of the semiconductor device 100 as viewed from above.
15 corresponds to FIG. 14, but the wiring layer 7 connected to the FUSI gate electrode 32 has one of the FUSI gate electrodes 32 in the gate width direction as shown in FIG. Since the wiring layer 7 is provided so as to be in contact with the end portion, the cross section of the wiring layer 7 does not appear in FIG. However, in FIG. 15, the wiring layer 7 connected to the FUSI gate electrode 32 is also shown in a sectional view for convenience.

また、図15に示されるように、FUSIコンタクト部41はソース・ドレイン層34の幅と同程度の長さを有し、ソース・ドレイン層34上からはみ出さないように配設されている。   Further, as shown in FIG. 15, the FUSI contact portion 41 has the same length as the width of the source / drain layer 34 and is disposed so as not to protrude from the source / drain layer 34.

<B−2.効果>
以上説明した本発明に係る実施の形態2の半導体装置においては、実施の形態1と同様の効果を奏するとともに、FUSIコンタクト部41およびFUSIゲート電極32に配線層7を直結する構成を採ることで、半導体装置200では必要であったコンタクトプラグ51が不要となり、コンタクトプラグ51の形成工程が不要となって、製造時間を短縮できる。
<B-2. Effect>
In the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention described above, the same effects as those of the first embodiment can be achieved, and the wiring layer 7 can be directly connected to the FUSI contact portion 41 and the FUSI gate electrode 32. The contact plug 51 that is necessary in the semiconductor device 200 is not necessary, and the process for forming the contact plug 51 is not necessary, so that the manufacturing time can be shortened.

<B−3.変形例>
以上の説明においては、半導体装置200を上部から見た平面図として図15を示し、FUSIコンタクト部41がソース・ドレイン層34の幅と同程度の長さを有し、ソース・ドレイン層34上からはみ出さないように配設されるものとして説明したが、FUSIコンタクト部41の平面視形状はこれに限定されるものではない。
<B-3. Modification>
In the above description, FIG. 15 is shown as a plan view of the semiconductor device 200 as viewed from above, and the FUSI contact portion 41 has the same length as the width of the source / drain layer 34, and is on the source / drain layer 34. Although described as being disposed so as not to protrude, the shape of the FUSI contact portion 41 in plan view is not limited thereto.

すなわち、図16に示すように、ソース・ドレイン層34上からはみ出すようにFUSIコンタクト部41Aを形成し、配線層7は、ソース・ドレイン層34上からはみ出した部分のFUSIコンタクト部41Aに接続するように構成しても良い。   That is, as shown in FIG. 16, the FUSI contact portion 41A is formed so as to protrude from the source / drain layer 34, and the wiring layer 7 is connected to the portion of the FUSI contact portion 41A protruding from the source / drain layer 34. You may comprise as follows.

このような構成を採ることで、コンタクトプラグ51に接続される配線層7のパターン設計の自由度を増すことができ、半導体装置の小型化を図ることができる。   By adopting such a configuration, the degree of freedom in pattern design of the wiring layer 7 connected to the contact plug 51 can be increased, and the semiconductor device can be downsized.

<C.実施の形態3>
<C−1.装置構成>
本発明に係る実施の形態3の半導体装置として、図17に、FUSIゲートを有したMOSトランジスタを備えた半導体装置300の断面構成を示す。なお、図1に示した半導体装置100と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<C. Embodiment 3>
<C-1. Device configuration>
As a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, FIG. 17 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device 300 including a MOS transistor having a FUSI gate. Note that the same components as those of the semiconductor device 100 illustrated in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図17に示すように、半導体装置300においては、層間絶縁膜4上を覆うように配設された層間絶縁膜5を貫通して、FUSIコンタクト部41およびFUSIゲート電極32にそれぞれ達するように設けられた複数のコンタクトプラグ51を有するという点では半導体装置100と同様であるが、FUSIコンタクト部41と同じ工程で形成されるFUSI配線層42を用いて、MOSトランジスタ間の電気的な接続を行う構成となっている。   As shown in FIG. 17, the semiconductor device 300 is provided so as to penetrate the interlayer insulating film 5 disposed so as to cover the interlayer insulating film 4 and reach the FUSI contact portion 41 and the FUSI gate electrode 32, respectively. The semiconductor device 100 is the same as the semiconductor device 100 in that it has a plurality of contact plugs 51, but electrical connection between MOS transistors is performed using the FUSI wiring layer 42 formed in the same process as the FUSI contact portion 41. It has a configuration.

すなわち、図17に示されるように、MOSトランジスタ30のソース・ドレイン層34の上部から、隣に配設されたMOSトランジスタ30Aのソース・ドレイン層34の上部にかけてFUSI配線層42が延在するように配設されている。   That is, as shown in FIG. 17, the FUSI wiring layer 42 extends from the upper part of the source / drain layer 34 of the MOS transistor 30 to the upper part of the source / drain layer 34 of the adjacent MOS transistor 30A. It is arranged.

FUSI配線層42は、FUSIコンタクト部41と同じ工程で同時に形成され、層間絶縁膜4を厚さ方向に貫通するトレンチ状のコンタクト開口部CH3内に、完全にシリサイド化されたFUSI層412を充填して構成されており、FUSIゲート電極32と同じ高さを有している。   The FUSI wiring layer 42 is simultaneously formed in the same process as the FUSI contact portion 41, and a completely silicided FUSI layer 412 is filled in a trench-like contact opening CH3 penetrating the interlayer insulating film 4 in the thickness direction. It has the same height as the FUSI gate electrode 32.

ここで、MOSトランジスタ30Aは、基本的にMOSトランジスタ30と同様の構成を有しており、MOSトランジスタ30と同じ構成には同じ符号を付している。   Here, the MOS transistor 30A basically has the same configuration as the MOS transistor 30, and the same reference numerals are given to the same configurations as the MOS transistor 30.

MOSトランジスタ30Aの一方のソース・ドレイン層34は、FUSI配線層42を介してMOSトランジスタ30のソース・ドレイン層34と電気的に接続されるが、他方のソース・ドレイン層34の上部にもFUSI配線層42が配設されており、当該FUSI配線層42を介して図示されないMOSトランジスタと電気的に接続される構成となっている。   One source / drain layer 34 of the MOS transistor 30A is electrically connected to the source / drain layer 34 of the MOS transistor 30 through the FUSI wiring layer 42. The FUSI is also formed on the other source / drain layer 34. A wiring layer 42 is provided, and is configured to be electrically connected to a MOS transistor (not shown) via the FUSI wiring layer 42.

図18には、半導体装置300を上部から見た平面図を示す。
図18におけるB−B線での断面図が図17に相当するが、FUSIゲート電極32に接続されるコンタクトプラグ51は、FUSIゲート電極32のゲート幅方向の一方の端部に接触するように設けられるので、当該コンタクトプラグ51の断面は、図17においては現れない。しかし、図18においては便宜的にFUSIゲート電極32に接続されるコンタクトプラグ51も断面図で表している。
FIG. 18 shows a plan view of the semiconductor device 300 as viewed from above.
A sectional view taken along line BB in FIG. 18 corresponds to FIG. 17, but the contact plug 51 connected to the FUSI gate electrode 32 is in contact with one end of the FUSI gate electrode 32 in the gate width direction. Since the contact plug 51 is provided, the cross section of the contact plug 51 does not appear in FIG. However, in FIG. 18, the contact plug 51 connected to the FUSI gate electrode 32 is also shown in a cross-sectional view for convenience.

図18に示すように、半導体装置300は、MOSトランジスタ30、30Aおよび30Bを有し、MOSトランジスタ30と30Aとはゲート長方向に一列に配設され、MOSトランジスタ30Aと30Bとは、互いのゲート長方向が平行になるように配設され、MOSトランジスタ30Aおよび30Bの、対向するソース・ドレイン層30間を電気的に接続するようにFUSI配線層42が配設されている。なお、MOSトランジスタ30Bは、基本的にMOSトランジスタ30と同様の構成を有しており、MOSトランジスタ30と同じ構成には同じ符号を付している。このような構成を採ることで、MOSトランジスタ30〜30Bが直列的に接続されることになる。   As shown in FIG. 18, the semiconductor device 300 includes MOS transistors 30, 30A, and 30B. The MOS transistors 30 and 30A are arranged in a line in the gate length direction, and the MOS transistors 30A and 30B are mutually connected. A FUSI wiring layer 42 is disposed so that the gate length directions are parallel to each other and the source / drain layers 30 of the MOS transistors 30A and 30B facing each other are electrically connected. The MOS transistor 30B basically has the same configuration as that of the MOS transistor 30, and the same reference numerals are given to the same configurations as the MOS transistor 30. By adopting such a configuration, the MOS transistors 30 to 30B are connected in series.

<C−2.効果>
以上説明した本発明に係る実施の形態3の半導体装置においては、実施の形態1と同様の効果を奏するとともに、FUSIコンタクト部41と同じ工程で形成されるFUSI配線層42を用いて、MOSトランジスタ間の電気的な接続を行うので、上層の配線層7を用いてMOSトランジスタ間の電気的な接続を行う場合に比べて配線距離を短くでき、半導体装置の小型化を図ることができる。
<C-2. Effect>
In the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention described above, the same effect as that of the first embodiment is obtained, and a MOS transistor is formed using the FUSI wiring layer 42 formed in the same process as the FUSI contact portion 41. Therefore, the wiring distance can be shortened compared to the case where the upper wiring layer 7 is used to electrically connect the MOS transistors, and the semiconductor device can be downsized.

なお、以上の説明においては、FUSI配線層はMOSトランジスタ間を電気的に接続するものとして説明したが、MOSトランジスタ間の接続に限定されるものではなく、半導体基板1上に配設され、半導体不純物層を少なくとも1つ有する半導体素子であれば、FUSI配線層により接続できることは言うまでもない。   In the above description, the FUSI wiring layer has been described as electrically connecting the MOS transistors. However, the FUSI wiring layer is not limited to the connection between the MOS transistors. It goes without saying that a semiconductor element having at least one impurity layer can be connected by a FUSI wiring layer.

また、実施の形態2において説明した半導体装置200において、隣接する半導体素子間の電気的接続をFUSI配線層により行っても良いことは言うまでもない。   Needless to say, in the semiconductor device 200 described in the second embodiment, electrical connection between adjacent semiconductor elements may be performed by a FUSI wiring layer.

<D.実施の形態4>
<D−1.装置構成>
本発明に係る実施の形態4の半導体装置として、図19に、FUSIゲートを有したMOSトランジスタを備えた半導体装置400の断面構成を示す。なお、図1に示した半導体装置100と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<D. Embodiment 4>
<D-1. Device configuration>
As a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, FIG. 19 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device 400 including a MOS transistor having a FUSI gate. Note that the same components as those of the semiconductor device 100 illustrated in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図19に示すように、半導体装置400においては、層間絶縁膜4上を覆うように配設された層間絶縁膜6を厚さ方向に貫通して、FUSIコンタクト部41およびFUSIゲート電極32にそれぞれ達するように設けられたコンタクト部8aと、当該コンタクト部8aと一体をなし層間絶縁膜6中に配設された配線部8bとを有した配線層8を備えており、配線層8はデュアルダマシン法により形成されている。   As shown in FIG. 19, in the semiconductor device 400, the interlayer insulating film 6 disposed so as to cover the interlayer insulating film 4 is penetrated in the thickness direction to the FUSI contact portion 41 and the FUSI gate electrode 32. A wiring layer 8 having a contact portion 8a provided so as to reach and a wiring portion 8b integrally formed with the contact portion 8a and disposed in the interlayer insulating film 6. The wiring layer 8 is a dual damascene. It is formed by the law.

コンタクト部8aおよび配線層8bは銅(Cu)で構成され、コンタクト部8aおよび配線層8bと層間絶縁膜6との間には、例えばTaNで構成されるバリアメタル層8cを有しており、コンタクト部および配線層を構成する材料が直接に層間絶縁膜6と接触しない構成となっている。   The contact portion 8a and the wiring layer 8b are made of copper (Cu), and have a barrier metal layer 8c made of TaN, for example, between the contact portion 8a and the wiring layer 8b and the interlayer insulating film 6, The material constituting the contact portion and the wiring layer is not in direct contact with the interlayer insulating film 6.

<D−2.製造方法>
次に、製造工程を順に示す断面図である図20〜図21を用いて、半導体装置400の製造方法について説明する。なお、図20に示すFUSIコンタクト部41を形成するまでの工程は、図3〜図11を用いて説明した半導体装置100と同様であるので説明は省略する。
<D-2. Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 400 will be described with reference to FIGS. The steps until the FUSI contact portion 41 shown in FIG. 20 is formed are the same as those of the semiconductor device 100 described with reference to FIGS.

図20に示す工程において、層間絶縁膜4上全面に、例えばCVD法を用いてシリコン酸化膜を形成し、その後、CMP法により当該シリコン酸化膜を平坦化して層間絶縁膜6を得る。   In the step shown in FIG. 20, a silicon oxide film is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 4 by using, for example, a CVD method, and then the silicon oxide film is planarized by the CMP method to obtain the interlayer insulating film 6.

続いて、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングを用いて、層間絶縁膜5を厚さ方向に貫通して2つのFUSIコンタクト部41およびFUSIゲート電極32にそれぞれ達する複数のコンタクト開口部CH4を形成する。   Subsequently, a plurality of contact openings CH4 that penetrate the interlayer insulating film 5 in the thickness direction and reach the two FUSI contact portions 41 and the FUSI gate electrode 32 are formed by using photolithography and dry etching.

次に、図21に示す工程において、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングを用いて、複数のコンタクト開口部CH4に連通する複数の配線溝TRをパターニングする。   Next, in the step shown in FIG. 21, a plurality of wiring trenches TR communicating with the plurality of contact openings CH4 are patterned using photolithography and dry etching.

ここで、配線溝TRの深さは層間絶縁膜5の厚さの1/3〜1/2程度に設定され、後に形成される配線層8bの配線パターンに合わせて形成される。   Here, the depth of the wiring trench TR is set to about 1/3 to 1/2 of the thickness of the interlayer insulating film 5, and is formed according to the wiring pattern of the wiring layer 8b to be formed later.

その後、層間絶縁膜6上全面に、例えば、スパッタリング法によりTaN層を形成してバリアメタル層BMとし、複数のコンタクト開口部CH4および複数の配線溝TRの内面をバリアメタル層BMで覆い、続いて層間絶縁膜6上全面に、CVD法あるいはメッキ法により銅層MLを形成して、複数のコンタクト開口部CH4および複数の配線溝TR内に銅層MLを充填する。   Thereafter, a TaN layer is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 6 by, for example, a sputtering method to form a barrier metal layer BM, and the inner surfaces of the plurality of contact openings CH4 and the plurality of wiring trenches TR are covered with the barrier metal layer BM. Then, a copper layer ML is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 6 by a CVD method or a plating method, and the plurality of contact openings CH4 and the plurality of wiring trenches TR are filled with the copper layer ML.

続いて、CMP法により層間絶縁膜6上の銅層MLおよびバリアメタル層BMを除去することで、図19に示されるコンタクト部8a、配線層8bおよびバリアメタル層8cを有した配線層8を得る。   Subsequently, by removing the copper layer ML and the barrier metal layer BM on the interlayer insulating film 6 by CMP, the wiring layer 8 having the contact portion 8a, the wiring layer 8b, and the barrier metal layer 8c shown in FIG. obtain.

<D−3.効果>
以上説明した本発明に係る実施の形態4の半導体装置においては、実施の形態1と同様の効果を奏するとともに、コンタクト部8aおよび配線層8bをデュアルダマシン法により形成するので、図1に示した半導体装置100のコンタクトプラグ51のように、FUSIコンタクト部41およびFUSIゲート電極32に接続されるコンタクト部を単独で形成する場合に比べて工程数を削減でき、製造時間を短縮できる。
<D-3. Effect>
The semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention described above has the same effects as those of the first embodiment, and the contact portion 8a and the wiring layer 8b are formed by the dual damascene method. As in the case of the contact plug 51 of the semiconductor device 100, the number of processes can be reduced and the manufacturing time can be reduced as compared with the case where the contact portion connected to the FUSI contact portion 41 and the FUSI gate electrode 32 is formed alone.

本発明に係る実施の形態1の半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態1の半導体装置の変形例の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the modification of the semiconductor device of Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態2の半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device of Embodiment 2 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態2の半導体装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the semiconductor device of Embodiment 2 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態2の半導体装置の変形例の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the modification of the semiconductor device of Embodiment 2 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態3の半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device of Embodiment 3 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態3の半導体装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the semiconductor device of Embodiment 3 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態4の半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device of Embodiment 4 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態4の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 4 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態4の半導体装置の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 4 which concerns on this invention. 従来の半導体装置の問題点をさらに説明する図である。It is a figure which further demonstrates the problem of the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の問題点をさらに説明する図である。It is a figure which further demonstrates the problem of the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の問題点をさらに説明する図である。It is a figure which further demonstrates the problem of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

4,5,6 層間絶縁膜、7,8 配線層、8a コンタクト部、8b 配線部、21 キャップ窒化膜、31 ゲート絶縁膜、33 サイドウォール絶縁膜、34 ソース・ドレイン層、35 シリサイド層、41 シリサイドコンタクト部、42 シリサイド配線層、51 コンタクトプラグ、320 ゲートポリシリコン層、410 ポリシリコン層、RP 窪み部、CH1 コンタクト開口部。
4, 5, 6 Interlayer insulating film, 7, 8 wiring layer, 8a contact portion, 8b wiring portion, 21 cap nitride film, 31 gate insulating film, 33 sidewall insulating film, 34 source / drain layer, 35 silicide layer, 41 Silicide contact portion, 42 silicide wiring layer, 51 contact plug, 320 gate polysilicon layer, 410 polysilicon layer, RP recess, CH1 contact opening.

Claims (8)

半導体基板上に配設され、シリサイドで構成されるシリサイドゲート電極を有する電界効果型トランジスタと、
前記電界効果型トランジスタを含めて前記半導体基板上を覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に配設された配線層と、
前記層間絶縁膜を厚さ方向に貫通するように設けられ、前記配線層と前記電界効果型トランジスタのソース・ドレイン層とを電気的に接続するコンタクト手段と、を備え、
前記コンタクト手段は、
前記ソース・ドレイン層上に配設され、前記シリサイドで構成されるシリサイドコンタクト部を有し、
前記シリサイドコンタクト部の高さは、前記シリサイドゲート電極と同じ高さを有する、半導体装置。
A field effect transistor disposed on a semiconductor substrate and having a silicide gate electrode made of silicide;
An interlayer insulating film covering the semiconductor substrate including the field effect transistor;
A wiring layer disposed on the interlayer insulating film;
Contact means provided so as to penetrate the interlayer insulating film in the thickness direction, and electrically connecting the wiring layer and the source / drain layer of the field effect transistor;
The contact means includes
A silicide contact portion disposed on the source / drain layer and made of the silicide;
The height of the silicide contact portion is the same as that of the silicide gate electrode.
前記層間絶縁膜は、
前記シリサイドゲート電極の上面が露出するように前記電界効果型トランジスタを覆う第1の層間絶縁膜と、
前記第1の層間絶縁膜上に配設された第2の層間絶縁膜とを含み、
前記シリサイドコンタクト部は、
前記第1の層間絶縁膜を厚さ方向に貫通して、その上面が露出するように配設され、
前記コンタクト手段は、
前記第2の層間絶縁膜を厚さ方向に貫通して、その下面が前記シリサイドコンタクト部の前記上面に接触するとともに、その上面が露出するように配設されたコンタクトプラグをさらに有し、
前記コンタクトプラグの前記上面を覆うように前記配線層が前記第2の層間絶縁膜上に配設される、請求項1記載の半導体装置。
The interlayer insulating film is
A first interlayer insulating film covering the field effect transistor such that an upper surface of the silicide gate electrode is exposed;
A second interlayer insulating film disposed on the first interlayer insulating film,
The silicide contact portion is
Penetrating through the first interlayer insulating film in the thickness direction, the upper surface thereof is exposed,
The contact means includes
A contact plug penetrating through the second interlayer insulating film in the thickness direction and having a lower surface in contact with the upper surface of the silicide contact portion and an upper surface exposed;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring layer is disposed on the second interlayer insulating film so as to cover the upper surface of the contact plug.
前記シリサイドコンタクト部は、
前記層間絶縁膜を厚さ方向に貫通して、その上面が露出するように配設され、
前記シリサイドコンタクト部の前記上面を覆うように前記配線層が前記層間絶縁膜上に配設される、請求項1記載の半導体装置。
The silicide contact portion is
Penetrating the interlayer insulating film in the thickness direction, the upper surface thereof is exposed,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring layer is disposed on the interlayer insulating film so as to cover the upper surface of the silicide contact portion.
前記層間絶縁膜は、
前記シリサイドゲート電極の上面が露出するように前記電界効果型トランジスタを覆う第1の層間絶縁膜と、
前記第1の層間絶縁膜上に配設された第2の層間絶縁膜とを含み、
前記シリサイドコンタクト部は、
前記第1の層間絶縁膜を厚さ方向に貫通して、その上面が露出するように配設され、
前記配線層は、
前記第2の層間絶縁膜を厚さ方向に貫通して、その下面が前記シリサイドコンタクト部の前記上面に接触するコンタクト部と、
前記コンタクト部と一体をなすように前記第2の層間絶縁膜の上層部に配設され、その上面が露出する配線部とを有する、請求項1記載の半導体装置。
The interlayer insulating film is
A first interlayer insulating film covering the field effect transistor such that an upper surface of the silicide gate electrode is exposed;
A second interlayer insulating film disposed on the first interlayer insulating film,
The silicide contact portion is
Penetrating through the first interlayer insulating film in the thickness direction, the upper surface thereof is exposed,
The wiring layer is
A contact portion that penetrates through the second interlayer insulating film in the thickness direction, and a lower surface of which contacts the upper surface of the silicide contact portion;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a wiring portion that is disposed in an upper layer portion of the second interlayer insulating film so as to be integrated with the contact portion, and an upper surface of which is exposed.
前記半導体基板の表面内に配設された不純物層を少なくとも1つ有する半導体素子と、
前記ソース・ドレイン層上から、前記半導体素子の前記不純物層上にかけて延在するように配設された、前記シリサイドで構成されるシリサイド配線層と、をさらに備え、
前記シリサイド配線層の高さは、前記シリサイドゲート電極と同じ高さを有する、請求項1記載の半導体装置。
A semiconductor element having at least one impurity layer disposed in a surface of the semiconductor substrate;
A silicide wiring layer composed of the silicide and disposed to extend from the source / drain layer to the impurity layer of the semiconductor element;
The semiconductor device according to claim 1, wherein a height of the silicide wiring layer has the same height as the silicide gate electrode.
(a)半導体基板上に、少なくともゲート絶縁膜およびゲートポリシリコン層の積層膜を選択的に形成する工程と、
(b)前記積層膜の側面にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記積層膜および前記サイドウォール絶縁膜をマスクとして不純物のイオン注入を行って、前記半導体基板の表面内にソース・ドレイン層を形成する工程と、
(d)前記工程(c)の後に、前記サイドウォール絶縁膜が形成された前記積層膜を覆うように前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、
(e)前記層間絶縁膜を貫通して、前記ソース・ドレイン層に達するコンタクト開口部を形成する工程と、
(f)前記コンタクト開口部にポリシリコン層を充填する工程と、
(g)前記コンタクト開口部に充填された前記ポリシリコン層および前記ゲートポリシリコン層を完全にシリサイド化して、前記層間絶縁膜を貫通して前記シリサイド層に達するシリサイドコンタクト部およびシリサイドで構成されるシリサイドゲート電極を形成する工程と、を備える半導体装置の製造方法。
(a) selectively forming a laminated film of at least a gate insulating film and a gate polysilicon layer on a semiconductor substrate;
(b) forming a sidewall insulating film on the side surface of the laminated film;
(c) performing ion implantation of impurities using the stacked film and the sidewall insulating film as a mask to form source / drain layers in the surface of the semiconductor substrate;
(d) after the step (c), forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate so as to cover the laminated film on which the sidewall insulating film is formed;
(e) forming a contact opening that reaches the source / drain layer through the interlayer insulating film;
(f) filling the contact opening with a polysilicon layer;
(g) The polysilicon layer and the gate polysilicon layer filled in the contact opening are completely silicided, and are formed of a silicide contact portion and silicide that penetrates the interlayer insulating film and reaches the silicide layer. Forming a silicide gate electrode. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記工程(g)は、
前記層間絶縁膜上全面にシリサイド金属層を形成した後、300〜400℃で10〜60秒間の熱処理を行う工程と、
未反応の前記シリサイド金属層を除去した後、500〜600℃で10〜60秒間の熱処理を行う工程を含む、請求項6記載の半導体装置の製造方法。
The step (g)
Forming a silicide metal layer on the entire surface of the interlayer insulating film, and then performing a heat treatment at 300 to 400 ° C. for 10 to 60 seconds;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, further comprising a step of performing a heat treatment at 500 to 600 ° C. for 10 to 60 seconds after removing the unreacted silicide metal layer.
前記工程(a)は、
前記ゲートポリシリコン層上にキャップとなるキャップ窒化膜を形成する工程を含み、
前記工程(b)は、
前記サイドウォール絶縁膜をシリコン窒化膜で形成する工程を含み、
前記工程(d)は、
前記層間絶縁膜を、前記キャップ窒化膜の上面が露出するまで平坦化する工程を含み、
前記工程(e)に先立って、
前記キャップ窒化膜を除去して、底部に前記ゲートポリシリコン層が露出する窪み部を形成する工程をさらに備える、請求項6記載の半導体装置の製造方法。
The step (a)
Forming a cap nitride film serving as a cap on the gate polysilicon layer;
The step (b)
Forming the sidewall insulating film with a silicon nitride film,
The step (d)
Planarizing the interlayer insulating film until an upper surface of the cap nitride film is exposed;
Prior to step (e),
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, further comprising a step of removing the cap nitride film and forming a recess in which the gate polysilicon layer is exposed at a bottom.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011091370A (en) * 2009-09-07 2011-05-06 Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives Integrated circuit with electrostatically coupled mos transistor, and method for producing the integrated circuit
JP2011520297A (en) * 2008-06-30 2011-07-14 インテル・コーポレーション Method for forming stacked trench contact and structure formed by the method
CN102214576A (en) * 2010-04-09 2011-10-12 中国科学院微电子研究所 Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2012064815A (en) * 2010-09-16 2012-03-29 Sharp Corp Solid state image sensor and method of manufacturing the same, electronic information apparatus
CN103137668A (en) * 2011-11-23 2013-06-05 中国科学院微电子研究所 MOSFET with raised silicide source-drain contact and manufacturing method thereof
CN103972213A (en) * 2013-01-31 2014-08-06 台湾积体电路制造股份有限公司 Semiconductor device with multi level interconnects and method of forming the same
CN105336782A (en) * 2014-08-11 2016-02-17 唐棕 Semiconductor device and manufacturing method therefor
US9793268B2 (en) 2014-01-24 2017-10-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and structure for gap filling improvement
US10276491B2 (en) 2016-08-31 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Interconnect structure and methods thereof

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10297549B2 (en) 2008-06-30 2019-05-21 Intel Corporation Method of forming stacked trench contacts and structures formed thereby
US10784201B2 (en) 2008-06-30 2020-09-22 Intel Corporation Method of forming stacked trench contacts and structures formed thereby
US9293579B2 (en) 2008-06-30 2016-03-22 Intel Corporation Method of forming stacked trench contacts and structures formed thereby
US9559060B2 (en) 2008-06-30 2017-01-31 Intel Corporation Method of forming stacked trench contacts and structures formed thereby
US9437546B2 (en) 2008-06-30 2016-09-06 Intel Corporation Method of forming stacked trench contacts and structures formed thereby
CN104617146A (en) * 2008-06-30 2015-05-13 英特尔公司 Method of forming stacked trench contacts and structures formed thereby
US9922930B2 (en) 2008-06-30 2018-03-20 Intel Corporation Method of forming stacked trench contacts and structures formed thereby
CN104658998A (en) * 2008-06-30 2015-05-27 英特尔公司 Method of forming stacked trench contacts and structures formed thereby
JP2011520297A (en) * 2008-06-30 2011-07-14 インテル・コーポレーション Method for forming stacked trench contact and structure formed by the method
US8803245B2 (en) 2008-06-30 2014-08-12 Mcafee, Inc. Method of forming stacked trench contacts and structures formed thereby
US11721630B2 (en) 2008-06-30 2023-08-08 Intel Corporation Method of forming stacked trench contacts and structures formed thereby
US11335639B2 (en) 2008-06-30 2022-05-17 Intel Corporation Method of forming stacked trench contacts and structures formed thereby
JP2011091370A (en) * 2009-09-07 2011-05-06 Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives Integrated circuit with electrostatically coupled mos transistor, and method for producing the integrated circuit
US8440558B2 (en) 2010-04-09 2013-05-14 Institute of Microelectronics, Chinese Academy of Scineces Semiconductor device and method of fabricating the same
CN102214576A (en) * 2010-04-09 2011-10-12 中国科学院微电子研究所 Semiconductor device and method for manufacturing the same
GB2490982A (en) * 2010-04-09 2012-11-21 Inst Of Microelectronics Cas Semiconductor device and manufacturing method thereof
WO2011124001A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 中国科学院微电子研究所 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2012064815A (en) * 2010-09-16 2012-03-29 Sharp Corp Solid state image sensor and method of manufacturing the same, electronic information apparatus
CN103137668A (en) * 2011-11-23 2013-06-05 中国科学院微电子研究所 MOSFET with raised silicide source-drain contact and manufacturing method thereof
CN103972213A (en) * 2013-01-31 2014-08-06 台湾积体电路制造股份有限公司 Semiconductor device with multi level interconnects and method of forming the same
DE102013103812B4 (en) * 2013-01-31 2020-12-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor component with connections over several levels as well as methods for the formation of the same
CN103972213B (en) * 2013-01-31 2016-12-28 台湾积体电路制造股份有限公司 There is multistage interconnected semiconductor device and forming method thereof
KR101486134B1 (en) * 2013-01-31 2015-01-23 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 A semiconductor device with multi level interconnects and method of forming the same
US9793268B2 (en) 2014-01-24 2017-10-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and structure for gap filling improvement
US10515953B2 (en) 2014-01-24 2019-12-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and structure for gap filling improvement
CN105336782A (en) * 2014-08-11 2016-02-17 唐棕 Semiconductor device and manufacturing method therefor
CN105336782B (en) * 2014-08-11 2020-09-29 唐棕 Method for manufacturing semiconductor device
US10276491B2 (en) 2016-08-31 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Interconnect structure and methods thereof
US11222842B2 (en) 2016-08-31 2022-01-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Interconnect structure and methods thereof

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