JP2009094439A - Semiconductor device and method of manufacturing same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that prevents a defect from being caused even if over-etching thereof is made great, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: Semiconductor device includes a field effect transistor having a gate electrode comprised of side wall insulating films on a plurality of active regions, and a wiring formed on an element isolation region by using the same material as the gate electrode where the side wall insulating films are selectively removed and then a silicide layer thicker than that of the gate electrode is formed. A tensile stress insulating film is formed by covering a n-channel field effect transistor, and a compressive stress insulating film being formed by covering a p-channel field effect transistor. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置と半導体装置の製造方法に関し、特にシリサイド層を有する半導体装置と半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a silicide layer and a method for manufacturing the semiconductor device.

半導体装置の製造工程においては、通常絶縁ゲート(MOS)電界効果トランジスタ(FET)構造を形成し、サリサイド工程により、ゲート配線及びソース/ドレイン領域上にシリサイド層を形成し、層間絶縁膜で覆った後、層間絶縁膜を貫通してMOSトランジスタのゲート配線、ソース/ドレイン領域のコンタクト面を露出するコンタクト孔を形成する。シリサイド層は、コンタクト抵抗、配線抵抗の低減に有効である。   In the manufacturing process of a semiconductor device, a normally insulated gate (MOS) field effect transistor (FET) structure is formed, and a silicide layer is formed on the gate wiring and source / drain regions by a salicide process and covered with an interlayer insulating film. Thereafter, a contact hole is formed through the interlayer insulating film to expose the gate wiring of the MOS transistor and the contact surface of the source / drain region. The silicide layer is effective in reducing contact resistance and wiring resistance.

深さの異なるコンタクト孔を制御性よく形成するため、ゲート配線、ソース/ドレイン領域を覆ってエッチングストッパ膜を形成し、その上に酸化シリコンの主層間絶縁膜を形成する。主層間絶縁膜のエッチングをエッチングストッパ層で停止することにより、深さの異なる孔を信頼性高く形成し、その後エッチングストッパ膜をエッチングすることでコンタクト孔を完成する。エッチングストッパ膜としては、主に引張応力を示す窒化膜が用いられる(例えば、特許文献1、特開平9−191056号)。   In order to form contact holes with different depths with good controllability, an etching stopper film is formed to cover the gate wiring and source / drain regions, and a main interlayer insulating film of silicon oxide is formed thereon. By stopping the etching of the main interlayer insulating film at the etching stopper layer, holes with different depths are formed with high reliability, and then the etching stopper film is etched to complete the contact holes. As the etching stopper film, a nitride film mainly showing tensile stress is used (for example, Patent Document 1, Japanese Patent Laid-Open No. 9-191056).

MOSトランジスタの微細化による性能向上には、限界が見えてきている。微細化以外で、MOSトランジスタの性能を向上する技術として応力による移動度向上が広く採用されるようになった。   There is a limit to improving the performance by miniaturization of MOS transistors. In addition to miniaturization, mobility enhancement due to stress has been widely adopted as a technique for improving the performance of MOS transistors.

特許文献2、特開2003−86708号は、応力を制御した応力制御膜を用い、nチャネルMOSFETは引張応力を有する膜で覆い、pチャネルMOSFETは、圧縮応力を有する膜で覆うことを提案している。   Patent Document 2 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-86708 propose using a stress control film in which stress is controlled, covering an n-channel MOSFET with a film having a tensile stress, and covering a p-channel MOSFET with a film having a compressive stress. ing.

図5は、特許文献2の提案するCMOS構造を概略的に示す。例えば、p型のシリコン基板111の表面から、活性領域分離用のトレンチが形成され、酸化膜等の絶縁膜が埋め込まれて、シャロートレンチアイソレーション(STI)領域112が形成される。STI(分離)領域に画定された活性領域に、所望のイオン注入を行うことにより、nチャネルMOSFETを形成するp型ウエル領域113、pチャネルMOSFETを形成するn型ウエル領域114が形成される。   FIG. 5 schematically shows a CMOS structure proposed in Patent Document 2. For example, an active region isolation trench is formed from the surface of the p-type silicon substrate 111, and an insulating film such as an oxide film is embedded to form a shallow trench isolation (STI) region 112. By performing desired ion implantation in the active region defined in the STI (isolation) region, a p-type well region 113 for forming an n-channel MOSFET and an n-type well region 114 for forming a p-channel MOSFET are formed.

活性領域表面を熱酸化することにより、ゲート絶縁膜115が形成される。ゲート絶縁膜形成後、多結晶シリコン層を堆積することにより、ゲート電極層が形成される。レジストパターンを用いてゲート電極層、ゲート絶縁層をパターニングすることにより、nチャネルMOSFET用ゲート電極Gn、その下のゲート絶縁膜115及びpチャネルMOSFET用ゲート電極Gp、その下のゲート絶縁膜115がパターニングされる。nチャネルMOSFET領域、pチャネルMOSFET領域に対して、それぞれ所望のイオン注入を行うことにより、nチャネルMOSFET領域においては、n型エクステンション領域121n、pチャネルMOSFET領域においてはp型エクステンション領域121pが形成される。   A gate insulating film 115 is formed by thermally oxidizing the surface of the active region. After forming the gate insulating film, a polycrystalline silicon layer is deposited to form a gate electrode layer. By patterning the gate electrode layer and the gate insulating layer using the resist pattern, the n-channel MOSFET gate electrode Gn, the underlying gate insulating film 115, the p-channel MOSFET gate electrode Gp, and the underlying gate insulating film 115 are formed. Patterned. By performing desired ion implantation for each of the n-channel MOSFET region and the p-channel MOSFET region, an n-type extension region 121n is formed in the n-channel MOSFET region, and a p-type extension region 121p is formed in the p-channel MOSFET region. The

その後、シリコン酸化膜等の絶縁膜を堆積し、異方性エッチングを行うことにより、ゲート電極の側壁上にサイドウォールスペーサSWを形成する。サイドウォールスペーサ形成後、再びnチャネルMOSFET領域、pチャネルMOSFET領域に所望導電型の不純物をイオン注入することにより、nチャネルMOSFET領域においてはn型ソース/ドレイン拡散層122n、pチャネルMOSFET領域においてはp型ソース/ドレイン拡散層122pが形成される。   Thereafter, an insulating film such as a silicon oxide film is deposited and anisotropic etching is performed to form a sidewall spacer SW on the sidewall of the gate electrode. After forming the sidewall spacers, ions of a desired conductivity type are ion-implanted again into the n-channel MOSFET region and the p-channel MOSFET region, so that the n-type source / drain diffusion layer 122n in the n-channel MOSFET region and the p-channel MOSFET region A p-type source / drain diffusion layer 122p is formed.

その後、コバルト等のシリサイド化可能な金属層を堆積し、シリサイド化反応を生じさせ、不要な金属層を除去した後、シリサイド化反応を完了させることにより、ゲート電極G及びソース/ドレイン領域122上にシリサイド層SLを形成する。nチャネルMOSFET領域は、引張応力を有する窒化膜であるエッチングストッパ層125nで覆い、pチャネルMOSFET領域は、圧縮応力を有する窒化膜であるエッチングストッパ層125pで覆う。   Thereafter, a metal layer capable of silicidation such as cobalt is deposited, a silicidation reaction is caused, an unnecessary metal layer is removed, and then the silicidation reaction is completed, whereby the gate electrode G and the source / drain region 122 are formed. Then, the silicide layer SL is formed. The n-channel MOSFET region is covered with an etching stopper layer 125n which is a nitride film having tensile stress, and the p-channel MOSFET region is covered with an etching stopper layer 125p which is a nitride film having compressive stress.

エッチングストッパ層125n、125pの上に、例えば酸化シリコンの絶縁膜を形成し、化学機械研磨(CMP)により、表面を平坦化する。平坦化した表面上にコンタクトホール形状の開口を有するレジストパターンを形成し、絶縁膜をエッチングする。このエッチングは窒化シリコンのエッチングストッパ層125n、125pでストップする。ゲート配線層に対するコンタクト孔、基板のソース/ドレイン領域に対するコンタクト孔のように深さの異なるコンタクト孔を精度良く形成することができる。その後、エッチングストッパ層をエッチングしてコンタクトホールを完成する。コンタクトホール内にTi膜、TiN膜をスパッタリング等で形成し、W層をCVDで形成することにより、コンタクトホールを埋める導電性プラグを形成する。   An insulating film of, for example, silicon oxide is formed on the etching stopper layers 125n and 125p, and the surface is planarized by chemical mechanical polishing (CMP). A resist pattern having contact hole-shaped openings is formed on the planarized surface, and the insulating film is etched. This etching stops at the etching stopper layers 125n and 125p of silicon nitride. Contact holes having different depths such as contact holes for the gate wiring layer and contact holes for the source / drain regions of the substrate can be formed with high accuracy. Thereafter, the etching stopper layer is etched to complete the contact hole. A conductive film that fills the contact hole is formed by forming a Ti film and a TiN film in the contact hole by sputtering or the like and forming a W layer by CVD.

このような構成により、エッチングストッパ層を用いて、nチャネルMOSFET領域には引張応力を付与し、pチャネルMOSFET領域には圧縮応力を付与することができる。これらの応力により、MOSFETの特性は向上する。   With such a configuration, it is possible to apply tensile stress to the n-channel MOSFET region and compressive stress to the p-channel MOSFET region using the etching stopper layer. These stresses improve the characteristics of the MOSFET.

特許文献3、特開2004−170037号(参照によりここに取り込む)は、サイドウォールスペーサの両側下方に形成されたソース/ドレイン領域を掘り下げて、リセスを形成し、リセスを埋め込んで絶縁性応力膜を形成することを提案する。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-170037 (incorporated here by reference) discloses an insulating stress film in which a recess is formed by digging a source / drain region formed below both sides of a sidewall spacer, and the recess is embedded. Propose to form.

Si−Ge混晶はSiより格子定数が大きく、Siのソース/ドレイン領域上にSi−Ge混晶をエピタキシャル成長すると、間に挟まれたチャネル領域のSi領域に圧縮応力を印加することができる。Si−C混晶はSiより格子定数が小さく、Siのソース/ドレイン領域上にSi−C混晶をエピタキシャル成長すると、チャネル領域のSi領域に引張応力を印加することができる。MOSトランジスタのソース/ドレイン領域を掘り下げ、格子定数の異なるエピタキシャル結晶を成長することにより応力を印加し、キャリアの移動度を向上することもできる(例えば、特許文献4、特願2006−290773号、米国特許出願11/797,253号、(参照によりここに取り込む)。   The Si—Ge mixed crystal has a larger lattice constant than Si, and when the Si—Ge mixed crystal is epitaxially grown on the Si source / drain region, a compressive stress can be applied to the Si region in the channel region sandwiched therebetween. The Si—C mixed crystal has a lattice constant smaller than that of Si, and when the Si—C mixed crystal is epitaxially grown on the Si source / drain region, tensile stress can be applied to the Si region of the channel region. It is possible to improve the carrier mobility by digging the source / drain regions of the MOS transistor and growing epitaxial crystals having different lattice constants (for example, Patent Document 4, Japanese Patent Application No. 2006-290773, US patent application Ser. No. 11 / 797,253, incorporated herein by reference.

ゲート電極を含む多結晶シリコン配線全体をシリサイド化するフルシリサイデーションも提案されている(たとえば、P. Ranade et al:IEDM2005,p227−230)。活性領域のソース/ドレイン領域表面のシリサイド化は別工程で行なう。低抵抗のゲート配線を得る有効な技術である。ただし、多結晶シリコン層が消滅するので、トランジスタの閾値制御に新たな技術を必要とする。   There has also been proposed full silicidation for siliciding the entire polycrystalline silicon wiring including the gate electrode (for example, P. Ranade et al: IEDM 2005, p227-230). Silicidation of the surface of the source / drain region of the active region is performed in a separate process. This is an effective technique for obtaining a low-resistance gate wiring. However, since the polycrystalline silicon layer disappears, a new technique is required for threshold control of the transistor.

特開平9−191056号公報JP-A-9-191056 特開2003−86708号公報JP 2003-86708 A 特開2004−170037号公報JP 2004-170037 A 特願2006−290773号、米国特許出願11/797,253号Japanese Patent Application No. 2006-290773, US Patent Application No. 11 / 797,253 P. Ranade et al:IEDM2005,p227−230 同一活性領域上に近接して2つのゲート電極が形成され、中間の基板表面にソース/ドレインコンタクトを形成することがある。高集積化のためにはゲート電極の間隔はできるだけ狭くしたいが、狭くしすぎると、ゲート電極を覆ってコンタクトエッチングストッパ層を形成した時、両側からのコンタクトエッチングストッパ層が接し、狭い空間を埋めた厚い層を形成してしまうことがある。P. Ranade et al: IEDM2005, p227-230 Two gate electrodes may be formed in close proximity on the same active region, forming source / drain contacts on the intermediate substrate surface. For high integration, the gate electrode spacing should be as small as possible. However, if the contact etching stopper layer is formed to cover the gate electrode, the contact etching stopper layer from both sides will come into contact with the gate electrode to fill the narrow space. A thick layer may be formed.

CMOS半導体装置において、NMOSトランジスタ上に引張応力窒化シリコン膜、PMOSトランジスタ上に圧縮応力膜を形成し、境界においてはこれら2種の応力膜を重ね合わせることがある。NMOSトランジスタのゲート電極、PMOSトランジスタのゲート電極を、連続した1本のポリシリコン配線で形成し、中間で引き出し配線を接続することがある。引き出し配線の接続部が応力窒化シリコン膜の重なり部分と重なると、エッチングすべきコンタクトエッチストッパ膜の厚さの分布が大きくなってしまう。   In a CMOS semiconductor device, a tensile stress silicon nitride film may be formed on an NMOS transistor, and a compressive stress film may be formed on a PMOS transistor, and these two kinds of stress films may be overlapped at the boundary. In some cases, the gate electrode of the NMOS transistor and the gate electrode of the PMOS transistor are formed by one continuous polysilicon wiring, and the lead wiring is connected in the middle. When the connection portion of the lead wiring overlaps with the overlapping portion of the stress silicon nitride film, the thickness distribution of the contact etch stopper film to be etched becomes large.

このような場合、エッチングが不十分だとコンタクト不良を起こすことがある。コンタクトの信頼性を確保するには、コンタクトエッチングストッパ層のエッチングマージン(オーバーエッチング量)を大きくする必要が生じる。しかし、エッチング時間を長くすると、適切にエッチングが行われた領域で過度のエッチングが行われることになる。過度のエッチングでコンタクトホール下方のシリサイド領域が消滅してしまうと、コンタクト抵抗の増大、コンタクト不良発生の原因となる。   In such a case, contact failure may occur if etching is insufficient. In order to ensure contact reliability, it is necessary to increase the etching margin (overetching amount) of the contact etching stopper layer. However, if the etching time is lengthened, excessive etching is performed in a region where etching has been appropriately performed. If the silicide region below the contact hole disappears due to excessive etching, contact resistance increases and contact failure occurs.

本発明の目的は、信頼性高く、高性能の、シリサイド層を備えたゲート配線を有する半導体装置及びその製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a highly reliable and high performance semiconductor device having a gate wiring with a silicide layer and a method for manufacturing the same.

本発明の他の目的は、オーバーエッチング量を大きくしても、問題発生を抑制できる半導体装置及びその製造方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can suppress the occurrence of problems even when the amount of overetching is increased.

本発明の他の目的は、信頼性高いコンタクトを形成でき、かつ応力利用による移動度向上を可能とした半導体装置及びその製造方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of forming a highly reliable contact and capable of improving mobility by using stress, and a manufacturing method thereof.

本発明の1観点によれば、
活性領域と素子分離領域とを有する半導体基板と、
前記活性領域上及び素子分離領域上に形成された導電層と、
前記活性領域上に位置する前記導電層の上部に形成された第1シリサイド層と、
前記素子分離領域上に位置する前記導電層の上部に形成され、前記第1シリサイド層より厚い第2シリサイド層と、
前記活性領域上に位置する前記導電層の側壁を覆い、前記阻止分離領域上に位置する前記導電層の側壁の少なくとも一部を露出する側壁絶縁膜と、
を有する半導体装置
が提供される。
According to one aspect of the present invention,
A semiconductor substrate having an active region and an element isolation region;
A conductive layer formed on the active region and the element isolation region;
A first silicide layer formed on the conductive layer located on the active region;
A second silicide layer formed on the conductive layer located on the element isolation region and thicker than the first silicide layer;
A sidewall insulating film covering a sidewall of the conductive layer located on the active region and exposing at least a part of the sidewall of the conductive layer located on the blocking isolation region;
A semiconductor device is provided.

本発明の他の観点によれば、
半導体基板に素子分離領域を形成する工程と、
前記素子分離領域及び、前記素子分離領域によって画定された活性領域上に、シリコンを含むパターンを形成する工程と、
前記パターンの側壁に側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記活性領域上の前記パターンを覆うマスクを用いて、前記素子分離領域上の前記パターンの前記側壁に形成された前記側壁絶縁膜を除去する工程と、
前記パターンを覆う金属層を形成し、前記パターンと前記金属層とを反応させることによって、前記パターンにシリサイド層を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法
が提供される。
According to another aspect of the invention,
Forming an element isolation region in a semiconductor substrate;
Forming a pattern including silicon on the element isolation region and an active region defined by the element isolation region;
Forming a sidewall insulating film on the sidewall of the pattern;
Removing the sidewall insulating film formed on the sidewall of the pattern on the element isolation region using a mask covering the pattern on the active region;
Forming a silicide layer on the pattern by forming a metal layer covering the pattern and reacting the pattern with the metal layer;
A method of manufacturing a semiconductor device having the above is provided.

シリサイド層を厚くすることにより、配線抵抗は低くなり、オーバーエッチによってシリサイド層が消滅する可能性が減少する。   By increasing the thickness of the silicide layer, the wiring resistance is lowered, and the possibility that the silicide layer disappears due to overetching is reduced.

ゲート電極はポリサイド構造を確保することにより、閾値制御を信頼性高く行うことができる。   By securing a polycide structure for the gate electrode, threshold control can be performed with high reliability.

図4は、排他的NOR回路の回路図を示す。右側に、2つのNMOSトランジスタが並列接続され、1つの共通接続点401が1つのPMOSトランジスタに直列接続された構成が2つ並んで示されている。左側には、2つのPMOSトランジスタが並列接続され、1つの共通接続点402が1つのNMOSトランジスタに直列接続された構成が示されている。このような並列接続トランジスタは、半導体ウエハ上では、2つのゲート電極とその中間、及びその両側に形成したソース/ドレイン領域で実現することができる。   FIG. 4 shows a circuit diagram of an exclusive NOR circuit. On the right side, two configurations in which two NMOS transistors are connected in parallel and one common connection point 401 is connected in series to one PMOS transistor are shown side by side. On the left side, a configuration is shown in which two PMOS transistors are connected in parallel, and one common connection point 402 is connected in series to one NMOS transistor. Such a parallel-connected transistor can be realized on a semiconductor wafer by two gate electrodes, an intermediate portion thereof, and source / drain regions formed on both sides thereof.

同一導電型の2つの並列トランジスタの占有面積を小さくしようとすると、2つのトランジスタ(2本のゲート電極)間の距離も小さくなる。CMOS回路においては、逆導電型のトランジスタを接続することが必要である。限定的ではないが、このようなCMOS回路を例にとって、説明をする。以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。   If an attempt is made to reduce the area occupied by two parallel transistors of the same conductivity type, the distance between the two transistors (two gate electrodes) also decreases. In a CMOS circuit, it is necessary to connect a reverse conductivity type transistor. Although not limited, such a CMOS circuit will be described as an example. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1A〜1Pは、CMOS半導体装置の製造方法の主要工程を示す半導体基板の断面図である。   1A to 1P are cross-sectional views of a semiconductor substrate showing main steps of a method of manufacturing a CMOS semiconductor device.

図1Aに示すように、例えばp型の、シリコン基板(ウエハ)11の表面を熱酸化してバッファ酸化膜12を形成し、その上に例えばシラン系材料とアンモニアをソースガスとして用いたCVDで窒化シリコン膜13を堆積する。窒化シリコン膜13は、シリコン基板11にトレンチ(溝)をエッチングする時のハードマスクとなり、酸化シリコン膜でトレンチを埋め戻した後の化学機械研磨(CMP)工程においてはストッパとして機能する。窒化シリコン膜13の上に、素子分離領域形状の開口を有するレジストパターンPR1を形成する。レジストパターンPR1をエッチングマスクとして窒化シリコン膜13をCHF,Ar、Oを含むガスでエッチングする。続いて、バッファ酸化膜12、シリコン基板11をCl,O,Nを含むガスでエッチングして素子分離領域形状のトレンチ(溝)Tを形成する。なお、レジストパターンPR1は窒化シリコン膜13のエッチング後は消滅していてもよいし、除去してもよい。エッチング工程終了後は、残っていないようにする。 As shown in FIG. 1A, a buffer oxide film 12 is formed by thermally oxidizing the surface of a p-type silicon substrate (wafer) 11, for example, and CVD is performed thereon using, for example, a silane-based material and ammonia as a source gas. A silicon nitride film 13 is deposited. The silicon nitride film 13 serves as a hard mask when the trench (groove) is etched in the silicon substrate 11, and functions as a stopper in the chemical mechanical polishing (CMP) process after the trench is backfilled with the silicon oxide film. On the silicon nitride film 13, a resist pattern PR1 having an opening in the shape of an element isolation region is formed. Using the resist pattern PR1 as an etching mask, the silicon nitride film 13 is etched with a gas containing CHF 3 , Ar, and O 2 . Subsequently, the buffer oxide film 12 and the silicon substrate 11 are etched with a gas containing Cl 2 , O 2 , and N 2 to form a trench (groove) T having an element isolation region shape. The resist pattern PR1 may disappear after the etching of the silicon nitride film 13, or may be removed. After the etching process is finished, it should not remain.

図1Bに示すように、必要に応じてトレンチ内面を熱酸化した後、誘導結合を用いた高密度プラズマ(HDP)CVDにより、ソースガスとしてシラン(SiH),酸素(O)を用いて、トレンチTを埋め戻すように酸化シリコン膜14を堆積する。HDP−CVDの代わりに、電子サイクロトロン共鳴プラズマを用いたCVDを用いてもよい。テトラエトキシシラン(TEOS),オゾン(O)をソースガスとして熱CVDで酸化シリコン膜を形成することもできる。後に行われる希フッ酸洗浄工程の耐性の点からは、HDP−CVDが好ましい。 As shown in FIG. 1B, after the inner surface of the trench is thermally oxidized as necessary, silane (SiH 4 ) and oxygen (O 2 ) are used as source gases by high density plasma (HDP) CVD using inductive coupling. Then, a silicon oxide film 14 is deposited so as to fill the trench T back. Instead of HDP-CVD, CVD using electron cyclotron resonance plasma may be used. A silicon oxide film can also be formed by thermal CVD using tetraethoxysilane (TEOS) and ozone (O 3 ) as a source gas. HDP-CVD is preferred from the standpoint of the resistance of a dilute hydrofluoric acid cleaning step performed later.

化学機械研磨(CMP)により、窒化シリコン膜13より上の酸化シリコン膜を研磨して除去する。CMPにおいて、窒化シリコン膜13はストッパとして機能する。研磨により一旦平坦な面が形成される。   The silicon oxide film above the silicon nitride film 13 is polished and removed by chemical mechanical polishing (CMP). In CMP, the silicon nitride film 13 functions as a stopper. A flat surface is once formed by polishing.

リン酸ボイル(熱リン酸)によるウエットエッチングで窒化シリコン膜13を除去する。希フッ酸によるウエットエッチングでバッファ酸化膜12も除去する。露出した活性領域のシリコン表面を熱酸化して、イオン注入用犠牲酸化膜を形成する。   The silicon nitride film 13 is removed by wet etching with phosphoric acid boil (hot phosphoric acid). The buffer oxide film 12 is also removed by wet etching with dilute hydrofluoric acid. The exposed silicon surface of the active region is thermally oxidized to form a sacrificial oxide film for ion implantation.

レジストマスクでNMOS領域と、PMOS領域を分け、犠牲酸化膜を介してシリコン基板中にウェル形成、チャネルストップ形成、チャネル(閾値調整層)形成等のイオン注入を行ない、n型ウェルNW,p型ウェルPWを形成する。その後犠牲酸化膜を希フッ酸で除去する。   An NMOS region and a PMOS region are separated by a resist mask, and ion implantation such as well formation, channel stop formation, channel (threshold adjustment layer) formation, etc. is performed in the silicon substrate through a sacrificial oxide film, and n-type well NW, p-type Well PW is formed. Thereafter, the sacrificial oxide film is removed with dilute hydrofluoric acid.

図1Cに示すように、活性領域表面を熱酸化して厚さ3nm以下の酸化シリコン膜を形成し、高温、プラズマなどを利用して窒素を導入し、窒化酸化シリコンのゲート絶縁膜16を形成する。ゲート絶縁膜16の上に、シラン等をソースガスとした熱CVDにより、厚さ80nm〜150nm程度,例えば厚さ100nmの多結晶シリコン膜17を600℃で堆積する。   As shown in FIG. 1C, the surface of the active region is thermally oxidized to form a silicon oxide film having a thickness of 3 nm or less, and nitrogen is introduced using high temperature, plasma, etc., to form a silicon nitride oxide gate insulating film 16. To do. A polycrystalline silicon film 17 having a thickness of about 80 nm to 150 nm, for example, a thickness of 100 nm is deposited on the gate insulating film 16 at 600 ° C. by thermal CVD using silane or the like as a source gas.

多結晶シリコン膜17上にゲート配線(ゲート電極を含む)形状を有するレジストパターンPR2を形成し、レジストパターンPR2をエッチングマスクとし、Cl,HBr,CFを含むガスで多結晶シリコン膜17を反応性イオンエッチング(RIE)で異方性イオンエッチングする。ゲート電極及びゲート配線のエッチング後、レジストパターンPR2は除去する。 A resist pattern PR2 having a gate wiring (including gate electrode) shape is formed on the polycrystalline silicon film 17, and the polycrystalline silicon film 17 is formed with a gas containing Cl 2 , HBr, and CF 4 using the resist pattern PR2 as an etching mask. Anisotropic ion etching is performed by reactive ion etching (RIE). After the gate electrode and the gate wiring are etched, the resist pattern PR2 is removed.

ウエハ上の配線の最小線幅を40nmとする時、ゲート配線幅は例えば最小線幅の40nmとする。後のシリサイド工程において、両側面からシリサイド反応を進行させ、中央で合体して全幅をシリサイド化し、フルシリサイデーションを行うことが容易になる。   When the minimum line width of the wiring on the wafer is 40 nm, the gate wiring width is, for example, the minimum line width of 40 nm. In the subsequent silicidation process, the silicidation reaction proceeds from both sides, and it is easy to perform full silicidation by merging at the center and siliciding the entire width.

図1Dに示すように、活性領域上にゲート電極、素子分離領域上にゲート配線が形成される。なお、右側のゲート配線が幅広く示されているのは、図2を参照して以下に説明するように、断面方向が折れ曲がっているためである。   As shown in FIG. 1D, a gate electrode is formed on the active region, and a gate wiring is formed on the element isolation region. The reason why the gate wiring on the right side is widely shown is that the cross-sectional direction is bent as described below with reference to FIG.

図2は、トランジスタ構造を形成したシリコン基板の上面図を示す。酸化シリコン膜14で形成された素子分離領域STIが、左側に2つのp型ウェルPW,右側に1つのn型ウェルNWを画定している。図中縦方向に5本の導電層であるポリシリコンゲート配線Gが配置されている。左から3本目(中央)のゲート配線は、上側でp型ウェルPWを横断してNMOSトランジスタのゲートを構成し、下側でn型ウェルNWを横断してPMOSトランジスタのゲートを構成する。後の工程で形成するサイドウォール絶縁膜SWが、ゲート配線の両側に形成されている。素子分離領域STI上、コンタクトホールを形成すべき位置を含む領域内で、選択的にサイドウォール絶縁膜が除去されている。   FIG. 2 shows a top view of a silicon substrate on which a transistor structure is formed. The element isolation region STI formed of the silicon oxide film 14 defines two p-type wells PW on the left side and one n-type well NW on the right side. In the figure, polysilicon gate lines G, which are five conductive layers, are arranged in the vertical direction. The third (center) gate wiring from the left forms the gate of the NMOS transistor across the p-type well PW on the upper side and the gate of the PMOS transistor across the n-type well NW on the lower side. Sidewall insulating films SW to be formed in a later process are formed on both sides of the gate wiring. On the element isolation region STI, the sidewall insulating film is selectively removed in a region including a position where a contact hole is to be formed.

破線I−Iが図1A〜1Pの断面方向に相当する。全体的にゲート配線と交差する方向であるが、NMOSトランジスタとPMOSトランジスタの接続部を示すため、一部中央のゲート配線に沿った断面としている。   A broken line II corresponds to the cross-sectional direction of FIGS. Although it is generally in a direction intersecting with the gate wiring, in order to show a connection portion between the NMOS transistor and the PMOS transistor, a part of the cross section is taken along the gate wiring at the center.

図1Dに戻って、レジストマスクを用いて、p型ウェルPW,n型ウェルNWに対して選択的にポケット(ないしハロ)領域Pk、エクステンション領域Exのイオン注入を行なう。ポケット領域のイオン注入は、p型ウェルPWに対してはp型不純物例えばInないしBを、n型ウェルNWに対してはn型不純物例えばAsないしPを、基板法線から傾けた4方向からイオン注入する。エクステンション領域のイオン注入は、浅い接合を形成するように低加速エネルギで、p型ウェルPWに対してはn型不純物例えばAsないしPを、n型ウェルNWに対してはp型不純物例えばInないしBを、基板法線方向からイオン注入する。NMOSトランジスタのn型エクステンション領域Exn、PMOSトランジスタのp型エクステンション領域Expが、ウェルと同導電型のポケット領域Pkに包まれるように形成される。   Returning to FIG. 1D, ion implantation of the pocket (or halo) region Pk and the extension region Ex is selectively performed on the p-type well PW and the n-type well NW using a resist mask. The ion implantation of the pocket region is performed from four directions inclined with respect to the substrate normal by p-type impurities such as In to B for the p-type well PW and n-type impurities such as As to P for the n-type well NW. Ion implantation. The extension region is ion-implanted with low acceleration energy so as to form a shallow junction, n-type impurities such as As to P for the p-type well PW, and p-type impurities such as In to P for the n-type well NW. B is ion-implanted from the substrate normal direction. The n-type extension region Exn of the NMOS transistor and the p-type extension region Exp of the PMOS transistor are formed so as to be surrounded by the pocket region Pk having the same conductivity type as the well.

図1Eに示すように、サイドウォール絶縁膜SWを形成する。エクステンション領域の不純物の熱拡散を抑えるため、サイドウォールの形成はできるだけ低温で行うことが望ましい。例えば、Siソースガスとしてビスターシャルブチルアミノシラン(SiH(NH−C、BTBAS)を60sccm、Oソースガスとして酸素を240sccm流し、温度530℃、圧力20PaのCVDで、厚さ約30nmの酸化シリコン膜を堆積する。この酸化シリコン膜をC,Arを含むガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)にて異方性エッチングして平坦部表面からは除去し、ゲート電極(ゲート配線を含む)側壁上にのみサイドウォール絶縁膜SWとして残す。 As shown in FIG. 1E, a sidewall insulating film SW is formed. In order to suppress thermal diffusion of impurities in the extension region, it is desirable to form the sidewalls at as low a temperature as possible. For example, by using CVD with a temperature of 530 ° C. and a pressure of 20 Pa at a flow of 60 sccm of binary butylaminosilane (SiH 2 (NH—C 4 H 9 ) 2 , BTBAS) as the Si source gas and 240 sccm of oxygen as the O source gas, the thickness is about A 30 nm silicon oxide film is deposited. This silicon oxide film is anisotropically etched by reactive ion etching (RIE) using a gas containing C 4 F 8 and Ar to remove it from the surface of the flat portion, and on the side wall of the gate electrode (including gate wiring) Is left as a sidewall insulating film SW only.

なお、サイドウォール絶縁膜は上記のものに限らない。例えば、酸化シリコン膜の代わりに窒化シリコン膜を用いてもよい。たとえば、SiソースガスとしてSiCl,SiH,Si等、NソースガスとしてNHを用い、400℃〜700℃程度の温度のCVDで窒化シリコン膜を堆積できる。BTBASとNHをソースガスとしてもよい。 Note that the sidewall insulating film is not limited to the above. For example, a silicon nitride film may be used instead of the silicon oxide film. For example, a silicon nitride film can be deposited by CVD at a temperature of about 400 ° C. to 700 ° C. using Si 2 H 2 Cl 2 , SiH 4 , Si 2 H 6, etc. as the Si source gas, NH 3 as the N source gas. BTBAS and NH 3 may be used as source gases.

サイドウォール絶縁膜SWを形成した後、レジストマスクを用いて、p型ウェルPW,n型ウェルNWに対して選択的に高濃度で深いソース/ドレイン領域SDのイオン注入を行なう。p型ウェルのNMOSトランジスタに対してはn型不純物、Pを、n型ウェルのPMOSトランジスタに対してはp型不純物、Bを、イオン注入し、RTA(rapid thermal anneal)熱処理でイオン注入した不純物を活性化し、n型ソース/ドレイン領域SDn、p型ソース/ドレイン領域SDpを形成する。   After the sidewall insulating film SW is formed, ion implantation of the high concentration and deep source / drain regions SD is selectively performed on the p-type well PW and the n-type well NW using a resist mask. Impurities obtained by ion-implanting n-type impurities and P for p-type well NMOS transistors, and p-type impurities and B for n-type well PMOS transistors, and ion-implanted by RTA (rapid thermal anneal) heat treatment Is activated to form an n-type source / drain region SDn and a p-type source / drain region SDp.

図1Fに示すように、サイドウォール絶縁膜を除去する領域を開口するレジストマスクPR3を形成する。例えば、コンタクトホールを形成する可能性のある領域からサイドウォール絶縁膜を除去する。酸化シリコンのサイドウォール絶縁膜の除去は、例えば希フッ酸によるウエットエッチングで行うことができる。素子分離領域がHDP酸化膜であり、サイドウォール絶縁膜がBTBASを用いて作成した酸化シリコン膜である場合、HF:HO=1:200の希フッ酸水溶液のウエットエッチングのエッチレートはサイドウォール絶縁膜に対して2〜3倍高く、サイドウォール絶縁膜が優先的にエッチされる。なお、ウエットエッチングに代え、CFとOの混合ガスによるケミカルドライエッチングを行ってもよい。 As shown in FIG. 1F, a resist mask PR3 that opens a region from which the sidewall insulating film is removed is formed. For example, the sidewall insulating film is removed from a region where a contact hole may be formed. The removal of the silicon oxide sidewall insulating film can be performed by, for example, wet etching with dilute hydrofluoric acid. When the element isolation region is an HDP oxide film and the sidewall insulating film is a silicon oxide film formed using BTBAS, the etch rate of the wet etching of dilute hydrofluoric acid aqueous solution of HF: H 2 O = 1: 200 is The sidewall insulating film is preferentially etched by 2 to 3 times higher than the wall insulating film. Instead of wet etching, chemical dry etching using a mixed gas of CF 4 and O 2 may be performed.

サイドウォール絶縁膜除去領域を増大シリサイド領域と呼ぶ。サイドウォ−ル絶縁膜は、主に、1)イオン注入領域をゲート電極から離す、2)ゲート電極側面を絶縁保護し、ゲート電極の段差に対するカバレッジを改善する、機能を有する。素子分離領域にはイオン注入は行なわれないので1)の機能は元々なく、ポリシリコン配線からサイドウォール絶縁膜を除去しても、2)の機能が変化するだけである。その後、窒化シリコン膜などの応力絶縁膜を堆積する場合は、絶縁保護の機能は応力絶縁膜によって与えられる。カバレッジに問題が生じなければ、サイドウォール絶縁膜は除去してもよいことになる。   The sidewall insulating film removal region is referred to as an increased silicide region. The sidewall insulating film mainly has a function of 1) separating the ion implantation region from the gate electrode, and 2) insulating and protecting the side surface of the gate electrode and improving the coverage with respect to the step of the gate electrode. Since ion implantation is not performed in the element isolation region, the function 1) is not originally provided, and even if the sidewall insulating film is removed from the polysilicon wiring, only the function 2) is changed. Thereafter, when a stress insulating film such as a silicon nitride film is deposited, the function of insulating protection is provided by the stress insulating film. If there is no problem in coverage, the sidewall insulating film may be removed.

サイドウォール絶縁膜を除去してポリシリコン配線の側面を露出すると、その後のシリサイド化工程において、上面からのシリサイド化と共に、側面からのシリサイド化も可能となる。上面からのみシリサイド化が生じるゲート電極と較べて、より厚いシリサイド層が形成でき、配線抵抗を減少し、上面からのオーバーエッチに対する耐性を向上できる。   When the sidewall insulating film is removed and the side surface of the polysilicon wiring is exposed, in the subsequent silicidation process, silicidation from the side surface becomes possible as well as silicidation from the upper surface. A thicker silicide layer can be formed as compared with a gate electrode in which silicidation occurs only from the upper surface, wiring resistance can be reduced, and resistance to overetching from the upper surface can be improved.

図1Gは、増大シリサイド領域においてサイドウォール絶縁膜を除去し、その後レジストパターンPR3を除去した状態を示す。図2は、この状態の上面図である。この状態で、シリサイド化工程を行う。   FIG. 1G shows a state in which the sidewall insulating film is removed in the increased silicide region and then the resist pattern PR3 is removed. FIG. 2 is a top view of this state. In this state, a silicidation process is performed.

図1Hに示すように、基板上にニッケル層20を、基板法線から傾いた複数の斜め方向からのスパッタリングで堆積し、多結晶シリコン配線層の側面上の厚さが20nm〜40nmになるようにする。   As shown in FIG. 1H, a nickel layer 20 is deposited on the substrate by sputtering from a plurality of oblique directions inclined from the substrate normal, so that the thickness on the side surface of the polycrystalline silicon wiring layer becomes 20 nm to 40 nm. To.

図1Iに示すように、Arなどの不活性ガス雰囲気中で、0.3Pa〜10Paの圧力下で、220℃〜270℃の温度で120秒〜300秒間、好ましくは240℃の温度で120秒〜200秒間熱処理をすると、露出していたシリコン面にダイニッケルシリサイド(NiSi)を主成分とするニッケルシリサイド層が形成される。続いてSPM(硫酸/過酸化水素水混合液)でウォッシュアウトし、未反応ニッケルを除去する。さらに、必要に応じて、不活性雰囲気中、200℃〜400℃の温度で30秒〜600秒間熱処理を行って、シリサイドを低抵抗化する。この工程では、ニッケルモノシリサイドに変換する。 As shown in FIG. 1I, in an inert gas atmosphere such as Ar, under a pressure of 0.3 Pa to 10 Pa, a temperature of 220 ° C. to 270 ° C. for 120 seconds to 300 seconds, preferably a temperature of 240 ° C. for 120 seconds. When heat treatment is performed for ˜200 seconds, a nickel silicide layer mainly composed of dinickel silicide (Ni 2 Si) is formed on the exposed silicon surface. Subsequently, it is washed out with SPM (sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture) to remove unreacted nickel. Further, if necessary, heat treatment is performed in an inert atmosphere at a temperature of 200 ° C. to 400 ° C. for 30 seconds to 600 seconds to reduce silicide resistance. In this step, it is converted to nickel monosilicide.

ニッケル層/シリコン層の各界面から20nm以上の厚さのシリサイド反応を生じさせると、サイドウォール絶縁膜を除去した配線幅40nmのシリコン配線の全幅がシリサイド化され、シリサイド配線23となる。高さ方向に関しても、シリコン配線の全側面に20nm以上のニッケル層を形成したので、シリコン配線の全高さをシリサイド化(フルシリサイデーション)できる。サイドウォール絶縁膜を除去していないシリコン配線(ゲート電極を含む)においては、上面から約20nm以上のシリサイド層21が形成されるが、その下方には多結晶シリコン層17が残り、ポリサイドゲート電極が形成される。ソース/ドレイン領域の露出した表面にもシリサイド層22が形成される。しかし、シリコン配線の総厚をシリサイド化することは必須ではない。活性領域上のゲート電極が有するシリサイド層よりも厚いシリサイド層を増大シリサイド領域のシリコン配線に形成することによって、配線抵抗(少なくともその増加)を抑えることができる。また、配線へのコンタクトホール形成を安定して行うことができる。   When a silicide reaction having a thickness of 20 nm or more is caused from each interface of the nickel layer / silicon layer, the entire width of the silicon wiring having a wiring width of 40 nm from which the sidewall insulating film has been removed is silicided to form the silicide wiring 23. Also in the height direction, since a nickel layer of 20 nm or more is formed on all side surfaces of the silicon wiring, the entire height of the silicon wiring can be silicided (full silicidation). In the silicon wiring (including the gate electrode) from which the sidewall insulating film has not been removed, the silicide layer 21 having a thickness of about 20 nm or more is formed from the upper surface, but the polycrystalline silicon layer 17 remains below the polysilicon layer 17 and the polycide gate. An electrode is formed. A silicide layer 22 is also formed on the exposed surface of the source / drain region. However, siliciding the total thickness of the silicon wiring is not essential. By forming a silicide layer thicker than the silicide layer of the gate electrode on the active region on the silicon wiring in the increased silicide region, the wiring resistance (at least increase thereof) can be suppressed. In addition, contact holes can be stably formed in the wiring.

図1Jに示すように、基板全面に、引張応力を有する窒化シリコン膜26をCVDで堆積する。例えば、平行平板型プラズマCVD装置を用い、SiH,SiHCl,Si,Si等のシラン系ガスを5sccm〜50sccm、NHガスを500sccm〜10000sccm、窒素、アルゴン、ヘリウム等をキャリアガスとして500sccm〜10000sccm供給し、圧力0.1Torr〜400Torr、温度200℃〜450℃で、窒化シリコン膜26を厚さ60nm程度堆積する。窒化シリコン膜26の上に、エッチストッパとして機能する、酸化シリコン膜27を成膜する。例えば、SiHガスとOガスを用いた400℃のプラズマCVDで、5nm〜10nmの酸化シリコン膜を堆積する。 As shown in FIG. 1J, a silicon nitride film 26 having tensile stress is deposited on the entire surface of the substrate by CVD. For example, using a parallel plate plasma CVD apparatus, a silane-based gas such as SiH 4 , SiH 2 Cl 2 , Si 2 H 4 , Si 2 H 6, etc. is 5 sccm to 50 sccm, NH 3 gas is 500 sccm to 10,000 sccm, nitrogen, argon, A silicon nitride film 26 is deposited to a thickness of about 60 nm at a pressure of 0.1 Torr to 400 Torr and a temperature of 200 ° C. to 450 ° C. by supplying helium or the like as a carrier gas at 500 sccm to 10,000 sccm. A silicon oxide film 27 that functions as an etch stopper is formed on the silicon nitride film 26. For example, a silicon oxide film having a thickness of 5 nm to 10 nm is deposited by plasma CVD at 400 ° C. using SiH 4 gas and O 2 gas.

図1Kに示すように、NMOSトランジスタ領域をレジストマスクPR4で覆い、C,Ar,O等のガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)により、PMOSトランジスタ領域上の酸化シリコン膜27、引張応力窒化シリコン膜26を除去する。 As shown in FIG. 1K, the NMOS transistor region is covered with a resist mask PR4, and reactive ion etching (RIE) using a gas such as C 4 F 8 , Ar, or O 2 is used to form a silicon oxide film 27 on the PMOS transistor region. Then, the tensile stress silicon nitride film 26 is removed.

図1Lに示すように、レジストマスクPR4を除去した後、基板全面に圧縮応力を有する窒化シリコン膜29をCVDで堆積する。例えばメチルシラン系ガス(CHSi、または(CHSiHを100sccm〜1000sccm、NHガスを500sccm〜10000sccm、窒素、アルゴン、ヘリウム等をキャリアガスとして500sccm〜10000sccm供給し、圧力2Torr〜10Torr,温度400℃〜700℃、RFパワー100W〜1000Wで、窒化シリコン膜29を厚さ60nm成膜する。 As shown in FIG. 1L, after removing the resist mask PR4, a silicon nitride film 29 having compressive stress is deposited on the entire surface of the substrate by CVD. For example, methylsilane-based gas (CH 3 ) 4 Si or (CH 3 ) 3 SiH is supplied at 100 sccm to 1000 sccm, NH 3 gas is supplied at 500 sccm to 10,000 sccm, nitrogen, argon, helium, etc. are supplied as carrier gases at 500 sccm to 10,000 sccm, and pressure is 2 Torr to A silicon nitride film 29 is formed to a thickness of 60 nm at 10 Torr, a temperature of 400 ° C. to 700 ° C., and an RF power of 100 W to 1000 W.

図1Mに示すように、PMOSトランジスタ領域をレジストマスクPR5で覆い、C,Ar,O等のガスを用いた反応性イオンエッチングにより、NMOSトランジスタ領域上の圧縮応力窒化シリコン膜29を除去する。このエッチングにおいて、酸化シリコン膜27は、エッチングストッパとして機能し、その下の窒化シリコン膜26を保護する。その後、レジストマスクPR5は除去する。 As shown in FIG. 1M, the PMOS transistor region is covered with a resist mask PR5, and the compressive stress silicon nitride film 29 on the NMOS transistor region is formed by reactive ion etching using a gas such as C 4 F 8 , Ar, or O 2. Remove. In this etching, the silicon oxide film 27 functions as an etching stopper and protects the underlying silicon nitride film 26. Thereafter, the resist mask PR5 is removed.

図1Nに示すように、テトラエトキシシラン(TEOS)をソースガスとしたプラズマCVDにより、酸化シリコン膜30を厚さ600nm程度基板全面に堆積し、表面をCMPにより平坦化する。   As shown in FIG. 1N, a silicon oxide film 30 is deposited on the entire surface of the substrate by a thickness of about 600 nm by plasma CVD using tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas, and the surface is planarized by CMP.

図1Oに示すように、酸化シリコン膜30の上に、コンタクトホール形状の開口を有するレジストパターンPR6を形成する。レジストパターンPR6をエッチングマスクとし、まずCFとHを主体とするエッチングガスを用いて、酸化シリコン膜30の反応性イオンエッチングを行なう。続いて、C、Ar、Oを主体とするエッチングガスを用いて酸化シリコン膜27をエッチングする。 As shown in FIG. 1O, a resist pattern PR6 having a contact hole-shaped opening is formed on the silicon oxide film 30. Using the resist pattern PR6 as an etching mask, first, reactive ion etching of the silicon oxide film 30 is performed using an etching gas mainly composed of CF 4 and H 2 . Subsequently, the silicon oxide film 27 is etched using an etching gas mainly composed of C 4 F 8 , Ar, and O 2 .

レジストパターンPR6を除去し、CHFを主体とするエッチングガスを用いて、窒化シリコン膜26,29をエッチングし、シリコン表面を露出させる。この時、窒化シリコン膜のエッチングにおけるエッチングオーバー量を、例えば150%〜200%とする。 The resist pattern PR6 is removed, and the silicon nitride films 26 and 29 are etched using an etching gas mainly composed of CHF 3 to expose the silicon surface. At this time, the etching over amount in the etching of the silicon nitride film is set to 150% to 200%, for example.

このようにして、NMOSトランジスタの単独ソース/ドレイン領域に対するコンタクトホールCH1,素子分離領域上の単一応力絶縁膜に覆われたゲート配線に対するコンタクトホールCH2,素子分離領域上のデュアル応力絶縁膜に覆われたゲート配線に対するコンタクトホールCH3、並列PMOSトランジスタの相互接続点に対するコンタクトホールCH4を形成する。   In this way, the contact hole CH1 for the single source / drain region of the NMOS transistor, the contact hole CH2 for the gate wiring covered with the single stress insulating film on the element isolation region, and the dual stress insulating film on the element isolation region are covered. A contact hole CH3 for the broken gate wiring and a contact hole CH4 for the interconnection point of the parallel PMOS transistors are formed.

コンタクトホールCH1は深いが、エッチングストッパ層が異常に厚くなることはない。コンタクトホールCH2は、浅く、かつエッチングストッパ層が異常に厚くなることはない。コンタクトホールCH3は、浅いが、エッチングストッパ層が重なっていると、エッチングストッパ層の全厚さは著しく厚くなる。コンタクトホールCH4は、深く、且つエッチングストッパ層が異常に厚くなる可能性がある。エッチングストッパ層は、エッチングレートが低い材料で形成される場合が多く、全くエッチングされないわけではない。深いコンタクト孔をエッチングするとき、浅いコンタクト孔はエッチングストッパ層より深くならないが、エッチングストッパ層が薄くなることはある。エッチングストッパ層のエッチングでオーバーエッチを大きくすれば、エッチングストッパ層の下地が過度にエッチングされることになる。このような下地に対する過度のエッチングは、コンタクトホールCH2で最も起きやすく、コンタクトホールCH1で次に起きやすいであろう。   Although the contact hole CH1 is deep, the etching stopper layer does not become abnormally thick. The contact hole CH2 is shallow and the etching stopper layer does not become abnormally thick. Although the contact hole CH3 is shallow, if the etching stopper layer overlaps, the total thickness of the etching stopper layer becomes remarkably thick. The contact hole CH4 may be deep and the etching stopper layer may be abnormally thick. The etching stopper layer is often formed of a material having a low etching rate, and is not not etched at all. When etching a deep contact hole, the shallow contact hole is not deeper than the etching stopper layer, but the etching stopper layer may be thinner. When overetching is increased by etching the etching stopper layer, the base of the etching stopper layer is excessively etched. Such excessive etching on the underlayer is most likely to occur in the contact hole CH2, and is likely to occur next in the contact hole CH1.

コンタクトホールCH2とCH4を比較すると、CH2は浅く、エッチングストッパのエッチングを妨げる原因もない。CH4に厚いエッチングストッパが形成されている場合、CH4に大きなオーバーエッチング量を必要とする。このオーバーエッチング中、CH2は過度にエッチングされる。シリサイド層を厚くしておくことにより、シリサイド層の消滅を防止できる。同様の状況はCMOSに限らず、生じる。   When the contact holes CH2 and CH4 are compared, CH2 is shallow and there is no cause for hindering etching of the etching stopper. When a thick etching stopper is formed in CH4, a large over-etching amount is required for CH4. During this over-etching, CH2 is excessively etched. By making the silicide layer thick, disappearance of the silicide layer can be prevented. The same situation occurs not only in CMOS.

コンタクトホールCH2とCH3を比較すると、CH2は単一応力絶縁膜に覆われているが、CH3はデュアル応力絶縁膜に覆われている。CH3に大きなオーバーエッチング量を必要とする。このオーバーエッチング中、CH2は過度にエッチングされる。シリサイド層を厚くしておくことにより、シリサイド層の消滅を防止できる。デュアル応力絶縁膜は、CMOSの構成要素である。   Comparing contact holes CH2 and CH3, CH2 is covered with a single stress insulating film, but CH3 is covered with a dual stress insulating film. A large over-etching amount is required for CH3. During this over-etching, CH2 is excessively etched. By making the silicide layer thick, disappearance of the silicide layer can be prevented. The dual stress insulating film is a component of CMOS.

図1Pに示すように、TiとTiNをスパッタリングし、W膜をCVDで成長して、コンタクトホール内に導電性プラグ32を形成する。表面上の不要金属層はCMPで除去する。必要に応じて、絶縁層形成、配線埋め込みを繰り返し、多層ダマシン配線を形成する。このようにして、半導体装置を完成する。   As shown in FIG. 1P, Ti and TiN are sputtered and a W film is grown by CVD to form a conductive plug 32 in the contact hole. The unnecessary metal layer on the surface is removed by CMP. If necessary, insulating layer formation and wiring embedding are repeated to form multilayer damascene wiring. In this way, a semiconductor device is completed.

なお、図1Hの工程において、複数の斜め方向からシリサイド金属を堆積してシリコン配線側面にも均一厚の金属層を形成したが、簡略化した方法を行うこともできる。   In the process of FIG. 1H, silicide metal is deposited from a plurality of oblique directions to form a metal layer having a uniform thickness on the side surface of the silicon wiring. However, a simplified method can be used.

図1Qは、基板上方から法線方向に沿ってシリサイド金属を堆積した場合を示す。サイドウォール絶縁膜を除去したシリコン配線は側面が露出している。スパッタリングされた金属はある拡がりを持って飛来し、上面から側面上部に堆積する。この側面部分も利用してシリサイド化を行うことにより、サイドウォール絶縁膜を備えたゲート電極のシリサイド層より厚いシリサイドを形成することができる。   FIG. 1Q shows a case where silicide metal is deposited along the normal direction from above the substrate. Side surfaces of the silicon wiring from which the sidewall insulating film has been removed are exposed. The sputtered metal flies with a certain spread and deposits from the upper surface to the upper part of the side surface. By performing silicidation using this side surface portion, a silicide thicker than the silicide layer of the gate electrode provided with the sidewall insulating film can be formed.

コンタクトホールの形成が容易でない状況に対しても、オーバーエッチング量を大きくすることにより、確実にコンタクトホールを形成する。過度のオーバーエッチングにさらされ得る配線には厚いシリサイド層を形成することにより、安定したコンタクト特性を確保できる。   Even in the case where the formation of the contact hole is not easy, the contact hole is surely formed by increasing the over-etching amount. By forming a thick silicide layer on the wiring that can be exposed to excessive over-etching, stable contact characteristics can be secured.

図3A,3Bは、増大シリサイド領域を設定する2つの典型的な基準を示す。   3A and 3B show two typical criteria for setting the augmented silicide region.

図3Aに示すように、素子分離領域STIが活性領域AR1,AR2を画定し、活性領域AR1,AR2を横断してゲート配線GW1が配置される。2つの活性領域の中間で、ゲート配線GW1は上層配線に接続される。この接続位置を含む領域に増大シリサイド領域ISが設定される。   As shown in FIG. 3A, the element isolation region STI defines active regions AR1 and AR2, and a gate wiring GW1 is disposed across the active regions AR1 and AR2. In the middle of the two active regions, the gate line GW1 is connected to the upper layer line. An increased silicide region IS is set in a region including the connection position.

図3Bにおいては、活性領域から所定距離以上はなれた領域を全て増大シリサイド領域に設定する。この増大シリサイド領域内でゲート配線の接続位置が選択される。ゲート配線GW2,GW3は接続点を持たないが、サイドウォール絶縁膜を備えず、従って占有面積が小さく、高密度に配置されている。   In FIG. 3B, all regions separated from the active region by a predetermined distance or more are set as increased silicide regions. A connection position of the gate wiring is selected in the increased silicide region. The gate wirings GW2 and GW3 do not have connection points, but do not include a sidewall insulating film, and therefore have a small occupied area and are arranged with high density.

素子分離領域上の多結晶シリコン配線の主要部分をフルシリサイデーションすれば、配線抵抗を大きく低減できる。この場合もゲート電極はポリサイド構造を保つので、信頼性高く、高精度に閾値制御を行うことができる。   If the main portion of the polycrystalline silicon wiring on the element isolation region is fully silicidized, the wiring resistance can be greatly reduced. Also in this case, since the gate electrode maintains a polycide structure, threshold control can be performed with high reliability and high accuracy.

以上実施例に沿って、本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、シリサイド金属はニッケルに限らない。ニッケル、チタン、コバルト、白金、これらの金属の合金からシリサイド金属を選択することができる。導電性プラグの主導電体はWに限らない。Cu等を用いることもできる。素子分離領域を、STIの代わりに、LOCOS(local oxidation of silicon)で形成してもよい。その他、種々の変形、改良、置換、組み合わせ等が可能なことは、当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, the silicide metal is not limited to nickel. The silicide metal can be selected from nickel, titanium, cobalt, platinum, and alloys of these metals. The main conductor of the conductive plug is not limited to W. Cu or the like can also be used. The element isolation region may be formed by LOCOS (local oxidation of silicon) instead of STI. It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, substitutions, combinations, and the like are possible.

以下、本発明の特徴を付記する。   The features of the present invention will be described below.

(付記1)
活性領域と素子分離領域とを有する半導体基板と、
前記活性領域上及び素子分離領域上に形成された導電層と、
前記活性領域上に位置する前記導電層の上部に形成された第1シリサイド層と、
前記素子分離領域上に位置する前記導電層の上部に形成され、前記第1シリサイド層より厚い第2シリサイド層と、
前記活性領域上に位置する前記導電層の側壁を覆い、前記阻止分離領域上に位置する前記導電層の側壁の少なくとも一部を露出する側壁絶縁膜と、
を有する半導体装置。
(Appendix 1)
A semiconductor substrate having an active region and an element isolation region;
A conductive layer formed on the active region and the element isolation region;
A first silicide layer formed on the conductive layer located on the active region;
A second silicide layer formed on the conductive layer located on the element isolation region and thicker than the first silicide layer;
A sidewall insulating film covering a sidewall of the conductive layer located on the active region and exposing at least a part of the sidewall of the conductive layer located on the blocking isolation region;
A semiconductor device.

(付記2)
前記導電層は前記活性領域においてゲート絶縁膜を介して前記半導体基板上に形成されたゲート電極である付記1記載の半導体装置。
(Appendix 2)
The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive layer is a gate electrode formed on the semiconductor substrate through a gate insulating film in the active region.

(付記3)
前記半導体基板上に形成され、前記導電層を覆う応力絶縁膜をさらに有する付記1又は2記載の半導体装置。
(Appendix 3)
The semiconductor device according to appendix 1 or 2, further comprising a stress insulating film formed on the semiconductor substrate and covering the conductive layer.

(付記4)
前記応力絶縁膜上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜及び前記応力絶縁膜に形成され、前記第2シリサイド層に達するコンタクトホールと、
をさらに有する付記1〜3のいずれか1項記載の半導体装置。
(Appendix 4)
An interlayer insulating film formed on the stress insulating film;
A contact hole formed in the interlayer insulating film and the stress insulating film and reaching the second silicide layer;
The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 3, further comprising:

(付記5)
複数の活性領域を画定する素子分離領域を有するシリコン基板と、
前記複数の活性領域に形成された複数の電界効果トランジスタであって、それぞれ、
ポリシリコン層と、その側壁上に形成されたサイドウォール絶縁膜と、該ポリシリコン層の上部をシリサイド化して形成されたシリサイド層とを含むゲート電極構造、
前記ゲート電極構造の両側の活性領域に形成され、シリサイド層を備えたソース/ドレイン領域、
を有する複数の電界効果トランジスタと、
前記ゲート電極構造と同一材料を用いて前記素子分離領域上に形成され、前記サイドウォール絶縁膜が選択的に除去され、前記ゲート電極構造のシリサイド層より厚いシリサイド層が形成された増大シリサイド領域を有する配線と、
前記複数の電界効果トランジスタを覆って、シリコン基板上に形成された応力絶縁膜と、
前記応力絶縁膜の上方に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜、および前記応力絶縁膜を貫通して、前記ソース/ドレイン領域、前記配線に接続された、複数の導電性プラグと、
を有する半導体装置。
(Appendix 5)
A silicon substrate having an element isolation region defining a plurality of active regions;
A plurality of field effect transistors formed in the plurality of active regions, respectively;
A gate electrode structure including a polysilicon layer, a sidewall insulating film formed on the sidewall thereof, and a silicide layer formed by silicidizing an upper portion of the polysilicon layer;
A source / drain region formed in active regions on both sides of the gate electrode structure and having a silicide layer;
A plurality of field effect transistors having:
An increased silicide region is formed on the element isolation region using the same material as the gate electrode structure, the sidewall insulating film is selectively removed, and a silicide layer thicker than the silicide layer of the gate electrode structure is formed. Having wiring;
Covering the plurality of field effect transistors, a stress insulating film formed on a silicon substrate;
An interlayer insulating film formed above the stress insulating film;
A plurality of conductive plugs penetrating the interlayer insulating film and the stress insulating film and connected to the source / drain regions and the wiring;
A semiconductor device.

(付記6)
前記増大シリサイド領域においては、前記サイドウォール絶縁膜が前記ポリシリコン層の側壁の全高さに亘って除去されている付記5記載の半導体装置。
(Appendix 6)
The semiconductor device according to claim 5, wherein the sidewall insulating film is removed over the entire height of the side wall of the polysilicon layer in the increased silicide region.

(付記7)
前記増大シリサイド領域においては、配線の全厚さ、全幅に亘って前記シリサイド層が形成されている付記6記載の半導体装置。
(Appendix 7)
The semiconductor device according to appendix 6, wherein the silicide layer is formed over the entire thickness and width of the wiring in the increased silicide region.

(付記8)
前記複数の電界効果トランジスタがnチャネル電界効果トランジスタと、pチャネル電界効果トランジスタとを含み、
前記応力絶縁膜が、前記nチャネル電界効果トランジスタを覆う引張応力絶縁膜と、前記pチャネル電界効果トランジスタを覆う圧縮応力絶縁膜とを含む、
付記5〜7のいずれか1項記載の半導体装置。
(Appendix 8)
The plurality of field effect transistors include an n-channel field effect transistor and a p-channel field effect transistor;
The stress insulating film includes a tensile stress insulating film covering the n-channel field effect transistor and a compressive stress insulating film covering the p-channel field effect transistor;
The semiconductor device according to any one of appendices 5 to 7.

(付記9)
前記引張応力絶縁膜、前記圧縮応力絶縁膜が窒化シリコン膜であり、前記層間絶縁膜が酸化シリコン膜である付記8記載の半導体装置。
(Appendix 9)
The semiconductor device according to claim 8, wherein the tensile stress insulating film and the compressive stress insulating film are silicon nitride films, and the interlayer insulating film is a silicon oxide film.

(付記10)
前記引張応力絶縁膜、前記圧縮応力絶縁膜が、前記配線上で重なりを有するように形成されている付記8または9記載の半導体装置。
(Appendix 10)
The semiconductor device according to appendix 8 or 9, wherein the tensile stress insulating film and the compressive stress insulating film are formed so as to overlap each other on the wiring.

(付記11)
半導体基板に素子分離領域を形成する工程と、
前記素子分離領域及び、前記素子分離領域によって画定された活性領域上に、シリコンを含むパターンを形成する工程と、
前記パターンの側壁に側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記活性領域上の前記パターンを覆うマスクを用いて、前記素子分離領域上の前記パターンの前記側壁に形成された前記側壁絶縁膜を除去する工程と、
前記パターンを覆う金属層を形成し、前記パターンと前記金属層とを反応させることによって、前記パターンにシリサイド層を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
(Appendix 11)
Forming an element isolation region in a semiconductor substrate;
Forming a pattern including silicon on the element isolation region and an active region defined by the element isolation region;
Forming a sidewall insulating film on the sidewall of the pattern;
Removing the sidewall insulating film formed on the sidewall of the pattern on the element isolation region using a mask covering the pattern on the active region;
Forming a silicide layer on the pattern by forming a metal layer covering the pattern and reacting the pattern with the metal layer;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:

(付記12)
前記パターンは、前記活性領域において、ゲート絶縁膜を介して前記半導体基板上に形成されたゲート電極である付記11記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 12)
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the pattern is a gate electrode formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film in the active region.

(付記13)
前記シリサイド層上に応力絶縁膜を形成する工程と、
前記応力絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する固定と、
前記層間絶縁膜及び前記応力絶縁膜に、前記素子分離領域に位置する前記パターンに達するコンタクトホールを形成する工程と、
をさらに有する付記11又は12に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 13)
Forming a stress insulating film on the silicide layer;
Fixing to form an interlayer insulating film on the stress insulating film;
Forming a contact hole reaching the pattern located in the element isolation region in the interlayer insulating film and the stress insulating film;
The method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 11 or 12, further comprising:

(付記14)
前記応力絶縁膜は、引張応力を有する第1応力絶縁膜と、圧縮応力を有する第2応力絶縁膜とを含む付記11〜13のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 14)
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 11 to 13, wherein the stress insulating film includes a first stress insulating film having a tensile stress and a second stress insulating film having a compressive stress.

(付記15)
(a) シリコン基板に、複数の活性領域を画定する素子分離領域を形成する工程と、
(b) 前記複数の活性領域表面にゲート絶縁膜を形成し、基板全面にポリシリコン層を堆積し、パターニングすることにより、活性領域上方に電界効果トランジスタのゲート電極を、素子分離領域上方に配線を形成する工程と、
(c) 前記ゲート電極及び配線の側壁上に、サイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
(d) 前記ゲート電極、前記サイドウォール絶縁膜を介して、前記活性領域に不純物をイオン注入し、電界効果トランジスタのソース/ドレイン領域を形成する工程と、
(e) 素子分離領域の選択された領域上に開口を有するマスクを用いて、前記開口内の前記サイドウォール絶縁膜を除去し、前記配線の側面を露出する工程と、
(f) 前記シリコン基板上に前記ゲート電極及び前記配線を覆う金属層を形成し、熱処理を行う工程と、
(g) 電界効果トランジスタを覆う応力絶縁膜を形成する工程と、
(h) 前記応力絶縁膜の上方に層間絶縁膜を形成する工程と、
(i) 前記層間絶縁膜、および前記応力絶縁膜を貫通して、前記配線に達するコンタクト孔を形成する工程と、
(j) 前記コンタクト孔に導電性プラグを埋め込む工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
(Appendix 15)
(A) forming an element isolation region for defining a plurality of active regions on a silicon substrate;
(B) Forming a gate insulating film on the surface of the plurality of active regions, depositing a polysilicon layer on the entire surface of the substrate, and patterning, thereby wiring the gate electrode of the field effect transistor above the active region and wiring above the element isolation region Forming a step;
(C) forming a sidewall insulating film on the gate electrode and the sidewall of the wiring;
(D) forming a source / drain region of a field effect transistor by ion-implanting impurities into the active region via the gate electrode and the sidewall insulating film;
(E) using a mask having an opening on a selected region of the element isolation region, removing the sidewall insulating film in the opening and exposing a side surface of the wiring;
(F) forming a metal layer covering the gate electrode and the wiring on the silicon substrate, and performing a heat treatment;
(G) forming a stress insulating film covering the field effect transistor;
(H) forming an interlayer insulating film above the stress insulating film;
(I) forming a contact hole that reaches the wiring through the interlayer insulating film and the stress insulating film;
(J) burying a conductive plug in the contact hole;
A method of manufacturing a semiconductor device including:

(付記16)
前記工程(a)は、前記シリコン基板に溝を形成する工程と、前記溝内に酸化シリコン膜を堆積する工程を含む付記15記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 16)
The semiconductor device manufacturing method according to claim 15, wherein the step (a) includes a step of forming a groove in the silicon substrate and a step of depositing a silicon oxide film in the groove.

(付記17)
前記工程(c)は、ビスターシャルブチルアミノシランを用いて、前記酸化シリコン膜を堆積する工程、該酸化シリコン膜を異方性エッチングして前記サイドウォール絶縁膜に加工する工程を含み、前記工程(e)は、希フッ酸水溶液を用いて前記酸化シリコン膜の前記サイドウォール絶縁膜を除去する工程を含む付記15または16記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 17)
The step (c) includes a step of depositing the silicon oxide film using Vista butylaminosilane, and a step of anisotropically etching the silicon oxide film to process it into the sidewall insulating film. e) A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 15 or 16, comprising a step of removing the sidewall insulating film of the silicon oxide film using a dilute hydrofluoric acid aqueous solution.

(付記18)
前記工程(g)は、シラン系ガスを用いて引張応力窒化シリコン膜を堆積する工程と、メチルシラン系ガスを用いて圧縮応力窒化シリコン膜を堆積する工程と、を含む付記15〜17のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 18)
Any one of Supplementary Notes 15 to 17, wherein the step (g) includes a step of depositing a tensile stress silicon nitride film using a silane-based gas and a step of depositing a compressive stress silicon nitride film using a methylsilane-based gas. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.

(付記19)
前記工程(a)が、nチャネル電界効果トランジスタを形成するp型ウェル、pチャネルの電界効果トランジスタを形成するn型ウェルを選択的に形成し、
前記工程(d)が、n型ウェルにはp型不純物、p型ウェルにはn型不純物をイオン注入し、
前記工程(g)が、nチャネル電界効果トランジスタ上には引張応力絶縁膜、pチャネル電界効果トランジスタ上には圧縮応力絶縁膜を形成する、
付記15〜18のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 19)
The step (a) selectively forms a p-type well for forming an n-channel field effect transistor and an n-type well for forming a p-channel field effect transistor,
In the step (d), a p-type impurity is ion-implanted into the n-type well, and an n-type impurity is ion-implanted into the p-type well.
The step (g) forms a tensile stress insulating film on the n-channel field effect transistor and a compressive stress insulating film on the p-channel field effect transistor;
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 15 to 18.

(付記20)
前記工程(g)は、前記素子分離領域上で重なりを有する窒化シリコン膜を形成し、前記工程(e)は、該重なりの下方で前記配線の側面を露出し、前記工程(i)、(j)は、該重なりを有する窒化シリコン膜を貫通する導電性プラグを形成する付記19記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 20)
In the step (g), an overlapping silicon nitride film is formed on the element isolation region, and in the step (e), a side surface of the wiring is exposed under the overlap, and the steps (i), ( (20) A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 19, wherein j) forms a conductive plug that penetrates the overlapping silicon nitride film.

/ / / 図1A〜1Pは、実施例による半導体装置の製造方法を示すシリコン基板の断面図、図1Qは変形例を示すシリコン基板の断面図である。1A to 1P are cross-sectional views of a silicon substrate showing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment, and FIG. 1Q is a cross-sectional view of a silicon substrate showing a modification. 実施例による半導体装置の平面図である。It is a top view of the semiconductor device by an example. 図3A,3Bは、増大シリサイド領域を設定する2つの典型的な基準を示す、素子分離領域と増大シリサイド領域の配置を示す平面図である。3A and 3B are plan views showing the arrangement of the element isolation region and the increased silicide region, showing two typical criteria for setting the increased silicide region. 排他的NOR回路の回路図である。It is a circuit diagram of an exclusive NOR circuit. 従来技術による、シリサイド層、引張応力膜、圧縮応力膜を有するCMOS半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the CMOS semiconductor device which has a silicide layer, a tensile stress film | membrane, and a compressive stress film | membrane by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

11 シリコン基板、12 バッファ酸化膜、13 窒化シリコン膜、14 HDP酸化シリコン膜、16 ゲート絶縁膜、17 ポリシリコン膜、20 ニッケル層、21 (ゲート電極の)シリサイド層、22 (ソース/ドレイン領域上の)シリサイド層、23 (ゲート配線の)シリサイド層、26 引張応力窒化シリコン膜、27 酸化シリコン膜、29 圧縮応力窒化シリコン膜、30 酸化シリコン膜(主層間絶縁膜)、32 導電性プラグ、PR レジスト(パターン)、T トレンチ、Pk ポケット、Ex エクステンション、SD ソース/ドレイン領域、G ゲート電極、SW サイドウォール絶縁膜。 11 silicon substrate, 12 buffer oxide film, 13 silicon nitride film, 14 HDP silicon oxide film, 16 gate insulating film, 17 polysilicon film, 20 nickel layer, 21 (gate electrode) silicide layer, 22 (on source / drain region) ) Silicide layer, 23 (gate wiring) silicide layer, 26 tensile stress silicon nitride film, 27 silicon oxide film, 29 compressive stress silicon nitride film, 30 silicon oxide film (main interlayer insulating film), 32 conductive plug, PR Resist (pattern), T trench, Pk pocket, Ex extension, SD source / drain region, G gate electrode, SW sidewall insulating film.

Claims (10)

活性領域と素子分離領域とを有する半導体基板と、
前記活性領域上及び素子分離領域上に形成された導電層と、
前記活性領域上に位置する前記導電層の上部に形成された第1シリサイド層と、
前記素子分離領域上に位置する前記導電層の上部に形成され、前記第1シリサイド層より厚い第2シリサイド層と、
前記活性領域上に位置する前記導電層の側壁を覆い、前記阻止分離領域上に位置する前記導電層の側壁の少なくとも一部を露出する側壁絶縁膜と、
を有する半導体装置。
A semiconductor substrate having an active region and an element isolation region;
A conductive layer formed on the active region and the element isolation region;
A first silicide layer formed on the conductive layer located on the active region;
A second silicide layer formed on the conductive layer located on the element isolation region and thicker than the first silicide layer;
A sidewall insulating film covering a sidewall of the conductive layer located on the active region and exposing at least a part of the sidewall of the conductive layer located on the blocking isolation region;
A semiconductor device.
前記半導体基板上に形成され、前記導電層を覆う応力絶縁膜をさらに有する請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising a stress insulating film formed on the semiconductor substrate and covering the conductive layer. 前記応力絶縁膜上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜及び前記応力絶縁膜に形成され、前記第2シリサイド層に達するコンタクトホールと、
をさらに有する請求項1又は2記載の半導体装置。
An interlayer insulating film formed on the stress insulating film;
A contact hole formed in the interlayer insulating film and the stress insulating film and reaching the second silicide layer;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
複数の活性領域を画定する素子分離領域を有するシリコン基板と、
前記複数の活性領域に形成された複数の電界効果トランジスタであって、それぞれ、
ポリシリコン層と、その側壁上に形成されたサイドウォール絶縁膜と、該ポリシリコン層の上部をシリサイド化して形成されたシリサイド層とを含むゲート電極構造、
前記ゲート電極構造の両側の活性領域に形成され、シリサイド層を備えたソース/ドレイン領域、
を有する複数の電界効果トランジスタと、
前記ゲート電極構造と同一材料を用いて前記素子分離領域上に形成され、前記サイドウォール絶縁膜が選択的に除去され、前記ゲート電極構造のシリサイド層より厚いシリサイド層が形成された増大シリサイド領域を有する配線と、
前記複数の電界効果トランジスタを覆って、シリコン基板上に形成された応力絶縁膜と、
前記応力絶縁膜の上方に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜、および前記応力絶縁膜を貫通して、前記ソース/ドレイン領域、前記配線に接続された、複数の導電性プラグと、
を有する半導体装置。
A silicon substrate having an element isolation region defining a plurality of active regions;
A plurality of field effect transistors formed in the plurality of active regions, respectively;
A gate electrode structure including a polysilicon layer, a sidewall insulating film formed on the sidewall thereof, and a silicide layer formed by silicidizing an upper portion of the polysilicon layer;
A source / drain region formed in active regions on both sides of the gate electrode structure and having a silicide layer;
A plurality of field effect transistors having:
An increased silicide region is formed on the element isolation region using the same material as the gate electrode structure, the sidewall insulating film is selectively removed, and a silicide layer thicker than the silicide layer of the gate electrode structure is formed. Having wiring;
Covering the plurality of field effect transistors, a stress insulating film formed on a silicon substrate;
An interlayer insulating film formed above the stress insulating film;
A plurality of conductive plugs penetrating the interlayer insulating film and the stress insulating film and connected to the source / drain regions and the wiring;
A semiconductor device.
前記複数の電界効果トランジスタがnチャネル電界効果トランジスタと、pチャネル電界効果トランジスタとを含み、
前記応力絶縁膜が、前記nチャネル電界効果トランジスタを覆う引張応力絶縁膜と、前記pチャネル電界効果トランジスタを覆う圧縮応力絶縁膜とを含む、
請求項4記載の半導体装置。
The plurality of field effect transistors include an n-channel field effect transistor and a p-channel field effect transistor;
The stress insulating film includes a tensile stress insulating film covering the n-channel field effect transistor and a compressive stress insulating film covering the p-channel field effect transistor;
The semiconductor device according to claim 4.
半導体基板に素子分離領域を形成する工程と、
前記素子分離領域及び、前記素子分離領域によって画定された活性領域上に、シリコンを含むパターンを形成する工程と、
前記パターンの側壁に側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記活性領域上の前記パターンを覆うマスクを用いて、前記素子分離領域上の前記パターンの前記側壁に形成された前記側壁絶縁膜を除去する工程と、
前記パターンを覆う金属層を形成し、前記パターンと前記金属層とを反応させることによって、前記パターンにシリサイド層を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
Forming an element isolation region in a semiconductor substrate;
Forming a pattern including silicon on the element isolation region and an active region defined by the element isolation region;
Forming a sidewall insulating film on the sidewall of the pattern;
Removing the sidewall insulating film formed on the sidewall of the pattern on the element isolation region using a mask covering the pattern on the active region;
Forming a silicide layer on the pattern by forming a metal layer covering the pattern and reacting the pattern with the metal layer;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記シリサイド層上に応力絶縁膜を形成する工程と、
前記応力絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する固定と、
前記層間絶縁膜及び前記応力絶縁膜に、前記素子分離領域に位置する前記パターンに達するコンタクトホールを形成する工程と、
をさらに有する請求項6記載の半導体装置の製造方法。
Forming a stress insulating film on the silicide layer;
Fixing to form an interlayer insulating film on the stress insulating film;
Forming a contact hole reaching the pattern located in the element isolation region in the interlayer insulating film and the stress insulating film;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, further comprising:
前記応力絶縁膜は、引張応力を有する第1応力絶縁膜と、圧縮応力を有する第2応力絶縁膜とを含む請求項6又は7記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the stress insulating film includes a first stress insulating film having a tensile stress and a second stress insulating film having a compressive stress. (a) シリコン基板に、複数の活性領域を画定する素子分離領域を形成する工程と、
(b) 前記複数の活性領域表面にゲート絶縁膜を形成し、基板全面にポリシリコン層を堆積し、パターニングすることにより、活性領域上方に電界効果トランジスタのゲート電極を、素子分離領域上方に配線を形成する工程と、
(c) 前記ゲート電極及び配線の側壁上に、サイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
(d) 前記ゲート電極、前記サイドウォール絶縁膜を介して、前記活性領域に不純物をイオン注入し、電界効果トランジスタのソース/ドレイン領域を形成する工程と、
(e) 素子分離領域の選択された領域上に開口を有するマスクを用いて、前記開口内の前記サイドウォール絶縁膜を除去し、前記配線の側面を露出する工程と、
(f) 前記シリコン基板上に前記ゲート電極及び前記配線を覆う金属層を形成し、熱処理を行う工程と、
(g) 電界効果トランジスタを覆う応力絶縁膜を形成する工程と、
(h) 前記応力絶縁膜の上方に層間絶縁膜を形成する工程と、
(i) 前記層間絶縁膜、および前記応力絶縁膜を貫通して、前記配線に達するコンタクト孔を形成する工程と、
(j) 前記コンタクト孔に導電性プラグを埋め込む工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
(A) forming an element isolation region for defining a plurality of active regions on a silicon substrate;
(B) Forming a gate insulating film on the surface of the plurality of active regions, depositing a polysilicon layer on the entire surface of the substrate, and patterning, thereby wiring the gate electrode of the field effect transistor above the active region and wiring above the element isolation region Forming a step;
(C) forming a sidewall insulating film on the gate electrode and the sidewall of the wiring;
(D) forming a source / drain region of a field effect transistor by ion-implanting impurities into the active region via the gate electrode and the sidewall insulating film;
(E) using a mask having an opening on a selected region of the element isolation region, removing the sidewall insulating film in the opening and exposing a side surface of the wiring;
(F) forming a metal layer covering the gate electrode and the wiring on the silicon substrate, and performing a heat treatment;
(G) forming a stress insulating film covering the field effect transistor;
(H) forming an interlayer insulating film above the stress insulating film;
(I) forming a contact hole that reaches the wiring through the interlayer insulating film and the stress insulating film;
(J) burying a conductive plug in the contact hole;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
前記工程(a)が、nチャネル電界効果トランジスタを形成するp型ウェル、pチャネルの電界効果トランジスタを形成するn型ウェルを選択的に形成し、
前記工程(d)が、n型ウェルにはp型不純物、p型ウェルにはn型不純物をイオン注入し、
前記工程(g)が、nチャネル電界効果トランジスタ上には引張応力絶縁膜、pチャネル電界効果トランジスタ上には圧縮応力絶縁膜を形成する、
請求項9記載の半導体装置の製造方法。
The step (a) selectively forms a p-type well for forming an n-channel field effect transistor and an n-type well for forming a p-channel field effect transistor,
In the step (d), a p-type impurity is ion-implanted into the n-type well, and an n-type impurity is ion-implanted into the p-type well.
The step (g) forms a tensile stress insulating film on the n-channel field effect transistor and a compressive stress insulating film on the p-channel field effect transistor;
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9.
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