JP2010016316A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に係り、特に、電界効果トランジスタのゲート電極及びコンタクトの構造に関する。また、本発明は、その電界効果トランジスタの製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a structure of a gate electrode and a contact of a field effect transistor. The present invention also relates to a method for manufacturing the field effect transistor.
ロジック回路や不揮発性半導体メモリ(例えば、フラッシュメモリ)などの半導体集積回路は、様々な電子機器に搭載されている。
半導体集積回路の構成素子の1つとして、電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)が用いられている。MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)構造のFET(以下、MOSFET)は、半導体基板表面に形成されたゲート絶縁膜上に、ゲート電極が設けられた構造となっている。ゲート電極は、半導体基板上に堆積された層間絶縁膜に覆われている。ゲート電極上端と半導体基板表面との間には段差が生じ、この段差を解消するために、層間絶縁膜上面に、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法による平坦化処理が施される(例えば、特許文献1参照)。
Semiconductor integrated circuits such as logic circuits and nonvolatile semiconductor memories (for example, flash memories) are mounted on various electronic devices.
A field effect transistor (FET) is used as one of constituent elements of a semiconductor integrated circuit. A MOSFET (hereinafter MOSFET) having a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) structure has a structure in which a gate electrode is provided on a gate insulating film formed on the surface of a semiconductor substrate. The gate electrode is covered with an interlayer insulating film deposited on the semiconductor substrate. A step is generated between the upper end of the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate, and in order to eliminate the step, a planarization process is performed on the upper surface of the interlayer insulating film by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method (for example, Patent Documents). 1).
CMP法による平坦化処理の平坦性は、半導体基板表面に対する配線パターン(例えば、ゲート電極パターン)の被覆率に左右され、配線パターンの少ない部分では、層間絶縁膜上面の平坦性は保たれなくなり、シンニングやディッシングが発生する。これは、配線材料の残渣による配線間ショートや配線の断線などの配線不良の原因となる。 The flatness of the planarization treatment by the CMP method depends on the coverage of the wiring pattern (for example, the gate electrode pattern) on the semiconductor substrate surface, and the flatness of the upper surface of the interlayer insulating film cannot be maintained in a portion where the wiring pattern is small. Thinning and dishing occur. This causes a wiring defect such as a short circuit between the wirings due to a residue of the wiring material or a disconnection of the wiring.
また、ゲート電極上端と半導体基板(ソース/ドレイン拡散層)表面の段差のため、コンタクト形成工程において、深さの異なったコンタクトホールを形成しなければならず、エッチング条件が複雑になる。これを回避するため、コンタクトホール/コンタクトの形成を、ゲート電極とソース/ドレイン拡散層とで別々の工程で実行する必要があり、製造工程数が増加してしまう。 Further, due to the step between the upper end of the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate (source / drain diffusion layer), contact holes having different depths must be formed in the contact formation process, and the etching conditions become complicated. In order to avoid this, it is necessary to form the contact hole / contact in separate steps for the gate electrode and the source / drain diffusion layer, which increases the number of manufacturing steps.
半導体装置の製造工程において、ゲート絶縁膜を形成した後にゲート電極材をマスクとして、ソース/ドレイン拡散層を形成する手法が用いられる。この拡散層は、短チャネル効果を抑制するため、LDD(Lightly doped drain)構造を有している。LDD構造のソース/ドレイン拡散層は、シリサイド化合物と半導体基板内の高濃度のウェルとのショットキー現象を低減させる役割を持つため、不純物がドーピングされている。このドーピングされた不純物と半導体基板の構成原子とを結合させるためには、700〜1100℃の高温アニール処理が必要となる。 In a manufacturing process of a semiconductor device, a method of forming a source / drain diffusion layer using a gate electrode material as a mask after forming a gate insulating film is used. This diffusion layer has an LDD (Lightly doped drain) structure in order to suppress the short channel effect. The source / drain diffusion layer of the LDD structure has a role of reducing the Schottky phenomenon between the silicide compound and the high concentration well in the semiconductor substrate, and is therefore doped with impurities. In order to bond the doped impurities and the constituent atoms of the semiconductor substrate, a high temperature annealing treatment at 700 to 1100 ° C. is required.
ゲート絶縁膜に高誘電体材料を用いた場合、この高温加熱工程によりゲート絶縁膜の特性が変化するため、MOSFETの駆動特性が劣化してしまう。
本発明は、半導体装置の動作不良を防止でき、半導体装置の製造工程の簡略化できる技術を提案する。 The present invention proposes a technique capable of preventing malfunction of a semiconductor device and simplifying a manufacturing process of the semiconductor device.
本発明の例に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板内に設けられる一対の不純物拡散層と、前記一対の不純物拡散層間の前記半導体基板表面上に設けられるゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられるゲート電極と、前記一対の不純物拡散層上にそれぞれ設けられるコンタクトと、を具備し、前記ゲート電極及び前記コンタクトは、同じ材料から構成され、前記ゲート電極上端及び前記コンタクト上端は、前記半導体基板表面からの高さが一致することを備える。 A semiconductor device according to an example of the present invention includes a semiconductor substrate, a pair of impurity diffusion layers provided in the semiconductor substrate, a gate insulating film provided on a surface of the semiconductor substrate between the pair of impurity diffusion layers, and the gate A gate electrode provided on the insulating film; and a contact provided on each of the pair of impurity diffusion layers, wherein the gate electrode and the contact are made of the same material, and the gate electrode upper end and the contact upper end Are provided with the same height from the surface of the semiconductor substrate.
本発明の例に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板内に2つの不純物拡散層を形成する工程と、前記半導体基板表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜内に開口部を形成し、前記2つの不純物拡散層の表面を露出させる工程と、前記ゲート絶縁膜上及び前記2つの不純物拡散層上に導電層を形成する工程と、前記導電層を分離して、前記2つの不純物拡散層間の前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、前記2つの不純物拡散層上に一対のコンタクトとを形成する工程とを備える。 A method of manufacturing a semiconductor device according to an example of the present invention includes a step of forming two impurity diffusion layers in a semiconductor substrate, a step of forming a gate insulating film on the surface of the semiconductor substrate, and an opening in the gate insulating film. And exposing the surfaces of the two impurity diffusion layers, forming a conductive layer on the gate insulating film and on the two impurity diffusion layers, and separating the conductive layers, Forming a gate electrode on the gate insulating film between two impurity diffusion layers, and forming a pair of contacts on the two impurity diffusion layers.
本発明の例によれば、半導体装置の動作不良を防止でき、半導体装置の製造工程の簡略化できる。 According to the example of the present invention, malfunction of the semiconductor device can be prevented, and the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified.
以下、図面を参照しながら、本発明の例を実施するためのいくつか形態について詳細に説明する。 Hereinafter, some embodiments for carrying out examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1. 実施形態
[1] 基本例
(a) 構造
図1を用いて、本発明の実施形態に係る半導体装置の構造について、説明する。
1. Embodiment
[1] Basic example
(A) Structure
The structure of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、本実施形態に係る半導体装置の構造を示している。本実施形態に係る半導体装置は、MOSFETである。図1の(a)は、本実施形態のMOSFETの平面構造を示し、図1の(b)は平面構造のA−A線に沿う断面構造を示し、図1の(c)は、平面構造のB−B線に沿う断面構造を示している。A−A線に沿う断面はx−x方向に沿う断面図であり、これはMOSFETのチャネル長方向に対応する。また、B−B線に沿う断面はy−y方向に沿う断面図であり、これはMOSFETのチャネル幅方向に対応する。 FIG. 1 shows the structure of the semiconductor device according to this embodiment. The semiconductor device according to this embodiment is a MOSFET. 1A shows the planar structure of the MOSFET of the present embodiment, FIG. 1B shows a cross-sectional structure along the line AA of the planar structure, and FIG. 1C shows the planar structure. The cross-sectional structure which follows the BB line of is shown. The cross section along the line AA is a cross sectional view along the xx direction, which corresponds to the channel length direction of the MOSFET. The cross section along the line BB is a cross sectional view along the yy direction, which corresponds to the channel width direction of the MOSFET.
図1に示すように、MOSFETは、半導体基板1内の素子分離領域STI(Shallow Trench Isolation)に取り囲まれたアクティブ領域内に形成される。アクティブ領域は、半導体基板1内に形成されたウェル領域(図示せず)内に設けられる。素子分離領域STI内には、素子分離絶縁膜10が埋め込まれている。
As shown in FIG. 1, the MOSFET is formed in an active region surrounded by an element isolation region STI (Shallow Trench Isolation) in the
アクティブ領域(半導体基板1)内には、MOSFETのソース/ドレイン領域として機能する2つの不純物拡散層2A,2Bが設けられる。以下、この2つの不純物拡散層2A,2Bのことを、ソース/ドレイン拡散層2A,2Bと呼ぶ。
In the active region (semiconductor substrate 1), two
2つのソース/ドレイン拡散層2A,2B間のアクティブ領域はチャネル領域となる。このチャネル領域の半導体基板1表面上に、ゲート絶縁膜3が設けられる。ゲート絶縁膜3は、例えば、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、ランタニウム(La)、タンタル(Ta)などのうち少なくとも1つを含む酸化物もしくは酸窒化物から構成される高誘電体絶縁膜である。ただし、高誘電体絶縁膜に限定されず、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜など、他の絶縁膜をゲート絶縁膜3に用いても良い。
The active region between the two source /
ゲート絶縁膜3上には、ゲート電極4が設けられる。ゲート電極4は、例えば、シリサイド層から構成される。ゲート電極となるシリサイド層は、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、タングステン(W)及びモリブデン(Mo)等のうち少なくとも1つの金属とシリコンとの化合物である。このゲート電極4のx方向(チャネル長方向)のサイズは、例えば、ゲート絶縁膜3のx方向(チャネル長方向)のサイズよりも小さい。
A
第1コンタクト5A,5Bはゲート電極4を挟むように形成される。この第1コンタクト5A,5Bは、ゲート絶縁膜3に形成された開口部を介して2つのソース/ドレイン拡散層2A,2Bに直接接触してそれぞれ設けられる。この第1コンタクト5A,5Bは、ゲート電極4と同時に形成され、ゲート電極4と同一材料から構成される。このため、第1コンタクト5A,5Bは、例えば、シリサイド層から構成される。
The
このコンタクト5A,5B上端とゲート電極4上端は、半導体基板1表面からの高さがほぼ一致している。
The upper ends of the
第1コンタクト5A,5Bとソース/ドレイン拡散層2A,2Bとを接触させるためのゲート絶縁膜3内の開口部は、素子分離絶縁膜10の端部と接触しないように設けられている。これによれば、第1コンタクト5A,5Bが素子分離絶縁膜10と接触しないため、素子分離絶縁膜10端部でのジャンクションリークが低減され、MOSFETの動作特性が向上する。
Openings in the
尚、ゲート電極4と第1コンタクト5A,5Bは、同一の導電材料であればよく、シリサイドに限定されない。それらは、例えば、不純物を高濃度にドープした多結晶シリコンでも良いし、メタル材でも良い。
The
第1コンタクト5A,5Bとソース/ドレイン拡散層2A,2Bは、例えば、ソース/ドレイン拡散層2A,2B内に設けられた不純物層6A,6Bを経由して、電気的に接続される。不純物層6A,6Bは、第1コンタクト5A,5Bが含む不純物と同一の不純物を含み、第1コンタクト5A,5Bがシリサイド層である場合には、この不純物層6A,6BもNi、Co、Ti、W及びMoなどのうち少なくとも1つを含む。半導体基板1が、シリコン基板である場合には、半導体基板1表面がサリサイド化され、不純物層6A,6Bもシリサイド層となる。
The
不純物層(第1の領域)6A,6Bの不純物濃度は、ソース/ドレイン拡散層2A,2B内の不純物層6A,6B以外の領域(第2の領域)の不純物濃度よりも高い。このため、この不純物層6A,6Bの抵抗率は、ソース/ドレイン拡散層2A,2Bの抵抗率よりも低く、第1コンタクト5A,5Bとソース/ドレイン拡散層2A,2Bとの間の接触抵抗を低減できる。このように、ソース/ドレイン拡散層2A,2Bは、不純物濃度が高い領域(不純物層6A,6B)とその領域を取り囲む不純物濃度が低い領域とを有する、いわゆる、LDD構造となっている。
The impurity concentration of the impurity layers (first regions) 6A and 6B is higher than the impurity concentration of the regions (second regions) other than the impurity layers 6A and 6B in the source /
第1コンタクト5A,5Bとゲート電極4は、例えば、絶縁膜11に覆われる。コンタクト5A,5Bとゲート電極4との間は、この絶縁膜11によって埋め込まれている。
第2コンタクトCPA,CPB,CPCは、第1コンタクト5A,5B上及びゲート電極4上にそれぞれ設けられ、これらと電気的に接続される。第2コンタクトCPA,CPB,CPCは、第1コンタクト5A,5B及びゲート電極4を覆う絶縁膜11及び層間絶縁膜12,13(例えば、酸化シリコン)内に埋め込まれる。第2コンタクトCPA,CPB,CPCは、例えば、Mo、W、Al及び銅(Cu)などのメタル材のいずれか1つからなる。第2コンタクトCPA,CPB,CPCは、層間絶縁膜13内に設けられた配線層MLA,MLB,MLC(例えば、Al又はCu)に接続される。
尚、第2コンタクトCPA,CPB,CPCは、層間絶縁膜12,13内のコンタクトホール内に形成されたバリアメタル(例えば、窒化チタン(TiN))を経由して、ゲート電極4及び第1コンタクト5A,5Bと接続されても良い。また、ここでは、1つの第1コンタクト5A,5B及び1つのゲート電極4に対して、1つの第2コンタクトCPA,CPB,CPCを設けた例を図示している。但し、それに限定されず、1つの第1コンタクト5A,5B及び1つのゲート電極4に対して、複数の第2コンタクトCPA,CPB,CPCを設けても良い。
The
The second contacts CPA, CPB, CPC are provided on the
The second contacts CPA, CPB, and CPC are connected to the
このように、本実施形態のMISトランジスタMOSFETにおいて、配線層MLA,MLBとソース/ドレイン拡散層2A,2Bとの間には、シリサイドが用いられているコンタクト5A,5Bとメタル材が用いられているコンタクトCPA,CPBが設けられている。第1コンタクト5A,5Bが設けられた層と第2コンタクトCPA,CPBが設けられた層をそれぞれ異なる配線層とした場合、第1コンタクト5A,5Bとゲート電極4とは同じ配線層内に設けられ、第2コンタクトCPA,CPBは第1コンタクト5A,5Bより上層に設けられた多層配線構造となる。
Thus, in the MIS transistor MOSFET of this embodiment, the
本発明の実施形態に係るMOSFETは、ゲート電極4とソース/ドレイン拡散層に接触するコンタクト(第1コンタクト)5A,5Bは同じ材料から構成されることを特徴とする。本実施形態のように、同じ材料から構成されるゲート電極4及びコンタクト5A,5Bは、同じ配線層内に設けられ、同時工程で形成される。
さらに、本実施形態のゲート電極4及びコンタクト5A,5Bにおいて、ゲート電極4上端の半導体基板1表面からの高さとソース/ドレイン拡散層上に設けられたコンタクト5A,5B上端の半導体基板1表面からの高さが、ほぼ一致する。つまり、本実施形態のMOSFETにおいて、ゲート電極4上端とコンタクト5A,5B上端との段差が小さくなる。
The MOSFET according to the embodiment of the present invention is characterized in that the contacts (first contacts) 5A and 5B contacting the
Further, in the
このように、ソース/ドレイン拡散層上には配線パターン(コンタクト5A,5B)が設けられているため、アクティブ領域内の被覆率が向上し、さらに層間絶縁膜12,13上面の段差は小さくなる。それゆえ、層間絶縁膜12,13にCMP法による平坦化処理を施しても、ソース/ドレイン拡散層2A,2B及びゲート電極4上方の絶縁膜12,13に、ディッシング及びシニングは発生しない。この結果として、配線材料の残渣や配線材料の過剰研削を抑制でき、配線間ショートや断線などの配線不良を防止できる。
As described above, since the wiring pattern (
また、ゲート電極4上端と第1コンタクト5A,5B上端の半導体基板1表面からの高さが一致するため、ゲート電極4及び第1コンタクト5A,5Bにそれぞれ接触する第2コンタクトCPA,CPB,CPCを同時に形成できる。つまり、コンタクトホールの深さ方向の寸法が同じであるため、加工制御も容易になり、同じエッチング条件でゲート電極4及び第1コンタクト5A,5B表面に達するコンタクトホールを同時に形成でき、これに続けて、第2コンタクトCPA,CPB,CPCを同時にコンタクトホール(層間絶縁膜)内に形成できる。これによれば、半導体装置の製造工程数が増大するのを防止できる。
In addition, since the upper end of the
加えて、後述のMOSFETの製造工程によれば、ゲート絶縁膜3は、ソース/ドレイン拡散層2A,2Bの不純物活性化のための高温アニーリングの後に形成される。それゆえ、特に、高誘電体絶縁膜を用いた場合のゲート絶縁膜3に対して高温熱処理によるダメージを回避でき、ゲート絶縁膜の特性変化を抑制できる。
In addition, according to the MOSFET manufacturing process described later, the
したがって、本発明の実施形態に係るMOSFETは、半導体装置の動作不良を防止できる。また、本発明の実施形態に係るMOSFETは、半導体装置の製造工程を簡略化できる。 Therefore, the MOSFET according to the embodiment of the present invention can prevent the malfunction of the semiconductor device. Further, the MOSFET according to the embodiment of the present invention can simplify the manufacturing process of the semiconductor device.
(b) 製造方法
以下、図1乃至図7を用いて、図1に示すMOSFETの製造方法について説明する。尚、図2乃至図7は、図1のA−A断面及びB−B断面の工程図をそれぞれ示す。
(B) Manufacturing method
A method for manufacturing the MOSFET shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIGS. 2 to 7 show process drawings of the AA cross section and the BB cross section of FIG. 1, respectively.
はじめに、図2に示すように、不純物ドーピングのためのバリア材である犠牲酸化膜20が、半導体基板1表面に形成される。この犠牲酸化膜20上にレジストが塗布され、レジストに対して、MOSFETのソース/ドレイン拡散層が形成される部分が開口するように、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングが施され、レジストマスク30が形成される。そして、レジストマスク30をマスクとして、例えば、イオン注入法によって、ソース/ドレイン拡散層2A,2Bが形成される。ソース/ドレイン拡散層2A,2B形成の後、半導体基板に700℃から1000℃の高温アニーリングが施され、形成された拡散層内に含まれている不純物が活性化される。尚、ソース/ドレイン拡散層2A,2Bのほかに、半導体基板1内には、ウェル領域及びチャネル領域となる不純物領域(図示)が形成されている。これらの不純物領域が含む不純物も高温アニーリングによって活性化される。
First, as shown in FIG. 2, a
次に、レジストマスク及び犠牲酸化膜が除去された後、図3に示すように、半導体基板1内に、素子分離絶縁膜10が埋め込まれ、素子分離領域とアクティブ領域とが形成される。そして、ゲート絶縁膜3が半導体基板1上に形成される。ゲート絶縁膜3は、例えば、高誘電体絶縁膜であり、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて形成される。高誘電体絶縁膜は、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)やランタニウム(La)などのうち、少なくとも1つを含む酸化物又は酸窒化物からなる。但し、ゲート絶縁膜3は、高誘電体絶縁膜に限定されず、例えば、熱酸化法を用いて形成されたシリコン酸化膜でも良いし、窒化膜など他の絶縁膜でも良い。
上述のように、本実施形態の製造方法では、ウェル領域内、チャネル領域内及びソース/ドレイン拡散層内に含まれる不純物の活性化は、ゲート絶縁膜形成工程の前に行われる。このため、形成されたゲート絶縁膜3に対し、高温加熱によるダメージを防止できる。それゆえ、ゲート絶縁膜の特性変化を防止できる。
Next, after removing the resist mask and the sacrificial oxide film, as shown in FIG. 3, an element
As described above, in the manufacturing method of this embodiment, the activation of impurities contained in the well region, the channel region, and the source / drain diffusion layer is performed before the gate insulating film forming step. Therefore, damage to the formed
それから、図4に示すように、ゲート絶縁膜3上にレジストマスク32が形成される。レジストマスク32は、ソース/ドレイン拡散層2A,2B表面上方に開口部Qが形成されるようにパターニングされている。このレジストマスク32をマスクとして、RIE(Reactive Ion Etching)法を用いて、ゲート絶縁膜3がエッチングされる。これによって、ゲート絶縁膜3内に開口部Qが形成され、ソース/ドレイン拡散層2A,2B表面が露出する。
Then, as shown in FIG. 4, a resist
続いて、図5に示すように、導電層が、例えば、CVD法を用いて、ゲート絶縁膜3上及び拡散層2A,2B上に形成される。この導電層上に、レジストマスク34が形成され、このレジストマスク34をマスクに用いて、導電層がエッチングされ、導電層が分離される。これによって、ソース/ドレイン拡散層2A,2Bにそれぞれ接触する導電層40A,40Bとチャネル領域上方に設けられる導電層40Cとが形成される。導電層40A,40B,40Cは、例えば、ポリシリコンからなる。
Subsequently, as shown in FIG. 5, a conductive layer is formed on the
レジストマスク34が除去された後、図6に示すように、メタル材42が、導電層40A,40B,40C表面を覆うように、例えばスパッタ法を用いて形成される。メタル材42は、例えば、Ni、Co、Ti、W及びMoのうち、いずれか1つである。
そして、シリサイド処理のための加熱処理(例えば、500℃〜600℃)が半導体基板1全体に施され、導電層(ポリシリコン)40A,40B,40Cとメタル材42とが固相反応する。
After the resist
Then, heat treatment (for example, 500 ° C. to 600 ° C.) for silicidation is performed on the
すると、図7に示すように、シリサイド層4,5A,5Bが形成される。ゲート絶縁膜3上のシリサイド層4は、ゲート電極4となる。シリサイド層5A,5Bは、ソース/ドレイン拡散層2A,2Bとの第1コンタクト5A,5Bとなる。
Then, as shown in FIG. 7,
このように、ゲート電極4及び第1コンタクト5A,5Bは、同時に形成される。このため、ゲート電極4と第1コンタクト5A,5Bは、同一の材料から構成され、同じ配線層内に設けられる。さらに、ゲート電極4上端と第1コンタクト5A,5B上端の半導体基板1表面からの高さがほぼ一致する。但し、ゲート電極4と半導体基板1との間には、ゲート絶縁膜3が介在する。このゲート絶縁膜3の膜厚(例えば、3〜10nm)は、ゲート絶縁膜4及びコンタクト5A,5Bの膜厚に比較して非常に薄い。このため、ゲート絶縁膜3の膜厚に起因する段差は非常に小さい。
Thus, the
また、加熱処理により、メタル材の金属原子が、第1コンタクト(シリサイド)5A,5Bを経由して拡散層2A,2B(半導体基板1)内まで拡散する。これによって、金属原子と半導体基板1の構成原子とが固相反応し、不純物層6A,6Bが拡散層2A,2B内に形成される。半導体基板1がシリコン基板である場合、ソース/ドレイン拡散層表面がサリサイド(Self-align silicide)され、不純物層6A,6Bはシリサイドから構成される。この不純物層6A,6Bの不純物濃度は、拡散層2A,2Bの不純物濃度よりも高い。第1コンタクト5A,5Bは、不純物濃度の高い、即ち、抵抗率の低い不純物層6A,6Bを介して、拡散層2A,2Bと接続されるため、コンタクト−ソース/ドレイン拡散層間の接触抵抗を低減できる。
Further, the metal atoms of the metal material are diffused into the diffusion layers 2A and 2B (semiconductor substrate 1) through the first contacts (silicides) 5A and 5B by the heat treatment. As a result, the metal atoms and the constituent atoms of the
尚、ここでは、ゲート電極4と第1コンタクト5A,5Bとをシリサイド層とする例を述べたが、これらは同一材料及び同一工程で形成されればよく、例えば、高不純物濃度のシリコンでも良い。この場合、不純物層6A,6Bは、加熱処理により、ゲート電極及びコンタクトとなる高不純物濃度シリコンが含む不純物が拡散層2A,2B内に拡散されて、形成される。
Although the example in which the
ゲート電極4及びコンタクト5A,5Bが形成された後、シリコンと反応しなかった金属膜は除去される。そして、ゲート電極4及びコンタクト5A,5B表面を覆うように、絶縁膜11が形成され、ゲート電極4とコンタクト5A,5Bとの間の隙間は、絶縁膜11によって埋め込まれる。さらに、層間絶縁膜12が、例えば、CVD法によって、絶縁膜11上に形成される。層間絶縁膜12上端は、例えば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて、絶縁膜11上端と一致する高さに、平坦化される。この際、ソース/ドレイン拡散層2A,2B上にコンタクト5A,5Bが設けられ、さらに、ゲート電極1上端と第1コンタクト上端の半導体基板1表面からの高さは一致しているため、絶縁膜11,12上面にディッシング及びシニングは発生しない。
After the
この後、図1に示すように、絶縁膜11上及び層間絶縁膜12上に、層間絶縁膜13が形成される。そして、複数のコンタクトホールが、ゲート電極4及びコンタクト5A,5Bに接触するように、絶縁膜11及び層間絶縁膜13内に形成される。これらのコンタクトホールは、ゲート電極4上端及び第1コンタクト5A,5B上端が一致する高さにあるため、これらのコンタクトホールの深さ方向の寸法が同じになっており、加工(エッチング)制御が容易で、複数のコンタクトホールを同じエッチング条件で同時に形成できる。
Thereafter, as shown in FIG. 1, an
ソース/ドレイン拡散層2A,2B上に第1のコンタクト5A,5Bがない場合、ゲート電極4上端とソース/ドレイン拡散層2A,2B上端との間には、ゲート電極4の膜厚分の段差が生じる。そのため、コンタクトホールの深さが異なるため、コンタクトホールの形成を、それぞれ異なったエッチング条件で、別々の工程で行わなければならない。
これに対して、本実施形態のMOSFETの製造方法は、上述のように、コンタクトホールの形成を同時に形成できる。そのため、本実施形態によれば、製造工程を削減できる。尚、層間絶縁膜12上端が平坦であるため、層間絶縁膜13上面に対して平坦化処理を行わずとも良い。
When the
On the other hand, the MOSFET manufacturing method of this embodiment can simultaneously form the contact holes as described above. Therefore, according to this embodiment, a manufacturing process can be reduced. Since the upper end of the
形成されたコンタクトホール内に、第2コンタクトCPA,CPB,CPC(例えば、W、Mo、Al又はCu)が埋め込まれる。そして、層間絶縁膜13内に、例えばスパッタリング法によって、メタル材(例えば、Al、Cu)が堆積され、配線層MLA,MLB,MLCが形成される。これらの配線層MLA,MLB,MLCは、第2コンタクトCPA,CPB,CPCを介して、コンタクト5A,5B(ソース/ドレイン拡散層2A,2B)及びゲート電極4にそれぞれ接続される。尚、コンタクトホール内に、TiNなどのバリアメタルを形成してから、第2コンタクトCPA,CPB,CPCを形成しても良い。
Second contacts CPA, CPB, CPC (for example, W, Mo, Al, or Cu) are embedded in the formed contact holes. Then, a metal material (for example, Al, Cu) is deposited in the
以上の工程によって、本実施形態に係るMOSFETが完成する。 The MOSFET according to this embodiment is completed through the above steps.
本発明の実施形態に係るMOSFETの製造方法では、ゲート電極4とソース/ドレイン拡散層2A,2Bと接触するコンタクト5A,5Bが同時に形成され、同一材料からなり、同じ配線層内に設けられる。
In the MOSFET manufacturing method according to the embodiment of the present invention, the
そして、ソース/ドレイン拡散層2A,2B上に、その上端がゲート電極4上端の高さとほぼ一致するコンタクト部5A,5Bが設けられるため、ゲート電極4上方の絶縁膜11,12,13に対して、CMP法による平坦化処理を行っても、ソース/ドレイン拡散層2A,2B及びゲート電極4上方の絶縁膜11,12,13にディッシング又はシニングは発生しない。この結果として、ディッシング及びシニング部分において、配線材料の残渣による配線間ショートや配線材の過剰研磨による断線が発生するのを防止できる。
Since the
また、ソース/ドレイン拡散層2A,2B、チャネル領域及びウェル領域が含む不純物の活性化のための高温アニール処理は、ゲート絶縁膜3が形成される前に行われる。それゆえ、特に、ゲート絶縁膜3が高誘電体絶縁膜から構成される場合に、ゲート絶縁膜3内に半導体基板1が含む不純物(ボロン(B)やリン(P))が拡散したり、ゲート絶縁膜3が含む金属原子(例えば、Hf)が半導体基板1内に拡散したりすることで、ゲート絶縁膜3及びチャネル領域の特性が変化するのを抑制できる。それゆえ、本実施形態に係るMOSFETの製造方法によれば、半導体装置の動作不良を防止できる。
Further, the high-temperature annealing treatment for activating the impurities contained in the source /
さらに、ゲート絶縁膜3に形成される開口部Qは、ゲート電極や層間絶縁膜を半導体基板上に堆積する前に形成される。この場合、深さ方向の寸法が小さいため、アスペクト比の影響が小さくなり、開口部Qのサイズを大きくできる。その結果、ソース/ドレイン拡散層2A,2Bとコンタクトとの接触面積を大きくでき、MOSFETのオン電流特性を向上できる。また、他の部材が形成されない段階で開口部Qを形成するため、開口部のレイアウト、即ち、コンタクトのレイアウトの自由度が向上し、回路設計が容易になる。
Further, the opening Q formed in the
加えて、上述のように、本実施形態に係るMOSFETの製造方法では、ゲート電極4上端とソース/ドレイン拡散層2A,2Bに接触する第1コンタクト5A,5Bの上端は、半導体基板表面からの高さがほぼ一致して形成される。これによれば、ゲート電極4及びコンタクト5A,5Bに対して形成されるコンタクトホールの深さ方向の寸法は、同一となる。即ち、コンタクトホールの形成を同一の条件下で同時に行えるため、ゲート電極4に接続されるコンタクトCPCと、第1コンタクト5A,5Bに接続される第2コンタクトCPA,CPBとを同時に形成できる。これは、半導体装置の加工制御の容易化と製造工程の削減とに貢献できる。
In addition, as described above, in the MOSFET manufacturing method according to the present embodiment, the upper ends of the
以上のように、本発明の実施形態に係る半導体装置(MOSFET)の製造方法は、動作不良を防止できる半導体装置を提供できる。 As described above, the method for manufacturing a semiconductor device (MOSFET) according to the embodiment of the present invention can provide a semiconductor device that can prevent malfunction.
また、本発明の実施形態に係る半導体装置(MOSFET)の製造方法は、半導体装置の製造工程を簡略化できる。 Moreover, the manufacturing method of the semiconductor device (MOSFET) according to the embodiment of the present invention can simplify the manufacturing process of the semiconductor device.
[2] 構造例
以下、図8乃至図9を用いて、本実施形態に係るMOSFETの構造例について、説明する。尚、図1に示す基本例のMOSFETと同一部材に関しては、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
[2] Structure example
Hereinafter, a structural example of the MOSFET according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. The same members as those in the basic example MOSFET shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
(1) 第1構造例
図8を用いて、第1構造例のMOSFETについて、説明する。図8の(a)及び(b)は、MOSFETのA−A断面(x方向断面)及びB−B断面(y方向断面)に対応する図をそれぞれ示している。
(1) First structure example
The MOSFET of the first structure example will be described with reference to FIG. FIGS. 8A and 8B respectively show views corresponding to an AA cross section (x direction cross section) and a BB cross section (y direction cross section) of the MOSFET.
図8に示す本例のMOSFETは、ゲート電極4と第1コンタクト5A,5Bとの間に、層間絶縁膜12,13より誘電率の低い絶縁膜8(以下、低誘電率絶縁膜と呼ぶ)が設けられている。層間絶縁膜12,13が、例えば、酸化シリコン膜である場合、この低誘電率絶縁膜8は、例えば、フッ素(F)や炭素(C)を含有する酸化シリコンや、有機絶縁体、窒化シリコン膜などから構成される。
The MOSFET of this example shown in FIG. 8 has an insulating
図8に示すように、同一材料・同一工程で構成され、上端の高さが互いに一致するゲート電極4と第1コンタクト5A,5Bとの間に、低誘電率絶縁膜8を設けることで、ゲート−コンタクト間の寄生容量が小さくなり、RC遅延を抑制できる。
As shown in FIG. 8, by providing the low dielectric constant
それゆえ、層間絶縁膜よりも誘電率の低い絶縁膜8をゲート電極4と第1コンタクト5A,5Bとの間に設けることで、MOSFETの動作を向上できる。したがって、第1構造例に示すMOSFETにおいても、動作不良を抑制できる。
Therefore, by providing the insulating
(2) 第2構造例
図9を用いて、第2構造例のMOSFETについて、説明する。図9の(a)及び(b)は、MOSFETのA−A断面(x方向断面)及びB−B断面(y方向断面)に対応する図を示している。
(2) Second structure example
The MOSFET of the second structure example will be described with reference to FIG. FIGS. 9A and 9B show views corresponding to the AA cross section (x direction cross section) and the BB cross section (y direction cross section) of the MOSFET.
図9に示す本例のMOSFETは、同一材料・同一工程で構成され、上端の高さが互いに一致しているゲート電極4と第1コンタクト5A,5Bとの間に、エアギャップ9が設けられている。つまり、ゲート−コンタクト間は、真空で満たされている。
The MOSFET of this example shown in FIG. 9 is formed of the same material and the same process, and an
例えば、ゲート絶縁膜の膜厚Toxが3〜10nmである場合、ゲート電極4と第1コンタクト5A,5Bとの間隔は、膜厚Toxと同程度、つまり3〜10nm程度確保されていれば、MOSFETの正常な動作を保障できる。
For example, when the film thickness Tox of the gate insulating film is 3 to 10 nm, the distance between the
例えばCVD法などの膜形成技術は、隣接する部材間の間隔が小さくなれば、その隙間に膜が形成されにくくなる。そのため、図9に示す構造のMOSFETにおいて、ゲート電極4と第1コンタクト5A,5Bの間隔が、ゲート絶縁膜の膜厚Tox(例えば、3〜10nm)程度であれば、ゲート−コンタクト間の隙間に、絶縁膜が埋め込まることはない。それゆえ、ゲート絶縁膜の膜厚Tox程度の間隔を有してゲート電極とコンタクトとに分離した後、絶縁膜11、層間絶縁膜12,13を形成することで、エアギャップ9を形成できる。
For example, in the film formation technique such as the CVD method, when the interval between adjacent members is reduced, a film is hardly formed in the gap. Therefore, in the MOSFET having the structure shown in FIG. 9, if the distance between the
エアギャップ9、即ち、真空の誘電率は、酸化膜や窒化膜の誘電率よりも小さい。そのため、エアギャップ9をコンタクト−ゲート間に設けたMOSFETは、ゲート−コンタクト間の寄生容量をさらに小さくできる。また、エアギャップ9を設けることで、ドレイン−ゲート間干渉を回避できる。さらには、エアギャップ9を設けることで、HCI(Highly Charge Ion)などの電子トラップを減少できる。
The dielectric constant of the
それゆえ、図9に示すように、エアギャップ9をゲート電極4と第1コンタクト5A,5Bとの間に設けることで、MOSFETの動作を向上できる。したがって、第2構造例に示すMOSFETにおいても、半導体装置の動作不良を抑制できる。
Therefore, as shown in FIG. 9, the operation of the MOSFET can be improved by providing the
[3] 適用例
本発明の実施形態に係るMOSFETは、例えば、半導体メモリに用いられる。
[3] Application examples
The MOSFET according to the embodiment of the present invention is used in, for example, a semiconductor memory.
例えば、フラッシュメモリ100においては、図10に示すように、データの記憶を担うメモリセルアレイ110の周囲に、ワード線を制御するドライバ120、記憶されたデータを検知するセンスアンプ回路130、メモリチップ100全体の動作を制御する制御回路140などの周辺回路を有する。
For example, in the
フラッシュメモリ100の一例としてのNAND型フラッシュメモリにおいて、そのメモリセルアレイ110は、複数のNANDセルユニットから構成される。1つのNANDセルユニットは、直列接続された複数のメモリセル(NANDストリングと呼ぶ)と、それらの一端及び他端に設けられた選択トランジスタから構成される。
そして、周辺回路120,130,140には、本実施形態に係るMOSFETが、周辺トランジスタPeriTrとして用いられる。
以下、NAND型フラッシュメモリを例に、本発明の実施形態に係るMOSFETの適用例について説明する。
In a NAND flash memory as an example of the
In the
Hereinafter, application examples of the MOSFET according to the embodiment of the present invention will be described by taking a NAND flash memory as an example.
(a) 構造
図11及び図12を用いて、本発明の実施形態に係るMOSFETの適用例としての、NAND型フラッシュメモリの構造について説明する。
(A) Structure
The structure of a NAND flash memory as an application example of the MOSFET according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図11は、メモリセルアレイ110の断面構造を示し、1つのNANDセルユニットのx方向(チャネル長方向)断面構造を図示している。
FIG. 11 shows a cross-sectional structure of the
メモリセルMCは、例えば、フローティングゲート電極に電荷を蓄積する、スタックゲート構造のMOSトランジスタである。メモリセルMCのゲート絶縁膜70(トンネル絶縁膜)は、2つのソース/ドレイン拡散層71間の半導体基板1(チャネル領域)表面上に設けられる。このゲート絶縁膜70上に、フローティングゲート電極(例えば、ポリシリコン膜)72が設けられる。コントロールゲート電極(例えば、シリサイド層)74は、ゲート間絶縁膜(例えば、ONO膜や高誘電体絶縁膜)73を介して、フローティングゲート電極74上に設けられる。
The memory cell MC is, for example, a stacked gate structure MOS transistor that accumulates charges in a floating gate electrode. Gate insulating film 70 (tunnel insulating film) of memory cell MC is provided on the surface of semiconductor substrate 1 (channel region) between two source / drain diffusion layers 71. A floating gate electrode (for example, a polysilicon film) 72 is provided on the gate insulating film 70. The control gate electrode (for example, silicide layer) 74 is provided on the floating
NAND型フラッシュメモリでは、これと同一構造の複数のメモリセルMCが、ソース/ドレイン拡散層71を共有して直列接続され、1つのNANDストリングが構成される。
In the NAND flash memory, a plurality of memory cells MC having the same structure are connected in series while sharing the source /
NANDストリングの一端及び他端には、選択トランジスタSTD,STSが設けられ、これによって、1つのNANDセルユニットが構成される。選択トランジスタSTD,STSは、x方向に隣接するメモリセルMCとソース/ドレイン拡散層71を共有することで、NANDストリングに接続される。
Select transistors STD and STS are provided at one end and the other end of the NAND string, thereby forming one NAND cell unit. The select transistors STD and STS are connected to the NAND string by sharing the source /
選択トランジスタSTD,STSは、メモリセルMCと同時に形成されるため、メモリセルと近似した構造を有する。選択トランジスタのゲート構造は、選択トランジスタSTD,STSのゲート間絶縁膜73A内に開口部が形成され、下部ゲート電極72Aと上部ゲート電極7Bが、この開口部を介して直接接触されている点が、メモリセルMCのゲート構造と異なる。尚、下部ゲート電極72Aはフローティングゲート電極と同時に形成され、上部ゲート電極74Aはコントロールゲート電極74と同時に形成される。
Since the select transistors STD and STS are formed simultaneously with the memory cell MC, the select transistors STD and STS have a structure approximate to that of the memory cell. The gate structure of the selection transistor is that an opening is formed in the inter-gate
直列接続されたメモリセル(NANDストリング)のドレイン側の選択トランジスタSTDにおいて、そのドレイン拡散層71Dは、コンタクトCPDを介して、ビット線BLに接続される。また、直列接続されたメモリセルのソース側の選択トランジスタSTSにおいて、そのソース拡散層71Sは、コンタクトCPSを介して、ソース線SLに接続される。
In the select transistor STD on the drain side of the memory cells (NAND strings) connected in series, the
本適用例において、周辺トランジスタPeriTrとして用いられる本発明の実施形態に係るMOSFETは、例えば、メモリセルMC及び選択トランジスタSTD,STSと、同時に形成される。 In this application example, the MOSFET according to the embodiment of the present invention used as the peripheral transistor PeriTr is formed simultaneously with, for example, the memory cell MC and the selection transistors STD and STS.
それゆえ、図12に示すように、周辺トランジスタPeriTrのゲート構造はスタックゲート構造となり、選択トランジスタSTD,STSと同様に、周辺トランジスタのゲート電極4は、ゲート間絶縁膜73B内の開口部を経由して、下部ゲート電極72Bと上部ゲート電極74Bが接続された構造となる。
Therefore, as shown in FIG. 12, the gate structure of the peripheral transistor PeriTr is a stack gate structure, and the
この場合においても、本実施形態の適用例の周辺トランジスタPeriTrは、ゲート電極4とコンタクト5A,5Bとが同一材料から構成され、同じ配線層内に設けられる。そして、ゲート電極4上端とコンタクト5A,5B上端の半導体基板1表面からの高さがほぼ一致する。
Even in this case, in the peripheral transistor PeriTr of the application example of this embodiment, the
これによって、上述の本実施形態のMOSFETと同様の効果が得られる。 As a result, the same effect as the MOSFET of the present embodiment described above can be obtained.
したがって、本発明の実施形態の適用例に係るMOSFET(周辺トランジスタ)は、半導体装置の動作不良を防止でき、半導体装置の製造工程を簡略化できる。 Therefore, the MOSFET (peripheral transistor) according to the application example of the embodiment of the present invention can prevent the malfunction of the semiconductor device and can simplify the manufacturing process of the semiconductor device.
(b) 製造方法
図13及び図14を用いて、本発明の実施形態の適用例に係るMOSFET(周辺トランジスタ)の製造方法について、説明する。ここでは、本適用例の周辺トランジスタの製造工程のみを図示し、メモリセル及び選択トランジスタの製造工程の図示は、省略する。 尚、図2乃至図7と実質的に同じ工程については、それらの図を参照して、説明する。
(B) Manufacturing method
A method for manufacturing a MOSFET (peripheral transistor) according to an application example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, only the manufacturing process of the peripheral transistor of this application example is shown, and the manufacturing process of the memory cell and the selection transistor is not shown. The steps substantially the same as those in FIGS. 2 to 7 will be described with reference to those drawings.
はじめに、図13に示すように、図2及び図3に示す工程と同様の工程で、半導体基板1内に、周辺トランジスタのソース/ドレイン拡散層2Aが形成される。この際、メモリセルアレイ内の半導体基板表面は、例えば、レジストで覆われる。続いて、素子分離領域内に素子分離絶縁膜10が形成される。これによって、周辺トランジスタが形成されるアクティブ領域(以下、周辺トランジスタ形成領域)が区画され、これと同時に、メモリセルアレイと周辺回路領域とが素子分離領域(絶縁膜)によって分離される。そして、周辺トランジスタ形成領域内の半導体基板1表面にゲート絶縁膜(例えば、高誘電体絶縁膜)3が形成される。
First, as shown in FIG. 13, the source /
さらに、周辺トランジスタのゲート絶縁膜形成工程と異なる工程で、メモリセルアレイ内の半導体基板1表面に、メモリセル及び選択トランジスタのゲート絶縁膜が形成された後、それらのゲート絶縁膜及び周辺トランジスタのゲート絶縁膜上に、フローティングゲート電極となる導電材72(例えば、ポリシリコン)が形成される。この導電材72上に、ゲート間絶縁膜となる絶縁材73(例えば、ONOや高誘電絶縁体)が堆積される。
Further, after the gate insulating film of the memory cell and the select transistor is formed on the surface of the
そして、図14に示すように、周辺トランジスタ形成領域のゲート電極形成予定領域及びコンタクト形成予定領域において、フォトリソグラフィー技術及びRIE法を用いて、絶縁材73に開口部が形成される。この際、選択トランジスタ形成予定領域においても、ゲート間絶縁膜となる絶縁材に開口部が形成される。
Then, as shown in FIG. 14, an opening is formed in the insulating
続いて、コンタクト形成予定領域の導電材72及び絶縁膜3が、RIE法によって、選択的に除去される。この後、導電材がソース/ドレイン拡散層2A,2Bと直接接触するように形成される。この導電材は、メモリセルアレイにおいては、ゲート間絶縁膜となる絶縁材上に形成される。
Subsequently, the
そして、導電材、絶縁膜73及び導電材72が、フォトリソグラフィー技術及びRIE法を用いて所定の形状となるように加工される。これによって、周辺トランジスタ形成領域において、ゲート絶縁膜3上(チャネル領域上方)には、ゲート電極となる積層体40C,72が形成され、ソース/ドレイン拡散層2A,2B上には、第1コンタクトとなる導電層40A,40Bが形成される。この後、メタル材42(例えば、Ni)が、導電層40A,40B及び積層体40C,72表面上に堆積される。
尚、導電材を積層体40C,72と導電層40A,40Bとに分離する工程は、メモリセルアレイ内のメモリセル及び選択トランジスタのゲート加工と同時に行っても良いし、周辺トランジスタ形成領域とメモリセルアレイとでそれぞれ異なる工程で行っても良い。
Then, the conductive material, the insulating
Note that the step of separating the conductive material into the
メモリセルアレイにおいては、ゲート加工の後、メモリセル及び選択トランジスタのソース/ドレイン拡散層が形成される。 In the memory cell array, after gate processing, source / drain diffusion layers of memory cells and select transistors are formed.
この後、図7及び図8に示す工程に対応する工程で、導電層40A,40B及び積層体40C,72に対してシリサイド処理が行われ、図12に示すように、同じ材料(例えば、シリサイド層)からなる周辺トランジスタのゲート電極4と第1コンタクト5A,5Bとが同じ配線層内に形成される。尚、このシリサイド処理の際、メモリセルのコントロールゲート電極も、同時にシリサイド処理を施しても良い。
Thereafter, in a step corresponding to the steps shown in FIGS. 7 and 8, the
そして、層間絶縁膜の形成及び配線の形成が行われ、本実施形態の適用例の周辺トランジスタPeriTr及び、これを有するフラッシュメモリが完成する。 Then, the interlayer insulating film and the wiring are formed, and the peripheral transistor PeriTr and the flash memory having the peripheral transistor of the application example of the present embodiment are completed.
以上のように、本実施形態の適用例としての周辺トランジスタPeriTrが、メモリセルアレイと共通の工程を用いて形成される。 As described above, the peripheral transistor PeriTr as an application example of the present embodiment is formed using a process common to the memory cell array.
本適用例においても、周辺トランジスタのソース/ドレイン拡散層2A,2Bに接触する第1コンタクト5A,5B上端とゲート電極4上端は、半導体基板1表面からの高さがほぼ同じである。そのため、CMP法による平坦化処理を行った際に、層間絶縁膜上面でのディッシングやシニングの発生を抑制でき、配線材料の残渣や配線の断線を抑制できる。
Also in this application example, the tops of the
また、周辺トランジスタのゲート電極4及び第1コンタクト5A,5Bに対するコンタクトホール/コンタクトの形成を同時に行えるため、半導体装置の製造工程数を削減できる。この場合、コンタクトホールの深さ方向の寸法が同じであるため、コンタクトホールの加工制御も容易になる。
In addition, since the contact hole / contact can be formed simultaneously with respect to the
したがって、本発明の実施形態の適用例において、半導体装置の動作不良を防止でき、それに加えて、半導体装置の製造工程を簡略化できる半導体メモリ(例えば、フラッシュメモリ)の周辺トランジスタを提供できる。 Therefore, in the application example of the embodiment of the present invention, it is possible to provide a peripheral transistor of a semiconductor memory (for example, a flash memory) that can prevent a malfunction of the semiconductor device and can simplify the manufacturing process of the semiconductor device.
2. その他
本発明の実施形態に係る半導体装置は、半導体装置の動作不良を防止でき、半導体装置の製造工程を簡略化できる。
2. Other
The semiconductor device according to the embodiment of the present invention can prevent malfunction of the semiconductor device and can simplify the manufacturing process of the semiconductor device.
尚、本発明の実施形態においては、本発明の例のMOSFETの適用例として、NAND型フラッシュメモリを例に挙げて説明した。しかし、本発明の例のMOSFETは、NAND型フラッシュメモリにのみ用いられるものではなく、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)などの揮発性半導体メモリや、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)、ReRAM(Resistive Random Access Memory)或いはPRAM(Phase change Random Access Memory)等の抵抗変化素子を用いた半導体メモリや、ロジック回路(半導体集積回路)に適用しても良い。これらの半導体メモリ及び半導体集積回路に適用した場合においても、本発明の例と同様の効果が得られるのは、もちろんである。 In the embodiment of the present invention, a NAND flash memory has been described as an example of application of the MOSFET of the example of the present invention. However, the MOSFET of the example of the present invention is not used only in the NAND flash memory, but is a volatile semiconductor memory such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) or SRAM (Static Random Access Memory), or MRAM (Magnetoresistive Random Access). The present invention may be applied to a semiconductor memory or a logic circuit (semiconductor integrated circuit) using a resistance change element such as a memory), a ReRAM (Resistive Random Access Memory), or a PRAM (Phase change Random Access Memory). Even when applied to these semiconductor memories and semiconductor integrated circuits, it is needless to say that the same effect as the example of the present invention can be obtained.
本発明の例は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、各構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、上述の実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The example of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied by modifying each component without departing from the gist thereof. Various inventions can be configured by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, some constituent elements may be deleted from all the constituent elements disclosed in the above-described embodiments, or constituent elements of different embodiments may be appropriately combined.
1:半導体基板、2A,2B:ソース/ドレイン拡散層、3:ゲート絶縁膜、4:ゲート電極、5A,5B:第1コンタクト、6A,6B:不純物層、8:低誘電体絶縁膜、9:エアギャップ、10,11:絶縁膜、12,13:層間絶縁膜、70:ゲート絶縁膜(トンネル絶縁膜)、71:ソース/ドレイン拡散層、72,72A,72B:フローティングゲート電極(下部ゲート電極)、73,73A,73B:ゲート間絶縁膜、74,74A,74B:コントロールゲート電極(上部ゲート電極)、MC:メモリセル、STD,STS:選択トランジスタ、PeriTr:周辺トランジスタ、100:フラッシュメモリ。 1: semiconductor substrate, 2A, 2B: source / drain diffusion layer, 3: gate insulating film, 4: gate electrode, 5A, 5B: first contact, 6A, 6B: impurity layer, 8: low dielectric insulating film, 9 : Air gap, 10, 11: insulating film, 12, 13: interlayer insulating film, 70: gate insulating film (tunnel insulating film), 71: source / drain diffusion layer, 72, 72A, 72B: floating gate electrode (lower gate) Electrode), 73, 73A, 73B: inter-gate insulating film, 74, 74A, 74B: control gate electrode (upper gate electrode), MC: memory cell, STD, STS: selection transistor, PeriTr: peripheral transistor, 100: flash memory .
Claims (5)
前記半導体基板内に設けられる一対の不純物拡散層と、
前記一対の不純物拡散層間の前記半導体基板上に設けられるゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられるゲート電極と、
前記一対の不純物拡散層上にそれぞれ設けられるコンタクトと、
を具備し、
前記ゲート電極及び前記コンタクトは、同じ材料から構成され、前記ゲート電極上端及び前記コンタクト上端は、前記半導体基板表面からの高さが一致することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate;
A pair of impurity diffusion layers provided in the semiconductor substrate;
A gate insulating film provided on the semiconductor substrate between the pair of impurity diffusion layers;
A gate electrode provided on the gate insulating film;
Contacts provided respectively on the pair of impurity diffusion layers;
Comprising
The gate electrode and the contact are made of the same material, and the upper end of the gate electrode and the upper end of the contact have the same height from the surface of the semiconductor substrate.
前記コンタクトと前記ゲート電極との間に設けられ、前記層間絶縁膜より誘電率の低い絶縁膜と、
をさらに具備することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 An interlayer insulating film provided on the contact and on the gate electrode;
An insulating film provided between the contact and the gate electrode, having a lower dielectric constant than the interlayer insulating film;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
前記半導体基板表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜内に開口部を形成し、前記2つの不純物拡散層の表面を露出させる工程と、
前記ゲート絶縁膜上及び前記2つの不純物拡散層上に導電層を形成する工程と、
前記導電層を分離して、前記2つの不純物拡散層間の前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、前記2つの不純物拡散層上に一対のコンタクトを形成する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming two impurity diffusion layers in the semiconductor substrate;
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate surface;
Forming an opening in the gate insulating film and exposing the surfaces of the two impurity diffusion layers;
Forming a conductive layer on the gate insulating film and the two impurity diffusion layers;
Separating the conductive layer, forming a gate electrode on the gate insulating film between the two impurity diffusion layers, and forming a pair of contacts on the two impurity diffusion layers;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012109353A (en) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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2008
- 2008-07-07 JP JP2008177399A patent/JP2010016316A/en not_active Withdrawn
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JP2012109353A (en) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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