JP2011044640A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、BiCMOSからなる半導体装置の製造方法に関し、特にCMP(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化された層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する場合、素子分離絶縁膜上に形成された最上層がシリサイドからなるポリシリコン配線層のシリサイドの消失を防止するための製造方法に係るものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device made of BiCMOS, and in particular, when a contact hole is formed in an interlayer insulating film flattened by CMP (Chemical Mechanical Polishing), the uppermost layer formed on the element isolation insulating film is silicided. The present invention relates to a manufacturing method for preventing disappearance of silicide in a polysilicon wiring layer made of
バイポーラ素子の高速性とCMOSの高集積性、低消費電力性を活かすため、1つのシリコン基板上にバイポーラ回路とCMOS回路を共存させたBiCMOS集積回路が広く採用されている。デジタル論理処理はCMOS回路で行い、処理結果をバイポーラ回路で処理するアナログデジタル処理を行う等の場合、有効なLSIである。係るLSIも原価低減ならびに性能向上の観点から、微細パターンからなる回路素子を形成する必要があり微細加工レベルも極限の追及が為されている。 BiCMOS integrated circuits in which bipolar circuits and CMOS circuits coexist on a single silicon substrate are widely used in order to take advantage of the high speed of bipolar elements and the high integration and low power consumption of CMOS. The digital logic processing is an effective LSI in the case of performing analog / digital processing in which processing is performed by a CMOS circuit and processing results are processed by a bipolar circuit. In such LSIs, from the viewpoint of cost reduction and performance improvement, it is necessary to form a circuit element having a fine pattern, and the fine processing level is being pursued to the limit.
フォトリソグラフィ工程での加工も、例えばエキシマレーザーを使用するステッパーが採用され解像度を確保している。この場合、焦点深度が浅くなるため、段差形状の大きな部分でのパターン形成が困難となり、いわゆるCMPプロセスを採用し、化学的、機械的にシリコン基板上の凹凸のあるパターンが形成された面を削り、その主面の平坦化を図って対処している。 For processing in the photolithography process, for example, a stepper using an excimer laser is employed to ensure resolution. In this case, since the depth of focus becomes shallow, it becomes difficult to form a pattern at a large stepped portion, and a so-called CMP process is employed to chemically and mechanically form an uneven surface on the silicon substrate. We deal with it by cutting and flattening its main surface.
このような平坦化技術については、種々の技術文献等が公開されているが、以下の特許文献1や特許文献2にも記載されている。
Regarding such flattening technology, various technical literatures and the like are disclosed, and are also described in
種々の工程を経たシリコン基板の主面の平坦性を悪くする原因は、各種パターンをシリコン基板上に形成する場合の酸化膜段差、窒化膜段差、ポリシリコン段差、メタル段差等である。これらの段差のパターン形成に対する影響は、加工パターンの微細化が進めば進むほど問題となる。そこで、係る各工程で形成され累積された段差を一気に解決し、半導体基板の平坦化を図るため導入されたのがCMPプロセスである。CMPプロセスは平行に配置された上盤と下盤の間に半導体基板を挟みこみ、化学的機械的に半導体基板を研削加工するので、凹凸面からなる半導体基板の表面も容易に平坦化される。 The cause of poor flatness of the main surface of the silicon substrate that has undergone various processes is an oxide film step, a nitride film step, a polysilicon step, a metal step, and the like when various patterns are formed on the silicon substrate. The influence of these steps on pattern formation becomes more serious as the processing pattern becomes finer. Therefore, a CMP process has been introduced to solve the steps formed and accumulated in the respective steps at once and to flatten the semiconductor substrate. In the CMP process, a semiconductor substrate is sandwiched between an upper plate and a lower plate arranged in parallel, and the semiconductor substrate is chemically and mechanically ground, so that the surface of the semiconductor substrate having an uneven surface can be easily flattened. .
しかしながら、研削対象が層間絶縁膜で、研削された層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する場合、問題となる場合がある。例えばMOSトランジスタのソース層等と素子分離絶縁膜上に形成された配線層では、研削された層間絶縁膜の表面からの深さが大きく異なるため、素子分離絶縁膜上の配線層がコンタクトホールから露出した後も、より深い位置にあるソース層等までのエッチングは継続される。その結果、配線層の表面はかなり長時間エッチング雰囲気にさらされ、最上層のシリサイド層がオーバーエッチングにより消失する恐れがある。係る研削された層間絶縁膜の表面から相対的に浅い位置にある配線層の最上層を構成するシリサイド層の消失を防止するのが課題となる。 However, when the object to be ground is an interlayer insulating film and a contact hole is formed in the ground interlayer insulating film, there may be a problem. For example, since the depth from the surface of the ground interlayer insulating film differs greatly between the source layer of the MOS transistor and the wiring layer formed on the element isolation insulating film, the wiring layer on the element isolation insulating film extends from the contact hole. Even after the exposure, the etching to the source layer etc. at a deeper position is continued. As a result, the surface of the wiring layer is exposed to the etching atmosphere for a considerably long time, and the uppermost silicide layer may be lost by over-etching. The problem is to prevent the disappearance of the silicide layer constituting the uppermost layer of the wiring layer located relatively shallow from the surface of the ground interlayer insulating film.
本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板を準備して、前記半導体基板に第2導電型の埋め込み層を形成する工程と、前記埋め込み層を含む前記半導体基板の表面上全面に第2導電型のエピタキシャル層を形成する工程と、前記エピタキシャル層の所定の領域に複数の素子分離絶縁膜を形成する工程と、前記素子分離絶縁膜を薄膜化する工程と、前記薄膜化された素子分離絶縁膜上に、最上層がシリサイドであるポリシリコンからなる配線層を形成する工程と、前記配線層を含む前記半導体基板の表面全面を被覆する層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜を化学的機械的に研磨し平坦化する工程と、前記平坦化された当該層間絶縁膜の表面から前記半導体基板表面及び前記配線層表面まで延在するコンタクトホールを形成する工程と、を具備する事を特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a first conductive type semiconductor substrate; forming a second conductive type buried layer on the semiconductor substrate; and on a surface of the semiconductor substrate including the buried layer. Forming a second conductivity type epitaxial layer on the entire surface; forming a plurality of element isolation insulating films in a predetermined region of the epitaxial layer; thinning the element isolation insulating film; A step of forming a wiring layer made of polysilicon whose uppermost layer is silicide, and a step of forming an interlayer insulating film covering the entire surface of the semiconductor substrate including the wiring layer; A step of chemically mechanically polishing and planarizing the interlayer insulating film, and a contact hole extending from the planarized surface of the interlayer insulating film to the semiconductor substrate surface and the wiring layer surface Forming, characterized in that it comprises a.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記素子分離絶縁膜を薄膜化することにより、該素子分離絶縁膜の表面が第2導電型のソース層の表面と同等以下の位置となり、且つ、所望の膜厚の素子分離絶縁膜となることを特徴とする。 Further, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, by thinning the element isolation insulating film, the surface of the element isolation insulating film is at a position equal to or less than the surface of the source layer of the second conductivity type, and The device isolation insulating film has a desired film thickness.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記埋め込み層が第1導電型の分離層下部の前記半導体基板にも形成されることにより、前記素子分離絶縁膜上に形成された前記配線層の前記シリサイド層表面と前記ソース層の表面間の段差が低くなることを特徴とする。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the buried layer is also formed on the semiconductor substrate below the first conductive type isolation layer, whereby the wiring layer formed on the element isolation insulating film is formed. A step between the surface of the silicide layer and the surface of the source layer is reduced.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記分離層下部の前記半導体基板に形成される前記埋め込み層がコンタクトホール内に露出する前記シリサイド層領域に重畳した範囲に形成されることを特徴とする。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the buried layer formed in the semiconductor substrate below the isolation layer is formed in a range overlapping the silicide layer region exposed in the contact hole. To do.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記半導体装置がBiCMOSであることを特徴とする。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the semiconductor device is a BiCMOS.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、素子分離絶縁膜上に形成された配線層の最上層部を構成するシリサイド層が、コンタクトホール形成時に完全にエッチングされる事が無く残存するため、コンタクトホールを充填するタングステン層と最上層がシリサイドからなるポリシリコン配線層の電気的接続が円滑に行われ、接触抵抗の問題を生じない。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the silicide layer constituting the uppermost layer portion of the wiring layer formed on the element isolation insulating film remains without being completely etched when the contact hole is formed. The electrical connection between the tungsten layer filling the contact hole and the polysilicon wiring layer, the uppermost layer of which is made of silicide, is smoothly performed, and the problem of contact resistance does not occur.
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面に基づいて説明する。 A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明は、BiCMOSの製造方法に係るものであるが、発明の要旨は、CMPで研削され平坦化された層間絶縁膜表面から、素子分離絶縁膜上に形成される最上層がシリサイドからなるポリシリコン配線層12等及びMOSトランジスタのN+型ソース層15等までの深さの差を小さくする方法に関するものなので図面もその部分を中心に記載して説明を進める。
The present invention relates to a manufacturing method of BiCMOS, and the gist of the invention is that the surface of the interlayer insulating film ground by CMP and planarized, and the uppermost layer formed on the element isolation insulating film is made of silicide. Since the present invention relates to a method of reducing the depth difference between the
本発明の実施形態について説明する前に、微細化の程度が低くCMP工程を採用しなくても良かった実施形態についての平坦化技術とコンタクトホールの様子について図12に基づいて簡単に説明する。P型半導体基板1の所定の領域に、N型エピタキシャル層4、N+型埋め込み層2、P型埋め込み分離層3、P型埋め込み分離層3と連続するP型分離層5、P型ウエル層6、N型ドリフト層7、N型ソース層13、N+型ソース層15、P+型コンタクト層30及びN+型ドレイン層16が形成されている。
Before describing the embodiment of the present invention, the planarization technique and the state of contact holes in an embodiment that has a low degree of miniaturization and that does not require a CMP process will be briefly described with reference to FIG. In a predetermined region of the P-
また、N型ドリフト層7の表面には素子分離絶縁膜8c、P型ウエル層6表面の一部には素子分離絶縁膜8b、またP型分離層5の表面には素子分離絶縁膜8aが形成されている。更に、素子分離絶縁膜8a上には、シリサイド層12bとポリシリコン層12aからなる配線層12、素子分離絶縁膜8b上にはシリサイド層11bとポリシリコン層11aから成る配線層11、そして素子分離絶縁膜8c上には、ゲート絶縁膜9上から素子分離絶縁膜8c上に延在するシリサイド層10bとポリシリコン層10aから成るゲート電極10が形成されている。なお、素子分離絶縁膜8bは形成せず、素子分離絶縁膜8a上に金属配線層31と接続するゲート電極10を含む全ての配線層を集結しても良い。
An element
配線層12等の表面にはBPSG層17やSOG層18等が重畳して堆積され、表面の平坦化が図られる。更にその表面上にTEOS層19が形成され、全体として層間絶縁膜ILを構成する。層間絶縁膜ILの最上層からドライエッチングにより、細い点線で示されるコンタクトホール20a、20b、20cが形成され、配線層11、配線層12、N+型ソース層15及びN+型ドレイン層16の表面が各コンタクトホール内に露出する。この場合、層間絶縁膜ILの表面からの配線層12等の表面までの深さとN+型ソース層15等の表面までの深さの差は、比較的疎なエッチングレートの速いSOG層18の膜厚分のみである。
The
従って、コンタクトホール20a等内に配線層12等の最上層のシリサイド層12b等が露出してから、コンタクトホール20b内にN+型ソース層15等が露出するまでに要するエッチング時間は短く、配線層12等の最上層のシリサイド層12b等がオーバーエッチングにより消失することは無かった。また、BPSG層17のリフローにより平坦性が確保される場合は、SOG層18を形成しなくとも良いので、配線層12等の最上層のシリサイド層12b等の表面とN+型ソース層15等の表面が殆ど同時にコンタクトホール20a等内に露出するのでシリサイド層12b等のオーバーエッチングは考える必要もなかった。
Therefore, the etching time required from the exposure of the
しかしながら、微細化が進み、CMPを採用した平坦化工程を採用せざるを得ない場合には、以下の問題が生じる。即ち、図13に示すように、従来の製造方法に単純にCMP工程を適用し、太い鎖線でCMP面として表示した部分より上層を研削した場合、CMP面として示した層間絶縁膜ILの研削面から素子分離絶縁膜8a上の配線層12最上層のシリサイド層12bの表面までの深さが、層間絶縁膜ILの研削面からN+型ソース層15等の表面までの深さと比べて浅くなる。
However, when miniaturization advances and a flattening process employing CMP is unavoidable, the following problems arise. That is, as shown in FIG. 13, when the CMP process is simply applied to the conventional manufacturing method and the upper layer is ground from the portion indicated as the CMP surface by the thick chain line, the ground surface of the interlayer insulating film IL shown as the CMP surface The depth from the surface of the
従って、層間絶縁膜ILをドライエッチングしてコンタクトホール20a等を形成する場合、コンタクトホール20aが開口され配線層12の最上層のシリサイド層12bが露出した後も、N+型ソース層15等の表面がコンタクトホール20b内に露出するまでドライエッチングは継続される。この間、シリサイド層12bはドライエッチングによるオーバーエッチングにさらされることになり、全てのシリサイド層12bがエッチング除去される恐れがある。
Therefore, when the
本発明は、係る素子分離絶縁膜8a上に形成された配線層12の最上層のシリサイド層12bがコンタクトホール形成時に、オーバーエッチングにより消失するのを防止するものである。
In the present invention, the
〔第1の実施形態〕
本発明の第1の実施形態について図1を参照して説明する。図1は配線層12等を含むP型半導体基板1の表面全面に層間絶縁膜ILを被覆した状態を示している。図1で太い点線でCMP面と表示している面は、CMP工程でCMP面より上部の層間絶縁膜ILが研削された研削面を示している。研削面からコンタクトホール20a、20b及び20cが形成されている。図13と比べた場合、層間絶縁膜ILの研削面から配線層12最上層のシリサイド層12bまでの深さが深くなっているのが認められる。ゲート絶縁膜9形成後に、ゲート電極10が延在する予定のゲート絶縁膜9及び素子分離絶縁膜8c部分の一部をレジストマスクで被覆し、その他の素子分離絶縁膜8a等をその表面からエッチングして薄膜化していることによる効果である。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a state where an entire surface of a P-
複数の素子分離絶縁膜8a等はP型半導体基板1上に形成される種々の半導体素子や周辺配線等の影響を回避するため所定の膜厚が必要になり、1番厚い膜厚に揃えて一括して形成される。P型分離層5の表面に形成された素子分離絶縁膜8aに関しては、P型分離層5の表面濃度が比較的高いため、その上に形成される配線層12の電位によるフィールド反転の恐れも少なく、薄膜化が可能である。そこで、コンタクトホール20a等形成時に素子分離絶縁膜8a上に形成された配線層12最上層のシリサイド層12bのオーバーエッチングにより減少する割合と、シリサイド層12bとコンタクトホール20aを介して接続される後述するタングステン層32とのコンタクト抵抗への影響を考慮して素子分離絶縁膜8a等のエッチング量を決定した。
The plurality of element
この場合、シリサイド層12bと層間絶縁膜ILのドライエッチングに対する選択比により素子分離絶縁膜8a等のエッチング量が決定される。N+型ソース層15等の表面から配線層12の最上層のシリサイド層12bの表面までの高さは概略以下の段差で構成される。先ずN+型埋め込み層2形成時のシリコン段差に起因するN型エピタキシャル層4の段差120nm、全体の膜厚460nmで形成された素子分離絶縁膜8aの当初シリコン面からの高さ258nmからその後の工程でのエッチング量を引いた210nm、及びポリシリコンの膜厚220nmの合計である約550nmの段差となる。それに対してシリサイド層12bの膜厚は平均40nmである。
In this case, the etching amount of the element
仮にシリサイド層12bに対して層間絶縁膜ILのエッチングレートが20倍、すなわち選択比が20ある場合は層間絶縁膜IL550nmをエッチングしている間にシリサイド12bがエッチングされる膜厚はその20分の1である28nmとなる。この場合、初め40nmであったシリサイド層12bの膜厚の3割である12nmが残存することになり、大きな問題を生じない。しかし選択比が10程度しかない場合は、層間絶縁膜IL550nmをエッチングしている間にシリサイド12bがエッチングされる膜厚は55nmとなりシリサイド層12bは完全に消失する。
If the etching rate of the interlayer insulating film IL is 20 times that of the
この場合は、段差550nmの構成の中の素子分離絶縁膜8aの当初シリコン面から突出している前記210nmをエッチングすれば段差を340nmと低くする事が可能となる。そうすると、層間絶縁膜IL340nmをエッチングする間にシリサイド層12bは34nmオーバーエッチングされることになり残存シリサイド層12bの膜厚は6nm程度になる。従って、ドライエッチングの選択比により、コンタクトホール形成後にシリサイド層12bが残存するように、素子分離絶縁膜8aのエッチング量を決定しなければならない。本実施形態における選択比は15以上であり、素子分離絶縁膜8aのエッチング量を130nm以上にすることにより、残存シリサイド層の膜厚10nm以上は確保した。
In this case, if the 210 nm protruding from the initial silicon surface of the element
係る素子分離絶縁膜8aの薄膜化により、コンタクトホール形成時に、配線層12最上層のシリサイド層12bが露出してからN+型ソース層15等が露出するまでのエッチング時間を短くする事が可能となり、シリサイド層12bがオーバーエッチングにより消失することを防止する事ができた。
By reducing the thickness of the element
それでは第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図2〜図7を参照して以下に、説明する。先ず、図2に示すように、P型半導体基板1を準備する。次に、P型半導体基板1の所定の位置に開口を有する不図示のシリコン酸化膜をマスクとして、N型不純物であるアンチモン(Sb)を含んだ不図示のSOG膜からSbを拡散して、P型半導体基板1内にN+型埋め込み層2を形成する。
A method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, a P-
この場合、酸化性雰囲気での処理も為されるためN+型埋め込み層2表面にシリコン酸化膜が形成される。その後シリコン酸化膜を全面除去するとシリコン酸化膜マスクのあった領域とN+型埋め込み層2形成領域では、新たに形成されたシリコン酸化膜の膜厚が異なるので段差が生じる。その結果、図2に示すように、N+型埋め込み層2形成領域が周辺領域より窪むことになる。本実施形態では120nmの段差が生じた。
In this case, since the treatment is performed in an oxidizing atmosphere, a silicon oxide film is formed on the surface of the N + type buried
次に、N+型埋め込み層2の周辺領域に、P型埋め込み分離層3をボロン等のイオン注入より形成してから、所定の工程を経て、P型半導体基板1の表面全体を被覆するN型エピタキシャル層4を形成する。図2に示すように、N型エピタキシャル層4の表面もN+型埋め込み層の段差を反映して、N+型埋め込み層2と重畳する領域が窪みをもつ段差形状を示す。次に不図示のレジストマスクによりP型埋め込み分離層3と重畳するN型エピタキシャル層4の表面にボロン等のイオン注入によりP型分離層5を形成する。また所定の位置に、不図示のレジストマスクによりボロン等をイオン注入してP型ウエル層6を形成する。次に、高温炉中で熱処理し不純物拡散することによりP型埋め込み分離層3及びP型分離層5を一体としたPN分離層を形成する。
Next, after forming a P-type buried
次に、図3に示すように、所定の工程を経て、不図示のSiN膜等マスクを形成し、レジスト及びSiN膜をマスクとして所定の領域にリン等をイオン注入してN型ドリフト層7を形成する。その後、SiN膜等をマスクとして素子分離絶縁膜(LOCOS)8a等を形成する。P型分離層5上の素子分離絶縁膜8aはN型エピタキシャル層4に形成された段差を反映して、N型エピタキシャル層4内に形成された素子分離絶縁膜8b、8cより高い位置に形成される。
Next, as shown in FIG. 3, through a predetermined process, a mask (not shown) such as a SiN film is formed, and phosphorus or the like is ion-implanted into a predetermined region using the resist and the SiN film as a mask to form an N-
この状態で、素子分離絶縁膜8a上に配線層12を形成した場合、図13に示すようにCMPで研削された層間絶縁膜ILから配線層12最上層のシリサイド層12bまでの深さが浅くなる。そこで、図4に示すように、ゲート絶縁膜9を形成した後に、不図示のレジストマスクにより、後にゲート電極10が形成される予定のゲート絶縁膜上及び素子分離絶縁膜8cの一部を被覆して、その他のゲート絶縁膜及び素子分離絶縁膜をその表面からエッチングする。これにより素子分離絶縁膜8a等の薄膜化を行う。その後、所定の工程を経て、素子分離絶縁膜8a上に配線層12、素子分離絶縁膜8b上に配線層11、並びにゲート絶縁膜9上から素子分離絶縁膜8cに延在するゲート電極10を形成する。
In this state, when the
その後、図5に示すように、イオン注入等の所定の工程を経てN型ソース層13を形成する。次に、配線層12等を含むP型半導体基板1の表面全面を被覆する不図示のシリコン酸化膜等をCVD法等により堆積し、その表面から当該シリコン酸化膜等を全面エッチングすることによりスペーサー14を形成し、スペーサー14をマスクにN+型ソース層15を形成する。同時にN+型ドレイン層16を形成すると共に、P+型コンタクト層30を形成する。P+型コンタクト層30によりN+型ソース層15とP型ウエル層6は同電位となる。
Thereafter, as shown in FIG. 5, an N-
次に、配線層12等の表面を含むP型半導体基板1の表面全体にチタニューム(Ti)等をスパッタにより約30nm程度堆積する。その後ランプアニール(RTA)処理をすることにより配線層12等の最上層にシリサイド層12b等を形成する。同時にN+型ソース層15等の表面にもシリサイド層が形成される。その後、未反応のTi等はウエットエッチング液で除去する。RTA処理をすることにより約30nmのTi膜は約350〜450nm程度のシリサイド層12b等になる。
Next, about 30 nm of titanium (Ti) or the like is deposited on the entire surface of the P-
その後、BPSG層17やTEOS層19を主体とする層間絶縁膜ILで配線層12を含むP型半導体基板1の表面全面を被覆する。必要に応じ、BPSG層17の上にSOG層18を形成してからTEOS層19を形成してもよい。次に、図6に示すように、層間絶縁膜ILの最表面からCMPにより研削加工を行う。CMP処理により最表面がきれいに平坦化された層間絶縁膜ILを有する半導体基板が得られ、必要な解像度と焦点深度が得られ、微細加工が実現できる。
Thereafter, the entire surface of the P-
次に、図7に示すように、CMP処理で平坦化された層間絶縁膜ILの最表面から不図示のレジストマスクにより、ドライエッチングを行い、配線層12等の表面に至るコンタクトホール20a等、N+型ソース層15等に至るコンタクトホール20b等を形成する。
Next, as shown in FIG. 7, contact etching is performed by dry etching from the outermost surface of the interlayer insulating film IL flattened by the CMP process using a resist mask (not shown) to reach the surface of the
図13の場合に比して、配線層12の最上層のシリサイド層12bとN+型ソース層15等との段差が小さくなっているため、シリサイド層12bがドライエッチング時にオーバーエッチングにより消失することは無い。
Compared to the case of FIG. 13, since the step between the
次に、コンタクトホール20a等内を所定の工程を経てタングステン層32で充填してから、P型半導体基板の表面全面にアルミニューム(Al)を主成分とする金属膜を堆積する。その後、所定のフォトエッチング工程を経て金属配線層31を形成する。なお、コンタクトホール20a等内をタングステンの代わりに他の金属、例えばアルミニュームで埋め込んでもよい。最後に、SiN膜等からなる保護膜で被覆することにより所望の半導体装置が完成する。
Next, after filling the
〔第2の実施形態〕
第2の実施形態について図8に基づいて、以下に説明する。第1の実施形態を示す図1と比較した場合、素子分離絶縁膜8a等の膜厚が厚いにもかかわらず、素子分離絶縁膜8a等の最表面がN+型ソース層15の表面と同程度以下まで、エッチング等により薄膜化されている点である。係る構成にすることにより、配線層12等最上層のシリサイド層12b等の表面とN+型ソース層15等の表面との段差が第1の実施形態に比べて小さくなり、コンタクトホール20a等形成時のシリサイド層12b等のオーバーエッチング量が更に減少する。
[Second Embodiment]
A second embodiment will be described below with reference to FIG. Compared with FIG. 1 showing the first embodiment, the outermost surface of the element
それでは、第2の実施形態における半導体装置の製造方法を図9、図10に基づいて以下に説明する。第1の実施形態の場合、層間絶縁膜ILとシリサイド層12b等との選択比との関係から素子分離絶縁膜8a等をエッチング等して薄膜化するにしてもフィールド反転等の不具合が発生する恐れがあり、薄膜化に限界がある。
Then, the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment is demonstrated below based on FIG. 9, FIG. In the case of the first embodiment, problems such as field inversion occur even if the element
そこで、図9に示すように、第2の実施形態では素子分離絶縁膜8a等の初期の膜厚を第1の実施形態の場合に比べて厚く形成している。このため素子分離絶縁膜8a等の酸化前のシリコン基板表面からシリコン基板内に形成される膜厚も第1の実施形態に比べて厚くなる。その後、ゲート絶縁膜9を形成する前に、素子分離絶縁膜8a等をエッチング等により薄膜化するが、図9に示すように、その表面がN+型ソース層15等の形成される予定のP型ウエル層6等の表面と同等以下にしていることに特徴がある。
Therefore, as shown in FIG. 9, in the second embodiment, the initial film thickness of the element
係る構成にすることにより素子分離絶縁膜8a等上に形成した配線層12等最上層のシリサイド層12b等とN+型ソース層15等の表面の段差を小さく出来るし、場合によっては零にすることも可能である。従って、コンタクトホール形成時にシリサイド層12b等の表面とN+型ソース層15等の表面とを、時間差なくコンタクトホール20a等内に露出させることも可能となるので、シリサイド層12b等と層間絶縁膜ILのドライエッチング時の選択比がかなり小さい場合でも、シリサイド層12b等のオーバーエッチングを小さくする事が出来る。
With such a configuration, the step difference between the
初期の素子分離絶縁膜8a等を第1の実施形態に比べ厚く形成しているため、素子分離絶縁膜8a等の表面からエッチング等して、素子分離絶縁膜8a等の表面をN+型ソース層15等の表面と同等以下になる位まで薄膜化した場合でも、フィールド反転等の副作用が生じない十分な膜厚を有する素子分離絶縁膜8a等を確保する事ができる。
Since the initial element
次に、図10に示すように、所定の工程を経由してゲート絶縁膜9を形成し、配線層12等やゲート電極10を形成する。これ以降の工程は第1の実施形態と同様である。
なお、素子分離絶縁膜8a等を薄膜化する前にゲート絶縁膜9を形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 10, the
Note that the
〔第3の実施形態〕
第3の実施形態について図11を参照して、以下に説明する。
[Third Embodiment]
A third embodiment will be described below with reference to FIG.
第3の実施形態では、N+型埋め込み層2形成時に生じるシリコン段差を配線層12等が形成される素子分離絶縁膜8a等の下のP型半導体基板1にも形成する。そのためには、図11に示すように、配線層12が形成される素子分離絶縁膜8aの直下のP型半導体基板1内にもN+型埋め込み層2を形成する。これにより、図11に示すように、配線層12等最上層のシリサイド層12b等の表面とN+型ソース層15等の表面との間に形成される前記段差550nmの内、N+型埋め込み層2形成時に生じる段差120nmを解消するものである。
In the third embodiment, a silicon step generated when the N + type buried
図11の太い点線でCMP面として示される、平坦化された層間絶縁膜ILの研削面からコンタクトホール20a等を形成する場合の、配線層12等最上層のシリサイド層12b等のオーバーエッチングはその分だけ解消される。第1の実施形態や第2の実施形態と併用することによりその効果を高める事ができる。なお、第3の実施形態の半導体装置の製造方法は、上記の配線層12直下のP型半導体基板1内にもN+型埋め込み層2を形成する以外は第1の実施形態と同様である。
When the
本実施形態においては、デバイスはN型MOSトランジスタを例として記載したが、この中には、ゲート絶縁膜の膜厚の厚い高耐圧MOSトランジスタ、ゲート絶縁膜の膜厚の薄い低耐圧MOSトランジスタが含まれるし、また、極性の異なるP型MOSトランジスタを含むCMOSトランジスタも含まれる。 In this embodiment, the device is described as an example of an N-type MOS transistor. Among them, there are a high breakdown voltage MOS transistor having a thick gate insulating film and a low breakdown voltage MOS transistor having a thin gate insulating film. Also included are CMOS transistors including P-type MOS transistors having different polarities.
1 P型半導体基板 2 N+型埋め込み層 3 P型埋め込み分離層
4 N型エピタキシャル層 5 P型分離層 6 P型ウエル層
7 N型ドリフト層 8a、8b,8c 素子分離絶縁膜 9 ゲート絶縁膜
10 ゲート電極 10a シリサイド層 10b ポリシリコン層
11、12 配線層 11b、12b シリサイド層
11a、12a ポリシリコン層 13 N型ソース層 14 スペーサー
15 N+型ソース層 16 N+型ドレイン層 17 BPSG
18 SOG 19 TEOS 20a、20b、20c コンタクトホール
IL 層間絶縁膜 31 金属配線層 32 タングステン層
1 P-type semiconductor substrate 2 N + type buried layer 3 P-type buried isolation layer
4 N-type epitaxial layer 5 P-type isolation layer 6 P-type well layer
7 N-
11a, 12a Polysilicon layer 13 N
18
Claims (5)
前記半導体基板に第2導電型の埋め込み層を形成する工程と、
前記埋め込み層を含む前記半導体基板の表面上全面に第2導電型のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記エピタキシャル層の所定の領域に複数の素子分離絶縁膜を形成する工程と、
前記素子分離絶縁膜を薄膜化する工程と、
前記薄膜化された素子分離絶縁膜上に、最上層がシリサイドであるポリシリコンからなる配線層を形成する工程と、
前記配線層を含む前記半導体基板の表面全面を被覆する層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を化学的機械的に研磨し平坦化する工程と、
前記平坦化された当該層間絶縁膜の表面から前記半導体基板表面及び前記配線層表面まで延在するコンタクトホールを形成する工程と、を具備する事を特徴とする半導体装置の製造方法。 Preparing a first conductivity type semiconductor substrate,
Forming a second conductivity type buried layer on the semiconductor substrate;
Forming a second conductivity type epitaxial layer over the entire surface of the semiconductor substrate including the buried layer;
Forming a plurality of element isolation insulating films in a predetermined region of the epitaxial layer;
Thinning the element isolation insulating film;
Forming a wiring layer made of polysilicon whose uppermost layer is silicide on the thinned element isolation insulating film;
Forming an interlayer insulating film covering the entire surface of the semiconductor substrate including the wiring layer;
Polishing and planarizing the interlayer insulating film chemically and mechanically;
Forming a contact hole extending from the planarized surface of the interlayer insulating film to the surface of the semiconductor substrate and the surface of the wiring layer.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009192981A JP2011044640A (en) | 2009-08-24 | 2009-08-24 | Method of manufacturing semiconductor device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11152371B2 (en) | 2019-08-13 | 2021-10-19 | Micron Technology, Inc. | Apparatus comprising monocrystalline semiconductor materials and monocrystalline metal silicide materials, and related methods, electronic devices, and electronic systems |
-
2009
- 2009-08-24 JP JP2009192981A patent/JP2011044640A/en active Pending
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