JP2012256950A - Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2012256950A
JP2012256950A JP2012219245A JP2012219245A JP2012256950A JP 2012256950 A JP2012256950 A JP 2012256950A JP 2012219245 A JP2012219245 A JP 2012219245A JP 2012219245 A JP2012219245 A JP 2012219245A JP 2012256950 A JP2012256950 A JP 2012256950A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating layer
contact
film
semiconductor device
contact plug
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012219245A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Hachisuga
敦司 蜂須賀
Atsushi Amou
淳 天羽生
Tatsuo Kasaoka
竜雄 笠岡
Shunji Kubo
俊次 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2012219245A priority Critical patent/JP2012256950A/en
Publication of JP2012256950A publication Critical patent/JP2012256950A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique of enabling high performance of a merged memory/logic semiconductor device.SOLUTION: A semiconductor device comprises: a stopper film 17 formed on an insulation layer including a stopper film 13 and an interlayer insulation film 14; contact plugs 16, 65, 66 electrically connected to source/drain regions 9, 59, respectively, in such a manner that top faces are exposed on the stopper film 17, and provided on the stopper film 13, the interlayer insulation film 14 and the stopper film 17; an insulation layer 20 provided on the stopper film 17 and the contact plugs 16, 65, 66; a lower electrode of a capacitor 82 provided in the insulation layer 20 so as to contact a top face of the contact plug 66 and a top face of the stopper film 17 in a memory formation region.

Description

この発明は、半導体基板上にメモリデバイスとロジックデバイスとが形成された、メモリ・ロジック混載型の半導体装置に関する。   The present invention relates to a memory / logic mixed type semiconductor device in which a memory device and a logic device are formed on a semiconductor substrate.

図39〜51は、メモリ・ロジック混載型の半導体装置の、従来の製造方法を工程順に示す断面図である。従来のメモリ・ロジック混載型の半導体装置では、メモリデバイスとしては、例えばCUB(Capacitor Under Bit line)構造のメモリセルを有するDRAMが採用され、ロジックデバイスとしては、例えばDual GateサリサイドCMOSトランジスタが採用される。   39 to 51 are cross-sectional views showing a conventional manufacturing method of a mixed memory / logic semiconductor device in the order of steps. In a conventional memory / logic mixed type semiconductor device, for example, a DRAM having a memory cell of a CUB (Capacitor Under Bit line) structure is adopted as a memory device, and, for example, a Dual Gate salicide CMOS transistor is adopted as a logic device. The

まず図39に示すように、周知のLOCOS分離技術やトレンチ分離技術によって、例えばn型のシリコン基板である半導体基板1の上面内に素子分離絶縁膜2を形成する。そして、半導体基板1の上面内にp型のウェル領域3,53とn型のウェル領域54とを形成する。具体的には、メモリデバイスが形成される領域(以後、「メモリ形成領域」と呼ぶ)における半導体基板1の上面内にウェル領域53を形成し、その底部にウェル領域54を形成する。また、ロジックデバイスが形成される領域(以後、「ロジック形成領域」と呼ぶ)における半導体基板1の上面内にウェル領域3を形成する。そして、チャネル注入を行う。   First, as shown in FIG. 39, the element isolation insulating film 2 is formed in the upper surface of the semiconductor substrate 1 which is an n-type silicon substrate, for example, by a well-known LOCOS isolation technique or trench isolation technique. Then, p-type well regions 3 and 53 and an n-type well region 54 are formed in the upper surface of the semiconductor substrate 1. Specifically, a well region 53 is formed in the upper surface of the semiconductor substrate 1 in a region where a memory device is formed (hereinafter referred to as “memory formation region”), and a well region 54 is formed at the bottom thereof. Further, a well region 3 is formed in the upper surface of the semiconductor substrate 1 in a region where a logic device is formed (hereinafter referred to as “logic formation region”). Then, channel implantation is performed.

次に、メモリ形成領域における半導体基板1上に、互いに所定距離を成す複数のゲート構造61を形成する。各ゲート構造61は、例えばシリコン酸化膜が採用されるゲート絶縁膜55と、例えば多結晶シリコン膜が採用されるゲート電極56と、例えばTEOS膜が採用されるシリコン酸化膜57とがこの順で積層された構造を成している。また、ロジック形成領域における半導体基板1上に、互いに所定距離を成す複数のゲート構造11を形成する。各ゲート構造11は、例えばシリコン酸化膜が採用されるゲート絶縁膜5と、例えば多結晶シリコン膜が採用されるゲート電極6と、例えばTEOS膜が採用されるシリコン酸化膜7とがこの順で積層された構造を成している。   Next, a plurality of gate structures 61 that form a predetermined distance from each other are formed on the semiconductor substrate 1 in the memory formation region. Each gate structure 61 includes, in this order, a gate insulating film 55 employing a silicon oxide film, a gate electrode 56 employing a polycrystalline silicon film, and a silicon oxide film 57 employing a TEOS film, for example. It has a laminated structure. In addition, a plurality of gate structures 11 are formed on the semiconductor substrate 1 in the logic formation region to form a predetermined distance from each other. Each gate structure 11 includes, in this order, a gate insulating film 5 employing a silicon oxide film, a gate electrode 6 employing a polycrystalline silicon film, and a silicon oxide film 7 employing a TEOS film, for example. It has a laminated structure.

そして、ゲート構造11,61及び素子分離絶縁膜2をマスクに用いて、リンやヒ素等の不純物を、比較的低濃度で半導体基板1の上面内にイオン注入する。これにより、メモリ形成領域における半導体基板1の上面内に、n型の不純物領域58aが形成されるとともに、ロジック形成領域における半導体基板1の上面内に、n型の不純物領域8aが形成される。 Then, using the gate structures 11 and 61 and the element isolation insulating film 2 as a mask, impurities such as phosphorus and arsenic are ion-implanted into the upper surface of the semiconductor substrate 1 at a relatively low concentration. Thus, an n type impurity region 58a is formed in the upper surface of the semiconductor substrate 1 in the memory formation region, and an n type impurity region 8a is formed in the upper surface of the semiconductor substrate 1 in the logic formation region. The

次に図40に示すように、例えばCVD法によってシリコン窒化膜を全面に形成した後、半導体基板1の深さ方向にエッチングレートが高い異方性ドライエッチング法によって、かかるシリコン窒化膜をエッチングする。これにより、ゲート構造61の側面にサイドウォール60が形成されるとともに、ゲート構造11の側面にサイドウォール10が形成される。   Next, as shown in FIG. 40, for example, after a silicon nitride film is formed on the entire surface by CVD, the silicon nitride film is etched by anisotropic dry etching with a high etching rate in the depth direction of the semiconductor substrate 1. . As a result, the sidewall 60 is formed on the side surface of the gate structure 61, and the sidewall 10 is formed on the side surface of the gate structure 11.

そして、ゲート構造11,61、素子分離絶縁膜2及びサイドウォール10,60をマスクに用いて、リンやヒ素等の不純物を、比較的高濃度で半導体基板1の上面内にイオン注入する。これにより、メモリ形成領域における半導体基板1の上面内に、n型の不純物領域58bが形成されるとともに、ロジック形成領域における半導体基板1の上面内に、n型の不純物領域8bが形成される。 Then, impurities such as phosphorus and arsenic are ion-implanted into the upper surface of the semiconductor substrate 1 at a relatively high concentration using the gate structures 11 and 61, the element isolation insulating film 2 and the sidewalls 10 and 60 as a mask. As a result, an n + -type impurity region 58b is formed in the upper surface of the semiconductor substrate 1 in the memory formation region, and an n + -type impurity region 8b is formed in the upper surface of the semiconductor substrate 1 in the logic formation region. The

以上の工程により、それぞれが不純物領域58a,58bから成り、互いに所定距離を成す複数のソース・ドレイン領域59が、メモリ形成領域における半導体基板1の上面内に形成され、更に、互いに隣り合うソース・ドレイン領域59の間の半導体基板1の上面上にゲート構造61が形成される。また、それぞれが不純物領域8a,8bから成り、互いに所定距離を成す複数のソース・ドレイン領域9が、ロジック形成領域における半導体基板1の上面内に形成され、更に、隣り合うソース・ドレイン領域9の間の半導体基板1の上面上にゲート構造11が形成される。   Through the above steps, a plurality of source / drain regions 59 each consisting of impurity regions 58a, 58b and having a predetermined distance from each other are formed in the upper surface of the semiconductor substrate 1 in the memory formation region, and further, adjacent source / drain regions 59 are formed. A gate structure 61 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 1 between the drain regions 59. A plurality of source / drain regions 9 each consisting of impurity regions 8a and 8b and having a predetermined distance from each other are formed in the upper surface of the semiconductor substrate 1 in the logic formation region. A gate structure 11 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 1 therebetween.

なお、以下の理由のために、不純物領域8b,58bは、不純物領域8a,58aよりも深く形成される。すなわち、後述するコバルトシリサイド膜12を半導体基板1上に形成する際に、かかるコバルトシリサイド膜12が部分的に深く形成される場合があり、コバルトシリサイド膜12とウェル領域3,53との電気的接続を避けるために、不純物領域8b,58bを、不純物領域8a,58aよりも深く形成する。このとき、不純物領域58bの濃度があまり高すぎると、チャネル方向のリーク電流が増加し、そのために、メモリデバイスの電荷保持特性(「Refresh特性」とも呼ばれる)が劣化することがある。かかる劣化を防止するために、メモリ形成領域の不純物領域58bの濃度を、ロジック形成領域の不純物領域8bよりも低めに設定する。   The impurity regions 8b and 58b are formed deeper than the impurity regions 8a and 58a for the following reason. That is, when a cobalt silicide film 12 to be described later is formed on the semiconductor substrate 1, the cobalt silicide film 12 may be partially formed deeply, and the electrical connection between the cobalt silicide film 12 and the well regions 3 and 53 may occur. In order to avoid connection, impurity regions 8b and 58b are formed deeper than impurity regions 8a and 58a. At this time, if the concentration of the impurity region 58b is too high, a leakage current in the channel direction increases, which may deteriorate the charge retention characteristics (also referred to as “refresh characteristics”) of the memory device. In order to prevent such deterioration, the concentration of the impurity region 58b in the memory formation region is set lower than that of the impurity region 8b in the logic formation region.

次に図41に示すように、例えばフッ酸を用いてゲート構造61のシリコン酸化膜57と、ゲート構造11のシリコン酸化膜7を除去する。   Next, as shown in FIG. 41, the silicon oxide film 57 of the gate structure 61 and the silicon oxide film 7 of the gate structure 11 are removed using, for example, hydrofluoric acid.

次に、例えばスパッタ法によりコバルト膜を全面に形成する。そして、例えばランプアニ−ル装置を用いて熱処理を行うことにより、コバルトと、それに接触しているシリコンとを反応させる。これにより、図42に示すように、半導体基板1の上面が部分的にシリサイド化されて、ソース・ドレイン領域9,59上にコバルトシリサイド膜12が形成される。同時に、ゲート電極6,56の上面がシリサイド化されて、コバルトシリサイド膜12が形成される。その結果、コバルトシリサイド膜12をゲート電極6上に有するゲート構造11と、コバルトシリサイド膜12をゲート電極56上に有するゲート構造61が形成される。その後、未反応のコバルト膜を除去する。   Next, a cobalt film is formed on the entire surface by, eg, sputtering. Then, for example, by performing a heat treatment using a lamp annealing apparatus, cobalt is reacted with silicon in contact therewith. As a result, as shown in FIG. 42, the upper surface of the semiconductor substrate 1 is partially silicided, and a cobalt silicide film 12 is formed on the source / drain regions 9 and 59. At the same time, the upper surfaces of the gate electrodes 6 and 56 are silicided to form the cobalt silicide film 12. As a result, a gate structure 11 having the cobalt silicide film 12 on the gate electrode 6 and a gate structure 61 having the cobalt silicide film 12 on the gate electrode 56 are formed. Thereafter, the unreacted cobalt film is removed.

次に図43に示すように、ストッパ膜13及び層間絶縁膜14から成る絶縁層19を、ゲート構造11,61を覆って半導体基板1上に形成する。具体的には、ストッパ膜13を全面に形成し、その後、層間絶縁膜14をストッパ膜13上に形成する。そして、CMP法等により層間絶縁膜14の平坦化を行う。これにより、上面が平坦な絶縁層19が半導体基板1上に形成される。なお、ストッパ膜13には例えばシリコン窒化膜が採用され、層間絶縁膜14には例えばBPTEOS膜が採用される。   Next, as shown in FIG. 43, an insulating layer 19 composed of the stopper film 13 and the interlayer insulating film 14 is formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the gate structures 11 and 61. Specifically, the stopper film 13 is formed on the entire surface, and then the interlayer insulating film 14 is formed on the stopper film 13. Then, the interlayer insulating film 14 is planarized by a CMP method or the like. Thereby, the insulating layer 19 having a flat upper surface is formed on the semiconductor substrate 1. For example, a silicon nitride film is used as the stopper film 13, and a BPTEOS film is used as the interlayer insulating film 14, for example.

次に図44に示すように、コンタクトプラグ16,66を、絶縁層19内に形成する。コンタクトプラグ16は、コバルトシリサイド膜12を介して、ロジック形成領域における半導体基板1と電気的に接続しており、かつ上面が絶縁層19の層間絶縁膜14から露出している。また、コンタクトプラグ66は、コバルトシリサイド膜12を介して、メモリ形成領域における半導体基板1と電気的に接続しており、かつ上面が絶縁層19の層間絶縁膜14から露出している。以下にコンタクトプラグ16,66の製造方法について具体的に説明する。   Next, as shown in FIG. 44, contact plugs 16 and 66 are formed in the insulating layer 19. The contact plug 16 is electrically connected to the semiconductor substrate 1 in the logic formation region via the cobalt silicide film 12, and the upper surface is exposed from the interlayer insulating film 14 of the insulating layer 19. The contact plug 66 is electrically connected to the semiconductor substrate 1 in the memory formation region through the cobalt silicide film 12, and the upper surface is exposed from the interlayer insulating film 14 of the insulating layer 19. A method for manufacturing the contact plugs 16 and 66 will be specifically described below.

まず、メモリ形成領域における半導体基板1上のコバルトシリサイド膜12に達するコンタクトホール65と、ロジック形成領域における半導体基板1上のコバルトシリサイド膜12に達するコンタクトホール15とを、絶縁層19に形成する。   First, a contact hole 65 reaching the cobalt silicide film 12 on the semiconductor substrate 1 in the memory formation region and a contact hole 15 reaching the cobalt silicide film 12 on the semiconductor substrate 1 in the logic formation region are formed in the insulating layer 19.

コンタクトホール15,65を形成する際には、まず所定の開口パターンを有するフォトレジスト(図示せず)を、写真製版法によって絶縁層19の層間絶縁膜14上に形成する。そして、かかるフォトレジストをマスクに用いて、ストッパ膜13をエッチングストッパとして、層間絶縁膜14をエッチングして除去する。このときのエッチングでは、CとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。そして、フォトレジストを除去して、露出しているストッパ膜13をエッチングして除去する。このときのエッチングでは、CHFとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。これにより、ゲート電極6の側方に位置しつつ、ソース・ドレイン領域9の上方に位置するコンタクトホール15と、ゲート電極56の側方に位置しつつ、ソース・ドレイン領域59の上方に位置するコンタクトホール65とが、それぞれロジック形成領域及びメモリ形成領域における絶縁層19に形成される。 When the contact holes 15 and 65 are formed, first, a photoresist (not shown) having a predetermined opening pattern is formed on the interlayer insulating film 14 of the insulating layer 19 by photolithography. Then, using the photoresist as a mask, the interlayer insulating film 14 is removed by etching using the stopper film 13 as an etching stopper. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of C 5 F 8 , O 2 and Ar is employed. Then, the photoresist is removed, and the exposed stopper film 13 is removed by etching. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of CHF 3 , O 2 and Ar is employed. As a result, the contact hole 15 positioned above the source / drain region 9 while being positioned on the side of the gate electrode 6 and the source / drain region 59 positioned on the side of the gate electrode 56 are positioned. Contact holes 65 are formed in the insulating layer 19 in the logic formation region and the memory formation region, respectively.

次に、窒化チタン等から成るバリアメタル層と、チタンやタングステン等から成る高融点金属層との積層膜を、全面に形成する。そして、CMP法を用いて、絶縁層19の上面上の積層膜を除去する。これにより、バリアメタル層と高融点金属層とから成り、コンタクトホール15内を充填するコンタクトプラグ16と、バリアメタル層と高融点金属層とから成り、コンタクトホール65内を充填するコンタクトプラグ66とが形成される。その結果、ソース・ドレイン領域59とコンタクトプラグ66とが電気的に接続され、ソース・ドレイン領域9とコンタクトプラグ16とが電気的に接続される。なお、図示していないが、絶縁層19内には、コバルトシリサイド膜12を介して、ゲート電極56あるいはゲート電極6と電気的に接続されるコンタクトプラグも形成される。   Next, a laminated film of a barrier metal layer made of titanium nitride or the like and a refractory metal layer made of titanium or tungsten is formed on the entire surface. Then, the stacked film on the upper surface of the insulating layer 19 is removed by CMP. As a result, the contact plug 16 is formed of the barrier metal layer and the refractory metal layer and fills the contact hole 15, and the contact plug 66 is formed of the barrier metal layer and the refractory metal layer and fills the contact hole 65. Is formed. As a result, the source / drain region 59 and the contact plug 66 are electrically connected, and the source / drain region 9 and the contact plug 16 are electrically connected. Although not shown, a contact plug that is electrically connected to the gate electrode 56 or the gate electrode 6 through the cobalt silicide film 12 is also formed in the insulating layer 19.

次に図45に示すように、ストッパ膜17及び層間絶縁膜18から成る絶縁層20を全面に形成する。具体的には、まず、例えばシリコン窒化膜が採用されるストッパ膜17を全面に形成する。そして、ストッパ膜17上に層間絶縁膜18を形成する。これにより、絶縁層19及びコンタクトプラグ16,66の上に、絶縁層20が設けられる。なお、層間絶縁膜18には例えばBPTEOS膜が採用される。   Next, as shown in FIG. 45, an insulating layer 20 including a stopper film 17 and an interlayer insulating film 18 is formed on the entire surface. Specifically, first, a stopper film 17 employing, for example, a silicon nitride film is formed on the entire surface. Then, an interlayer insulating film 18 is formed on the stopper film 17. Thereby, the insulating layer 20 is provided on the insulating layer 19 and the contact plugs 16 and 66. For example, a BPTEOS film is employed as the interlayer insulating film 18.

次に図46に示すように、複数のコンタクトプラグ66の一部、具体的には、隣り合うソース・ドレイン領域59の一方に電気的に接続されたコンタクトプラグ66を露出させる開口部69を、絶縁層20内に形成する。   Next, as shown in FIG. 46, an opening 69 exposing a part of the plurality of contact plugs 66, specifically, the contact plug 66 electrically connected to one of the adjacent source / drain regions 59 is formed. It is formed in the insulating layer 20.

開口部69を形成する際には、まず、所定の開口パターンを有するフォトレジスト(図示せず)を絶縁層20の層間絶縁膜18上に形成し、かかるフォトレジストをマスクに用いて、ストッパ膜17をエッチングストッパとして、層間絶縁膜18をエッチングして除去する。このときのエッチングでは、CとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。そして、フォトレジストを除去して、露出しているストッパ膜17をエッチングして除去する。このときのエッチングでは、CHFとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。これにより、開口部69が絶縁層20に形成される。 When forming the opening 69, first, a photoresist (not shown) having a predetermined opening pattern is formed on the interlayer insulating film 18 of the insulating layer 20, and the photoresist is used as a mask to form a stopper film. The interlayer insulating film 18 is removed by etching using 17 as an etching stopper. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of C 5 F 8 , O 2 and Ar is employed. Then, the photoresist is removed, and the exposed stopper film 17 is removed by etching. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of CHF 3 , O 2 and Ar is employed. Thereby, the opening 69 is formed in the insulating layer 20.

次に、露出しているコンタクトプラグ66に接触する、DRAMメモリセルのキャパシタを開口部69内に形成する。具体的には、まずルテニウム等の高融点金属を含む金属膜を全面に形成する。そして、開口部69をフォトレジスト(図示せず)で覆って、層間絶縁膜18の上面上の金属膜を異方性ドライエッチングにて除去する。これにより、図47に示すように、ルテニウム等の高融点金属を含むキャパシタの下部電極70が、開口部69内に形成される。なお、異方性ドライエッチングで層間絶縁膜18の上面上の金属膜を除去したが、CMP法を用いて、かかる金属膜を除去しても良い。   Next, a capacitor of a DRAM memory cell that contacts the exposed contact plug 66 is formed in the opening 69. Specifically, first, a metal film containing a refractory metal such as ruthenium is formed on the entire surface. Then, the opening 69 is covered with a photoresist (not shown), and the metal film on the upper surface of the interlayer insulating film 18 is removed by anisotropic dry etching. As a result, as shown in FIG. 47, the lower electrode 70 of the capacitor containing a refractory metal such as ruthenium is formed in the opening 69. Although the metal film on the upper surface of the interlayer insulating film 18 is removed by anisotropic dry etching, the metal film may be removed using a CMP method.

次に、五酸化タンタルから成る絶縁膜と、ルテニウム等の高融点金属を含む金属膜とをこの順で全面に積層した後、フォトレジストを用いてこれらをパターンニングする。これにより、図48に示すように、五酸化タンタルから成るキャパシタの誘電体膜71と、ルテニウム等の高融点金属を含むキャパシタの上部電極72とが形成され、開口部69内にキャパシタが完成する。   Next, an insulating film made of tantalum pentoxide and a metal film containing a refractory metal such as ruthenium are laminated in this order, and then patterned using a photoresist. Thus, as shown in FIG. 48, the dielectric film 71 of the capacitor made of tantalum pentoxide and the upper electrode 72 of the capacitor containing a refractory metal such as ruthenium are formed, and the capacitor is completed in the opening 69. .

次に図49に示すように、絶縁層23を全面に形成し、CMP法によって平坦化する。これにより、キャパシタ82を覆う絶縁層23が絶縁層20の層間絶縁膜18上に形成される。絶縁層23は、例えばTEOS膜が採用され、層間絶縁膜として機能する。   Next, as shown in FIG. 49, an insulating layer 23 is formed on the entire surface and planarized by a CMP method. As a result, the insulating layer 23 covering the capacitor 82 is formed on the interlayer insulating film 18 of the insulating layer 20. As the insulating layer 23, for example, a TEOS film is employed and functions as an interlayer insulating film.

次に、コンタクトホール24,74を絶縁層20,23に形成する。コンタクトホール24は、絶縁層23の上面からコンタクトプラグ16に達しており、コンタクトホール74は、絶縁層23の上面から、キャパシタと接触していないコンタクトプラグ66に達している。   Next, contact holes 24 and 74 are formed in the insulating layers 20 and 23. The contact hole 24 reaches the contact plug 16 from the upper surface of the insulating layer 23, and the contact hole 74 reaches the contact plug 66 not in contact with the capacitor from the upper surface of the insulating layer 23.

コンタクトホール24,74を形成する際、まず、所定の開口パターンを有するフォトレジスト(図示せず)を絶縁層23上に形成し、かかるフォトレジストをマスクに用いて、ストッパ膜17をエッチングストッパとして、絶縁層23及び層間絶縁膜18をエッチングして除去する。このときのエッチングでは、CとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。そして、フォトマスクを除去して、露出しているストッパ膜17をエッチングして除去する。このときのエッチングでは、CHFとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。これにより、コンタクトホール24,74が形成される。なお、図示していないが、絶縁層23には、その上面から上部電極72に達するコンタクトホールも、コンタクトホール24,74と同時に形成される。 When forming the contact holes 24 and 74, first, a photoresist (not shown) having a predetermined opening pattern is formed on the insulating layer 23, and using the photoresist as a mask, the stopper film 17 is used as an etching stopper. Then, the insulating layer 23 and the interlayer insulating film 18 are removed by etching. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of C 5 F 8 , O 2 and Ar is employed. Then, the photomask is removed, and the exposed stopper film 17 is removed by etching. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of CHF 3 , O 2 and Ar is employed. Thereby, contact holes 24 and 74 are formed. Although not shown, a contact hole reaching the upper electrode 72 from the upper surface of the insulating layer 23 is formed simultaneously with the contact holes 24 and 74.

次に図50に示すように、バリアメタル層と高融点金属層とから成り、コンタクトホール24内を充填するコンタクトプラグ25と、バリアメタル層と高融点金属層とから成り、コンタクトホール74内を充填するコンタクトプラグ75とを形成する。具体的には、まず、窒化チタン等から成るバリアメタル層と、チタンやタングステン等から成る高融点金属層との積層膜を、バリアメタル層を下にして全面に形成する。そして、CMP法を用いて、絶縁層23の上面上の積層膜を除去する。これにより、コンタクトプラグ16と電気的に接続され、上面が絶縁層23から露出するコンタクトプラグ25と、キャパシタ82と接触していないコンタクトプラグ66と電気的に接続され、上面が絶縁層23から露出するコンタクトプラグ75とが、絶縁層20,23内に形成される。   Next, as shown in FIG. 50, the contact plug 25 is composed of a barrier metal layer and a refractory metal layer and fills the contact hole 24, and is composed of a barrier metal layer and a refractory metal layer. A contact plug 75 to be filled is formed. Specifically, first, a laminated film of a barrier metal layer made of titanium nitride or the like and a refractory metal layer made of titanium, tungsten or the like is formed on the entire surface with the barrier metal layer facing down. Then, the stacked film on the upper surface of the insulating layer 23 is removed by CMP. As a result, the contact plug 25 that is electrically connected to the contact plug 16 and whose upper surface is exposed from the insulating layer 23 is electrically connected to the contact plug 66 that is not in contact with the capacitor 82, and the upper surface is exposed from the insulating layer 23. Contact plugs 75 are formed in the insulating layers 20 and 23.

次に図51に示すように、窒化チタン層126,128で上下を挟まれたアルミ配線127をコンタクトプラグ25と電気的に接続させて絶縁層23上に形成するとともに、窒化チタン層176,178で上下を挟まれたアルミ配線177をコンタクトプラグ75と電気的に接続させて絶縁層23上に形成する。なお、アルミ配線177はDRAMメモリセルのビット線である。   Next, as shown in FIG. 51, the aluminum wiring 127 sandwiched between the titanium nitride layers 126 and 128 is formed on the insulating layer 23 by being electrically connected to the contact plug 25, and the titanium nitride layers 176 and 178. The aluminum wiring 177 sandwiched between the upper and lower portions is electrically connected to the contact plug 75 and formed on the insulating layer 23. Aluminum wiring 177 is a bit line of the DRAM memory cell.

以上の工程により、メモリ形成領域にメモリデバイスが形成され、ロジック形成領域にロジックデバイスが形成される。   Through the above steps, a memory device is formed in the memory formation region, and a logic device is formed in the logic formation region.

上述の従来技術は、特許文献1に記載されている内容である。   The above-described conventional technology is the content described in Patent Document 1.

また、DRAMメモリセルを備える半導体装置に関する先行技術文献情報として特許文献2〜4がある。   Further, there are Patent Documents 2 to 4 as prior art document information relating to a semiconductor device including a DRAM memory cell.

特開2003−289131号公報JP 2003-289131 A 特開平8−107188号公報JP-A-8-107188 特開平11−307742号公報JP-A-11-307742 特開2000−307085号公報JP 2000-307085 A

上述のように、従来技術では、上層に設けられる配線がアルミ配線であるため、半導体装置の配線抵抗を低減することが困難であった。そのため、メモリ形成領域に設けられるメモリデバイス及びロジック形成領域に設けられるロジックデバイスの高性能化を図ることが困難であった。   As described above, in the prior art, since the wiring provided in the upper layer is an aluminum wiring, it is difficult to reduce the wiring resistance of the semiconductor device. Therefore, it is difficult to improve the performance of the memory device provided in the memory formation region and the logic device provided in the logic formation region.

そこで、本発明は上述の問題に鑑みて成されたものであり、メモリ・ロジック混載型の半導体装置の高性能化を可能にする技術を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a technique that enables high performance of a memory / logic mixed type semiconductor device.

この発明に係る半導体装置の製造方法は、その主表面にDRAMデバイスの形成される第1の領域とロジックデバイスの形成される第2の領域とを有する半導体基板であって、互いに離間して配置された第1及び第2の不純物領域と、この第1及び第2の不純物領域の間に挟まれた部分の上に設けられた第1のゲート構造とを前記第1の領域に有し、互いに離間して配置された第3及び第4の不純物領域と、この第3及び第4の不純物領域の間に挟まれた部分の上に設けられた第2のゲート構造とを前記第2の領域に有する半導体基板を準備する第1の工程、前記第1の工程の後、前記半導体基板の主表面に第1の絶縁層を形成する第2の工程、前記第2の工程の後、前記第1の絶縁層の上面から露出し、前記第1乃至第3の不純物領域にそれぞれ電気的に接続される、チタン又はタングステンを有する第1乃至第3のコンタクトプラグを前記第1の絶縁層内に形成する第3の工程、前記第3の工程の後、第2の絶縁層を前記第1の絶縁層の上に形成する第4の工程、第1のコンタクトプラグを露出する第1の開口部を前記第2の絶縁層に形成する第5の工程、前記第1のコンタクトプラグと電気的に接続されるキャパシタの下部電極を前記第1の開口部の側面及び底面に形成する第6の工程、誘電膜を挟んで前記下部電極と対向するキャパシタの上部電極を前記第1の開口部の内部および前記第2の絶縁層の上面の上に形成する第7の工程、前記上部電極を覆うように前記第2の絶縁層の上面の上に第3の絶縁層と前記第3の絶縁層の上に第4の絶縁層を形成する第8の工程、前記第8の工程の後、前記第2及び第3の絶縁層に、前記第2及び第3のコンタクトプラグにそれぞれ達する第4及び第5のコンタクトホールと、前記第4の絶縁層に、前記第4及び第5のコンタクトホールにそれぞれ接続される第2及び第3の開口部とを形成する第9の工程、前記第9の工程の後、前記第4のコンタクトホールと前記第2の開口部、及び前記第5のコンタクトホールと前記第3の開口部とを充填する銅材料を前記第4の絶縁層の上面の上に形成する第10の工程、および、前記第10の工程の後、前記第4の絶縁層の上面にある銅材料をCMP法により除去し、前記第4のコンタクトホールに充填された、銅材料から成る第4のコンタクトプラグと、前記第5のコンタクトホールに充填された、銅材料から成る第5のコンタクトプラグと、前記第2の開口部に充填され前記第4のコンタクトプラグと電気的に接続される第1の銅配線と、前記第3の開口部に充填され前記第5のコンタクトプラグと電気的に接続される第2の銅配線とを形成する第11の工程、を含み、前記第1の銅配線はDRAMデバイスのビット線をなす。   A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor substrate having a first region where a DRAM device is formed and a second region where a logic device is formed on a main surface thereof, which are spaced apart from each other. The first region has the first and second impurity regions formed, and the first gate structure provided on the portion sandwiched between the first and second impurity regions, Third and fourth impurity regions spaced apart from each other and a second gate structure provided on a portion sandwiched between the third and fourth impurity regions are provided in the second A first step of preparing a semiconductor substrate having a region; a second step of forming a first insulating layer on a main surface of the semiconductor substrate after the first step; and a step after the second step. Exposed from the upper surface of the first insulating layer, and exposed to the first to third impurity regions. A third step of forming first to third contact plugs having titanium or tungsten, which are electrically connected to each other, in the first insulating layer; after the third step, a second insulation A fourth step of forming a layer on the first insulating layer; a fifth step of forming a first opening in the second insulating layer exposing the first contact plug; A sixth step of forming a lower electrode of the capacitor electrically connected to the contact plug on a side surface and a bottom surface of the first opening; and an upper electrode of the capacitor facing the lower electrode with a dielectric film interposed therebetween. A seventh step of forming the inside of one opening and the upper surface of the second insulating layer; and a third insulating layer and the upper surface of the second insulating layer so as to cover the upper electrode An eighth step of forming a fourth insulating layer on the third insulating layer; After the eighth step, the second and third insulating layers, the fourth and fifth contact holes reaching the second and third contact plugs, respectively, and the fourth insulating layer, the second A ninth step of forming second and third openings connected to the fourth and fifth contact holes, respectively, and after the ninth step, the fourth contact hole and the second opening. And a tenth step of forming a copper material filling the fifth contact hole and the third opening on the upper surface of the fourth insulating layer, and after the tenth step, The copper material on the upper surface of the fourth insulating layer is removed by CMP to fill the fourth contact hole and the fourth contact plug made of a copper material and the fifth contact hole. The fifth contact made of copper material A first copper wiring filled in the second opening and electrically connected to the fourth contact plug, and filled in the third opening and electrically connected to the fifth contact plug. Forming a second copper wiring connected to the first copper wiring, the first copper wiring forming a bit line of a DRAM device.

この発明によれば、メモリ・ロジック混載型の半導体装置を高性能化することができる。   According to the present invention, it is possible to improve the performance of a memory / logic mixed type semiconductor device.

本発明の実施の形態1に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention in process order. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention in process order. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention in process order. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention in process order. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention in process order. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体装置の構造を示す断面図である。本実施の形態1に係る半導体装置は、メモリ・ロジック混載型の半導体装置であって、メモリデバイスとしては、例えばCUB構造のメモリセルを有するDRAMが採用され、ロジックデバイスとしては、例えばDual GateサリサイドCMOSトランジスタが採用される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor device according to the first embodiment is a memory / logic mixed type semiconductor device. As the memory device, for example, a DRAM having a CUB structure memory cell is adopted, and as the logic device, for example, Dual Gate salicide. A CMOS transistor is employed.

図1に示すように、本実施の形態1に係る半導体装置は、半導体基板1と、半導体基板1上に設けられ、ストッパ膜13及び層間絶縁膜14から成る絶縁層19と、絶縁層19内に設けられた複数のコンタクトプラグ16,66と、絶縁層20,23,28から成る絶縁層30と、絶縁層30内に設けられた、キャパシタ82、複数のコンタクトプラグ25,75及び銅配線29,88とを備えている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the first embodiment includes a semiconductor substrate 1, an insulating layer 19 provided on the semiconductor substrate 1, which includes a stopper film 13 and an interlayer insulating film 14, and an insulating layer 19. A plurality of contact plugs 16, 66 provided in the insulating layer 30, an insulating layer 30 composed of the insulating layers 20, 23, 28, a capacitor 82, a plurality of contact plugs 25, 75 and a copper wiring 29 provided in the insulating layer 30. , 88.

半導体基板1は、例えばn型のシリコン基板であって、その上面内には、素子分離絶縁膜2が設けられている。また、ロジック形成領域における半導体基板1の上面内にはp型のウェル領域3が設けられており、メモリ形成領域における半導体基板1の上面内には、p型のウェル領域53が設けられている。そして、ウェル領域53の底部にはn型のウェル領域54が設けられている。   The semiconductor substrate 1 is, for example, an n-type silicon substrate, and an element isolation insulating film 2 is provided in the upper surface thereof. A p-type well region 3 is provided in the upper surface of the semiconductor substrate 1 in the logic formation region, and a p-type well region 53 is provided in the upper surface of the semiconductor substrate 1 in the memory formation region. . An n-type well region 54 is provided at the bottom of the well region 53.

ウェル領域3の上面内には、互いに所定距離を成す複数のソース・ドレイン領域9が設けられており、ウェル領域53の上面内には、互いに所定距離を成す複数のソース・ドレイン領域59が設けられている。   A plurality of source / drain regions 9 having a predetermined distance are provided in the upper surface of the well region 3, and a plurality of source / drain regions 59 having a predetermined distance are provided in the upper surface of the well region 53. It has been.

メモリ形成領域における半導体基板1上には、互いに所定距離を成す複数のゲート構造61が設けられており、各ゲート構造61は、例えばシリコン酸化膜が採用されるゲート絶縁膜55と、例えば多結晶シリコン膜が採用されるゲート電極56と、コバルトシリサイド膜12とがこの順で積層された構造を成している。そして、各ゲート構造61は、互いに隣り合うソース・ドレイン領域59の間の半導体基板1の上面上に設けられており、その側面にはサイドウォール60が設けられている。   On the semiconductor substrate 1 in the memory formation region, there are provided a plurality of gate structures 61 that form a predetermined distance from each other. Each gate structure 61 includes a gate insulating film 55 that employs, for example, a silicon oxide film, and a polycrystalline structure, for example. A gate electrode 56 employing a silicon film and a cobalt silicide film 12 are stacked in this order. Each gate structure 61 is provided on the upper surface of the semiconductor substrate 1 between adjacent source / drain regions 59, and sidewalls 60 are provided on the side surfaces thereof.

ロジック形成領域における半導体基板1上には、互いに所定距離を成す複数のゲート構造11が設けられており、各ゲート構造11は、例えばシリコン酸化膜が採用されるゲート絶縁膜5と、例えば多結晶シリコン膜が採用されるゲート電極6と、コバルトシリサイド膜12とがこの順で積層された構造を成している。そして、各ゲート構造11は、互いに隣り合うソース・ドレイン領域9の間の半導体基板1の上面上に設けられており、その側面にはサイドウォール10が設けられている。   On the semiconductor substrate 1 in the logic formation region, a plurality of gate structures 11 having a predetermined distance from each other are provided. Each gate structure 11 includes a gate insulating film 5 employing, for example, a silicon oxide film, and a polycrystalline film, for example. A gate electrode 6 employing a silicon film and a cobalt silicide film 12 are stacked in this order. Each gate structure 11 is provided on the upper surface of the semiconductor substrate 1 between the adjacent source / drain regions 9, and side walls 10 are provided on the side surfaces thereof.

コバルトシリサイド膜12は、各ソース・ドレイン領域9,59上にも設けられている。コンタクトプラグ66は、その上面が絶縁層19から露出しており、メモリ形成領域における半導体基板1、具体的にはソース・ドレイン領域59と電気的に接続されている。また、コンタクトプラグ16は、その上面が絶縁層19から露出しており、ロジック形成領域における半導体基板1、具体的にはソース・ドレイン領域9と電気的に接続されている。   The cobalt silicide film 12 is also provided on the source / drain regions 9 and 59. The contact plug 66 has an upper surface exposed from the insulating layer 19 and is electrically connected to the semiconductor substrate 1 in the memory formation region, specifically, the source / drain region 59. Further, the upper surface of the contact plug 16 is exposed from the insulating layer 19 and is electrically connected to the semiconductor substrate 1 in the logic formation region, specifically, the source / drain region 9.

絶縁層30は、絶縁層19及びコンタクトプラグ16,66の上に設けられている。キャパシタ82は、複数のコンタクトプラグ66の一部、具体的には、隣り合うソース・ドレイン領域59の一方に電気的に接続されたコンタクトプラグ66と電気的に接続されている。   The insulating layer 30 is provided on the insulating layer 19 and the contact plugs 16 and 66. The capacitor 82 is electrically connected to a part of the plurality of contact plugs 66, specifically, to the contact plug 66 electrically connected to one of the adjacent source / drain regions 59.

コンタクトプラグ25はコンタクトプラグ16と電気的に接続されており、コンタクトプラグ75は、キャパシタ82と電気的に接続されていないコンタクトプラグ66と電気的に接続されている。銅配線29はバリアメタル層27を介してコンタクトプラグ25と電気的に接続されており、銅配線88はバリアメタル層87を介してコンタクトプラグ75と電気的に接続されている。また、銅配線88はDRAMメモリセルのビット線であって、キャパシタ82の上方に位置している。   The contact plug 25 is electrically connected to the contact plug 16, and the contact plug 75 is electrically connected to a contact plug 66 that is not electrically connected to the capacitor 82. The copper wiring 29 is electrically connected to the contact plug 25 via the barrier metal layer 27, and the copper wiring 88 is electrically connected to the contact plug 75 via the barrier metal layer 87. The copper wiring 88 is a bit line of the DRAM memory cell and is located above the capacitor 82.

上述のように、本実施の形態1に係る半導体装置は、メモリ形成領域及びロジック形成領域における上層の配線として、銅配線を備えているため、かかる配線としてアルミ配線を備えている従来の半導体装置(図51参照)よりも、配線抵抗を低減することができる。そのため、メモリ・ロジック混載型の半導体装置を高性能化することができる。   As described above, since the semiconductor device according to the first embodiment includes the copper wiring as the upper layer wiring in the memory formation region and the logic formation region, the conventional semiconductor device includes the aluminum wiring as the wiring. The wiring resistance can be reduced as compared with (see FIG. 51). Therefore, a memory / logic mixed type semiconductor device can be improved in performance.

次に、図1に示す半導体装置の製造方法について説明する。図1〜3は、本実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。図1〜3を参照して、以下に図1に示す半導体装置の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described. 1 to 3 are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment in the order of steps. A method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIGS.

まず、上述の従来の半導体装置の製造方法を用いて、図50に示す構造までを形成する。   First, the structure shown in FIG. 50 is formed using the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device.

次に図2に示すように、例えばシリコン酸化膜が採用される絶縁層28を全面に形成する。これにより、絶縁層23及びコンタクトプラグ25,75の上に絶縁層28が設けられる。   Next, as shown in FIG. 2, an insulating layer 28 employing, for example, a silicon oxide film is formed on the entire surface. As a result, the insulating layer 28 is provided on the insulating layer 23 and the contact plugs 25 and 75.

次に、所定のパターンを有するフォトレジスト(図示せず)を絶縁層28上に形成し、かかるフォトレジストをマスクに用いて、絶縁層28をエッチングして除去する。これにより、図3に示すように、コンタクトプラグ25を露出させる開口部26と、コンタクトプラグ75を露出させる開口部86とが絶縁層28に形成される。   Next, a photoresist (not shown) having a predetermined pattern is formed on the insulating layer 28, and the insulating layer 28 is etched and removed using the photoresist as a mask. Thereby, as shown in FIG. 3, an opening 26 exposing the contact plug 25 and an opening 86 exposing the contact plug 75 are formed in the insulating layer 28.

次に、窒化タンタル等から成るバリアメタル層を全面に形成し、その後、開口部26,86を充填する銅材料を全面に形成する。そして、絶縁層28の上面上のバリアメタル層及び銅材料を、CMP法などで除去する。これにより、開口部26を充填し、バリアメタル層27を介してコンタクトプラグ25と電気的に接続される銅配線29と、開口部86を充填し、バリアメタル層87を介して、キャパシタ82と接触していないコンタクトプラグ66と電気的に接続される銅配線88とが形成され、図1に示す構造が完成する。   Next, a barrier metal layer made of tantalum nitride or the like is formed on the entire surface, and then a copper material filling the openings 26 and 86 is formed on the entire surface. Then, the barrier metal layer and the copper material on the upper surface of the insulating layer 28 are removed by a CMP method or the like. As a result, the opening 26 is filled and the copper wiring 29 electrically connected to the contact plug 25 via the barrier metal layer 27 and the opening 86 are filled and the capacitor 82 is connected via the barrier metal layer 87. A copper wiring 88 electrically connected to the contact plug 66 that is not in contact is formed, and the structure shown in FIG. 1 is completed.

以上の工程により、メモリ形成領域にメモリデバイスが形成され、ロジック形成領域にロジックデバイスが形成される。   Through the above steps, a memory device is formed in the memory formation region, and a logic device is formed in the logic formation region.

上述のように、本実施の形態1に係る半導体装置の製造方法では、メモリ形成領域及びロジック形成領域の上層に形成される配線に、銅配線を採用しているため、配線にアルミ配線が採用される従来の半導体装置の製造方法よりも、配線抵抗を低減することができる。そのため、メモリ・ロジック混載型の半導体装置を高性能化することができる。   As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, since the copper wiring is used for the wiring formed in the upper layer of the memory formation region and the logic formation region, the aluminum wiring is used for the wiring. The wiring resistance can be reduced as compared with the conventional method for manufacturing a semiconductor device. Therefore, a memory / logic mixed type semiconductor device can be improved in performance.

実施の形態2.
上述の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法では、開口部69を形成する際(図46参照)、あるいはコンタクトホール15,65,24,74を形成する際(図44,49参照)には、ストッパ膜13,17をエッチングストッパとして使用して、層間絶縁膜14,18をエッチングし、その後にストッパ膜13,17をエッチングしている。このとき、上述のような混合ガスを用いて層間絶縁膜14,18をエッチングすると、ストッパ膜13,17の上面には、フロロカーボン系(CxFy)のデポ膜が堆積される。このデポ膜を生成することによって、層間絶縁膜14,18をエッチングする際のストッパ膜13,17に対する選択性を高めている。
Embodiment 2. FIG.
In the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, when the opening 69 is formed (see FIG. 46) or when the contact holes 15, 65, 24, and 74 are formed (see FIGS. 44 and 49). Uses the stopper films 13 and 17 as etching stoppers, etches the interlayer insulating films 14 and 18, and then etches the stopper films 13 and 17. At this time, when the interlayer insulating films 14 and 18 are etched using the mixed gas as described above, a fluorocarbon (CxFy) deposition film is deposited on the upper surfaces of the stopper films 13 and 17. By generating this deposition film, the selectivity for the stopper films 13 and 17 when the interlayer insulating films 14 and 18 are etched is enhanced.

このデポ膜がストッパ膜13,17に堆積した状態で、ストッパ膜13,17をエッチングすると、デポ膜がマスクとなって、ストッパ膜13,17を正常にエッチングすることができない。この問題を回避するため、ストッパ膜13,17をエッチングする前に、フォトレジストの除去工程を行って、かかる工程でデポ膜も除去している。   If the stopper films 13 and 17 are etched with the deposition film deposited on the stopper films 13 and 17, the stopper films 13 and 17 cannot be normally etched because the deposition film serves as a mask. In order to avoid this problem, a photoresist removal process is performed before the stopper films 13 and 17 are etched, and the deposition film is also removed in this process.

このように、実施の形態1に係る半導体装置の製造方法では、開口部69、あるいはコンタクトホール15,65,24,74を形成する際には、層間絶縁膜14,18をエッチングする工程と、ストッパ膜13,17をエッチングする工程とが必要であり、かかる工程間には、フォトレジストを除去する工程が必要である。そのため、開口部69、あるいはコンタクトホール15,65,24,74を形成する際に、エッチング装置からアッシング装置へと、あるいはアッシング装置からエッチング装置へと、製造装置を入れ替える必要があった。その結果、半導体装置の製造に時間を要していた。   As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, when forming the opening 69 or the contact holes 15, 65, 24, 74, the step of etching the interlayer insulating films 14, 18; A process of etching the stopper films 13 and 17 is necessary, and a process of removing the photoresist is necessary between the processes. Therefore, when forming the opening 69 or the contact holes 15, 65, 24, 74, it is necessary to replace the manufacturing apparatus from the etching apparatus to the ashing apparatus or from the ashing apparatus to the etching apparatus. As a result, it took time to manufacture the semiconductor device.

そこで、本実施の形態2及び後述する実施の形態3では、上述の実施の形態1に係る製造方法よりも、半導体装置の製造時間の短縮化を図ることができる製造方法を提供する。   Therefore, the second embodiment and the third embodiment to be described later provide a manufacturing method capable of shortening the manufacturing time of the semiconductor device as compared with the manufacturing method according to the first embodiment described above.

図4〜11は、本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施の形態2に係る半導体装置は、メモリ・ロジック混載型の半導体装置であって、メモリデバイスとしては、例えばCUB構造のメモリセルを有するDRAMが採用され、ロジックデバイスとしては、例えばDual GateサリサイドCMOSトランジスタが採用される。図4〜11を参照して、以下に本実施の形態2に係る半導体装置の製造方法について説明する。   4-11 is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. The semiconductor device according to the second embodiment is a memory / logic mixed type semiconductor device. As the memory device, for example, a DRAM having a CUB structure memory cell is adopted, and as the logic device, for example, Dual Gate salicide. A CMOS transistor is employed. A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS.

まず、上述の従来の半導体装置の製造方法を用いて、図42に示す構造までを形成する。   First, the structure shown in FIG. 42 is formed using the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device.

次に図4に示すように、ストッパ膜13,17及び層間絶縁膜14から成る絶縁層19を、ゲート構造11,61を覆って半導体基板1上に形成する。具体的には、ストッパ膜13を全面に形成し、ストッパ膜13上に層間絶縁膜14を形成する。そして、層間絶縁膜14上にストッパ膜17を形成する。   Next, as shown in FIG. 4, an insulating layer 19 composed of the stopper films 13 and 17 and the interlayer insulating film 14 is formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the gate structures 11 and 61. Specifically, the stopper film 13 is formed on the entire surface, and the interlayer insulating film 14 is formed on the stopper film 13. Then, a stopper film 17 is formed on the interlayer insulating film 14.

上述の実施の形態1では、ストッパ膜17は絶縁層20に含まれていたが、本実施の形態2では、ストッパ膜17を、後述する絶縁層20ではなく絶縁層19に含めている。つまり、絶縁層19は、その上層にストッパ膜17を含んでおり、後述する絶縁層20はストッパ膜17を含んでいない。   In the first embodiment, the stopper film 17 is included in the insulating layer 20, but in the second embodiment, the stopper film 17 is included in the insulating layer 19 instead of the insulating layer 20 described later. That is, the insulating layer 19 includes the stopper film 17 on the upper layer, and the insulating layer 20 described later does not include the stopper film 17.

次に図5に示すように、コンタクトプラグ16,66を、絶縁層19内に形成する。コンタクトプラグ16は、コバルトシリサイド膜12を介して、ロジック形成領域における半導体基板1と電気的に接続しており、かつ上面が絶縁層19のストッパ膜17から露出している。また、コンタクトプラグ66は、コバルトシリサイド膜12を介して、メモリ形成領域における半導体基板1と電気的に接続しており、かつ上面が絶縁層19のストッパ膜17から露出している。以下にコンタクトプラグ16,66の製造方法について具体的に説明する。   Next, as shown in FIG. 5, contact plugs 16 and 66 are formed in the insulating layer 19. The contact plug 16 is electrically connected to the semiconductor substrate 1 in the logic formation region via the cobalt silicide film 12, and the upper surface is exposed from the stopper film 17 of the insulating layer 19. The contact plug 66 is electrically connected to the semiconductor substrate 1 in the memory formation region via the cobalt silicide film 12, and the upper surface is exposed from the stopper film 17 of the insulating layer 19. A method for manufacturing the contact plugs 16 and 66 will be specifically described below.

まず、メモリ形成領域における半導体基板1上のコバルトシリサイド膜12に達するコンタクトホール65と、ロジック形成領域における半導体基板1上のコバルトシリサイド膜12に達するコンタクトホール15とを、絶縁層19に形成する。   First, a contact hole 65 reaching the cobalt silicide film 12 on the semiconductor substrate 1 in the memory formation region and a contact hole 15 reaching the cobalt silicide film 12 on the semiconductor substrate 1 in the logic formation region are formed in the insulating layer 19.

コンタクトホール15,65を形成する際には、まず所定の開口パターンを有するフォトレジスト(図示せず)を、写真製版法によって絶縁層19のストッパ膜17上に形成する。そして、かかるフォトレジストをマスクに用いて、ストッパ膜17をエッチングして除去する。このときのエッチングでは、例えばCHFとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。 When forming the contact holes 15 and 65, first, a photoresist (not shown) having a predetermined opening pattern is formed on the stopper film 17 of the insulating layer 19 by photolithography. Then, using the photoresist as a mask, the stopper film 17 is removed by etching. In this etching, for example, anisotropic dry etching using a mixed gas of CHF 3 , O 2, and Ar is employed.

次に、使用するガス等のエッチング条件を変化させ、ストッパ膜17上のフォトレジストを再度マスクに用いて、絶縁層19の層間絶縁膜14をエッチングする。このとき、ストッパ膜13はエッチングストッパとして機能する。また、このときのエッチングでは、例えばCとOとArとの混合ガスが使用される。 Next, the etching conditions such as gas to be used are changed, and the interlayer insulating film 14 of the insulating layer 19 is etched using the photoresist on the stopper film 17 as a mask again. At this time, the stopper film 13 functions as an etching stopper. In this etching, for example, a mixed gas of C 5 F 8 , O 2 and Ar is used.

そして、フォトレジストを除去して、全面に対してエッチングを行い、露出しているストッパ膜13を除去する。このときのエッチングでは、CHFとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。これにより、ゲート電極6の側方に位置しつつ、ソース・ドレイン領域9の上方に位置するコンタクトホール15と、ゲート電極56の側方に位置しつつ、ソース・ドレイン領域59の上方に位置するコンタクトホール65とが、それぞれロジック形成領域及びメモリ形成領域における絶縁層19に形成される。なお、ストッパ膜13をエッチングする際、全面に対してエッチングを行うため、ストッパ膜17もエッチングされる。従って、ストッパ膜13のエッチングが完了した際に所定の厚さが残るように、ストッパ膜17の膜厚を調整しておく。 Then, the photoresist is removed, the entire surface is etched, and the exposed stopper film 13 is removed. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of CHF 3 , O 2 and Ar is employed. As a result, the contact hole 15 positioned above the source / drain region 9 while being positioned on the side of the gate electrode 6 and the source / drain region 59 positioned on the side of the gate electrode 56 are positioned. Contact holes 65 are formed in the insulating layer 19 in the logic formation region and the memory formation region, respectively. When the stopper film 13 is etched, the stopper film 17 is also etched because the entire surface is etched. Therefore, the film thickness of the stopper film 17 is adjusted so that a predetermined thickness remains when the etching of the stopper film 13 is completed.

次に、窒化チタン等から成るバリアメタル層と、チタンやタングステン等から成る高融点金属層との積層膜を、全面に形成する。そして、CMP法を用いて、絶縁層19の上面上の積層膜を除去する。これにより、バリアメタル層と高融点金属層とから成り、コンタクトホール15内を充填するコンタクトプラグ16と、バリアメタル層と高融点金属層とから成り、コンタクトホール65内を充填するコンタクトプラグ66とが形成される。その結果、ソース・ドレイン領域59とコンタクトプラグ66とが電気的に接続され、ソース・ドレイン領域9とコンタクトプラグ16とが電気的に接続される。なお、図示していないが、絶縁層19内には、コバルトシリサイド膜12を介して、ゲート電極56あるいはゲート電極6と電気的に接続されるコンタクトプラグも形成される。   Next, a laminated film of a barrier metal layer made of titanium nitride or the like and a refractory metal layer made of titanium or tungsten is formed on the entire surface. Then, the stacked film on the upper surface of the insulating layer 19 is removed by CMP. As a result, the contact plug 16 is formed of the barrier metal layer and the refractory metal layer and fills the contact hole 15, and the contact plug 66 is formed of the barrier metal layer and the refractory metal layer and fills the contact hole 65. Is formed. As a result, the source / drain region 59 and the contact plug 66 are electrically connected, and the source / drain region 9 and the contact plug 16 are electrically connected. Although not shown, a contact plug that is electrically connected to the gate electrode 56 or the gate electrode 6 through the cobalt silicide film 12 is also formed in the insulating layer 19.

次に図6に示すように、層間絶縁膜18から成る絶縁層20を全面に形成する。これにより、絶縁層19のストッパ膜17及びコンタクトプラグ16,66の上に、絶縁層20、つまり層間絶縁膜18が設けられる。そして、所定の開口パターンを有するフォトレジスト(図示せず)を絶縁層20上に形成し、かかるフォトレジストをマスクに用いて、ストッパ膜17及びコンタクトプラグ66をエッチングストッパとして、絶縁層20をエッチングして除去する。そして、フォトレジストを除去する。このときのエッチングでは、CとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。これにより、隣り合うソース・ドレイン領域59の一方に電気的に接続されたコンタクトプラグ66を露出させる開口部69が絶縁層20に形成される。 Next, as shown in FIG. 6, an insulating layer 20 composed of an interlayer insulating film 18 is formed on the entire surface. Thus, the insulating layer 20, that is, the interlayer insulating film 18 is provided on the stopper film 17 and the contact plugs 16 and 66 of the insulating layer 19. Then, a photoresist (not shown) having a predetermined opening pattern is formed on the insulating layer 20, and the insulating layer 20 is etched using the photoresist as a mask and the stopper film 17 and the contact plug 66 as an etching stopper. And remove. Then, the photoresist is removed. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of C 5 F 8 , O 2 and Ar is employed. As a result, an opening 69 is formed in the insulating layer 20 to expose the contact plug 66 electrically connected to one of the adjacent source / drain regions 59.

なお、絶縁層20を除去する際に採用されるエッチング方法では、コンタクトプラグ66はエッチングされにくく、通常、絶縁層20とコンタクトプラグ66との間の選択比は十分に大きい。そのため、ストッパ膜17と同様に、コンタクトプラグ66をエッチングストッパとして機能させることができ、開口部69がゲート電極56に到達したり、あるいは半導体基板1に到達することを防止できる。   In the etching method employed when removing the insulating layer 20, the contact plug 66 is difficult to be etched, and the selection ratio between the insulating layer 20 and the contact plug 66 is usually sufficiently large. Therefore, like the stopper film 17, the contact plug 66 can function as an etching stopper, and the opening 69 can be prevented from reaching the gate electrode 56 or the semiconductor substrate 1.

次に、コンタクトプラグ66に接触する、DRAMメモリセルのキャパシタ82を開口部69内に形成する。具体的には、まず、ルテニウム等の高融点金属を含む金属膜を全面に形成する。そして、開口部69をフォトレジスト(図示せず)で覆って、絶縁層20の上面上の金属膜を異方性ドライエッチングにて除去する。これにより、図7に示すように、キャパシタの下部電極70が、開口部69内に形成される。なお、異方性ドライエッチングで絶縁層20の上面上の金属膜を除去したが、CMP法を用いて、かかる金属膜を除去しても良い。   Next, a capacitor 82 of a DRAM memory cell that contacts the contact plug 66 is formed in the opening 69. Specifically, first, a metal film containing a refractory metal such as ruthenium is formed on the entire surface. Then, the opening 69 is covered with a photoresist (not shown), and the metal film on the upper surface of the insulating layer 20 is removed by anisotropic dry etching. As a result, as shown in FIG. 7, the lower electrode 70 of the capacitor is formed in the opening 69. Although the metal film on the upper surface of the insulating layer 20 is removed by anisotropic dry etching, the metal film may be removed using a CMP method.

次に、五酸化タンタルから成る絶縁膜と、ルテニウム等の高融点金属を含む金属膜とをこの順で全面に積層した後、フォトレジストを用いてこれらをパターンニングする。これにより、図8に示すように、キャパシタの誘電体膜71及び上部電極72が形成され、開口部69内にキャパシタ82が完成する。   Next, an insulating film made of tantalum pentoxide and a metal film containing a refractory metal such as ruthenium are laminated in this order, and then patterned using a photoresist. As a result, as shown in FIG. 8, a dielectric film 71 and an upper electrode 72 of the capacitor are formed, and the capacitor 82 is completed in the opening 69.

次に図9に示すように、絶縁層23を全面に形成し、CMP法によって平坦化する。これにより、キャパシタ82を覆う絶縁層23が絶縁層20上に形成される。そして、絶縁層20,23に、コンタクトホール24,74を形成する。具体的には、所定の開口パターンを有するフォトレジスト(図示せず)を絶縁層23上に形成し、かかるフォトレジストをマスクに用いて、ストッパ膜17及びコンタクトプラグ16,66をエッチングストッパとして、絶縁層20,23をエッチングして除去する。そして、フォトレジストを除去する。このときのエッチングでは、C5F8とO2とArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。   Next, as shown in FIG. 9, an insulating layer 23 is formed on the entire surface and planarized by CMP. Thereby, the insulating layer 23 covering the capacitor 82 is formed on the insulating layer 20. Then, contact holes 24 and 74 are formed in the insulating layers 20 and 23. Specifically, a photoresist (not shown) having a predetermined opening pattern is formed on the insulating layer 23, and using the photoresist as a mask, the stopper film 17 and the contact plugs 16 and 66 are used as etching stoppers. The insulating layers 20 and 23 are removed by etching. Then, the photoresist is removed. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of C5F8, O2 and Ar is employed.

これにより、絶縁層23の上面からコンタクトプラグ16に達するコンタクトホール24と、絶縁層23の上面からキャパシタと接触していないコンタクトプラグ66に達するコンタクトホール74とが形成される。   Thus, a contact hole 24 reaching the contact plug 16 from the upper surface of the insulating layer 23 and a contact hole 74 reaching the contact plug 66 not in contact with the capacitor from the upper surface of the insulating layer 23 are formed.

なお、絶縁層20,23を除去する際に採用されるエッチング方法では、コンタクトプラグ16,66はエッチングされにくく、通常、絶縁層20,23とコンタクトプラグ16,66との間の選択比は十分に大きい。そのため、コンタクトプラグ16,66をエッチングストッパとして機能させることができる。また、図示していないが、絶縁層23には、その上面から上部電極72に達するコンタクトホールも形成される。   In the etching method employed when removing the insulating layers 20 and 23, the contact plugs 16 and 66 are not easily etched, and usually the selectivity between the insulating layers 20 and 23 and the contact plugs 16 and 66 is sufficient. Big. Therefore, the contact plugs 16 and 66 can function as an etching stopper. Although not shown, a contact hole reaching the upper electrode 72 from the upper surface is also formed in the insulating layer 23.

次に、窒化チタン等から成るバリアメタル層と、チタンやタングステン等から成る高融点金属層との積層膜を、バリアメタル層を下にして全面に形成する。そして、CMP法を用いて、絶縁層23の上面上の積層膜を除去する。これにより、図10に示すように、コンタクトホール24内を充填するコンタクトプラグ25と、コンタクトホール74内を充填するコンタクトプラグ75とが形成される。   Next, a laminated film of a barrier metal layer made of titanium nitride or the like and a refractory metal layer made of titanium, tungsten or the like is formed on the entire surface with the barrier metal layer facing down. Then, the stacked film on the upper surface of the insulating layer 23 is removed by CMP. As a result, as shown in FIG. 10, the contact plug 25 filling the contact hole 24 and the contact plug 75 filling the contact hole 74 are formed.

次に、上述の実施の形態1と同様の製造方法にて、絶縁層28、開口部26,86、バリアメタル層27,87及び銅配線29,88を形成する。これにより、図11に示す構造が得られる。   Next, the insulating layer 28, the openings 26 and 86, the barrier metal layers 27 and 87, and the copper wirings 29 and 88 are formed by the same manufacturing method as in the first embodiment. Thereby, the structure shown in FIG. 11 is obtained.

以上の工程により、メモリ形成領域にメモリデバイスが形成され、ロジック形成領域にロジックデバイスが形成される。   Through the above steps, a memory device is formed in the memory formation region, and a logic device is formed in the logic formation region.

上述のように、本実施の形態2に係る半導体装置の製造方法では、コンタクトプラグ16,66がストッパ膜17内にも形成されるため、開口部69、あるいはコンタクトホール24,74を形成する際には、ストッパ膜17をエッチングすることがない。本実施の形態2では、層間絶縁膜をエッチングした後にフォトレジストを除去する必要があるため、エッチング装置からアッシング装置への切り替えは必要であるが、上述の実施の形態1に係る製造方法とは異なり、開口部69、あるいはコンタクトホール24,74を形成する際、アッシング装置からエッチング装置への切り替えは必要でない。そのため、開口部69、あるいはコンタクトホール24,74を形成する際に必要な時間を短縮することができる。その結果、実施の形態1に係る製造方法よりも、半導体装置の製造時間を短縮することができる。   As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment, the contact plugs 16 and 66 are also formed in the stopper film 17, so that the opening 69 or the contact holes 24 and 74 are formed. Therefore, the stopper film 17 is not etched. In the second embodiment, since it is necessary to remove the photoresist after etching the interlayer insulating film, it is necessary to switch from the etching apparatus to the ashing apparatus. What is the manufacturing method according to the first embodiment described above? In contrast, when the opening 69 or the contact holes 24 and 74 are formed, switching from the ashing device to the etching device is not necessary. Therefore, the time required for forming the opening 69 or the contact holes 24 and 74 can be shortened. As a result, the manufacturing time of the semiconductor device can be shortened compared to the manufacturing method according to the first embodiment.

なお、本実施の形態2におけるコンタクトホール15,65を形成する工程(図5参照)と、実施の形態1におけるコンタクトホール15,65を形成する工程(図44参照)とを比較すると、本実施の形態2では、ストッパ膜17をエッチングする工程が更に必要である。しかし、ストッパ膜17をエッチングした後に続く工程は、層間絶縁膜14をエッチングする工程であるため、製造装置を切り替える必要はなく、エッチング条件の変更だけで、ストッパ膜17をエッチングする工程から層間絶縁膜14をエッチングする工程へと切り替えることができる。そのため、ストッパ膜17をエッチングする工程の追加によって生じる製造時間の増加は、上述の製造時間の短縮よりも非常に小さいものであり、トータルの製造時間にほとんど影響を及ぼさない。   It should be noted that when comparing the step of forming contact holes 15 and 65 in the second embodiment (see FIG. 5) with the step of forming contact holes 15 and 65 in the first embodiment (see FIG. 44), this embodiment In the second embodiment, a step of etching the stopper film 17 is further required. However, since the process following the etching of the stopper film 17 is a process of etching the interlayer insulating film 14, there is no need to switch the manufacturing apparatus, and the interlayer insulation is changed from the process of etching the stopper film 17 only by changing the etching conditions. It is possible to switch to the step of etching the film 14. For this reason, the increase in the manufacturing time caused by the addition of the step of etching the stopper film 17 is much smaller than the reduction in the manufacturing time described above, and hardly affects the total manufacturing time.

実施の形態3.
図12〜16は、本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施の形態3に係る半導体装置は、メモリ・ロジック混載型の半導体装置であって、メモリデバイスとしては、例えばCUB構造のメモリセルを有するDRAMが採用され、ロジックデバイスとしては、例えばDual GateサリサイドCMOSトランジスタが採用される。図12〜16を参照して、以下に本実施の形態3に係る半導体装置の製造方法について説明する。
Embodiment 3 FIG.
12-16 is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention in order of a process. The semiconductor device according to the third embodiment is a memory / logic mixed type semiconductor device. As the memory device, for example, a DRAM having a memory cell having a CUB structure is adopted, and as the logic device, for example, Dual Gate salicide. A CMOS transistor is employed. A method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment will be described below with reference to FIGS.

まず、上述の従来の半導体装置の製造方法を用いて、図44に示す構造までを形成する。   First, the structure shown in FIG. 44 is formed using the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device.

次に図12に示すように、層間絶縁膜18から成る絶縁層20を全面に形成する。これにより、絶縁層19の層間絶縁膜14及びコンタクトプラグ16,66の上に絶縁層20が形成される。なお、上述の実施の形態1に係る絶縁層20はストッパ膜17を含んでいたが、本実施の形態3に係る絶縁層20はストッパ膜17を含んでいない。   Next, as shown in FIG. 12, an insulating layer 20 composed of an interlayer insulating film 18 is formed on the entire surface. As a result, the insulating layer 20 is formed on the interlayer insulating film 14 and the contact plugs 16 and 66 of the insulating layer 19. Although the insulating layer 20 according to the first embodiment described above includes the stopper film 17, the insulating layer 20 according to the third embodiment does not include the stopper film 17.

次に、所定の開口パターンを有するフォトレジスト(図示せず)を絶縁層20上に形成し、かかるフォトレジストをマスクに用いて、絶縁層20をエッチングして除去する。そして、フォトレジストを除去する。このときのエッチングでは、CとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。これにより、隣り合うソース・ドレイン領域59の一方に電気的に接続されたコンタクトプラグ16を露出させる開口部69が絶縁層20に形成される。 Next, a photoresist (not shown) having a predetermined opening pattern is formed on the insulating layer 20, and the insulating layer 20 is removed by etching using the photoresist as a mask. Then, the photoresist is removed. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of C 5 F 8 , O 2 and Ar is employed. As a result, an opening 69 is formed in the insulating layer 20 to expose the contact plug 16 electrically connected to one of the adjacent source / drain regions 59.

なお、絶縁層20を除去する際に採用されるエッチング方法では、コンタクトプラグ66はエッチングされにくく、通常、絶縁層20とコンタクトプラグ66との間の選択比は十分に大きい。また、絶縁層20の膜厚の均一性を高め、絶縁層20のエッチングレートを安定させることにより、絶縁層20をエッチングする際のオーバーエッチング量を低減することができる。これらによって、開口部69がゲート電極56に到達したり、あるいは半導体基板1に到達することを防止できる。   In the etching method employed when removing the insulating layer 20, the contact plug 66 is difficult to be etched, and the selection ratio between the insulating layer 20 and the contact plug 66 is usually sufficiently large. In addition, by increasing the uniformity of the film thickness of the insulating layer 20 and stabilizing the etching rate of the insulating layer 20, the amount of overetching when the insulating layer 20 is etched can be reduced. Thus, it is possible to prevent the opening 69 from reaching the gate electrode 56 or reaching the semiconductor substrate 1.

次に、コンタクトプラグ66に接触する、DRAMメモリセルのキャパシタ82を開口部69内に形成する。具体的には、まず、ルテニウム等の高融点金属を含む金属膜を全面に形成する。そして、開口部69をフォトレジスト(図示せず)で覆って、絶縁層20の上面上の金属膜を異方性ドライエッチングにて除去する。これにより、図13に示すように、キャパシタの下部電極70が、開口部69内に形成される。なお、異方性ドライエッチングで絶縁層20の上面上の金属膜を除去したが、CMP法を用いて、かかる金属膜を除去しても良い。   Next, a capacitor 82 of a DRAM memory cell that contacts the contact plug 66 is formed in the opening 69. Specifically, first, a metal film containing a refractory metal such as ruthenium is formed on the entire surface. Then, the opening 69 is covered with a photoresist (not shown), and the metal film on the upper surface of the insulating layer 20 is removed by anisotropic dry etching. Thereby, as shown in FIG. 13, the lower electrode 70 of the capacitor is formed in the opening 69. Although the metal film on the upper surface of the insulating layer 20 is removed by anisotropic dry etching, the metal film may be removed using a CMP method.

次に、五酸化タンタルから成る絶縁膜と、ルテニウム等の高融点金属を含む金属膜とをこの順で全面に積層した後、フォトレジストを用いてこれらをパターンニングする。これにより、図14に示すように、キャパシタの誘電体膜71及び上部電極72が形成され、開口部69内にキャパシタ82が完成する。   Next, an insulating film made of tantalum pentoxide and a metal film containing a refractory metal such as ruthenium are laminated in this order, and then patterned using a photoresist. As a result, as shown in FIG. 14, the dielectric film 71 and the upper electrode 72 of the capacitor are formed, and the capacitor 82 is completed in the opening 69.

次に図15に示すように、絶縁層23を全面に形成し、CMP法によって平坦化する。これにより、キャパシタ82を覆う絶縁層23が絶縁層20上に形成される。そして、絶縁層20,23に、コンタクトホール24,74を形成する。具体的には、所定の開口パターンを有するフォトレジスト(図示せず)を絶縁層23上に形成し、かかるフォトレジストをマスクに用いて、絶縁層20,23をエッチングして除去する。そして、フォトレジストを除去する。このときのエッチングでは、C5F8とO2とArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。   Next, as shown in FIG. 15, an insulating layer 23 is formed on the entire surface and planarized by CMP. Thereby, the insulating layer 23 covering the capacitor 82 is formed on the insulating layer 20. Then, contact holes 24 and 74 are formed in the insulating layers 20 and 23. Specifically, a photoresist (not shown) having a predetermined opening pattern is formed on the insulating layer 23, and the insulating layers 20 and 23 are removed by etching using the photoresist as a mask. Then, the photoresist is removed. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of C5F8, O2 and Ar is employed.

これにより、絶縁層23の上面からコンタクトプラグ16に達するコンタクトホール24と、絶縁層23の上面からキャパシタと接触していないコンタクトプラグ66に達するコンタクトホール74とが形成される。   Thus, a contact hole 24 reaching the contact plug 16 from the upper surface of the insulating layer 23 and a contact hole 74 reaching the contact plug 66 not in contact with the capacitor from the upper surface of the insulating layer 23 are formed.

なお、絶縁層20,23を除去する際に採用されるエッチング方法では、コンタクトプラグ16,66はエッチングされにくく、通常、絶縁層20,23とコンタクトプラグ16,66との間の選択比は十分に大きい。また、絶縁層20,23の膜厚の均一性を高め、絶縁層20,23のエッチングレートを安定させることにより、絶縁層20,23をエッチングする際のオーバーエッチング量を低減することができる。これらによって、コンタクトホール24,74を形成する位置がずれた場合であっても、コンタクトホール24,74がゲート電極56に到達したり、あるいは半導体基板1に到達することを防止できる。また、図示していないが、絶縁層23には、その上面から上部電極72に達するコンタクトホールも形成されている。   In the etching method employed when removing the insulating layers 20 and 23, the contact plugs 16 and 66 are not easily etched, and usually the selectivity between the insulating layers 20 and 23 and the contact plugs 16 and 66 is sufficient. Big. Further, by increasing the uniformity of the film thickness of the insulating layers 20 and 23 and stabilizing the etching rate of the insulating layers 20 and 23, the amount of overetching when the insulating layers 20 and 23 are etched can be reduced. As a result, even when the positions where the contact holes 24 and 74 are formed are shifted, the contact holes 24 and 74 can be prevented from reaching the gate electrode 56 or the semiconductor substrate 1. Although not shown, a contact hole reaching the upper electrode 72 from the upper surface is also formed in the insulating layer 23.

次に、実施の形態2と同様の製造方法にて、コンタクトプラグ25,75、絶縁層28、開口部26,86、バリアメタル層27,87及び銅配線29,88を形成する。これにより、図16に示す構造が得られる。   Next, contact plugs 25 and 75, insulating layer 28, openings 26 and 86, barrier metal layers 27 and 87, and copper wirings 29 and 88 are formed by the same manufacturing method as in the second embodiment. Thereby, the structure shown in FIG. 16 is obtained.

以上の工程により、メモリ形成領域にメモリデバイスが形成され、ロジック形成領域にロジックデバイスが形成される。   Through the above steps, a memory device is formed in the memory formation region, and a logic device is formed in the logic formation region.

上述のように、本実施の形態3に係る半導体装置の製造方法では、ストッパ膜17を形成していないため、つまり、絶縁層19及びコンタクトプラグ16,66の上に直接層間絶縁膜18を形成しているため、開口部69、あるいはコンタクトホール24,74を形成する際には、ストッパ膜をエッチングする工程を実行していない。本実施の形態3では、層間絶縁膜をエッチングした後にフォトレジストを除去する必要があるため、エッチング装置からアッシング装置への切り替えは必要であるが、開口部69、あるいはコンタクトホール24,74を形成する場合に、アッシング装置からエッチング装置への切り替えは必要でない。そのため、このような場合にアッシング装置からエッチング装置への切り替えが必要な実施の形態1に係る製造方法よりも、開口部69、あるいはコンタクトホール24,74を形成する際に必要な時間を短縮することができる。その結果、実施の形態1に係る製造方法よりも、半導体装置の製造時間を短縮することができる。   As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment, since the stopper film 17 is not formed, that is, the interlayer insulating film 18 is formed directly on the insulating layer 19 and the contact plugs 16 and 66. Therefore, when the opening 69 or the contact holes 24 and 74 are formed, the step of etching the stopper film is not performed. In the third embodiment, since it is necessary to remove the photoresist after etching the interlayer insulating film, switching from the etching apparatus to the ashing apparatus is necessary, but the opening 69 or the contact holes 24 and 74 are formed. In this case, switching from the ashing apparatus to the etching apparatus is not necessary. Therefore, in such a case, the time required for forming the opening 69 or the contact holes 24 and 74 is shortened as compared with the manufacturing method according to the first embodiment which requires switching from the ashing device to the etching device. be able to. As a result, the manufacturing time of the semiconductor device can be shortened compared to the manufacturing method according to the first embodiment.

更に、実施の形態1,2に係る半導体装置の製造方法とは異なり、ストッパ膜17を形成する工程が必要でないため、製造時間を更に短縮することができる。   Further, unlike the method for manufacturing the semiconductor device according to the first and second embodiments, the step of forming the stopper film 17 is not necessary, and therefore the manufacturing time can be further shortened.

実施の形態4.
上述の実施の形態1〜3に係る半導体装置の製造方法では、例えば図5に示すように、各ゲート電極6,56の上面とストッパ膜13との間には、コバルトシリサイド膜12のみが存在しており、かかる間には絶縁膜が存在していない。そのため、コンタクトホール15はゲート電極6に対して、あるいはコンタクトホール65はゲート電極56に対して、セルフアライン構造では形成されない。具体的には、アライメントのずれ等によって、コンタクトホール15がゲート電極6の上方に形成された場合には、ゲート電極6上のコバルトシリサイド膜12が露出してしまうため、ゲート電極6とコンタクトプラグ16とが短絡してしまう。同様に、コンタクトホール65がゲート電極56の上方に形成された場合には、ゲート電極56上のコバルトシリサイド膜12が露出してしまうため、ゲート電極56とコンタクトプラグ66とが短絡してしまう。
Embodiment 4 FIG.
In the semiconductor device manufacturing method according to the above-described first to third embodiments, for example, as shown in FIG. 5, only the cobalt silicide film 12 exists between the upper surfaces of the gate electrodes 6 and 56 and the stopper film 13. In this period, there is no insulating film. Therefore, the contact hole 15 is not formed in the self-aligned structure with respect to the gate electrode 6 or the contact hole 65 is formed with respect to the gate electrode 56. Specifically, when the contact hole 15 is formed above the gate electrode 6 due to misalignment or the like, the cobalt silicide film 12 on the gate electrode 6 is exposed. 16 is short-circuited. Similarly, when the contact hole 65 is formed above the gate electrode 56, the cobalt silicide film 12 on the gate electrode 56 is exposed, and the gate electrode 56 and the contact plug 66 are short-circuited.

従って、コンタクトプラグ16とゲート電極6との短絡、あるいはコンタクトプラグ66とゲート電極56との短絡を防ぐためには、(1)アライメント精度、(2)コンタクトホールの寸法バラツキ、及び(3)ゲート電極とコンタクトプラグとの間の絶縁性を確保できるだけの絶縁膜寸法、を考慮して、コンタクトホール15とゲート電極6との間の距離m(図5参照)、あるいはコンタクトホール15とゲート電極56との間の距離mの設計値を決定する必要があった。そのため、コンタクトホール15,65を、ゲート電極に対してセルフアライン構造で形成することができない場合には、実施の形態1〜3に係る製造方法では、メモリ形成領域及びロジック形成領域の寸法を小さくすることが困難であり、その結果、半導体装置の微細化が困難であった。   Therefore, in order to prevent a short circuit between the contact plug 16 and the gate electrode 6 or a short circuit between the contact plug 66 and the gate electrode 56, (1) alignment accuracy, (2) dimensional variation of the contact hole, and (3) gate electrode. The distance m between the contact hole 15 and the gate electrode 6 (see FIG. 5) or the contact hole 15 and the gate electrode 56 It was necessary to determine the design value of the distance m between. Therefore, when the contact holes 15 and 65 cannot be formed in a self-aligned structure with respect to the gate electrode, in the manufacturing method according to the first to third embodiments, the dimensions of the memory formation region and the logic formation region are reduced. As a result, it is difficult to miniaturize the semiconductor device.

そこで、本実施の形態4では、コンタクトホールを、ゲート電極に対してセルフアライン構造で形成することができない場合であっても、メモリ・ロジック混載型の半導体装置の微細化を図ることができる半導体装置の製造方法を提供する。   Therefore, in the fourth embodiment, even when the contact hole cannot be formed in a self-aligned structure with respect to the gate electrode, a semiconductor capable of miniaturizing a memory / logic mixed type semiconductor device can be achieved. An apparatus manufacturing method is provided.

最初に、実施の形態1に対応した、本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を図17〜21を参照して以下に説明する。   First, a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention corresponding to the first embodiment will be described below with reference to FIGS.

まず、上述の従来の半導体装置の製造方法を用いて、図43に示す構造までを形成する。   First, the structure shown in FIG. 43 is formed using the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device.

次に図17に示すように、実施の形態1と同様の製造方法にて、メモリ形成領域における半導体基板1上のコバルトシリサイド膜12に達するコンタクトホール65と、ロジック形成領域における半導体基板1上のコバルトシリサイド膜12に達するコンタクトホール15とを、絶縁層19に形成する。なお図示していないが、絶縁層19には、各ゲート電極6,56上のコバルトシリサイド膜12に達するコンタクトホールが、コンタクトホール15,65と同時に形成される。   Next, as shown in FIG. 17, the contact hole 65 reaching the cobalt silicide film 12 on the semiconductor substrate 1 in the memory formation region and the semiconductor substrate 1 in the logic formation region by the manufacturing method similar to the first embodiment. A contact hole 15 reaching the cobalt silicide film 12 is formed in the insulating layer 19. Although not shown, a contact hole reaching the cobalt silicide film 12 on each gate electrode 6, 56 is formed in the insulating layer 19 simultaneously with the contact holes 15, 65.

次に、例えばシリコン窒化膜から成る絶縁膜を全面に形成し、かかる絶縁膜をその上面から異方性エッチングする。これにより、図18に示すように、例えばシリコン窒化膜から成る絶縁膜35が、コンタクトホール15,65と、ゲート電極6,56の上方の図示しないコンタクトホールとのそれぞれの側面に、形成される。   Next, an insulating film made of, for example, a silicon nitride film is formed on the entire surface, and the insulating film is anisotropically etched from its upper surface. Thus, as shown in FIG. 18, an insulating film 35 made of, for example, a silicon nitride film is formed on the side surfaces of the contact holes 15 and 65 and the contact holes (not shown) above the gate electrodes 6 and 56, respectively. .

次に図19に示すように、コンタクトホール15を充填するコンタクトプラグ16と、コンタクトホール65を充填するコンタクトプラグ66とを形成する。コンタクトプラグ16は、コバルトシリサイド膜12を介して、ロジック形成領域における半導体基板1と電気的に接続しており、かつ上面が絶縁層19の層間絶縁膜14から露出している。また、コンタクトプラグ66は、コバルトシリサイド膜12を介して、メモリ形成領域における半導体基板1と電気的に接続しており、かつ上面が層間絶縁膜14から露出している。以下にコンタクトプラグ16,66の製造方法について具体的に説明する。   Next, as shown in FIG. 19, a contact plug 16 filling the contact hole 15 and a contact plug 66 filling the contact hole 65 are formed. The contact plug 16 is electrically connected to the semiconductor substrate 1 in the logic formation region via the cobalt silicide film 12, and the upper surface is exposed from the interlayer insulating film 14 of the insulating layer 19. The contact plug 66 is electrically connected to the semiconductor substrate 1 in the memory formation region via the cobalt silicide film 12, and the upper surface is exposed from the interlayer insulating film 14. A method for manufacturing the contact plugs 16 and 66 will be specifically described below.

まず、窒化チタン等から成るバリアメタル層と、チタンやタングステン等から成る高融点金属層との積層膜を、バリアメタル層を下にして全面に形成する。そして、CMP法を用いて、絶縁層19の上面上の積層膜を除去する。これにより、バリアメタル層と高融点金属層とから成り、コンタクトホール15内を充填するコンタクトプラグ16と、バリアメタル層と高融点金属層とから成り、コンタクトホール65内を充填するコンタクトプラグ66とが形成される。その結果、ソース・ドレイン領域59とコンタクトプラグ66とが電気的に接続され、ソース・ドレイン領域9とコンタクトプラグ16とが電気的に接続される。なお、コンタクトプラグ16,66を形成する際には、ゲート電極6,56の上方のコンタクトホールを充填するコンタクトプラグも同時に形成される。その結果、絶縁層19内には、コバルトシリサイド膜12を介して、ゲート電極6,56と電気的に接続されるコンタクトプラグが形成される。   First, a laminated film of a barrier metal layer made of titanium nitride or the like and a refractory metal layer made of titanium, tungsten or the like is formed on the entire surface with the barrier metal layer facing down. Then, the stacked film on the upper surface of the insulating layer 19 is removed by CMP. As a result, the contact plug 16 is formed of the barrier metal layer and the refractory metal layer and fills the contact hole 15, and the contact plug 66 is formed of the barrier metal layer and the refractory metal layer and fills the contact hole 65. Is formed. As a result, the source / drain region 59 and the contact plug 66 are electrically connected, and the source / drain region 9 and the contact plug 16 are electrically connected. When the contact plugs 16 and 66 are formed, a contact plug that fills the contact hole above the gate electrodes 6 and 56 is also formed at the same time. As a result, contact plugs electrically connected to the gate electrodes 6 and 56 are formed in the insulating layer 19 through the cobalt silicide film 12.

次に図20に示すように、ストッパ膜17及び層間絶縁膜18から成る絶縁層20を全面に形成する。具体的には、まずストッパ膜17を全面に形成する。そして、ストッパ膜17上に層間絶縁膜18を形成する。これにより、絶縁層19及びコンタクトプラグ16,66の上に、絶縁層20が設けられる。   Next, as shown in FIG. 20, an insulating layer 20 including a stopper film 17 and an interlayer insulating film 18 is formed on the entire surface. Specifically, first, the stopper film 17 is formed on the entire surface. Then, an interlayer insulating film 18 is formed on the stopper film 17. Thereby, the insulating layer 20 is provided on the insulating layer 19 and the contact plugs 16 and 66.

次に、上述の実施の形態1と同様の製造方法にて、絶縁層23,28、キャパシタ82、コンタクトホール24,74、コンタクトプラグ25,75、開口部26,86、バリアメタル層27,87及び銅配線29,88を形成する。これにより、図21に示す構造が得られる。   Next, the insulating layers 23 and 28, the capacitor 82, the contact holes 24 and 74, the contact plugs 25 and 75, the openings 26 and 86, and the barrier metal layers 27 and 87 are manufactured by the same manufacturing method as in the first embodiment. And copper wirings 29 and 88 are formed. Thereby, the structure shown in FIG. 21 is obtained.

上述のように、実施の形態1に対応した、本実施の形態4に係る半導体装置の製造方法では、各コンタクトホール15,65の側面に絶縁膜35を形成し(図18参照)、その後に、コンタクトホール15を充填するコンタクトプラグ16と、コンタクトホール65を充填するコンタクトプラグ66とを形成している(図19参照)。   As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment corresponding to the first embodiment, the insulating film 35 is formed on the side surfaces of the contact holes 15 and 65 (see FIG. 18). A contact plug 16 filling the contact hole 15 and a contact plug 66 filling the contact hole 65 are formed (see FIG. 19).

従って、コンタクトホール15とゲート電極6との間、あるいはコンタクトホール65とゲート電極56との間には、絶縁膜35が設けられる。そのため、絶縁膜35の厚みを、ゲート電極6とコンタクトプラグ16との間の絶縁性を確保できるだけの寸法に設定することによって、上述の(1)アライメント精度、及び(2)コンタクトホールの寸法バラツキ、のみを考慮して、コンタクトホール15とゲート電極6との間の距離m(図19参照)の設計値を決定することができ、(3)ゲート電極とコンタクトプラグとの間の絶縁性を確保できるだけの絶縁膜寸法、を考慮する必要がない。言い換えれば、コンタクトホール15とゲート電極6との間の距離mの設計値を決定する際に、ゲート電極6とコンタクトプラグ16との間の絶縁性を考慮する必要がない。   Therefore, the insulating film 35 is provided between the contact hole 15 and the gate electrode 6 or between the contact hole 65 and the gate electrode 56. Therefore, by setting the thickness of the insulating film 35 to a dimension that can ensure the insulation between the gate electrode 6 and the contact plug 16, the above-mentioned (1) alignment accuracy and (2) dimension variation of the contact hole are obtained. , The design value of the distance m (see FIG. 19) between the contact hole 15 and the gate electrode 6 can be determined, and (3) the insulation between the gate electrode and the contact plug can be determined. There is no need to consider the size of the insulating film that can be secured. In other words, it is not necessary to consider the insulation between the gate electrode 6 and the contact plug 16 when determining the design value of the distance m between the contact hole 15 and the gate electrode 6.

同様に、絶縁膜35の厚みを、ゲート電極56とコンタクトプラグ66との間の絶縁性を確保できるだけの寸法に設定することによって、上述の(3)ゲート電極とコンタクトプラグとの間の絶縁性を確保できるだけの絶縁膜寸法、を考慮することなく、ゲート電極56とコンタクトホール65との間の距離mの設計値を決定することができる。   Similarly, by setting the thickness of the insulating film 35 to a dimension that can ensure the insulation between the gate electrode 56 and the contact plug 66, the above-mentioned (3) insulation between the gate electrode and the contact plug is achieved. The design value of the distance m between the gate electrode 56 and the contact hole 65 can be determined without considering the size of the insulating film that can ensure the above.

従って、コンタクトホールを、ゲート電極に対してセルフアライン構造で形成することができない場合であっても、実施の形態1に係る半導体装置の製造方法よりも、コンタクトホールとゲート電極との間の距離mの設計値を小さくすることができる。そのため、メモリ形成領域及びロジック形成領域の寸法を小さくすることができる。その結果、実施の形態1に係る製造方法よりも、半導体装置を微細化することができる。   Therefore, even when the contact hole cannot be formed in a self-aligned structure with respect to the gate electrode, the distance between the contact hole and the gate electrode is larger than that in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. The design value of m can be reduced. Therefore, the dimensions of the memory formation region and the logic formation region can be reduced. As a result, the semiconductor device can be made finer than the manufacturing method according to the first embodiment.

次に、実施の形態2に対応した、本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を、図22〜26を参照して以下に説明する。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention corresponding to the second embodiment will be described below with reference to FIGS.

まず、上述の従来の半導体装置の製造方法を用いて、図42に示す構造までを形成する。   First, the structure shown in FIG. 42 is formed using the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device.

次に図22に示すように、上述の実施の形態2と同様の製造方法にて、絶縁層19及びコンタクトホール15,65を形成する。なお図示していないが、絶縁層19には、各ゲート電極6,56上のコバルトシリサイド膜12に達するコンタクトホールが、コンタクトホール15,65と同時に形成される。   Next, as shown in FIG. 22, the insulating layer 19 and the contact holes 15 and 65 are formed by the same manufacturing method as in the second embodiment. Although not shown, a contact hole reaching the cobalt silicide film 12 on each gate electrode 6, 56 is formed in the insulating layer 19 simultaneously with the contact holes 15, 65.

次に、例えばシリコン窒化膜から成る絶縁膜を全面に形成し、かかる絶縁膜をその上面から異方性エッチングする。これにより、図23に示すように、絶縁膜35が、コンタクトホール15,65と、ゲート電極6,56の上方の図示しないコンタクトホールとのそれぞれの側面に形成される。   Next, an insulating film made of, for example, a silicon nitride film is formed on the entire surface, and the insulating film is anisotropically etched from its upper surface. Thus, as shown in FIG. 23, the insulating film 35 is formed on the side surfaces of the contact holes 15 and 65 and the contact holes (not shown) above the gate electrodes 6 and 56, respectively.

次に図24に示すように、コンタクトホール15を充填するコンタクトプラグ16と、コンタクトホール65を充填するコンタクトプラグ66とを形成する。コンタクトプラグ16は、コバルトシリサイド膜12を介して、ロジック形成領域における半導体基板1と電気的に接続しており、かつ上面がストッパ膜17から露出している。また、コンタクトプラグ66は、コバルトシリサイド膜12を介して、メモリ形成領域における半導体基板1と電気的に接続しており、かつ上面がストッパ膜17から露出している。以下にコンタクトプラグ16,66の製造方法について具体的に説明する。   Next, as shown in FIG. 24, a contact plug 16 filling the contact hole 15 and a contact plug 66 filling the contact hole 65 are formed. The contact plug 16 is electrically connected to the semiconductor substrate 1 in the logic formation region via the cobalt silicide film 12, and the upper surface is exposed from the stopper film 17. The contact plug 66 is electrically connected to the semiconductor substrate 1 in the memory formation region via the cobalt silicide film 12, and the upper surface is exposed from the stopper film 17. A method for manufacturing the contact plugs 16 and 66 will be specifically described below.

まず、窒化チタン等から成るバリアメタル層と、チタンやタングステン等から成る高融点金属層との積層膜を、バリアメタル層を下にして全面に形成する。そして、CMP法を用いて、ストッパ膜17の上面上の積層膜を除去する。これにより、コンタクトホール15内を充填するコンタクトプラグ16と、コンタクトホール65内を充填するコンタクトプラグ66とが形成される。その結果、ソース・ドレイン領域59とコンタクトプラグ66とが電気的に接続され、ソース・ドレイン領域9とコンタクトプラグ16とが電気的に接続される。なお、コンタクトプラグ16,66を形成する際には、ゲート電極6,56の上方のコンタクトホールを充填するコンタクトプラグも同時に形成される。その結果、絶縁層19内及びストッパ膜17内には、コバルトシリサイド膜12を介して、ゲート電極6,56と電気的に接続されるコンタクトプラグが形成される。   First, a laminated film of a barrier metal layer made of titanium nitride or the like and a refractory metal layer made of titanium, tungsten or the like is formed on the entire surface with the barrier metal layer facing down. Then, the stacked film on the upper surface of the stopper film 17 is removed by using a CMP method. As a result, a contact plug 16 filling the contact hole 15 and a contact plug 66 filling the contact hole 65 are formed. As a result, the source / drain region 59 and the contact plug 66 are electrically connected, and the source / drain region 9 and the contact plug 16 are electrically connected. When the contact plugs 16 and 66 are formed, a contact plug that fills the contact hole above the gate electrodes 6 and 56 is also formed at the same time. As a result, contact plugs electrically connected to the gate electrodes 6 and 56 are formed in the insulating layer 19 and the stopper film 17 through the cobalt silicide film 12.

次に図25に示すように、層間絶縁膜18から成る絶縁層20を全面に形成する。これにより、絶縁層20が、絶縁層19のストッパ膜17及びコンタクトプラグ16,66の上に形成される。   Next, as shown in FIG. 25, an insulating layer 20 made of an interlayer insulating film 18 is formed on the entire surface. Thereby, the insulating layer 20 is formed on the stopper film 17 and the contact plugs 16 and 66 of the insulating layer 19.

次に、実施の形態2と同様の製造方法にて、開口部26,69,86、キャパシタ82、絶縁層23,28、コンタクトホール24,74、コンタクトプラグ25,75、バリアメタル層27,87及び銅配線29,88を形成する。これにより、図26に示す構造が得られる。   Next, the openings 26, 69, 86, the capacitor 82, the insulating layers 23, 28, the contact holes 24, 74, the contact plugs 25, 75, and the barrier metal layers 27, 87 are manufactured by the same manufacturing method as in the second embodiment. And copper wirings 29 and 88 are formed. Thereby, the structure shown in FIG. 26 is obtained.

このように、実施の形態2に対応した、本実施の形態4に係る半導体装置の製造方法では、各コンタクトホール15,65の側面に絶縁膜35を形成し(図23参照)、その後に、コンタクトホール15を充填するコンタクトプラグ16と、コンタクトホール65を充填するコンタクトプラグ66とを形成している(図24参照)。従って、上述の理由でもって、実施の形態2に係る製造方法よりも、半導体装置を微細化することができる。   As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment corresponding to the second embodiment, the insulating film 35 is formed on the side surfaces of the contact holes 15 and 65 (see FIG. 23). A contact plug 16 filling the contact hole 15 and a contact plug 66 filling the contact hole 65 are formed (see FIG. 24). Therefore, the semiconductor device can be made finer than the manufacturing method according to the second embodiment for the reasons described above.

次に、実施の形態3に対応した、本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を、図27,28を参照して以下に説明する。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention corresponding to the third embodiment will be described below with reference to FIGS.

まず、上述の製造方法でもって図19に示す構造を形成する。次に図27に示すように、層間絶縁膜18から成る絶縁層20を全面に形成する。これにより、絶縁層20が、絶縁層19及びコンタクトプラグ16,66の上に形成される。   First, the structure shown in FIG. 19 is formed by the manufacturing method described above. Next, as shown in FIG. 27, an insulating layer 20 made of an interlayer insulating film 18 is formed on the entire surface. Thereby, the insulating layer 20 is formed on the insulating layer 19 and the contact plugs 16 and 66.

そして、所定の開口パターンを有するフォトレジスト(図示せずを絶縁層20上に形成し、かかるフォトレジストをマスクに用いて、絶縁層20をエッチングして除去する。そして、フォトレジストを除去する。このときのエッチングでは、CとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。これにより、隣り合うソース・ドレイン領域59の一方に電気的に接続されたコンタクトプラグ16を露出させる開口部69が絶縁層20に形成される。 Then, a photoresist (not shown ) having a predetermined opening pattern is formed on the insulating layer 20, and the insulating layer 20 is etched and removed using the photoresist as a mask. Then, the photoresist is removed. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of C 5 F 8 , O 2 and Ar is employed. As a result, an opening 69 is formed in the insulating layer 20 to expose the contact plug 16 electrically connected to one of the adjacent source / drain regions 59.

次に、上述の実施の形態3と同様の製造方法にて、キャパシタ82、絶縁層23,28、コンタクトホール24,74、コンタクトプラグ25,75、開口部26,86、バリアメタル層27,87及び銅配線29,88を形成する。これにより、図28に示す構造が得られる。   Next, the capacitor 82, the insulating layers 23 and 28, the contact holes 24 and 74, the contact plugs 25 and 75, the openings 26 and 86, and the barrier metal layers 27 and 87 are manufactured by the same manufacturing method as in the third embodiment. And copper wirings 29 and 88 are formed. Thereby, the structure shown in FIG. 28 is obtained.

このように、実施の形態3に対応した、本実施の形態4に係る半導体装置の製造方法では、各コンタクトホール15,65の側面に絶縁膜35を形成し、その後に、コンタクトホール15を充填するコンタクトプラグ16と、コンタクトホール65を充填するコンタクトプラグ66とを形成している。従って、上述の理由でもって、実施の形態3に係る製造方法よりも、半導体装置を微細化することができる。   As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment corresponding to the third embodiment, the insulating film 35 is formed on the side surfaces of the contact holes 15 and 65, and then the contact holes 15 are filled. The contact plug 16 is formed, and the contact plug 66 filling the contact hole 65 is formed. Therefore, the semiconductor device can be made finer than the manufacturing method according to the third embodiment for the reasons described above.

実施の形態5.
図29は、本発明の実施の形態5に係る半導体装置の構造を示す断面図である。本実施の形態5に係る半導体装置は、上述の実施の形態1に係る半導体装置において、基本的には、絶縁層30内のコンタクトプラグ及び銅配線を互いに一体的に形成したものである。図29に示すコンタクトプラグ43,93及び銅配線44,94は、実施の形態1に係るコンタクトプラグ25,75及び銅配線29,88にそれぞれ対応している。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 29 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention. The semiconductor device according to the fifth embodiment is basically the same as the semiconductor device according to the first embodiment described above, in which the contact plug and the copper wiring in the insulating layer 30 are integrally formed. Contact plugs 43 and 93 and copper wirings 44 and 94 shown in FIG. 29 correspond to contact plugs 25 and 75 and copper wirings 29 and 88 according to the first embodiment, respectively.

図29に示すように、本実施の形態5に係る半導体装置は、半導体基板1と、絶縁層19,30と、複数のコンタクトプラグ16,66と、絶縁層30内に設けられた、キャパシタ82、複数のコンタクトプラグ43,93及び銅配線44,94とを備えている。   As shown in FIG. 29, the semiconductor device according to the fifth embodiment includes a capacitor 82 provided in the semiconductor substrate 1, the insulating layers 19 and 30, the plurality of contact plugs 16 and 66, and the insulating layer 30. A plurality of contact plugs 43 and 93 and copper wirings 44 and 94 are provided.

各コンタクトプラグ43は、バリアメタル層45を介してコンタクトプラグ16と電気的に接続されており、各コンタクトプラグ93は、キャパシタ82と電気的に接続されていないコンタクトプラグ66と、バリアメタル層95を介して電気的に接続されている。また、各コンタクトプラグ43,93は銅から成る。そして、コンタクトプラグ43と銅配線44とは互いに一体的に形成されており、コンタクトプラグ93と銅配線94とは互いに一体的に形成されている。なお、銅配線94はDRAMメモリセルのビット線であって、キャパシタ82の上方に位置している。   Each contact plug 43 is electrically connected to the contact plug 16 via the barrier metal layer 45, and each contact plug 93 includes a contact plug 66 that is not electrically connected to the capacitor 82 and a barrier metal layer 95. It is electrically connected via. Each contact plug 43, 93 is made of copper. The contact plug 43 and the copper wiring 44 are formed integrally with each other, and the contact plug 93 and the copper wiring 94 are formed integrally with each other. The copper wiring 94 is a bit line of the DRAM memory cell and is located above the capacitor 82.

このように、本実施の形態5に係る半導体装置では、コンタクトプラグ43及び銅配線44、あるいはコンタクトプラグ93及び銅配線94が互いに一体的に形成されている。   Thus, in the semiconductor device according to the fifth embodiment, the contact plug 43 and the copper wiring 44 or the contact plug 93 and the copper wiring 94 are integrally formed with each other.

上述の実施の形態1に係る半導体装置では、図1に示すように、コンタクトプラグ25及び銅配線29、あるいはコンタクトプラグ75及び銅配線88は互いに別々に形成されているため、コンタクトプラグ25と銅配線29との間に、あるいはコンタクトプラグ75と銅配線88との間に、接触抵抗が生じる。そのため、銅配線29,88とソース・ドレイン領域9,59との間の電気抵抗の低減が更に望まれる場合には、図1に示す構造では、その要望に対応することが容易ではなかった。   In the semiconductor device according to the first embodiment described above, as shown in FIG. 1, the contact plug 25 and the copper wiring 29 or the contact plug 75 and the copper wiring 88 are formed separately from each other. Contact resistance is generated between the wiring 29 or between the contact plug 75 and the copper wiring 88. Therefore, when it is desired to further reduce the electrical resistance between the copper wirings 29, 88 and the source / drain regions 9, 59, it is not easy to meet the demand in the structure shown in FIG.

一方、本実施の形態5に係る半導体装置では、コンタクトプラグ43及び銅配線44、あるいはコンタクトプラグ93及び銅配線94が互いに一体的に形成されているため、コンタクトプラグ43と銅配線44との間に、あるいはコンタクトプラグ93と銅配線94との間に、境界が存在しない。そのため、コンタクトプラグ43と銅配線44との間に、あるいはコンタクトプラグ93と銅配線94との間に、接触抵抗が生じない。従って、コンタクト抵抗を低減することができ、銅配線44,94とソース・ドレイン領域9,59との間の電気抵抗の低減が更に望まれる場合であっても、その要望に十分に対応することが可能となる。   On the other hand, in the semiconductor device according to the fifth embodiment, the contact plug 43 and the copper wiring 44 or the contact plug 93 and the copper wiring 94 are integrally formed with each other. Alternatively, there is no boundary between the contact plug 93 and the copper wiring 94. For this reason, no contact resistance is generated between the contact plug 43 and the copper wiring 44 or between the contact plug 93 and the copper wiring 94. Therefore, the contact resistance can be reduced, and even when it is desired to further reduce the electrical resistance between the copper wirings 44 and 94 and the source / drain regions 9 and 59, the demand can be sufficiently met. Is possible.

次に、図29に示す半導体装置の製造方法について説明する。図29〜33は、本実施の形態5に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施の形態5に係る半導体装置の製造方法は、上述の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法において、コンタクトホール24,74、コンタクトプラグ25,75、開口部26,86、バリアメタル層27,87及び銅配線29,88の替わりに、コンタクトホール41,91、コンタクトプラグ43,93、開口部42,92、バリアメタル層45,95及び銅配線44,94を形成するものである。図29〜33を参照して、以下に図29に示す半導体装置の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 29 will be described. 29 to 33 are cross-sectional views showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment in the order of steps. The manufacturing method of the semiconductor device according to the fifth embodiment is the same as the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment described above, except that the contact holes 24 and 74, the contact plugs 25 and 75, the openings 26 and 86, and the barrier metal layer. 27, 87, and copper wirings 29, 88, contact holes 41, 91, contact plugs 43, 93, openings 42, 92, barrier metal layers 45, 95, and copper wirings 44, 94 are formed. A method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 29 will be described below with reference to FIGS.

まず、上述の従来の半導体装置の製造方法を用いて、図48に示す構造までを形成する。   First, the structure shown in FIG. 48 is formed using the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device.

次に図30に示すように、絶縁層23,28をこの順で全面に形成し、CMP法等を用いて平坦化を行う。なお、絶縁層23,28は互いに同一の絶縁層であってもよく、かかる絶縁層を一回で全面に堆積しても良い。   Next, as shown in FIG. 30, insulating layers 23 and 28 are formed on the entire surface in this order, and planarized using a CMP method or the like. The insulating layers 23 and 28 may be the same insulating layer, and such insulating layers may be deposited on the entire surface at a time.

次に図31に示すように、コンタクトホール41,91を絶縁層30に形成する。コンタクトホール41は、絶縁層28の上面からコンタクトプラグ16に達しており、コンタクトホール91は、絶縁層28の上面から、キャパシタと接触していないコンタクトプラグ66に達している。   Next, as shown in FIG. 31, contact holes 41 and 91 are formed in the insulating layer 30. The contact hole 41 reaches the contact plug 16 from the upper surface of the insulating layer 28, and the contact hole 91 reaches the contact plug 66 that is not in contact with the capacitor from the upper surface of the insulating layer 28.

コンタクトホール41,91を形成する際、まず、所定の開口パターンを有するフォトレジスト(図示せず)を絶縁層28上に形成し、かかるフォトレジストをマスクに用いて、ストッパ膜17をエッチングストッパとして、絶縁層23,28及び層間絶縁膜18をエッチングして除去する。このときのエッチングでは、CとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。そして、フォトマスクを除去して、露出しているストッパ膜17をエッチングして除去する。このときのエッチングでは、CHFとOとArとの混合ガスを使用する異方性ドライエッチングが採用される。これにより、コンタクトホール41,91が絶縁層30に形成される。なお、図示していないが、絶縁層23,28には、その上面から上部電極72に達するコンタクトホールも、コンタクトホール41,91と同時に形成される。 When forming the contact holes 41 and 91, first, a photoresist (not shown) having a predetermined opening pattern is formed on the insulating layer 28, and using the photoresist as a mask, the stopper film 17 is used as an etching stopper. Then, the insulating layers 23 and 28 and the interlayer insulating film 18 are removed by etching. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of C 5 F 8 , O 2 and Ar is employed. Then, the photomask is removed, and the exposed stopper film 17 is removed by etching. In this etching, anisotropic dry etching using a mixed gas of CHF 3 , O 2 and Ar is employed. As a result, contact holes 41 and 91 are formed in the insulating layer 30. Although not shown, a contact hole reaching the upper electrode 72 from the upper surface is formed in the insulating layers 23 and 28 simultaneously with the contact holes 41 and 91.

次に、コンタクトホール41,91を充填しつつ、全面にレジスト99を塗布する。そして、図32に示すように、レジスト99をその上面からドライエッチングして、絶縁層23よりも上方のレジスト99を除去する。   Next, a resist 99 is applied to the entire surface while filling the contact holes 41 and 91. Then, as shown in FIG. 32, the resist 99 is dry-etched from the upper surface, and the resist 99 above the insulating layer 23 is removed.

次に、所定のパターンを有するフォトレジスト(図示せず)を絶縁層28上に形成し、かかるフォトレジストとレジスト99とをマスクに用いて、絶縁層28をエッチングして除去する。そして、フォトレジスト及びレジスト99を除去する。これにより、図33に示すように、コンタクトホール41と連通する開口部42と、コンタクトホール91と連通する開口部92とが、絶縁層28に形成される。   Next, a photoresist (not shown) having a predetermined pattern is formed on the insulating layer 28, and the insulating layer 28 is etched and removed using the photoresist and the resist 99 as a mask. Then, the photoresist and the resist 99 are removed. Thereby, as shown in FIG. 33, an opening 42 communicating with the contact hole 41 and an opening 92 communicating with the contact hole 91 are formed in the insulating layer 28.

次に、窒化タンタル等から成るバリアメタル層を全面に形成し、その後、コンタクトホール41,91及び開口部42,92のそれぞれを充填する銅材料を絶縁層28上に一度に形成する。そして、絶縁層28の上面上のバリアメタル層及び銅材料を、CMP法などで除去する。これにより、図29に示す構造が完成し、コンタクトホール41及び開口部42の表面を覆うバリアメタル層45と、コンタクトホール41を充填するコンタクトプラグ43と、開口部42を充填する銅配線44とが形成される。同時に、コンタクトホール91及び開口部92の表面を覆うバリアメタル層95と、コンタクトホール91を充填するコンタクトプラグ93と、開口部92を充填する銅配線94とが形成される。   Next, a barrier metal layer made of tantalum nitride or the like is formed on the entire surface, and thereafter, a copper material filling each of the contact holes 41 and 91 and the openings 42 and 92 is formed on the insulating layer 28 at a time. Then, the barrier metal layer and the copper material on the upper surface of the insulating layer 28 are removed by a CMP method or the like. 29 is completed, the barrier metal layer 45 covering the surface of the contact hole 41 and the opening 42, the contact plug 43 filling the contact hole 41, and the copper wiring 44 filling the opening 42, Is formed. At the same time, a barrier metal layer 95 that covers the surfaces of the contact hole 91 and the opening 92, a contact plug 93 that fills the contact hole 91, and a copper wiring 94 that fills the opening 92 are formed.

このように、本実施の形態5に係る半導体装置の製造方法によれば、コンタクトホール41及び開口部42には銅材料が一度に充填されるため、コンタクトプラグ43及び銅配線44は互いに同時に形成される。同様に、コンタクトホール91及び開口部92には銅材料が一度に充填されるため、コンタクトプラグ93及び銅配線94は互いに同時に形成される。   As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment, the contact hole 41 and the opening 42 are filled with the copper material at the same time, so that the contact plug 43 and the copper wiring 44 are formed at the same time. Is done. Similarly, since the contact hole 91 and the opening 92 are filled with a copper material at the same time, the contact plug 93 and the copper wiring 94 are formed at the same time.

一方、上述の実施の形態1では、コンタクトプラグ25,75を形成した後に、開口部26,86を形成し、その後、銅配線29,88を形成している。つまり、コンタクトプラグ25及び銅配線29、あるいはコンタクトプラグ75及び銅配線88は、互いに別々の工程で形成されており、同時には形成されない。   On the other hand, in the above-described first embodiment, after the contact plugs 25 and 75 are formed, the openings 26 and 86 are formed, and then the copper wirings 29 and 88 are formed. That is, the contact plug 25 and the copper wiring 29, or the contact plug 75 and the copper wiring 88 are formed in separate processes, and are not formed at the same time.

従って、本実施の形態5に係る半導体装置の製造方法によれば、実施の形態1のようにコンタクトプラグ及び銅配線が互いに別々に形成される場合よりも、製造工程を低減でき、量産性に優れる。   Therefore, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the fifth embodiment, the manufacturing process can be reduced and the mass productivity can be reduced as compared with the case where the contact plug and the copper wiring are separately formed as in the first embodiment. Excellent.

なお、上述の実施の形態2〜4に係る半導体装置の製造方法において、コンタクトホール24,74、コンタクトプラグ25,75、開口部26,86、バリアメタル層27,87及び銅配線29,88の替わりに、コンタクトホール41,91、コンタクトプラグ43,93、開口部42,92、バリアメタル層45,95及び銅配線44,94を形成しても良い。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the above-described second to fourth embodiments, contact holes 24 and 74, contact plugs 25 and 75, openings 26 and 86, barrier metal layers 27 and 87, and copper wirings 29 and 88 are formed. Instead, contact holes 41 and 91, contact plugs 43 and 93, openings 42 and 92, barrier metal layers 45 and 95, and copper wirings 44 and 94 may be formed.

具体的には、各実施の形態2〜4において、キャパシタ82を形成した後に、絶縁層23,28をこの順で全面に形成し(図30参照)、その後に、上述の製造方法で、コンタクトホール41,91及び開口部42,92を形成する(図31〜33参照)。そして、バリアメタル層を全面に形成し、その後、コンタクトホール41,91及び開口部42,92のそれぞれを充填する銅材料を絶縁層28上に一度に形成する。その後、絶縁層28の上面上のバリアメタル層及び銅材料を、CMP法などで除去する。これにより、図34〜38に示す構造が得られる。なお図34,35に示す構造は、それぞれ実施の形態2,3に対応している。また図36〜38に示す構造は、実施の形態1〜3に対応する実施の形態4に、それぞれ対応している。   Specifically, in each of the second to fourth embodiments, after the capacitor 82 is formed, the insulating layers 23 and 28 are formed on the entire surface in this order (see FIG. 30), and then contacted by the above-described manufacturing method. Holes 41 and 91 and openings 42 and 92 are formed (see FIGS. 31 to 33). Then, a barrier metal layer is formed on the entire surface, and thereafter, a copper material filling each of the contact holes 41 and 91 and the openings 42 and 92 is formed on the insulating layer 28 at a time. Thereafter, the barrier metal layer and the copper material on the upper surface of the insulating layer 28 are removed by a CMP method or the like. Thereby, the structure shown in FIGS. The structures shown in FIGS. 34 and 35 correspond to the second and third embodiments, respectively. The structures shown in FIGS. 36 to 38 correspond to Embodiments 4 corresponding to Embodiments 1 to 3, respectively.

このように、上述の実施の形態2〜4に係る半導体装置の製造方法のそれぞれに、本実施の形態5に係る発明を適用することによって、各実施の形態で得られる効果に加えて、上述の効果が得られる。   As described above, in addition to the effects obtained in the respective embodiments by applying the invention according to the fifth embodiment to each of the semiconductor device manufacturing methods according to the above-described second to fourth embodiments, the above-described effects can be obtained. The effect is obtained.

1 半導体基板、6,56 ゲート電極、9,59 ソース・ドレイン領域、11,61 ゲート構造、15,24,65,74,41,91 コンタクトホール、16,25,66,75,43,93 コンタクトプラグ、17 ストッパ膜、18 層間絶縁膜、19,20,23,28,30 絶縁層、29,88,44,94 銅配線、35 絶縁膜、69,26,86,42,92 開口部、82 キャパシタ。   1 semiconductor substrate, 6,56 gate electrode, 9,59 source / drain region, 11,61 gate structure, 15, 24, 65, 74, 41, 91 contact hole, 16, 25, 66, 75, 43, 93 contact Plug, 17 Stopper film, 18 Interlayer insulating film, 19, 20, 23, 28, 30 Insulating layer, 29, 88, 44, 94 Copper wiring, 35 Insulating film, 69, 26, 86, 42, 92 Opening, 82 Capacitor.

Claims (4)

メモリデバイスが形成される第1の領域と、ロジックデバイスが形成される第2の領域とを有する半導体基板と、
前記第1領域での前記半導体基板の上面内に設けられ、互いに離間して配置された第1及び第2の不純物領域と、
前記第1領域での前記半導体基板における、前記第1及び第2の不純物領域の間に挟まれた部分の上に設けられた第1のゲート構造と、
前記第2領域での前記半導体基板の上面内に設けられ、互いに離間して配置された第3及び第4の不純物領域と、
前記第2領域での前記半導体基板における、前記第3及び第4の不純物領域の間に挟まれた部分の上に設けられた第2のゲート構造と、
前記第1及び第2のゲート構造を覆うように、前記半導体基板上に設けられた第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上に設けられたストッパ膜と、
それぞれの上面が前記ストッパ膜から露出するように、前記第1乃至第4の不純物領域とそれぞれ電気的に接続されて前記ストッパ膜及び前記第1の絶縁層内に設けられた第1乃至第4のコンタクトプラグと、
前記ストッパ膜及び前記第1乃至4のコンタクトプラグの上に設けられた第2の絶縁層と、
前記第1領域において、前記第1のコンタクトプラグの上面と前記ストッパ膜の上面とに接触するように前記第2の絶縁層内に設けられた、キャパシタの下部電極と、
誘電膜を挟んで前記下部電極と対向するように前記第2の絶縁層内に設けられた、前記キャパタの上部電極と
前記第2及び第3のコンタクトプラグとそれぞれ電気的に接続されて前記第2の絶縁層内に設けられた第5及び第6のコンタクトプラグと、
前記第5及び第6のコンタクトプラグとそれぞれ電気的に接続されて前記第2の絶縁層内に設けられた第1及び第2の銅配線と
を備える、半導体装置。
A semiconductor substrate having a first region in which a memory device is formed and a second region in which a logic device is formed;
First and second impurity regions provided in an upper surface of the semiconductor substrate in the first region and spaced apart from each other;
A first gate structure provided on a portion of the semiconductor substrate in the first region sandwiched between the first and second impurity regions;
Third and fourth impurity regions provided in the upper surface of the semiconductor substrate in the second region and spaced apart from each other;
A second gate structure provided on a portion sandwiched between the third and fourth impurity regions in the semiconductor substrate in the second region;
A first insulating layer provided on the semiconductor substrate so as to cover the first and second gate structures;
A stopper film provided on the first insulating layer;
First to fourth electrodes provided in the stopper film and the first insulating layer, respectively, are electrically connected to the first to fourth impurity regions so that their upper surfaces are exposed from the stopper film. Contact plugs of
A second insulating layer provided on the stopper film and the first to fourth contact plugs;
A lower electrode of a capacitor provided in the second insulating layer so as to contact the upper surface of the first contact plug and the upper surface of the stopper film in the first region;
The upper electrode of the capacitor and the second and third contact plugs provided in the second insulating layer so as to face the lower electrode across a dielectric film are electrically connected to the second and third contact plugs, respectively. Fifth and sixth contact plugs provided in the two insulating layers;
A semiconductor device comprising: first and second copper wirings electrically connected to the fifth and sixth contact plugs and provided in the second insulating layer, respectively.
請求項1に記載の半導体装置であっって、
前記第5及び第6のコンタクトプラグは銅から成り、
前記第1の銅配線と前記第5のコンタクトプラグとは互いに一体的に形成されており、
前記第2の銅配線と前記第6のコンタクトプラグとは互いに一体的に形成されている、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The fifth and sixth contact plugs are made of copper;
The first copper wiring and the fifth contact plug are formed integrally with each other,
The semiconductor device, wherein the second copper wiring and the sixth contact plug are formed integrally with each other.
メモリデバイスが形成される第1の領域と、ロジックデバイスが形成される第2の領域とを有する半導体基板であって、互いに離間して配置された第1及び第2の不純物領域と、当該第1及び第2の不純物領域の間に挟まれた部分の上に設けられた第1のゲート構造とを前記第1領域に有し、互いに離間して配置された第3及び第4の不純物領域と、当該第3及び第4の不純物領域の間に挟まれた部分の上に設けられた第2のゲート構造とを前記第2領域に有する半導体基板を準備する第1工程と、
前記第1及び第2のゲート構造を覆うように、第1の絶縁層を前記半導体基板上に形成する第2工程と、
前記第1の絶縁層上にストッパ膜を形成する第3工程と、
第1乃至第4のコンタクトプラグを、当該第1乃至第4のコンタクトプラグのそれぞれの上面が前記ストッパ膜から露出し、かつ前記第1乃至第4の不純物領域とそれぞれ電気的に接続させるように前記ストッパ膜及び前記第1の絶縁層内に形成する第4工程と、
前記ストッパ膜及び前記第1乃至4のコンタクトプラグの上に第2の絶縁層を形成する第5工程と、
前記第1のコンタクトプラグ及び前記ストッパ膜の上面を露出する開口部を前記第2の絶縁層に形成する第6工程と、
前記開口部によって露出した、前記第1のコンタクトプラグ及び前記ストッパ膜の上面に接触するように、キャパシタの下部電極を前記開口部内に形成する第7工程と、
誘電膜を挟んで前記下部電極と対向するように前記キャパシタの上部電極を形成する第8工程と、
前記第8工程の後、前記キャパシタを覆うように第3の絶縁層を前記第2の絶縁層上に形成する第9工程と、
第5及び第6のコンタクトプラグを、前記第2及び第3のコンタクトプラグとそれぞれ電気的に接続されるように前記第2及び第3の絶縁層内に形成するとともに、第1及び第2の銅配線を、前記第5及び第6のコンタクトプラグとそれぞれ電気的に接続されるように前記第3の絶縁層内に形成する第10工程と
を備える、半導体装置の製造方法。
A semiconductor substrate having a first region in which a memory device is formed and a second region in which a logic device is formed, the first and second impurity regions being spaced apart from each other; A first gate structure provided on a portion sandwiched between the first and second impurity regions in the first region, and the third and fourth impurity regions disposed apart from each other And a first step of preparing a semiconductor substrate having in the second region a second gate structure provided on a portion sandwiched between the third and fourth impurity regions,
A second step of forming a first insulating layer on the semiconductor substrate so as to cover the first and second gate structures;
A third step of forming a stopper film on the first insulating layer;
The first to fourth contact plugs are electrically connected to the first to fourth impurity regions and the upper surfaces of the first to fourth contact plugs are exposed from the stopper film, respectively. A fourth step of forming in the stopper film and the first insulating layer;
A fifth step of forming a second insulating layer on the stopper film and the first to fourth contact plugs;
A sixth step of forming, in the second insulating layer, an opening that exposes an upper surface of the first contact plug and the stopper film;
A seventh step of forming a lower electrode of the capacitor in the opening so as to be in contact with the upper surface of the first contact plug and the stopper film exposed by the opening;
An eighth step of forming an upper electrode of the capacitor so as to face the lower electrode across a dielectric film;
After the eighth step, a ninth step of forming a third insulating layer on the second insulating layer so as to cover the capacitor;
Fifth and sixth contact plugs are formed in the second and third insulating layers so as to be electrically connected to the second and third contact plugs, respectively, and the first and second contact plugs are formed. And a tenth step of forming a copper wiring in the third insulating layer so as to be electrically connected to the fifth and sixth contact plugs, respectively.
請求項3に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第5及び第6のコンタクトプラグは銅から成り、
前記第10工程は、
前記第2のコンタクトプラグに達する第1のコンタクトホールと、前記第3のコンタクトプラグに達する第2のコンタクトホールとを前記第2及び第3の絶縁層に形成するとともに、前記第1のコンタクトホールと繋がった第2の開口部と、前記第2のコンタクトホールと繋がった第3の開口部とを、前記第3の絶縁層に形成する第11工程と、
前記第1のコンタクトホール及び前記第2の開口部に銅材料を一度に充填し、前記第1のコンタクトホールを充填する前記第5のコンタクトプラグと、前記第2の開口部を充填する前記第1の銅配線とを形成しつつ、前記第2のコンタクトホール及び前記第3の開口部に銅材料を一度に充填し、前記第2のコンタクトホールを充填する前記第6のコンタクトプラグと、前記第3の開口部を充填する前記第2の銅配線とを形成する第12工程と
を有する、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3,
The fifth and sixth contact plugs are made of copper;
The tenth step includes
A first contact hole reaching the second contact plug and a second contact hole reaching the third contact plug are formed in the second and third insulating layers, and the first contact hole is formed. An eleventh step of forming, in the third insulating layer, a second opening connected to the second contact hole and a third opening connected to the second contact hole;
Filling the first contact hole and the second opening with a copper material at a time, filling the first contact hole with the fifth contact plug, and filling the second opening with the first contact hole and the second opening. The sixth contact plug filling the second contact hole with the second contact hole and the third opening at a time while forming the first copper wiring; And a twelfth step of forming the second copper wiring filling the third opening.
JP2012219245A 2012-10-01 2012-10-01 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method Pending JP2012256950A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012219245A JP2012256950A (en) 2012-10-01 2012-10-01 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012219245A JP2012256950A (en) 2012-10-01 2012-10-01 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009135141A Division JP2009246374A (en) 2009-06-04 2009-06-04 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012256950A true JP2012256950A (en) 2012-12-27

Family

ID=47528125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012219245A Pending JP2012256950A (en) 2012-10-01 2012-10-01 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012256950A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102059527B1 (en) * 2013-05-10 2019-12-26 삼성전자주식회사 Semiconductor Device Having a Jumper Pattern and a Blocking Pattern

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08204012A (en) * 1994-07-29 1996-08-09 Nec Corp Semiconductor device and its production
JPH11186518A (en) * 1997-12-19 1999-07-09 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and its manufacture
JP2000012802A (en) * 1998-06-17 2000-01-14 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof
JP2000124419A (en) * 1998-10-19 2000-04-28 Nec Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JP2000133633A (en) * 1998-09-09 2000-05-12 Texas Instr Inc <Ti> Etching of material using hard mask and plasma activating etchant
JP2000332216A (en) * 1999-05-18 2000-11-30 Sony Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JP2001358316A (en) * 1996-07-09 2001-12-26 Toshiba Corp Method for manufacturing semiconductor device
JP2002118241A (en) * 2000-10-11 2002-04-19 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method
JP2003332531A (en) * 2002-05-17 2003-11-21 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method of semiconductor device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08204012A (en) * 1994-07-29 1996-08-09 Nec Corp Semiconductor device and its production
JP2001358316A (en) * 1996-07-09 2001-12-26 Toshiba Corp Method for manufacturing semiconductor device
JPH11186518A (en) * 1997-12-19 1999-07-09 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and its manufacture
JP2000012802A (en) * 1998-06-17 2000-01-14 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof
JP2000133633A (en) * 1998-09-09 2000-05-12 Texas Instr Inc <Ti> Etching of material using hard mask and plasma activating etchant
JP2000124419A (en) * 1998-10-19 2000-04-28 Nec Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JP2000332216A (en) * 1999-05-18 2000-11-30 Sony Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JP2002118241A (en) * 2000-10-11 2002-04-19 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method
JP2003332531A (en) * 2002-05-17 2003-11-21 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method of semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102059527B1 (en) * 2013-05-10 2019-12-26 삼성전자주식회사 Semiconductor Device Having a Jumper Pattern and a Blocking Pattern

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7563668B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
KR101116359B1 (en) Semiconductor device with buried gate and method for manufacturing
KR20140028910A (en) Semiconductor device having asymmetry bit line contact and method for manufacturing the same
KR20040067315A (en) Semiconductor device and Method of manufacturing the same
JP2004274025A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
WO2014185360A1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100363556B1 (en) A method of forming a semiconductor interconnection having contact plug and upper metal line and a semiconductor device fabricated by the method
WO2014123170A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2002359297A (en) Method for forming contact plug of semiconductor element
JP2009182114A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH11168199A (en) Semiconductor memory device and manufacture thereof
KR20230094338A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2004128188A (en) Method of manufacturing semiconductor device
US8823107B2 (en) Method for protecting the gate of a transistor and corresponding integrated circuit
JP2008205032A (en) Semiconductor device
JP2003332531A (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100667653B1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US20040219729A1 (en) Flash memory device
US6903022B2 (en) Method of forming contact hole
KR100791343B1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
TWI718806B (en) Memory device and method of manufacturing the same
JP2012256950A (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
US7368373B2 (en) Method for manufacturing semiconductor devices and plug
KR20090012834A (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
JP2006100382A (en) Semiconductor device and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121001

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140328

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140513

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20141014