JP2013016581A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device microfabricated and including a plug in an active region and a plug arranged outside the active region, which can assuredly form a framed insulation film and optimize functions such as conductivity.SOLUTION: A semiconductor device comprises: a semiconductor substrate SUB having a principal surface; an active region formed on the principal surface of the semiconductor substrate SUB; a gate connection region formed on a periphery of the active region when viewed from above; a first connection layer CT formed in regions sandwiched by a plurality of first transistors TG formed on the active region, for electrically connecting the first transistors TG and layers on an upper side of the first transistors TG; and a second connection layer SNC for electrically connecting a second transistor TG formed on the gate connection region and layers on an upper side of the second transistor TG. The first connection layer CT includes a first conductive part PP1a and a second conductive part PP2a. The second connection layer SNC includes a third conductive part PP2b.

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、多結晶シリコンからなる接続層を備える半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device including a connection layer made of polycrystalline silicon and a manufacturing method thereof.

高集積化および微細化により、半導体装置を構成する微細素子が複数、平面視において重なるよう多層化する傾向が強まっている。半導体装置の多層化に伴い、半導体基板の主表面上に形成されるトランジスタのゲート電極と、当該トランジスタより上側の層とが、プラグと呼ばれる接続層により電気的に接続される技術が往々にして用いられる。トランジスタのゲート電極と、より上側に配置される層とがプラグにより電気的に接続される構成は、たとえば特開2000−182991号公報(特許文献1)および特開2004−79696号公報(特許文献2)に開示される。   Due to high integration and miniaturization, there is an increasing tendency to make a plurality of microelements constituting a semiconductor device overlap in a plan view. With the increase in the number of semiconductor devices, there is often a technique in which a gate electrode of a transistor formed on the main surface of a semiconductor substrate and a layer above the transistor are electrically connected by a connection layer called a plug. Used. A configuration in which a gate electrode of a transistor and a layer disposed on the upper side are electrically connected by a plug is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-182991 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-79696 (Patent Document). 2).

上記のうち、特に特開2004−79696号公報に開示される半導体装置は、SRAM(Static Random Access Memory)と呼ばれる揮発性メモリである。特開2004−79696号公報に開示されるSRAMは、負荷トランジスタとしていわゆるTFT(Thin Film Transistor)と呼ばれる薄膜トランジスタを用いたSRAM回路に、いわゆるDRAM(Dynamic Random Access Memory)としてのキャパシタが付加されている。記憶ノード部の代わりにキャパシタに電荷が保持され、かつキャパシタの電位がSRAM回路を構成するいわゆるフリップフロップ回路により保持される。このため記憶ノード部に電荷が蓄積されるSRAMに比べてアルファ線に起因するソフトエラーの発生を抑制することができる。さらにフリップフロップ回路の少なくとも一部分がビット線の上方に設けられるため、半導体装置を小型化(微細化)することができる。   Among the above, the semiconductor device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-79696 is a volatile memory called SRAM (Static Random Access Memory). In the SRAM disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-79696, a capacitor as a so-called DRAM (Dynamic Random Access Memory) is added to an SRAM circuit using a thin film transistor called a so-called TFT (Thin Film Transistor) as a load transistor. . Instead of the storage node portion, electric charge is held in the capacitor, and the potential of the capacitor is held by a so-called flip-flop circuit constituting the SRAM circuit. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of a soft error due to alpha rays, compared to an SRAM in which charges are stored in the storage node portion. Further, since at least a part of the flip-flop circuit is provided above the bit line, the semiconductor device can be downsized (miniaturized).

特開2000−182991号公報JP 2000-182991 A 特開2004−79696号公報JP 2004-79696 A

SRAMの活性領域に形成される複数のトランジスタと同一の層には層間絶縁層が形成される。当該トランジスタとより上側の層とを電気的に接続するために、複数のトランジスタに挟まれた領域に導電性のプラグが形成される。   An interlayer insulating layer is formed in the same layer as the plurality of transistors formed in the active region of the SRAM. In order to electrically connect the transistor and the upper layer, a conductive plug is formed in a region sandwiched between the plurality of transistors.

複数のトランジスタに挟まれた領域には、プラグを形成するための開口部が形成される。この開口部とは、複数のトランジスタと同一の層に形成される層間絶縁層をエッチング除去することにより形成される。このエッチングは、複数のトランジスタを構成するゲート電極などの外側の面に形成された、上記層間絶縁層とのエッチング選択比の高い絶縁層をストッパ膜としてストップする。   An opening for forming a plug is formed in a region between the plurality of transistors. This opening is formed by etching away an interlayer insulating layer formed in the same layer as a plurality of transistors. This etching is stopped using an insulating layer formed on an outer surface such as a gate electrode constituting a plurality of transistors and having a high etching selectivity with respect to the interlayer insulating layer as a stopper film.

近年の半導体装置の高集積化および微細化により、上記接続層の幅が狭くなっているため、互いに隣接する1対のトランジスタ間でのショートマージンの確保が難しくなっている。ここでショートマージンとは、上記接続層を形成するための開口部を形成する際になされるエッチング量の、当該1対のトランジスタの間での短絡を抑制するために許容される誤差を意味する。   Due to the recent high integration and miniaturization of semiconductor devices, the width of the connection layer is narrowed, so that it is difficult to secure a short margin between a pair of adjacent transistors. Here, the short margin means an error that is allowed in order to suppress a short circuit between the pair of transistors in the amount of etching performed when forming the opening for forming the connection layer. .

すなわち活性領域において、互いに隣接する1対のトランジスタ間に形成される、当該トランジスタとより上側の層とを電気的に接続するプラグの幅が狭くなることにより、開口部を形成するためのエッチング量の誤差が許容範囲(ショートマージン)を超えることにより、1対のトランジスタ同士が当該プラグを介在して短絡する可能性がある。   That is, in the active region, the amount of etching for forming an opening is reduced by narrowing the width of a plug formed between a pair of adjacent transistors and electrically connecting the transistor and the upper layer. If this error exceeds an allowable range (short margin), a pair of transistors may be short-circuited via the plug.

上記短絡を抑制するために、活性領域に形成されるトランジスタの側壁、特に側壁絶縁膜の外側に、追加の絶縁膜(枠付け絶縁膜)が形成されることがある。しかしSRAMにおいて、たとえば平面視において活性領域の外部に配置されたトランジスタのゲート電極と、より上部に配置される層とを接続するプラグを形成するための開口部が形成された状態で、上記枠付け絶縁膜が形成されれば、上記開口部の内壁面にも枠付け絶縁膜が形成される。そのため、上記開口部から形成されるプラグを導電性の接続層として利用することが困難になる。   In order to suppress the short circuit, an additional insulating film (framed insulating film) may be formed on the side wall of the transistor formed in the active region, particularly outside the side wall insulating film. However, in the SRAM, for example, in a state where an opening for forming a plug for connecting a gate electrode of a transistor arranged outside the active region and a layer arranged at an upper portion is formed in a plan view, the frame is formed. If the attached insulating film is formed, the framed insulating film is also formed on the inner wall surface of the opening. Therefore, it becomes difficult to use the plug formed from the opening as a conductive connection layer.

特開2004−79696号公報に開示されるSRAMは、隣接するトランジスタ同士の間の領域は大部分が絶縁層で形成されており、プラグの外側は厚い絶縁層で覆われる。このような構成であるため、特開2004−79696号公報においては枠付け絶縁膜は必要ない。このため、特開2004−79696号公報においては上記の問題を考慮していない。   In the SRAM disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-79696, a region between adjacent transistors is mostly formed of an insulating layer, and the outside of the plug is covered with a thick insulating layer. Because of such a configuration, a frame insulating film is not required in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-79696. For this reason, JP-A-2004-79696 does not consider the above problem.

また特開2000−182991号公報においては、活性領域および活性領域の周辺との双方において、トランジスタと、より上側に配置される層とがプラグにより電気的に接続される構成について開示されていない。したがって上記の枠付け絶縁膜を形成する際の問題を考慮していない。   Japanese Patent Laid-Open No. 2000-182991 does not disclose a configuration in which a transistor and a layer disposed on the upper side are electrically connected by a plug in both the active region and the periphery of the active region. Therefore, the problem in forming the framed insulating film is not considered.

さらに、特開2004−79696号公報においては、半導体装置のプラグを構成する導電層の不純物濃度の分布に関する記載がない。このため、プラグの物性から当該半導体装置の機能(たとえば導電性など)を最適化することが困難である。   Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-79696 does not describe the impurity concentration distribution of the conductive layer constituting the plug of the semiconductor device. For this reason, it is difficult to optimize the function (for example, conductivity) of the semiconductor device due to the physical properties of the plug.

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものである。その目的は、活性領域における上記プラグと、活性領域の外部における上記プラグとの双方を有する、微細化された半導体装置において、枠付け絶縁膜を確実に形成し、かつ導電性などの機能を最適化することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems. The purpose is to reliably form a framed insulating film and to optimize functions such as conductivity in a miniaturized semiconductor device having both the plug in the active region and the plug outside the active region. A semiconductor device that can be manufactured and a method for manufacturing the same.

本発明の一実施例による半導体装置は以下の構成を備えている。
上記半導体装置は、主表面を有する半導体基板と、半導体基板の主表面上に形成される活性領域と、平面視における活性領域の周辺に形成されるゲート接続領域と、活性領域上に形成される複数の第1のトランジスタに挟まれる領域に形成される、第1のトランジスタと第1のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第1の接続層と、ゲート接続領域上に形成される第2のトランジスタと、第2のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第2の接続層とを備えている。上記第1の接続層には第1の導電部と第2の導電部とを含み、第2の接続層には第3の導電部を含む。
A semiconductor device according to an embodiment of the present invention has the following configuration.
The semiconductor device is formed on a semiconductor substrate having a main surface, an active region formed on the main surface of the semiconductor substrate, a gate connection region formed around the active region in plan view, and an active region A first connection layer for electrically connecting the first transistor and a layer above the first transistor, which is formed in a region sandwiched between the plurality of first transistors, and the gate connection region; A second transistor to be formed and a second connection layer for electrically connecting a layer above the second transistor are provided. The first connection layer includes a first conductive portion and a second conductive portion, and the second connection layer includes a third conductive portion.

本発明の他の実施例による半導体装置は以下の構成を備えている。
上記半導体装置は、主表面を有する半導体基板と、半導体基板の主表面上に形成される活性領域と、平面視における活性領域の周辺に形成されるゲート接続領域と、活性領域上に形成される複数の第1のトランジスタに挟まれる領域に形成される、第1のトランジスタと第1のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第1の接続層と、ゲート接続領域上に形成される第2のトランジスタと、第2のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第2の接続層とを備えている。上記第1の接続層には第4の導電部を含み、第2の接続層には第5の導電部と第6の導電部とを含む。
A semiconductor device according to another embodiment of the present invention has the following configuration.
The semiconductor device is formed on a semiconductor substrate having a main surface, an active region formed on the main surface of the semiconductor substrate, a gate connection region formed around the active region in plan view, and an active region A first connection layer for electrically connecting the first transistor and a layer above the first transistor, which is formed in a region sandwiched between the plurality of first transistors, and the gate connection region; A second transistor to be formed and a second connection layer for electrically connecting a layer above the second transistor are provided. The first connection layer includes a fourth conductive portion, and the second connection layer includes a fifth conductive portion and a sixth conductive portion.

本発明の一実施例による半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。
まず主表面を有する半導体基板が準備される。上記半導体基板の主表面上に、活性領域と、平面視における活性領域の周辺に配置されるゲート接続領域とが形成される。上記活性領域上に形成される複数の第1のトランジスタに挟まれる領域に形成される層間絶縁層が除去されることにより、第1の開口部が形成される。上記第1の開口部が形成されることにより露出された第1のトランジスタの側壁を覆うように枠付け絶縁膜が形成される。上記第1の開口部を充填するように第1の導電層が形成される。上記第1の導電層が形成された後、ゲート接続領域に形成される第2のトランジスタのゲート電極の一部を除去するように第2の開口部が形成される。上記第1の開口部における第1の導電層の一部を除去して第1の導電部が形成される。上記第1の開口部における第1の導電部上、および第2の開口部を充填するように第2の導電層が形成される。上記第1および第2の開口部上における第2の導電層を除去することにより、第1の導電部および第2の導電層の一部としての第2の導電部を含み、第1のトランジスタと第1のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第1の接続層と、第2の導電層の一部としての第3の導電部を含み、第2のトランジスタと第2のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第2の接続層とが形成される。
A manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes the following steps.
First, a semiconductor substrate having a main surface is prepared. An active region and a gate connection region disposed around the active region in plan view are formed on the main surface of the semiconductor substrate. By removing the interlayer insulating layer formed in the region sandwiched between the plurality of first transistors formed on the active region, the first opening is formed. A framed insulating film is formed so as to cover the side wall of the first transistor exposed by forming the first opening. A first conductive layer is formed so as to fill the first opening. After the first conductive layer is formed, a second opening is formed so as to remove a part of the gate electrode of the second transistor formed in the gate connection region. A part of the first conductive layer in the first opening is removed to form a first conductive part. A second conductive layer is formed on the first conductive portion in the first opening and so as to fill the second opening. The first transistor includes the first conductive portion and the second conductive portion as a part of the second conductive layer by removing the second conductive layer on the first and second openings. Including a first connection layer for electrically connecting the first transistor and a layer above the first transistor, and a third conductive portion as a part of the second conductive layer. A second connection layer for electrically connecting the upper layer of the two transistors is formed.

本発明の他の実施例による半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。
まず主表面を有する半導体基板が準備される。上記半導体基板の主表面上に、活性領域と、平面視における活性領域の周辺に配置されるゲート接続領域とが形成される。上記ゲート接続領域に形成される第2のトランジスタのゲート電極の一部を除去するように第2の開口部が形成される。上記第2の開口部を充填するように第3の導電層が形成される。上記第3の導電層が形成された後、活性領域上に形成される複数の第1のトランジスタに挟まれる領域に形成される層間絶縁層が除去されることにより、第1の開口部が形成される。上記第1の開口部が形成されることにより露出された第1のトランジスタの側壁を覆うように枠付け絶縁膜が形成される。上記第2の開口部における第3の導電層の一部を除去して第5の導電部が形成される。上記第2の開口部における第5の導電部上、および第1の開口部を充填するように第4の導電層が形成される。上記第1および第2の開口部上における第4の導電層を除去することにより、第4の導電層の一部としての第4の導電部を含み、第1のトランジスタと第1のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第1の接続層と、第5の導電部および第4の導電層の一部としての第6の導電部を含み、第2のトランジスタと第2のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第2の接続層とが形成される。
A method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention includes the following steps.
First, a semiconductor substrate having a main surface is prepared. An active region and a gate connection region disposed around the active region in plan view are formed on the main surface of the semiconductor substrate. A second opening is formed so as to remove a part of the gate electrode of the second transistor formed in the gate connection region. A third conductive layer is formed so as to fill the second opening. After the third conductive layer is formed, an interlayer insulating layer formed in a region sandwiched between the plurality of first transistors formed on the active region is removed, thereby forming a first opening. Is done. A framed insulating film is formed so as to cover the side wall of the first transistor exposed by forming the first opening. A part of the third conductive layer in the second opening is removed to form a fifth conductive part. A fourth conductive layer is formed on the fifth conductive portion in the second opening and so as to fill the first opening. By removing the fourth conductive layer on the first and second openings, a fourth conductive portion as a part of the fourth conductive layer is included. From the first transistor and the first transistor, Also includes a first connection layer for electrically connecting the upper layer, a fifth conductive portion, and a sixth conductive portion as a part of the fourth conductive layer. A second connection layer for electrically connecting the upper layer of the two transistors is formed.

本実施例によれば、活性領域に形成される第1の接続層を構成する導電部と、ゲート接続領域に形成される第2の接続層とを構成する導電部が異なる。このため、当該半導体装置の第1および第2の接続層の導電性などの機能を、当該半導体装置の設計条件などに応じて高い自由度で最適化することができる。   According to the present embodiment, the conductive portion constituting the first connection layer formed in the active region and the conductive portion constituting the second connection layer formed in the gate connection region are different. Therefore, the functions such as the conductivity of the first and second connection layers of the semiconductor device can be optimized with a high degree of freedom according to the design conditions of the semiconductor device.

本実施例の一の局面における製造方法によれば、枠付け絶縁膜による第1の開口部が形成され、その内部が第1の導電層により充填された状態で、第2の開口部が形成される。したがって上記本実施例の効果に加えて、第2の開口部に枠付け絶縁膜が形成される不具合を抑制することができる。すなわち適正に枠付け絶縁膜を形成することにより、活性領域の各トランジスタ間の短絡を確実に抑制することができる。   According to the manufacturing method in one aspect of the present embodiment, the first opening is formed by the framed insulating film, and the second opening is formed in a state where the inside is filled with the first conductive layer. Is done. Therefore, in addition to the effect of the present embodiment, it is possible to suppress a problem that the framed insulating film is formed in the second opening. In other words, by properly forming the framed insulating film, a short circuit between the transistors in the active region can be reliably suppressed.

本実施例の他の局面における製造方法によれば、第2の開口部の内壁面の全体が被覆された状態で、枠付け絶縁膜による第1の絶縁膜が形成される。したがって上記本実施例の効果に加えて、第2の開口部に枠付け絶縁膜が形成される不具合を抑制することができる。すなわち適正に枠付け絶縁膜を形成することにより、活性領域の各トランジスタ間の短絡を確実に抑制することができる。   According to the manufacturing method in another aspect of the present embodiment, the first insulating film is formed by the framed insulating film in a state where the entire inner wall surface of the second opening is covered. Therefore, in addition to the effect of the present embodiment, it is possible to suppress a problem that the framed insulating film is formed in the second opening. In other words, by properly forming the framed insulating film, a short circuit between the transistors in the active region can be reliably suppressed.

本発明の実施の形態1に係る半導体装置の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置を構成するメモリセルの等価回路図である。1 is an equivalent circuit diagram of a memory cell constituting a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図2の等価回路を具体的に説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the equivalent circuit of FIG. 2 concretely. (A)図3の活性領域および活性領域の周辺の領域におけるトランジスタTGの配置される態様を示す概略平面図である。(B)図4(A)にプラグの配置を追加した態様を示す概略平面図である。FIG. 4A is a schematic plan view showing an aspect in which transistors TG are arranged in an active region in FIG. 3 and a region around the active region. (B) It is a schematic plan view which shows the aspect which added arrangement | positioning of the plug to FIG. 4 (A). 図4のV−V線に沿う部分の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the part which follows the VV line of FIG. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第1工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 1st process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第2工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 2nd process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第3工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 3rd process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第4工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 4th process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第5工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 5th process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第6工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 6th process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第7工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 7th process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第8工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 8th process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第9工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 9th process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第10工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 10th process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第11工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 11th process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、図5に示す領域の製造方法の第12工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 12th process of the manufacturing method of the area | region shown in FIG. 5 in Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1の比較例における、図5と比較するための概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for comparison with FIG. 5 in a comparative example of the first embodiment. 図18に示す領域の製造方法の、図7に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 18. 図18に示す領域の製造方法の、図19に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 18. 図18に示す領域の製造方法の、図20に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 18. 図18に示す領域の製造方法の、図21に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 18. 図18に示す領域の製造方法の、図22に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 18. 図18に示す領域の製造方法の、図23に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 18. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の、実施の形態1における図5が示す領域に対応する領域の態様を示す概略平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view showing a mode of a region corresponding to the region shown in FIG. 5 in the first embodiment of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 図25に示す領域の製造方法の、図8に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 25. 図25に示す領域の製造方法の、図26に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 25. 図25に示す領域の製造方法の、図27に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 28 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 25. 図25に示す領域の製造方法の、図28に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 29 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 25. 図25に示す領域の製造方法の、図29に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 30 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 25. 図25に示す領域の製造方法の、図30に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 25. 図25に示す領域の製造方法の、図31に続く工程を示す概略断面図である。FIG. 36 is a schematic cross-sectional view showing a step following the step in the method for manufacturing the region shown in FIG. 25.

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1を参照して、本実施の形態の半導体装置DVは、たとえばシリコン単結晶からなる半導体ウェハなどの半導体基板SUBの主表面上に複数種類の回路が形成されている。一例として、半導体装置DVを構成する回路として、信号入出力回路、DA−ADコンバータ、電源回路、CPU、Flashメモリ、およびSRAM(Static Random Access Memory)が挙げられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
Referring to FIG. 1, semiconductor device DV of the present embodiment has a plurality of types of circuits formed on the main surface of semiconductor substrate SUB such as a semiconductor wafer made of silicon single crystal. As an example, a circuit constituting the semiconductor device DV includes a signal input / output circuit, a DA-AD converter, a power supply circuit, a CPU, a flash memory, and an SRAM (Static Random Access Memory).

半導体装置DVを構成する各回路の役割は以下のとおりである。まず信号入出力回路では、当該半導体装置DVの外部に配置される回路との電気信号の入出力などがなされる。DA−ADコンバータでは、アナログ信号とデジタル信号との変換が行なわれる。電源回路では半導体装置DVの駆動に必要な電力の供給や、当該電力の制御がなされる。CPUでは論理回路による論理演算が行なわれる。またFlashメモリやSRAMではデータの格納が行なわれる。   The role of each circuit constituting the semiconductor device DV is as follows. First, in the signal input / output circuit, an electrical signal is input / output to / from a circuit arranged outside the semiconductor device DV. In the DA-AD converter, an analog signal and a digital signal are converted. The power supply circuit supplies power necessary for driving the semiconductor device DV and controls the power. In the CPU, a logical operation is performed by a logic circuit. Data is stored in the flash memory or the SRAM.

次に、本実施の形態としての半導体装置の構成について図2のメモリセルを挙げて説明する。   Next, the structure of the semiconductor device as the present embodiment will be described with reference to the memory cell of FIG.

図2を参照して、本実施の形態における半導体装置は、ビット線対BLおよびZBLと、ワード線WLと、フリップフロップ回路と、1対のアクセストランジスタT5,T6とを有するSRAMをメモリセルとして有する。   Referring to FIG. 2, in the semiconductor device in the present embodiment, an SRAM having a bit line pair BL and ZBL, a word line WL, a flip-flop circuit, and a pair of access transistors T5 and T6 is used as a memory cell. Have.

フリップフロップ回路は、ドライバトランジスタT1,T2と、負荷トランジスタT3,T4とを有している。ドライバトランジスタT1および負荷トランジスタT3は一方のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)インバータを形成し、ドライバトランジスタT2と負荷トランジスタT4は他方のCMOSインバータを形成している。フリップフロップ回路は、これらの2つのCMOSインバータからなる。SRAMはフリップフロップ回路を有することにより、情報として蓄えられた電荷を所定の周期で元に戻すいわゆるリフレッシュと呼ばれる処理を不要とする半導体記憶装置である。本実施の形態におけるSRAMはさらに、DRAM(Dynamic Random Access Memory)としてのキャパシタC1,C2を有している。   The flip-flop circuit has driver transistors T1 and T2 and load transistors T3 and T4. The driver transistor T1 and the load transistor T3 form one CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) inverter, and the driver transistor T2 and the load transistor T4 form the other CMOS inverter. The flip-flop circuit is composed of these two CMOS inverters. An SRAM is a semiconductor memory device that has a flip-flop circuit and thus eliminates a process called so-called refresh that restores charges stored as information at a predetermined cycle. The SRAM in the present embodiment further includes capacitors C1 and C2 as DRAMs (Dynamic Random Access Memory).

フリップフロップ回路を構成するドライバトランジスタT1,T2は、たとえばnチャネル型のMOSトランジスタである。負荷トランジスタT3,T4は、たとえばpチャネル型のTFT(Thin Film Transistor)である。またアクセストランジスタT5,T6は、たとえばnチャネル型のMOSトランジスタである。このように本実施の形態のSRAMは、負荷トランジスタがTFTであり、かつDRAMとしてのキャパシタが付加された、いわゆるAdvanced SRAMである。   Driver transistors T1 and T2 constituting the flip-flop circuit are, for example, n-channel MOS transistors. The load transistors T3 and T4 are, for example, p-channel TFTs (Thin Film Transistors). Access transistors T5 and T6 are, for example, n-channel MOS transistors. As described above, the SRAM of the present embodiment is a so-called Advanced SRAM in which the load transistor is a TFT and a capacitor as a DRAM is added.

フリップフロップ回路においては、ドライバトランジスタT1および負荷トランジスタT3のゲート電極とキャパシタC1とが互いに電気的に接続され、これらはアクセストランジスタT6のソース電極Sと電気的に接続される。アクセストランジスタT6のソース電極SはドライバトランジスタT2および負荷トランジスタT4のドレイン電極Dと電気的に接続されており、これらが接続された領域は第1の記憶ノード部として機能する。   In the flip-flop circuit, the gate electrodes of driver transistor T1 and load transistor T3 and capacitor C1 are electrically connected to each other, and these are electrically connected to source electrode S of access transistor T6. The source electrode S of the access transistor T6 is electrically connected to the drain electrode D of the driver transistor T2 and the load transistor T4, and the region where these are connected functions as a first storage node portion.

ドライバトランジスタT2および負荷トランジスタT4のゲート電極とキャパシタC2とが互いに電気的に接続され、これらはアクセストランジスタT5のソース電極Sと電気的に接続される。アクセストランジスタT5のソース電極SはドライバトランジスタT1および負荷トランジスタT3のドレイン電極Dと電気的に接続されており、これらが接続された領域は第2の記憶ノード部として機能する。   The gate electrodes of driver transistor T2 and load transistor T4 and capacitor C2 are electrically connected to each other, and these are electrically connected to source electrode S of access transistor T5. The source electrode S of the access transistor T5 is electrically connected to the drain electrode D of the driver transistor T1 and the load transistor T3, and the region where these are connected functions as a second storage node portion.

ドライバトランジスタT1,T2のソース電極SはGND電位に電気的に接続されており、負荷トランジスタT3,T4のソース電極Sは、電圧Vccを印加するVcc配線(電源供給配線)に電気的に接続されている。さらにキャパシタC1,C2は、上記電圧Vccの1/2である電圧Vcc/2を印加するVcc/2配線に電気的に接続されている。1対のビット線対BLおよびZBLのそれぞれは、1対のアクセストランジスタT5およびT6のドレイン電極Dと接続される。   The source electrodes S of the driver transistors T1 and T2 are electrically connected to the GND potential, and the source electrodes S of the load transistors T3 and T4 are electrically connected to a Vcc wiring (power supply wiring) that applies the voltage Vcc. ing. Further, the capacitors C1 and C2 are electrically connected to a Vcc / 2 wiring that applies a voltage Vcc / 2 that is ½ of the voltage Vcc. Each of the pair of bit lines BL and ZBL is connected to the drain electrodes D of the pair of access transistors T5 and T6.

次に、図2に示す半導体装置のより具体的な構成について、図3の概略断面図を用いて説明する。ただし図3の断面図は、特定の領域における断面の態様を示す図ではなく、図2に示すトランジスタやキャパシタなどの各要素が半導体装置内で呈する形を説明するために寄せ集めたものである。   Next, a more specific structure of the semiconductor device shown in FIG. 2 will be described with reference to the schematic cross-sectional view of FIG. However, the cross-sectional view of FIG. 3 is not a view showing a cross-sectional aspect in a specific region, but is gathered together to explain the shape of each element such as a transistor and a capacitor shown in FIG. 2 in the semiconductor device. .

図3を参照して、本実施の形態に係る半導体装置は、たとえばシリコン単結晶からなるp型の半導体基板SUBの一方の主表面に形成されている。   Referring to FIG. 3, the semiconductor device according to the present embodiment is formed on one main surface of a p-type semiconductor substrate SUB made of, for example, a silicon single crystal.

半導体基板SUBの表面はSTI(Shallow Trench Isolation)により電気的に分離されている。このSTIは、半導体基板SUBの表面に形成された溝内に絶縁層SIを埋め込むことにより形成されている。このSTIによって電気的に分離された半導体基板SUBの表面に複数のトランジスタTGが形成されている。   The surface of the semiconductor substrate SUB is electrically isolated by STI (Shallow Trench Isolation). This STI is formed by embedding an insulating layer SI in a groove formed on the surface of the semiconductor substrate SUB. A plurality of transistors TG are formed on the surface of the semiconductor substrate SUB electrically separated by the STI.

半導体基板SUBの表面のうち活性領域には、たとえばp型の導電性不純物が注入されたp型ウェル領域PWLが形成されている。活性領域上に形成されるトランジスタTG(第1のトランジスタ)は、1対のソース/ドレイン領域S/Dと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GEと、絶縁膜ILとを有している。1対のソース/ドレイン領域S/Dの各々は半導体基板SUBの表面に形成されている。ゲート絶縁膜GIは1対のソース/ドレイン領域S/Dに挟まれる半導体基板SUBの表面上に形成されている。ゲート電極GEおよび絶縁膜ILはゲート絶縁膜GI上に形成されており、ゲート電極GEと絶縁膜ILとの積層構造を有している。ゲート電極GEはたとえば多結晶シリコンの薄膜とタングステンの薄膜とが積層されたいわゆるポリサイド構造(タングステンシリサイド:WSi)となっている。絶縁膜ILはたとえばシリコン酸化膜および/またはシリコン窒化膜からなり、当該絶縁膜ILをマスクとしたいわゆる自己整合処理を行なう際のエッチングのストッパ膜となる。このゲート電極GE、絶縁膜ILの側壁には側壁絶縁膜SWが形成されている。側壁絶縁膜SWも絶縁膜ILと同様に、当該側壁絶縁膜SWをマスクとしたいわゆる自己整合処理を行なう際のエッチングのストッパ膜となる。側壁絶縁膜SWは、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との組合せが好ましい。   In the active region of the surface of the semiconductor substrate SUB, for example, a p-type well region PWL into which p-type conductive impurities are implanted is formed. The transistor TG (first transistor) formed on the active region has a pair of source / drain regions S / D, a gate insulating film GI, a gate electrode GE, and an insulating film IL. Each of the pair of source / drain regions S / D is formed on the surface of the semiconductor substrate SUB. The gate insulating film GI is formed on the surface of the semiconductor substrate SUB sandwiched between the pair of source / drain regions S / D. The gate electrode GE and the insulating film IL are formed on the gate insulating film GI and have a stacked structure of the gate electrode GE and the insulating film IL. The gate electrode GE has, for example, a so-called polycide structure (tungsten silicide: WSi) in which a polycrystalline silicon thin film and a tungsten thin film are stacked. The insulating film IL is made of, for example, a silicon oxide film and / or a silicon nitride film, and serves as an etching stopper film when performing so-called self-alignment processing using the insulating film IL as a mask. A sidewall insulating film SW is formed on the side walls of the gate electrode GE and the insulating film IL. Similar to the insulating film IL, the side wall insulating film SW also serves as an etching stopper film when performing so-called self-alignment processing using the side wall insulating film SW as a mask. Side wall insulating film SW is preferably a combination of a silicon oxide film and a silicon nitride film.

なおゲート電極GE上に絶縁膜ILが形成されるが、図3の断面図に示されない紙面奥行き方向に延びる領域において、ゲート電極GEは他の配線と電気的に接続されている。   Note that although the insulating film IL is formed over the gate electrode GE, the gate electrode GE is electrically connected to other wirings in a region extending in the depth direction of the paper not shown in the cross-sectional view of FIG.

半導体基板SUBの表面のうち、平面視における活性領域の周辺(ゲート接続領域)である絶縁層SIの上にもトランジスタTGを構成するゲート電極GEなどが配置されている。活性領域の周辺(外部)に形成されるトランジスタTGは、活性領域のトランジスタTGと共通のゲート電極GEなどが、活性領域の周辺(外部)にまで延在する構成を有している。なお図3の断面図においては、ゲート接続領域のトランジスタTGのソース/ドレイン領域S/Dが示されていない。これは当該トランジスタTGのソース/ドレイン領域は、ゲート接続領域のゲート電極GEは活性領域にまで達するようにたとえば紙面奥行き方向に延在しており、活性領域にソース/ドレイン領域S/Dが形成されているためである。ここではゲート接続領域に形成される、ゲート絶縁膜GIとゲート電極GEなどとが積層された構造も、(ゲート接続領域に形成される)トランジスタTG(第2のトランジスタ)と呼ぶこととする。   Of the surface of the semiconductor substrate SUB, the gate electrode GE constituting the transistor TG and the like are also disposed on the insulating layer SI that is the periphery (gate connection region) of the active region in plan view. The transistor TG formed in the periphery (outside) of the active region has a configuration in which the gate electrode GE and the like common to the transistor TG in the active region extend to the periphery (outside) of the active region. In the cross-sectional view of FIG. 3, the source / drain region S / D of the transistor TG in the gate connection region is not shown. This is because the source / drain region of the transistor TG extends, for example, in the depth direction of the drawing so that the gate electrode GE of the gate connection region reaches the active region, and the source / drain region S / D is formed in the active region. It is because it has been. Here, the structure in which the gate insulating film GI and the gate electrode GE and the like formed in the gate connection region are stacked is also referred to as a transistor TG (second transistor) (formed in the gate connection region).

隣接するトランジスタTGのゲート電極GEと絶縁膜ILとの積層構造の間を埋め込むように、たとえばシリコン酸化膜からなる層間絶縁層II1が形成されている。この層間絶縁層II1にはコンタクトホール(開口部)が形成されており、それらのコンタクトホールなどにはプラグ(第1の接続層)CT、プラグ(第2の接続層)SNCが埋め込まれている。プラグCT,SNCはたとえば多結晶シリコンにより形成される導電領域を有することが好ましい。   An interlayer insulating layer II1 made of, for example, a silicon oxide film is formed so as to fill a gap between the stacked structures of the gate electrode GE and the insulating film IL of the adjacent transistor TG. Contact holes (openings) are formed in the interlayer insulating layer II1, and plugs (first connection layers) CT and plugs (second connection layers) SNC are embedded in the contact holes and the like. . Plugs CT and SNC preferably have a conductive region formed of, for example, polycrystalline silicon.

層間絶縁層II1の上面に接するように、たとえばシリコン酸化膜からなる層間絶縁層II2,II3,II4,II5,II6が順次形成されており、層間絶縁層II6の上面に接するように、たとえばシリコン窒化膜からなる層間絶縁層I1が形成されている。さらに層間絶縁層I1の上面に接するように、たとえばシリコン酸化膜からなる層間絶縁層II7,II8,II9,II10が順次形成されている。   Interlayer insulating layers II2, II3, II4, II5, and II6 made of, for example, silicon oxide films are sequentially formed so as to be in contact with the upper surface of interlayer insulating layer II1, and silicon nitride, for example, is contacted with the upper surface of interlayer insulating layer II6. An interlayer insulating layer I1 made of a film is formed. Further, interlayer insulating layers II7, II8, II9, and II10 made of, for example, a silicon oxide film are sequentially formed so as to be in contact with the upper surface of the interlayer insulating layer I1.

層間絶縁層II2上には、互いに間隔をあけて複数のビット線BLが形成されている。ビット線BLは図2の紙面奥行き方向に延在している。ビット線BLの側壁面に接するように側壁絶縁膜が形成されている。   A plurality of bit lines BL are formed on the interlayer insulating layer II2 at intervals. The bit line BL extends in the depth direction of FIG. A sidewall insulating film is formed in contact with the sidewall surface of the bit line BL.

ビット線BLは、たとえば1層または複数層のコンタクト導電層CTCにより、ソース/ドレイン領域S/Dと電気的に接続されている。   Bit line BL is electrically connected to source / drain region S / D by, for example, one or more contact conductive layers CTC.

層間絶縁層II3上には、下層配線2Gが形成されている。下層配線2Gは、たとえばコンタクト導電層CTC,SCにより、より上層に形成されるキャパシタとトランジスタTGとを電気的に接続するために配置される配線である。下層配線2Gは、概ねキャパシタと平面視において重なる領域に形成されることが好ましい。下層配線2Gは、たとえば不純物イオンを有する多結晶シリコン膜から構成されることが好ましい。また下層に形成されるトランジスタTGなどがたとえばnチャネル型トランジスタである場合には、下層配線2Gは当該トランジスタTGとの電気的な接続を容易にするため、たとえばn型の不純物イオンを含む多結晶シリコンから構成されていてもよい。   On the interlayer insulating layer II3, a lower layer wiring 2G is formed. The lower layer wiring 2G is a wiring arranged to electrically connect a capacitor formed in an upper layer and the transistor TG by, for example, the contact conductive layers CTC and SC. The lower layer wiring 2G is preferably formed in a region that generally overlaps the capacitor in plan view. Lower layer wiring 2G is preferably composed of, for example, a polycrystalline silicon film having impurity ions. When the transistor TG or the like formed in the lower layer is, for example, an n-channel transistor, the lower-layer wiring 2G has a polycrystalline structure containing n-type impurity ions, for example, to facilitate electrical connection with the transistor TG. It may be composed of silicon.

層間絶縁層II4上には、多結晶シリコン層TPが形成されている。多結晶シリコン層TPは不純物イオンが導入された多結晶シリコンよりなる半導体層であり、SRAMの負荷トランジスタT3,T4(図1参照)としてのTFTのチャネル領域と、そのチャネル領域を挟む1対のソース/ドレイン領域とを有している。また多結晶シリコン層TPには、TFTに電源を供給するための電源供給配線の一部が含まれる。多結晶シリコン層TPは、概ねキャパシタと平面視において重なる領域に形成されることが好ましい。   A polycrystalline silicon layer TP is formed on the interlayer insulating layer II4. The polycrystalline silicon layer TP is a semiconductor layer made of polycrystalline silicon into which impurity ions are introduced, and a channel region of a TFT as an SRAM load transistor T3, T4 (see FIG. 1) and a pair of sandwiching the channel region Source / drain regions. The polycrystalline silicon layer TP includes a part of power supply wiring for supplying power to the TFT. The polycrystalline silicon layer TP is preferably formed in a region that generally overlaps the capacitor in plan view.

層間絶縁層II5上には、TFTのゲート電極層TDが形成されている。ゲート電極層TDは不純物イオンを有する多結晶シリコンを含む半導体層であることが好ましい。   A TFT gate electrode layer TD is formed on the interlayer insulating layer II5. The gate electrode layer TD is preferably a semiconductor layer containing polycrystalline silicon having impurity ions.

ゲート電極層TDと下層配線2Gとの電気的な接続は、データノードコンタクトDBと呼ばれる導電層によりなされることが好ましい。このデータノードコンタクトDBはゲート電極層TDから下層配線2Gに向けて延在する途中で、多結晶シリコン層TPの端部と接し、多結晶シリコン層TPと電気的に接続されるものである。データノードコンタクトDBは、SRAMのフリップフロップ回路(クロスカップル)を形成するための導電層であり、たとえばゲート電極層TDと同様に不純物イオンを有する多結晶シリコンを含む半導体層により形成される。データノードコンタクトDBは、ゲート電極層TDから下層配線2Gまで、層間絶縁層を貫通するように、半導体基板SUBの主表面に略垂直な方向に延在するように形成されることが好ましい。   The electrical connection between the gate electrode layer TD and the lower layer wiring 2G is preferably made by a conductive layer called a data node contact DB. The data node contact DB is in contact with the end portion of the polycrystalline silicon layer TP and is electrically connected to the polycrystalline silicon layer TP while extending from the gate electrode layer TD toward the lower layer wiring 2G. The data node contact DB is a conductive layer for forming an SRAM flip-flop circuit (cross couple), and is formed of a semiconductor layer containing polycrystalline silicon having impurity ions, for example, like the gate electrode layer TD. The data node contact DB is preferably formed so as to extend from the gate electrode layer TD to the lower layer wiring 2G in a direction substantially perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate SUB so as to penetrate the interlayer insulating layer.

データノードコンタクトDBは、ゲート電極層TDより上方の層、たとえばゲート電極層TDとキャパシタとを電気的に接続するように形成されてもよく、下層配線2Gより下方の層、たとえば下層配線2Gとコンタクト導電層SCとを電気的に接続するように形成されてもよい。この場合データノードコンタクトDBは、たとえばキャパシタからゲート電極層TD、多結晶シリコン層TPおよび下層配線2Gを貫通し、コンタクト導電層SCに達するように形成されてもよい。   The data node contact DB may be formed to electrically connect a layer above the gate electrode layer TD, for example, the gate electrode layer TD and the capacitor, and a layer below the lower layer wiring 2G, for example, the lower layer wiring 2G. It may be formed so as to be electrically connected to contact conductive layer SC. In this case, the data node contact DB may be formed so as to penetrate the gate electrode layer TD, the polycrystalline silicon layer TP and the lower layer wiring 2G from the capacitor and reach the contact conductive layer SC, for example.

層間絶縁層II6上には、キャパシタが形成される。キャパシタは、データノードコンタクトDBの上面に接することにより、データノードコンタクトDBと電気的に接続されている。   A capacitor is formed on the interlayer insulating layer II6. The capacitor is electrically connected to the data node contact DB by contacting the upper surface of the data node contact DB.

キャパシタより上方の、たとえば層間絶縁層II8上および層間絶縁層II9上には、メタル配線MTLが形成されている。メタル配線MTLはたとえばアルミニウム、アルミニウム銅の合金、銅、タングステンなどからなり、その上面および下面が、たとえばタンタル、チタン、窒化チタンなどからなるバリアメタルBRLにて覆われることが好ましい。また上記のメタル配線MTL同士の接続や、メタル配線MTLとビット線BLとの接続は、たとえば銅やタングステンなどからなるメタルコンタクト導電層MCTによりなされることが好ましい。   Metal interconnection MTL is formed above the capacitor, for example, on interlayer insulating layer II8 and interlayer insulating layer II9. Metal interconnection MTL is preferably made of, for example, aluminum, an aluminum-copper alloy, copper, tungsten, or the like, and its upper and lower surfaces are preferably covered with a barrier metal BRL made of, for example, tantalum, titanium, titanium nitride, or the like. Further, the connection between the metal wirings MTL and the connection between the metal wiring MTL and the bit line BL are preferably made by a metal contact conductive layer MCT made of, for example, copper or tungsten.

次に、図4〜図5を参照しながら、図3に示す半導体装置の、特にトランジスタTGが形成される層の態様について、より詳細に説明する。   Next, the aspect of the layer in which the transistor TG is formed in the semiconductor device shown in FIG. 3 will be described in more detail with reference to FIGS.

図4(A)(B)の図中の矩形で囲まれる領域はユニットセルを示しており、ユニットセル中の特にV−V線に沿う部分および、図3中の特に丸点線「V」で囲んだトランジスタTGが形成される領域については、図5により詳細に示される。   Regions enclosed by rectangles in FIGS. 4A and 4B show unit cells, and particularly in a portion along the VV line in the unit cells and a particularly round dotted line “V” in FIG. The region where the enclosed transistor TG is formed is shown in more detail in FIG.

図4(A)を参照して、当該図中に示された範囲内においては、各構成要素のパターンは、図の上下方向に関する中央部を左右方向に延在する直線に関して対称となるように配置されている。   Referring to FIG. 4A, within the range shown in the figure, the pattern of each component is symmetric with respect to a straight line extending in the left-right direction at the center in the vertical direction of the figure. Has been placed.

活性領域1Fは、概ね図3のp型ウェル領域PWLに相当する領域である。図4(A)および図5を参照して、活性領域1Fを横切るようにゲート電極GEおよび絶縁膜ILが形成されている。この活性領域1Fには、平面視においてゲート電極GEおよび絶縁膜ILを挟み込むように1対のソース/ドレイン領域が形成されている。このようにドライバトランジスタとアクセストランジスタとが構成されている。したがって図5のユニットセル内の活性領域に形成される1対のトランジスタTGのうち左方のトランジスタTGがドライバトランジスタT1,T2、右方のトランジスタTGがアクセストランジスタT5,T6と考えることができる。また活性領域の周辺(ゲート接続領域)に形成されるトランジスタTGについても、図4(A)のユニットセルの右上に配置されたドライバトランジスタT1,T2と考えることができる。   The active region 1F is a region generally corresponding to the p-type well region PWL in FIG. Referring to FIGS. 4A and 5, gate electrode GE and insulating film IL are formed so as to cross active region 1F. In the active region 1F, a pair of source / drain regions are formed so as to sandwich the gate electrode GE and the insulating film IL in plan view. Thus, the driver transistor and the access transistor are configured. Therefore, the left transistor TG of the pair of transistors TG formed in the active region in the unit cell of FIG. 5 can be considered as the driver transistors T1 and T2, and the right transistor TG as the access transistors T5 and T6. The transistor TG formed in the periphery (gate connection region) of the active region can also be considered as the driver transistors T1 and T2 arranged on the upper right of the unit cell in FIG.

図4(B)および図5を参照して、平面視における活性領域において半導体基板SUBの主表面に沿う方向に複数並ぶように形成されるトランジスタTGに挟まれる領域に形成されるプラグCT(第1の接続層)は、各トランジスタTGの上方において複数のトランジスタTGを跨ぐように形成されている。また平面視におけるゲート接続領域においてトランジスタTGと接続されるプラグSNC(第2の接続層)は、ゲート電極GEおよび絶縁膜ILの一部をエッチングした領域を埋めるように、ゲート電極GEの内部に食い込むように形成されている。プラグSNCは上記の態様により、ゲート電極GEと電気的に接続される。プラグCTは活性領域において,プラグSNCはゲート接続領域において、トランジスタTGと、たとえばビット線BLや下部配線2G(図3参照)などトランジスタTGよりも上側の導電層とを、電気的に接続するために形成されている。上記の電気的な接続においては、コンタクト導電層CTC,SCおよびデータノードコンタクトDB(図3参照)などが用いられる。   Referring to FIGS. 4B and 5, plug CT (first electrode) formed in a region sandwiched by transistors TG formed so as to be aligned in the direction along the main surface of semiconductor substrate SUB in the active region in plan view. 1 connection layer) is formed so as to straddle a plurality of transistors TG above each transistor TG. Further, the plug SNC (second connection layer) connected to the transistor TG in the gate connection region in plan view is formed inside the gate electrode GE so as to fill a region where the gate electrode GE and a part of the insulating film IL are etched. It is formed to bite. The plug SNC is electrically connected to the gate electrode GE in the manner described above. Plug CT is in the active region, and plug SNC is in the gate connection region to electrically connect transistor TG to a conductive layer above transistor TG, such as bit line BL and lower wiring 2G (see FIG. 3). Is formed. In the electrical connection described above, contact conductive layers CTC, SC and data node contact DB (see FIG. 3) are used.

図5を参照して、活性領域の各トランジスタTGの側壁絶縁膜SWを含む、ゲート電極GEなどの積層構造の外側の面(側壁面)を覆うように、枠付け絶縁膜WSWが形成されている。つまり複数のトランジスタTGに挟まれる領域の外側(側壁)は、側壁絶縁膜SWに加えて、側壁絶縁膜SWを覆うように追加で形成された枠付け絶縁膜WSWに覆われている。言い換えれば枠付け絶縁膜WSWは、複数のトランジスタTGに挟まれた領域に形成される、層間絶縁層などの開口部の内部の側壁面を覆うように(内部の側壁面上に)形成されている。   Referring to FIG. 5, framed insulating film WSW is formed so as to cover the outer surface (side wall surface) of the stacked structure such as gate electrode GE including sidewall insulating film SW of each transistor TG in the active region. Yes. That is, the outside (side wall) of the region between the plurality of transistors TG is covered with a frame insulating film WSW that is additionally formed to cover the side wall insulating film SW in addition to the side wall insulating film SW. In other words, the framed insulating film WSW is formed so as to cover (on the inner side wall surface) the inner side wall surface of an opening such as an interlayer insulating layer formed in a region sandwiched between the plurality of transistors TG. Yes.

すなわち隣接するトランジスタTG同士の間に導電性のプラグCTが形成されているが、プラグCTとトランジスタTG(ゲート電極GEなど)との間に枠付け絶縁膜WSWが挟まれるため、隣接するトランジスタTG同士の短絡が抑制される。枠付け絶縁膜WSWは、たとえばシリコン窒化膜から形成されていることが好ましい。枠付け絶縁膜WSWは、側壁絶縁膜SWの少なくとも一部を覆うように形成されることが好ましく、側壁絶縁膜SWの全面を覆うように形成されることがより好ましい。また枠付け絶縁膜WSWは絶縁膜ILの上面を覆うように形成されてもよい。   That is, the conductive plug CT is formed between the adjacent transistors TG. However, since the frame insulating film WSW is sandwiched between the plug CT and the transistor TG (eg, the gate electrode GE), the adjacent transistor TG Short circuit between each other is suppressed. The frame insulating film WSW is preferably formed of, for example, a silicon nitride film. The frame insulating film WSW is preferably formed so as to cover at least a part of the side wall insulating film SW, and more preferably formed so as to cover the entire surface of the side wall insulating film SW. The framed insulating film WSW may be formed so as to cover the upper surface of the insulating film IL.

一方、ゲート接続領域のトランジスタTGは、たとえば側壁絶縁膜SWを覆うようにライナー膜LFが形成されている。ライナー膜LFはたとえばシリコン窒化膜からなることが好ましい。ライナー膜LFは絶縁膜IL上の一部の領域を覆ってもよい。   On the other hand, in the transistor TG in the gate connection region, for example, a liner film LF is formed so as to cover the sidewall insulating film SW. The liner film LF is preferably made of, for example, a silicon nitride film. The liner film LF may cover a part of the region on the insulating film IL.

プラグCTには導電部PP1a(第1の導電部)と導電部PP2a(第2の導電部)との2層の導電部を有しており、いずれも活性領域におけるトランジスタTGのソース/ドレイン領域S/Dに達するように延びる。このようにして、プラグCTはソース/ドレイン領域S/Dと電気的に接続されている。   The plug CT has two layers of conductive parts, a conductive part PP1a (first conductive part) and a conductive part PP2a (second conductive part), both of which are source / drain regions of the transistor TG in the active region. Extends to reach S / D. In this way, the plug CT is electrically connected to the source / drain region S / D.

プラグSNCには導電部PP2b(第3の導電部)の1層の導電部を有しており、トランジスタTGのゲート電極GEと電気的に接続されている。ゲート接続領域においては、トランジスタTGと同一の層には層間絶縁層II1が形成されている。   The plug SNC has one conductive portion of a conductive portion PP2b (third conductive portion) and is electrically connected to the gate electrode GE of the transistor TG. In the gate connection region, an interlayer insulating layer II1 is formed in the same layer as the transistor TG.

本実施の形態においては、プラグCT,SNCを構成する導電部PP1a,PP2a,PP2bは、いずれも多結晶シリコンからなることが好ましい。導電部PP1aに含まれる(多結晶シリコンの)導電性不純物の濃度は、導電部PP2a,PP2bに含まれる(多結晶シリコンの)導電性不純物の濃度よりも低いことが好ましい。逆に言えば、導電部PP2a,PP2bに含まれる導電性不純物の濃度は、導電部PP1aに含まれる導電性不純物の濃度よりも高いことが好ましい。本実施の形態においては、導電部PP2aは導電部PP1aの上側に形成される。このため2層の導電部PP1a,PP2aが形成されたプラグCTは、下側の導電部における導電性不純物の濃度が、上側の導電部における導電性不純物の濃度よりも低いことが好ましい。   In the present embodiment, it is preferable that conductive parts PP1a, PP2a, PP2b constituting plugs CT, SNC are all made of polycrystalline silicon. The concentration of conductive impurities (polycrystalline silicon) contained in conductive portion PP1a is preferably lower than the concentration of conductive impurities (polycrystalline silicon) contained in conductive portions PP2a and PP2b. Conversely, it is preferable that the concentration of the conductive impurities contained in the conductive portions PP2a and PP2b is higher than the concentration of the conductive impurities contained in the conductive portion PP1a. In the present embodiment, the conductive portion PP2a is formed above the conductive portion PP1a. For this reason, in the plug CT in which the two-layer conductive portions PP1a and PP2a are formed, the concentration of the conductive impurities in the lower conductive portion is preferably lower than the concentration of the conductive impurities in the upper conductive portion.

プラグCTが導電部PP1a,PP2aの2層の導電部を有していることは、以下のように検証可能である。まず上記2層それぞれにおける導電性不純物の濃度が異なる場合には、上記2層のエッチング速度の差を利用して確認することができる。また上記2層それぞれの導電性不純物の濃度がほぼ同じである場合においても、両者の界面に薄く形成される酸化膜の存在を確認したり、両者の界面において多結晶シリコンの結晶が不連続となることを確認したりすれば、2層の多結晶シリコンの導電層が積層されていることが確認できる。   It can be verified that the plug CT has two layers of the conductive portions PP1a and PP2a as follows. First, when the concentration of conductive impurities in each of the two layers is different, it can be confirmed by utilizing the difference in the etching rate between the two layers. In addition, even when the concentration of conductive impurities in each of the two layers is almost the same, the presence of an oxide film formed thinly at the interface between the two layers is confirmed, or the crystal of polycrystalline silicon is discontinuous at the interface between the two layers. It can be confirmed that two layers of polycrystalline silicon conductive layers are stacked.

たとえば導電部PP2a,PP2bに含まれる導電性不純物の濃度は、導電部PP1aに含まれる導電性不純物の濃度の2倍以上であることがより好ましい。しかし当該半導体装置の設計仕様や要求される機能などに応じて、導電部PP2a,PP2bと導電部PP1aとに含まれる導電性不純物の濃度の関係は任意に調整することができ、たとえば導電部PP2a,PP2bと導電部PP1aとの導電性不純物の濃度がほぼ同じであってもよい。   For example, the concentration of the conductive impurities contained in the conductive parts PP2a and PP2b is more preferably twice or more the concentration of the conductive impurities contained in the conductive part PP1a. However, the relationship of the concentration of conductive impurities contained in the conductive portions PP2a, PP2b and the conductive portion PP1a can be arbitrarily adjusted according to the design specifications and required functions of the semiconductor device. For example, the conductive portion PP2a , PP2b and conductive portion PP1a may have substantially the same concentration of conductive impurities.

上記の構成により、本実施の形態においては、全体としてプラグSNCの方がプラグCTよりも導電性不純物の濃度が高く、電気抵抗が低いことが好ましい。   With the above configuration, in the present embodiment, it is preferable that the plug SNC as a whole has a higher concentration of conductive impurities and a lower electrical resistance than the plug CT.

本実施の形態においては、導電部PP1aに含まれる導電性材料(多結晶シリコン)の結晶粒は、導電部PP2a,PP2bに含まれる導電性材料(多結晶シリコン)の結晶粒よりも大きいことが好ましい。ここで結晶粒の大きさは、結晶粒の平均の大きさ(粒径)を示すものとする。ここで結晶粒の粒径とは、レーザ回折・散乱法による粒子径分布測定方法を用いて測定した場合における、小粒径側から大粒径側に向けて当該粉末の体積を積算した累積体積が50%となる箇所における粉末断面の直径の値を意味する。結晶粒の形状や大きさ自体は、たとえばSEM(Scanning Electron Microscope)やTEM(Transmission Electron Microscope)により観察することができる。このように結晶粒の大きさが異なれば、プラグCTにおいて2層の導電部PP1a,PP2aが形成されることが容易に検証できる。   In the present embodiment, the crystal grains of the conductive material (polycrystalline silicon) included in the conductive portion PP1a are larger than the crystal grains of the conductive material (polycrystalline silicon) included in the conductive portions PP2a and PP2b. preferable. Here, the size of the crystal grains indicates the average size (grain size) of the crystal grains. Here, the grain size of a crystal grain is a cumulative volume obtained by integrating the volume of the powder from the small grain size side to the large grain size side when measured using a particle size distribution measurement method by a laser diffraction / scattering method. Means the value of the diameter of the powder cross-section at the point where is 50%. The shape and size of the crystal grains themselves can be observed by, for example, SEM (Scanning Electron Microscope) or TEM (Transmission Electron Microscope). Thus, if the size of the crystal grains is different, it can be easily verified that the two-layer conductive portions PP1a and PP2a are formed in the plug CT.

導電部PP1aは導電部PP2aより下側に形成されるため、導電部PP1aは導電部PP2aより先に形成される。つまり導電部PP1aは導電部PP2aより長時間、熱処理などにより加熱される。このため導電部PP1aは導電部PP2aより結晶成長が進み、結晶粒が大きくなる傾向がある。   Since the conductive part PP1a is formed below the conductive part PP2a, the conductive part PP1a is formed before the conductive part PP2a. That is, the conductive part PP1a is heated by heat treatment or the like for a longer time than the conductive part PP2a. For this reason, crystal growth of the conductive part PP1a tends to be larger than that of the conductive part PP2a, and the crystal grains tend to be larger.

また活性領域およびゲート接続領域のトランジスタTGは、いずれもゲート絶縁膜GIおよびゲート電極GEの側面が追加絶縁膜ETIで覆われていることが好ましい。追加絶縁膜ETIは当該領域の近傍における電界を緩和する目的で形成され、たとえばシリコン酸化膜により形成されることが好ましい。   Further, in each of the transistors TG in the active region and the gate connection region, the side surfaces of the gate insulating film GI and the gate electrode GE are preferably covered with the additional insulating film ETI. The additional insulating film ETI is formed for the purpose of relaxing the electric field in the vicinity of the region, and is preferably formed of, for example, a silicon oxide film.

次に、本実施の形態の半導体装置(Advanced SRAM)の、特に図5に示す領域の製造方法について、図6〜図17を参照しながら説明する。   Next, a method for manufacturing the region shown in FIG. 5 of the semiconductor device (Advanced SRAM) of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図6を参照して、まずたとえばp型不純物を含むシリコン単結晶からなる半導体基板SUBが準備される。次に、半導体基板SUBの主表面上において活性領域と、活性領域間を区画する絶縁層SI(後にゲート接続領域となる領域を含む)とが形成される。   Referring to FIG. 6, first, a semiconductor substrate SUB made of, for example, a silicon single crystal containing p-type impurities is prepared. Next, an active region and an insulating layer SI (including a region that later becomes a gate connection region) that partitions the active region are formed on the main surface of the semiconductor substrate SUB.

具体的には図示されないが、まず半導体基板SUBの一方(上側)の主表面上に、たとえばシリコン酸化膜からなるパッド酸化膜と、シリコン窒化膜とが順に形成される。次に、通常の写真製版技術およびエッチング技術により、絶縁層SIが形成される領域におけるパッド酸化膜、シリコン窒化膜、および半導体基板SUBの一部が除去される。この処理により絶縁層SIが形成される領域における半導体基板SUBの一部には溝が形成される。この溝を充填するように、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、シリコン酸化膜が堆積されることにより、絶縁層SIが形成される。絶縁層SIが形成された後、半導体基板SUBの主表面上のパッド酸化膜を残して、たとえばウェットエッチング技術により、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が除去される。   Although not specifically shown, first, a pad oxide film made of, for example, a silicon oxide film and a silicon nitride film are sequentially formed on one (upper) main surface of the semiconductor substrate SUB. Next, a part of the pad oxide film, silicon nitride film, and semiconductor substrate SUB in the region where the insulating layer SI is formed is removed by a normal photolithography technique and etching technique. By this process, a groove is formed in a part of the semiconductor substrate SUB in the region where the insulating layer SI is formed. An insulating layer SI is formed by depositing a silicon oxide film by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method so as to fill the groove. After the insulating layer SI is formed, the silicon nitride film and the silicon oxide film are removed by, for example, a wet etching technique, leaving the pad oxide film on the main surface of the semiconductor substrate SUB.

次に、通常の写真製版技術を用いて、不純物領域としてのウェルを形成したい領域に開口を有するレジスト膜のパターンが形成される。当該レジスト膜をマスクとして、通常の注入技術により、p型ウェル領域PWLを形成する領域における半導体基板SUBの内部に、ボロン(B)などのp型不純物のイオンが注入される。p型不純物のイオンが形成された後、通常の熱処理が行なわれることにより、当該不純物が拡散され、p型ウェル領域PWLが形成される。以上により、半導体基板SUBの主表面上に、活性領域と、活性領域間を区画する絶縁層SIとが形成される。   Next, a resist film pattern having an opening in a region where a well as an impurity region is to be formed is formed using a normal photolithography technique. Using the resist film as a mask, ions of a p-type impurity such as boron (B) are implanted into the semiconductor substrate SUB in a region where the p-type well region PWL is to be formed by a normal implantation technique. After ions of the p-type impurity are formed, normal heat treatment is performed to diffuse the impurity and form a p-type well region PWL. Thus, the active region and the insulating layer SI that partitions the active region are formed on the main surface of the semiconductor substrate SUB.

図7を参照して、上記のパッド酸化膜が除去された後、たとえば熱酸化法を用いて、ゲート絶縁膜GIが半導体基板SUBの主表面の上面(絶縁層SIの上面を除く)を覆うように形成される。ゲート絶縁膜GIはたとえばシリコン酸化膜からなることが好ましい。ゲート絶縁膜GIの上面を覆うように、たとえばCVD法により多結晶シリコンの薄膜が形成され、さらにたとえばスパッタ法によりタングステン(タングステンシリサイド:WSi)の薄膜が形成される。多結晶シリコンの薄膜およびタングステンの薄膜は、タングステンシリサイド(いわゆるポリサイド構造)としてのゲート電極GEを形成するためのものである。さらにその上面を覆うように、たとえばCVD法により、絶縁膜ILが形成される。絶縁膜ILはたとえばシリコン窒化膜の単層であってもよいし、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜(いわゆるテトラエトキシシラン(TEOS)膜)との2層からなってもよい。   Referring to FIG. 7, after the pad oxide film is removed, gate insulating film GI covers the upper surface of the main surface of semiconductor substrate SUB (excluding the upper surface of insulating layer SI) using, for example, a thermal oxidation method. Formed as follows. Gate insulating film GI is preferably made of, for example, a silicon oxide film. A polycrystalline silicon thin film is formed by, for example, a CVD method so as to cover the upper surface of the gate insulating film GI, and a tungsten (tungsten silicide: WSi) thin film is further formed by, for example, a sputtering method. The thin film of polycrystalline silicon and the thin film of tungsten are for forming the gate electrode GE as tungsten silicide (so-called polycide structure). Further, an insulating film IL is formed by, for example, a CVD method so as to cover the upper surface. The insulating film IL may be, for example, a single layer of a silicon nitride film, or may be composed of two layers of a silicon nitride film and a silicon oxide film (so-called tetraethoxysilane (TEOS) film).

次に通常の写真製版技術およびエッチング技術により、トランジスタTGを構成する積層構造となるようにパターニングされた後、当該積層構造のゲート絶縁膜GIおよびゲート電極GEの側壁面にはたとえばシリコン酸化膜からなる追加絶縁膜ETIが形成される。この追加絶縁膜ETIはゲート電極GEを酸化することにより形成される。図7においては追加絶縁膜ETIはゲート絶縁膜GIおよびゲート電極GEの側壁面を覆う。   Next, after patterning so as to form a laminated structure constituting the transistor TG by a normal photoengraving technique and etching technique, the sidewall surfaces of the gate insulating film GI and the gate electrode GE of the laminated structure are made of, for example, a silicon oxide film. An additional insulating film ETI is formed. This additional insulating film ETI is formed by oxidizing the gate electrode GE. In FIG. 7, the additional insulating film ETI covers the side walls of the gate insulating film GI and the gate electrode GE.

次に、上記の構成された積層構造をマスクとして、通常の注入技術により、p型ウェル領域PWL内の半導体基板SUBの主表面に、n型不純物領域が形成される。さらに上記の積層構造を覆うようにシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜が形成された後、通常の写真製版技術およびエッチング技術により、上記積層構造の側壁面を覆う側壁絶縁膜SWとしてパターニングされる。その後さらに、通常の注入技術により、p型ウェル領域PWL内の半導体基板SUBの主表面に、n型不純物領域が形成される。このようにして形成されたn型不純物領域が、トランジスタTGのソース/ドレイン領域S/Dとなる。その後、さらに上記積層構造および半導体基板SUBの表面上を覆うように、たとえばCVD法により、たとえばシリコン窒化膜からなるライナー膜LFが形成される。以上の工程により、活性領域、ゲート接続領域ともにトランジスタTGが形成される。   Next, an n-type impurity region is formed on the main surface of the semiconductor substrate SUB in the p-type well region PWL by a normal implantation technique using the stacked structure configured as described above as a mask. Further, after an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed so as to cover the laminated structure, patterning is performed as a sidewall insulating film SW covering the sidewall surface of the laminated structure by a normal photolithography technique and etching technique. Is done. Thereafter, an n-type impurity region is formed on the main surface of the semiconductor substrate SUB in the p-type well region PWL by a normal implantation technique. The n-type impurity region thus formed becomes the source / drain region S / D of the transistor TG. Thereafter, a liner film LF made of, for example, a silicon nitride film is formed by, for example, a CVD method so as to cover the laminated structure and the surface of the semiconductor substrate SUB. Through the above steps, the transistor TG is formed in both the active region and the gate connection region.

以上の絶縁膜ILおよび側壁絶縁膜SW、ライナー膜LFは、後に形成される層間絶縁層II1をエッチングする際のストッパ膜として形成される。このため上記の各絶縁膜は上記の材料に限らず、層間絶縁層II1と異なる材料、特に層間絶縁層II1とのエッチング選択比の高い絶縁膜材料からなることが好ましい。   The insulating film IL, the side wall insulating film SW, and the liner film LF are formed as a stopper film when the interlayer insulating layer II1 to be formed later is etched. For this reason, each of the insulating films is not limited to the above-described material, and is preferably made of a material different from the interlayer insulating layer II1, particularly an insulating film material having a high etching selectivity with the interlayer insulating layer II1.

図8を参照して、たとえばCVD法を用いてシリコン酸化膜(ホウ素−リンテトラエチルオルトシリケート(BPTEOS)膜)からなる層間絶縁層II1が形成される。層間絶縁層II1は図7の積層構造を覆うように半導体基板SUBの主表面上に形成される。その後、熱処理により層間絶縁層II1の最上面が平坦化される。その後、たとえばCMP(Chemical Mechanical Polishing)と呼ばれる平坦化処理により、層間絶縁層II1の最上面が研磨される。この研磨は、層間絶縁層II1とは異なる材料により形成されたライナー膜LFや絶縁膜ILに(高さ(厚み)の点で)達することにより停止(終了)することが好ましい。   Referring to FIG. 8, interlayer insulating layer II1 made of a silicon oxide film (boron-phosphorous tetraethylorthosilicate (BPTEOS) film) is formed by using, for example, a CVD method. Interlayer insulating layer II1 is formed on the main surface of semiconductor substrate SUB so as to cover the stacked structure of FIG. Thereafter, the top surface of the interlayer insulating layer II1 is planarized by heat treatment. Thereafter, the uppermost surface of the interlayer insulating layer II1 is polished by a planarization process called CMP (Chemical Mechanical Polishing), for example. This polishing is preferably stopped (terminated) by reaching (in terms of height (thickness)) the liner film LF or the insulating film IL formed of a material different from that of the interlayer insulating layer II1.

図9を参照して、図8において研磨された最上面にたとえばシリコン酸化膜からなる予備絶縁膜RIが形成される。予備絶縁膜RIは後述する図10に示すドライエッチングの際に初期段階として絶縁膜を除去するいわゆるブレイクスルー工程において、層間絶縁層II1とともに絶縁膜ILがエッチングされることを抑制するためのものである。したがって予備絶縁膜RIは絶縁膜ILと異なる(絶縁膜ILとのエッチング選択比の高い)絶縁膜材料であるシリコン酸化膜から形成されることが好ましい。   Referring to FIG. 9, a preliminary insulating film RI made of, for example, a silicon oxide film is formed on the uppermost surface polished in FIG. The preliminary insulating film RI is for suppressing the etching of the insulating film IL together with the interlayer insulating layer II1 in a so-called breakthrough process in which the insulating film is removed as an initial stage in dry etching shown in FIG. is there. Therefore, the preliminary insulating film RI is preferably formed of a silicon oxide film which is an insulating film material different from the insulating film IL (having a high etching selectivity with the insulating film IL).

次に、図9および図10を参照して、レジストパターンPHRが形成された後、まず上記のブレイクスルー工程において、レジストパターンPHRに覆われない(すなわち活性領域における)予備絶縁膜RIがエッチングにより除去される。予備絶縁膜RIに引き続き、活性領域における隣接するトランジスタTGに挟まれる領域の層間絶縁層II1がエッチングにより除去される。   Next, referring to FIG. 9 and FIG. 10, after the resist pattern PHR is formed, first, in the breakthrough process, the preliminary insulating film RI that is not covered with the resist pattern PHR (that is, in the active region) is etched. Removed. Subsequent to the preliminary insulating film RI, the interlayer insulating layer II1 in the region sandwiched between the adjacent transistors TG in the active region is removed by etching.

図10および図11を参照して、図10において層間絶縁層II1が除去された領域におけるライナー膜LFが除去される。この処理により、後にプラグCTを形成するための第1の開口部CV1が形成される。なお図10の工程において除去されなかった予備絶縁膜RIは、レジストパターンPHRが除去された後、たとえばライナー膜LFが除去される際に除去される。この場合はライナー膜LFとともに予備絶縁膜RIが除去される条件を用いて両者が除去される。また、後工程における多結晶シリコン層を形成する前にウェットエッチングを行なうことにより予備絶縁膜RIが除去されてもよい。   Referring to FIGS. 10 and 11, liner film LF in the region where interlayer insulating layer II1 is removed in FIG. 10 is removed. By this processing, a first opening CV1 for later forming the plug CT is formed. The preliminary insulating film RI that has not been removed in the process of FIG. 10 is removed, for example, when the liner film LF is removed after the resist pattern PHR is removed. In this case, both are removed by using the condition that the preliminary insulating film RI is removed together with the liner film LF. Further, the preliminary insulating film RI may be removed by performing wet etching before forming the polycrystalline silicon layer in a later step.

図12を参照して、たとえばCVD法により、図11において形成された第1の開口部CV1を構成する内壁面、すなわち活性領域におけるトランジスタTGの側壁面を覆うように、半導体基板SUBの主表面上および層間絶縁層II1上に、たとえばシリコン窒化膜などの絶縁膜が形成される。その後、通常の写真製版技術およびエッチング技術により、図11において形成された第1の開口部CV1を構成する内壁面、すなわち活性領域におけるトランジスタTGの側壁面を覆うように、当該絶縁膜からなる枠付け絶縁膜WSWが形成される。   Referring to FIG. 12, the main surface of semiconductor substrate SUB is formed by CVD, for example, so as to cover the inner wall surface forming first opening CV1 formed in FIG. 11, that is, the side wall surface of transistor TG in the active region. An insulating film such as a silicon nitride film is formed on upper and interlayer insulating layer II1. Thereafter, a frame made of the insulating film is formed so as to cover the inner wall surface constituting the first opening CV1 formed in FIG. 11, that is, the side wall surface of the transistor TG in the active region, by a normal photolithography technique and etching technique. The attached insulating film WSW is formed.

図13を参照して、たとえばCVD法により、たとえば多結晶シリコンからなり導電性不純物を含む第1の導電層PP1が形成される。第1の導電層PP1は、枠付け絶縁膜WSWが形成された第1の開口部CV1を充填するように形成される。   Referring to FIG. 13, first conductive layer PP1 made of, for example, polycrystalline silicon and containing conductive impurities is formed by, eg, CVD. The first conductive layer PP1 is formed so as to fill the first opening CV1 in which the frame insulating film WSW is formed.

図14を参照して、通常の写真製版技術により、ゲート接続領域におけるトランジスタTGのゲート電極GEと、より上側の層とを電気的に接続するプラグSNC(図5参照)を形成するためのレジストパターンPHR(感光剤)が形成される。   Referring to FIG. 14, a resist for forming a plug SNC (see FIG. 5) for electrically connecting the gate electrode GE of the transistor TG in the gate connection region and the upper layer by a normal photolithography technique. A pattern PHR (photosensitive agent) is formed.

図15を参照して、図14のレジストパターンPHRを用いて、通常のエッチング技術により、後にプラグSNCを形成するための第2の開口部CV2が形成される。具体的には、以下の手順により第2の開口部CV2が形成されることが好ましい。まず当該レジストパターンPHRにより、ゲート接続領域のゲート電極GEと平面視において重なる領域の第1の導電層PP1が除去されるようにパターニングされる。次に、レジストパターンPHRが除去された後、第1の導電層PP1のパターンをマスクとして用いることにより、除去された第1の導電層PP1の真下における絶縁膜IL、層間絶縁層II1が除去される。少なくとも、形成される第2の開口部CV2の底面の一部がゲート電極GEの特に最上面に達するように、第1の導電層PP1の下側に接する層からゲート電極GEの最上面までの間に配置される各層の一部が除去されることが好ましい。   Referring to FIG. 15, second opening CV2 for forming plug SNC later is formed by a normal etching technique using resist pattern PHR in FIG. Specifically, the second opening CV2 is preferably formed by the following procedure. First, the resist pattern PHR is patterned so that the first conductive layer PP1 in a region overlapping the gate electrode GE in the gate connection region in plan view is removed. Next, after the resist pattern PHR is removed, by using the pattern of the first conductive layer PP1 as a mask, the insulating film IL and the interlayer insulating layer II1 just under the removed first conductive layer PP1 are removed. The At least a part of the bottom surface of the second opening CV2 to be formed reaches the uppermost surface of the gate electrode GE from the layer in contact with the lower side of the first conductive layer PP1 so that the uppermost surface of the gate electrode GE is reached. It is preferable that a part of each layer arrange | positioned between is removed.

第2の開口部CV2はその少なくとも一部が、ゲート電極GEと接するように形成されることが好ましい。また第2の開口部CV2は一部の領域においてオーバーエッチングされることにより、たとえば絶縁層SIに達するように形成されてもよい。   The second opening CV2 is preferably formed so that at least a part thereof is in contact with the gate electrode GE. The second opening CV2 may be formed so as to reach, for example, the insulating layer SI by being over-etched in a part of the region.

図16を参照して、図15の工程の後に、さらにゲート電極GEの一部がエッチング除去される。このため第2の開口部CV2は、その内壁面がゲート電極GEの内部に食い込むように形成される。このようにすることにより、第2の開口部CV2の内壁面とゲート電極GEの内部との接触面積が、第2の開口部CV2の平面視における面積よりも大きくなるように第2の開口部CV2が形成されることがより好ましい。   Referring to FIG. 16, after the step of FIG. 15, a part of gate electrode GE is further removed by etching. For this reason, the second opening CV2 is formed such that the inner wall surface thereof bites into the gate electrode GE. By doing so, the second opening portion is configured such that the contact area between the inner wall surface of the second opening portion CV2 and the inside of the gate electrode GE is larger than the area of the second opening portion CV2 in plan view. More preferably, CV2 is formed.

ゲート接続領域のゲート電極GEがエッチングされるとき、活性領域においては、第1の開口部CV1を充填するように形成された第1の導電層PP1の一部(上側の一部分)が併せて除去される。これはゲート電極GEを構成するWSi(ポリサイド構造)と、第1の導電層PP1とのエッチング選択比が低いためである。ただし第2の開口部CV2を形成するためのエッチング除去とは別の工程により、第1の開口部CV1における第1の導電層PP1の一部が除去されてもよい。このように第1の開口部の内部における第1の導電層PP1の一部が除去されることにより、第1の導電部PP1aが形成される。   When the gate electrode GE in the gate connection region is etched, a part (upper part) of the first conductive layer PP1 formed so as to fill the first opening CV1 is also removed in the active region. Is done. This is because the etching selectivity between WSi (polycide structure) constituting the gate electrode GE and the first conductive layer PP1 is low. However, a part of the first conductive layer PP1 in the first opening CV1 may be removed by a process different from the etching removal for forming the second opening CV2. Thus, by removing a part of the first conductive layer PP1 inside the first opening, the first conductive portion PP1a is formed.

上記のようにレジストパターンPHRは最上層の第1の導電層PP1のエッチングのみに用いて、より下側の各層は第1の導電層PP1のパターンをマスクとしてエッチングすることにより、以下の作用効果を有する。すなわちレジストパターンPHRを用いてエッチング除去されるのは第1の導電層PP1のみであるため、レジストパターンPHRをより薄く形成することができる。レジストパターンPHRを薄く形成すれば、レジストパターンPHRの開口部のアスペクト比が過剰に大きくなるのを抑制する観点から、形成されるレジストパターンPHRの開口部の幅も小さくなる。そのためより幅の小さい第2の開口部CV2を形成することが可能となる。   As described above, the resist pattern PHR is used only for etching the uppermost first conductive layer PP1, and the lower layers are etched using the pattern of the first conductive layer PP1 as a mask. Have That is, since only the first conductive layer PP1 is etched away using the resist pattern PHR, the resist pattern PHR can be formed thinner. If the resist pattern PHR is formed thin, the width of the opening of the formed resist pattern PHR is also reduced from the viewpoint of suppressing an excessive increase in the aspect ratio of the opening of the resist pattern PHR. Therefore, the second opening CV2 having a smaller width can be formed.

また、レジストパターンPHRを除去した後に追加のエッチングを行なうことにより、エッチングにより形成される開口部の内壁面に、レジストパターンPHRなどに起因するデポ物(堆積物)が付着することを抑制することができる。   Further, by performing additional etching after removing the resist pattern PHR, it is possible to prevent deposits (deposits) due to the resist pattern PHR from adhering to the inner wall surface of the opening formed by the etching. Can do.

図17を参照して、第1の開口部CV1内のうち第1の導電層PP1が除去された領域(第1の導電部上)、および第2の開口部CV2を充填するように、たとえばCVD法により第2の導電層PP2が形成される。   Referring to FIG. 17, for example, the first opening CV <b> 1 in which the first conductive layer PP <b> 1 is removed (on the first conductive portion) and the second opening CV <b> 2 are filled. The second conductive layer PP2 is formed by the CVD method.

第2の導電層PP2は、たとえば多結晶シリコンからなり導電性不純物を含むことが好ましい。ここで第1の導電層PP1と第2の導電層PP2とに含まれる導電性不純物は、形成される半導体装置の設計仕様等に応じて最適の濃度とすることができる。このため第1の導電層PP1と第2の導電層PP2との当該濃度が異なっていてもよく、たとえば第2の導電層PP2は第1の導電層PP1よりも、含まれる導電性不純物の濃度が高くなっていてもよい。   Second conductive layer PP2 is preferably made of, for example, polycrystalline silicon and contains conductive impurities. Here, the conductive impurities contained in the first conductive layer PP1 and the second conductive layer PP2 can be set to an optimum concentration according to the design specifications of the semiconductor device to be formed. Therefore, the concentrations of the first conductive layer PP1 and the second conductive layer PP2 may be different. For example, the concentration of the conductive impurities contained in the second conductive layer PP2 is higher than that of the first conductive layer PP1. May be higher.

その後、およそトランジスタTG(絶縁膜IL)の最上面の高さより上側に形成される第2の導電層PP2がエッチバックされる。このようにすれば、図5に示すように、第2の導電層PP2は、第1の開口部CV1においては第2の導電部PP2aとして形成され、第2の開口部CV2においては第3の導電部PP2bとして形成される。たとえば第2の導電層PP2が第1の導電層PP1より含まれる導電性不純物の濃度が高ければ、第2および第3の導電部PP2a,PP2bは、第1の導電部PP1aよりも含まれる導電性不純物の濃度が高くなる。その結果、全体として第3の導電部PP2bを含むプラグSNCは、全体として第1および第2の導電部PP1a,PP2aを含むプラグCTよりも、導電性不純物の濃度が高くなるため、電気抵抗が低くなる。   Thereafter, the second conductive layer PP2 formed approximately above the height of the uppermost surface of the transistor TG (insulating film IL) is etched back. In this way, as shown in FIG. 5, the second conductive layer PP2 is formed as the second conductive portion PP2a in the first opening CV1, and the third conductive layer PP2a in the second opening CV2. It is formed as a conductive part PP2b. For example, if the concentration of conductive impurities contained in the second conductive layer PP2 is higher than that in the first conductive layer PP1, the second and third conductive portions PP2a and PP2b are more conductive than the first conductive portion PP1a. The concentration of ionic impurities increases. As a result, since the plug SNC including the third conductive portion PP2b as a whole has a higher concentration of conductive impurities than the plug CT including the first and second conductive portions PP1a and PP2a as a whole, the electrical resistance is increased. Lower.

次に、比較例である図18〜図24を参照しながら、本実施の形態の作用効果について説明する。まず図18を参照しながら、比較例における本実施の形態の図5に示す領域の構成について説明する。   Next, the effect of this Embodiment is demonstrated, referring FIGS. 18-24 which are comparative examples. First, the configuration of the region shown in FIG. 5 of the present embodiment in the comparative example will be described with reference to FIG.

図18を参照して、比較例における本実施の形態の図5に示す領域は、プラグCTおよびプラグSNCがいずれも単一の導電部PP1aのみを含んでいる。ここに含まれる導電部PP1aの代わりに上記の導電部PP2aが用いられてもよい。すなわち比較例においては本実施の形態のように、プラグCTにおける導電部が2層となっていない。   Referring to FIG. 18, in the region shown in FIG. 5 of the present embodiment in the comparative example, both plug CT and plug SNC include only a single conductive portion PP1a. The conductive part PP2a may be used instead of the conductive part PP1a included therein. That is, in the comparative example, unlike the present embodiment, the conductive portion in the plug CT is not two layers.

また活性領域に形成されるトランジスタTGのそれぞれには枠付け絶縁膜WSWが形成されていない。絶縁膜ILの上面上にはライナー膜LFが形成されており、ライナー膜LFを介在して層間絶縁層II1が形成されている。なおドライバトランジスタのソース/ドレイン領域S/Dのいずれか一方は、低濃度n型不純物領域S/D1と、低濃度n型不純物領域S/D1よりも濃度の高い高濃度n型不純物領域S/D2との2つの領域を有していてもよい。   Further, the frame insulating film WSW is not formed in each of the transistors TG formed in the active region. A liner film LF is formed on the upper surface of the insulating film IL, and an interlayer insulating layer II1 is formed with the liner film LF interposed therebetween. One of the source / drain regions S / D of the driver transistor includes a low concentration n-type impurity region S / D1 and a high concentration n-type impurity region S / D having a higher concentration than the low concentration n-type impurity region S / D1. You may have two area | regions with D2.

このようにすれば、アクセストランジスタの駆動能力に対するドライバトランジスタの駆動能力の割合を示すいわゆるβ比の値を向上し、SRAM全体の機能を向上することができる。またプラグCTから不純物領域S/Dへの導電性不純物の拡散に起因する、プラグCTと不純物領域S/Dとの接合部におけるリーク電流を低減することができる。上記されないが、本実施の形態においても図18と同様に不純物領域S/D1とS/D2とを有する構成を有してもよい。   In this way, the value of the so-called β ratio indicating the ratio of the driving capability of the driver transistor to the driving capability of the access transistor can be improved, and the function of the entire SRAM can be improved. In addition, leakage current at the junction between the plug CT and the impurity region S / D due to diffusion of conductive impurities from the plug CT to the impurity region S / D can be reduced. Although not described above, the present embodiment may have a structure having impurity regions S / D1 and S / D2 as in FIG.

以上の点において、上記比較例は本実施の形態と異なっている。次に図19〜図24を参照しながら、比較例の半導体装置(Advanced SRAM)の、特に図18に示す領域の製造方法について説明する。   In the above points, the comparative example is different from the present embodiment. Next, a method for manufacturing the region shown in FIG. 18 of the semiconductor device (Advanced SRAM) of the comparative example will be described with reference to FIGS.

図19を参照して、基本的に本実施の形態の図6〜図7に示す各工程と同様の処理がなされた後、図8の工程と同様に層間絶縁層II1が形成される。その後、層間絶縁層II1の上面が研磨されることなく、層間絶縁層II1上に、図14の工程と同様に、プラグSNC(図5参照)を形成するためのレジストパターンPHR(感光剤)が形成される。図20〜図21を参照して、その後図15〜図16の工程と同様の処理がなされることにより、第2の開口部CV2が形成される。   Referring to FIG. 19, basically the same processing as that shown in FIGS. 6 to 7 of the present embodiment is performed, and then interlayer insulating layer II1 is formed as in the step of FIG. Thereafter, the upper surface of the interlayer insulating layer II1 is not polished, and a resist pattern PHR (photosensitive agent) for forming the plug SNC (see FIG. 5) is formed on the interlayer insulating layer II1 as in the step of FIG. It is formed. Referring to FIGS. 20 to 21, the second opening CV <b> 2 is formed by performing the same processing as the steps of FIGS. 15 to 16 thereafter.

図22を参照して、レジストパターンPHRが形成された後、活性領域における隣接するトランジスタTGに挟まれる領域の層間絶縁層II1がエッチングにより除去され、第1の開口部CV1が形成される。図23を参照して、レジストパターンPHRが除去された後、露出されたライナー膜LFがエッチング除去される。   Referring to FIG. 22, after formation of resist pattern PHR, interlayer insulating layer II1 in the region sandwiched between adjacent transistors TG in the active region is removed by etching, and first opening CV1 is formed. Referring to FIG. 23, after the resist pattern PHR is removed, the exposed liner film LF is removed by etching.

図24を参照して、第1の開口部CV1および第2の開口部CV2のほぼ全体を充填するように、単一種類の導電層PP1が形成される。その後、上記導電層PP1がエッチバックされることにより、導電部PP1aを含むプラグCTを有する図18に示す構成が形成される。   Referring to FIG. 24, a single type of conductive layer PP1 is formed so as to fill almost the entire first opening CV1 and second opening CV2. Thereafter, the conductive layer PP1 is etched back, whereby the configuration shown in FIG. 18 having the plug CT including the conductive portion PP1a is formed.

なお図18〜図24の比較例においても、本実施の形態と同様に、ドライバトランジスタのソース/ドレイン領域S/Dの双方が(S/D1およびS/D2を有さず)単一の不純物領域のみを有する構成であってもよい。   In the comparative examples of FIGS. 18 to 24, as in the present embodiment, both the source / drain regions S / D of the driver transistor are single impurities (without S / D1 and S / D2). A configuration having only a region may be used.

以下、本実施の形態の作用効果について説明する。
以上のように、ゲート接続領域の第2の開口部CV2が第1の開口部CV1よりも先に形成される場合、第1の開口部CV1が形成された後に第2の開口部CV2の内壁面が露出した状態で第1の開口部CV1に枠付け絶縁膜WSW(図12参照)を形成すれば、第2の開口部CV2の内壁面にも意図せず絶縁膜WSWが形成されることがある。第2の開口部CV2(プラグSNC)はゲート電極GEとの接触面積を大きくし、ゲート電極GEとの接触抵抗を小さくする目的で、ゲート電極GEの一部をエッチングするように形成される。このため第2の開口部CV2の内壁面に枠付け絶縁膜WSWが形成されれば、プラグSNCのゲート電極との接触抵抗が著しく増加し、ゲート接続領域におけるトランジスタTGの機能が損なわれる可能性がある。このような問題を回避するために図18〜図24においては、枠付け絶縁膜WSWが形成されない。したがって微細化により第1の開口部CV1の幅が狭くなれば、トランジスタTGのストッパ膜がショートマージンを超える誤差だけ過剰にエッチングされた場合に、形成されるプラグCTがゲート電極GEと短絡する可能性がある。
Hereinafter, the function and effect of the present embodiment will be described.
As described above, when the second opening CV2 in the gate connection region is formed before the first opening CV1, the inside of the second opening CV2 is formed after the first opening CV1 is formed. If the frame insulating film WSW (see FIG. 12) is formed in the first opening CV1 with the wall surface exposed, the insulating film WSW is unintentionally formed on the inner wall surface of the second opening CV2. There is. The second opening CV2 (plug SNC) is formed so as to etch a part of the gate electrode GE for the purpose of increasing the contact area with the gate electrode GE and reducing the contact resistance with the gate electrode GE. For this reason, if the frame insulating film WSW is formed on the inner wall surface of the second opening CV2, the contact resistance with the gate electrode of the plug SNC increases remarkably, and the function of the transistor TG in the gate connection region may be impaired. There is. In order to avoid such a problem, the frame insulating film WSW is not formed in FIGS. Therefore, if the width of the first opening CV1 becomes narrow due to miniaturization, the formed plug CT can be short-circuited with the gate electrode GE when the stopper film of the transistor TG is excessively etched by an error exceeding the short margin. There is sex.

このため本実施の形態においては、第1の開口部CV1を先に形成し、枠付け絶縁膜WSWを形成する。このため、たとえ第1の開口部CV1が絶縁膜を過剰にエッチングするように形成されていても、追加で形成された枠付け絶縁膜WSWにより、プラグCTを構成する導電部とゲート電極GEとの短絡が抑制される。   Therefore, in the present embodiment, the first opening CV1 is formed first, and the framed insulating film WSW is formed. For this reason, even if the first opening CV1 is formed so as to etch the insulating film excessively, the conductive part constituting the plug CT and the gate electrode GE are formed by the additionally formed framed insulating film WSW. The short circuit is suppressed.

また第1の開口部CV1の内部が第1の導電層PP1で充填された状態で第2の開口部CV2が形成されるので、第2の開口部CV2を形成するエッチングに伴い、第1の開口部CV1の真下の半導体基板SUBがエッチングされるなどの不具合の発生を抑制することができる。第1の導電層PP1が半導体基板SUBの表面を保護するためである。第1の開口部CV1に形成された第1の導電層PP1の一部は、第2の開口部CV2を形成するためのエッチングに伴い除去されるが、このため第1の開口部CV1の内部にも第2の導電層PP2を形成することが可能となり、むしろ好都合である。   Further, since the second opening CV2 is formed in a state where the inside of the first opening CV1 is filled with the first conductive layer PP1, the first opening CV2 is formed along with the etching for forming the second opening CV2. Generation | occurrence | production of malfunctions, such as the semiconductor substrate SUB directly under opening CV1, being etched, can be suppressed. This is because the first conductive layer PP1 protects the surface of the semiconductor substrate SUB. A part of the first conductive layer PP1 formed in the first opening CV1 is removed along with the etching for forming the second opening CV2. For this reason, the inside of the first opening CV1 is removed. In addition, it is possible to form the second conductive layer PP2, which is rather convenient.

本実施の形態においては、活性領域のプラグCTは、導電部PP1aと導電部PP2aとの2層の導電部を有する。これは第1の開口部CV1が形成された後に第1の導電層PP1(導電部PP1a)が形成され、その後第2の開口部CV2が形成された後に第1の開口部CV1(および第2の開口部CV2)には第2の導電層PP2(導電部PP2a)が形成されるためである。このように第1の開口部CV1と第2の開口部CV2との導電層PP1,PP2の形成を別工程とすることにより、プラグCTを構成する導電部を2層構造とすることができる。   In the present embodiment, the plug CT in the active region has two layers of conductive portions, ie, a conductive portion PP1a and a conductive portion PP2a. This is because the first conductive layer PP1 (conductive portion PP1a) is formed after the first opening CV1 is formed, and then the first opening CV1 (and second) after the second opening CV2 is formed. This is because the second conductive layer PP2 (conductive portion PP2a) is formed in the opening CV2). Thus, by forming the conductive layers PP1 and PP2 in the first opening CV1 and the second opening CV2 as separate steps, the conductive portion constituting the plug CT can have a two-layer structure.

導電部を2層構造とすることにより、各導電部に含まれる導電性不純物の濃度を適宜変更することができる。このため当該半導体装置の設計仕様等に応じたプラグCTの電気抵抗、トランジスタTGとの接触抵抗などの電気的特性を調整する自由度を高めることができる。   When the conductive portion has a two-layer structure, the concentration of conductive impurities contained in each conductive portion can be changed as appropriate. Therefore, it is possible to increase the degree of freedom for adjusting the electrical characteristics such as the electrical resistance of the plug CT and the contact resistance with the transistor TG according to the design specifications of the semiconductor device.

たとえば本実施の形態においては、プラグCTの上側に形成される導電部PP2aにおける導電性不純物の濃度が、プラグCTの下側に形成される導電部PP1aにおける導電性不純物の濃度よりも高くなっている。すなわちプラグCTの下側において上側よりも導電性不純物の濃度が低くなっている。このため、プラグCTの下側の導電部PP1aから、これに接続されるソース/ドレイン領域S/Dに導電性不純物が拡散し、トランジスタTGの電気的特性に影響を与える不具合が起こる可能性を低減することができる。   For example, in the present embodiment, the concentration of conductive impurities in the conductive portion PP2a formed on the upper side of the plug CT is higher than the concentration of conductive impurities in the conductive portion PP1a formed on the lower side of the plug CT. Yes. That is, the concentration of conductive impurities is lower on the lower side of the plug CT than on the upper side. For this reason, there is a possibility that a conductive impurity diffuses from the lower conductive portion PP1a of the plug CT to the source / drain region S / D connected thereto, thereby causing a problem that affects the electrical characteristics of the transistor TG. Can be reduced.

また上記の構成とするために、第1の導電層PP1よりも第2の導電層PP2の導電性不純物の濃度を高くすれば、プラグSNCと、ゲート接続領域におけるゲート電極GEとの接触抵抗をより小さくすることができる。このためゲート接続領域におけるトランジスタTGの駆動能力をより高めることができる。   Further, in order to obtain the above configuration, if the concentration of the conductive impurity in the second conductive layer PP2 is made higher than that in the first conductive layer PP1, the contact resistance between the plug SNC and the gate electrode GE in the gate connection region is reduced. It can be made smaller. For this reason, the driving capability of the transistor TG in the gate connection region can be further increased.

このようにプラグCTは、特にソース/ドレイン領域S/Dと接続される下部において、導電性不純物の濃度がより低いことが好ましく、プラグSNCは、ゲート電極GEと接続される下部において、導電性不純物の濃度がより高いことが好ましい。すなわち、プラグSNCの電気抵抗が、プラグCTの電気抵抗よりも低くなることがより好ましい。   As described above, the plug CT preferably has a lower concentration of conductive impurities particularly in the lower portion connected to the source / drain region S / D, and the plug SNC is electrically conductive in the lower portion connected to the gate electrode GE. It is preferable that the impurity concentration is higher. That is, it is more preferable that the electrical resistance of the plug SNC is lower than the electrical resistance of the plug CT.

(実施の形態2)
本実施の形態は、実施の形態1と比較して、プラグCT,SNCの導電部の構成、およびその製造方法において異なっている。まず図25を参照しながら、本実施の形態の半導体装置の、特にトランジスタTGが形成される層の態様について、より詳細に説明する。
(Embodiment 2)
The present embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the conductive parts of the plugs CT and SNC and the manufacturing method thereof. First, with reference to FIG. 25, the aspect of the semiconductor device of this embodiment, in particular, the layer in which the transistor TG is formed will be described in more detail.

図25を参照して、本実施の形態においては、プラグCTには導電部PP2a(第4の導電部)の1層の導電部を有しており、活性領域におけるトランジスタTGのソース/ドレイン領域S/Dに達するように延びる。このようにして、プラグCTはソース/ドレイン領域S/Dと電気的に接続されている。一方、プラグSNCには導電部PP1a(第5の導電部)と導電部PP2b(第6の導電部)との2層の導電部を有しており、トランジスタTGのゲート電極GEと電気的に接続されている。   Referring to FIG. 25, in the present embodiment, plug CT has one conductive portion of conductive portion PP2a (fourth conductive portion), and the source / drain region of transistor TG in the active region. Extends to reach S / D. In this way, the plug CT is electrically connected to the source / drain region S / D. On the other hand, the plug SNC has a two-layer conductive portion of a conductive portion PP1a (fifth conductive portion) and a conductive portion PP2b (sixth conductive portion), and is electrically connected to the gate electrode GE of the transistor TG. It is connected.

本実施の形態においても、プラグCT,SNCを構成する導電部PP1a,PP2a,PP2bは、いずれも多結晶シリコンからなることが好ましい。導電部PP1aに含まれる(多結晶シリコンの)導電性不純物の濃度は、導電部PP2a,PP2bに含まれる(多結晶シリコンの)導電性不純物の濃度よりも高いことが好ましい。逆に言えば、導電部PP2a,PP2bに含まれる導電性不純物の濃度は、導電部PP1aに含まれる導電性不純物の濃度よりも低いことが好ましい。本実施の形態においては、導電部PP2bは導電部PP1aの上側に形成される。このため2層の導電部PP1a,PP2bが形成されたプラグSNCは、下側の導電部における導電性不純物の濃度が、上側の導電部における導電性不純物の濃度よりも高いことが好ましい。   Also in the present embodiment, it is preferable that all of the conductive portions PP1a, PP2a, PP2b constituting the plugs CT, SNC are made of polycrystalline silicon. The concentration of the conductive impurities (polycrystalline silicon) contained in the conductive portion PP1a is preferably higher than the concentration of the conductive impurities (polycrystalline silicon) contained in the conductive portions PP2a and PP2b. In other words, it is preferable that the concentration of the conductive impurities contained in the conductive portions PP2a and PP2b is lower than the concentration of the conductive impurities contained in the conductive portion PP1a. In the present embodiment, the conductive part PP2b is formed above the conductive part PP1a. For this reason, in the plug SNC in which the two-layer conductive portions PP1a and PP2b are formed, the concentration of the conductive impurity in the lower conductive portion is preferably higher than the concentration of the conductive impurity in the upper conductive portion.

たとえば導電部PP1aに含まれる導電性不純物の濃度は、導電部PP2a,PP2bに含まれる導電性不純物の濃度の2倍以上であることがより好ましい。しかし当該半導体装置の設計仕様や要求される機能などに応じて、導電部PP2a,PP2bと導電部PP1aとに含まれる導電性不純物の濃度の関係は任意に調整することができ、たとえば導電部PP2a,PP2bと導電部PP1aとの導電性不純物の濃度がほぼ同じであってもよい。   For example, the concentration of the conductive impurity contained in the conductive portion PP1a is more preferably twice or more the concentration of the conductive impurity contained in the conductive portions PP2a and PP2b. However, the relationship of the concentration of conductive impurities contained in the conductive portions PP2a, PP2b and the conductive portion PP1a can be arbitrarily adjusted according to the design specifications and required functions of the semiconductor device. For example, the conductive portion PP2a , PP2b and conductive portion PP1a may have substantially the same concentration of conductive impurities.

上記の構成により、本実施の形態においても、全体としてプラグSNCの方がプラグCTよりも導電性不純物の濃度が高く、電気抵抗が低いことが好ましい。   With the above configuration, also in the present embodiment, it is preferable that the plug SNC as a whole has a higher concentration of conductive impurities and a lower electric resistance than the plug CT.

本実施の形態においても、導電部PP1aに含まれる導電性材料(多結晶シリコン)の結晶粒は、導電部PP2a,Pp2bに含まれる導電性材料(多結晶シリコン)の結晶粒よりも大きいことが好ましい。   Also in the present embodiment, the crystal grains of the conductive material (polycrystalline silicon) included in the conductive portion PP1a are larger than the crystal grains of the conductive material (polycrystalline silicon) included in the conductive portions PP2a and Pp2b. preferable.

図25に示す本実施の形態の構成は、図5に示す実施の形態1の構成と比較して、以上の点において異なっており、他の点においては図5に示す実施の形態1の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付しその説明を繰り返さない。   The configuration of the present embodiment shown in FIG. 25 differs from the configuration of the first embodiment shown in FIG. 5 in the above points, and the configuration of the first embodiment shown in FIG. 5 in other points. Therefore, the same elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

次に、本実施の形態の半導体装置(Advanced SRAM)の、特に図25に示す領域の製造方法について、図26〜図32を参照しながら説明する。   Next, a method for manufacturing the region shown in FIG. 25 of the semiconductor device (Advanced SRAM) of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図26を参照して、基本的に本実施の形態の図6〜図8に示す各工程と同様の処理がなされた後、図9の工程と同様に予備絶縁膜RIが形成される。次に、予備絶縁膜RI上に、図14の工程と同様にレジストパターンPHRが形成される。   Referring to FIG. 26, basically the same processing as that shown in FIGS. 6 to 8 of the present embodiment is performed, and then preliminary insulating film RI is formed in the same manner as in the step of FIG. Next, a resist pattern PHR is formed on the preliminary insulating film RI as in the step of FIG.

図27を参照して、その後図15〜図16の工程と同様の処理がなされることにより、第2の開口部CV2が形成される。   Referring to FIG. 27, the second opening CV <b> 2 is formed by performing the same process as that in FIGS. 15 to 16.

図28を参照して、第2の開口部CV2を充填するように、予備絶縁膜RI上に、たとえばCVD法により、たとえば多結晶シリコンからなり導電性不純物を含む第3の導電層PP1が形成される。   Referring to FIG. 28, third conductive layer PP1 made of, for example, polycrystalline silicon and containing conductive impurities is formed on preliminary insulation film RI by, for example, the CVD method so as to fill second opening CV2. Is done.

図29を参照して、およそトランジスタTG(絶縁膜IL)の最上面の高さより上側に形成される第3の導電層PP1がエッチバックされる。第3の導電層PP1の最上面は、トランジスタTG(絶縁膜IL)の最上面の高さより少し低い高さとなるようにエッチバックされてもよい。ただし第3の導電層PP1のうち、少なくともゲート電極GEと接触する領域については、当該第3の導電層PP1が残存することが好ましい。   Referring to FIG. 29, third conductive layer PP1 formed approximately above the height of the uppermost surface of transistor TG (insulating film IL) is etched back. The top surface of the third conductive layer PP1 may be etched back so as to be slightly lower than the height of the top surface of the transistor TG (insulating film IL). However, it is preferable that the third conductive layer PP1 remains in at least a region in contact with the gate electrode GE in the third conductive layer PP1.

図30および図31を参照して、第2の開口部CV2の少なくとも一部が第3の導電層PP1で充填された状態で、図9および図10の工程と同様にレジストパターンPHRが形成された後、ブレイクスルー工程において、レジストパターンPHRに覆われない(すなわち活性領域における)予備絶縁膜RIがエッチングにより除去され、それに引き続き、活性領域における隣接するトランジスタTGに挟まれる領域の層間絶縁層II1がエッチングにより除去される。次に層間絶縁層II1が除去された領域におけるライナー膜LFが除去される。この処理により第1の開口部CV1が形成される。なおブレイクスルー工程において除去されなかった(レジストパターンPHRに覆われた)予備絶縁膜RIは、レジストパターンPHRが除去された後、たとえばライナー膜LFが除去される際に除去される。   Referring to FIGS. 30 and 31, a resist pattern PHR is formed in the same manner as in the steps of FIGS. 9 and 10 in a state in which at least part of second opening CV2 is filled with third conductive layer PP1. Thereafter, in the breakthrough process, the preliminary insulating film RI that is not covered with the resist pattern PHR (that is, in the active region) is removed by etching, and subsequently, the interlayer insulating layer II1 in a region sandwiched between adjacent transistors TG in the active region. Are removed by etching. Next, the liner film LF in the region where the interlayer insulating layer II1 has been removed is removed. By this processing, the first opening CV1 is formed. Note that the preliminary insulating film RI that has not been removed in the breakthrough process (covered by the resist pattern PHR) is removed, for example, when the liner film LF is removed after the resist pattern PHR is removed.

また、この時点で第2の開口部CV2のほぼ全体が第3の導電層PP1で充填されている場合には、少なくとも第2の開口部CV2の上部が第3の導電層PP1で充填されない状態となるように、第3の導電層PP1の一部がエッチング除去されることが好ましい。ただし図29に示すエッチバックの工程において、既に第2の開口部CV2の上部が充填されない状態となるようエッチングされている場合にはこの処理を行なわなくてもよい。上記のように、当該エッチングの後には、少なくともゲート電極GEと接触する領域については、当該第3の導電層PP1が残存することが好ましい。第3の導電層PP1の一部がエッチングされることにより、残存する第3の導電層PP1は第5の導電部PP1aとなる。   In addition, when almost the entire second opening CV2 is filled with the third conductive layer PP1 at this time, at least the upper part of the second opening CV2 is not filled with the third conductive layer PP1. It is preferable that a part of the third conductive layer PP1 is removed by etching so that However, in the etch-back step shown in FIG. 29, this process may not be performed if the upper portion of the second opening CV2 has already been etched. As described above, it is preferable that the third conductive layer PP1 remains at least in a region in contact with the gate electrode GE after the etching. By etching a part of the third conductive layer PP1, the remaining third conductive layer PP1 becomes the fifth conductive portion PP1a.

図32を参照して、図12の工程と同様に枠付け絶縁膜WSWが形成される。
その後、第2の開口部CV2のうち第1の導電層PP1が除去された領域(第1の導電部上部)、および第2の開口部CV2を充填するように、たとえばCVD法により第4の導電層PP2が形成される。
Referring to FIG. 32, framed insulating film WSW is formed in the same manner as in the process of FIG.
After that, the fourth opening CV2 is filled with the region where the first conductive layer PP1 is removed (upper portion of the first conductive portion) and the second opening CV2 by, for example, the CVD method. Conductive layer PP2 is formed.

第4の導電層PP2は、たとえば多結晶シリコンからなり導電性不純物を含むことが好ましい。ここで第3の導電層PP1と第4の導電層PP2とに含まれる導電性不純物は、形成される半導体装置の設計仕様等に応じて最適の濃度とすることができる。このため第3の導電層PP1と第4の導電層PP2との当該濃度が異なっていてもよく、たとえば第3の導電層PP1は第4の導電層PP2よりも、含まれる導電性不純物の濃度が高くなっていてもよい。   Fourth conductive layer PP2 is preferably made of, for example, polycrystalline silicon and contains conductive impurities. Here, the conductive impurities contained in the third conductive layer PP1 and the fourth conductive layer PP2 can have an optimum concentration according to the design specifications of the semiconductor device to be formed. For this reason, the third conductive layer PP1 and the fourth conductive layer PP2 may have different concentrations. For example, the third conductive layer PP1 has a higher concentration of conductive impurities than the fourth conductive layer PP2. May be higher.

その後、およそトランジスタTG(絶縁膜IL)の最上面の高さより上側に形成される第4の導電層PP2がエッチバックされる。このようにすれば、図25に示すように、第4の導電層PP2は、第1の開口部CV1においては第4の導電部PP2aとして形成され、第2の開口部CV2においては第6の導電部PP2bとして形成される。たとえば第3の導電層PP1が第4の導電層PP2より含まれる導電性不純物の濃度が高ければ、第5の導電部PP1aは、第4の導電部PP2aおよび第6の導電部PP2bよりも含まれる導電性不純物の濃度が高くなる。その結果、全体として第5および第6の導電部PP1a,PP2bを含むプラグSNCは、全体として第4の導電部PP2aを含むプラグCTよりも、導電性不純物の濃度が高くなるため、電気抵抗が低くなる。   Thereafter, the fourth conductive layer PP2 formed approximately above the height of the uppermost surface of the transistor TG (insulating film IL) is etched back. In this way, as shown in FIG. 25, the fourth conductive layer PP2 is formed as the fourth conductive portion PP2a in the first opening CV1, and the sixth conductive layer PP2a in the second opening CV2. It is formed as a conductive part PP2b. For example, if the concentration of conductive impurities contained in the third conductive layer PP1 is higher than that in the fourth conductive layer PP2, the fifth conductive portion PP1a is included more than the fourth conductive portion PP2a and the sixth conductive portion PP2b. The concentration of conductive impurities to be increased. As a result, since the plug SNC including the fifth and sixth conductive portions PP1a and PP2b as a whole has a higher concentration of conductive impurities than the plug CT including the fourth conductive portion PP2a as a whole, the electrical resistance is increased. Lower.

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、実施の形態1と異なり、ゲート接続領域の第2の開口部CV2が第1の開口部CV1よりも先に形成される。しかし本実施の形態においては第2の開口部CV2が形成された直後に第2の開口部CV2の内部(の一部)が第3の導電層PP1で充填される。このように第2の開口部CV2の内壁面(の一部)が第3の導電層PP1で覆われた状態で第1の開口部CV1が形成され、枠付け絶縁膜WSWが形成される。このため枠付け絶縁膜WSWが第2の開口部CV2の内壁面に意図せず形成され、プラグSNCの電気的特性が損なわれる可能性を低減することができる。したがってプラグCTが細線化されたとしても、隣接するゲート電極GEとの短絡を抑制する効果を高めることができる。
Next, the effect of this Embodiment is demonstrated.
In the present embodiment, unlike the first embodiment, the second opening CV2 in the gate connection region is formed before the first opening CV1. However, in this embodiment, immediately after the second opening CV2 is formed, the inside (a part of) the second opening CV2 is filled with the third conductive layer PP1. In this manner, the first opening CV1 is formed in a state where the inner wall surface (a part) of the second opening CV2 is covered with the third conductive layer PP1, and the frame insulating film WSW is formed. Therefore, the possibility that the framed insulating film WSW is unintentionally formed on the inner wall surface of the second opening CV2 and the electrical characteristics of the plug SNC are impaired can be reduced. Therefore, even if the plug CT is thinned, the effect of suppressing a short circuit with the adjacent gate electrode GE can be enhanced.

なお図19〜図24に示す比較例の製造方法においても、第2の開口部CV2が第1の開口部CV1より先に形成された後、図22に示すように第2の開口部の内部がレジストパターンPHRで覆われる。しかしレジストパターンPHRは枠付け絶縁膜WSWを形成するためのシリコン窒化膜などの絶縁膜を形成する前に除去する必要がある。つまり図23に示す状態とした上で枠付け絶縁膜WSWを形成する必要がある。このため、第2の開口部CV2の内部にも枠付け絶縁膜WSWが形成されてしまう。   In the manufacturing method of the comparative example shown in FIGS. 19 to 24, after the second opening CV2 is formed before the first opening CV1, the inside of the second opening as shown in FIG. Is covered with a resist pattern PHR. However, it is necessary to remove the resist pattern PHR before forming an insulating film such as a silicon nitride film for forming the framed insulating film WSW. That is, it is necessary to form the framed insulating film WSW in the state shown in FIG. For this reason, the frame insulating film WSW is also formed inside the second opening CV2.

また第2の開口部CV2が形成される時点において第1の開口部CV1は形成されていないため、第2の開口部CV2を形成するエッチングに伴い、第1の開口部CV1の真下の半導体基板SUBがエッチングされるなどの不具合の発生を抑制することができる。   In addition, since the first opening CV1 is not formed at the time when the second opening CV2 is formed, the semiconductor substrate immediately below the first opening CV1 accompanies the etching for forming the second opening CV2. Generation | occurrence | production of malfunctions, such as SUB being etched, can be suppressed.

本実施の形態においては、ゲート接続領域のプラグSNCは、導電部PP1aと導電部PP2bとの2層の導電部を有する。これは第2の開口部CV2が形成された後に第3の導電層PP1(導電部PP1a)が形成され、その後第1の開口部CV1が形成された後に第1の開口部CV1(および第2の開口部CV2)には第4の導電層PP2(導電部PP2aおよび導電部PP2b)が形成されるためである。このように第1の開口部CV1と第2の開口部CV2との導電層PP1,PP2の形成を別工程とすることにより、プラグSNCを構成する導電部を2層構造とすることができる。   In the present embodiment, the plug SNC in the gate connection region has two layers of conductive portions, that is, a conductive portion PP1a and a conductive portion PP2b. This is because the third conductive layer PP1 (conductive portion PP1a) is formed after the second opening CV2 is formed, and then the first opening CV1 (and the second opening CV1 is formed after the first opening CV1 is formed). This is because the fourth conductive layer PP2 (conductive portion PP2a and conductive portion PP2b) is formed in the opening CV2). Thus, by forming the conductive layers PP1 and PP2 in the first opening CV1 and the second opening CV2 as separate steps, the conductive portion constituting the plug SNC can have a two-layer structure.

導電部を2層構造とすることにより、各導電部に含まれる導電性不純物の濃度を適宜変更することができる。このため当該半導体装置の設計仕様等に応じたプラグSNCの電気抵抗、トランジスタTGとの接触抵抗などの電気的特性を調整する自由度を高めることができる。   When the conductive portion has a two-layer structure, the concentration of conductive impurities contained in each conductive portion can be changed as appropriate. Therefore, it is possible to increase the degree of freedom for adjusting the electrical characteristics such as the electrical resistance of the plug SNC and the contact resistance with the transistor TG according to the design specifications of the semiconductor device.

たとえば本実施の形態においては、プラグSNCの導電部PP1aにおける導電性不純物の濃度が、プラグCTに形成される導電部PP2aにおける導電性不純物の濃度よりも高くなっている。すなわちプラグCTの下側においてプラグSNCの下側よりも導電性不純物の濃度が低くなっている。このため、プラグCTの下側の導電部PP2aから、これに接続されるソース/ドレイン領域S/Dに導電性不純物が拡散し、トランジスタTGの電気的特性に影響を与える不具合が起こる可能性を低減することができる。   For example, in the present embodiment, the concentration of conductive impurities in the conductive portion PP1a of the plug SNC is higher than the concentration of conductive impurities in the conductive portion PP2a formed in the plug CT. That is, the concentration of conductive impurities is lower on the lower side of the plug CT than on the lower side of the plug SNC. For this reason, there is a possibility that a conductive impurity diffuses from the conductive part PP2a below the plug CT to the source / drain region S / D connected to the conductive part PP2a, thereby causing a problem that affects the electrical characteristics of the transistor TG. Can be reduced.

また上記の構成とするために、第4の導電層PP2よりも第3の導電層PP1の導電性不純物の濃度を高くすれば、プラグSNCと、ゲート接続領域におけるゲート電極GEとの接触抵抗をより小さくすることができる。このためゲート接続領域におけるトランジスタTGの駆動能力をより高めることができる。これはプラグSNCの下側(つまりゲート電極GEと接触する領域)が、より導電性不純物の濃度が高い導電部PP1aと接触するためである。   Further, in order to obtain the above configuration, if the concentration of the conductive impurity in the third conductive layer PP1 is made higher than that in the fourth conductive layer PP2, the contact resistance between the plug SNC and the gate electrode GE in the gate connection region is reduced. It can be made smaller. For this reason, the driving capability of the transistor TG in the gate connection region can be further increased. This is because the lower side of the plug SNC (that is, the region in contact with the gate electrode GE) is in contact with the conductive portion PP1a having a higher concentration of conductive impurities.

このようにプラグCTは、特にソース/ドレイン領域S/Dと接続される下部において、導電性不純物の濃度がより低いことが好ましく、プラグSNCは、ゲート電極GEと接続される下部において、導電性不純物の濃度がより高いことが好ましい。すなわち、プラグSNCの電気抵抗が、プラグCTの電気抵抗よりも低くなることがより好ましい。   As described above, the plug CT preferably has a lower concentration of conductive impurities particularly in the lower portion connected to the source / drain region S / D, and the plug SNC is electrically conductive in the lower portion connected to the gate electrode GE. It is preferable that the impurity concentration is higher. That is, it is more preferable that the electrical resistance of the plug SNC is lower than the electrical resistance of the plug CT.

本発明の実施の形態2は、以上に述べた各点についてのみ、本発明の実施の形態1と異なる。すなわち、本発明の実施の形態2について、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て本発明の実施の形態1に準ずる。   The second embodiment of the present invention is different from the first embodiment of the present invention only in each point described above. That is, the configuration, conditions, procedures, effects, and the like not described above for the second embodiment of the present invention are all the same as those of the first embodiment of the present invention.

以上においては、主に負荷トランジスタT3,T4(図3参照)としていわゆるTFTを用いるAdvanved SRAMについて説明したが、TFTの使用有無にかかわらず、上側の層と下側の層との接続層として多結晶シリコンからなる接続層を用いる半導体装置に本発明を適用してもよい。   In the above description, an advanced SRAM using so-called TFTs as load transistors T3 and T4 (see FIG. 3) has been described. However, a multi-layer connection layer between the upper layer and the lower layer is used regardless of the use of TFTs. The present invention may be applied to a semiconductor device using a connection layer made of crystalline silicon.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、多結晶シリコンを上側の層と下側の層との接続層として用いる半導体装置に、特に有利に適用されうる。   The present invention can be particularly advantageously applied to a semiconductor device using polycrystalline silicon as a connection layer between an upper layer and a lower layer.

1F 活性領域、2G 下層配線、BL,ZBL ビット線、C1,C2 キャパシタ、CT,SNC プラグ、CTC,SC コンタクト導電層、CV1 第1の開口部、CV2 第2の開口部、D ドレイン電極、DB データノードコンタクト、ETI 追加絶縁膜、GE ゲート電極、GI ゲート絶縁膜、I1,II1〜II10 層間絶縁層、IL 絶縁膜、LF ライナー膜、MCT メタルコンタクト導電層、MTL メタル配線、PHR レジストパターン、PP1 第1(第3)の導電層、PP2 第2(第4)の導電層、PP1a,PP2a,PP2b 導電部、PWL p型ウェル領域、RI 予備絶縁膜、S ソース電極、SI 絶縁層、SUB 半導体基板、SW 側壁絶縁膜、T1,T2 ドライバトランジスタ、T3,T4 負荷トランジスタ、T5,T6 アクセストランジスタ、TD ゲート電極層、TG トランジスタ、TP 多結晶シリコン層、WL ワード線、WSW 枠付け絶縁膜。   1F active region, 2G lower layer wiring, BL, ZBL bit line, C1, C2 capacitor, CT, SNC plug, CTC, SC contact conductive layer, CV1 first opening, CV2 second opening, D drain electrode, DB Data node contact, ETI additional insulating film, GE gate electrode, GI gate insulating film, I1, II1-II10 interlayer insulating layer, IL insulating film, LF liner film, MCT metal contact conductive layer, MTL metal wiring, PHR resist pattern, PP1 First (third) conductive layer, PP2 Second (fourth) conductive layer, PP1a, PP2a, PP2b conductive portion, PWL p-type well region, RI preliminary insulating film, S source electrode, SI insulating layer, SUB semiconductor Substrate, SW sidewall insulating film, T1, T2 driver transistor, T3, T4 negative Transistors, T5, T6 access transistor, TD gate electrode layer, TG transistor, TP polycrystalline silicon layer, WL the word line, WSW frame with insulating film.

Claims (17)

主表面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記主表面上に形成される活性領域と、
平面視における前記活性領域の周辺に形成されるゲート接続領域と、
前記活性領域上に形成される複数の第1のトランジスタに挟まれる領域に形成される、前記第1のトランジスタと前記第1のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第1の接続層と、
前記ゲート接続領域上に形成される第2のトランジスタと、前記第2のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第2の接続層とを備えており、
前記第1の接続層には第1の導電部と第2の導電部とを含み、前記第2の接続層には第3の導電部を含む、半導体装置。
A semiconductor substrate having a main surface;
An active region formed on the main surface of the semiconductor substrate;
A gate connection region formed around the active region in plan view;
A first for electrically connecting the first transistor and a layer above the first transistor, which is formed in a region sandwiched between the plurality of first transistors formed on the active region. A connection layer of
A second transistor formed on the gate connection region; and a second connection layer for electrically connecting a layer above the second transistor;
The semiconductor device, wherein the first connection layer includes a first conductive portion and a second conductive portion, and the second connection layer includes a third conductive portion.
前記第2および第3の導電部に含まれる導電性不純物の濃度は、前記第1の導電部に含まれる導電性不純物の濃度よりも高い、請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a concentration of conductive impurities contained in the second and third conductive portions is higher than a concentration of conductive impurities contained in the first conductive portion. 前記第1の接続層において、前記第1の導電部上に前記第2の導電部が形成される、請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the second conductive portion is formed on the first conductive portion in the first connection layer. 前記第1の導電部に含まれる導電性材料の結晶粒は、前記第2および第3の導電部に含まれる導電性材料の結晶粒よりも大きい、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置。   The crystal grain of the conductive material contained in the first conductive part is larger than the crystal grain of the conductive material contained in the second and third conductive parts. Semiconductor device. 主表面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記主表面上に形成される活性領域と、
平面視における前記活性領域の周辺に形成されるゲート接続領域と、
前記活性領域上に形成される複数の第1のトランジスタに挟まれる領域に形成される、前記第1のトランジスタと前記第1のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第1の接続層と、
前記ゲート接続領域上に形成される第2のトランジスタと、前記第2のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第2の接続層とを備えており、
前記第1の接続層には第4の導電部を含み、前記第2の接続層には第5の導電部と第6の導電部とを含む、半導体装置。
A semiconductor substrate having a main surface;
An active region formed on the main surface of the semiconductor substrate;
A gate connection region formed around the active region in plan view;
A first for electrically connecting the first transistor and a layer above the first transistor, which is formed in a region sandwiched between the plurality of first transistors formed on the active region. A connection layer of
A second transistor formed on the gate connection region; and a second connection layer for electrically connecting a layer above the second transistor;
The semiconductor device, wherein the first connection layer includes a fourth conductive portion, and the second connection layer includes a fifth conductive portion and a sixth conductive portion.
前記第5の導電部に含まれる導電性不純物の濃度は、前記第4および第6の導電部に含まれる導電性不純物の濃度よりも高い、請求項5に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the concentration of the conductive impurity contained in the fifth conductive portion is higher than the concentration of the conductive impurity contained in the fourth and sixth conductive portions. 前記第2の接続層において、前記第5の導電部上に前記第6の導電部が形成される、請求項6に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein in the second connection layer, the sixth conductive portion is formed on the fifth conductive portion. 前記第5の導電部に含まれる導電性材料の結晶粒は、前記第4および第6の導電部に含まれる導電性材料の結晶粒よりも大きい、請求項5〜7のいずれかに記載の半導体装置。   The crystal grain of the conductive material contained in the fifth conductive part is larger than the crystal grain of the conductive material contained in the fourth and sixth conductive parts. Semiconductor device. 前記第2の接続層の電気抵抗は、前記第1の接続層の電気抵抗よりも低い、請求項1〜8のいずれかに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein an electric resistance of the second connection layer is lower than an electric resistance of the first connection layer. 前記第1のトランジスタの側壁には、側壁絶縁膜と、前記側壁絶縁膜を覆う枠付け絶縁膜とが形成されている、請求項1〜9のいずれかに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a sidewall insulating film and a framed insulating film that covers the sidewall insulating film are formed on the sidewall of the first transistor. 主表面を有する半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の前記主表面上に、活性領域と、平面視における前記活性領域の周辺に配置されるゲート接続領域とを形成する工程と、
前記活性領域上に形成される複数の第1のトランジスタに挟まれる領域に形成される層間絶縁層が除去されることにより、第1の開口部を形成する工程と、
前記第1の開口部が形成されることにより露出された前記第1のトランジスタの側壁を覆うように枠付け絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の開口部を充填するように第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層を形成する工程の後、前記ゲート接続領域に形成される第2のトランジスタのゲート電極の一部を除去するように第2の開口部を形成する工程と、
前記第1の開口部における前記第1の導電層の一部を除去して第1の導電部を形成する工程と、
前記第1の開口部における前記第1の導電部上、および前記第2の開口部を充填するように第2の導電層を形成する工程と、
前記第1および第2の開口部上における前記第2の導電層を除去することにより、前記第1の導電部および前記第2の導電層の一部としての第2の導電部を含み、前記第1のトランジスタと前記第1のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第1の接続層と、前記第2の導電層の一部としての第3の導電部を含み、前記第2のトランジスタと前記第2のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第2の接続層とを形成する工程とを備える、半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate having a main surface;
Forming on the main surface of the semiconductor substrate an active region and a gate connection region disposed around the active region in plan view;
A step of forming a first opening by removing an interlayer insulating layer formed in a region sandwiched between a plurality of first transistors formed on the active region;
Forming a framed insulating film so as to cover the sidewall of the first transistor exposed by forming the first opening;
Forming a first conductive layer to fill the first opening;
After the step of forming the first conductive layer, forming a second opening so as to remove a part of the gate electrode of the second transistor formed in the gate connection region;
Removing a portion of the first conductive layer in the first opening to form a first conductive portion;
Forming a second conductive layer on the first conductive portion in the first opening and filling the second opening;
Removing the second conductive layer on the first and second openings to include the first conductive portion and a second conductive portion as a part of the second conductive layer; A first connection layer for electrically connecting the first transistor and a layer above the first transistor; and a third conductive portion as a part of the second conductive layer; Forming a second connection layer for electrically connecting the second transistor and a layer above the second transistor. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記第2の開口部を形成する工程は、前記第2の開口部と平面的に重なる領域以外の領域を覆う感光剤のパターンにより、前記第1の導電層をパターニングする工程と、
前記感光剤のパターンを除去した後、前記第1の導電層をパターニングする工程において形成された前記第1の導電層のパターンを用いて、前記第1の導電層をパターニングする工程において前記第1の導電層がエッチングされた領域と平面的に重なる、前記第1の導電層の下側に接する層から前記第2のトランジスタの前記ゲート電極に達する領域までの各層の一部を除去する工程とを含む、請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
The step of forming the second opening includes the step of patterning the first conductive layer with a pattern of a photosensitive agent covering a region other than a region overlapping the second opening in plan view.
After removing the pattern of the photosensitive agent, the first conductive layer in the step of patterning the first conductive layer using the pattern of the first conductive layer formed in the step of patterning the first conductive layer. Removing a part of each layer from a layer in contact with the lower side of the first conductive layer to a region reaching the gate electrode of the second transistor, which overlaps the etched region of the conductive layer in a plane. The manufacturing method of the semiconductor device of Claim 11 containing this.
前記第2の導電層に含まれる導電性不純物の濃度は、前記第1の導電層に含まれる導電性不純物の濃度よりも高い、請求項11または12に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein a concentration of the conductive impurity contained in the second conductive layer is higher than a concentration of the conductive impurity contained in the first conductive layer. 前記第1の接続層において、前記第1の導電部上に前記第2の導電部が形成される、請求項13に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the second conductive portion is formed on the first conductive portion in the first connection layer. 主表面を有する半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の前記主表面上に、活性領域と、平面視における前記活性領域の周辺に配置されるゲート接続領域とを形成する工程と、
前記ゲート接続領域に形成される第2のトランジスタのゲート電極の一部を除去するように第2の開口部を形成する工程と、
前記第2の開口部を充填するように第3の導電層を形成する工程と、
前記第3の導電層を形成する工程の後、前記活性領域上に形成される複数の第1のトランジスタに挟まれる領域に形成される層間絶縁層が除去されることにより、第1の開口部を形成する工程と、
前記第1の開口部が形成されることにより露出された前記第1のトランジスタの側壁を覆うように枠付け絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の開口部における前記第3の導電層の一部を除去して第5の導電部を形成する工程と、
前記第2の開口部における前記第5の導電部上、および前記第1の開口部を充填するように第4の導電層を形成する工程と、
前記第1および第2の開口部上における前記第4の導電層を除去することにより、前記第4の導電層の一部としての第4の導電部を含み、前記第1のトランジスタと前記第1のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第1の接続層と、前記第5の導電部および前記第4の導電層の一部としての第6の導電部を含み、前記第2のトランジスタと前記第2のトランジスタよりも上側の層とを電気的に接続するための第2の接続層とを形成する工程とを備える、半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate having a main surface;
Forming on the main surface of the semiconductor substrate an active region and a gate connection region disposed around the active region in plan view;
Forming a second opening so as to remove a part of the gate electrode of the second transistor formed in the gate connection region;
Forming a third conductive layer to fill the second opening;
After the step of forming the third conductive layer, an interlayer insulating layer formed in a region sandwiched between the plurality of first transistors formed on the active region is removed, so that the first opening is formed. Forming a step;
Forming a framed insulating film so as to cover the sidewall of the first transistor exposed by forming the first opening;
Removing a portion of the third conductive layer in the second opening to form a fifth conductive portion;
Forming a fourth conductive layer on the fifth conductive portion in the second opening and filling the first opening;
The fourth conductive layer as a part of the fourth conductive layer is removed by removing the fourth conductive layer on the first and second openings, and the first transistor and the first transistor A first connection layer for electrically connecting a layer above one transistor; a sixth conductive portion as a part of the fifth conductive portion and the fourth conductive layer; Forming a second connection layer for electrically connecting the second transistor and a layer above the second transistor. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記第3の導電層に含まれる導電性不純物の濃度は、前記第4の導電層に含まれる導電性不純物の濃度よりも高い、請求項15に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein the concentration of the conductive impurity contained in the third conductive layer is higher than the concentration of the conductive impurity contained in the fourth conductive layer. 前記第2の接続層において、前記第5の導電部上に前記第6の導電部が形成される、請求項16に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the sixth conductive portion is formed on the fifth conductive portion in the second connection layer.
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