JP2013165224A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トランジスタ30aの拡散領域26に達する第1の開口部34bが形成された第1の絶縁膜32と、第1の開口部内の、拡散領域上に形成された第1のバリアメタル36と、第1の開口部内の第1のバリアメタル上に形成され、第1の導電体により形成された第1の導電層38と、第1の開口部内の、第1の導電層上に形成された、第2のバリアメタル40と、第1の開口部内の、第2のバリアメタル上に形成され、第2の導電体により形成された第2の導電層42と、第2の開口部内の、第1のゲート電極上に形成された第3のバリアメタル36と、第2の開口部内に形成され、第3のバリアメタルに接する第4のバリアメタル膜40と、第2の開口部内の第4のバリアメタルに接して形成された第2の導電体より成る第3の導電層42とを有している。
【選択図】図1
Description
第1実施形態による半導体装置及びその製造方法を図1乃至図10を用いて説明する。
まず、本実施形態による半導体装置について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本実施形態による半導体装置を示す断面図である。図2は、本実施形態による半導体装置を示す平面図である。図1の紙面左側は、図2のA−A´線断面図である。図1の紙面右側は、図2のB−B´線断面図である。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図3乃至図10を用いて説明する。図3乃至図10は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、金属膜をゲート配線18a、18bの平面形状にパターニングする。こうして、図3(b)の紙面垂直方向に延在するように、ゲート配線(ゲート電極)18a、18bが形成される。ゲート配線18a,18bの高さは、例えば45〜55nm程度とする。ゲート配線18a,18bの幅、即ち、ゲート長は、例えば32nm程度とする。
次に、本実施形態の変形例(その1)による半導体装置について図11を用いて説明する。図11は、本変形例による半導体装置のレイアウトの例を示す平面図である。
次に、本実施形態の変形例(その2)による半導体装置について図12及び図13を用いて説明する。図12は、本変形例による半導体装置を示す断面図である。図13は、本変形例による半導体装置を示す平面図である。図12の紙面左側は、図13のA−A´線断面図である。図12の紙面右側は、図13のB−B´線断面図である。
第2実施形態による半導体装置及びその製造方法を図14乃至図21を用いて説明する。図1乃至図13に示す第1実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
まず、本実施形態による半導体装置について図14及び図15を用いて説明する。図14は、本実施形態による半導体装置を示す断面図である。図15は、本実施形態による半導体装置を示す平面図である。図14の紙面左側は、図15のC−C´線断面図である。図14の紙面右側は、図15のD−D´線断面図である。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図16乃至図21を用いて説明する。図16乃至図21は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
次に、本実施形態による半導体装置の変形例について図22を用いて説明する。図22は、本変形例による半導体装置のレイアウトの例を示す平面図である。
第3実施形態による半導体装置及びその製造方法を図23乃至図31を用いて説明する。図1乃至図22に示す第1又は第2実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による半導体装置について図23及び図24を用いて説明する。図23は、本実施形態による半導体装置を示す断面図である。図24は、本実施形態による半導体装置を示す平面図である。図23の紙面左側は、図24のE−E´線断面図である。図23の紙面右側は、図24のF−F´線断面図である。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図25乃至図31を用いて説明する。図25乃至図31は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
(変形例)
次に、本実施形態による半導体装置の変形例について図32を用いて説明する。図32は、本変形例による半導体装置のレイアウトの例を示す平面図である。
第4実施形態による半導体装置及びその製造方法を図33乃至図38を用いて説明する。図1乃至図32に示す第1乃至第3実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
まず、本実施形態による半導体装置について図33及び図34を用いて説明する。図33は、本実施形態による半導体装置を示す断面図である。図34は、本実施形態による半導体装置を示す平面図である。図33は、図34のG−G´線断面図である。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図35乃至図38を用いて説明する。図35乃至図38は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
第5実施形態による半導体装置及びその製造方法を図39乃至42を用いて説明する。図1乃至図38に示す第1乃至第4実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
まず、本実施形態による半導体装置について図39を用いて説明する。図39は、本実施形態による半導体装置の断面図である。本実施形態による半導体装置の平面図は、例えば、図34を用いて上述した第4実施形態による半導体装置と同様である。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図40乃至図42を用いて説明する。図40乃至図42は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
半導体基板に形成された素子分離領域と、
前記素子分離領域により画定された第1の素子領域上に形成された第1のゲート絶縁膜と、前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、前記第1のゲート電極の両側の前記第1の素子領域内に形成された第1の拡散領域とを有する第1のトランジスタと、
前記半導体基板上、前記第1のトランジスタ上に形成され、前記第1の拡散領域に達する第1の開口部及び前記第1のゲート電極に達する第2の開口部が形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の開口部内の、前記拡散領域の上に形成された第1のバリアメタルと、
前記第1の開口部内の前記第1のバリアメタル上に形成され、第1の導電体により形成された第1の導電層と、
前記第1の開口部内の、前記第1の導電層上に形成された、第2のバリアメタルと、
前記第1の開口部内の、前記第2のバリアメタル上に形成され、第2の導電体により形成された第2の導電層と、
前記第2の開口部内の、前記第1のゲート電極上に形成された第3のバリアメタルと、
前記第2の開口部内に形成され、前記第3のバリアメタルに接する第4のバリアメタル膜と、
前記第2の開口部内の前記第4のバリアメタルに接して形成された前記第2の導電体よりなる第3の導電層と
を有することを特徴とする半導体装置。
付記1記載の半導体装置において、
前記第1の開口部又は前記第2の開口部が溝状である
ことを特徴とする半導体装置。
付記1記載の半導体装置において、
前記第1の開口部又は前記第2の開口部がホール状である
ことを特徴とする半導体装置。
付記1乃至3のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第1の絶縁膜上に形成され、前記第1の開口部に接続された第3の開口部及び前記第2の開口部に接続された第4の開口部が形成された第2の絶縁膜を更に有し、
前記第2の導電層が、前記第3の開口部内にも形成され、
前記第3の導電層が、前記第4の開口部内にも形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
付記1乃至4のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第1の絶縁膜は、層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成されたエッチングストッパ膜とを含む
ことを特徴とする半導体装置。
付記1又は2記載の半導体装置において、
前記素子分離領域により画定された第2の素子領域上に形成された第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、前記第2のゲート電極の両側の前記第2の素子領域内に形成された第2の拡散領域とを有する第2のトランジスタを更に有し、
前記第1の開口部が、前記第2の拡散領域にも達して溝状に形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
付記1又は2記載の半導体装置において、
前記素子分離領域により画定された第2の素子領域上に形成された第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、前記第2のゲート電極の両側の前記第2の素子領域内に形成された第2の拡散領域とを有する第2のトランジスタを更に有し、
前記第2の開口部が、前記第2のゲート電極にも達して溝状に形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
付記1乃至7のいずれかに記載の半導体装置において、
第5の開口部が前記第1の絶縁膜に更に形成されており、
前記第2の導電体が、前記第5の開口部内にも形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
付記8記載の半導体装置において、
前記第5の開口部は、前記第1の開口部又は前記第2の開口部に達して形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
付記1乃至9のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第1の導電体は、タングステンを含み、
前記第2の導電体は、銅を含む
ことを特徴とする半導体装置。
素子領域を画定する素子分離領域を半導体基板に形成する工程と、
前記素子領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の両側の前記素子領域内に拡散領域を形成することにより、前記ゲート電極と前記拡散領域とを有するトランジスタを形成する工程と、
前記半導体基板上及び前記トランジスタ上に、第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記拡散領域に達する第1の開口部と、前記ゲート電極に達する第2の開口部とを前記第1の絶縁膜に形成する工程と、
前記第1の開口部内及び前記第2の開口部内に、第1のバリアメタルを形成する工程と、
前記第1のバリアメタル上に、第1の導電体を形成する工程と、
前記第1の開口部内の前記第1の導電体の一部をエッチング除去して、前記第1の導電体の第1の導電層を形成しつつ、前記第2の開口部内の前記第1の導電体を除去して前記第2の開口部の底部の前記第1のバリアメタルを露出させる工程と、
前記第1の開口部内の前記第1の導電層上及び前記第2の開口部内の前記第1のバリアメタル上に、第2の導電体を形成し、第2の導電層及び第3の導電層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記11記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電体を形成する工程の後、前記第2の導電層及び前記第3の導電層を形成する工程の前に、
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜中に、前記第1の開口部に達する第3の開口部及び前記第2の開口部に達する第4の開口部を形成する工程と
を更に有し、
前記第2の導電層及び前記第3の導電層を形成する工程では、前記第3の開口部内及び前記第4の開口部内にも前記第2の導電体を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記12記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電層を形成する工程の後に、前記第2の絶縁膜を形成する工程が行われる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記11乃至13のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の絶縁膜を形成する工程は、層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上にエッチングストッパ膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記11乃至14のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部を形成する工程の後、前記第1の導電体を形成する工程の前に、前記第1の絶縁膜中に前記第5の開口部を形成する工程を更に有し、
前記第1のバリアメタルを形成する工程では、前記第1のバリアメタルが、前記第5の開口部内にも形成され、
前記第1の導電体を形成する工程では、前記第1の導電体が、前記第5の開口部内にも形成され、
前記第1の導電層を形成する工程では、前記第1のバリアメタルが、前記第5の開口部内の底部においても露出され、
前記第2の導電体を形成する工程では、前記第2の導電体が、前記第5の開口部内においても形成される
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記15記載の半導体装置の製造方法において、
前記第5の開口部を形成する工程では、前記第5の開口部を前記第1の開口部又は前記第2の開口部に達して形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記11乃至16のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電層を形成する工程の前に、前記第1の絶縁膜上に形成された前記第1の導電体を除去する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記11乃至17のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部を形成する工程の後、前記第1の導電体を形成する工程の前に、前記第1の開口部の側面、前記第2の開口部の側面、前記拡散領域の上面及び前記ゲート電極の上面に接して前記第1のバリアメタルを形成する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記11乃至18のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電層を形成する工程の後、前記第2の導電体を形成する工程の前に、前記第1の導電層上及び前記第1のバリアメタル膜に接して第2のバリアメタルを形成する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
付記1乃至19のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電体は、タングステンを含み、
前記第2の導電体は、銅を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
12…素子分離領域
14a、14b…素子領域
15…シリコン酸化膜
16…高誘電体膜
17…ゲート絶縁膜
18a〜18i…ゲート電極、ゲート配線
20…サイドウォール絶縁膜
22…エクステンション領域、不純物拡散領域
24…不純物拡散領域
26…ソース/ドレイン領域、ソース/ドレイン拡散層、拡散領域
28…シリサイド膜
30a,30b…トランジスタ
32…層間絶縁膜
34a、34b1、34b2、34c1、34c2、34d〜34g、34h1,34h2,34i、34j、34k1、34k2、34l〜34v…開口部、開口パターン、部分開口部
35…開口部
36…バリアメタル膜
37a〜37f…コンタクトホール
38…導電層
40…バリアメタル膜
42…導電層
44a〜44e、44f1、44f2、44g、44h、44i1,44i2、44j、44k1,44k2、44l…配線
45、45a…配線
46…層間絶縁膜
47a〜47f…導体プラグ
48…コンタクトホール
49…層間絶縁膜
50…溝
51a、51b…溝
52…バリアメタル膜
53…バリアメタル膜
54a…導体プラグ
54b…配線
55…配線
56…フォトレジスト膜
58…開口部
60a、60b…コンタクトホール
62…層間絶縁膜
64a、64b…溝
66a,66b…導体プラグ
68a、68b…配線
70…エッチングストッパ膜、絶縁膜
72…フォトレジスト膜
74…開口部
Claims (10)
- 半導体基板に形成された素子分離領域と、
前記素子分離領域により画定された第1の素子領域上に形成された第1のゲート絶縁膜と、前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、前記第1のゲート電極の両側の前記第1の素子領域内に形成された第1の拡散領域とを有する第1のトランジスタと、
前記半導体基板上、前記第1のトランジスタ上に形成され、前記第1の拡散領域に達する第1の開口部及び前記第1のゲート電極に達する第2の開口部が形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の開口部内の、前記拡散領域の上に形成された第1のバリアメタルと、
前記第1の開口部内の前記第1のバリアメタル上に形成され、第1の導電体により形成された第1の導電層と、
前記第1の開口部内の、前記第1の導電層上に形成された、第2のバリアメタルと、
前記第1の開口部内の、前記第2のバリアメタル上に形成され、第2の導電体により形成された第2の導電層と、
前記第2の開口部内の、前記第1のゲート電極上に形成された第3のバリアメタルと、
前記第2の開口部内に形成され、前記第3のバリアメタルに接する第4のバリアメタル膜と、
前記第2の開口部内の前記第4のバリアメタルに接して形成された前記第2の導電体よりなる第3の導電層と
を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1の絶縁膜上に形成され、前記第1の開口部に接続された第3の開口部及び前記第2の開口部に接続された第4の開口部が形成された第2の絶縁膜を更に有し、
前記第2の導電層が、前記第3の開口部内にも形成され、
前記第3の導電層が、前記第4の開口部内にも形成されている
ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記素子分離領域により画定された第2の素子領域上に形成された第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、前記第2のゲート電極の両側の前記第2の素子領域内に形成された第2の拡散領域とを有する第2のトランジスタを更に有し、
前記第1の開口部が、前記第2の拡散領域にも達して溝状に形成され、
前記第2の開口部が、前記第2のゲート電極にも達して溝状に形成されている
ことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1の導電体は、タングステンを含み、
前記第2の導電体は、銅を含む
ことを特徴とする半導体装置。 - 素子領域を画定する素子分離領域を半導体基板に形成する工程と、
前記素子領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の両側の前記素子領域内に拡散領域を形成することにより、前記ゲート電極と前記拡散領域とを有するトランジスタを形成する工程と、
前記半導体基板上及び前記トランジスタ上に、第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記拡散領域に達する第1の開口部と、前記ゲート電極に達する第2の開口部とを前記第1の絶縁膜に形成する工程と、
前記第1の開口部内及び前記第2の開口部内に、第1のバリアメタルを形成する工程と、
前記第1のバリアメタル上に、第1の導電体を形成する工程と、
前記第1の開口部内の前記第1の導電体の一部をエッチング除去して、前記第1の導電体の第1の導電層を形成しつつ、前記第2の開口部内の前記第1の導電体を除去して前記第2の開口部の底部の前記第1のバリアメタルを露出させる工程と、
前記第1の開口部内の前記第1の導電層上及び前記第2の開口部内の前記第1のバリアメタル上に、第2の導電体を形成し、第2の導電層及び第3の導電層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電体を形成する工程の後、前記第2の導電層及び前記第3の導電層を形成する工程の前に、
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜中に、前記第1の開口部に達する第3の開口部及び前記第2の開口部に達する第4の開口部を形成する工程と
を更に有し、
前記第2の導電層及び前記第3の導電層を形成する工程では、前記第3の開口部内及び前記第4の開口部内にも前記第2の導電体を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項6記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の絶縁膜を形成する工程は、層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上にエッチングストッパ膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部を形成する工程の後、前記第1の導電体を形成する工程の前に、前記第1の絶縁膜中に前記第5の開口部を形成する工程を更に有し、
前記第1のバリアメタルを形成する工程では、前記第1のバリアメタルが、前記第5の開口部内にも形成され、
前記第1の導電体を形成する工程では、前記第1の導電体が、前記第5の開口部内にも形成され、
前記第1の導電層を形成する工程では、前記第1のバリアメタルが、前記第5の開口部内の底部においても露出され、
前記第2の導電体を形成する工程では、前記第2の導電体が、前記第5の開口部内においても形成される
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電層を形成する工程の前に、前記第1の絶縁膜上に形成された前記第1の導電体を除去する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の導電体は、タングステンを含み、
前記第2の導電体は、銅を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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