JP2016181729A - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2016181729A
JP2016181729A JP2016140428A JP2016140428A JP2016181729A JP 2016181729 A JP2016181729 A JP 2016181729A JP 2016140428 A JP2016140428 A JP 2016140428A JP 2016140428 A JP2016140428 A JP 2016140428A JP 2016181729 A JP2016181729 A JP 2016181729A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon layer
fin
concerns
wire
sectional drawing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016140428A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6284585B2 (en
Inventor
舛岡 富士雄
Fujio Masuoka
富士雄 舛岡
広記 中村
Hiroki Nakamura
広記 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd
Original Assignee
Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd filed Critical Unisantis Electronics Singapore Pte Ltd
Priority to JP2016140428A priority Critical patent/JP6284585B2/en
Publication of JP2016181729A publication Critical patent/JP2016181729A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6284585B2 publication Critical patent/JP6284585B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an SGT manufacturing method which reduces parasitic capacitance between gate wiring and a substrate and which is a gate last process; and provide an SGT structure.SOLUTION: A semiconductor device manufacturing method comprises: a step of forming a fin-shaped silicon layer on a silicon substrate and forming a first insulation film around the fin-shaped silicon layer and forming a columnar silicon layer above the fin-shaped silicon layer; a step of implanting an impurity on the columnar silicon layer and on the fin-shaped silicon layer and under the columnar silicon layer to form diffusion layers; a step of forming a gate insulation film, a polysilicon gate electrode and polysilicon gate wiring; a step of forming a silicide on the diffusion layer on the fin-shaped silicon layer; a step of depositing an interlayer insulation film and exposing the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring, and etching the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring, and subsequently depositing metal to form a metal gate electrode and metal gate wiring; and a step of forming contacts.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は半導体装置の製造方法及び半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device.

半導体集積回路、なかでもMOSトランジスタを用いた集積回路は、高集積化の一途を辿っている。この高集積化に伴って、その中で用いられているMOSトランジスタはナノ領域まで微細化が進んでいる。MOSトランジスタの微細化が進むと、リーク電流の抑制が困難であり、必要な電流量確保の要請から回路の占有面積をなかなか小さくできない、といった問題があった。この様な問題を解決するために、基板に対してソース、ゲート、ドレインが垂直方向に配置され、ゲートが柱状半導体層を取り囲む構造のSurrounding Gate Transistor(SGT)が提案された(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3)。   Semiconductor integrated circuits, in particular, integrated circuits using MOS transistors, are becoming increasingly highly integrated. Along with this high integration, the MOS transistors used therein have been miniaturized to the nano region. As the miniaturization of MOS transistors progresses, there is a problem that it is difficult to suppress the leakage current, and the area occupied by the circuit cannot be easily reduced due to a request for securing a necessary amount of current. In order to solve such a problem, a Surrounding Gate Transistor (SGT) having a structure in which a source, a gate, and a drain are arranged in a vertical direction with respect to a substrate and the gate surrounds a columnar semiconductor layer has been proposed (for example, Patent Documents). 1, Patent Document 2, Patent Document 3).

ゲート電極にポリシリコンではなくメタルを用いることにより、空乏化を抑制できかつ、ゲート電極を低抵抗化できる。しかし、メタルゲートを形成した後工程は常にメタルゲートによるメタル汚染を考慮した製造工程にする必要がある。   By using metal instead of polysilicon for the gate electrode, depletion can be suppressed and the resistance of the gate electrode can be reduced. However, the post-process after forming the metal gate must always be a manufacturing process that considers metal contamination by the metal gate.

また、従来のMOSトランジスタにおいて、メタルゲートプロセスと高温プロセスを両立させるために、高温プロセス後にメタルゲートを作成するメタルゲートラストプロセスが実際の製品で用いられている(非特許文献1)。ポリシリコンでゲートを作成し、その後、層間絶縁膜を堆積後、化学機械研磨によりポリシリコンゲートを露出し、ポリシリコンゲートをエッチング後、メタルを堆積している。そのためSGTにおいてもメタルゲートプロセスと高温プロセスを両立させるために、高温プロセス後にメタルゲートを作成するメタルゲートラストプロセスを用いる必要がある。SGTでは、柱状シリコン層の上部がゲートより高い位置にあるため、メタルゲートラストプロセスを用いるための工夫が必要である。     Further, in a conventional MOS transistor, in order to achieve both a metal gate process and a high temperature process, a metal gate last process for creating a metal gate after a high temperature process is used in an actual product (Non-Patent Document 1). After forming a gate with polysilicon, an interlayer insulating film is deposited, then the polysilicon gate is exposed by chemical mechanical polishing, and after etching the polysilicon gate, a metal is deposited. Therefore, also in SGT, in order to make a metal gate process and a high temperature process compatible, it is necessary to use the metal gate last process which produces a metal gate after a high temperature process. In SGT, since the upper part of the columnar silicon layer is higher than the gate, it is necessary to devise for using the metal gate last process.

また、ゲート配線と基板間の寄生容量を低減するために、従来のMOSトランジスタでは、第1の絶縁膜を用いている。例えばFINFET(非特許文献2)では、1つのフィン状半導体層の周囲に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜をエッチバックし、フィン状半導体層を露出し、ゲート配線と基板間の寄生容量を低減している。そのためSGTにおいてもゲート配線と基板間の寄生容量を低減するために第1の絶縁膜を用いる必要がある。SGTではフィン状半導体層に加えて、柱状半導体層があるため、柱状半導体層を形成するための工夫が必要である。   In order to reduce the parasitic capacitance between the gate wiring and the substrate, the conventional MOS transistor uses the first insulating film. For example, in FINFET (Non-patent Document 2), a first insulating film is formed around one fin-like semiconductor layer, the first insulating film is etched back, the fin-like semiconductor layer is exposed, and the gate wiring and the substrate The parasitic capacitance between them is reduced. Therefore, also in SGT, it is necessary to use the first insulating film in order to reduce the parasitic capacitance between the gate wiring and the substrate. In SGT, since there is a columnar semiconductor layer in addition to the fin-shaped semiconductor layer, a device for forming the columnar semiconductor layer is required.

特開平2−71556号公報JP-A-2-71556 特開平2−188966号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-188966 特開平3−145761号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-145761

IEDM2007 K.Mistry et.al, pp 247-250IEDM2007 K. Mistry et.al, pp 247-250 IEDM2010 CC.Wu, et. al, 27.1.1-27.1.4.IEDM2010 CC.Wu, et.al, 27.1.1-27.1.4.

そこで、ゲート配線と基板間の寄生容量を低減し、ゲートラストプロセスであるSGTの製造方法とその結果であるSGTの構造を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to reduce the parasitic capacitance between the gate wiring and the substrate, and to provide an SGT manufacturing method which is a gate last process and an SGT structure as a result.

本発明の半導体装置の製造方法は、
シリコン基板上にフィン状シリコン層を形成し、前記フィン状シリコン層の周囲に第一の絶縁膜を形成し、
前記フィン状シリコン層の上部に柱状シリコン層を形成する第1工程と、
前記柱状シリコン層の直径は前記フィン状シリコン層の幅と同じであって、
前記第1工程の後、
前記柱状シリコン層上部と前記フィン状シリコン層上部と前記柱状シリコン層下部に不純物を注入し拡散層を形成する第2工程と、
前記第2工程の後、
ゲート絶縁膜とポリシリコンゲート電極とポリシリコンゲート配線を作成する第3工程と、
前記ゲート絶縁膜は前記柱状シリコン層の周囲と上部を覆い、ポリシリコンゲート電極はゲート絶縁膜を覆い、前記ポリシリコンゲート電極及び前記ポリシリコンゲート配線形成後のポリシリコンの上面は、前記柱状シリコン層上部の前記拡散層の上の前記ゲート絶縁膜より高い位置であって、
前記第3工程の後、
前記フィン状シリコン層上部の前記拡散層上部にシリサイドを形成する第4工程と、
前記第4工程の後、
層間絶縁膜を堆積し、前記ポリシリコンゲート電極及び前記ポリシリコンゲート配線を露出し、前記ポリシリコンゲート電極及び前記ポリシリコンゲート配線をエッチング後、金属を堆積し、金属ゲート電極と金属ゲート配線とを形成する第5工程と、
前記金属ゲート電極に接続された前記フィン状シリコン層に直交する方向に延在する金属ゲート配線であって、
前記第5工程の後、
コンタクトを形成する第6工程と、
前記柱状シリコン層上部の前記拡散層と前記コンタクトとは直接接続するのであって、
を有することを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes:
Forming a fin-like silicon layer on the silicon substrate, forming a first insulating film around the fin-like silicon layer;
A first step of forming a columnar silicon layer on top of the fin-like silicon layer;
The columnar silicon layer has the same diameter as the fin-shaped silicon layer,
After the first step,
A second step of injecting impurities into the upper part of the columnar silicon layer, the upper part of the fin-like silicon layer, and the lower part of the columnar silicon layer to form a diffusion layer;
After the second step,
A third step of creating a gate insulating film, a polysilicon gate electrode, and a polysilicon gate wiring;
The gate insulating film covers the periphery and top of the columnar silicon layer, the polysilicon gate electrode covers the gate insulating film, and the upper surface of the polysilicon after the formation of the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring is the columnar silicon. A position higher than the gate insulating film on the diffusion layer above the layer;
After the third step,
A fourth step of forming silicide on the diffusion layer above the fin-like silicon layer;
After the fourth step,
An interlayer insulating film is deposited, the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring are exposed, the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring are etched, a metal is deposited, a metal gate electrode and a metal gate wiring, A fifth step of forming
A metal gate wiring extending in a direction perpendicular to the fin-like silicon layer connected to the metal gate electrode,
After the fifth step,
A sixth step of forming contacts;
The diffusion layer above the columnar silicon layer and the contact are directly connected,
It is characterized by having.

また、シリコン基板上にフィン状シリコン層を形成するための第1のレジストを形成し、
シリコン基板をエッチングし、前記フィン状シリコン層を形成し、前記第1のレジストを除去し、
前記フィン状シリコン層の周囲に第1の絶縁膜を堆積し、前記第1の絶縁膜をエッチバックし、前記フィン状シリコン層の上部を露出し、前記フィン状シリコン層に直交するように第2のレジストを形成し、前記フィン状シリコン層をエッチングし、前記第2のレジストを除去することにより、前記フィン状シリコン層と前記第2のレジストとが直交する部分が前記柱状シリコン層となるよう前記柱状シリコン層を形成することを特徴とする。
Forming a first resist for forming a fin-like silicon layer on the silicon substrate;
Etching a silicon substrate to form the fin-like silicon layer, removing the first resist,
A first insulating film is deposited around the fin-shaped silicon layer, the first insulating film is etched back, an upper portion of the fin-shaped silicon layer is exposed, and the first insulating film is perpendicular to the fin-shaped silicon layer. 2 is formed, the fin-like silicon layer is etched, and the second resist is removed, so that the portion where the fin-like silicon layer and the second resist are orthogonally becomes the columnar silicon layer. The columnar silicon layer is formed as described above.

また、シリコン基板上に形成されたフィン状シリコン層と、前記フィン状シリコン層の周囲に形成された第1の絶縁膜と、前記フィン状シリコン層の上部に形成された柱状シリコン層とを有する構造に、
第2の酸化膜を堆積し、第1の窒化膜を前記第2の酸化膜上に形成し、前記第1の窒化膜をエッチングし、サイドウォール状に残存し、不純物を注入し、前記柱状シリコン層上部と前記フィン状シリコン層上部に拡散層を形成し、前記第1の窒化膜と前記第2の酸化膜を除去し、熱処理行うことを特徴とする。
A fin-like silicon layer formed on the silicon substrate; a first insulating film formed around the fin-like silicon layer; and a columnar silicon layer formed on the fin-like silicon layer. In the structure,
A second oxide film is deposited, a first nitride film is formed on the second oxide film, the first nitride film is etched, remains in a sidewall shape, an impurity is implanted, and the columnar shape is formed. A diffusion layer is formed on the silicon layer and the fin-like silicon layer, the first nitride film and the second oxide film are removed, and heat treatment is performed.

また、シリコン基板上に形成されたフィン状シリコン層と、前記フィン状シリコン層の周囲に形成された第1の絶縁膜と、前記フィン状シリコン層の上部に形成された柱状シリコン層と、
前記フィン状シリコン層の上部と前記柱状シリコン層の下部に形成された拡散層と、
前記柱状シリコン層の上部に形成された拡散層と、
を有する構造に、
ゲート絶縁膜を形成し、ポリシリコンを堆積し、前記ポリシリコンを平坦化後のポリシリコンの上面が前記柱状シリコン層上部の拡散層の上の前記ゲート絶縁膜より高い位置になるように平坦化し、第2の窒化膜を堆積し、ポリシリコンゲート電極及びポリシリコンゲート配線を形成するための第3のレジストを形成し、前記第2の窒化膜をエッチングし、前記ポリシリコンをエッチングし、前記ポリシリコンゲート電極及び前記ポリシリコンゲート配線を形成し、前記ゲート絶縁膜をエッチングし、第3のレジストを除去することを特徴とする。
A fin-like silicon layer formed on the silicon substrate; a first insulating film formed around the fin-like silicon layer; a columnar silicon layer formed on the fin-like silicon layer;
A diffusion layer formed in an upper portion of the fin-like silicon layer and a lower portion of the columnar silicon layer;
A diffusion layer formed on top of the columnar silicon layer;
In the structure having
Forming a gate insulating film, depositing polysilicon, and planarizing the polysilicon so that the upper surface of the polysilicon is higher than the gate insulating film on the diffusion layer above the columnar silicon layer Depositing a second nitride film, forming a third resist for forming a polysilicon gate electrode and a polysilicon gate wiring, etching the second nitride film, etching the polysilicon, A polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring are formed, the gate insulating film is etched, and the third resist is removed.

また、第3の窒化膜を堆積し、前記第3の窒化膜をエッチングし、サイドウォール状に残存し、金属を堆積し、シリサイドをフィン状シリコン層の上部の拡散層の上部に形成することを特徴とする。   Also, a third nitride film is deposited, the third nitride film is etched, remains in a sidewall shape, a metal is deposited, and silicide is formed above the diffusion layer above the fin-like silicon layer. It is characterized by.

また、第4の窒化膜を堆積し、層間絶縁膜を堆積し平坦化し、ポリシリコンゲート電極及びポリシリコンゲート配線を露出し、前記ポリシリコンゲート電極及び前記ポリシリコンゲート配線を除去し、前記ポリシリコンゲート電極及び前記ポリシリコンゲート配線があった部分に金属を埋めこみ、前記金属をエッチングし、柱状シリコン層上部の拡散層上のゲート絶縁膜を露出し、金属ゲート電極、金属ゲート配線を形成することを特徴とする。   In addition, a fourth nitride film is deposited, an interlayer insulating film is deposited and planarized, the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring are exposed, the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring are removed, and the polysilicon Metal is embedded in the portion where the silicon gate electrode and the polysilicon gate wiring were present, the metal is etched, the gate insulating film on the diffusion layer above the columnar silicon layer is exposed, and a metal gate electrode and a metal gate wiring are formed. It is characterized by that.

また、本発明の半導体装置は、
シリコン基板上に形成されたフィン状シリコン層と、
前記フィン状シリコン層の周囲に形成された第1の絶縁膜と、
前記フィン状シリコン層上に形成された柱状シリコン層と、
前記柱状シリコン層の直径は前記フィン状シリコン層の幅と同じであって、
前記フィン状シリコン層の上部と前記柱状シリコン層の下部に形成された拡散層と、
前記柱状シリコン層の上部に形成された拡散層と、
前記フィン状シリコン層の上部の拡散層の上部に形成されたシリサイドと、
前記柱状シリコン層の周囲に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の周囲に形成された金属ゲート電極と、
前記金属ゲート電極に接続された前記フィン状シリコン層に直交する方向に延在する金属ゲート配線と、
前記柱状シリコン層上部に形成された拡散層上に形成されたコンタクトとを有し、
前記柱状シリコン層上部に形成された拡散層と前記コンタクトとは直接接続することを特徴とする。
The semiconductor device of the present invention is
A fin-like silicon layer formed on a silicon substrate;
A first insulating film formed around the fin-like silicon layer;
A columnar silicon layer formed on the fin-like silicon layer;
The columnar silicon layer has the same diameter as the fin-shaped silicon layer,
A diffusion layer formed in an upper portion of the fin-like silicon layer and a lower portion of the columnar silicon layer;
A diffusion layer formed on top of the columnar silicon layer;
Silicide formed on top of the diffusion layer above the fin-like silicon layer;
A gate insulating film formed around the columnar silicon layer;
A metal gate electrode formed around the gate insulating film;
A metal gate wiring extending in a direction orthogonal to the fin-like silicon layer connected to the metal gate electrode;
A contact formed on a diffusion layer formed on the top of the columnar silicon layer,
The diffusion layer formed on the columnar silicon layer and the contact are directly connected.

本発明によれば、ゲート配線と基板間の寄生容量を低減し、ゲートラストプロセスであるSGTの製造方法とその結果であるSGTの構造を提供することができる。
フィン状シリコン層、第1の絶縁膜、柱状シリコン層形成を、従来のFINFETの製造方法を元にしたため、容易に形成できる。
加えて、従来は柱状シリコン層上部にシリサイドを形成していたが、ポリシリコンの堆積温度がシリサイドを形成するための温度より高いので、シリサイドはポリシリコンゲート形成後に形成しなければならないため、
シリコン柱上部にシリサイドを形成しようとすると、ポリシリコンゲート形成後に、ポリシリコンゲート電極の上部に穴を開け、穴の側壁に絶縁膜のサイドウォールを形成した後、シリサイドを形成し、開けた穴に絶縁膜を埋めるという製造工程数の増加という欠点があったので、ポリシリコンゲート電極とポリシリコンゲート配線形成前に拡散層を形成し、柱状シリコン層をポリシリコンゲート電極で覆い、シリサイドをフィン状シリコン層上部にのみ形成することにより、ポリシリコンでゲートを作成し、その後、層間絶縁膜を堆積後、化学機械研磨によりポリシリコンゲートを露出し、ポリシリコンゲートをエッチング後、金属を堆積する従来のメタルゲートラストの製造方法を用いることができるため、メタルゲートSGTを容易に形成できる。
According to the present invention, the parasitic capacitance between the gate wiring and the substrate can be reduced, and the SGT manufacturing method as the gate last process and the SGT structure as a result can be provided.
Since the fin-like silicon layer, the first insulating film, and the columnar silicon layer are formed on the basis of a conventional method for manufacturing a FINFET, they can be easily formed.
In addition, conventionally, silicide is formed on the columnar silicon layer, but since the deposition temperature of polysilicon is higher than the temperature for forming silicide, the silicide must be formed after forming the polysilicon gate.
If silicide is to be formed on the top of the silicon pillar, after forming the polysilicon gate, a hole is formed in the upper portion of the polysilicon gate electrode, a sidewall of the insulating film is formed on the sidewall of the hole, silicide is then formed, and the hole is formed. Therefore, the diffusion layer is formed before forming the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring, the columnar silicon layer is covered with the polysilicon gate electrode, and the silicide is finned. The gate is made of polysilicon by forming it only on the upper part of the silicon layer, and then the interlayer insulating film is deposited, then the polysilicon gate is exposed by chemical mechanical polishing, the polysilicon gate is etched, and the metal is deposited. Since the conventional metal gate last manufacturing method can be used, the metal gate SGT can be easily formed. It can be formed.

(a)は本発明に係る半導体装置の平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view of the semiconductor device based on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a). (a)は本発明に係る半導体装置の製造方法に係る平面図である。(b)は(a)のX−X’線での断面図である。(c)は(a)のY−Y’線での断面図である。(A) is a top view which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. (B) is sectional drawing in the X-X 'line | wire of (a). (C) is sectional drawing in the Y-Y 'line | wire of (a).

以下に、本発明の実施形態に係るSGTの構造を形成するための製造工程を、図2〜図42を参照して説明する。   Below, the manufacturing process for forming the structure of SGT which concerns on embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIGS.

まずシリコン基板上にフィン状シリコン層を形成し、フィン状シリコン層の周囲に第1の絶縁膜を形成し、フィン状シリコン層の上部に柱状シリコン層を形成する製造方法を示す。図2に示すように、シリコン基板101上にフィン状シリコン層を形成するための第1のレジスト102を形成する。   First, a manufacturing method in which a fin-like silicon layer is formed on a silicon substrate, a first insulating film is formed around the fin-like silicon layer, and a columnar silicon layer is formed on the fin-like silicon layer will be described. As shown in FIG. 2, a first resist 102 for forming a fin-like silicon layer is formed on the silicon substrate 101.

図3に示すように、シリコン基板101をエッチングし、フィン状シリコン層103を形成する。今回はレジストをマスクとしてフィン状シリコン層を形成したが、酸化膜や窒化膜といったハードマスクを用いてもよい。   As shown in FIG. 3, the silicon substrate 101 is etched to form a fin-like silicon layer 103. Although the fin-like silicon layer is formed using a resist as a mask this time, a hard mask such as an oxide film or a nitride film may be used.

図4に示すように、第1のレジスト102を除去する。   As shown in FIG. 4, the first resist 102 is removed.

図5に示すように、フィン状シリコン層103の周囲に第1の絶縁膜104を堆積する。第1の絶縁膜として高密度プラズマによる酸化膜や低圧化学気相堆積による酸化膜を用いてもよい。   As shown in FIG. 5, a first insulating film 104 is deposited around the fin-like silicon layer 103. An oxide film formed by high-density plasma or an oxide film formed by low-pressure chemical vapor deposition may be used as the first insulating film.

図6に示すように、第1の絶縁膜104をエッチバックし、フィン状シリコン層103の上部を露出する。ここまでは、特許文献2のフィン状シリコン層の製法と同じである。   As shown in FIG. 6, the 1st insulating film 104 is etched back and the upper part of the fin-like silicon layer 103 is exposed. The process up to here is the same as the method for manufacturing the fin-like silicon layer of Patent Document 2.

図7に示すように、フィン状シリコン層103に直交するように第2のレジスト105を形成する。フィン状シリコン層103とレジスト105とが直交する部分が柱状シリコン層となる部分である。ライン状のレジストを用いることができるため、パターン後にレジストが倒れる可能性が低く、安定したプロセスとなる。   As shown in FIG. 7, a second resist 105 is formed so as to be orthogonal to the fin-like silicon layer 103. A portion where the fin-like silicon layer 103 and the resist 105 are orthogonal to each other is a portion that becomes a columnar silicon layer. Since a line-shaped resist can be used, the possibility that the resist falls after patterning is low, and the process is stable.

図8に示すように、フィン状シリコン層103をエッチングする。フィン状シリコン層103と第2のレジスト105とが直交する部分が柱状シリコン層106となる。従って、柱状シリコン層106の直径は、フィン状シリコン層の幅と同じとなる。フィン状シリコン層103の上部に柱状シリコン層106が形成され、フィン状シリコン層103の周囲には第1の絶縁膜104が形成された構造となる。   As shown in FIG. 8, the fin-like silicon layer 103 is etched. A portion where the fin-like silicon layer 103 and the second resist 105 are orthogonally becomes the columnar silicon layer 106. Therefore, the diameter of the columnar silicon layer 106 is the same as the width of the fin-like silicon layer. A columnar silicon layer 106 is formed on the fin-shaped silicon layer 103, and a first insulating film 104 is formed around the fin-shaped silicon layer 103.

図9に示すように、第2のレジスト105を除去する。   As shown in FIG. 9, the second resist 105 is removed.

次に、ゲートラストとするために、柱状シリコン層上部とフィン状シリコン層上部と柱状シリコン層下部に不純物を注入し拡散層を形成するための製造方法を示す。図10に示すように、第2の酸化膜107を堆積し、第1の窒化膜108を形成する。後に、柱状シリコン層上部は、ゲート絶縁膜及びポリシリコンゲート電極に覆われることとなるので、覆われる前に、柱状シリコン層上部に拡散層を形成する。   Next, a manufacturing method for forming a diffusion layer by implanting impurities into the upper part of the columnar silicon layer, the upper part of the fin-like silicon layer, and the lower part of the columnar silicon layer in order to obtain the gate last will be described. As shown in FIG. 10, the 2nd oxide film 107 is deposited and the 1st nitride film 108 is formed. Later, since the upper part of the columnar silicon layer is covered with the gate insulating film and the polysilicon gate electrode, a diffusion layer is formed on the upper part of the columnar silicon layer before being covered.

図11に示すように第1の窒化膜108をエッチングし、サイドウォール状に残存させる。   As shown in FIG. 11, the first nitride film 108 is etched to remain in a sidewall shape.

図12に示すように砒素やリンやボロンといった不純物を注入し、柱状シリコン層上部に拡散層110、フィン状シリコン層103上部に拡散層109、111を形成する。   As shown in FIG. 12, impurities such as arsenic, phosphorus, and boron are implanted to form a diffusion layer 110 on the columnar silicon layer and diffusion layers 109 and 111 on the fin-like silicon layer 103.

図13に示すように第1の窒化膜108と第2の酸化膜107を除去する。   As shown in FIG. 13, the first nitride film 108 and the second oxide film 107 are removed.

図14に示すように熱処理を行う。フィン状シリコン層103上部の拡散層109、111は接触し拡散層112となる。以上よりゲートラストとするために、柱状シリコン層上部とフィン状シリコン層上部と柱状シリコン層下部に不純物が注入され拡散層110、112が形成された。   Heat treatment is performed as shown in FIG. The diffusion layers 109 and 111 above the fin-like silicon layer 103 come into contact with each other to become a diffusion layer 112. As described above, in order to obtain the gate last, impurities are implanted into the upper part of the columnar silicon layer, the upper part of the fin-like silicon layer, and the lower part of the columnar silicon layer to form the diffusion layers 110 and 112.

次に、ゲートラストとするために、ポリシリコンでポリシリコンゲート電極及びポリシリコンゲート配線を作成する製造方法を示す。ゲートラストとするために層間絶縁膜を堆積後、化学機械研磨によりポリシリコンゲート電極及びポリシリコンゲート配線を露出するのであるから、化学機械研磨により柱状シリコン層上部が露出しないようにする必要がある。   Next, a manufacturing method for forming a polysilicon gate electrode and a polysilicon gate wiring with polysilicon in order to obtain a gate last will be described. Since the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring are exposed by chemical mechanical polishing after depositing an interlayer insulating film for gate last, it is necessary to prevent the upper portion of the columnar silicon layer from being exposed by chemical mechanical polishing. .

図15に示すように、ゲート絶縁膜113を形成し、ポリシリコン114を堆積し、平坦化する。平坦化後のポリシリコンの上面は、柱状シリコン層106上部の拡散層110の上のゲート絶縁膜113より高い位置とする。これにより、ゲートラストとするために層間絶縁膜を堆積後、化学機械研磨によりポリシリコンゲート電極及びポリシリコンゲート配線を露出したとき、化学機械研磨により柱状シリコン層上部が露出しないようになる。
また、第2の窒化膜115を堆積する。この第2の窒化膜115は、シリサイドをフィン状シリコン層上部に形成するとき、ポリシリコンゲート電極及びポリシリコンゲート配線上部にシリサイドが形成されることを阻害する膜である。
As shown in FIG. 15, a gate insulating film 113 is formed, and polysilicon 114 is deposited and planarized. The upper surface of the planarized polysilicon is higher than the gate insulating film 113 on the diffusion layer 110 above the columnar silicon layer 106. As a result, when the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring are exposed by chemical mechanical polishing after depositing an interlayer insulating film to form gate last, the upper part of the columnar silicon layer is not exposed by chemical mechanical polishing.
A second nitride film 115 is deposited. The second nitride film 115 is a film that inhibits the formation of silicide on the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring when the silicide is formed on the fin-like silicon layer.

図16に示すように、ポリシリコンゲート電極及びポリシリコンゲート配線を形成するための第3のレジスト116を形成する。フィン状シリコン層103に対してゲート配線となる部分が直交することが望ましい。ゲート配線と基板間の寄生容量が低減するためである。   As shown in FIG. 16, the 3rd resist 116 for forming a polysilicon gate electrode and a polysilicon gate wiring is formed. It is desirable that a portion to be a gate wiring is orthogonal to the fin-like silicon layer 103. This is because the parasitic capacitance between the gate wiring and the substrate is reduced.

図17に示すように、第2の窒化膜115をエッチングする。   As shown in FIG. 17, the second nitride film 115 is etched.

図18に示すように、ポリシリコン114をエッチングし、ポリシリコンゲート電極114a及びポリシリコンゲート配線114bを形成する。   As shown in FIG. 18, the polysilicon 114 is etched to form a polysilicon gate electrode 114a and a polysilicon gate wiring 114b.

図19に示すように、ゲート絶縁膜113をエッチングする。   As shown in FIG. 19, the gate insulating film 113 is etched.

図20に示すように、第3のレジスト116を除去する。
以上によりゲートラストとするために、ポリシリコンでポリシリコンゲート電極及びポリシリコンゲート配線を形成する製造方法が示された。ポリシリコンゲート電極114a及びポリシリコンゲート配線114b形成後のポリシリコンの上面は、柱状シリコン層106上部の拡散層110の上のゲート絶縁膜113より高い位置となっている。
As shown in FIG. 20, the third resist 116 is removed.
In order to obtain the gate last as described above, a manufacturing method for forming a polysilicon gate electrode and a polysilicon gate wiring with polysilicon has been shown. The upper surface of the polysilicon after forming the polysilicon gate electrode 114a and the polysilicon gate wiring 114b is higher than the gate insulating film 113 on the diffusion layer 110 above the columnar silicon layer 106.

次に、フィン状シリコン層上部に、シリサイドを形成する製造方法を示す。ポリシリコンゲート電極114a及びポリシリコンゲート配線114b上部と柱状シリコン層106上部の拡散層110には、シリサイドを形成しないことが特徴である。柱状シリコン層106上部の拡散層110にシリサイドを形成しようとすると、製造工程が増大する。
図21に示すように、第3の窒化膜117を堆積する。
Next, a manufacturing method for forming silicide on the fin-like silicon layer will be described. A feature is that no silicide is formed in the diffusion layer 110 above the polysilicon gate electrode 114 a and the polysilicon gate wiring 114 b and above the columnar silicon layer 106. If silicide is formed in the diffusion layer 110 on the columnar silicon layer 106, the number of manufacturing steps increases.
As shown in FIG. 21, a third nitride film 117 is deposited.

図22に示すように、第3の窒化膜117をエッチングし、サイドウォール状に残存させる。   As shown in FIG. 22, the third nitride film 117 is etched and left in a sidewall shape.

図23に示すように、ニッケル、コバルトといった金属を堆積し、シリサイド118をフィン状シリコン層103の上部の拡散層112の上部に形成する。このとき、ポリシリコンゲート電極114a及びポリシリコンゲート配線114bは、第3の窒化膜117、第2の窒化膜115に覆われ、柱状シリコン層106上の拡散層110は、ゲート絶縁膜113とポリシリコンゲート電極114a及びポリシリコンゲート配線114bに覆われているので、シリサイドが形成されない。
以上によりフィン状シリコン層上部に、シリサイドを形成する製造方法が示された。
As shown in FIG. 23, a metal such as nickel or cobalt is deposited, and a silicide 118 is formed on the diffusion layer 112 above the fin-like silicon layer 103. At this time, the polysilicon gate electrode 114 a and the polysilicon gate wiring 114 b are covered with the third nitride film 117 and the second nitride film 115, and the diffusion layer 110 on the columnar silicon layer 106 is connected to the gate insulating film 113 and the polysilicon film. Since it is covered with the silicon gate electrode 114a and the polysilicon gate wiring 114b, no silicide is formed.
Thus, a manufacturing method for forming silicide on the fin-like silicon layer has been shown.

次に、層間絶縁膜を堆積後、化学機械研磨によりポリシリコンゲート電極及びポリシリコンゲート配線を露出し、ポリシリコンゲート電極及びポリシリコンゲート配線をエッチング後、メタルを堆積するゲートラストの製造方法を示す。
図24に示すように、シリサイド118を保護するために、第4の窒化膜140を堆積する。
Next, after depositing an interlayer insulating film, the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring are exposed by chemical mechanical polishing, and after etching the polysilicon gate electrode and the polysilicon gate wiring, a gate last manufacturing method for depositing metal Show.
As shown in FIG. 24, a fourth nitride film 140 is deposited to protect the silicide 118.

図25に示すように、層間絶縁膜119を堆積し、化学機械研磨により平坦化する。   As shown in FIG. 25, an interlayer insulating film 119 is deposited and planarized by chemical mechanical polishing.

図26に示すように、化学機械研磨によりポリシリコンゲート電極114a及びポリシリコンゲート配線114bを露出する。   As shown in FIG. 26, the polysilicon gate electrode 114a and the polysilicon gate wiring 114b are exposed by chemical mechanical polishing.

図27に示すように、ポリシリコンゲート電極114a及びポリシリコンゲート配線114bをエッチングする。ウエットエッチングが望ましい。   As shown in FIG. 27, the polysilicon gate electrode 114a and the polysilicon gate wiring 114b are etched. Wet etching is desirable.

図28に示すように金属120を堆積し、平坦化し、ポリシリコンゲート電極114a及びポリシリコンゲート配線114bがあった部分に金属120を埋めこむ。原子層堆積を用いることが好ましい。   As shown in FIG. 28, the metal 120 is deposited and planarized, and the metal 120 is buried in the portion where the polysilicon gate electrode 114a and the polysilicon gate wiring 114b were present. It is preferred to use atomic layer deposition.

図29に示すように、金属120をエッチングし、柱状シリコン層106上部の拡散層106上のゲート絶縁膜113を露出する。金属ゲート電極120a、金属ゲート配線120bが形成される。層間絶縁膜を堆積後、化学機械研磨によりポリシリコンゲートを露出し、ポリシリコンゲートをエッチング後、メタルを堆積するゲートラストの製造方法が示された。   As shown in FIG. 29, the metal 120 is etched to expose the gate insulating film 113 on the diffusion layer 106 above the columnar silicon layer 106. A metal gate electrode 120a and a metal gate wiring 120b are formed. A method of manufacturing a gate last in which an interlayer insulating film is deposited, a polysilicon gate is exposed by chemical mechanical polishing, the polysilicon gate is etched, and a metal is deposited is shown.

次に、コンタクトを形成するための製造方法を示す。柱状シリコン層106上部の拡散層110にシリサイドを形成しないため、コンタクトと柱状シリコン層106上部の拡散層110とが直接接続されることとなる。図30に示すように、層間絶縁膜121を堆積し、平坦化する。   Next, a manufacturing method for forming contacts will be described. Since no silicide is formed in the diffusion layer 110 above the columnar silicon layer 106, the contact and the diffusion layer 110 above the columnar silicon layer 106 are directly connected. As shown in FIG. 30, an interlayer insulating film 121 is deposited and planarized.

図31に示すように、柱状シリコン層106上部にコンタクト孔を形成するための第4のレジスト122を形成する。   As shown in FIG. 31, the 4th resist 122 for forming a contact hole is formed in the columnar silicon layer 106 upper part.

図32に示すように、層間絶縁膜121をエッチングし、コンタクト孔123を形成する。   As shown in FIG. 32, the interlayer insulating film 121 is etched to form a contact hole 123.

図33に示すように、第4のレジスト122を除去する。   As shown in FIG. 33, the 4th resist 122 is removed.

図34に示すように、金属ゲート配線120b上、フィン状シリコン層103上にコンタクト孔を形成するための第5のレジスト124を形成する。   As shown in FIG. 34, the 5th resist 124 for forming a contact hole on the metal gate wiring 120b and the fin-like silicon layer 103 is formed.

図35に示すように、層間絶縁膜121、119をエッチングし、コンタクト孔125、126を形成する。   As shown in FIG. 35, the interlayer insulating films 121 and 119 are etched to form contact holes 125 and 126.

図36に示すように、第5のレジスト124を除去する。   As shown in FIG. 36, the fifth resist 124 is removed.

図37に示すように、窒化膜140とゲート絶縁膜113をエッチングし、シリサイド118と拡散層110とを露出する。   As shown in FIG. 37, the nitride film 140 and the gate insulating film 113 are etched to expose the silicide 118 and the diffusion layer 110.

図38に示すように、金属を堆積し、コンタクト143、127、128を形成する。 以上によりコンタクトを形成するための製造方法が示された。柱状シリコン層106上部の拡散層110にシリサイドを形成しないため、コンタクト127と柱状シリコン層106上部の拡散層110とが直接接続されることとなる。   As shown in FIG. 38, metal is deposited to form contacts 143, 127, and 128. Thus, a manufacturing method for forming a contact has been shown. Since no silicide is formed in the diffusion layer 110 above the columnar silicon layer 106, the contact 127 and the diffusion layer 110 above the columnar silicon layer 106 are directly connected.

次に、金属配線層を形成するための製造方法を示す。
図39に示すように、金属129を堆積する。
Next, a manufacturing method for forming the metal wiring layer will be described.
As shown in FIG. 39, metal 129 is deposited.

図40に示すように、金属配線を形成するための第6のレジスト130、131、132を形成する。   As shown in FIG. 40, sixth resists 130, 131, and 132 for forming metal wiring are formed.

図41に示すように、金属129をエッチングし、金属配線133、134、135を形成する。   As shown in FIG. 41, the metal 129 is etched to form metal wirings 133, 134, and 135.

図42に示すように、第6のレジスト130、131、132を除去する。
以上により金属配線層を形成するための製造方法が示された。
As shown in FIG. 42, the sixth resists 130, 131, and 132 are removed.
Thus, a manufacturing method for forming a metal wiring layer has been shown.

上記製造方法の結果を図1に示す。
基板101上に形成されたフィン状シリコン層103と、
フィン状シリコン層103の周囲に形成された第1の絶縁膜104と、
フィン状シリコン層103上に形成された柱状シリコン層106と、
柱状シリコン層106の直径はフィン状シリコン層103の幅と同じであって、
フィン状シリコン層103の上部と柱状シリコン層106の下部に形成された拡散層112と、
柱状シリコン層106の上部に形成された拡散層110と、
フィン状シリコン層103の上部の拡散層112の上部に形成されたシリサイド118と、
柱状シリコン層106の周囲に形成されたゲート絶縁膜113と、
ゲート絶縁膜の周囲に形成された金属ゲート電極120aと、
金属ゲート電極120aに接続されたフィン状シリコン層103に直交する方向に延在する金属ゲート配線120bと、
拡散層110上に形成されたコンタクト127とを有し、
拡散層110とコンタクト127とは直接接続する構造となる。
The result of the manufacturing method is shown in FIG.
A fin-like silicon layer 103 formed on the substrate 101;
A first insulating film 104 formed around the fin-like silicon layer 103;
A columnar silicon layer 106 formed on the fin-shaped silicon layer 103;
The diameter of the columnar silicon layer 106 is the same as the width of the fin-like silicon layer 103, and
A diffusion layer 112 formed above the fin-like silicon layer 103 and below the columnar silicon layer 106;
A diffusion layer 110 formed on top of the columnar silicon layer 106;
A silicide 118 formed on the diffusion layer 112 above the fin-like silicon layer 103;
A gate insulating film 113 formed around the columnar silicon layer 106;
A metal gate electrode 120a formed around the gate insulating film;
A metal gate wiring 120b extending in a direction perpendicular to the fin-like silicon layer 103 connected to the metal gate electrode 120a;
A contact 127 formed on the diffusion layer 110;
The diffusion layer 110 and the contact 127 are directly connected.

以上から、ゲート配線と基板間の寄生容量を低減し、ゲートラストプロセスであるSGTの製造方法とその結果であるSGTの構造が提供されうる。   As described above, the parasitic capacitance between the gate wiring and the substrate can be reduced, and the SGT manufacturing method as the gate last process and the resulting SGT structure can be provided.

101 シリコン基板
102 レジスト
103 フィン状シリコン層
104 第1の絶縁膜
105 レジスト
106 柱状シリコン層
107 酸化膜
108 不純物注入を阻害する膜
109 拡散層
110 拡散層
111 拡散層
112 拡散層
113 ゲート絶縁膜
114 ポリシリコン
114a ポリシリコンゲート電極
114b ポリシリコンゲート配線
115 窒化膜
116 レジスト
117 窒化膜
118 シリサイド
119 層間絶縁膜
120 金属
121 層間絶縁膜
122 レジスト
123 コンタクト孔
124 レジスト
125 コンタクト孔
126 コンタクト孔
127 コンタクト
128 コンタクト
129 金属
130 レジスト
131 レジスト
132 レジスト
133 金属配線
134 金属配線
135 金属配線
140 窒化膜
143 コンタクト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Silicon substrate 102 Resist 103 Fin-like silicon layer 104 1st insulating film 105 Resist 106 Columnar silicon layer 107 Oxide film 108 Film 109 which inhibits impurity implantation Diffusion layer 110 Diffusion layer 111 Diffusion layer 112 Diffusion layer 113 Gate insulation film 114 Poly Silicon 114a Polysilicon gate electrode 114b Polysilicon gate wiring 115 Nitride film 116 Resist 117 Nitride film 118 Silicide 119 Interlayer insulating film 120 Metal 121 Interlayer insulating film 122 Resist 123 Contact hole 124 Resist 125 Contact hole 126 Contact hole 127 Contact 128 Contact 129 Metal 130 resist 131 resist 132 resist 133 metal wiring 134 metal wiring 135 metal wiring 140 nitride film 143 contact

Claims (1)

シリコン基板をエッチングし、フィン状シリコン層を形成し、前記フィン状シリコン層形成後、前記フィン状シリコン層の周囲に第1の絶縁膜を堆積し、前記第1の絶縁膜をエッチバックし、前記フィン状シリコン層の上部を露出し、前記フィン状シリコン層に直交するように第2のレジストを形成し、前記フィン状シリコン層をエッチングすることにより、前記フィン状シリコン層と前記第2のレジストとが直交する部分が柱状シリコン層となるよう前記柱状シリコン層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。   Etching a silicon substrate, forming a fin-like silicon layer, and after forming the fin-like silicon layer, depositing a first insulating film around the fin-like silicon layer, etching back the first insulating film, An upper portion of the fin-shaped silicon layer is exposed, a second resist is formed so as to be orthogonal to the fin-shaped silicon layer, and the fin-shaped silicon layer is etched, whereby the fin-shaped silicon layer and the second silicon layer are etched. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the columnar silicon layer is formed so that a portion orthogonal to the resist becomes a columnar silicon layer.
JP2016140428A 2016-07-15 2016-07-15 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device Active JP6284585B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016140428A JP6284585B2 (en) 2016-07-15 2016-07-15 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016140428A JP6284585B2 (en) 2016-07-15 2016-07-15 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015021913A Division JP6156883B2 (en) 2015-02-06 2015-02-06 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016181729A true JP2016181729A (en) 2016-10-13
JP6284585B2 JP6284585B2 (en) 2018-02-28

Family

ID=57132115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016140428A Active JP6284585B2 (en) 2016-07-15 2016-07-15 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6284585B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008140996A (en) * 2006-12-01 2008-06-19 Elpida Memory Inc Semiconductor device, and manufacturing method therefor
JP2009081377A (en) * 2007-09-27 2009-04-16 Elpida Memory Inc Semiconductor device
JP2010251678A (en) * 2009-04-20 2010-11-04 Unisantis Electronics Japan Ltd Method of manufacturing semiconductor device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008140996A (en) * 2006-12-01 2008-06-19 Elpida Memory Inc Semiconductor device, and manufacturing method therefor
JP2009081377A (en) * 2007-09-27 2009-04-16 Elpida Memory Inc Semiconductor device
JP2010251678A (en) * 2009-04-20 2010-11-04 Unisantis Electronics Japan Ltd Method of manufacturing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP6284585B2 (en) 2018-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5695745B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5667699B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5662590B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
US9614075B2 (en) Semiconductor device
JP5731073B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5838530B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5670603B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6329301B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6284585B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5974066B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6156883B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6246276B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6235662B2 (en) Semiconductor device
JP5986618B2 (en) Semiconductor device
JP6143913B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5917673B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP6026610B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5814437B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5869166B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160715

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170719

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170724

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170929

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180130

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6284585

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250