JP3127908B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3127908B2
JP3127908B2 JP10330740A JP33074098A JP3127908B2 JP 3127908 B2 JP3127908 B2 JP 3127908B2 JP 10330740 A JP10330740 A JP 10330740A JP 33074098 A JP33074098 A JP 33074098A JP 3127908 B2 JP3127908 B2 JP 3127908B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、特に動作速度の速い半導体装置を製造でき
る半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device capable of manufacturing a semiconductor device having a high operation speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、高精度容量用として上部電
極、下部電極ともに高融点金属を使用した容量を搭載し
た半導体装置の従来技術として、特開平6−33411
8号公報に開示されたものがある。これは、ゲート電極
形成後に容量絶縁膜用のHTO膜を形成したものであ
る。当該従来例では、ゲート電極上にも拡散層上にもT
iSi層が形成されていなかったが、最新の半導体プロ
セスにおいては、ゲート電極上にも拡散層上にもTiS
i層が形成され、ゲート電極の抵抗及び拡散層抵抗の低
抵抗化を図っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a prior art of a semiconductor device in which a capacitor using a high melting point metal is used for both an upper electrode and a lower electrode for high-precision capacitance, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-33411 has been disclosed.
No. 8 discloses a technique disclosed in Japanese Patent Publication No. This is one in which an HTO film for a capacitor insulating film is formed after forming a gate electrode. In this conventional example, T is applied to both the gate electrode and the diffusion layer.
Although the iSi layer was not formed, in the latest semiconductor process, TiS was not formed on both the gate electrode and the diffusion layer.
An i layer is formed to reduce the resistance of the gate electrode and the resistance of the diffusion layer.

【0003】ゲート電極の抵抗及び拡散層抵抗の低抵抗
化は、半導体装置に要求される性能によるもので、半導
体装置に要求される性能は年々高くなっている。特にロ
ジック系の半導体装置では要求される動作速度は年々速
くなってきている。例えばパーソナルコンピュータ(以
下「パソコン」という)に使われている中央演算装置
(以下「CPU」という)の動作周波数は、2、3年前
には約100MHz程度のものが主流であった。しか
し、現在では333MHzや場合によっては450MH
zにもなっており、半導体装置の高速化は重要な課題と
なっている。
The lowering of the resistance of the gate electrode and the resistance of the diffusion layer depends on the performance required of the semiconductor device, and the performance required of the semiconductor device is increasing year by year. In particular, the required operation speed of a logic semiconductor device is increasing year by year. For example, the operating frequency of a central processing unit (hereinafter, referred to as "CPU") used in a personal computer (hereinafter, referred to as "PC") was about 100 MHz a few years ago. However, at present 333 MHz and sometimes 450 MH
z, and increasing the speed of the semiconductor device is an important issue.

【0004】半導体装置の動作速度を拘束するものとし
て、CPUの回路内の抵抗や容量があり、いわゆる寄生
抵抗や寄生容量を少なくすることによって動作速度の高
速化を図ることができる。一般に、ゲート電極の抵抗及
び拡散層抵抗の低抵抗化によって、寄生抵抗を少なくす
ることができる。このため、最新の半導体製造プロセス
においては、ゲート電極上にも拡散層上にもTiSi層
を形成するプロセスを採用している。
The operating speed of the semiconductor device is restricted by the resistance and the capacitance in the CPU circuit. The operating speed can be increased by reducing the so-called parasitic resistance and parasitic capacitance. Generally, the parasitic resistance can be reduced by lowering the resistance of the gate electrode and the resistance of the diffusion layer. For this reason, the latest semiconductor manufacturing process employs a process of forming a TiSi layer on both a gate electrode and a diffusion layer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
従来例には以下のような不都合があった。即ち、半導体
製造プロセスの過程では、所定の加熱処理を行う。ここ
で、TiSi層は高温の熱処理を長時間にわたって加え
ると、抵抗が増大するという欠点がある。具体的には、
容量絶縁膜用のHTO膜形成時に加わる800度・1時
間程度の熱処理には耐えられない。従って、従来例のよ
うな容量形成手法では、TiSi層の抵抗が増大してし
まい、これによってゲート電極の抵抗及び拡散層抵抗が
増大し、半導体装置の動作速度が遅くなってしまう欠点
がある。
However, each of the above-mentioned prior arts has the following disadvantages. That is, predetermined heat treatment is performed in the course of the semiconductor manufacturing process. Here, the TiSi layer has a drawback that the resistance increases when a high-temperature heat treatment is applied for a long time. In particular,
It cannot withstand a heat treatment of about 800 ° C. for about one hour applied during the formation of the HTO film for the capacitive insulating film. Therefore, the capacitance forming method as in the conventional example has a disadvantage that the resistance of the TiSi layer increases, thereby increasing the resistance of the gate electrode and the resistance of the diffusion layer, thereby lowering the operation speed of the semiconductor device.

【0006】TiSi層が高温で長時間の熱処理によっ
て抵抗が増大してしまうメカニズムは以下のようなもの
である。即ち、TiSi層は高温の熱処理によって相転
移が起こり、この相転移が起こると凝集が発生しやすく
なる。凝集という現象はそれまで均一に形成されていた
TiSi層がいくつかのかたまりに分裂することであ
り、TiSi層が形成されない部分ができてしまうとい
うものである。凝集はTiSi膜の幅が狭いほど発生し
やすく、半導体配線の幅の微細化が進むとますます問題
になってくることが予想される。そして、凝集が発生す
ると部分的にTiSi層が形成されないため、TiSi
層が形成されない部分の抵抗が増大することにより、C
PU回路全体の抵抗が上がってしまう。
The mechanism by which the resistance of a TiSi layer is increased by a long-time heat treatment at a high temperature is as follows. That is, the TiSi layer undergoes a phase transition due to a high-temperature heat treatment, and when this phase transition occurs, aggregation is likely to occur. The phenomenon of agglomeration is that the TiSi layer that had been formed uniformly until then breaks up into several pieces, and a portion where the TiSi layer is not formed is formed. Agglomeration is more likely to occur as the width of the TiSi film becomes smaller, and it is expected that this will become more and more problematic as the width of the semiconductor wiring becomes finer. When the cohesion occurs, the TiSi layer is not formed partially, so that TiSi
By increasing the resistance in the area where no layer is formed, C
The resistance of the entire PU circuit rises.

【0007】TiSi層形成を含むプロセスでは上記問
題を防ぐためにTiSi層形成後の熱処理を必要最小限
にしており、また、TiSi層形成を含むプロセスにお
いて容量形成を行う場合には、容量形成の工程をTiS
i層を形成する工程の前にもってくる必要があった。
In the process including the formation of the TiSi layer, the heat treatment after the formation of the TiSi layer is minimized in order to prevent the above-mentioned problem. To TiS
It had to be brought before the step of forming the i-layer.

【0008】[0008]

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、動作速度の速い半導体装置を簡易な工
程で製造することができる半導体装置の製造方法を提供
することを、その目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving the disadvantages of the conventional example and, in particular, manufacturing a semiconductor device having a high operating speed by simple steps. And

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、半導体基板上のMOS型トランジ
スタ形成領域の所定箇所にフィールド酸化膜を形成する
工程と、MOS型トランジスタ形成領域のうちNchM
OSトランジスタ形成領域にPウェルを形成すると共に
PchMOSトランジスタ形成領域にNウェルを形成す
る工程と、当該MOS型トランジスタ形成領域及びフィ
ールド酸化膜上にゲート酸化膜及びポリシリコン膜を順
次積層する工程と、容量形成のためにポリシリコン膜上
に第1の金属層,絶縁膜及び第2の金属層を順次積層す
る工程と、第2の金属層における容量形成領域に第1の
フォトレジストを付する工程と、容量形成領域以外の第
1の金属層,絶縁層及び第2の金属層をエッチングによ
り除去する工程と、容量形成領域の第1のフォトレジス
トを除去する工程と、ポリシリコン膜の所定領域であっ
てMOS型トランジスタのゲート電極形成領域と容量形
成領域及び容量形成領域周辺に第2のフォトレジストを
付する工程と、当該第2のフォトレジスト以外の領域に
おけるポリシリコン膜をエッチングにより除去する工程
と、しかる後、第2のフォトレジストを除去する工程と
を備える、という手法を採っている。以上のような手法
を採ることで、本発明では、容量電極の形成をゲート電
極形成の前に行っているので、ゲート電極の段差がない
平坦な状態で容量電極の形成が可能であり、段部でのエ
ッチング残りに影響されることなく、極端なオーバーエ
ッチを行う必要がないため、安定した容量電極のエッチ
ングが容易となる。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a step of forming a field oxide film at a predetermined position of a MOS transistor forming region on a semiconductor substrate is provided. NchM
Forming a P-well in the OS transistor formation region and forming an N-well in the PchMOS transistor formation region, sequentially stacking a gate oxide film and a polysilicon film on the MOS transistor formation region and the field oxide film; A step of sequentially laminating a first metal layer, an insulating film, and a second metal layer on a polysilicon film for forming a capacitance, and a step of applying a first photoresist to a capacitance formation region in the second metal layer Removing the first metal layer, the insulating layer, and the second metal layer other than the capacitance forming region by etching; removing the first photoresist in the capacitance forming region; Applying a second photoresist around the gate electrode formation region, the capacitance formation region, and the periphery of the capacitance formation region of the MOS transistor; And removing the polysilicon film in a region other than the second photoresist by etching, and thereafter, and a step of removing the second photoresist, it adopts a method called. By employing the above method, in the present invention, since the formation of the capacitor electrode is performed before the formation of the gate electrode, it is possible to form the capacitor electrode in a flat state without any step of the gate electrode. Since there is no need to perform extreme over-etching without being affected by the etching residue in the portion, stable etching of the capacitor electrode is facilitated.

【0010】また、本発明では、容量絶縁膜用のHTO
膜の形成を、TiSi形成の前に行っているので、ゲー
ト電極上及び拡散層上のTiSi層の抵抗の上昇が抑え
られ、半導体装置の動作スピードの低下を抑制すること
ができる。
Further, according to the present invention, an HTO for a capacitor insulating film is provided.
Since the film is formed before the formation of TiSi, an increase in the resistance of the TiSi layer on the gate electrode and the diffusion layer can be suppressed, and a decrease in the operation speed of the semiconductor device can be suppressed.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。本発明の特徴を図1ないし図3を用いて
説明する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The features of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0012】図1(a)は、半導体装置1を構成する基
板3にPウェル5及びNウェル7が形成され、更にこれ
らPウェル5及びNウェル7の境界領域表面に、フィー
ルド酸化膜9が形成された状態を示す。次に、図1
(b)に示すように、ゲート酸化膜11の形成後にゲー
ト電極用のポリシリコン膜13を形成する。ここで、ポ
リシリコン膜13は、形成中にリン等がドープされ、低
抵抗化されている。次に、ポリシリコン膜13の上に容
量下部電極用の第1の金属層(たとえばWSiからなる
高融点金属層)15を形成する。この高融点金属層15
の上には、容量絶縁膜用のHTO膜17が形成され、更
に、容量上部電極用の第2の金属層(たとえばWSiか
らなる高融点金属層)19が形成される。
FIG. 1A shows that a P well 5 and an N well 7 are formed in a substrate 3 constituting a semiconductor device 1, and a field oxide film 9 is formed on the boundary region between the P well 5 and the N well 7. This shows the formed state. Next, FIG.
As shown in FIG. 2B, after forming the gate oxide film 11, a polysilicon film 13 for a gate electrode is formed. Here, the polysilicon film 13 is doped with phosphorus or the like during the formation to reduce the resistance. Next, a first metal layer (for example, a refractory metal layer made of WSi) 15 for a capacitor lower electrode is formed on the polysilicon film 13. This high melting point metal layer 15
An HTO film 17 for a capacitor insulating film is formed thereon, and a second metal layer (for example, a refractory metal layer made of WSi) 19 for a capacitor upper electrode is formed thereon.

【0013】次に、図2(c)に示すように、容量形成
部のみに第1のフォトレジスト21が残るように目合わ
せし、露光及び現像を行う。次に、図2(d)に示すよ
うに、第1のフォトレジスト21をマスクとして用い、
容量形成部における容量 上部電極用の第2の金属層1
9、容量絶縁膜用のHTO膜17、容量下部電極用の第
1の金属層15を順次エッチングする。このとき、ゲー
ト電極用のポリシリコン膜13は残しておく。
Next, as shown in FIG. 2C, alignment is performed so that the first photoresist 21 remains only in the capacitance forming portion, and exposure and development are performed. Next, as shown in FIG. 2D, using the first photoresist 21 as a mask,
Capacitance in capacitance forming portion Second metal layer 1 for upper electrode
9. The HTO film 17 for the capacitor insulating film and the first metal layer 15 for the capacitor lower electrode are sequentially etched. At this time, the polysilicon film 13 for the gate electrode is left.

【0014】次に図3(e)に示すように、容量形成部
に残留している第1のフォトレジスト21を除去した後
に、MOSトランジスタのゲート電極形成部、及び容量
形成部、及び容量下部電極の電極引き出し部に第2のフ
ォトレジスト23が残るように目合わせし、露光及び現
像を行う。次に図3(f)に示すように、第2のフォト
レジスト23をマスクとして用い、ゲート電極用のポリ
シリコン膜13をエッチングして除去し、MOS型トラ
ンジスタのゲート電極の引き出し部25、容量下部電極
の電極引き出し部27を形成する。
Next, as shown in FIG. 3E, after removing the first photoresist 21 remaining in the capacitance forming portion, the gate electrode forming portion, the capacitance forming portion, and the lower portion of the MOS transistor are removed. Exposure and development are performed by aligning the second photoresist 23 so that the second photoresist 23 remains in the electrode lead portion of the electrode. Next, as shown in FIG. 3F, using the second photoresist 23 as a mask, the polysilicon film 13 for the gate electrode is removed by etching, and the gate electrode lead-out portion 25 of the MOS transistor and the capacitor are removed. An electrode lead portion 27 for the lower electrode is formed.

【0015】本発明は、以上に述べたように容量電極形
成をゲート電極形成前に行っており、また容量下部電極
の電極引き出し部27をゲート電極で形成するという特
徴をもっている。また本発明では、半導体製造の基本プ
ロセスに対して1工程を加えるだけで容量形成が可能で
あるという特徴をもっている。
According to the present invention, as described above, the formation of the capacitor electrode is performed before the formation of the gate electrode, and the electrode leading portion 27 of the capacitor lower electrode is formed by the gate electrode. Further, the present invention has a feature that the capacitance can be formed only by adding one step to the basic process of semiconductor manufacturing.

【0016】本発明の具体的実施例を図4ないし図9を
用いて説明する。先ず、図4(a)に示すように、拡散
層領域以外の絶縁分離領域にフィールド酸化膜9を形成
する。その後に、イオン注入によりNchMOSトラン
ジスタ形成領域にはPウェル5を形成しPchMOSト
ランジスタ形成領域にはNウェル7を形成する。
A specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 4A, a field oxide film 9 is formed in an insulating isolation region other than the diffusion layer region. Thereafter, a P well 5 is formed in the NchMOS transistor formation region by ion implantation, and an N well 7 is formed in the PchMOS transistor formation region.

【0017】次に図4(b)に示すように、ゲート酸化
膜11、ゲート電極用のポリシリコン膜(形成中にリン
等をドープして低抵抗化したもの)13、容量下部電極
用の第1の金属層(たとえばWSiからなる高融点金属
層)15、容量絶縁膜用のHTO膜(HTO膜形成時に
は800℃・1時間程度の熱処理が加わる)17、容量
上部電極用の第2の金属層(たとえばWSiからなる高
融点金属層)19を順次形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, a gate oxide film 11, a polysilicon film for the gate electrode (which is doped with phosphorus or the like to reduce the resistance during the formation) 13, and a film for the capacitor lower electrode A first metal layer (for example, a refractory metal layer made of WSi) 15, an HTO film for a capacitor insulating film (a heat treatment at 800 ° C. for about 1 hour is applied at the time of forming the HTO film) 17, a second for a capacitor upper electrode A metal layer (for example, a refractory metal layer made of WSi) 19 is formed sequentially.

【0018】次に図5(c)に示すように、容量形成領
域のみに第1のフォトレジスト21が残るように目合わ
せし、その上で露光現像を行う。次に、図5(d)に示
すように、第1のフォトレジスト21をマスクとして用
い、容量上部電極用の高融点金属層19、容量絶縁膜用
のHTO膜17、容量下部電極用の高融点金属層15を
順次エッチングして除去し、ゲート電極用のポリシリコ
ン膜13は残しておく。
Next, as shown in FIG. 5C, alignment is performed so that the first photoresist 21 remains only in the capacity forming region, and exposure and development are performed thereon. Next, as shown in FIG. 5D, using the first photoresist 21 as a mask, the refractory metal layer 19 for the capacitor upper electrode, the HTO film 17 for the capacitor insulating film, and the high melting point metal for the capacitor lower electrode. The melting point metal layer 15 is sequentially etched and removed, leaving the polysilicon film 13 for the gate electrode.

【0019】次に、図6(e)に示すように、容量形成
用の第1のフォトレジスト21を除去した後に、MOS
型トランジスタのゲート電極形成部25と容量形成領域
及び容量下部電極の電極引き出し部27に第2のフォト
レジスト23が残るように目合わせし、露光及び現像を
行う。
Next, as shown in FIG. 6E, after removing the first photoresist 21 for forming a capacitor, the MOS
The second photoresist 23 is aligned so as to remain in the gate electrode forming portion 25 of the type transistor, the capacitor forming region, and the electrode lead portion 27 of the capacitor lower electrode, and exposure and development are performed.

【0020】次に図6(f)に示すように、第2のフォ
トレジスト23をマスクとして、ゲート電極用のポリシ
リコン膜13をエッチングして除去し、MOS型トラン
ジスタのゲート電極引き出し部25、容量下部電極の電
極引き出し部27を形成する。次に図7(g)に示すよ
うに、イオン注入によって、NchMOSトランジスタ
形成領域の拡散層にはN-拡散層29を形成し、Pch
MOSトランジスタ形成領域の拡散層にはP-拡散層3
1を形成する。
Next, as shown in FIG. 6F, using the second photoresist 23 as a mask, the polysilicon film 13 for the gate electrode is removed by etching, and the gate electrode lead portion 25 of the MOS transistor is removed. An electrode lead portion 27 for the lower electrode of the capacitor is formed. Next, as shown in FIG. 7 (g), an N diffusion layer 29 is formed on the diffusion layer in the NchMOS transistor formation region by ion implantation, and the Pch
P diffusion layer 3 is used as the diffusion layer in the MOS transistor formation region.
Form one.

【0021】次に、図7(h)に示すように、ゲート電
極32a,32bの側壁に酸化膜サイドウォール33を
形成する。酸化膜サイドウォール33の形成方法として
は、全面に酸化膜を形成し、異方性の酸化膜ドライエッ
チングを行うもので、この時に容量電極の側壁にも同時
に酸化膜サイドウォール35が形成される。次にイオン
注入によりNchMOSトランジスタ形成領域の拡散層
にはN+拡散層37を形成しPchMOSトランジスタ
形成領域の拡散層にはP+拡散層39を形成する。この
ときNchMOSトランジスタのゲート電極32aはN
+ポリシリコンになり、PchMOSトランジスタのゲ
ート電極32bはP+ポリシリコンになる。
Next, as shown in FIG. 7H, an oxide film side wall 33 is formed on the side walls of the gate electrodes 32a and 32b. As a method of forming the oxide film sidewall 33, an oxide film is formed on the entire surface, and anisotropic oxide film dry etching is performed. At this time, the oxide film sidewall 35 is also formed on the side wall of the capacitor electrode. . Next, an N + diffusion layer 37 is formed in the diffusion layer in the NchMOS transistor formation region by ion implantation, and a P + diffusion layer 39 is formed in the diffusion layer in the PchMOS transistor formation region. At this time, the gate electrode 32a of the NchMOS transistor is N
+ Polysilicon, and the gate electrode 32b of the PchMOS transistor becomes P + polysilicon.

【0022】次に、図8(i)に示すように、ゲート電
極32a,32b及び各拡散層31上の酸化膜を除去し
た後に、Ti膜を全面に形成し、700℃程度の熱処理
を1分程度加える。これにより、ゲート電極32a,3
2bのシリコン及び各拡散層31のシリコンとTi膜が
反応して合金化し、ゲート電極32a,32b及び各拡
散層31上にTiSi層41aが形成される。この時に
容量下部電極の電極引き出し部27にもTiSi層41
bが形成される。しかる後、TiSi層41a,41b
が形成されない他の領域のTiをアンモニア過酸化水素
水混合液で除去する。
Next, as shown in FIG. 8 (i), after removing the oxide films on the gate electrodes 32a, 32b and the respective diffusion layers 31, a Ti film is formed on the entire surface, and a heat treatment at about 700 ° C. is performed. Add about a minute. Thereby, the gate electrodes 32a, 3
2b and the silicon of each diffusion layer 31 react with the Ti film to form an alloy, and a TiSi layer 41a is formed on the gate electrodes 32a and 32b and each diffusion layer 31. At this time, the TiSi layer 41 is also provided in the electrode lead portion 27 of the lower capacitor electrode.
b is formed. Thereafter, the TiSi layers 41a, 41b
The Ti in the other region where is not formed is removed with a mixed solution of aqueous ammonia and hydrogen peroxide.

【0023】次に、図8(j)に示すように層間絶縁膜
43を形成した後に、ケミカルメカニカルポリッシング
(以下「CMP」という)等を用いて層間絶縁膜43の
平坦化を行う。その後、コンタクトビア開口後にコンタ
クトプラグ(例えばW層で形成)45の形成を行う。
Next, as shown in FIG. 8 (j), after the interlayer insulating film 43 is formed, the interlayer insulating film 43 is planarized by using chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as "CMP"). After that, a contact plug (for example, formed of a W layer) 45 is formed after opening the contact via.

【0024】次に、図9(k)に示すように、第1のア
ルミ配線47の形成を行う。次に、図9(l)に示すよ
うに、アルミ配線層間膜49を形成した後に、CMP等
を用いてアルミ配線層間膜49の平坦化を行い、ビアホ
ール開口後にビアプラグ(例えばW層で形成)51の形
成を行い、第2のアルミ配線53の形成を行う。以上に
述べた工程により、本発明の容量形成を含む半導体装置
1が形成される。
Next, as shown in FIG. 9K, a first aluminum wiring 47 is formed. Next, as shown in FIG. 9 (l), after the aluminum wiring interlayer film 49 is formed, the aluminum wiring interlayer film 49 is flattened using CMP or the like, and a via plug (formed of, for example, a W layer) is formed after opening the via hole. 51 are formed, and the second aluminum wiring 53 is formed. Through the steps described above, the semiconductor device 1 including the capacitance formation of the present invention is formed.

【0025】[作用の説明]本発明は、図4から図9に
示すように、容量電極形成をゲート電極形成の前に行っ
ており、図6(f)に示すように、容量下部電極の電極
引き出し部の形成をゲート電極の形成と同時に行ってい
る。また、図7(h)に示すように、ゲート電極の側壁
に酸化膜サイドウォールを形成する時に、容量電極の側
壁にも同時に酸化膜サイドウォールが形成されるので、
容量上部電極と容量下部電極の間は良好な絶縁性が得ら
れる。
[Explanation of Function] In the present invention, as shown in FIGS. 4 to 9, the capacitor electrode is formed before the gate electrode is formed, and as shown in FIG. The formation of the electrode lead portion is performed simultaneously with the formation of the gate electrode. Further, as shown in FIG. 7H, when the oxide film sidewall is formed on the side wall of the gate electrode, the oxide film sidewall is simultaneously formed on the side wall of the capacitor electrode.
Good insulation is obtained between the capacitor upper electrode and the capacitor lower electrode.

【0026】また、図8(i)に示すように、ゲート電
極上及び拡散層上のTiSi層形成時に容量下部電極の
電極引き出し部上にもTiSi層が形成されるので、容
量下部電極の電極引き出し部に関しても低抵抗化が図れ
る。
As shown in FIG. 8 (i), when the TiSi layer is formed on the gate electrode and the diffusion layer, the TiSi layer is also formed on the electrode lead-out portion of the capacitor lower electrode. The resistance of the lead portion can also be reduced.

【0027】また、図8(j)に示すように、通常のコ
ンタクト開口時に容量上部電極及び容量下部電極のコン
タクト開口も同時に行えるので、容量電極用コンタクト
形成のためのプロセス追加は必要ない。
Further, as shown in FIG. 8 (j), the contact opening of the capacitor upper electrode and the capacitor lower electrode can be simultaneously performed at the time of the normal contact opening, so that an additional process for forming the contact for the capacitor electrode is not required.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明では、容量電極の形成をゲート電
極形成の前に行っているので、ゲート電極の段差がない
平坦な状態で容量電極の形成が可能であり、段部でのエ
ッチング残りに影響されることなく、極端なオーバーエ
ッチを行う必要がないため、安定した容量電極のエッチ
ングが容易となる。
According to the present invention, since the formation of the capacitor electrode is performed before the formation of the gate electrode, the capacitor electrode can be formed in a flat state without any step of the gate electrode, and the etching residue at the step portion can be obtained. It is not necessary to perform an extreme over-etching without being affected by the above, so that stable etching of the capacitor electrode becomes easy.

【0029】また、本発明では、容量絶縁膜用のHTO
膜の形成を、TiSi形成の前に行っているので、ゲー
ト電極上及び拡散層上のTiSi層の抵抗の上昇が抑え
られ、半導体装置の動作スピードの低下を抑制すること
ができる、という優れた効果を生じる。
Further, according to the present invention, an HTO for a capacitor insulating film is used.
Since the film is formed before the formation of TiSi, an increase in the resistance of the TiSi layer on the gate electrode and the diffusion layer can be suppressed, and a decrease in the operation speed of the semiconductor device can be suppressed. Produces an effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る製造方法のプロセス
を示す図であり、図1(a)はフィールド酸化膜とPウ
ェル及びNウェルが形成された状態を示し、図1(b)
は容量形成用の各金属層及び絶縁層が形成された状態を
示す。
FIG. 1 is a view showing a process of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1A shows a state in which a field oxide film, a P well and an N well are formed, and FIG.
Indicates a state in which each metal layer and an insulating layer for forming a capacitor are formed.

【図2】図1に続く製造方法のプロセスを示す図であ
り、図2(c)は容量形成領域にフォトレジストが付さ
れた状態を示し、図2(d)は金属層及び絶縁層とが除
去された状態をそれぞれ示す。
FIG. 2 is a view showing a process of a manufacturing method following FIG. 1; FIG. 2 (c) shows a state in which a photoresist is applied to a capacity forming region; FIG. 2 (d) shows a state in which a metal layer and an insulating layer are formed; , Respectively, are shown.

【図3】図2に続く製造方法のプロセスを示す図であ
り、図3(e)はゲート電極形成領域と容量形成領域に
フォトレジストを付した状態を示し、図3(f)はポリ
シリコン膜を除去した状態をそれぞれ示す。
FIG. 3 is a view showing a process of a manufacturing method following FIG. 2; FIG. 3 (e) shows a state in which a photoresist is applied to a gate electrode formation region and a capacitance formation region; FIG. 3 (f) shows polysilicon; The state after removing the film is shown.

【図4】本発明の具体的実施例を示す図であり、図4
(a)はフィールド酸化膜とPウェル及びNウェルが形
成された状態を示し、図4(b)は容量形成用の各金属
層及び絶縁層が形成された状態を示す。
FIG. 4 is a diagram showing a specific embodiment of the present invention, and FIG.
4A shows a state in which a field oxide film, a P well and an N well are formed, and FIG. 4B shows a state in which each metal layer and an insulating layer for forming a capacitance are formed.

【図5】図4に続く製造方法のプロセスを示す図であ
り、図5(c)は容量形成領域にフォトレジストが付さ
れた状態を示し、図5(d)は金属層及び絶縁層とが除
去された状態をそれぞれ示す。
FIG. 5 is a view showing a process of a manufacturing method following FIG. 4; FIG. 5 (c) shows a state in which a photoresist is applied to a capacity forming region; FIG. 5 (d) shows a state in which a metal layer and an insulating layer are formed; , Respectively, are shown.

【図6】図5に続く製造方法のプロセスを示す図であ
り、図6(e)はゲート電極形成領域と容量形成領域に
フォトレジストを付した状態を示し、図6(f)はポリ
シリコン膜を除去した状態を示す。
6 is a view showing a process of a manufacturing method following FIG. 5; FIG. 6 (e) shows a state where a photoresist is applied to a gate electrode formation region and a capacitance formation region; FIG. 6 (f) shows polysilicon; This shows a state where the film has been removed.

【図7】図6に続く製造方法のプロセスを示す図であ
り、図7(g)はフォトレジストが除去された状態を示
し、図7(h)は酸化膜サイドウォールが形成された状
態をそれぞれ示す。
FIG. 7 is a view showing a process of a manufacturing method following FIG. 6; FIG. 7 (g) shows a state where the photoresist is removed; and FIG. 7 (h) shows a state where an oxide film sidewall is formed. Shown respectively.

【図8】図7に続く製造方法のプロセスを示す図であ
り、図8(i)は加熱によりTiSi層を形成した状態
を示し、図8(j)は層間絶縁膜が形成された状態を示
す。
8 is a view showing a process of a manufacturing method following FIG. 7; FIG. 8 (i) shows a state in which a TiSi layer is formed by heating; and FIG. 8 (j) shows a state in which an interlayer insulating film is formed. Show.

【図9】図8に続く製造方法のプロセスを示す図であり
し、図9(k)は層間絶縁膜上に第1のアルミ配線が形
成された状態を示し、図9(l)は層間絶縁膜上にアル
ミ配線層間膜上に第2のアルミ配線が形成された状態を
示す。
FIG. 9 is a view showing a process of a manufacturing method following FIG. 8; FIG. 9 (k) shows a state in which a first aluminum wiring is formed on an interlayer insulating film; The state where the second aluminum wiring is formed on the aluminum wiring interlayer film on the insulating film is shown.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体装置 3 基板 5 Pウェル 7 Nウェル 9 フィールド酸化膜 11 ゲート酸化膜 13 ポリシリコン膜 15 第1の金属層(高融点金属層) 17 容量絶縁膜(HTO膜) 19 第2の金属層(高融点金属層) 21 第1のフォトレジスト 23 第2のフォトレジスト 25 ゲート電極引き出し部 27 容量下部電極引き出し部 29 N-拡散層 31 P-拡散層 32a ゲート電極 32b ゲート電極 33 酸化膜サイドウォール 35 酸化膜サイドウォール 37 N+拡散層 39 P+拡散層 41a TiSi層 41b TiSi層 43 層間絶縁膜 45 コンタクトプラグ 47 第1のアルミ配線 49 アルミ配線層間膜 51 ビアプラグ 53 第2のアルミ配線DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device 3 Substrate 5 P well 7 N well 9 Field oxide film 11 Gate oxide film 13 Polysilicon film 15 First metal layer (high melting point metal layer) 17 Capacitive insulating film (HTO film) 19 Second metal layer ( High melting point metal layer) 21 First photoresist 23 Second photoresist 25 Gate electrode lead portion 27 Capacitor lower electrode lead portion 29 N - diffusion layer 31 P - diffusion layer 32a Gate electrode 32b Gate electrode 33 Oxide film sidewall 35 Oxide film sidewall 37 N + diffusion layer 39 P + diffusion layer 41 a TiSi layer 41 b TiSi layer 43 interlayer insulating film 45 contact plug 47 first aluminum wiring 49 aluminum wiring interlayer film 51 via plug 53 second aluminum wiring

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−36313(JP,A) 特開 平8−274257(JP,A) 特開 平6−334118(JP,A) 特開 平7−273281(JP,A) 特開 平9−139479(JP,A) 特開 平8−139283(JP,A) 特開 平10−74894(JP,A) 特開 平4−278537(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/04 H01L 21/822 Continuation of the front page (56) References JP-A-9-36313 (JP, A) JP-A-8-274257 (JP, A) JP-A-6-334118 (JP, A) JP-A-7-273281 (JP, A) JP-A 9-139479 (JP, A) JP-A 8-139283 (JP, A) JP-A 10-74894 (JP, A) JP-A 4-278537 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/04 H01L 21/822

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上のMOS型トランジスタ形
成領域の所定箇所にフィールド酸化膜を形成する工程
と、前記MOS型トランジスタ形成領域のうちNchM
OSトランジスタ形成領域にPウェルを形成すると共に
PchMOSトランジスタ形成領域にNウェルを形成す
る工程と、当該MOS型トランジスタ形成領域及びフィ
ールド酸化膜上にゲート酸化膜及びポリシリコン膜を順
次積層する工程と、容量形成のために前記ポリシリコン
膜上に第1の金属層,絶縁膜及び第2の金属層を順次積
層する工程と、前記第2の金属層における容量形成領域
に第1のフォトレジストを付する工程と、前記容量形成
領域以外の前記第1の金属層,絶縁層及び第2の金属層
をエッチングにより除去する工程と、前記容量形成領域
の第1のフォトレジストを除去する工程と、前記ポリシ
リコン膜の所定領域であって前記MOS型トランジスタ
のゲート電極形成領域と前記容量形成領域及び容量形成
領域周辺に第2のフォトレジストを付する工程と、当該
第2のフォトレジスト以外の領域におけるポリシリコン
膜をエッチングにより除去する工程と、しかる後、前記
第2のフォトレジストを除去する工程とを備えたことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a field oxide film at a predetermined portion of a MOS transistor forming region on a semiconductor substrate;
Forming a P-well in the OS transistor formation region and forming an N-well in the PchMOS transistor formation region, sequentially stacking a gate oxide film and a polysilicon film on the MOS transistor formation region and the field oxide film; A step of sequentially laminating a first metal layer, an insulating film and a second metal layer on the polysilicon film for forming a capacitor, and applying a first photoresist to a capacitor forming region in the second metal layer. Removing the first metal layer, the insulating layer, and the second metal layer other than the capacitance forming region by etching; removing the first photoresist in the capacitance forming region; A second region is formed in a predetermined region of the polysilicon film around the gate electrode formation region of the MOS transistor, the capacitance formation region, and the periphery of the capacitance formation region. A step of applying a photoresist, a step of removing a polysilicon film in a region other than the second photoresist by etching, and a step of removing the second photoresist thereafter. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 前記各金属層はWSiであることを特徴
とした請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein each of the metal layers is made of WSi.
【請求項3】 前記ポリシリコン膜はPがドープされた
膜であることを特徴とした請求項1又は2記載の半導体
装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the polysilicon film is a P-doped film.
【請求項4】 前記第2のフォトレジストの除去後に、
前記MOS型トランジスタ形成領域のうちNchMOS
トランジスタ形成領域の周辺にイオン注入によりN-
散層を形成する工程と、PchMOSトランジスタ形成
領域の周辺にP-拡散層を形成する工程と、前記ゲート
電極形成領域に形成されるゲート電極の側壁及び前記容
量形成領域に形成される容量の側壁に酸化膜サイドウォ
ールを形成する工程と、前記N-拡散層の周辺部をイオ
ン注入によりN+拡散層にする工程と、前記P-拡散層の
周辺部をイオン注入によりP+拡散層にする工程と、前
記酸化膜サイドウォールを除去する工程と、当該半導体
装置の表面全面にTi膜を形成する工程と、この半導体
装置を所定温度で加熱して所定領域にTiSi層を形成
する工程と、残留しているTi膜を除去する工程とから
なることを特徴とする請求項1,2又は3記載の半導体
装置の製造方法。
4. After removing the second photoresist,
NchMOS in the MOS transistor forming region
Forming an N diffusion layer around the transistor formation region by ion implantation, forming a P diffusion layer around the PchMOS transistor formation region, forming a side wall of the gate electrode formed in the gate electrode formation region, and forming the capacitance forming oxide film sidewall on the sidewall of the capacitance formed in a region, the N - a step of the N + diffusion layer by ion implanting the peripheral portion of the diffusion layer, the P - peripheral diffusion layer Forming a P + diffusion layer by ion implantation, removing the oxide film sidewalls, forming a Ti film on the entire surface of the semiconductor device, and heating the semiconductor device at a predetermined temperature. 4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of forming a TiSi layer in a predetermined region and a step of removing a remaining Ti film.
【請求項5】 前記TiSi層の形成は、600度ない
し700度の温度で且つ1分ないし5分間の加熱により
行うことを特徴とした請求項4記載の半導体装置の製造
方法。
5. The method according to claim 4, wherein the formation of the TiSi layer is performed by heating at a temperature of 600 to 700 ° C. for 1 to 5 minutes.
【請求項6】 前記Ti膜の除去は、アンモニア過酸化
水素水混合液で行うことを特徴とした請求項4又は5記
載の半導体の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor according to claim 4, wherein the removal of the Ti film is performed using a mixed solution of aqueous ammonia and hydrogen peroxide.
【請求項7】 前記Ti膜の除去後に、半導体装置の表
面を層間絶縁膜で被う工程と、前記層間絶縁膜の前記ゲ
ート電極に対応する位置にコンタクトプラグを形成する
工程と、前記容量形成領域の周辺部に形成された容量電
極引き出し部にコンタクトプラグを形成する工程と、相
互に対応する前記各コンタクトプラグ間を電気的に接続
する第1のアルミ配線を前記層間絶縁膜上に形成する工
程と、前記層間絶縁膜上にアルミ配線層間膜を形成する
工程と、このアルミ配線層間膜に前記第1のアルミ配線
と接続されるビアプラグを形成する工程と、これら各ビ
アプラグのうち相互に対応するビアプラグ同士を電気的
に接続する第2のアルミ配線を前記アルミ配線層間膜上
に形成したことを特徴とした請求項4,5又は6記載の
半導体装置の製造方法。
7. A step of covering the surface of the semiconductor device with an interlayer insulating film after removing the Ti film, a step of forming a contact plug at a position of the interlayer insulating film corresponding to the gate electrode, and forming the capacitor. Forming a contact plug in a capacitor electrode lead-out portion formed in a peripheral portion of the region, and forming a first aluminum wiring on the interlayer insulating film for electrically connecting the corresponding contact plugs to each other; A step of forming an aluminum wiring interlayer film on the interlayer insulating film; a step of forming a via plug connected to the first aluminum wiring in the aluminum wiring interlayer film; 7. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a second aluminum wiring for electrically connecting via plugs to be formed is formed on said aluminum wiring interlayer film. Law.
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