JP3169901B2 - レジストパターン構造および半導体装置の製造方法 - Google Patents

レジストパターン構造および半導体装置の製造方法

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JP3169901B2
JP3169901B2 JP21567098A JP21567098A JP3169901B2 JP 3169901 B2 JP3169901 B2 JP 3169901B2 JP 21567098 A JP21567098 A JP 21567098A JP 21567098 A JP21567098 A JP 21567098A JP 3169901 B2 JP3169901 B2 JP 3169901B2
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聡 山崎
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はMOSトランジスタ
のソース・ドレイン領域に達する長手コンタクト孔を形
成するためのレジストパターン構造と、長手コンタクト
孔の形成方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】MOSトランジスタを含んでなる半導体
装置では、高集積化,高性能化等の要求に伴なって素子
の微細化が進展し、0.25μmデザインルールが実用
化段階に入り、さらには0.2μmデザインルールによ
る検討も行なわれつつある。この0.25μmデザイン
ルールでは一般的にKrFエキシマレーザ露光が採用さ
れ、この露光の解像力(標準的には250nm)を基準
にして製造方法が組み立てられている。0.2μmデザ
インルールでは主としてArFエキシマレーザ露光によ
る検討が行なわれており、この露光の標準的な解像力で
ある180nmをベースにして製法の開発が進められて
いる。
【0003】このようなクォータミクロン以下のデザイ
ンルールを適用したMOSトランジスタでは、ソース・
ドレイン領域のシート抵抗の低減が要求されることか
ら、通常、(少なくとも)ソース・ドレイン領域は拡散
層とその表面が高融点金属シリサイド層とからなる構造
が採用されている。また、コンタクト抵抗の上昇を抑制
する目的から、コンタクト孔には高融点金属膜からなる
コンタクトプラグが用いられている。
【0004】ロジックを構成するMOSトランジスタで
は、ゲート長(L),ゲート幅(W)およびコンタクト
孔の開口径は露光光の解像力で規定される最小加工寸法
が採用される場合が多い。しかしながら例えば(入力,
出力あるいは入出力)バッファ回路のように大きな駆動
電流が要求される回路を構成するMOSトランジスタで
は、充分に大きなWが必要であり、長手コンタクト孔と
称される矩形のコンタクト孔が用いられている。このよ
うに大きな駆動電流が要求される回路では、コンタクト
孔における電流の集中等を回避しなければならず、コン
タクト抵抗の上昇を抑制すなければならないことから、
これらの回路のコンタクト孔の形成に単純なかたちでの
微細化の適用は避けられている。
【0005】半導体装置の平面模式図である図12と図
12(b)におけるX−X線に対応した位置での半導体
装置の製造工程の断面模式図である図13とを参照し
て、0.25μmデザインルールによるバッファ回路の
長手コンタクト孔に関連した半導体装置の製造方法(第
1の従来例)を説明する。
【0006】例えばP型シリコン基板301の表面の素
子分離領域にはフィールド絶縁膜302が設けられ、素
子分離領域に囲まれた素子形成領域の表面にはゲート酸
化膜304が設けらている。素子分離領域は、P型シリ
コン基板301の表面に形成された例えば0.3μm程
度の深さの溝と、この溝を埋め込む(例えば0.3μm
の膜厚の酸化シリコン膜からなる)フィールド絶縁膜3
02とからなる。ゲート酸化膜304の膜厚は数nm〜
10nm程度である。素子形成領域の表面上にはゲート
酸化膜304を介してゲート電極が設けらている。例え
ばバッファ回路のような駆動電流の大きなMOSトラン
ジスタは、素子形成領域303に形成される。素子形成
領域303の表面上には、ゲート電極305が設けられ
ている。ゲート電極の膜厚は200nm〜300nm程
度であり、ゲート電極305は例えば櫛形の姿態を有し
ている。
【0007】ロジックを構成するMOSトランジスタで
のゲート電極のL,Wは例えば0.25μm,0.3μ
m〜0.6μm程度である。一方、ゲート電極305で
は、Lが例えば0.5μm程度であり、分岐したWは2
0μm〜100μm強である。ゲート電極305のLが
ロジックを構成するMOSトランジスタでのゲート電極
のLより広いのは静電破壊(ESD)耐性を配慮したた
めであり、このためこのゲート電極305のWは充分に
広い値が必要になる。例えばバッファ回路におけるWの
値は、ボンディングパッドのサイズに対応した値の整数
倍に設定されている。素子形成領域303には、ゲート
電極305に自己整合的に例えばそれぞれ2つのN型拡
散層306a,306bが設けられている。N型拡散層
の接合の深さは例えば150nm程度である。ゲート電
極305を含めて、ゲート電極の側面は例えば酸化シリ
コン膜からなる絶縁膜サイドウォールスペーサ307に
より覆われている。
【0008】N型拡散層306a,306b等の表面に
は、絶縁膜スペーサ307に自己整合的に例えばチタン
シリサイド層が設けられている。素子形成領域303で
のN型拡散層306aの表面には、絶縁膜サイドウォー
ルスペーサ307に自己整合的にチタンシリサイド層3
08a,308bが設けられている。同様に、素子形成
領域303でのN型拡散層306bの表面には、絶縁膜
サイドウォールスペーサ307に自己整合的にチタンシ
リサイド層308b,308aが設けられている。この
MOSトランジスタにおいて、ソース領域309aはN
型拡散層306aとチタンシリサイド層308aとから
構成され、ソース領域309bはN型拡散層306aと
チタンシリサイド層308bとから構成され、ドレイン
領域310aはN型拡散層306bとチタンシリサイド
層308bとから構成され、ドレイン領域310bはN
型拡散層306bとチタンシリサイド層308aとから
構成されている。ソース領域309aを介したゲート電
極305とフィールド絶縁膜302との間隔,ソース領
域309bを介したゲート電極305間の間隔,ドレイ
ン領域310aを介したゲート電極305間の間隔,ド
レイン領域310bを介したゲート電極305とフィー
ルド絶縁膜302との間隔は、それぞれ例えば1.5μ
m程度である。要求されるESD耐性に対応して、ドレ
イン領域310aを介したゲート電極305間の間隔,
ドレイン領域310bを介したゲート電極305とフィ
ールド絶縁膜302との間隔が、2.5μm,2.0μ
m程度に設定されることもある。
【0009】上記トランジスタを含めてフィールド絶縁
膜302の表面は酸化シリコン系絶縁膜からなる層間絶
縁膜311により覆われている。ソース領域309a等
の直上での層間絶縁膜311の膜厚は例えば800nm
程度であり、層間絶縁膜311の上面は例えば化学機械
研磨(CMP)により平坦化されている。
【0010】層間絶縁膜311の表面を覆うポジ型のレ
ジスト膜320が形成される。このレジスト膜320は
例えば化学増幅型であり、これの膜厚は例えば700n
m程度である。KrFエキシマレーザを用いてレジスト
膜320にステッパ露光され、さらにレジスト膜320
が現像されて、コンタクト孔形成用の開口パターンがレ
ジスト膜320に形成される。この露光,現像よる開口
パターンは、レチクルに対して1/5に縮小されてい
る。
【0011】ロジックを構成するMOSトランジスタに
対する開口パターンの開口径は0.25μm〜0.3μ
m程度であるが、上記駆動電流の大きなMOSトランジ
スタのソース領域309a,309bおよびドレイン領
域310a,310bに対する現像段階での開口パター
ン321はそれぞれ矩形であり、これらの開口パターン
321は一対の短辺327と一対の長辺328とからな
る。短辺327および長辺328はそれぞれ直線線分か
らなる。一対の長辺328の間隔Aは短辺327の長さ
に等しく、例えば0.5μmである。一対の短辺327
の間隔Cは長辺328の長さに等しく、例えば100μ
m程度である。ゲート電極305と開口パターン321
との(平面に射影した)間隔は、ソース領域309a,
ドレイン領域310a等の抵抗値が低い状況のもとでの
ESD耐性を配慮して、例えば0.5μm程度である。
間隔Aの値がロジックを構成するMOSトランジスタに
対する開口パターンの開口径より大きな値に設定するの
は、コンタクト抵抗のばらつきを抑制し,さらにこの値
を充分に低減するためである〔図12(a)〕。
【0012】開口パターン321を有したレジスト膜3
20に対して、110℃で120秒間程度のポストベー
クが施される。これにより、ソース領域309aおよび
ドレイン領域310b,ドレイン領域310aおよびソ
ース領域310b直上の開口パターン321は、それぞ
れ開口パターン321b,321aとなる。開口パター
ン321aは、概ね開口パターン321と同形であり、
ほぼ一対の短辺327および一対の長辺328aからな
る。長辺328aはほぼ長辺328に等しくなってい
る。開口パターン321bは、開口パターン321から
大きく変形し、一対の短辺327と長辺328aと長辺
328bとからなる。開口パターン321bにおける長
辺328aはゲート電極305側に位置し、長辺328
aに対峙してフィールド絶縁膜302側に位置する長辺
328bはフィールド絶縁膜302側に湾曲している。
開口パターン321bにおける長辺328a並びに長辺
328bの中央部における両者の間隔Bは約0.8μm
(すなわち、この部分では約0.3μm程度ゲート電極
305と対峙する側に広げらている)となる。開口パタ
ーン321bがこのように変形するのはポストベースに
際してレジスト膜320が収縮するためであり、フィー
ルド絶縁膜302側に位置する長辺328bの変形が極
端なのはソース領域309a,ドレイン領域310bの
ゲート電極305に対峙する(フィールド絶縁膜302
の)側の近傍にはコンタクト孔が設けられないためであ
る〔図12(b)〕。
【0013】なお(図示はしないが)、ロジックを構成
するMOSトランジスタのソース・ドレイン領域等に達
するコンタクト孔を形成するための開口パターンは、そ
の近傍に他の開口パターンが存在しない場合でも、現像
段階での形状とポストベーク後の形状の間にほとんど変
化は認められない。
【0014】これらの開口パターン321a,321b
を有したレジスト膜320をマスクにして層間絶縁膜3
11が異方性エッチングされて、ソース領域309aお
よびドレイン領域310bにそれぞれ達する長手コンタ
クト孔331bと、ソース領域309bおよびドレイン
領域310aにそれぞれ達する長手コンタクト孔331
aとが形成される〔図12(b)〕。レジスト膜320
が剥離される〔図13(a)〕。
【0015】スパッタリングによるチタン膜に反応性ス
パッタリングによる窒化チタン膜が積層されてなる導電
性バリア膜341が全面に形成される。層間絶縁膜31
1上面での導電性バリア膜341の膜厚は130nm程
度(この部分でのチタン膜および窒化チタン膜の膜厚は
それぞれ30nm程度および100nm程度)である。
一方、長手コンタクト孔331a,331bの底部にお
ける導電性バリア膜341の膜厚は層間絶縁膜311上
面での膜厚の数分の1から10分の1程度である。WF
6 をH2 で還元したブランケット法により、層間絶縁膜
311上面上での膜厚が例えば600nm程度タングス
テン膜342が全面に形成される〔図13(b)〕。
【0016】タングステン膜342がエッチバックされ
て、長手コンタクト孔331a,331bにはタングス
テン膜からなるコンタクトプラグ342a,342bが
形成される。長手コンタクト孔331aの底面はコンタ
クトプラグ342aにより完全に覆われている。端部近
傍におる長手コンタクト孔331bの底面はコンタクト
プラグ342bにより覆われている。しかしながらこの
コンタクトプラグ342bは、長手コンタクト孔331
bの底面の全てを完全に覆ってはいない。特に長手コン
タクト孔331bの中央部を含んだ領域では、このコン
タクトプラグ342bは長手コンタクト孔331bの側
面をサイドウォールスペーサ状に覆っている。同時に、
ロジックを構成するMOSトランジスタのソース・ドレ
インに達するコンタクト孔にもタングステン膜からなる
コンタクトプラグが形成される。このコンタクトプラグ
の上面が層間絶縁膜311の上面と一致している場合で
も、エッチバックの際のマイクロ・ローディング効果に
より、コンタクトプラグ342a,342bの上端は層
間絶縁膜311の上面より低い位置になる〔図13
(c)〕。
【0017】上記第1の従来例では、ソース領域309
aおよびドレイン領域310bに達する長手コンタク孔
331bの開口面積がソース領域309bおよびドレイ
ン領域310aに達する長手コンタク孔331aの(設
計目標値である)開口面積より広くなっている。特開平
6−53159号公報には、半導体基板の表面にイオン
注入により形成する拡散層の抵抗値がレジスト膜の収縮
によりばらつくのを防止するために、平面形状において
矩形状の凹凸を有する長辺からなる(現像段階での)レ
ジストパターン構造が開示されている。この技術的思想
を長手コンタクト孔の形成のためのレジストパターン構
造に採用するならば、ソース領域309aおよびドレイ
ン領域310bに達する長手コンタク孔の開口面積を、
ソース領域309bおよびドレイン領域310aに達す
る長手コンタク孔の開口面積に近ずけることが可能にな
る。
【0018】半導体装置の平面模式図である図14と、
図14(b)におけるX1 −X1 線およびX2 −X2
に対応した位置での半導体装置の製造工程の断面模式図
である図15および図16とを参照して、上記特許公開
公報の技術的思想を採用した半導体装置の製造方法(第
2の従来例)を説明する。この第2の従来例も、0.2
5μmデザインルールによるバッファ回路の長手コンタ
クト孔を例にして説明する。
【0019】例えばP型シリコン基板301の表面の素
子分離領域にはフィールド絶縁膜302が設けられ、素
子分離領域に囲まれた素子形成領域の表面にはゲート酸
化膜304が設けらている。素子分離領域は、P型シリ
コン基板301の表面に形成された溝と、この溝を埋め
込むフィールド絶縁膜302とからなる。素子形成領域
303の表面上にはゲート酸化膜304を介して櫛形形
状のゲート電極が設けらている。ゲート電極305の側
面は例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜サイドウォー
ルスペーサ307により覆われている。ゲート電極30
5に自己整合的にそれぞれ2つのN型拡散層306a,
306bが設けられている。
【0020】N型拡散層306aの表面には、絶縁膜サ
イドウォールスペーサ307に自己整合的にチタンシリ
サイド層308a,308bが設けられている。N型拡
散層306bの表面には、絶縁膜サイドウォールスペー
サ307に自己整合的にチタンシリサイド層308b,
308aが設けられている。ソース領域309aはN型
拡散層306aとチタンシリサイド層308aとから構
成され、ソース領域309bはN型拡散層306aとチ
タンシリサイド層308bとから構成され、ドレイン領
域310aはN型拡散層306bとチタンシリサイド層
308bとから構成され、ドレイン領域310bはN型
拡散層306bとチタンシリサイド層308aとから構
成されている。ソース領域309aを介したゲート電極
305とフィールド絶縁膜302との間隔,ソース領域
309bを介したゲート電極305間の間隔,ドレイン
領域310aを介したゲート電極305間の間隔,ドレ
イン領域310bを介したゲート電極305とフィール
ド絶縁膜302との間隔は、それぞれ例えば1.5μm
程度である。要求されるESD耐性に対応して、ドレイ
ン領域310aを介したゲート電極305間の間隔,ド
レイン領域310bを介したゲート電極305とフィー
ルド絶縁膜302との間隔が、2.5μm,2.0μm
程度に設定されることもある。
【0021】MOSトランジスタを含めてフィールド絶
縁膜302の表面は酸化シリコン系絶縁膜からなる層間
絶縁膜311により覆われている。ソース領域309a
等の直上での層間絶縁膜311の膜厚は例えば800n
m程度であり、層間絶縁膜311の上面は例えばCMP
により平坦化されている。
【0022】層間絶縁膜311の表面を覆うポジ型で化
学増幅型のレジスト膜320が形成される。このレジス
ト膜320の膜厚は例えば700nm程度である。Kr
Fエキシマレーザを用いてレジスト膜320にステッパ
露光され、さらにレジスト膜320が現像されて、コン
タクト孔形成用の開口パターン321,324等がレジ
スト膜320に形成される。この露光,現像よる開口パ
ターンは、レチクルに対して1/5に縮小されている。
【0023】駆動電流の大きなMOSトランジスタのソ
ース領域309bおよびドレイン領域310aに対する
現像段階での開口パターン321はそれぞれ矩形であ
り、これらの開口パターン321は一対の短辺327と
一対の長辺328とからなる。短辺327および長辺3
28はそれぞれ直線線分からなる。一対の長辺328の
間隔A0 は短辺327の長さに等しく、例えば0.5μ
mである。一対の短辺327の間隔Cは長辺328の長
さに等しく、例えば100μm程度である。ゲート電極
305と開口パターン321との(平面に射影した)間
隔は、例えば0.5μm程度である。駆動電流の大きな
MOSトランジスタのソース領域309aおよびドレイ
ン領域310bに対する現像段階での開口パターン32
4は、一対の短辺327と一対の長辺330とからな
る。長辺330は(直線線分からなる)矩形形状の凹凸
が複数連なった姿態を有し、一対の長辺328の最大間
隔は間隔A0 に等しく、一対の長辺328の最小間隔A
1 は例えば0.3μmである。ゲート電極305と開口
パターン324との(平面に射影した)最小間隔は、例
えば0.5μm程度である〔図14(a)〕。
【0024】開口パターン321,324を有したレジ
スト膜320に対して、110℃で120秒間程度のポ
ストベークが施される。これにより、ソース領域309
aおよびドレイン領域310b,ドレイン領域310a
およびソース領域310b直上の開口パターン321
は、それぞれ開口パターン324b,321aとなる。
開口パターン321aは、概ね開口パターン321と同
形であり、ほぼ一対の短辺327および一対の長辺32
8aからなる。長辺328aはほぼ長辺328に等しく
なっている。開口パターン324bは、開口パターン3
24から大きく変形し、一対の短辺327と長辺330
aと長辺330bとからなる。開口パターン324bに
おける長辺330aはゲート電極305側に位置し、長
辺330aに対峙してフィールド絶縁膜302側に位置
する長辺330bはフィールド絶縁膜302側に湾曲し
ている。開口パターン324bにおける長辺330a並
びに長辺330bの中央部における両者の最大間隔B0
および最小間隔B1 はそれぞれ約0.8μmおよび約
0.6μmとなる〔図14(b)〕。
【0025】これらの開口パターン321a,324b
を有したレジスト膜320をマスクにして層間絶縁膜3
11が異方性エッチングされて、ソース領域309aお
よびドレイン領域310bにそれぞれ達する長手コンタ
クト孔334bと、ソース領域309bおよびドレイン
領域310aにそれぞれ達する長手コンタクト孔331
aとが形成される〔図14(b)〕。レジスト膜320
が剥離される〔図15(a),図16(a)〕。
【0026】スパッタリングによるチタン膜に反応性ス
パッタリングによる窒化チタン膜が積層されてなる導電
性バリア膜341が全面に形成される。層間絶縁膜31
1上面での導電性バリア膜341の膜厚は130nm程
度(この部分でのチタン膜および窒化チタン膜の膜厚は
それぞれ30nm程度および100nm程度)である。
一方、長手コンタクト孔331a,334bの底部にお
ける導電性バリア膜341の膜厚は層間絶縁膜311上
面での膜厚の数分の1から10分の1程度である。WF
6 をH2 で還元したブランケット法により、層間絶縁膜
311上面上での膜厚が例えば600nm程度タングス
テン膜342が全面に形成される〔図15(b),図1
6(b)〕。
【0027】タングステン膜342がエッチバックされ
て、長手コンタクト孔331a,334bにはタングス
テン膜からなるコンタクトプラグ342a,342cが
形成される。長手コンタクト孔331aの底面はコンタ
クトプラグ342aにより完全に覆われている。端部近
傍におる長手コンタクト孔334bの底面はコンタクト
プラグ342cにより覆われている。しかしながらこの
コンタクトプラグ342cは、長手コンタクト孔334
bの底面の全てを完全に覆ってはいない。特に長手コン
タクト孔334bの中央部近傍では、このコンタクトプ
ラグ342bが長手コンタクト孔334bの側面をサイ
ドウォールスペーサ状に覆った領域が断続的に存在して
いる〔図15(c),図16(c)〕。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】上記第1の従来例に
は、2つの問題点がある。第1の問題点は、コンタクト
プラグ342bが長手コンタクト孔331bの底面を完
全に覆わていないことに帰因する。上述したように長手
コンタクト孔331a,331bの底部における導電性
バリア膜341の膜厚は薄くなっているため、コンタク
トプラグ342bの形成に際して長手コンタクト孔33
1bの底部の導電性バリア膜341が露出もしくは除去
される。さらにはソース領域309a,ドレイン領域3
10bのN型拡散層308aの一部までも除去されるこ
とがある。長手コンタクト孔331a,331bにより
上層配線に接続されるMOSトランジスタの接合リーク
が増大し,さらには接合耐圧が低下することになる。第
1の問題点は、主としてタングステン膜342の膜厚に
関連する。
【0029】導電性バリア膜341を構成する窒化チタ
ン膜の存在によりタングステン膜342の層間絶縁膜3
11に対する密着性は確保される。しかしながら導電性
バリア膜に窒化チタン膜が含まれていても、タングステ
ン膜342の膜厚が600nmより厚くなると、タング
ステン膜342の応力によりP型シリコン基板301が
反り、さらにはタングステン膜342自体にクラックが
発生して層間絶縁膜311から剥れやすくなる。上記ブ
ランケット法によるタングステン膜342の段差被覆性
は90%程度で良好ではあるが、タングステン膜342
の表面にはコンタクト孔の形状を反映して窪みが形成さ
れる。タングステン膜341の膜厚が薄いと、この窪み
が深くなる。
【0030】コンタクトプラグ342aが長手コンタク
ト孔331aの底部を覆うようにできるのは、タングス
テン膜342の膜厚が長手コンタクト孔331aの長て
方向と直交した部分での間隔( 間隔A(=0.5μ
m))の値以上であるため、この長手コンタクト孔33
1a上でのタングステン膜342の窪みが浅く,層間絶
縁膜311の上面にまで達していないためである。経験
上、コンタクトプラグを形成するための導電体膜の膜厚
が(ポストベーク後の)コンタクト孔の長辺の間隔以上
の値であるならば、このようになる。したがって、タン
グステン膜342の膜厚を上記開口パターン321bの
間隔B( 0.8μm)程度にするならば、長手コンタ
クト孔331bに形成されるコンタクトプラグ342b
が(コンタクトプラグ342aと同様に)長手コンタク
ト孔331bの底部を覆うようになる。しかしながら上
述したように、タングステン膜342の膜厚は600n
m以下であることが好ましい。
【0031】上記第1の従来例の第2の問題点はESD
耐性の劣化である。ソース領域309a,ドレイン領域
310bに達する長手コンタクト孔331bの開口面積
が設計目標値より大幅に大きくなることから、ソース領
域309a,ドレイン領域310bにおけるコンタクト
抵抗が低下して、これらの部分(特にドレイン領域31
0b)でのESD耐性が劣化する要因となる。第2の問
題点は、ポストベークでのレジスト膜320の収縮に関
連する。
【0032】上記第2の従来例においては、上記(第1
の従来例における)第1の問題点は多少緩和されるが完
全ではない。また、上記(第1の従来例における)第2
の問題点も未解決のままである。
【0033】したがって本発明の目的は、新たなレジス
トパターン構造もしくは新たな半導体装置の製造方法の
提供より、長手コンタクト孔を有するMOSトランジス
タにおいて、接合リークの増加および接合耐圧の低下を
抑制するとともに、設計目標値に近い値のコンタクト抵
抗を有して電流駆動能力の低下とESD耐性の劣化とを
抑制することを可能にすることにある。
【0034】
【課題を解決するための手段】本発明のレジストパター
ン構造の第1の態様は、ゲート幅が充分に広いMOSト
ランジスタのソース・ドレイン領域に達する長手コンタ
クト孔の形成に用いるエッチングマスクとなるレジスト
膜の現像段階の開口パターンの構造であって、上記開口
パターンが一対の短辺と、ゲート電極側に位置してこの
ゲート電極に平行な直線からなる第1の長辺と、この第
1の長辺に対峙した素子分離領域の縁端部側に位置し
て,この第1の長辺側に湾曲してなる第2の長辺とから
なり、上記第1の長辺と上記第2の長辺とがこの開口パ
ターンの長手方向の中央部において最も近接しているこ
とを特徴とする。
【0035】好ましくは、上記開口パターンの長手方向
の中央部における上記第1の長辺と上記第2の長辺との
間隔の最小値がこの開口パターンの形成に用いる露光光
の解像力に等しく、上記第2の長辺が上記第1の長辺に
平行な複数の線分およびこの第1の長辺に垂直な複数の
線分の組み合せによる階段形状により近似されている。
このとき、上記折線近似が上記第1の長辺に平行な複数
の線分およびこの第1の長辺に垂直な複数の線分の組み
合せによる階段形状によりなってもよい。さらに、上記
短辺の長さが、上記解像力より長く、600nmより短
かい。
【0036】さらに好ましくは、上記MOSトランジス
タが櫛形のゲート電極を有し、上記ゲート電極に挟まれ
た上記ソース・ドレイン領域に達する第2の長手コンタ
クト孔の形成に用いる上記レジスト膜の現像段階の第2
の開口パターンが、一対の上記短辺と、一対の上記第1
の長辺とからなる。
【0037】本発明の第1の半導体装置の製造方法は、
上記レジストパターン構造に関連するものであり、一導
電型のシリコン基板の表面に素子分離領域を形成し、こ
の素子分離領域に囲まれた素子形成領域303の表面に
ゲート酸化膜を形成し、このゲート酸化膜を介してこの
シリコン基板の表面上にゲート幅の充分に広いゲート電
極を形成し、このゲート電極に自己整合的にこの素子形
成領域に逆導電型の拡散層を形成し、これらのゲート電
極の側面を覆う絶縁膜サイドウォールスペーサを形成
し、これらの絶縁膜サイドウォールスペーサに自己整合
的に少なくともこれらの拡散層の表面に高融点金属シリ
サイド層を形成してこれらの拡散層とこれらの高融点金
属シリサイド層とからなるソース・ドレイン領域を形成
し、全面に酸化シリコン系絶縁膜からなる層間絶縁膜を
形成する工程と、上記層間絶縁膜の表面上にレジスト膜
を塗布し、所要のレチクルをマスクにしてこのレジスト
膜の露光し,現像して、一対の短辺と,上記ゲート電極
側に位置してこのゲート電極に平行な直線からなる第1
の長辺と,これらの第1の長辺に対峙した素子分離領域
の縁端部側に位置してこれらの第1の長辺側に湾曲して
なる第2の長辺とからなる開口パターンをこのレジスト
膜に形成する工程と、上記レジスト膜に熱処理(ポスト
ベーク)を施して、上記開口パターンを概ね矩形に変形
する工程と、上記レジスト膜をマスクにして上記層間絶
縁膜を異方性エッチングして、上記ソース・ドレイン領
域に達する長手コンタクト孔を形成する工程と、上記レ
ジスト膜を剥離し、全面に導電性バリア膜を形成し、六
弗化タングステンを水素で還元したブランケット法によ
るタングステン膜を全面に形成し、このタングステン膜
をエッチバックしてこのタングステン膜からなるコンタ
クトプラグを上記長手コンタクト孔に残置形成する工程
とを有することを特徴とする。
【0038】好ましくは、上記レジスト膜が化学増幅型
のレジスト膜であり、上記露光がKrFエキシマレーザ
露光もしくはArFエキシマレーザ露光である。また、
上記高融点金属シリサイド層が、チタンシリサイド層,
コバルトシリサイド層あるいはニッケルシリサイド層で
ある。さらに、上記導電性バリア膜の形成が、スパッタ
リングによりチタン膜を形成し、反応性スパッタリング
により窒化チタン膜を形成してなされる。さらにまた、
上記タングステン膜の膜厚が上記短辺の長さ以上,60
0nm以下であり、このタングステン膜の上記エッチバ
ックが六弗化硫黄と一酸化炭素との混合ガスにより行な
われる。
【0039】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
上記レジストパターン構造に係わらないものであり、一
導電型のシリコン基板の表面に素子分離領域を形成し、
この素子分離領域に囲まれた素子形成領域の表面にゲー
ト酸化膜を形成し、このゲート酸化膜を介してこのシリ
コン基板の表面上にゲート幅の充分に広いゲート電極を
形成し、このゲート電極に自己整合的にこの素子形成領
域に逆導電型の拡散層を形成し、このゲート電極の側面
を覆う絶縁膜サイドウォールスペーサを形成し、これら
の絶縁膜サイドウォールスペーサに自己整合的に少なく
ともこれらの拡散層の表面に高融点金属シリサイド層を
形成してこれらの拡散層とこれらの高融点金属シリサイ
ド層とからなるソース・ドレイン領域を形成し、全面に
酸化シリコン系絶縁膜からなる層間絶縁膜を形成する工
程と、上記層間絶縁膜の表面を覆う窒化シリコン膜を形
成する工程と、上記窒化シリコン膜を選択的にパターニ
ングして、上記素子分離領域縁端部近傍のこの層間絶縁
膜の表面上に、上記ゲート電極に平行な帯状の窒化シリ
コン膜パターンを残置する工程と、上記層間絶縁膜の表
面上にレジスト膜を塗布し、所要のレチクルをマスクに
してこのレジスト膜を露光し,現像して、上記ソース・
ドレイン領域の直上のこのレジスト膜には一対の第1の
短辺と,上記ゲート電極に平行な直線からなる一対の第
1の長辺とからなる第1の開口パターンを形成し、上記
窒化シリコン膜パターンの直上のこのレジスト膜には一
対の第2の短辺と,このゲート電極に平行な直線からな
る一対の第2の長辺とからなる第2の開口パターンを形
成する工程と、上記レジスト膜にポストベークを施し、
このレジスト膜をマスクにして上記層間絶縁膜を選択的
に異方性エッチングして、上記ソース・ドレイン領域に
達する長手コンタクト孔を形成する工程と、上記レジス
ト膜を剥離し、全面に導電性バリア膜を形成し、六弗化
タングステンを水素で還元したブランケット法によるタ
ングステン膜を全面に形成し、このタングステン膜をエ
ッチバックしてこのタングステン膜からなるコンタクト
プラグを上記長手コンタクト孔に残置形成する工程とを
有することを特徴とする。
【0040】好ましくは、上記レジスト膜が化学増幅型
のレジスト膜であり、上記露光がKrFエキシマレーザ
露光もしくはArFエキシマレーザ露光である。また、
上記高融点金属シリサイド層が、チタンシリサイド層,
コバルトシリサイド層あるいはニッケルシリサイド層で
ある。さらに、上記導電性バリア膜の形成が、スパッタ
リングによりチタン膜を形成し、反応性スパッタリング
により窒化チタン膜を形成してなされる。さらにまた、
上記タングステン膜の膜厚が上記短辺の長さ以上,60
0nm以下であり、このタングステン膜の上記エッチバ
ックが六弗化硫黄と一酸化炭素との混合ガスにより行な
われる。
【0041】さらに好ましくは、上記窒化シリコン膜パ
ターの形成のためのパターニングが三弗化窒素と塩素と
の混合ガスにより行なわれ、上記長手コンタクト孔の形
成のための異方性エッチングがオクタフルオロシクロブ
タンと一酸化炭素との混合ガスにより行なわれる。
【0042】さらにまた好ましくは、上記窒化シリコン
膜パターンの縁端部と、上記第1の開口パターンから遠
い側の上記第2の長辺との最小間隔が、0.3μmより
広くなっている。
【0043】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の説明に先だ
って、例えば上記第1の従来例におけるポストベークに
よるレジスト膜320の収縮に関連した本発明者等の実
験結果を以下に述べておく。
【0044】図17(a)は間隔A=0.5μmの場合
に間隔Cを変数としたときの間隔Bの変化量を示すグラ
フであり、図17(b)は間隔C=100μmの場合に
間隔Aを変数としたときの間隔Bの変化量を示すグラフ
である。レジスト膜320の膜厚,ポストベークの条件
等は上述のとおりである。露光は、KrFエキシマレー
ザが主であるが、一部ArFエキシマレーザも利用して
いる。
【0045】間隔C≧30μmでは間隔Bの変化量は大
きくなり、間隔C≧40μmでは間隔Bの変化量はほぼ
一定値(B−A 0.3μm)に飽和する〔図17
(a)〕。間隔Aに対する間隔Bの変化量の依存性はほ
とんどない〔図17(b)〕。さらに、図示はしない
が、長手コンタクト孔の数μm以内の領域に、これと平
行に配置された長手コンタクト孔もしくは(通常のトラ
ンジスタに達する)コンタクト孔の高密度領域が存在し
ない場合には、ポストベークによるレジスト膜320の
収縮による開口パターンの変形を回避することはできな
い。
【0046】次に、本発明について図面を参照して説明
する。
【0047】本発明の第1の実施の形態は、新規のレジ
ストパターン構造により目的を達成するものであり、図
17から得られた知見にもとずいている。このレジスト
パターンの特徴は、(ゲート幅が充分に広いMOSトラ
ンジスタのソース・ドレイン領域に達する長手コンタク
ト孔の形成に用いるエッチングマスクとなるレジスト膜
の現像段階の開口パターンの構造において)ゲート電極
と素子分離領域とに挟まれた部分のソース・ドレイン領
域に達する長手コンタクト孔の形成用の現像段階の開口
パターンが、一対の短辺と、ゲート電極側に位置してゲ
ート電極に平行な直線からなる第1の長辺と、第1の長
辺に対峙した素子分離領域の縁端部側に位置して,第1
の長辺側に湾曲してなる第2の長辺とからなり、さら
に、第1の長辺と第2の長辺とが開口パターンの長手方
向の中央部において最も近接していることにある。
【0048】半導体装置の製造工程の平面模式図である
図1および図2と、長手コンタクト孔の形成用の開口パ
ターンにおける短辺からの距離を変数としたときの対峙
する2つの長辺の間隔を示すグラフである図3と、図2
におけるX−X線に対応した位置での半導体装置の製造
工程の断面模式図である図4とを参照すると、0.25
μmデザインルールによるバッファ回路の長手コンタク
ト孔に関連した場合の本発明の第1の実施の形態の第1
の実施例は、以下のとおりになっている。
【0049】例えばP型シリコン基板101の表面の素
子分離領域にはフィールド絶縁膜102が設けられ、素
子分離領域に囲まれた素子形成領域の表面にはゲート酸
化膜104が設けらている。素子分離領域は、P型シリ
コン基板101の表面に形成された例えば0.3μm程
度の深さの溝と、この溝を埋め込む(例えば0.3μm
の膜厚の酸化シリコン膜からなる)フィールド絶縁膜1
02とからなる。ゲート酸化膜104の膜厚は数nm〜
10nm程度である。素子形成領域の表面上にはゲート
酸化膜104を介してゲート電極が設けらている。例え
ば入力,出力,入出力等のバッファ回路のような駆動電
流の大きなMOSトランジスタは、素子形成領域103
に形成される。素子形成領域103の表面上には、ゲー
ト電極105が設けられている。ゲート電極の膜厚は2
00nm〜300nm程度であり、ゲート電極105は
例えば櫛形の姿態を有している。
【0050】ロジックを構成するMOSトランジスタで
のゲート電極のL,Wは例えば0.25μm,0.3μ
m〜0.6μm程度である。一方、ゲート電極105で
は、Lが例えば0.5μm程度であり、分岐したWは2
0μm〜100μm強である。ゲート電極105のLが
ロジックを構成するMOSトランジスタでのゲート電極
のLより広いのはESD耐性を配慮したためであり、こ
のためこのゲート電極105のWは充分に広い値が必要
になる。例えば入力,出力あるいは入出力バッファ回路
におけるWの値は、ボンディングパッドのサイズに対応
した値の整数倍に設定されている。素子形成領域103
には、ゲート電極105に自己整合的に例えばそれぞれ
2つのN型拡散層106a,106bが設けられてい
る。N型拡散層の接合の深さは例えば150nm程度で
ある。ゲート電極105を含めて、ゲート電極の側面は
例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜サイドウォールス
ペーサ107により覆われている。
【0051】N型拡散層106a,106b等の表面に
は、絶縁膜スペーサ107に自己整合的に例えばチタン
シリサイド層が設けられている。素子形成領域103で
のN型拡散層106aの表面には、絶縁膜サイドウォー
ルスペーサ107に自己整合的にチタンシリサイド層1
08a,108bが設けられている。同様に、素子形成
領域103でのN型拡散層106bの表面には、絶縁膜
サイドウォールスペーサ107に自己整合的にチタンシ
リサイド層108b,108aが設けられている。この
MOSトランジスタにおいて、ソース領域109aはN
型拡散層106aとチタンシリサイド層108aとから
構成され、ソース領域109bはN型拡散層106aと
チタンシリサイド層108bとから構成され、ドレイン
領域110aはN型拡散層106bとチタンシリサイド
層108bとから構成され、ドレイン領域110bはN
型拡散層106bとチタンシリサイド層108aとから
構成されている。なお、本第1の実施例においては、チ
タンシリサイド層の代りにコバルトシリサイド層,ニッ
ケルシリサイド層を用いてもよい。ソース領域109a
を介したゲート電極105とフィールド絶縁膜102と
の間隔,ソース領域109bを介したゲート電極105
間の間隔,ドレイン領域110aを介したゲート電極1
05間の間隔,ドレイン領域110bを介したゲート電
極105とフィールド絶縁膜102との間隔は、それぞ
れ例えば1.5μm程度である。要求されるESD耐性
に対応して、ドレイン領域110aを介したゲート電極
105間の間隔,ドレイン領域110bを介したゲート
電極105とフィールド絶縁膜102との間隔が、2.
5μm,2.0μm程度に設定されることもある。
【0052】上記トランジスタを含めてフィールド絶縁
膜102の表面は酸化シリコン系絶縁膜からなる層間絶
縁膜111により覆われている。少なくとも層間絶縁膜
111の底面は、酸化シリコン膜により構成されてい
る。ソース領域109a等の直上での層間絶縁膜111
の膜厚は例えば800nm程度であり、層間絶縁膜11
1の上面は例えばCMPにより平坦化されている。
【0053】層間絶縁膜111の表面を覆うポジ型のレ
ジスト膜120が形成される。このレジスト膜120は
例えば化学増幅型であり、これの膜厚は例えば700n
m程度である。レジスト膜120の膜厚は、層間絶縁膜
111の膜厚に関連したエッチング耐性と定在波効果と
を配慮して設定される。KrFエキシマレーザを用いて
レジスト膜120にステッパ露光され、さらにレジスト
膜120が現像されて、コンタクト孔形成用の開口パタ
ーンがレジスト膜120に形成される。この露光,現像
よる開口パターンは、レチクルに対して1/5に縮小さ
れている。なお、本第1の実施例では、上記KrFエキ
シマレーザ露光の代りに、ArFエキシマレーザ露光を
用いてもよい。
【0054】ロジックを構成するMOSトランジスタに
対する開口パターンの開口径は0.25μm〜0.3μ
m程度であるが、上記駆動電流の大きなMOSトランジ
スタのソース領域109bおよびドレイン領域110a
の直上での現像段階での開口パターン126はそれぞれ
矩形であり、これらの開口パターン126は一対の短辺
127と一対の長辺128とからなる。短辺127およ
び長辺128はそれぞれ直線線分からなる。一対の長辺
128の間隔A0 は短辺127の長さに等しく、例えば
0.5μmである。一対の短辺127の間隔Cは長辺1
28の長さに等しく、例えば100μm程度である。ゲ
ート電極105と開口パターン126との(平面に射影
した)間隔は、ソース領域109b,ドレイン領域11
0a等の抵抗値が低い状況のもとでのESD耐性を配慮
して、例えば0.5μm程度である。間隔A0 の値がロ
ジックを構成するMOSトランジスタに対する開口パタ
ーンの開口径より大きな値に設定するのは、コンタクト
抵抗のばらつきを抑制し,さらにこの値を充分に低減す
るためである〔図1〕。
【0055】上記駆動電流の大きなMOSトランジスタ
のソース領域109aおよびドレイン領域110bの直
上での現像段階での開口パターン122の形状は開口パ
ターン126の形状と相違している。開口パターン12
2は、一対の短辺127と、長辺128と、長辺129
aとからなる。開口パターン122における長辺128
はゲート電極105側に位置し、長辺128と対峙する
長辺129aはフィールド絶縁膜302側に位置し、長
辺129aは長辺128側に湾曲している。ソース領域
109bあるいはドレイン領域110aと、開口パター
ン122との間隔も、例えば0.5μm程度である。一
方の短辺127を原点として長辺128に平行に他方の
短辺127に向ってYだけ進んだ位置での長辺128と
長辺129aとの間隔をA(Y)とする。A(Y)はY
=0からY=50(数値の単位はμm)まではステップ
状に減少し、Y=50からY=Cまではステップ状に増
加し、A(0)=A(C)=A0 である(但し、C=1
00)。さらにA(Y)は、0≦Y≦10で急減に減少
し、10≦Y≦50で比較的緩やかに減少し、50≦Y
≦90で比較的緩やかに増加し、90≦Y≦Cで急減に
増加している。ここでのステップ形状の最小段差は0.
025μmにしてあるがこれに限定されるものではな
く、レチクル作成時のEB露光におけるスキャン幅によ
り規定される〔図1,図3〕。
【0056】開口パターン122,126を有したレジ
スト膜120に対して、110℃で120秒間程度のポ
ストベークが施される。これにより、ソース領域109
aおよびドレイン領域110b直上の開口パターン12
2はそれぞれ開口パターン122a,122bとなり、
ドレイン領域110aおよびソース領域110b直上の
開口パターン126はそれぞれ開口パターン126a,
126bとなる。開口パターン126a,126bは、
概ね開口パターン126と同形であり、ほぼ一対の短辺
127および一対の長辺128aからなる。長辺128
aはほぼ長辺128に等しくなっており、対峙する長辺
128aとの間の間隔はほぼA0 である〔図2〕。
【0057】開口パターン122aは、開口パターン1
22から大きく変形し、一対の短辺127と長辺128
aと長辺129aaとからなる。開口パターン122a
における長辺128aはゲート電極105側に位置し、
長辺128aに対峙してフィールド絶縁膜102側に位
置する長辺129aaは鋸形状になっており、大まかに
言えば開口パターン122aは矩形と見なせる。長辺1
28aと長辺129aaとの位置Yでの間隔B(Y)は
0.48<B(Y)<0.6となり、開口パターン12
6aの開口面積に対して開口パターン122aの開口面
積は1%〜3%程度広くなっている〔図2,図3〕。
【0058】なお(図示はしないが)、ロジックを構成
するMOSトランジスタのソース・ドレイン領域等に達
するコンタクト孔を形成するための開口パターンは、そ
の近傍に他の開口パターンが存在しない場合でも、現像
段階での形状とポストベーク後の形状の間にほとんど変
化は認められない。
【0059】これらの開口パターン122a,122
b,126a,126bを有したレジスト膜120をマ
スクにして層間絶縁膜111が異方性エッチングされ
て、ソース領域109a,ドレイン領域110bにそれ
ぞれ達する長手コンタクト孔132a,132bと、ド
レイン領域110a,ソース領域109bにそれぞれ達
する長手コンタクト孔136a,136bとが形成され
る〔図2〕。レジスト膜120が剥離される〔図4
(a)〕。
【0060】スパッタリングによるチタン膜に反応性ス
パッタリングによる窒化チタン膜が積層されてなる導電
性バリア膜141が全面に形成される。層間絶縁膜11
1上面での導電性バリア膜141の膜厚は130nm程
度(この部分でのチタン膜および窒化チタン膜の膜厚は
それぞれ30nm程度および100nm程度)である。
一方、長手コンタクト孔132a,132b,136
a,136bの底部における導電性バリア膜141の膜
厚は層間絶縁膜111上面での膜厚の数分の1から10
分の1程度である。WF6 をH2 で還元したブランケッ
ト法により、層間絶縁膜111上面上での膜厚が例えば
600nm程度タングステン膜142が全面に形成され
る〔図4(b)〕。
【0061】タングステン膜142がエッチバックされ
て、長手コンタクト孔132a,132bにはタングス
テン膜からなるコンタクトプラグ142aが形成され、
長手コンタクト孔136a,136bにはタングステン
膜からなるコンタクトプラグ142bが形成される。長
手コンタクト孔136a,136bの底面は、(上記第
1,第2の従来例と同様に)それぞれコンタクトプラグ
142bにより完全に覆われている。上記第1,第2の
従来例と相違して、長手コンタクト孔132a,132
bの底面も、それぞれコンタクトプラグ142aにより
完全に覆われている。これは、長辺128aと長辺12
9aaとの位置Yでの間隔B(Y)が0.48<B
(Y)<0.6となっていることから、長手コンタクト
孔132a,132bにおいて、タングステン膜142
の上面に形成される窪みが、上記第1,第2の従来例に
比べて、エッチバックでの不具合が生じない程度に浅く
なるためである。同時に、ロジックを構成するMOSト
ランジスタのソース・ドレインに達するコンタクト孔に
もタングステン膜からなるコンタクトプラグが形成され
る。このコンタクトプラグの上面が層間絶縁膜111の
上面と一致している場合でも、エッチバックの際のマイ
クロ・ローディング効果により、コンタクトプラグ14
2a,142bの上端は層間絶縁膜111の上面より低
い位置になる〔図4(c)〕。
【0062】本第1の実施例によれば、長手コンタクト
孔132a,132bの底面もそれぞれコンタクトプラ
グ142aにより完全に覆われていることから、ソース
領域109a,ドレイン領域110bにおける接合リー
クの増加と接合耐圧の低下とを抑制することが容易にな
る。また、長手コンタクト孔132aおよび長手コンタ
クト孔132bの開口面積が、長手コンタクト孔136
a等の開口面積にほぼ等しくなることから、長手コンタ
クト孔132aおよび長手コンタクト孔132bにおけ
るコンタクト抵抗も、設計目標値にほぼ等しくなり、電
流駆動能力の低下もしくはESD耐性の劣化を抑制する
ことが容易になる。
【0063】なお、本第1の実施の形態の上記第1の実
施例は、NチャネルMOSトランジスタを例にして説明
したが、本第1の実施例はこれに限定されるものではな
く、PチャネルMOSトランジスタ,CMOSトランジ
スタあるいはBi−CMOSトランジスタにも適用でき
る。また、本第1の実施例の説明において使用した各種
数値は上記数値に限定されるものではない。
【0064】本第1の実施の形態は上記第1の実施例に
限定されるものではない。半導体装置の製造工程の平面
模式図である図5および図6と、長手コンタクト孔の形
成用の開口パターンにおける短辺からの距離を変数とし
たときの対峙する2つの長辺の間隔を示すグラフである
図7と、図6におけるX−X線に対応した位置での半導
体装置の製造工程の断面模式図である図8と、を参照す
ると、0.25μmデザインルールによるバッファ回路
の長手コンタクト孔に関連した場合の本発明の第1の実
施の形態の第2の実施例は、以下のとおりになってい
る。
【0065】例えばP型シリコン基板101の表面の素
子分離領域にはフィールド絶縁膜102が設けられ、素
子分離領域に囲まれた素子形成領域の表面にはゲート酸
化膜104が設けらている。素子分離領域は、P型シリ
コン基板101の表面に形成された例えば0.3μm程
度の深さの溝と、この溝を埋め込む(例えば0.3μm
の膜厚の酸化シリコン膜からなる)フィールド絶縁膜1
02とからなる。ゲート酸化膜104の膜厚は数nm〜
10nm程度である。素子形成領域の表面上にはゲート
酸化膜104を介してゲート電極が設けらている。例え
ば入力,出力,入出力等のバッファ回路のような駆動電
流の大きなMOSトランジスタは、素子形成領域103
に形成される。素子形成領域103の表面上には、ゲー
ト電極105が設けられている。ゲート電極の膜厚は2
00nm〜300nm程度であり、ゲート電極105は
例えば櫛形の姿態を有している。
【0066】ロジックを構成するMOSトランジスタで
のゲート電極のL,Wは例えば0.25μm,0.3μ
m〜0.6μm程度である。一方、ゲート電極105で
は、Lが例えば0.5μm程度であり、分岐したWは2
0μm〜100μm強である。ゲート電極105のLが
ロジックを構成するMOSトランジスタでのゲート電極
のLより広いのはESD耐性を配慮したためであり、こ
のためこのゲート電極105のWは充分に広い値が必要
になる。例えば入力,出力あるいは入出力バッファ回路
におけるWの値は、ボンディングパッドのサイズに対応
した値の整数倍に設定されている。素子形成領域103
には、ゲート電極105に自己整合的に例えばそれぞれ
2つのN型拡散層106a,106bが設けられてい
る。N型拡散層の接合の深さは例えば150nm程度で
ある。ゲート電極105を含めて、ゲート電極の側面は
例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜サイドウォールス
ペーサ107により覆われている。
【0067】N型拡散層106a,106b等の表面に
は、絶縁膜スペーサ107に自己整合的に例えばチタン
シリサイド層が設けられている。素子形成領域103で
のN型拡散層106aの表面には、絶縁膜サイドウォー
ルスペーサ107に自己整合的にチタンシリサイド層1
08a,108bが設けられている。同様に、素子形成
領域103でのN型拡散層106bの表面には、絶縁膜
サイドウォールスペーサ107に自己整合的にチタンシ
リサイド層108b,108aが設けられている。この
MOSトランジスタにおいて、ソース領域109aはN
型拡散層106aとチタンシリサイド層108aとから
構成され、ソース領域109bはN型拡散層106aと
チタンシリサイド層108bとから構成され、ドレイン
領域110aはN型拡散層106bとチタンシリサイド
層108bとから構成され、ドレイン領域110bはN
型拡散層106bとチタンシリサイド層108aとから
構成されている。なお、本第2の実施例においても、チ
タンシリサイド層の代りにコバルトシリサイド層,ニッ
ケルシリサイド層を用いてもよい。ソース領域109a
を介したゲート電極105とフィールド絶縁膜102と
の間隔,ソース領域109bを介したゲート電極105
間の間隔,ドレイン領域110aを介したゲート電極1
05間の間隔,ドレイン領域110bを介したゲート電
極105とフィールド絶縁膜102との間隔は、それぞ
れ例えば1.5μm程度である。要求されるESD耐性
に対応して、ドレイン領域110aを介したゲート電極
105間の間隔,ドレイン領域110bを介したゲート
電極105とフィールド絶縁膜102との間隔が、2.
5μm,2.0μm程度に設定されることもある。
【0068】上記トランジスタを含めてフィールド絶縁
膜102の表面は酸化シリコン系絶縁膜からなる層間絶
縁膜111により覆われている。少なくとも層間絶縁膜
111の底面は、酸化シリコン膜により構成されてい
る。ソース領域109a等の直上での層間絶縁膜111
の膜厚は例えば800nm程度であり、層間絶縁膜11
1の上面は例えばCMPにより平坦化されている。
【0069】層間絶縁膜111の表面を覆うポジ型のレ
ジスト膜120が形成される。このレジスト膜120は
例えば化学増幅型であり、これの膜厚は例えば700n
m程度である。レジスト膜120の膜厚は、層間絶縁膜
111の膜厚に関連したエッチング耐性と定在波効果と
を配慮して設定される。KrFエキシマレーザを用いて
レジスト膜120にステッパ露光され、さらにレジスト
膜120が現像されて、コンタクト孔形成用の開口パタ
ーンがレジスト膜120に形成される。この露光,現像
よる開口パターンは、レチクルに対して1/5に縮小さ
れている。なお、本第1の実施例でも、上記KrFエキ
シマレーザ露光の代りに、ArFエキシマレーザ露光を
用いてもよい。
【0070】ロジックを構成するMOSトランジスタに
対する開口パターンの開口径は0.25μm〜0.3μ
m程度であるが、上記駆動電流の大きなMOSトランジ
スタのソース領域109bおよびドレイン領域110a
の直上での現像段階での開口パターン126はそれぞれ
矩形であり、これらの開口パターン126は一対の短辺
127と一対の長辺128とからなる。短辺127およ
び長辺128はそれぞれ直線線分からなる。一対の長辺
128の間隔A0 は短辺127の長さに等しく、例えば
0.5μmである。一対の短辺127の間隔Cは長辺1
28の長さに等しく、例えば100μm程度である。ゲ
ート電極105と開口パターン126との(平面に射影
した)間隔は、ソース領域109b,ドレイン領域11
0a等の抵抗値が低い状況のもとでのESD耐性を配慮
して、例えば0.5μm程度である。間隔A0 の値がロ
ジックを構成するMOSトランジスタに対する開口パタ
ーンの開口径より大きな値に設定するのは、コンタクト
抵抗のばらつきを抑制し,さらにこの値を充分に低減す
るためである〔図5〕。
【0071】上記駆動電流の大きなMOSトランジスタ
のソース領域109aおよびドレイン領域110bの直
上での現像段階での開口パターン123の形状は開口パ
ターン126の形状と相違している。開口パターン12
3は、一対の短辺127と、長辺128と、長辺129
bとからなる。開口パターン123における長辺128
はゲート電極105側に位置し、長辺128と対峙する
長辺129bはフィールド絶縁膜302側に位置し、長
辺129bは長辺128側に湾曲している。ソース領域
109bあるいはドレイン領域110aと、開口パター
ン123との間隔も、例えば0.5μm程度である。一
方の短辺127を原点として長辺128に平行に他方の
短辺127に向ってYだけ進んだ位置での長辺128と
長辺129bとの間隔をA(Y)とする。A(Y)はY
=0からY=50(数値の単位はμm)までは折線状に
減少し、Y=50からY=Cまでは折線状に増加し、A
(0)=A(C)=A0 である(但し、C=100)。
さらにA(Y)は、0≦Y≦10で急減に減少し、10
≦Y≦50で比較的緩やかに減少し、50≦Y≦90で
比較的緩やかに増加し、90≦Y≦Cで急減に増加して
いる〔図5,図7〕。
【0072】開口パターン123,126を有したレジ
スト膜120に対して、110℃で120秒間程度のポ
ストベークが施される。これにより、ソース領域109
aおよびドレイン領域110b直上の開口パターン12
3はそれぞれ開口パターン123a,123bとなり、
ドレイン領域110aおよびソース領域110b直上の
開口パターン126はそれぞれ開口パターン126a,
126bとなる。開口パターン126a,126bは、
概ね開口パターン126と同形であり、ほぼ一対の短辺
127および一対の長辺128aからなる。長辺128
aはほぼ長辺128に等しくなっており、対峙する長辺
128aとの間の間隔はほぼA0 である〔図6〕。
【0073】開口パターン123a,123bは、開口
パターン123から大きく変形し、一対の短辺127と
長辺128aと長辺129baとからなる。開口パター
ン123a,123bにおける長辺128aはゲート電
極105側に位置し、長辺128aに対峙してフィール
ド絶縁膜102側に位置する長辺129aaは曲線線分
が接続された形状になっており、大まかに言えば開口パ
ターン123aは矩形と見なせる。長辺128aと長辺
129aaとの位置Yでの間隔B(Y)は0.48<B
(Y)≦0.6となり、開口パターン126aの開口面
積に対する開口パターン123aの開口面積の増加率は
10%未満である〔図6,図7〕。
【0074】なお(図示はしないが)、ロジックを構成
するMOSトランジスタのソース・ドレイン領域等に達
するコンタクト孔を形成するための開口パターンは、そ
の近傍に他の開口パターンが存在しない場合でも、現像
段階での形状とポストベーク後の形状の間にほとんど変
化は認められない。
【0075】これらの開口パターン123a,123
b,126a126bを有したレジスト膜120をマス
クにして層間絶縁膜111が異方性エッチングされて、
ソース領域109a,ドレイン領域110bにそれぞれ
達する長手コンタクト孔133a,133bと、ドレイ
ン領域110a,ソース領域109bにそれぞれ達する
長手コンタクト孔136a,136bとが形成される
〔図6〕。レジスト膜120が剥離される〔図8
(a)〕。
【0076】スパッタリングによるチタン膜に反応性ス
パッタリングによる窒化チタン膜が積層されてなる導電
性バリア膜141が全面に形成される。層間絶縁膜11
1上面での導電性バリア膜141の膜厚は130nm程
度(この部分でのチタン膜および窒化チタン膜の膜厚は
それぞれ30nm程度および100nm程度)である。
一方、長手コンタクト孔133a,133b,136
a,136bの底部における導電性バリア膜141の膜
厚は層間絶縁膜111上面での膜厚の数分の1から10
分の1程度である。WF6 をH2 で還元したブランケッ
ト法により、層間絶縁膜111上面上での膜厚が例えば
600nm程度タングステン膜142が全面に形成され
る〔図8(b)〕。
【0077】タングステン膜142がエッチバックされ
て、長手コンタクト孔133a,133bにはタングス
テン膜からなるコンタクトプラグ142aが形成され、
長手コンタクト孔136a,136bにはタングステン
膜からなるコンタクトプラグ142bが形成される。長
手コンタクト孔136a,136bの底面は、(上記第
1,第2の従来例と同様に)それぞれコンタクトプラグ
142bにより完全に覆われている。上記第1,第2の
従来例と相違して、長手コンタクト孔133a,133
bの底面も、それぞれコンタクトプラグ142aにより
完全に覆われている。これは、長辺128aと長辺12
9baとの位置Yでの間隔B(Y)が0.48<B
(Y)≦0.6となっていることから、長手コンタクト
孔133a,133bにおいて、タングステン膜142
の上面に形成される窪みが、上記第1,第2の従来例に
比べて、エッチバックでの不具合が生じない程度に浅く
なるためである。同時に、ロジックを構成するMOSト
ランジスタのソース・ドレインに達するコンタクト孔に
もタングステン膜からなるコンタクトプラグが形成され
る。このコンタクトプラグの上面が層間絶縁膜111の
上面と一致している場合でも、エッチバックの際のマイ
クロ・ローディング効果により、コンタクトプラグ14
2a,142bの上端は層間絶縁膜111の上面より低
い位置になる〔図4(c)〕。
【0078】本第1の実施の形態の本第2の実施例は、
本第1の実施の形態の上記第1の実施例の有する効果を
有している。なお、本第2の実施例もNチャネルMOS
トランジスタを例にして説明したが、本第1の実施の形
態の上記第1の実施例と同様に、本第2の実施例もこれ
に限定されるものではなく、PチャネルMOSトランジ
スタ,CMOSトランジスタあるいはBi−CMOSト
ランジスタにも適用できる。また、本第2の実施例の説
明において使用した各種数値は上記数値に限定されるも
のではない。
【0079】上記第1の実施の形態では、本発明の目的
を達成するために新規なレジストパターン構造を採用し
た。しかしながら本発明の解決手段はこれに限定される
ものではない。本発明の第2の実施の形態では、半導体
装置の製造方法のみによって、目的の達成を計ってい
る。
【0080】半導体装置の製造工程の平面模式図である
図9と、図9のX−X線に対応した位置での半導体装置
の製造工程の断面模式図である図10および図11とを
参照すると、本発明の第2の実施の形態の一実施例によ
る半導体装置の製造方法は、以下のとおりになってい
る。
【0081】例えばP型シリコン基板201の表面の素
子分離領域にはフィールド絶縁膜202が設けられ、素
子分離領域に囲まれた素子形成領域の表面にはゲート酸
化膜204が設けらている。素子分離領域は、P型シリ
コン基板201の表面に形成された例えば0.3μm程
度の深さの溝と、この溝を埋め込む(例えば0.3μm
の膜厚の酸化シリコン膜からなる)フィールド絶縁膜2
02とからなる。ゲート酸化膜204の膜厚は数nm〜
10nm程度である。素子形成領域の表面上にはゲート
酸化膜204を介してゲート電極が設けらている。例え
ば入力,出力,入出力等のバッファ回路のような駆動電
流の大きなMOSトランジスタは、素子形成領域203
に形成される。素子形成領域203の表面上には、ゲー
ト電極205が設けられている。ゲート電極の膜厚は2
00nm〜300nm程度であり、ゲート電極205は
例えば櫛形の姿態を有している。
【0082】ロジックを構成するMOSトランジスタで
のゲート電極のL,Wは例えば0.25μm,0.3μ
m〜0.6μm程度である。一方、ゲート電極205で
は、Lが例えば0.5μm程度であり、分岐したWは2
0μm〜100μm強である。ゲート電極205のLが
ロジックを構成するMOSトランジスタでのゲート電極
のLより広いのはESD耐性を配慮したためであり、こ
のためこのゲート電極205のWは充分に広い値が必要
になる。例えば入力,出力あるいは入出力バッファ回路
におけるWの値は、ボンディングパッドのサイズに対応
した値の整数倍に設定されている。素子形成領域203
には、ゲート電極205に自己整合的に例えばそれぞれ
2つのN型拡散層206a,206bが設けられてい
る。N型拡散層の接合の深さは例えば150nm程度で
ある。ゲート電極205を含めて、ゲート電極の側面は
例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜サイドウォールス
ペーサ207により覆われている。
【0083】N型拡散層206a,206b等の表面に
は、絶縁膜スペーサ207に自己整合的に例えばチタン
シリサイド層が設けられている。素子形成領域203で
のN型拡散層206aの表面には、絶縁膜サイドウォー
ルスペーサ207に自己整合的にチタンシリサイド層2
08a,208bが設けられている。同様に、素子形成
領域203でのN型拡散層206bの表面には、絶縁膜
サイドウォールスペーサ207に自己整合的にチタンシ
リサイド層208b,208aが設けられている。この
MOSトランジスタにおいて、ソース領域209aはN
型拡散層206aとチタンシリサイド層208aとから
構成され、ソース領域209bはN型拡散層206aと
チタンシリサイド層208bとから構成され、ドレイン
領域210aはN型拡散層206bとチタンシリサイド
層208bとから構成され、ドレイン領域210bはN
型拡散層206bとチタンシリサイド層208aとから
構成されている。なお、本一実施例においても、チタン
シリサイド層の代りにコバルトシリサイド層,ニッケル
シリサイド層を用いてもよい。ソース領域209aを介
したゲート電極205とフィールド絶縁膜202との間
隔,ソース領域209bを介したゲート電極205間の
間隔,ドレイン領域210aを介したゲート電極205
間の間隔,ドレイン領域210bを介したゲート電極2
05とフィールド絶縁膜202との間隔は、それぞれ例
えば1.5μm程度である。要求されるESD耐性に対
応して、ドレイン領域210aを介したゲート電極20
5間の間隔,ドレイン領域210bを介したゲート電極
205とフィールド絶縁膜202との間隔が、2.5μ
m,2.0μm程度に設定されることもある。
【0084】上記トランジスタを含めてフィールド絶縁
膜202の表面は酸化シリコン系絶縁膜からなる層間絶
縁膜211により覆われている。少なくとも層間絶縁膜
211の底面は、酸化シリコン膜により構成されてい
る。ソース領域209a等の直上での層間絶縁膜211
の膜厚は例えば800nm程度であり、層間絶縁膜21
1の上面は例えばCMPにより平坦化されている。
【0085】例えば膜厚50nm程度の窒化シリコン膜
(図に明示せず)が全面に形成されて、層間絶縁膜21
1の上面が覆われる。この窒化シリコン膜がパターニン
グされて、ソース領域209a,ドレイン領域210b
からそれぞれ例えば0.3μm程度離れた(フィールド
絶縁膜202上の)層間絶縁膜211の表面上に、窒化
シリコン膜パターン212が形成される。このパターニ
ングでは、例えば三弗化窒素(NF3 )と塩素(Cl
2 )との混合ガスが用いられる。このパターニングに際
して、NF3 に対してCl2 の流量比が高ければ、酸化
シリコン系絶縁膜からなる層間絶縁膜211はほとんど
エッチングされない。窒化シリコン膜パターン212の
幅は例えば1.7μm程度であり、これの長さは例えば
素子形成領域203の幅に等しくなっている。素子形成
領域203および窒化シリコン膜パターン212の間の
間隔と窒化シリコン膜パターン212の幅との和は、ソ
ース領域209aもしくはドレイン領域210bの長手
方向に直行する方向において、他の半導体素子が素子形
成領域203にどれだけ近接した位置に存在するかによ
り制約される。上記MOSトランジスタにおいては、一
般的に、この方向において数μm以内に他の半導体素子
が存在しないことから、素子形成領域203および窒化
シリコン膜パターン212の間の間隔,窒化シリコン膜
パターン212の幅等の値の設定は、上記設定で不具合
は生じない。
【0086】層間絶縁膜211並びに窒化シリコン膜パ
ターン212の表面を覆うポジ型のレジスト膜220が
形成される。このレジスト膜220は例えば化学増幅型
であり、これの膜厚は例えば700nm程度である。レ
ジスト膜220の膜厚は、層間絶縁膜211の膜厚に関
連したエッチング耐性と定在波効果とを配慮して設定さ
れる。KrFエキシマレーザを用いてレジスト膜220
にステッパ露光され、さらにレジスト膜220が現像さ
れて、上記駆動電流の大きなMOSトランジスタに対す
るコンタクト孔形成用の開口パターン225,226
と、ロジックを構成するMOSトランジスタ等に対する
コンタクト孔形成用の開口パターンと、さらに、窒化シ
リコン膜パターン212に対する開口パターン221と
が、レジスト膜220に形成される。この露光,現像よ
る開口パターンは、レチクルに対して1/5に縮小され
ている。なお、本一実施例でも、上記KrFエキシマレ
ーザ露光の代りに、ArFエキシマレーザ露光を用いて
もよい。
【0087】ロジックを構成するMOSトランジスタに
対する開口パターンの開口径は0.25μm〜0.3μ
m程度である。上記駆動電流の大きなMOSトランジス
タのソース領域209bおよびドレイン領域210aの
直上での現像段階での開口パターン226は(上記第1
の実施の形態と同様に)それぞれ矩形であり、ソース領
域209aおよびドレイン領域210bの直上での現像
段階での開口パターン226は(上記第1の実施の形態
と相違して)それぞれ矩形である。これらの開口パター
ン225,226は、それぞれ一対の短辺227aと一
対の長辺228aとからなる。短辺227aおよび長辺
228aはそれぞれ直線線分からなる。一対の長辺22
8aの間隔Aは短辺227aの長さに等しく、例えば
0.5μmである。一対の短辺227aの間隔Cは長辺
228aの長さに等しく、例えば100μm程度であ
る。ゲート電極205と開口パターン225,226と
の(平面に射影した)間隔は、ソース領域209a,ド
レイン領域210a等の抵抗値が低い状況のもとでのE
SD耐性を配慮して、例えば0.5μm程度である。間
隔Aの値がロジックを構成するMOSトランジスタに対
する開口パターンの開口径より大きな値に設定するの
は、コンタクト抵抗のばらつきを抑制し,さらにこの値
を充分に低減するためである。
【0088】窒化シリコン膜パターン212の直上での
現像段階での開口パターン221もそれぞれ矩形であ
り、それぞれ一対の短辺227bと一対の長辺228b
とからなる。短辺227bおよび長辺228bもそれぞ
れ直線線分からなり、例えば短辺227bおよび長辺2
28bの長さはそれぞれ短辺227aの長さAおよび長
辺228aの長さCに等しくなっている。長辺228b
と窒化シリコン膜パターン212の縁端部との間隔は、
上記MOSトランジスタ側では例えば0.5μmであ
り、上記MOSトランジスタと対向する側では例えば
0.7μmである。しかしながら本一実施例では、短辺
227b,長辺228bの長さが短辺227a,長辺2
28aの長さに等しくなくてもよい。また、上記MOS
トランジスタ側での長辺228bと窒化シリコン膜パタ
ーン212の縁端部との間隔はアライメントマージン以
上であればよく、上記MOSトランジスタと対向する側
での長辺228bと窒化シリコン膜パターン212の縁
端部との間隔は0.3μmより広ければよい〔図9
(a),図10(a)〕。
【0089】開口パターン221,225,226を有
したレジスト膜220に対して、110℃で120秒間
程度のポストベークが施される。これにより、窒化シリ
コン膜パターン212直上の開口パターン221はそれ
ぞれ開口パターン221aとなり、ソース領域209a
およびドレイン領域210b直上の開口パターン225
はそれぞれ開口パターン225aとなり、ドレイン領域
210aおよびソース領域210b直上の開口パターン
226はそれぞれ開口パターン126aとなる。開口パ
ターン225a,226aは、概ね開口パターン22
5,226と同形であり、ほぼ一対の短辺227aおよ
び一対の長辺228aaからなる。長辺228aaはほ
ぼ長辺228aに等しくなっており、対峙する長辺22
8aaとの間の間隔はほぼAである。
【0090】開口パターン221aは、開口パターン2
21から大きく変形し、一対の短辺227bと長辺22
8baと長辺229bbとからなる。開口パターン22
1aにおける長辺228baは素子形成領域203側に
位置し、ほぼ長辺228bに等しくなっている。長辺2
28baに対峙する長辺228bbはこれに近い窒化シ
リコン膜パターン212の縁端部側に湾曲している。長
辺228baと長辺228bbとの(これらの中央部で
の)間隔Bは例えば0.8μm程度になっており、開口
パターン221aと窒化シリコン膜パターン212の縁
端部側との最小間隔は例えば0.4μm程度になってい
る〔図9(b),図10(b)〕。
【0091】なお(図示はしないが)、ロジックを構成
するMOSトランジスタのソース・ドレイン領域等に達
するコンタクト孔を形成するための開口パターンは、そ
の近傍に他の開口パターンが存在しない場合でも、現像
段階での形状とポストベーク後の形状の間にほとんど変
化は認められない。
【0092】これらの開口パターン221a,225
a,226aを有したレジスト膜220をマスクにして
層間絶縁膜211が選択的に異方性エッチングされて、
ソース領域209a,ドレイン領域210bにそれぞれ
達する長手コンタクト孔235と、ドレイン領域210
a,ソース領域209bにそれぞれ達する長手コンタク
ト孔236とが形成される。この異方性エッチングは、
例えばオクタフルオロブタン(C88 )と一酸化炭素
(CO)との混合ガスにより行なわれる〔図9
(b)〕。レジスト膜220が剥離される〔図10
(c)〕。
【0093】スパッタリングによるチタン膜に反応性ス
パッタリングによる窒化チタン膜が積層されてなる導電
性バリア膜241が全面に形成される。層間絶縁膜21
1上面での導電性バリア膜241の膜厚は130nm程
度(この部分でのチタン膜および窒化チタン膜の膜厚は
それぞれ30nm程度および100nm程度)である。
一方、長手コンタクト孔235,236の底部における
導電性バリア膜241の膜厚は層間絶縁膜211上面で
の膜厚の数分の1から10分の1程度である。WF6
2 で還元したブランケット法により、層間絶縁膜21
1上面上での膜厚が例えば600nm程度タングステン
膜242が全面に形成される〔図11(a)〕。
【0094】タングステン膜242がエッチバックされ
て、長手コンタクト孔235,236にはそれぞれタン
グステン膜からなるコンタクトプラグ242aが形成さ
れる。長手コンタクト孔235,236の底面は、それ
ぞれコンタクトプラグ242aにより完全に覆われてい
る。同時に、ロジックを構成するMOSトランジスタの
ソース・ドレインに達するコンタクト孔にもタングステ
ン膜からなるコンタクトプラグが形成される。このコン
タクトプラグの上面が層間絶縁膜211の上面と一致し
ている場合でも、エッチバックの際のマイクロ・ローデ
ィング効果により、コンタクトプラグ242aの上端は
層間絶縁膜211の上面より低い位置になる〔図11
(b)〕。
【0095】本一実施例によれば、長手コンタクト孔2
35の底面がコンタクトプラグ242aにより完全に覆
われていることから、ソース領域209a,ドレイン領
域210bにおける接合リークの増加と接合耐圧の低下
とを抑制することが容易になる。また、長手コンタクト
孔235の開口面積が長手コンタクト孔236の開口面
積に等しくなることから、長手コンタクト孔235にお
けるコンタクト抵抗も、設計目標値にほぼ等しくなり、
電流駆動能力の低下もしくはESD耐性の劣化を抑制す
ることが容易になる。本第2の実施の形態は上記第1の
実施の形態に比べて窒化シリコン膜の形成,窒化シリコ
ン膜パターンの形成という工程が付加されるが、本第2
の実施の形態における(コンタクト孔の形成のための)
開口パターン形成用のレチクルの作成は上記第1の実施
の形態より簡潔になる。
【0096】なお、本第2の実施の形態の本一実施例
は、NチャネルMOSトランジスタを例にして説明した
が、本一実施例はこれに限定されるものではなく、Pチ
ャネルMOSトランジスタ,CMOSトランジスタある
いはBi−CMOSトランジスタにも適用できる。ま
た、本一実施例の説明において使用した各種数値は上記
数値に限定されるものではない。
【0097】
【発明の効果】以上説明したように第1の発明によれ
ば、ゲート幅が充分に広いMOSトランジスタのソース
・ドレイン領域に達する長手コンタクト孔の形成に用い
るエッチングマスクとなるレジスト膜の現像段階の開口
パターンの構造において、ゲート電極と素子分離領域と
に挟まれた部分のソース・ドレイン領域に達する長手コ
ンタクト孔の形成用の現像段階の開口パターンが、一対
の短辺と、ゲート電極側に位置してゲート電極に平行な
直線からなる第1の長辺と、第1の長辺に対峙した素子
分離領域の縁端部側に位置して,第1の長辺側に湾曲し
てなる第2の長辺とからなり、さらに、第1の長辺と第
2の長辺とが開口パターンの長手方向の中央部において
最も近接していることから、ポストベークした後にこの
第2の長辺が概ね直線になり,この開口パターンが矩形
になる。
【0098】このため、上記長手コンタクト孔の長手方
向中央部でのこの長手方向に直行した方向でのこの長手
コンタクト孔の開口幅の広がりを抑制することが容易に
なる。その結果、この長手コンタクト孔におけるコンタ
クトプラグの被覆性が良好になり、上記MOSトランジ
スタにおいて、接合リークの増加および接合耐圧の低下
の抑制が容易になり、設計目標値に近い値のコンタクト
抵抗を有して電流駆動能力の低下とESD耐性の劣化と
を抑制することが容易になる。
【0099】また、第2の発明によれば、ゲート幅が充
分に広いMOSトランジスタのソース・ドレイン領域に
達する長手コンタクト孔の形成に際して、ゲート電極と
素子分離領域とに挟まれた部分のソース・ドレイン領域
に隣接した素子分離領域直上の酸化シリコン系絶縁膜か
らなる層間絶縁膜の表面上に窒化シリコン膜パターンを
形成しておき、ソース・ドレイン領域直上のレジスト膜
に第1の開口パトーンを形成し,窒化シリコン膜パター
ンの直上のレジスト膜に第2の開口パターンを形成し、
層間絶縁膜を選択的に異方性エッチングしてソース・ド
レイン領域に達する長手コンタクト孔を形成する。
【0100】このため、ゲート電極と素子分離領域とに
挟まれた部分のソース・ドレイン領域に達する長手コン
タクト孔と、ゲート電極に挟まれた部分のソース・ドレ
イン領域に達する長手コンタクト孔との形状が同じにな
る。その結果、これらの長手コンタクト孔におけるコン
タクトプラグの被覆性における不具合は発生せず、上記
MOSトランジスタにおいて、接合リークの増加および
接合耐圧の低下の抑制が容易になり、設計目標値に近い
値のコンタクト抵抗を有して電流駆動能力の低下とES
D耐性の劣化とを抑制することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の第1の実施例の製
造工程の平面模式図である。
【図2】上記第1の実施の形態の上記第1の実施例の製
造工程の平面模式図である。
【図3】上記第1の実施の形態の上記第1の実施例の効
果を説明するためのグラフであり、開口パターンにおけ
る対峙する2つの長辺の間隔の変化を示すグラフであ
る。
【図4】上記第1の実施の形態の上記第1の実施例の製
造工程の断面模式図であり、図2のX−X線に対応した
部分での製造工程の断面模式図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態の第2の実施例の製
造工程の平面模式図である。
【図6】上記第1の実施の形態の上記第2の実施例の製
造工程の平面模式図である。
【図7】上記第1の実施の形態の上記第2の実施例の効
果を説明するためのグラフであり、開口パターンにおけ
る対峙する2つの長辺の間隔の変化を示すグラフであ
る。
【図8】上記第1の実施の形態の上記第2の実施例の製
造工程の断面模式図であり、図6のX−X線に対応した
部分での製造工程の断面模式図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態の一実施例の製造工
程の平面模式図である。
【図10】上記第2の実施の形態の上記一実施例の製造
工程の断面模式図であり、図9のX−X線に対応した部
分での製造工程の断面模式図である。
【図11】上記第2の実施の形態の上記一実施例の製造
工程の断面模式図であり、図9のX−X線に対応した部
分での製造工程の断面模式図である。
【図12】第1の従来の技術による製造工程の平面模式
図である。
【図13】上記第1の従来の技術による製造工程の断面
模式図であり、図12(b)のX−X線に対応した部分
での製造工程の断面模式図である。
【図14】第2の従来の技術による製造工程の平面模式
図である。
【図15】上記第2の従来の技術による製造工程の断面
模式図であり、図14(b)のX1 −X1 線に対応した
部分での製造工程の断面模式図である。
【図16】上記第2の従来の技術による製造工程の断面
模式図であり、図14(b)のX2 −X2 線に対応した
部分での製造工程の断面模式図である。
【図17】ポストベークによるレジスト膜の収縮による
パターンの変化を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
101,201,301 P型シリコン基板 102,202,302 フィールド絶縁膜 103,203,303 素子形成領域 104,204,304 ゲート酸化膜 105,205,305 ゲート電極 106a,106b,206a,206b,306a,
306b N型拡散層 107,207,307 絶縁膜サイドウォールスペ
ーサ 108a,108b,208a,208b,308a,
308b チタンシリサイド層 109a,109b,209a,209b,309a,
309b ソース領域 110a,110b,210a,210b,310a,
310b ドレイン領域 111,211,311 層間絶縁膜 120,220,320 レジスト膜 122,122a,123,123a,126,126
a,221,221a,225,225a,226,2
26a,321,321a,321b,324,324
b 開口パターン 127,227a,227b,327 短辺 128,128a,129a,129aa,129b,
129ba,228a,228aa,228b,228
ba,228bb,328,328a,328b,33
0,330b 長辺 132a,132b,133a,133b,136a,
136b,235,236,331a,331b,33
4b 長手コンタクト孔 141,241,341 導電性バリア膜 142,242,342 タングステン膜 142a,142b,242a,342a,342b,
342c コンタクトプラグ 212 窒化シリコン膜パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/283 H01L 21/30 561 21/3065 571 21/302 J (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/30

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート幅が充分に広いMOSトランジス
    タのソース・ドレイン領域に達する長手コンタクト孔の
    形成に用いるエッチングマスクとなるレジスト膜の現像
    段階の開口パターンの構造であって、 前記開口パターンが一対の短辺と、ゲート電極側に位置
    して該ゲート電極に平行な直線からなる第1の長辺と、
    該第1の長辺に対峙した素子分離領域の縁端部側に位置
    して,該第1の長辺側に湾曲してなる第2の長辺とから
    なり、 前記第1の長辺と前記第2の長辺とが該開口パターンの
    長手方向の中央部において最も近接していることを特徴
    とするレジストパターン構造。
  2. 【請求項2】 前記開口パターンの長手方向の中央部に
    おける前記第1の長辺と前記第2の長辺との間隔の最小
    値が該開口パターンの形成に用いる露光光の解像力に等
    しい請求項1記載のレジストパターン構造。
  3. 【請求項3】 前記第2の長辺が前記第1の長辺に平行
    な複数の線分および該第1の長辺に垂直な複数の線分の
    組み合せによる階段形状により近似された請求項1もし
    くは請求項2記載のレジストパターン構造。2記載のレ
    ジストパターン構造。
  4. 【請求項4】 前記折線近似が前記第1の長辺に平行な
    複数の線分および該第1の長辺に垂直な複数の線分の組
    み合せによる階段形状によりなる請求項3記載のレジス
    トパターン構造。
  5. 【請求項5】 前記短辺の長さが、前記解像力より長
    く、600nmより短かい請求項1,請求項2,請求項
    3もしくは請求項4記載のレジストパターン構造。
  6. 【請求項6】 前記MOSトランジスタが櫛形のゲート
    電極を有し、 前記ゲート電極に挟まれた前記ソース・ドレイン領域に
    達する第2の長手コンタクト孔の形成に用いる前記レジ
    スト膜の現像段階の第2の開口パターンが、一対の前記
    短辺と、一対の前記第1の長辺とからなる請求項1,請
    求項2,請求項3,請求項4もしくは請求項5記載のレ
    ジストパターン構造。
  7. 【請求項7】 一導電型のシリコン基板の表面に素子分
    離領域を形成し、該素子分離領域に囲まれた素子形成領
    域の表面にゲート酸化膜を形成し、該ゲート酸化膜を介
    して該シリコン基板の表面上にゲート幅の充分に広いゲ
    ート電極を形成し、該ゲート電極に自己整合的に該素子
    形成領域に逆導電型の拡散層を形成し、該ゲート電極の
    側面を覆う絶縁膜サイドウォールスペーサを形成し、該
    絶縁膜サイドウォールスペーサに自己整合的に少なくと
    も該拡散層の表面に高融点金属シリサイド層を形成して
    該拡散層と該高融点金属シリサイド層とからなるソース
    ・ドレイン領域を形成し、全面に酸化シリコン系絶縁膜
    からなる層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜の表面上にレジスト膜を塗布し、所要の
    レチクルをマスクにして該レジスト膜の露光し,現像し
    て、一対の短辺と,前記ゲート電極側に位置して該ゲー
    ト電極に平行な直線からなる第1の長辺と,該第1の長
    辺に対峙した素子分離領域の縁端部側に位置して該第1
    の長辺側に湾曲してなる第2の長辺とからなる開口パタ
    ーンを該レジスト膜に形成する工程と、 前記レジスト膜に熱処理(ポストベーク)を施して、前
    記開口パターンを概ね矩形に変形する工程と、 前記レジスト膜をマスクにして前記層間絶縁膜を異方性
    エッチングして、前記ソース・ドレイン領域に達する長
    手コンタクト孔を形成する工程と、 前記レジスト膜を剥離し、全面に導電性バリア膜を形成
    し、六弗化タングステン(WF6 )を水素(H2 )で還
    元したブランケット法によるタングステン膜を全面に形
    成し、該タングステン膜をエッチバックして該タングス
    テン膜からなるコンタクトプラグを前記長手コンタクト
    孔に残置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。
  8. 【請求項8】 前記レジスト膜が化学増幅型のレジスト
    膜であり、前記露光がKrFエキシマレーザ露光もしく
    はArFエキシマレーザ露光である請求項7記載の半導
    体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記高融点金属シリサイド層が、チタン
    シリサイド層,コバルトシリサイド層あるいはニッケル
    シリサイド層である請求項7もしくは請求項8記載の半
    導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記導電性バリア膜の形成が、スパッ
    タリングによりチタン膜を形成し、反応性スパッタリン
    グにより窒化チタン(TiN)膜を形成してなされる請
    求項7,請求項8もしくは請求項9記載の半導体装置の
    製造方法。
  11. 【請求項11】 前記タングステン膜の膜厚が前記短辺
    の長さ以上,600nm以下であり、該タングステン膜
    の前記エッチバックが六弗化硫黄(SF6 )と一酸化炭
    素(CO)との混合ガスにより行なわれる請求項7,請
    求項8,請求項9もしくは請求項10記載の半導体装置
    の製造方法。
  12. 【請求項12】 一導電型のシリコン基板の表面に素子
    分離領域を形成し、該素子分離領域に囲まれた素子形成
    領域の表面にゲート酸化膜を形成し、該ゲート酸化膜を
    介して該シリコン基板の表面上にゲート幅の充分に広い
    ゲート電極を形成し、該ゲート電極に自己整合的に該素
    子形成領域に逆導電型の拡散層を形成し、該ゲート電極
    の側面を覆う絶縁膜サイドウォールスペーサを形成し、
    該絶縁膜サイドウォールスペーサに自己整合的に少なく
    とも該拡散層の表面に高融点金属シリサイド層を形成し
    て該拡散層と該高融点金属シリサイド層とからなるソー
    ス・ドレイン領域を形成し、全面に酸化シリコン系絶縁
    膜からなる層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜の表面を覆う窒化シリコン膜を形成する
    工程と、 前記窒化シリコン膜を選択的にパターニングして、前記
    素子分離領域縁端部近傍の該層間絶縁膜の表面上に、前
    記ゲート電極に平行な帯状の窒化シリコン膜パターンを
    残置する工程と、 前記層間絶縁膜の表面上にレジスト膜を塗布し、所要の
    レチクルをマスクにして該レジスト膜を露光し,現像し
    て、前記ソース・ドレイン領域の直上の該レジスト膜に
    は一対の第1の短辺と,前記ゲート電極に平行な直線か
    らなる一対の第1の長辺とからなる第1の開口パターン
    を形成し、前記窒化シリコン膜パターンの直上の該レジ
    スト膜には一対の第2の短辺と,該ゲート電極に平行な
    直線からなる一対の第2の長辺とからなる第2の開口パ
    ターンを形成する工程と、 前記レジスト膜にポストベークを施し、該レジスト膜を
    マスクにして前記層間絶縁膜を選択的に異方性エッチン
    グして、前記ソース・ドレイン領域に達する長手コンタ
    クト孔を形成する工程と、 前記レジスト膜を剥離し、全面に導電性バリア膜を形成
    し、六弗化タングステンを水素で還元したブランケット
    法によるタングステン膜を全面に形成し、該タングステ
    ン膜をエッチバックして該タングステン膜からなるコン
    タクトプラグを前記長手コンタクト孔に残置形成する工
    程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 前記レジスト膜が化学増幅型のレジス
    ト膜であり、前記露光がKrFエキシマレーザ露光もし
    くはArFエキシマレーザ露光である請求項12記載の
    半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記高融点金属シリサイド層が、チタ
    ンシリサイド層,コバルトシリサイド層あるいはニッケ
    ルシリサイド層である請求項12もしくは請求項13記
    載の半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項15】 前記導電性バリア膜の形成が、スパッ
    タリングによりチタン膜を形成し、反応性スパッタリン
    グにより窒化チタン膜を形成してなされる請求項12,
    請求項13もしくは請求項14記載の半導体装置の製造
    方法。
  16. 【請求項16】 前記タングステン膜の膜厚が前記短辺
    の長さ以上,600nm以下であり、該タングステン膜
    の前記エッチバックが六弗化硫黄と一酸化炭素との混合
    ガスにより行なわれる請求項12,請求項13,請求項
    14もしくは請求項15記載の半導体装置の製造方法。
  17. 【請求項17】 前記窒化シリコン膜パターの形成のた
    めのパターニングが三弗化窒素(NF3 )と塩素(Cl
    2 )との混合ガスにより行なわれ、前記長手コンタクト
    孔の形成のための異方性エッチングがオクタフルオロブ
    タン(C88 )と一酸化炭素との混合ガスにより行な
    われる請求項12,請求項13,請求項14,請求項1
    5もしくは請求項16記載の半導体装置の製造方法。
  18. 【請求項18】 前記窒化シリコン膜パターンの縁端部
    と、前記第1の開口パターンから遠い側の前記第2の長
    辺との最小間隔が、0.3μmより広い請求項12,請
    求項13,請求項14,請求項15,請求項16もしく
    は請求項17記載の半導体装置の製造方法。
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