JP3209064B2 - 電界効果型半導体装置の製造方法 - Google Patents

電界効果型半導体装置の製造方法

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JP3209064B2
JP3209064B2 JP32514895A JP32514895A JP3209064B2 JP 3209064 B2 JP3209064 B2 JP 3209064B2 JP 32514895 A JP32514895 A JP 32514895A JP 32514895 A JP32514895 A JP 32514895A JP 3209064 B2 JP3209064 B2 JP 3209064B2
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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、電界効果型半導体
装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電界効果型半導体装置を微細化するため
には拡散領域を浅くして短チャネル効果を抑制する必要
がある。然るに、拡散領域を浅くするとシート抵抗が高
くなり、電界効果型半導体装置の動作の高速化が困難に
なる。そこで、拡散領域の表面を自己整合的にシリサイ
ド化した電界効果型半導体装置が検討されている。
【0003】図33に示す2入力NANDゲート等を構
成するためのMOSトランジスタの製造方法の第1の従
来例を、図29〜図32に示す。この第1の従来例にお
いては、シリコン半導体基板210に、LOCOS法等
によってSiO2から成る素子分離領域211を形成す
る。そして、この素子分離領域211で囲まれた活性領
域形成予定領域の表面にSiO2から成るゲート酸化膜
212を形成する。その後、多結晶シリコン層213及
びタングステンシリサイド層214から成るタングステ
ンポリサイド層を全面に形成し、このタングステンポリ
サイド層上にCVD法にてSiO2から成る絶縁膜21
7(オフセット絶縁膜とも呼ばれる)を堆積させる。次
に、絶縁膜217及びタングステンポリサイド層をパタ
ーニングして、タングステンポリサイド層から成るゲー
ト電極215を形成する(図29の(A)参照)。次い
で、絶縁膜217及び素子分離領域211をマスクとし
て、半導体基板210に不純物をイオン注入し、低濃度
の拡散領域218を形成する(図29の(B)参照)。
【0004】次に、図30の(A)に示すように、Si
2から成る所謂ゲートサイドウオール219をゲート
電極215及び絶縁膜217の側面に形成する。その
後、チタン(Ti)やコバルト(Co)等から成る金属
膜240を全面に堆積させ、この金属膜240を介して
半導体基板210に不純物をイオン注入して、高濃度の
拡散領域221を形成する(図30の(B)参照)。
【0005】次に、図31の(A)に示すように、アニ
ール処理を行い、イオン注入された不純物を活性化させ
ると共に、金属膜240と半導体基板210を構成する
シリコンとを反応させてチタンシリサイド又はコバルト
シリサイド等から成るシリサイド膜241を高濃度の拡
散領域221の表面に自己整合的に形成する。その後、
絶縁膜217上、ゲートサイドウオール219上及び素
子分離領域211上の未反応の金属膜240を除去する
(図31の(B)参照)。
【0006】次に、図32に示すように、平坦な層間絶
縁層230を形成し、シリサイド膜241に達する開口
部231をRIE法にて層間絶縁層230に設ける。そ
して、TiN層/Ti層232と、タングステンから成
るコンタクトプラグ233で開口部231を埋める。そ
の後、アルミニウム系合金から成る配線234を形成
し、更に公知の工程を実行して、MOSトランジスタを
完成させる。
【0007】あるいは又、図33に示した2入力NAN
Dゲート等を構成するためのMOSトランジスタの製造
方法の第2の従来例を、図34〜図35に示す。この第
2の従来例においては、多結晶シリコン層213をゲー
ト電極を形成するためにパターニングする。第1の従来
例と異なり、絶縁膜(オフセット絶縁膜)は形成しな
い。その後、第1の従来例と同様に、パターニングされ
た多結晶シリコン層213及び素子分離領域211をマ
スクとして、半導体基板210に不純物をイオン注入
し、低濃度の拡散領域218を形成する。次に、SiO
2から成るゲートサイドウオール219をパターニング
された多結晶シリコン層213の側面に形成する(図3
4の(A)参照)。
【0008】その後、TiやCo等から成る金属膜24
0を全面に堆積させ、この金属膜240を介して半導体
基板210に不純物をイオン注入して、高濃度の拡散領
域221を形成する(図34の(B)参照)。
【0009】次に、図35の(A)に示すように、アニ
ール処理を行い、イオン注入された不純物を活性化させ
ると共に、金属膜240と半導体基板210を構成する
シリコンとを反応させてチタンシリサイド又はコバルト
シリサイド等から成るシリサイド膜241を高濃度の拡
散領域221の表面に自己整合的に形成する。多結晶シ
リコン層213上の金属膜240もシリコンと反応し、
多結晶シリコン層213の上部にはシリサイド膜241
Aが形成され、これによって、多結晶シリコン層213
及びシリサイド膜241Aの2層構造のゲート電極が形
成される。その後、ゲートサイドウオール219上及び
素子分離領域211上の未反応の金属膜240を除去す
る(図35の(B)参照)。次いで、第1の従来例と同
様の方法で、MOSトランジスタを完成させる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところが、第1の従来
例では、シリサイド膜241を形成するために半導体基
板210を構成するシリコンと金属膜240とを直接、
反応させているため、半導体基板210に大きな応力が
加わる。しかも、アロイスパイクによる接合リークが拡
散領域218,221で生じる可能性が高く、電界効果
型半導体装置の信頼性が低下するという問題がある。
【0011】また、例えばBPSGから成る層間絶縁層
230のリフロー処理のために850゜C以上の温度の
熱処理を行うと、シリサイド膜241において結晶粒が
成長し、結晶粒同士が分離して拡散領域221のシート
抵抗が上昇するという問題がある。従って、BPSGか
ら成る層間絶縁層230のリフロー処理といった簡便な
方法では平坦な層間絶縁層230を得ることが困難であ
り、層間絶縁層230を他の方法で平坦化処理をせざる
を得ず、電界効果型半導体装置の製造コストの上昇を招
くという問題もある。
【0012】更に、開口部231の形成時、シリサイド
膜241から位置ずれした状態で開口部231が形成さ
れた場合、LOCOS構造を有する素子分離領域211
のバーズビークをエッチングする可能性が高い。このた
め、コンタクト補償イオン注入を行う必要があり、それ
に伴ってCMOSトランジスタではリソグラフィ工程も
必要となり、製造工程が増加し、電界効果型半導体装置
の製造コストの上昇を招くという問題もある。
【0013】また、第2の従来例では、シリサイド膜2
41Aを形成するために多結晶シリコン層213を構成
するシリコンと金属膜240とを直接、反応させている
ため、ゲート酸化膜212に大きな応力が加わる。その
結果、ゲート酸化膜212が劣化し、電界効果型半導体
装置の信頼性が低下するという問題がある。
【0014】更には、ゲート電極のパターニング及び開
口部の形成は別のリソグラフィ工程を必要とするので、
フォトマスクの合わせずれや線幅ばらつきを考慮する
と、ゲート電極と開口部は一定の距離を離す必要があ
り、電界効果型半導体装置の集積化の妨げとなってい
る。
【0015】電界効果型半導体装置の一種に、デュアル
ゲート型MOSトランジスタがある。このデュアルゲー
ト型MOSトランジスタは、図36に模式的な一部断面
図を示すように、N型MOSトランジスタとP型MOS
トランジスタから構成され、N型MOSトランジスタ
は、表面チャネル構造を有するN型チャネルと、ゲート
電極から成る。そして、ゲート電極は、N型不純物がド
ーピングされた多結晶シリコン層と、シリサイド層の2
層構造を有する。一方、P型MOSトランジスタは、表
面チャネル構造を有するP型チャネルと、ゲート電極か
ら成る。そして、ゲート電極は、P型不純物がドーピン
グされた多結晶シリコン層と、シリサイド層の2層構造
を有する。
【0016】従来のデュアルゲート型MOSトランジス
タの製造方法においては、図36に示した構造を作製し
た後、拡散領域の形成、あるいは又、層間絶縁層のリフ
ロー処理といった熱処理が行われる。然るに、かかる熱
処理の結果、ゲート電極を構成する多結晶シリコン層中
の不純物がシリサイド層を介して相互拡散し、各トラン
ジスタのゲート電極における多結晶シリコン層中の不純
物濃度の低下が生じ、例えば閾値電圧の変動といったト
ランジスタの特性が変化するという問題が生じる。
【0017】従って、本発明の第1の目的は、低いシー
ト抵抗を有し、高速動作が可能であり、高い集積度を得
ることができ、しかも高い信頼性を有し、製造工程が左
程増加することがない電界効果型半導体装置及びその製
造方法を提供することにある。
【0018】更に、本発明の第2の目的は、上記第1の
目的に加え、半導体基板に形成された拡散領域と配線と
の間で電気的な接続を得るために、拡散領域上に自己整
合的に導電層が形成された電界効果型半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。
【0019】更に、本発明の第3の目的は、電界効果型
半導体装置の一種であるデュアルゲート型MOSトラン
ジスタにおいて、ゲート電極を構成する多結晶シリコン
層中の不純物がシリサイド層を介して相互拡散し、各ト
ランジスタのゲート電極における多結晶シリコン層中の
不純物濃度の低下が生じ、トランジスタの特性が変化す
るという問題を解決し得る電界効果型半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記の第1及び第2の目
的を達成するための本発明の電界効果型半導体装置は、
活性領域と素子分離領域から成り、活性領域には拡散領
域とチャネル領域とゲート電極とが形成された電界効果
型半導体装置であって、(イ)素子分離領域上に形成さ
れ、該ゲート電極と略平行に延びるダミーパターンと、
(ロ)該ゲート電極及び該ダミーパターンの側面に設け
られた、絶縁材料から成るサイドウオールと、(ハ)ゲ
ート電極の側面に設けられた該サイドウオールとダミー
パターンの側面に設けられた該サイドウオールとの間に
形成され、前記拡散領域が底部に露出した凹部と、
(ニ)該凹部内に形成された導電層、から成ることを特
徴とする。ここで、略平行とは、厳密に平行である必要
はないとの意味である。
【0021】本発明の電界効果型半導体装置において
は、ゲート電極から延在する素子分離領域上の導電体パ
ターンと、該導電体パターンと略平行に延びるダミーパ
ターンとの間、及び/又は、ゲート電極から延在する素
子分離領域上の導電体パターンとそれに隣接する導電体
パターンとの間、及び/又は、素子分離領域上のダミー
パターンとそれに隣接するダミーパターンとの間は、そ
れらの側面に設けられたサイドウオールによって埋めら
れていることが好ましい。
【0022】本発明の電界効果型半導体装置において
は、導電層を金属材料から構成することができ、あるい
は又、導電層を、不純物がドーピングされた半導体材料
から成る下層及び金属材料から成る上層から構成するこ
とができる。
【0023】本発明の電界効果型半導体装置の一態様に
おいては、更に上記の第3の目的を達成するために、ゲ
ート電極は、不純物がドーピングされた多結晶シリコン
層、及びその上に堆積された導電層から成り、凹部に形
成された導電層とゲート電極を構成する導電層とはサイ
ドウオールによって分離されている。この場合、導電層
を金属材料から構成することができ、あるいは又、導電
層を、不純物がドーピングされた半導体材料から成る下
層及び金属材料から成る上層から構成することができ
る。
【0024】本発明の電界効果型半導体装置において
は、ダミーパターンを、他の電界効果型半導体装置を構
成する活性領域に設けられたゲート電極から延在する導
電体パターンとすることができる。即ち、ダミーパター
ンは、所謂ワード線に相当する。
【0025】本発明の電界効果型半導体装置の別の態様
においては、サイドウオールと導電層との間に絶縁層を
形成することができる。この場合、ゲート電極から延在
する素子分離領域上の導電体パターンと、該導電体パタ
ーンと略平行に延びるダミーパターンとの間、及び/又
は、ゲート電極から延在する素子分離領域上の導電体パ
ターンとそれに隣接する導電体パターンとの間、及び/
又は、素子分離領域上のダミーパターンとそれに隣接す
るダミーパターンとの間は、それらの側面に設けられた
サイドウオール及び絶縁層によって埋められていること
が好ましい。この場合、更に上記の第3の目的を達成す
るために、ゲート電極及び導電体パターンは、不純物が
ドーピングされた多結晶シリコン層、及びその上に堆積
された導電層から成り、凹部を埋める導電層とゲート電
極を構成する導電層とはサイドウオールによって分離さ
れていることが望ましい。導電層を、金属材料から構成
し、あるいは又、不純物がドーピングされた半導体材料
から成る下層及び金属材料から成る上層から構成するこ
とができる。
【0026】上記の第1及び第2の目的を達成するため
の本発明の第1の態様に係る電界効果型半導体装置の作
製方法は、(イ)半導体基板に、素子分離領域、及び該
素子分離領域で囲まれた活性領域形成予定領域を形成す
る工程と、(ロ)ゲート電極を活性領域形成予定領域上
に形成し、該ゲート電極と略平行に延びるダミーパター
ンを素子分離領域上に形成する工程と、(ハ)該ゲート
電極及び該ダミーパターンの側面に、絶縁材料から成る
サイドウオールを設け、以て、ゲート電極の側面に設け
られた該サイドウオールとダミーパターンの側面に設け
られた該サイドウオールとの間に、前記活性領域形成予
定領域が底部に露出した凹部を形成する工程と、(ニ)
該凹部を導電材料で埋め込む工程、から成ることを特徴
とする。
【0027】本発明の第1の態様に係る電界効果型半導
体装置の作製方法においては、ゲート電極から延在する
素子分離領域上の導電体パターンと、該導電体パターン
と略平行に延びるダミーパターンとの間、及び/又は、
ゲート電極から延在する素子分離領域上の導電体パター
ンとそれに隣接する導電体パターンとの間、及び/又
は、素子分離領域上のダミーパターンとそれに隣接する
ダミーパターンとの間は、それらの側面に設けられたサ
イドウオールによって埋められていることが好ましい。
【0028】本発明の第1の態様に係る電界効果型半導
体装置の作製方法においては、前記工程(ニ)は、全面
に金属から成る導電材料層を堆積させた後、この導電材
料層を平坦化する工程から成ることが好ましい。あるい
は又、前記工程(ニ)は、全面に半導体材料から成る下
層を堆積させた後、この下層及びその下方の前記半導体
基板に不純物をドーピングする工程と、該下層上に金属
材料から成る上層を堆積させた後、該上層及び下層を平
坦化する工程から成ることが好ましい。平坦化の方法と
して、エッチバック法や化学的機械的研磨法を例示する
ことができる。
【0029】本発明の第1の態様に係る電界効果型半導
体装置の作製方法においては、前記工程(ハ)と工程
(ニ)の間に、活性領域形成予定領域が露出するよう
に、絶縁層をサイドウオール上に形成する工程を含むこ
とができる。この場合、ゲート電極から延在する素子分
離領域上の導電体パターンと、該導電体パターンと略平
行に延びるダミーパターンとの間、及び/又は、ゲート
電極から延在する素子分離領域上の導電体パターンとそ
れに隣接する導電体パターン、及び/又は、素子分離領
域上のダミーパターンとそれに隣接するダミーパターン
との間は、それらの側面に設けられたサイドウオール及
び絶縁層によって埋められていることが好ましい。
【0030】本発明の第1の態様に係る電界効果型半導
体装置の作製方法においては、前記工程(ニ)の後、全
面に層間絶縁層を形成し、次いで、該層間絶縁層をエッ
チバックして、所望の凹部、及び/又はゲート電極、及
び/又はダミーパターンの部分の上方の層間絶縁層に開
口部を形成し、その後、該開口部内にコンタクトプラグ
を形成する工程を更に含むことができる。
【0031】上記の第1、第2及び第3の目的を達成す
るための本発明の第2の態様に係る電界効果型半導体装
置の作製方法は、(イ)半導体基板に、素子分離領域、
及び該素子分離領域で囲まれた活性領域形成予定領域を
形成する工程と、(ロ)活性領域形成予定領域上に多結
晶シリコン層を形成し、次いで、該多結晶シリコン層上
に絶縁膜を形成し、その後、該絶縁膜及び多結晶シリコ
ン層をパターニングしてパターニング層を形成する工程
と、(ハ)素子分離領域上に、該パターニング層と略平
行に延びるダミーパターンを形成する工程と、(ニ)該
ダミーパターンの側面並びに該パターニング層の側面
に、絶縁材料から成るサイドウオールを設け、以て、ダ
ミーパターンの側面に設けられた該サイドウオールと、
該パターニング層の側面に設けられた該サイドウオール
との間に、前記活性領域形成予定領域が底部に露出した
凹部を形成する工程と、(ホ)多結晶シリコン層上の絶
縁膜を除去する工程と、(ヘ)多結晶シリコン層及び該
凹部の底部に露出した活性領域形成予定領域に不純物を
ドーピングする工程と、(ト)該凹部を導電材料で埋め
込み、且つ、該パターニングされた多結晶シリコン層の
側面に設けられたサイドウオール間を該導電材料で埋め
込み、以て、不純物がドーピングされた多結晶シリコン
層及び該導電材料の2層構成のゲート電極を形成する工
程、から成ることを特徴とする。
【0032】上記の第1、第2及び第3の目的を達成す
るための本発明の第3の態様に係る電界効果型半導体装
置の作製方法は、(A)表面チャネル構造を有するN型
チャネルと、N型不純物がドーピングされた多結晶シリ
コン層と金属層の2層構造を有するゲート電極を備えた
N型MOSトランジスタと、(B)表面チャネル構造を
有するP型チャネルと、P型不純物がドーピングされた
多結晶シリコン層と金属層の2層構造を有するゲート電
極を備えたP型MOSトランジスタ、から構成されたデ
ュアルゲート型MOSトランジスタから成る電界効果型
半導体装置の製造方法であって、(イ)半導体基板に、
素子分離領域、及び該素子分離領域で囲まれたN型MO
Sトランジスタ及びP型MOSトランジスタの活性領域
形成予定領域をそれぞれ形成する工程と、(ロ)活性領
域形成予定領域上に多結晶シリコン層を形成し、次い
で、該多結晶シリコン層上に絶縁膜を形成し、その後、
該絶縁膜及び多結晶シリコン層をパターニングしてパタ
ーニング層を形成する工程と、(ハ)素子分離領域上
に、該パターニング層と略平行に延びるダミーパターン
を形成する工程と、(ニ)該ダミーパターンの側面並び
に該パターニング層の側面に、絶縁材料から成るサイド
ウオールを設け、以て、ダミーパターンの側面に設けら
れた該サイドウオールと、該パターニング層の側面に設
けられた該サイドウオールとの間に、前記活性領域形成
予定領域が底部に露出した凹部を形成する工程と、
(ホ)多結晶シリコン層上の絶縁膜を除去する工程と、
(ヘ)N型MOSトランジスタの活性領域形成予定領域
における多結晶シリコン層、及び該凹部の底部に露出し
たN型MOSトランジスタの活性領域形成予定領域にN
型不純物をドーピングし、P型MOSトランジスタの活
性領域形成予定領域における多結晶シリコン層、及び該
凹部の底部に露出したP型MOSトランジスタの活性領
域形成予定領域にP型不純物をドーピングする工程と、
(ト)該凹部を導電材料で埋め込み、且つ、該パターニ
ングされた多結晶シリコン層の側面に設けられたサイド
ウオール間を該導電材料で埋め込み、以て、不純物がド
ーピングされた多結晶シリコン層及び該導電材料の2層
構成のゲート電極を形成する工程、から成ることを特徴
とする。
【0033】本発明の第2あるいは第3の態様に係る電
界効果型半導体装置の作製方法においては、上記、多結
晶シリコン層上の絶縁膜を除去する工程(ホ)におい
て、サイドウオールが除去されないことが必要である。
従って、絶縁膜を構成する材料及びサイドウオールを構
成する材料は、かかる要件を満足する材料の組合せとす
ればよい。その一例として、絶縁膜を構成する材料とし
て酸化シリコンを、サイドウオールを構成する絶縁材料
として窒化シリコンを挙げることができる。
【0034】本発明の第2あるいは第3の態様に係る電
界効果型半導体装置の作製方法においては、素子分離領
域上を延びるパターニング層と、パターニング層と略平
行に延びるダミーパターンとの間、及び/又は、素子分
離領域上を延びるパターニング層とそれに隣接するパタ
ーニング層との間、及び/又は、素子分離領域上のダミ
ーパターンとそれに隣接するダミーパターンとの間は、
それらの側面に設けられたサイドウオールによって埋め
られていることが好ましい。
【0035】本発明の第2あるいは第3の態様に係る電
界効果型半導体装置の作製方法における前記工程(ト)
は、全面に金属から成る導電材料層を堆積させた後、該
導電材料層を平坦化する工程から成ることが好ましい。
あるいは又、全面に半導体材料から成る下層を堆積させ
た後、該下層及びその下方の前記半導体基板に不純物を
ドーピングする工程と、該下層上に金属材料から成る上
層を堆積させた後、該上層及び下層を平坦化する工程か
ら成ることが好ましい。
【0036】本発明の第2あるいは第3の態様に係る電
界効果型半導体装置の作製方法においては、前記工程
(ヘ)と工程(ト)の間に、活性領域形成予定領域が露
出するように、絶縁層をサイドウオール上に形成する工
程を含むことができる。この場合、素子分離領域上を延
びるパターニング層と、パターニング層と略平行に延び
るダミーパターンとの間、及び/又は、素子分離領域上
を延びるパターニング層とそれに隣接するパターニング
層との間、及び/又は、素子分離領域上のダミーパター
ンとそれに隣接するダミーパターンとの間は、それらの
側面に設けられたサイドウオール及び絶縁層によって埋
められていることが好ましい。
【0037】本発明の第2あるいは第3の態様に係る電
界効果型半導体装置の作製方法においては、前記工程
(ト)の後、全面に層間絶縁層を形成し、次いで、該層
間絶縁層をエッチバックして、所望の凹部、及び/又は
ゲート電極、及び/又はダミーパターンの部分の上方の
層間絶縁層に開口部を形成し、その後、開口部内にコン
タクトプラグを形成する工程を更に含むことができる。
【0038】本発明においては、ダミーパターンの側面
に設けられたサイドウオールと、パターニング層の側面
に設けられたサイドウオールとの間に、凹部が自己整合
的に形成される。従って、従来技術のように、拡散領域
とのコンタクトを形成するための開口部をフォトリソグ
ラフィ技術及びドライエッチング技術によって層間絶縁
層に設ける必要が無くなる。従って、LOCOS構造を
有する素子分離領域のバーズビークをエッチングするこ
とが無い。また、凹部内に導電層が形成されているの
で、拡散領域のシート抵抗を低減することができる。ま
た、熱処理によって金属の結晶粒が成長し結晶粒同士が
分離することによる拡散領域のシート抵抗の上昇といっ
た問題が発生することがないので、熱処理を行い易い。
しかも、半導体基板を構成するシリコンと導電層とは直
接、反応することがないので、半導体基板に加わる応力
が小さく、且つアロイスパイクによる接合リークが拡散
領域で生じる可能性も低い。上層の配線と拡散領域とを
電気的に接続する場合には、導電層上に形成された層間
絶縁層に開口部を形成すればよいので、LOCOS構造
を有する素子分離領域のバーズビークをエッチングする
ことが無い。
【0039】導電層を、不純物がドーピングされた半導
体材料から成る下層及び金属材料から成る上層から構成
すれば、下層の膜厚分だけ浅い拡散領域を半導体基板に
形成することが可能となる。しかも、下層上に金属材料
から成る上層が形成されているので、浅い拡散領域にも
拘らずシート抵抗を低減することができる。
【0040】ゲート電極を、不純物がドーピングされた
多結晶シリコン層、及びその上に堆積された導電層から
構成すれば、拡散領域のシート抵抗のみならず、ゲート
電極の抵抗も低減することができる。しかも、多結晶シ
リコン層と導電層とを、直接反応させているわけではな
いので、ゲート絶縁膜に加わる応力が小さいので、ゲー
ト絶縁膜の劣化が少ない。
【0041】また、ゲート電極を、不純物がドーピング
された多結晶シリコン層を形成した後、その上に導電層
を堆積することによって形成すれば、不純物のイオン注
入工程において、不純物をドーピングした多結晶シリコ
ン層に対して、800〜1100゜Cの温度雰囲気にて
電気炉アニール処理又は高速アニール処理を行い、イオ
ン注入された不純物を活性化させたとき、かかる熱処理
の結果、ゲート電極を構成する多結晶シリコン層中の不
純物が相互拡散し、各トランジスタのゲート電極におけ
る多結晶シリコン層中の不純物濃度の低下が生じ、トラ
ンジスタの特性が変化するという従来のデュアルゲート
構造の電界効果型半導体装置の製造技術における問題を
回避することができる。
【0042】更には、活性領域形成予定領域が露出する
ように、絶縁層をサイドウオール上に形成すれば、一層
確実に且つ容易に、活性領域形成予定領域が底部に露出
した凹部を形成することができる。また、全面に層間絶
縁層を形成した後、層間絶縁層をエッチバックすること
って、コンタクトプラグを形成するための開口部
を、自己整合的に層間絶縁層に形成することができる。
【0043】
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。
【0044】(実施例1)実施例1は、本発明の電界効
果型半導体装置、及び本発明の第1の態様に係る電界効
果型半導体装置の製造方法に関する。実施例1において
は、図7に模式的な部分的平面図を示す2入力NAND
ゲートを構成するためのCMOSトランジスタを作製す
る。
【0045】実施例1における電界効果型半導体装置
は、図1の模式的な一部断面図に示すように、活性領域
と素子分離領域11から成り、活性領域には拡散領域1
8,21とチャネル領域22とゲート電極15とが形成
されている。そして、ゲート電極15と略平行に延びる
ダミーパターン16が、素子分離領域11上に形成され
ている。実施例1においては、孤立パターンであるダミ
ーパターン16の構造をゲート電極15と同じ構造とし
た。また、絶縁材料(具体的にはSiO2)から成るサ
イドウオール19が、ゲート電極15及びダミーパター
ン16の側面に設けられている。そして、ゲート電極1
5の側面に設けられたサイドウオール19とダミーパタ
ーン16の側面に設けられたサイドウオール19との間
に、凹部20が形成されている。この凹部20の底部に
は拡散領域21が露出している(図3参照)。更には、
導電層24が凹部20内に形成されている。
【0046】実施例1における電界効果型半導体装置に
おいては、図5の(B)の模式的な部分的平面図に示す
ように、活性領域形成予定領域上に形成されたゲート電
極15は素子分離領域11上にも延在する。かかる素子
分離領域11上に延在するゲート電極の部分を、導電体
パターン15Aと呼ぶ。ゲート電極15から延在する素
子分離領域11上の導電体パターン15Aと、それに隣
接する導電体パターン15Aとの間は、それらの側面に
設けられたサイドウオール19によって埋められてい
る。こうして、凹部20は、恰もサイドウオール19に
よって囲まれている構造となっている。尚、実施例1に
おいては、ゲート電極15と導電体パターン15Aとは
同じ構造を有する。
【0047】実施例1においては、導電層24は金属材
料(具体的にはタングステン)から成る。尚、図1中、
参照番号23はTiN層/Ti層、参照番号30は層間
絶縁層、参照番号31は開口部、参照番号32はタング
ステンから成るコンタクトプラグ、参照番号33はアル
ミニウム系合金から成る配線である。
【0048】以下、図1〜図6を参照して、実施例1の
電界効果型半導体装置の製造方法を説明する。
【0049】[工程−100]先ず、シリコン半導体基
板から成る半導体基板10に、素子分離領域11、及び
素子分離領域11で囲まれた活性領域形成予定領域を、
公知の方法で形成する。実施例1においては、SiO2
から成る素子分離領域11をLOCOS法にて形成した
が、これに限定されるものではなく、例えばトレンチ構
造を有する素子分離領域を形成してもよい。次いで、公
知の方法で活性領域形成予定領域の表面の半導体基板1
0を酸化し、SiO2から成るゲート酸化膜12を形成
する。その後、不純物を含有する多結晶シリコン層13
及びタングステンシリサイド層14から成るタングステ
ンポリサイド層を全面に形成し、このタングステンポリ
サイド層上にCVD法でSiO2から成る絶縁膜(オフ
セット絶縁膜)17を堆積させる。
【0050】[工程−110]その後、ゲート電極15
を活性領域形成予定領域上に形成し、ゲート電極15と
略平行に延びるダミーパターン16を素子分離領域11
上に形成する。即ち、絶縁膜17、タングステンシリサ
イド層14及び多結晶シリコン層13をパターニングし
て、タングステンシリサイド層14及び多結晶シリコン
層13から成るゲート電極15並びにダミーパターン1
6を形成する。尚、ゲート電極15並びにダミーパター
ン16の上には、パターニングされた絶縁膜17が存在
する。この状態を、図2の(A)に模式的な一部断面図
で示す。また、図5の(A)に部分的な模式的平面図で
示す。尚、図1〜図4は、図5の(A)の線A−Aに沿
った断面図である。実施例1においては、ゲート電極1
5とダミーパターン16とは同じ構造を有する。ダミー
パターン16は、実施例1においては、図5の(A)に
示すように、活性領域形成予定領域(境界を点線で示
す)の一辺に沿って、活性領域形成予定領域に近接した
素子分離領域11上に形成された孤立パターンとした。
【0051】活性領域形成予定領域におけるゲート電極
15とゲート電極15の間隔、あるいは又、ゲート電極
15とダミーパターン16の間隔を、後に説明するサイ
ドウオールの底部の長さLSWの2倍よりも大きくなるよ
うに設定する。一方、素子分離領域11上に位置する導
電体パターン15Aと導電体パターン15Aの間隔(場
合によっては、導電体パターン15Aとダミーパターン
16の間隔、あるいはダミーパターン16とダミーパタ
ーン16の間隔)を、パターニングが可能な範囲内で、
サイドウオールの底部の長さLSWの2倍よりも小さくな
るように設定する。
【0052】[工程−120]その後、N型MOSトラ
ンジスタ形成予定領域とP型MOSトランジスタ形成予
定領域とをレジスト(図示せず)で交互に覆い、これら
のレジストと絶縁膜17及び素子分離領域11とをマス
クとして、半導体基板10に不純物をイオン注入して、
低濃度の拡散領域18を形成する(図2の(B)参
照)。N型MOSトランジスタ領域の拡散領域18を形
成するための不純物として、例えばAs+を用い、P型
MOSトランジスタ領域の拡散領域18を形成するため
の不純物として、例えばBF2 +又はB+を用いることが
できる。何れの場合にも、数十keVの加速エネルギー
及び1012〜1014cm-2のドーズ量でイオン注入を行
う。
【0053】[工程−130]次に、絶縁膜17の側面
を含むゲート電極15及びダミーパターン16の側面
に、絶縁材料から成るサイドウオール19を設け、以
て、ゲート電極15の側面に設けられたサイドウオール
19とダミーパターン16の側面に設けられたサイドウ
オール19との間に、活性領域形成予定領域が底部に露
出した凹部20を形成する(図3の(A)参照)。尚、
実施例1においては、相互に隣接するゲート電極15の
側面に、絶縁材料から成るサイドウオール19を設け、
以て、隣接するゲート電極15の側面に設けられたサイ
ドウオール19の間に、活性領域形成予定領域が底部に
露出した凹部20Aを併せて形成した。
【0054】具体的には、O3−TEOSを原料とする
CVD法によるSiO2膜を数百nmの膜厚で全面に堆
積させ、このSiO2膜の全面をエッチバックすること
により、SiO2から成るサイドウオール19をゲート
電極15、ダミーパターン16及び導電体パターン15
Aの側面に形成することができる。尚、サイドウオール
19を、SiO2の代わりに、BPSG膜や減圧CVD
法によるSiN膜等の段差被覆性が優れた絶縁膜から形
成することもできる。
【0055】先に説明したように、実施例1において
は、活性領域形成予定領域におけるゲート電極15とゲ
ート電極15の間隔、あるいは又、ゲート電極15とダ
ミーパターン16の間隔は、サイドウオールの底部の長
さLSWの2倍よりも大きく設定されている。従って、活
性領域形成予定領域が底部に露出した凹部20,20A
を形成することができる。この凹部20,20Aの底部
に露出した活性領域形成予定領域の部分に、次の工程で
高濃度の拡散領域21を形成する。
【0056】一方、素子分離領域11上に位置する導電
体パターン15Aと導電体パターン15Aの間隔は、パ
ターニングが可能な範囲内で、サイドウオールの底部の
長さLSWの2倍よりも小さく設定されている。従って、
ゲート電極15から延在する素子分離領域11上の導電
体パターン15Aと、それに隣接する導電体パターン1
5Aとの間は、それらの側面に設けられたサイドウオー
ル19によって埋められている。こうして、凹部20
は、恰もサイドウオール19によって囲まれている構造
となっている。この状態を、図5の(B)の模式的な部
分的平面図に示す。尚、図5の(B)において、サイド
ウオール19を明確化するために、サイドウオール19
の領域に斜線を付した。
【0057】[工程−140]その後、N型MOSトラ
ンジスタ形成予定領域とP型MOSトランジスタ形成予
定領域とをレジスト(図示せず)で交互に覆い、これら
のレジストと絶縁膜17、サイドウオール19及び素子
分離領域11とをマスクとして、半導体基板10に不純
物をイオン注入して、高濃度の拡散領域21を形成する
(図3の(B)参照)。N型MOSトランジスタ領域の
高濃度拡散領域21を形成するための不純物として、例
えばAs+又はP+を用い、P型MOSトランジスタ領域
の高濃度拡散領域21を形成するための不純物として、
例えばBF2 +又はB+を用いることができる。何れの場
合にも、数十keVの加速エネルギー及び1015〜10
16cm-2のドーズ量でイオン注入を行う。その後、80
0〜1100゜Cの温度雰囲気にて電気炉アニール処理
又は高速アニール処理を行い、イオン注入された不純物
を活性化させる。こうして、高濃度拡散領域21から成
るソース・ドレイン領域、及びチャネル領域22が形成
される。
【0058】[工程−150]次に、凹部20,20A
を導電材料で埋め込む。即ち、全面に金属から成る導電
材料層を堆積させた後、この導電材料層を平坦化する。
具体的には、膜厚がそれぞれ数〜数十nmのTi層及び
TiN層を、スパッタ法にて順次、凹部20,20A内
を含む全面に堆積させる。Ti層及びTiN層を形成す
る理由は、オーミックな低コンタクト抵抗を得ること、
タングステンをCVD法にて成膜する際の半導体基板1
0の損傷発生の防止、タングステンの密着性向上のため
である。尚、場合によっては、TiあるいはTiNの1
層構成とすることもできる。Ti層及びTiN層のスパ
ッタ条件を以下に例示する。 Ti層(厚さ:30nm) プロセスガス:Ar=100sccm 圧力 :0.4Pa DC電力 :5kW 基板加熱温度:150゜C TiN層(厚さ:70nm) プロセスガス:N2/Ar=80/30sccm 圧力 :0.4Pa DC電力 :5kW 基板加熱温度:150゜C
【0059】TiN層の成膜後、TiN層のバリア性向
上のために、以下に例示する条件のアニール処理を施す
ことが望ましい。 雰囲気:窒素ガス100% 温度 :450゜C 時間 :30分
【0060】その後、TiN層上にタングステンから成
る導電材料層を所謂ブランケットタングステンCVD法
にて成膜する。タングステンから成る導電材料層の成膜
条件を、以下に例示する。 使用ガス:WF6/H2/Ar=75/500/2800
sccm 圧力 :1.06×104Pa 成膜温度:450゜C
【0061】次に、タングステンから成る導電材料層、
TiN層、Ti層をエッチバックして導電材料層を平坦
化する。エッチバックの条件を以下に例示する。 使用ガス :SF6/Cl2=25/20sccm 圧力 :1Pa マイクロ波電力:950W RF電力 :50W(2MHz)
【0062】こうして、凹部20,20Aは、タングス
テンから成る導電材料で埋め込まれ、凹部20,20A
内にはタングステンから成る導電層24が形成される。
この状態を、図4の模式的な一部断面図、及び図6の模
式的な部分的平面図に示す。尚、図中、TiN層/Ti
層を纏めて参照番号23で示した。また、図6におい
て、導電層24を明確化するために、導電層24の領域
に斜線を付した。上述のエッチバックの代わりに、タン
グステンから成る導電材料層びTiN層/Ti層23
と、絶縁膜17及びサイドウオール19とを化学的機械
的研磨法(CMP法)で研削して、平坦化することもで
きる。
【0063】[工程−160]次に、全面に、例えばB
PSGから成る層間絶縁層30を堆積させた後、導電層
24に達する開口部31をRIE法にて層間絶縁層30
に設ける。そして、ブランケットタングステンCVD法
にて、開口部31内にタングステンから成るコンタクト
プラグ32を形成する。尚、ブランケットタングステン
CVD法にてタングステン層を成膜する前に、開口部3
1内を含む層間絶縁層30の上に、TiN層/Ti層、
あるいは、TiN層をスパッタ法にて成膜してもよい。
その後、コンタクトプラグ32上を含む層間絶縁層30
の全面に、アルミニウム系合金から成る配線材料層をス
パッタ法にて成膜し、次いで、フォトリソグラフィ技術
及びドライエッチング技術を用いて配線材料層をパター
ニングして配線33を完成させる(図1参照)。配線材
料層のスパッタ条件を以下に例示する。 ターゲット :Al−0.5%Cu プロセスガス:Ar=100sccm 圧力 :0.4Pa DC電力 :5kW 基板加熱温度:300゜C
【0064】尚、場合によっては、開口部31内にタン
グステンから成るコンタクトプラグを形成せずに、開口
部31を配線材料層で埋め込んでもよい。この場合に
は、開口部31内を配線材料層で確実に埋め込むため
に、開口部31内を含む層間絶縁層30上に、例えばT
iから成る濡れ性改善層を成膜する。その後、所謂高温
アルミニウムスパッタ法(上記の成膜条件において基板
加熱温度を500゜C前後とし、層間絶縁層30上に堆
積したアルミニウム系合金を流動状態とし、開口部31
内をアルミニウム系合金で埋め込む方法)や、アルミニ
ウムリフロー法(上記の成膜条件において基板加熱温度
を150゜C前後とし、層間絶縁層30上に堆積したア
ルミニウム系合金を堆積させた後、基板を500゜C前
後に加熱し、層間絶縁層30上のアルミニウム系合金を
流動状態とすることによって、開口部31内をアルミニ
ウム系合金で埋め込む方法)、あるいは高圧リフロー法
(アルミニウムリフロー法において、層間絶縁層30上
に堆積したアルミニウム系合金を堆積させた後、106
Pa程度の高圧雰囲気中で基板を加熱し、層間絶縁層3
0上のアルミニウム系合金を流動状態とすることによっ
て、開口部31内をアルミニウム系合金で埋め込む方
法)を採用することで、アルミニウム系合金から成るコ
ンタクトプラグを開口部31内に形成することもでき
る。以下の実施例においても、同様である。
【0065】更に、公知の工程を実行して、電界効果型
半導体装置を完成させる。
【0066】(実施例2)実施例2は実施例1の変形で
ある。実施例2が実施例1と相違する点は、導電層が、
不純物がドーピングされた半導体材料から成る下層及び
金属材料から成る上層から構成されている点にある。実
施例2において、凹部20,20Aを形成するまでの工
程は、実施例1の[工程−100]〜[工程−130]
と実質的に同様とすることができる。以下、凹部20,
20Aが形成された後の工程を、図8〜図10を参照し
て説明する。
【0067】[工程−200] 実施例1の[工程−130]に続き、全面に半導体材
から成る下層40(具体的には、膜厚が数十〜数百nm
の多結晶シリコン層)をCVD法にて堆積させる(図8
の(A)参照)。
【0068】[工程−210] その後、半導体材料から成る下層40及びこの下層40
の下方の半導体基板10に不純物をドーピングする。こ
の工程は、実質的には、実施例1の[工程−140]と
同様とすることができる。こうして、図8の(B)に模
式的な一部断面図を示すように、高濃度の拡散領域21
から成るソース・ドレイン領域、及びチャネル領域22
を形成することができる。
【0069】[工程−220]次いで、金属(例えばタ
ングステン)から成る導電材料層42を下層40上に堆
積させた後、導電材料層42及び下層40を平坦化する
(図9参照)。この工程は、実質的には、実施例1の
[工程−150]と同様とすることができる。尚、導電
材料層の形成に先立ち、実施例1の[工程−150]と
同様に、TiN層/Ti層41を下層40上に成膜して
おく。これによって、不純物がドーピングされた半導体
材料から成る下層40及び金属材料から成る上層である
導電材料層42から構成された導電層が凹部20,20
A内に形成される。
【0070】[工程−230]その後、化学的機械的研
磨法で絶縁膜17及びサイドウオール19(場合によっ
ては、下層40及び金属材料から成る上層である導電材
料層42から構成された導電層)を研削して平坦化した
後、実施例1の[工程−160]と同様の方法で、層間
絶縁層30の形成、開口部31の形成、コンタクトプラ
グ32の形成、配線33の形成を行う(図10参照)。
【0071】実施例2においては、多結晶シリコンから
成る下層40を介して不純物をイオン注入することによ
って高濃度の拡散領域21を形成するので、多結晶シリ
コンから成る下層40の膜厚分だけ拡散領域21を浅く
することができ、高濃度の拡散領域21を低濃度の拡散
領域18内に形成することができる。このため、接合容
量を低減させ、且つ接合耐圧を向上させることができ
る。更には、特にP型MOSトランジスタにおける短チ
ャネル効果を効果的に抑制することができる。
【0072】(実施例3)実施例3は、本発明の電界効
果型半導体装置、及び本発明の第2の態様、あるいは
又、本発明の第3の態様に係る電界効果型半導体装置の
製造方法に関する。実施例3においては、デュアルゲー
ト型MOSトランジスタを作製する。尚、図面には、一
方のMOS型トランジスタを作製する各工程を説明する
ための半導体基板等の模式的な一部断面図のみを示し
た。
【0073】実施例3における電界効果型半導体装置の
ゲート電極の構造は、実施例1における電界効果型半導
体装置のゲート電極の構造と若干相違している。即ち、
実施例3においては、図11に模式的な一部断面図を示
すように、ゲート電極115は、不純物がドーピングさ
れた多結晶シリコン層13、及びその上に堆積された導
電層24から成り、凹部20に形成された導電層24と
ゲート電極115を構成する導電層24とはサイドウオ
ール119によって分離されている。尚、導電層24は
金属材料(具体的にはタングステン)から成る。ゲート
電極115がこのような構造であるが故に、実施例3に
おける電界効果型半導体装置のゲート電極の形成方法
は、実施例1における電界効果型半導体装置のゲート電
極の形成方法と相違している。ゲート電極115及びダ
ミーパターン116以外の電界効果型半導体装置の構造
は、実施例1と実質的に同様である。
【0074】実施例3においても、ゲート電極から延在
する素子分離領域上の導電体パターンとそれに隣接する
導電体パターンとの間は、それらの側面に設けられたサ
イドウオールによって埋められている。
【0075】以下、図11〜図15を参照して、実施例
3の電界効果型半導体装置の製造方法を説明する。
【0076】[工程−300]先ず、シリコン半導体基
板から成る半導体基板10に、公知の方法で、素子分離
領域11、及び該素子分離領域で囲まれたN型MOSト
ランジスタ及びP型MOSトランジスタの活性領域形成
予定領域をそれぞれ形成する。実施例3においては、S
iO2から成る素子分離領域11をLOCOS法にて形
成したが、これに限定されるものではなく、例えばトレ
ンチ構造を有する素子分離領域を形成してもよい。次い
で、公知の方法で活性領域形成予定領域の表面の半導体
基板10を酸化し、SiO2から成るゲート酸化膜12
を形成する。
【0077】[工程−310]次に、活性領域形成予定
領域上に不純物を含有していない多結晶シリコン層13
Aを形成し、次いで、多結晶シリコン層13A上にSi
2(酸化シリコン)から成る絶縁膜17を形成し、そ
の後、絶縁膜17及び多結晶シリコン層13Aをパター
ニングして、絶縁膜17及び多結晶シリコン層13Aか
ら成るパターニング層115Aを形成する。パターニン
グ層115Aのパターン形状は、最終的に形成されるゲ
ート電極及び導電体パターンのパターン形状と一致させ
ておく。併せて、素子分離領域11上の絶縁膜17及び
多結晶シリコン層13Aをパターニングして、パターニ
ング層115Aと略平行に延びるダミーパターン116
を素子分離領域11上に形成する。この状態を、図12
の(A)の模式的な一部断面図に示す。尚、実施例3に
おいては、パターニング層115Aとダミーパターン1
16とは同じ構造を有する。
【0078】活性領域形成予定領域におけるパターニン
グ層115Aとパターニング層115Aの間隔、あるい
は又、パターニング層115Aとダミーパターン116
の間隔を、サイドウオールの底部の長さLSWの2倍より
も大きくなるように設定する。一方、パターニング層1
15Aから延在しそして素子分離領域11上に位置する
導電体パターンと導電体パターンの間隔を、パターニン
グが可能な範囲内で、サイドウオールの底部の長さLSW
の2倍よりも小さくなるように設定する。尚、実施例3
においては、導電体パターンはパターニング層115A
と同じ構造を有する。
【0079】[工程−320]その後、実施例1の[工
程−120]と同様の方法で、N型MOSトランジスタ
形成予定領域とP型MOSトランジスタ形成予定領域と
をレジスト(図示せず)で交互に覆い、これらのレジス
トと絶縁膜17及び素子分離領域11とをマスクとし
て、半導体基板10に不純物をイオン注入して、低濃度
の拡散領域18を形成する(図12の(B)参照)。
【0080】[工程−330]次いで、ダミーパターン
116の側面並びにパターニング層115Aの側面に、
絶縁材料(実施例3においては窒化シリコン、SiN)
から成るサイドウオール119を設け、以て、ダミーパ
ターン116の側面に設けられたサイドウオール119
と、パターニング層115Aの側面に設けられたサイド
ウオール119との間に、活性領域形成予定領域が底部
に露出した凹部20を形成する(図13の(A)参
照)。尚、実施例3においても、相互に隣接するパター
ニング層115Aの側面に、絶縁材料から成るサイドウ
オール119を設け、以て、隣接するパターニング層1
15Aの側面に設けられたサイドウオール119の間
に、活性領域形成予定領域が底部に露出した凹部20A
を併せて形成した。
【0081】具体的には、先ず、NH3雰囲気中におけ
るランプアニール法にて、膜厚が数オングストロームの
SiN膜(図示せず)を半導体基板10の表面に形成す
る。尚、このSiN膜は必ずしも必要ではない。その
後、膜厚が数十〜数百nmのSiN膜を減圧CVD法で
全面に堆積させ、次いで、SiN膜の全面をエッチバッ
クして、SiN(窒化シリコン)から成るサイドウオー
ル119をダミーパターン116の側面並びにパターニ
ング層115Aの側面に形成する。
【0082】先に説明したように、実施例3において
も、活性領域形成予定領域におけるパターニング層11
5Aとパターニング層115Aの間隔、あるいは又、パ
ターニング層115Aとダミーパターン116の間隔
は、サイドウオールの底部の長さLSWの2倍よりも大き
く設定されている。従って、活性領域形成予定領域が底
部に露出した凹部20,20Aを形成することができ
る。この凹部20,20Aの底部に露出した活性領域形
成予定領域の部分に、後の工程で高濃度の拡散領域21
を形成する。
【0083】一方、素子分離領域11上に位置する導電
体パターンと導電体パターンの間隔は、パターニングが
可能な範囲内で、サイドウオールの底部の長さLSWの2
倍よりも小さく設定されている。従って、パターニング
層115Aから延在する素子分離領域11上の導電体パ
ターンと、それに隣接する導電体パターンとの間は、そ
れらの側面に設けられたサイドウオール119によって
埋められている。こうして、凹部20は、恰もサイドウ
オール119によって囲まれている構造となっている。
この状態は、実質的には、図5の(B)の模式的な部分
的平面図に示したと同様の状態である。
【0084】[工程−340]次に、多結晶シリコン層
13A上のSiO2から成る絶縁膜17を除去する(図
13の(B)参照)。即ち、レジスト50を全面に塗布
し、次いでレジスト50をエッチバックして、凹部2
0,20Aの底部に露出した活性領域形成予定領域の上
にレジスト50を残す。尚、このレジスト50は必ずし
も必要ではない。そして、SiNから成るサイドウオー
ル119、レジスト50をエッチング用マスクとし、多
結晶シリコン層13Aをエッチングストッパーとして、
多結晶シリコン層13A上のSiO2から成る絶縁膜1
7を弗酸で除去する。こうして、サイドウオール119
にて凹部20,20Aと分離されている凹部20Bが多
結晶シリコン層13Aの上に形成される。尚、かかる多
結晶シリコン層13Aもパターニング層115Aと呼
ぶ。
【0085】[工程−350]その後、多結晶シリコン
層13A及び凹部20,20Aの底部に露出した活性領
域形成予定領域に不純物をドーピングする。即ち、レジ
スト50を除去し、N型MOSトランジスタ形成予定領
域とP型MOSトランジスタ形成予定領域とをレジスト
(図示せず)で交互に覆い、これらのレジストと素子分
離領域11とをマスクとして、多結晶シリコン層13A
及び半導体基板10に不純物をイオン注入して、不純物
がドーピングされた多結晶シリコン層13、及び高濃度
の拡散領域21を形成する(図14参照)。即ち、N型
MOSトランジスタの活性領域形成予定領域における多
結晶シリコン層13A、及び凹部20,20Aの底部に
露出したN型MOSトランジスタの活性領域形成予定領
域にはN型不純物がドーピングされる。一方、P型MO
Sトランジスタの活性領域形成予定領域における多結晶
シリコン層13A、及び凹部20,20Aの底部に露出
したP型MOSトランジスタの活性領域形成予定領域に
はP型不純物がドーピングされる。この工程は実質的に
は実施例1の[工程−140]と同様とすることができ
る。こうして、高濃度拡散領域21から成るソース・ド
レイン領域、及びチャネル領域22が形成される。
【0086】尚、不純物のイオン注入工程において、N
型MOSトランジスタの活性領域形成予定領域における
多結晶シリコン層13AにはN型不純物がドーピングさ
れ、一方、P型MOSトランジスタの活性領域形成予定
領域における多結晶シリコン層13AにはP型不純物が
ドーピングされるので、デュアルゲート構造が形成され
る。この時点では、従来のデュアルゲート型MOSトラ
ンジスタの製造方法と異なり、多結晶シリコン層13の
上にシリサイド層等が形成されていない。従って、80
0〜1100゜Cの温度雰囲気にて電気炉アニール処理
又は高速アニール処理を行い、イオン注入された不純物
を活性化させたとき、かかる熱処理の結果、ゲート電極
を構成する多結晶シリコン層中の不純物がシリサイド層
を介して相互拡散し、各トランジスタのゲート電極にお
ける多結晶シリコン層中の不純物濃度の低下が生じ、ト
ランジスタの特性が変化するという従来技術における問
題を回避することができる。
【0087】[工程−360]次に、凹部20,20A
を導電材料で埋め込み、導電層24を凹部20,20A
内に形成する。併せて、パターニングされた多結晶シリ
コン層13の側面に設けられたサイドウオール119間
(凹部20B)を導電材料で埋め込み、以て、不純物が
ドーピングされた多結晶シリコン層13及び導電材料2
4の2層構成のゲート電極115を形成する(図15参
照)。
【0088】具体的には、実施例1の[工程−150]
と同様に、TiN層/Ti層23を全面にスパッタ法に
て堆積させた後、ブランケットタングステンCVD法に
て全面にタングステンから成る導電材料層を堆積させ
る。次いで、導電材料層を平坦化する。
【0089】[工程−370]次に、O3−TEOSを
原料とするCVD法で不純物を含まないSiO2から成
る層間絶縁層130を形成する。あるいは又、バイアス
ECR−CVD法でSiO2から成る層間絶縁層130
を形成する。そして、層間絶縁層130を、例えば化学
的機械的研磨法にて平坦化する。その後、導電層24に
達する開口部31をRIE法にて層間絶縁層130に設
ける。そして、ブランケットタングステンCVD法に
て、開口部31内にタングステンから成るコンタクトプ
ラグ32を形成する。その後、コンタクトプラグ32上
を含む層間絶縁層130の全面に、アルミニウム系合金
から成る配線材料層をスパッタ法にて成膜し、次いで、
フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用
いて配線材料層をパターニングし、配線33を完成させ
る(図11参照)。この工程は、実質的には実施例1の
[工程−160]と同様とすることができる。尚、ブラ
ンケットタングステンCVD法にてタングステン層を形
成する前に、開口部31内を含む層間絶縁層130の上
に、TiN層/Ti層、あるいは、TiN層をスパッタ
法にて成膜してもよい。更に、公知の工程を実行して、
電界効果型半導体装置を完成させる。
【0090】(実施例4)実施例4は実施例3の変形で
ある。実施例4が実施例3と相違する点は、導電層が、
不純物がドーピングされた半導体材料から成る下層及び
金属材料から成る上層から構成されている点にある。実
施例4において、凹部20,20A,20Bを形成する
までの工程は実施例3の[工程−300]〜[工程−3
40]と実質的に同様とすることができる。以下、凹部
20,20A,20Bが形成された後の工程を、図16
〜図18を参照して説明する。
【0091】[工程−400] 実施例3の[工程−340]に続き、全面に半導体材
から成る下層40(具体的には、膜厚が数十〜数百nm
の多結晶シリコン層)をCVD法にて堆積させる(図1
6の(A)参照)。
【0092】[工程−410] その後、多結晶シリコン層13A、並びに半導体材料か
ら成る下層40及びこの下層40の下方の半導体基板1
0に不純物をドーピングする。この工程は、実質的に
は、実施例3の[工程−350]と同様とすることがで
きる。こうして、図16の(B)に模式的な一部断面図
を示すように、不純物がドーピングされた多結晶シリコ
ン層13、及び高濃度の拡散領域21を形成することが
できる。
【0093】[工程−420]次いで、金属(例えばタ
ングステン)から成る導電材料層42を下層40上に堆
積させた後、導電材料層42及び下層40を平坦化する
(図17参照)。この工程におけるTiN層/Ti層4
1の成膜、タングステンから成る導電材料層42の成膜
は、実質的には、実施例1の[工程−150]と同様と
することができる。その後、化学的機械的研磨法で、タ
ングステンから成る導電材料層42、TiN層/Ti層
41、下層40及びサイドウオール119を研削して平
坦化する。これによって、不純物がドーピングされた半
導体材料から成る下層40及び金属材料から成る上層で
ある導電材料層42から構成された導電層が凹部20,
20A,20B内に形成される。
【0094】[工程−430]その後、実施例3の[工
程−370]と同様の方法で、層間絶縁層130の形
成、開口部31の形成、コンタクトプラグ32の形成、
配線33の形成を行う(図8)参照)。
【0095】実施例4においても、多結晶シリコンから
成る下層40を介して不純物をイオン注入することによ
って高濃度の拡散領域21を形成するので、多結晶シリ
コンから成る下層40の膜厚分だけ拡散領域21を浅く
することができ、高濃度の拡散領域21を低濃度の拡散
領域18内に形成することができる。このため、接合容
量を低減させ、且つ接合耐圧を向上させることができ
る。更には、特にP型MOSトランジスタにおける短チ
ャネル効果を効果的に抑制することができる。
【0096】(実施例5)実施例5は、本発明の電界効
果型半導体装置、及び本発明の第2の態様、あるいは又
本発明の第3の態様に係る電界効果型半導体装置の製造
方法に関する。
【0097】不純物がドーピングされた多結晶シリコン
層、及びその上に堆積された導電層からゲート電極及び
導電体パターンが構成され、凹部を埋める導電層とゲー
ト電極を構成する導電層とはサイドウオールによって分
離されている点、及び、導電層が金属材料から成る点
は、実施例3と同様である。実施例5が実施例3と相違
する点を以下に列記する。 (1)ダミーパターン116が、他の電界効果型半導体
装置を構成する活性領域に設けられたゲート電極115
から延在する導電体パターン115B(所謂、ワード
線)に相当する。 (2)サイドウオール119と導電層24との間には、
絶縁層140が形成されている。 (3)ゲート電極から延在する素子分離領域上の導電体
パターン115Bと、この導電体パターンと略平行に延
びるダミーパターン116との間は、それらの側面に設
けられたサイドウオール119及び絶縁層140によっ
て埋められている。
【0098】実施例5において、高濃度の拡散領域21
及び不純物がドーピングされた多結晶シリコン層13の
形成までの工程は、実施例3の[工程−300]〜[工
程−350]と実質的に同様とすることができる。以
下、図19の(A)に模式的な一部断面図で示すよう
に、パターニング層115A(不純物がドーピングされ
た多結晶シリコン層13であり、ゲート電極115に相
当する)、及び高濃度の拡散領域21が形成された後の
工程を、図19〜図23を参照して説明する。
【0099】実施例5において、活性領域形成予定領域
におけるパターニング層115Aとパターニング層11
5Aの間、あるいは又、パターニング層115Aとダミ
ーパターン116の間に、半導体基板に形成された高濃
度の拡散領域21と配線33との間を電気的に接続する
導電部を形成する必要がある場合には、活性領域形成予
定領域におけるパターニング層115Aとパターニング
層115Aの間隔、あるいは又、パターニング層115
Aとダミーパターン116の間隔を、サイドウオールの
底部の長さLSWと、後に説明する絶縁層140の膜厚T
の合計の2倍[2×(LSW+T)]よりも大きくなるよ
うに設定する。このような導電部を形成する必要がない
場合には、活性領域形成予定領域におけるパターニング
層115Aとパターニング層115Aの間隔、あるいは
又、パターニング層115Aとダミーパターン116の
間隔を、サイドウオールの底部の長さLSWと絶縁層14
0の膜厚Tの合計の2倍[2×(LSW+T)]よりも小
さくなるように設定し、且つ、サイドウオールの底部の
長さLSWの2倍よりも大きくなるように設定する。
【0100】一方、素子分離領域11上に位置する導電
体パターン115B(あるいはダミーパターン116)
と導電体パターン115B(あるいはダミーパターン1
16)の間隔を、パターニングが可能な範囲内で、サイ
ドウオールの底部の長さLSWと絶縁層140の膜厚Tの
合計の2倍[2×(LSW+T)]よりも小さくなるよう
に設定する。
【0101】また、ゲート電極115、導電体パターン
115Bあるいはダミーパターン116と配線33との
間を電気的に接続する導電部を、ゲート電極115、導
電体パターン115Bあるいはダミーパターン116に
形成する必要がある場合には、かかる部分におけるゲー
ト電極115、導電体パターン115Bあるいはダミー
パターン116の幅を、絶縁層140の膜厚Tの2倍
(2T)よりも大きくなるように設定する。このような
導電部を形成する必要がない部分には、かかる部分にお
けるゲート電極115、導電体パターン115Bあるい
はダミーパターン116の幅を、絶縁層140の膜厚T
の2倍(2T)よりも小さくなるように設定する。
【0102】尚、実施例3の[工程−310]と同様の
工程にて形成された、パターニング層115A、ダミー
パターン116、及び導電体パターン115Bの形状
を、図21の模式的な部分的平面図に示す。また、パタ
ーニング層115A、ダミーパターン116及び導電体
パターン115Bの形状、サイドウオール119の形成
状態を、図22の模式的な部分的平面図に示す。尚、図
22において、サイドウオール119を明確化するため
に、サイドウオール119に斜線を付した。
【0103】[工程−500]高濃度拡散領域21及び
不純物がドーピングされた多結晶シリコン層13を形成
した後、CVD法にてSiO2から成る絶縁層140
(膜厚T)を全面に堆積させる。尚、膜厚Tは、サイド
ウオール119の頂部から絶縁層140の頂面までの距
離と規定する。その後、絶縁層140をエッチバックす
る(図19の(B)参照)。
【0104】活性領域形成予定領域におけるパターニン
グ層115Aとパターニング層115Aの間隔、あるい
は又、パターニング層115Aとダミーパターン116
の間隔が、2×(LSW+T)よりも大きくなるように設
定されている領域においては、絶縁層140がサイドウ
オール119上に形成され、活性領域形成予定領域(具
体的には、高濃度の拡散領域21)が底部に露出した凹
部20が残される。これによって、活性領域形成予定領
域におけるパターニング層115Aとパターニング層1
15Aの間、あるいは又、パターニング層115Aとダ
ミーパターン116の間に、半導体基板に形成された高
濃度の拡散領域21と配線33との間を電気的に接続す
るための凹部が形成される。
【0105】一方、活性領域形成予定領域におけるパタ
ーニング層115Aとパターニング層115Aの間隔、
あるいは又、パターニング層115Aとダミーパターン
116の間隔が、2×(LSW+T)よりも小さくなるよ
うに設定され、且つ、LSWの2倍よりも大きくなるよう
に設定されている領域においては、絶縁層140がサイ
ドウオール119上に形成されるが、活性領域形成予定
領域(具体的には、高濃度の拡散領域21)は絶縁層1
40によって覆われる(例えば、図19の(A)及び
(B)の凹部20A参照)。これによって、活性領域形
成予定領域におけるパターニング層115Aとパターニ
ング層115Aの間、あるいは又、パターニング層11
5Aとダミーパターン116の間に、半導体基板に形成
された高濃度の拡散領域21と配線33との間を電気的
に接続するための凹部が形成されることはない。
【0106】また、素子分離領域11上に位置する導電
体パターン115B(あるいはダミーパターン116)
と導電体パターン115B(あるいはダミーパターン1
16)の間隔は、パターニングが可能な範囲内で、2×
(LSW+T)よりも小さくなるように設定されているの
で、これらの間は、これらの側面に設けられたサイドウ
オール119及び絶縁層140によって埋められてい
る。こうして、凹部20(場合によっては、凹部20A
も)は、恰もサイドウオール119及び絶縁層140に
よって囲まれている構造となっている。
【0107】更には、ゲート電極115、導電体パター
ン115Bあるいはダミーパターン116の幅が、2T
よりも大きくなるように設定された領域においては、サ
イドウオール119の側面に絶縁層140が残され、且
つ、ゲート電極115、導電体パターン115Bあるい
はダミーパターン116が露出し、凹部20Bが残され
る。これによって、ゲート電極115、導電体パターン
115Bあるいはダミーパターン116と配線33との
間を電気的に接続するための凹部20Bを、ゲート電極
115、導電体パターン115Bあるいはダミーパター
ン116に形成することが可能となる。一方、ゲート電
極115、導電体パターン115Bあるいはダミーパタ
ーン116の幅が、2Tよりも小さくなるように設定さ
れた領域においては、サイドウオール119の側面に絶
縁層140が残され、且つ、ゲート電極115、導電体
パターン115Bあるいはダミーパターン116は絶縁
層140によって覆われる。これによって、ゲート電極
115、導電体パターン115Bあるいはダミーパター
ン116と配線33との間を電気的に接続するための凹
部を、ゲート電極115、導電体パターン115Bある
いはダミーパターン116に形成することはできない。
【0108】尚、この状態におけるパターニング層11
5A、ダミーパターン116及び導電体パターン115
Bの形状、サイドウオール119及び絶縁層140の形
成状態を、図23の模式的な部分的平面図に示す。尚、
図23において、サイドウオール119及び絶縁層14
0を明確化するために、サイドウオール119及び絶縁
層140に斜線を付した。
【0109】[工程−510]次に、実施例1の[工程
−150]と同様の方法で、凹部20を導電材料で埋め
込み、導電層24を凹部20内に形成する。併せて、パ
ターニングされた多結晶シリコン層13の上方に設けら
れた凹部20B内を導電材料で埋め込み、凹部20B内
に導電層24を形成する(図20の(A)参照)。
【0110】[工程−520]次に、SOGをコーティ
ングした後、全面をエッチバックして平坦化するか、あ
るいは又、化学的機械的研磨法を用いて、全面を平坦化
する。その後、全面に、アルミニウム系合金から成る配
線材料層をスパッタ法にて成膜し、次いで、フォトリソ
グラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて配線材
料層をパターニングし、配線33を完成させる(図20
の(B)参照)。更に、公知の工程を実行して、電界効
果型半導体装置を完成させる。
【0111】(実施例6)実施例6は、本発明の電界効
果型半導体装置、及び本発明の第2の態様、あるいは又
本発明の第3の態様に係る電界効果型半導体装置の製造
方法に関する。実施例6が実施例3と相違する点は、実
施例3においては[工程−370]にて層間絶縁層を形
成した後、コンタクトプラグを形成するための開口部を
形成したのに対して、実施例6においては、全面に層間
絶縁層を形成し、次いで、この層間絶縁層をエッチバッ
クして、所望の凹部及びダミーパターンの部分の上方の
層間絶縁層に、自己整合的に開口部を形成する点にあ
る。実施例6において、凹部20,20B内をTiN層
/Ti層23、タングステンから成る導電層24で埋め
込むまでの工程は、実施例3の[工程−300]〜[工
程−360]と実質的に同様とすることができる。以
下、図24の(A)に模式的な一部断面図で示すよう
に、凹部20,20B内をTiN層/Ti層23、タン
グステンから成る導電層24で埋め込んだ後の工程を、
図24及び図25を参照して説明する。
【0112】尚、実施例6においては、活性領域形成予
定領域におけるパターニング層115Aとパターニング
層115Aの間、あるいは又、パターニング層115A
とダミーパターン116の間に、半導体基板に形成され
た高濃度の拡散領域21と配線33との間を電気的に接
続する導電部を形成する必要がある場合(即ち、層間絶
縁層150に開口部131を設ける必要がある場合)に
は、活性領域形成予定領域におけるパターニング層11
5Aとパターニング層115Aの間隔、あるいは又、パ
ターニング層115Aとダミーパターン116の間隔を
広げておく。一方、ゲート電極115、導電体パターン
115Bあるいはダミーパターン116と配線33との
間を電気的に接続する導電部を、ゲート電極115、導
電体パターン115Bあるいはダミーパターン116に
形成する必要がある場合には、かかる部分におけるゲー
ト電極115、導電体パターン115Bあるいはダミー
パターン116の幅を広げておく。
【0113】[工程−600]凹部20,20B内をT
iN層/Ti層23、タングステンから成る導電層24
で埋め込んだ後、全面にCVD法にてSiO2から成る
層間絶縁層150を堆積させる。次いで、エッチバック
法にて層間絶縁層150の全面をエッチバックする(図
24の(B)参照)。これによって、活性領域形成予定
領域におけるパターニング層115Aとパターニング層
115Aの間隔、あるいは又、パターニング層115A
とダミーパターン116の間隔が広げられた部分(凹部
20,20Bを参照)の上方の層間絶縁層150に開口
部131が形成される。即ち、所望の凹部20,20B
の部分の上方の層間絶縁層150に開口部131が形成
される。この開口部131の形成は、自己整合的に行わ
れる。
【0114】[工程−610]その後、実施例1の[工
程−160]と同様の方法で、開口部131内を含む層
間絶縁層150の全面に、アルミニウム系合金から成る
配線材料層をスパッタ法にて成膜し、次いで、フォトリ
ソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて配線
材料層をパターニングして配線33を完成させる(図2
5参照)。
【0115】以上、本発明を、好ましい実施例に基づき
説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。実施例においては、2入力NANDゲートを
構成するためのCMOSトランジスタあるいはデュアル
ゲート型MOSトランジスタに本発明を適用したが、そ
の他の形態の電界効果型半導体装置にも本発明を適用す
ることができる。実施例にて説明した条件や数値、材料
は例示であり、適宜変更することができる。
【0116】実施例5で説明した、活性領域形成予定領
域が露出するように絶縁層をサイドウオール上に形成す
る工程を、実施例1あるいは実施例2で説明した電界効
果型半導体装置の製造方法の例えば[工程−140]と
[工程−150]の間に含ませることができる。この場
合の[工程−150]後の状態を、図26に模式的な一
部断面図で示す。ここで、図26中、参照番号140は
絶縁層である。尚、この場合、ゲート電極から延在する
素子分離領域上の導電体パターンと、導電体パターンと
略平行に延びるダミーパターンとの間、及び/又は、ゲ
ート電極から延在する素子分離領域上の導電体パターン
とそれに隣接する導電体パターンとの間、及び/又は、
素子分離領域上のダミーパターンとそれに隣接するダミ
ーパターンとの間は、それらの側面に設けられたサイド
ウオール及び絶縁層によって埋められていることが好ま
しい。尚、この場合、導電層を、金属材料から構成し、
あるいは又、不純物がドーピングされた半導体材料から
成る下層と金属材料から成る上層から構成することがで
きる。あるいは又、実施例5で説明した、活性領域形成
予定領域が露出するように絶縁層をサイドウオール上に
形成する工程を、実施例3、実施例4、実施例6で説明
した電界効果型半導体装置の製造方法の工程に含ませる
ことができる。
【0117】更には、実施例6で説明した、全面に層間
絶縁層を形成し、次いで、層間絶縁層をエッチバックし
て、所望の凹部、及び/又はゲート電極、及び/又はダ
ミーパターンの部分の上方の層間絶縁層に、自己整合的
に開口部を形成し、その後、開口部内にコンタクトプラ
グを形成する工程を、実施例1あるいは実施例2で説明
した電界効果型半導体装置の製造方法の例えば[工程−
160]に含ませることができる。この場合の[工程−
160]後の状態を、図27に模式的な一部断面図で示
す。
【0118】実施例1においては、ダミーパターン16
を孤立したパターンとしたが、ダミーパターンを、他の
電界効果型半導体装置を構成する活性領域に設けられた
ゲート電極から延在する導電体パターン(所謂ワード
線)とすることもできる。
【0119】実施例5あるいは実施例6においては、導
電層を金属材料から構成したが、その代わりに、導電層
を、実施例2や実施例4と同様に、不純物がドーピング
された半導体材料から成る下層及び金属材料から成る上
層から構成することもできる。
【0120】実施例においては、導電層の形成を専らブ
ランケットタングステンCVD法にて行ったが、導電層
を構成する金属材料はタングステンに限定されるもので
はなく、各種の金属や高融点金属から形成することがで
きる。例えば、CVD法で銅層やアルミニウム層を形成
することによって、銅やアルミニウムから成る導電層を
凹部内に形成することもできる。CVD法による銅層の
形成条件を以下に例示する。尚、HFAとは、ヘキサフ
ルオロアセチルアセトネートの略である。 銅のCVD成膜条件 使用ガス : Cu(HFA)2/H2=10/100
0sccm 圧力 : 2.6×103Pa 基板加熱温度: 350゜C パワー : 500W
【0121】また、実施例においては、TiN層及びT
i層をスパッタ法にて成膜したが、その代わりに、Ti
N層、Ti層を、以下に例示する条件のCVD法にて成
膜することもできる。 TiのECR−CVD条件 使用ガス : TiCl4/H2=10/50sccm マイクロ波パワー:2.18kW 温度 :420゜C 圧力 :0.12Pa TiNのECR−CVD条件 使用ガス :TiCl4/H2/N2=20/26
/8sccm マイクロ波パワー:2.8kW 基板RFバイアス:−50W 温度 :420゜C 圧力 :0.12Pa
【0122】実施例においては、配線を構成するアルミ
ニウム系合金としてAl−Cuを用いたが、その代わり
に、純アルミニウム、Al−Si、Al−Si−Cu、
Al−Ge、Al−Si−Ge等の種々のアルミニウム
合金を用いることもできる。また、層間絶縁層として、
必要に応じて、SiO2、BPSG、PSG、BSG、
AsSG、PbSG、SbSG、NSG、SOG、LT
O(Low TemperatureOxide、低温CVD−SiO2)、
SiN、SiON等の公知の絶縁材料、あるいはこれら
の絶縁材料を積層したものを用いることができる。
【0123】CMP法に用いられる研磨装置の概要を図
28の(A)に示す。この研磨装置は、研磨プレート、
基板保持台、研磨液供給系から成る。研磨プレートは、
回転する研磨プレート回転軸に支承され、その表面には
研磨パッドが備えられている。基板保持台は、研磨プレ
ートの上方に配置され、基板保持台回転軸に支承されて
いる。研磨すべき材料は基板保持台に載置される。基板
保持台回転軸は、基板保持台を研磨パッドの方向に押す
研磨圧力調整機構(図示せず)に取り付けられている。
砥粒を含んだスラリー状の研磨液は、研磨液供給系から
研磨パッドに供給される。CMP法はこのような研磨装
置を用いる。そして、砥粒を含んだ研磨液を研磨パッド
に供給しながら、研磨プレートを回転させる。同時に基
板保持台に載置された研磨すべき材料を回転させなが
ら、研磨圧力調整機構によって、研磨パッドに対する研
磨すべき材料の研磨圧力を調整する。こうして、研磨す
べき材料の表面を研磨することができる。あるいは又、
実開昭63−754号公報に記載されたように、研磨液
を、研磨プレート回転軸及び研磨プレートの内部を経由
して、研磨パッドに設けられた研磨液供給口から供給す
ることもできる(図28の(B)参照)。
【0124】
【発明の効果】本発明においては、従来技術のように、
拡散領域とのコンタクトを形成するための開口部をフォ
トリソグラフィ技術及びドライエッチング技術によって
層間絶縁層に設ける必要が無く、高い集積度を達成する
ことができる。また、凹部内に導電層が形成されている
ので、拡散領域のシート抵抗を低くすることができる。
しかも、半導体基板を構成するシリコンと導電層とは直
接、反応することがないので、半導体基板に加わる応力
が小さく、且つアロイスパイクによる接合リークが拡散
領域で生じる可能性も低い。更には、配線と拡散領域を
電気的に接続するためのコンタクトプラグを導電層上に
形成すればよいので、層間絶縁層に開口部をフォトリソ
グラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて形成す
る場合、プロセス裕度(例えば、フォトリソグラフィ工
程におけるマスク合わせずれの許容範囲)を大きくする
ことができる。
【0125】導電層を、不純物がドーピングされた半導
体材料から成る下層及び金属材料から成る上層から構成
すれば、下層の膜厚分だけ浅い拡散領域を半導体基板に
形成することが可能となり、電界効果型半導体装置の微
細化が可能となる。しかも、下層上に金属材料から成る
上層が形成されているので、浅い拡散領域にも拘らずシ
ート抵抗を低くすることができる。
【0126】ゲート電極を、不純物がドーピングされた
多結晶シリコン層、及びその上に堆積された導電層から
構成すれば、拡散領域のシート抵抗のみならず、ゲート
電極の抵抗も低くすることができるし、ゲート絶縁膜に
加わる応力が小さいので、ゲート絶縁膜の劣化が少な
い。
【0127】また、ゲート電極を、不純物がドーピング
された多結晶シリコン層を形成した後、その上に導電層
を堆積することによって形成すれば、ゲート電極を構成
する多結晶シリコン層中の不純物が相互拡散し、各トラ
ンジスタのゲート電極における多結晶シリコン層中の不
純物濃度の低下が生じ、トランジスタの特性が変化する
という従来のデュアルゲート構造の電界効果型半導体装
置の製造技術における問題を回避することができる。
【0128】更には、活性領域形成予定領域が露出する
ように、絶縁層をサイドウオール上に形成すれば、一層
確実に且つ容易に、活性領域形成予定領域が底部に露出
した凹部を形成することができる。また、全面に層間絶
縁層を形成した後、層間絶縁層をエッチバックすること
って、コンタクトプラグを形成するための開口部
を、自己整合的に層間絶縁層に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の電界効果型半導体装置及びその製造
方法を説明するための電界効果型半導体装置の模式的な
一部断面図である。
【図2】実施例1の電界効果型半導体装置の製造方法を
説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図であ
る。
【図3】図2に引き続き、実施例1の電界効果型半導体
装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式的
な一部断面図である。
【図4】図3に引き続き、実施例1の電界効果型半導体
装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式的
な一部断面図である。
【図5】実施例1の電界効果型半導体装置の製造方法を
説明するためのゲート電極等の模式的な部分的平面図で
ある。
【図6】実施例1の電界効果型半導体装置の製造方法を
説明するためのゲート電極等の模式的な部分的平面図で
ある。
【図7】実施例における電界効果型半導体装置の模式的
な部分的平面図である。
【図8】実施例2の電界効果型半導体装置の製造方法を
説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図であ
る。
【図9】図8に引き続き、実施例2の電界効果型半導体
装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式的
な一部断面図である。
【図10】図9に引き続き、実施例2の電界効果型半導
体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模式
的な一部断面図である。
【図11】実施例3の電界効果型半導体装置の製造方法
を説明するための電界効果型半導体装置の模式的な一部
断面図である。
【図12】実施例3の電界効果型半導体装置の製造方法
を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図で
ある。
【図13】図12に引き続き、実施例3の電界効果型半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
【図14】図13に引き続き、実施例3の電界効果型半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
【図15】図14に引き続き、実施例3の電界効果型半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
【図16】実施例4の電界効果型半導体装置の製造方法
を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図で
ある。
【図17】図16に引き続き、実施例4の電界効果型半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
【図18】図17に引き続き、実施例4の電界効果型半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
【図19】実施例5の電界効果型半導体装置の製造方法
を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図で
ある。
【図20】図19に引き続き、実施例5の電界効果型半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
【図21】実施例5の電界効果型半導体装置の製造方法
を説明するためのダミーパターン等の模式的な部分的平
面図である。
【図22】実施例5の電界効果型半導体装置の製造方法
を説明するためのダミーパターン等の模式的な部分的平
面図である。
【図23】実施例5の電界効果型半導体装置の製造方法
を説明するためのダミーパターン等の模式的な部分的平
面図である。
【図24】実施例6の電界効果型半導体装置の製造方法
を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図で
ある。
【図25】図24に引き続き、実施例6の電界効果型半
導体装置の製造方法を説明するための半導体基板等の模
式的な一部断面図である。
【図26】実施例1の変形の電界効果型半導体装置の模
式的な一部断面図である。
【図27】実施例1の更に別の変形の電界効果型半導体
装置の模式的な一部断面図である。
【図28】化学的機械的研磨法に用いられる研磨装置の
概要を示す図である。
【図29】MOSトランジスタの製造方法の第1の従来
例を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図
である。
【図30】図29に引き続き、第1の従来例を説明する
ための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図31】図30に引き続き、第1の従来例を説明する
ための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図32】図31に引き続き、第1の従来例を説明する
ための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図33】第1及び第2の従来例における電界効果型半
導体装置の模式的な部分的平面図である。
【図34】MOSトランジスタの製造方法の第2の従来
例を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面図
である。
【図35】図34に引き続き、第2の従来例を説明する
ための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図36】デュアルゲート型MOSトランジスタの模式
的な一部断面図である。
【符号の説明】
10 半導体基板 11 素子分離領域 12 ゲート酸化膜 13,13A 多結晶シリコン層 14 タングステンシリサイド層 15,115,150B ゲート電極 15A 導電体パターン 16,116 ダミーパターン 17 絶縁膜(オフセット絶縁膜) 18,21 拡散領域 19,119 サイドウオール 20,20A,20B 凹部 22 チャネル領域 23,41 TiN層/Ti層 24 導電層 30,130,150 層間絶縁層 31,131 開口部 32 コンタクトプラグ 33 配線 40 下層 42 導電材料層 50 レジスト 115A パターニング層 140 絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/088 27/092 (56)参考文献 特開 平4−63437(JP,A) 特開 平5−218406(JP,A) 特開 平4−115534(JP,A) 特開 平2−3244(JP,A) 特開 平2−252236(JP,A) 特開 平7−29852(JP,A) 特開 平4−105317(JP,A) 特開 昭54−134578(JP,A) 特開 平6−69352(JP,A) 特開 平6−216151(JP,A) 特開 平6−204418(JP,A) 特開 昭64−22065(JP,A) 特開 平5−102074(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/28 H01L 21/88

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ)半導体基板に、素子分離領域、及び
    該素子分離領域で囲まれた活性領域形成予定領域を形成
    する工程と、 (ロ)ゲート電極を活性領域形成予定領域上に形成し、
    該ゲート電極と略平行に延びるダミーパターンを素子分
    離領域上に形成する工程と、 (ハ)該ゲート電極及び該ダミーパターンの側面に、絶
    縁材料から成るサイドウオールを設け、以て、ゲート電
    極の側面に設けられた該サイドウオールとダミーパター
    ンの側面に設けられた該サイドウオールとの間に、前記
    活性領域形成予定領域が底部に露出した凹部を形成する
    工程と、 (ニ)該凹部を導電材料で埋め込む工程(ホ)全面に層間絶縁層を形成し、次いで、該層間絶縁
    層をエッチバックして、所望の凹部、及び/又はゲート
    電極、及び/又はダミーパターンの部分の上方の層間絶
    縁層に開口部を形成し、その後、該開口部内にコンタク
    トプラグを形成する工程、 から成ることを特徴とする電界効果型半導体装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】ゲート電極から延在する素子分離領域上の
    導電体パターンと、該導電体パターンと略平行に延びる
    ダミーパターンとの間、及び/又は、ゲート電極から延
    在する素子分離領域上の導電体パターンとそれに隣接す
    る導電体パターンとの間は、それらの側面に設けられた
    サイドウオールによって埋められていることを特徴とす
    る請求項1に記載の電界効果型半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記工程(ニ)は、全面に金属から成る導
    電材料層を堆積させた後、該導電材料層を平坦化する工
    程から成ることを特徴とする請求項1に記載の電界効果
    型半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記工程(ニ)は、全面に半導体材料から
    成る下層を堆積させた後、該下層及びその下方の前記半
    導体基板に不純物をドーピングする工程と、該下層上に
    金属材料から成る上層を堆積させた後、該上層及び下層
    を平坦化する工程から成ることを特徴とする請求項1に
    記載の電界効果型半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】前記工程(ハ)と工程(ニ)の間に、前記
    活性領域形成予定領域が露出するように、絶縁層をサイ
    ドウオール上に形成する工程を含むことを特徴とする請
    求項1に記載の電界効果型半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】ゲート電極から延在する素子分離領域上の
    導電体パターンと、該導電体パターンと略平行に延びる
    ダミーパターンとの間、及び/又は、ゲート電極から延
    在する素子分離領域上の導電体パターンとそれに隣接す
    る導電体パターンとの間は、それらの側面に設けられた
    サイドウオール及び前記絶縁層によって埋められている
    ことを特徴とする請求項5に記載の電界効果型半導体装
    置の製造方法。
  7. 【請求項7】(イ)半導体基板に、素子分離領域、及び
    該素子分離領域で囲まれた活性領域形成予定領域を形成
    する工程と、 (ロ)活性領域形成予定領域上に多結晶シリコン層を形
    成し、次いで、該多結晶シリコン層上に絶縁膜を形成
    し、その後、該絶縁膜及び多結晶シリコン層をパターニ
    ングしてパターニング層を形成する工程と、 (ハ)素子分離領域上に、該パターニング層と略平行に
    延びるダミーパターンを形成する工程と、 (ニ)該ダミーパターンの側面並びに該パターニング層
    の側面に、絶縁材料から成るサイドウオールを設け、以
    て、ダミーパターンの側面に設けられた該サイドウオー
    ルと、該パターニング層の側面に設けられた該サイドウ
    オールとの間に、前記活性領域形成予定領域が底部に露
    出した凹部を形成する工程と、 (ホ)多結晶シリコン層上の絶縁膜を除去する工程と、 (ヘ)多結晶シリコン層及び該凹部の底部に露出した活
    性領域形成予定領域に不純物をドーピングする工程と、 (ト)該凹部を導電材料で埋め込み、且つ、該パターニ
    ングされた多結晶シリコン層の側面に設けられたサイド
    ウオール間を該導電材料で埋め込み、以て、不純物がド
    ーピングされた多結晶シリコン層及び該導電材料の2層
    構成のゲート電極を形成する工程(チ)全面に層間絶縁層を形成し、次いで、該層間絶縁
    層をエッチバックして、所望の凹部、及び/又はゲート
    電極、及び/又はダミーパターンの部分の上方の層間絶
    縁層に開口部を形成し、その後、該開口部内にコンタク
    トプラグを形成 する工程、 から成ることを特徴とする電界効果型半導体装置の製造
    方法。
  8. 【請求項8】絶縁膜は酸化シリコンから成り、サイドウ
    オールを構成する絶縁材料は窒化シリコンから成ること
    を特徴とする請求項7に記載の電界効果型半導体装置の
    製造方法。
  9. 【請求項9】素子分離領域上を延びるパターニング層
    と、パターニング層と略平行に延びるダミーパターンと
    の間、及び/又は、素子分離領域上を延びるパターニン
    グ層とそれに隣接するパターニング層との間は、それら
    の側面に設けられたサイドウオールによって埋められて
    いることを特徴とする請求項7に記載の電界効果型半導
    体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】前記工程(ト)は、全面に金属から成る
    導電材料層を堆積させた後、該導電材料層を平坦化する
    工程から成ることを特徴とする請求項7に記載の電界効
    果型半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項11】前記工程(ト)は、全面に半導体材料か
    ら成る下層を堆積させた後、該下層及びその下方の前記
    半導体基板に不純物をドーピングする工程と、該下層上
    に金属材料から成る上層を堆積させた後、該上層及び下
    層を平坦化する工程から成ることを特徴とする請求項7
    に記載の電界効果型半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項12】前記工程(ヘ)と工程(ト)の間に、前
    記活性領域形成予定領域が露出するように、絶縁層をサ
    イドウオール上に形成する工程を含むことを特徴とする
    請求項7に記載の電界効果型半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項13】素子分離領域上を延びるパターニング層
    と、パターニング層と略平行に延びるダミーパターンと
    の間、及び/又は、素子分離領域上を延びるパターニン
    グ層とそれに隣接するパターニング層との間は、それら
    の側面に設けられたサイドウオール及び絶縁層によって
    埋められていることを特徴とする請求項12に記載の電
    界効果型半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】(A)表面チャネル構造を有するN型チ
    ャネルと、N型不純物がドーピングされた多結晶シリコ
    ン層と金属層の2層構造を有するゲート電極を備えたN
    型MOSトランジスタと、 (B)表面チャネル構造を有するP型チャネルと、P型
    不純物がドーピングされた多結晶シリコン層と金属層の
    2層構造を有するゲート電極を備えたP型MOSトラン
    ジスタ、 から構成されたデュアルゲート型MOSトランジスタか
    ら成る電界効果型半導体装置の製造方法であって、 (イ)半導体基板に、素子分離領域、及び該素子分離領
    域で囲まれたN型MOSトランジスタ及びP型MOSト
    ランジスタの活性領域形成予定領域をそれぞれ形成する
    工程と、 (ロ)活性領域形成予定領域上に多結晶シリコン層を形
    成し、次いで、該多結晶シリコン層上に絶縁膜を形成
    し、その後、該絶縁膜及び多結晶シリコン層をパターニ
    ングしてパターニング層を形成する工程と、 (ハ)素子分離領域上に、該パターニング層と略平行に
    延びるダミーパターンを形成する工程と、 (ニ)該ダミーパターンの側面並びに該パターニング層
    の側面に、絶縁材料から成るサイドウオールを設け、以
    て、ダミーパターンの側面に設けられた該サイドウオー
    ルと、該パターニング層の側面に設けられた該サイドウ
    オールとの間に、前記活性領域形成予定領域が底部に露
    出した凹部を形成する工程と、 (ホ)多結晶シリコン層上の絶縁膜を除去する工程と、 (ヘ)N型MOSトランジスタの活性領域形成予定領域
    における多結晶シリコン層、及び該凹部の底部に露出し
    たN型MOSトランジスタの活性領域形成予定領域にN
    型不純物をドーピングし、P型MOSトランジスタの活
    性領域形成予定領域における多結晶シリコン層、及び該
    凹部の底部に露出したP型MOSトランジスタの活性領
    域形成予定領域にP型不純物をドーピングする工程と、 (ト)該凹部を導電材料で埋め込み、且つ、該パターニ
    ングされた多結晶シリコン層の側面に設けられたサイド
    ウオール間を該導電材料で埋め込み、以て、不純物がド
    ーピングされた多結晶シリコン層及び該導電材料の2層
    構成のゲート電極を形成する工程(チ)全面に層間絶縁層を形成し、次いで、該層間絶縁
    層をエッチバックして、所望の凹部、及び/又はゲート
    電極、及び/又はダミーパターンの部分の上方 の層間絶
    縁層に開口部を形成し、その後、該開口部内にコンタク
    トプラグを形成する工程、 から成ることを特徴とする電界効果型半導体装置の製造
    方法。
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KR100291384B1 (ko) * 1998-12-31 2001-07-12 윤종용 반도체장치의레이아웃방법
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JP4600417B2 (ja) 2007-04-17 2010-12-15 ソニー株式会社 半導体装置の製造方法
JP2008235925A (ja) * 2008-04-25 2008-10-02 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法
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