JP3238820B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
り詳しくは、相補型電界効果トランジスタを有する半導
体装置に関する。
ジスタを使用したものがあり、例えば図9に示すような
回路構成となっている。即ち、そのSRAMセルは、p
チャネル負荷トランジスタQ1 、Q2 とnチャネル駆動
トランジスタQ3 、Q4 からなる2つのCMOSインバ
ータを有している。一方のCMOSインバータを構成す
る負荷トランジスタQ1 と駆動トランジスタQ3 の各ゲ
ートは他方のCMOSインバータの駆動トランジスタQ
4 のドレインに接続され、また、同じように他方のCM
OSインバータを構成する負荷トランジスタQ2 と駆動
トランジスタQ4 の各ゲートは他方のCMOSインバー
タの駆動トランジスタQ3 のドレインに接続される。さ
らに、2つの駆動トランジスタQ3 ,Q4 の各ドレイン
はnチャネル転送トランジスタQ5 ,Q6 の2つのソー
ス/ドレインを介してビットラインBL,反転信号BL
(以下、BLバーという)に接続されている。なお、
“ソース/ドレイン”という場合には、ソース、ドレイ
ンのいずれの機能を有する部分を指す(以下の説明でも
同様である)。
2 の各ソースには電圧Vccが印加され、2つの駆動トラ
ンジスタQ3 ,Q4 の各ソースには電圧Vssが印加され
ている。さらに、2つの転送トランジスタQ5 ,Q6 の
各ゲートにはワードラインWLが接続されている。この
ようなSRAMセルの平面的な構成は例えば次の文献に
記載されている。
TIONS ON ELECTRON DEVICES, Vol.,ED-34, No.3, March
1987, pp.682-688 この半導体装置は、図10に示すように、負荷トランジ
スタQ1 ,Q2 となる第一及び第二のp型トランジスタ
T1 ,T2 が略C字形の第一の活性領域101 に形成さ
れ、また、駆動トランジスタQ3 ,Q4 と転送トランジ
スタQ5 ,Q6 となる第一から第四のn型トランジスタ
T3 〜T6 がL字形の第二、第三の活性領域102 ,103
の4つの直線部分にそれぞれに形成されている。
トランジスタT3 のそれぞれのゲート電極は、配線を兼
ねた第一の導電パターン104 により構成されている。第
二のp型トランジスタT2 と第二のn型トランジスタT
4 の各ゲート電極も、配線を兼ねる第二の導電パターン
105 により構成されている。また、第一のp型トランジ
スタT1 のドレイン領域は第三の導電パターン106を介
して第一のn型トランジスタT3 のドレイン領域に電気
的に接続され、さらに、第二のp型トランジスタT2 と
第二のn型トランジスタT4 のそれらのドレイン領域同
士は第四の導電パターン107 を介して互いに接続されて
いる。
構成される。また、第一の導電パターン104 の側部から
延びる配線104Aは、第四の導電パターン107 に接続さ
れ、さらに、第二の導電パターン105 も同様に第三の導
電パターン106 に接続されている。これらによりCMO
Sインバータのクロスカップリングがなされている。第
二及び第三の活性領域102 ,103 を通るワード線WL
は、第三及び第四のn型トランジスタT5 ,T6 のゲー
ト電極を兼ねている。
の両側にp型不純物拡散層が形成され、また、第二及び
第三の活性領域102 ,103 のうちゲート電極の両側には
n型不純物拡散層が形成されている。さらに、第三、第
四のn型トランジスタT5 ,T6 のうち第一、第二のn
型トランジスタT3 ,T4 に接続しないソース/ドレイ
ン領域には図示しないビット線が接続される。
p型トランジスタT1 ,T2 の短チャネル効果を抑制す
るためにp型トランジスタT1 ,T2 に表面チャネル型
を採用することが検討されている。この場合、pチャネ
ルトランジスタのゲート電極はp型不純物ドープトシリ
コンが一般に用いられる。従って、CMOSを構成する
p型トランジスタとn型トランジスタを接続するための
シリコンよりなるゲート電極は、p型不純物導入領域と
n型不純物導入領域を有するデュアルゲート構造とな
り、これらの領域の境界を金属やシリサイド等を介して
接続する必要がある。
を使ってp型不純物とn型不純物を打ち分け、p型不純
物領域とn型不純物領域の境界部分をシリサイドで接続
させることが行われている。それらのデュアルゲート構
造については、例えば次の文献に示されている。 (2)Wen-Hsing Chang et al., IEEE TRANSACTIONS ON EL
ECTRON DEVICES, Vol.39, No.4, APRIL 1992, pp.959-9
66 (3)Bijan Davari et al., IEEE TRANSACTIONS ON ELECT
RON DEVICES, Vol.39,No.4, APRIL 1992, pp.967-975
さらに高密度化するためには、そのシリサイドの面積を
できるだけ小さくしてデュアルゲート構造を縮小化する
必要があり、これについては未だ検討されていない。ま
た、半導体装置の微細化にともなってビット線、電源配
線を接続するためのコンタクトホールの位置合わせ精度
を上げる必要がある。その位置合わせ余裕を確保するた
めに、例えばMOSトランジスタのソース領域又はドレ
イン領域とその周辺に開口部パッド層を設けてその上
に、ビット線や電源配線などを接続するセルフアライン
コンタクトが (4)特開平2-2139号公報に記載されてい
る。
ために開口部パッド層を金属膜により形成する場合、デ
ュアルゲート表面のシリサイド層を露出させた状態で開
口部パッド層となる金属膜を成長することはゲートとソ
ース、ドレインとの短絡をもたらすため許されないとい
う問題がある。本発明はこのような問題に鑑みてなされ
たものであって、デュアルゲート構造のp型不純物領域
とn型不純物領域を通過させるためのシリサイド形成領
域を小さくし、しかも、そのシリサイドと短絡すること
なく電源配線やビット線の接続用の開口部パッド層を形
成することができる半導体装置を提供することを目的と
する。
図1〜図6に例示するように、半導体層2,3のうち第
一の活性領域5と第二の活性領域6を囲むフィールド酸
化膜4と、前記第一の活性領域5と前記第二の活性領域
6の上に形成され、かつ一体化されたゲート電極用パタ
ーン16と、前記ゲート電極用パターン16の上の一部
に形成されたシリサイド層26aと、前記ゲート電極用
パターン16の上に形成されたシリサイド層26aから
前記第一及び第二の活性領域5,6に延在する配線28
と、前記配線28を構成する導電膜24から形成され、
かつ、前記第一の活性領域5、前記第二の活性領域6の
うち前記導電膜24よりも上層に形成される配線との接
続部分とその周辺に形成されたコンタクトパッド32と
を有することを特徴とする半導体装置によって解決され
る。
するように、半導体層2,3のうち活性領域5,6を囲
むフィールド酸化膜4と、前記活性領域5,6にある前
記半導体層2,3の表面に形成されたゲート絶縁膜7,
8と、前記ゲート絶縁膜7,8の上に形成されて前記活
性領域5,6内から外部に延びるゲート電極パターン1
6,17と、前記ゲート電極パターン16,17の上の
一部に形成されたシリサイド層26a、26bと、前記
ゲート電極パターン16,17上のシリサイド層26
a、26bに接続される配線27,28と、前記配線2
7,28を構成する導電膜24から形成され、かつ、前
記活性領域5,6のコンタクトホール形成領域及びその
周辺に形成されたコンタクトパッド32とを有すること
を特徴とする半導体装置によって解決される。
するように、半導体層2,3のうち第一の活性領域5と
第二の活性領域6を囲むフィールド酸化膜4と、前記第
一の活性領域5と前記第二の活性領域6の前記半導体層
2,3の表面のそれぞれに形成されたゲート絶縁膜7,
8と、前記ゲート絶縁膜7,8及び前記フィールド酸化
膜4の上に並列に形成された第一のゲート電極パターン
16及び第二のゲート電極パターン17と、前記第一及
び第二のゲート電極パターン16,17のそれぞれの表
面を覆う絶縁膜15の開口部23内に形成されたシリサ
イド層26a、26bと、前記第一のゲート電極パター
ン16の上に形成されたシリサイド層26aから前記第
二のゲート電極パターン17を跨いで前記第一の活性領
域5の不純物拡散層D2 ,D4 に接続される第一の配線
層28と、前記第二のゲート電極パターン17の上に形
成されたシリサイド層26bから前記第一のゲート電極
パターン16を跨いで前記第二の活性領域6の不純物拡
散層D1 ,D3 に接続される第二の配線層27と、前記
第一及び第二の配線27,28を構成する導電膜24か
ら形成され、かつ、前記活性領域5,6のコンタクトホ
ール形成領域及びその周辺に形成されたコンタクトパッ
ド32とを有することを特徴とする半導体装置によって
解決される。
は、サリサイドにより形成されることを特徴とする
(1)、(2)または(3)に記載の半導体装置によっ
て解決される。 (5)前記導電膜24は、タングステン、窒化チタン、
チタンタングステン、ポリサイド、シリサイドにより構
成されていることを特徴とする(1)、(2)又は
(3)に記載の半導体装置によって解決される。
酸化性サイドウォールによってシリコンよりなる半導体
層のシリサイド形成領域を覆い、この耐酸化性サイドウ
ォールをマスクの一部に使用してp型及びn型の不純物
を打ち分け、さらに半導体層をパターニングしてデュア
ルゲートパターンを形成した後に、耐酸化性サイドウォ
ールをマスクに使用してデュアルゲートパターンの表面
を酸化し、ついで耐酸化性サイドウォールを選択的に除
去することにより露出した半導体層の表面をシリサイド
化するようにしている。
リサイド化する領域の幅は極めて狭くなるので、デュア
ルゲートの縮小化が可能になり、SRAMセルの微細化
がさらに進むことになる。しかも、半導体層に不純物イ
オンを注入する際に使用するマスクの一部や、半導体層
の表面の一部を熱酸化するする際に使用する耐酸化性マ
スクとして、自己整合的に形成される耐酸化性サイドウ
ォールを使用しているので、フォトリソグラフィーによ
りマスクを形成する場合に比べてスループットが向上す
る。
ちコンタクトホールを形成しようとする領域に配置され
るコンタクトパッドは、活性領域に形成されるMOSト
ランジスタのゲート電極パターンの表面に現れるシリサ
イド層に接続される配線を構成する導電膜から形成して
いる。その時、コンタクトパッドとシリサイド層は所定
の距離だけ離隔されているので、両者が短絡する危険が
回避されており、しかも、コンタクトパッドを形成する
ために新たな工程を加える必要がない。
インバータを備えたSRAMセルの製造工程を説明す
る。図1、図2は、SRAMセルの製造工程を示す平面
図、図3〜図5は、その製造工程を図1(a) のA−A線
断面から見た製造工程を示す断面図、図6は、その製造
工程を図1(a) のB−B線断面から見た製造工程を示す
断面図である。
性領域を区画するまでの工程を説明する。図1(a) に示
すように、シリコンよりなる半導体基板1には、Nウェ
ル2とPウェル3が形成されている。そのNウェル2と
Pウェル3の表面には、SiO2よりなるフィールド絶縁膜
4が選択酸化法により形成されている。Nウェル2にお
いては、そのフィールド絶縁膜4により平面が略T字形
の第一の活性領域5が区画され、また、Pウェル3にお
いては、フィールド絶縁膜4により平面が略U字形の第
二の活性領域6が区画されている。第一及び第二の活性
領域5,6は、U字の底部とT字の頭部が間隔をおいて
向かい合うような位置関係となっている。
域5には、図9に示すSRAMの負荷トランジスタ
Q1 ,Q2 となるp型MOSトランジスタが2つ形成さ
れ、第二の活性領域6には駆動トランジスタQ3 ,
Q4 、転送トランジスタQ5 ,Q6 となるn型MOSト
ランジスタが4つ形成されることになる。次に、CMO
Sインバータのデュアルゲート電極となる導電膜の形成
工程に入る。図3(a) に示すように、第一及び第二の活
性領域5,6から露出するNウェル2及びPウェル3の
表面をフッ酸等により清浄化した後に、その表面を熱酸
化してSiO2からなるゲート絶縁膜7,8を50〜100
Åの厚さに形成する。
二の活性領域5,6の上にCVD法により非晶質又は多
結晶のシリコン層(半導体層)9を1500〜2500
Åの厚さに成長し、さらにBSG(boro-silicate glas
s)膜10を1000〜4000Åの厚さに成長する。そ
のBSG膜10内にはp型不純物としてホウ素が1×1
020atoms/cm3 の濃度で含まれている。
リソグラフィー法によりBSG膜10をパターニング
し、Pウェル3が形成されている領域からBSG膜10
を除去する。パターニングされたBSG膜10の縁部
は、Nウェル2とPウェル3の境界線Lを横切るような
階段状の平面形状にする。続いて、図3(c) に示すよう
に、CVD法によってBSG膜10とシリコン層9の上
にシリコン窒化膜11を1000〜2000Åの厚さに
成長し、ついで、反応性イオンエッチング(RIE)法
によりシリコン窒化膜11をほぼ垂直方向にエッチング
する。そのエッチャントは例えばフレオン系ガスであ
る。
界線Lを横切るBSG膜10の縁の側面にシリコン窒化
膜11を選択的に残存させる。このシリコン窒化膜10
を耐酸化性及び絶縁性のサイドウォール12とする。こ
れに伴い、そのBSG膜10の側方のサイドウォール1
2の平面形状は図1(b) に示すような階段状になる。続
いて、BSG膜10及びサイドウォール12をマスクに
使用して、Pウェル3側に存在するシリコン層9の上層
部に砒素や燐のようなn型不純物をイオン注入する。さ
らに、シリコン層9に注入されたn型不純物を活性化
し、かつBSG膜10内のホウ素をその下のシリコン層
9に拡散するために、BSG膜10及びシリコン層9を
900℃程度の温度で加熱する。これにより、BSG膜
10の下のシリコン層9は不純物濃度1×1020atoms/
cm3 のp型不純物領域13となり、イオン注入された領
域のシリコン層9は不純物濃度1×1020atoms/cm3 の
n型不純物領域14となる。この場合、シリコン層9の
うちサイドウォール12に覆われている領域では、p型
及びn型の不純物が拡散してpn接合が形成される。
酸によってBSG膜10を選択的に除去した後に、サイ
ドウォール12を耐酸化性マスクに使用してシリコン層
9の表面を熱酸化して膜厚500〜1000ÅのSiO2膜
(絶縁膜)15を形成する。この場合、サイドウォール
12の下にはSiO2膜15が形成されないので、ここに
は、SiO2膜15の開口部23が同時に形成されることに
なる。
膜10からのシリコン層9へのp型不純物の拡散とシリ
コン層9内のn型不純物の活性化を同時に行ってもよ
い。この場合には、BSG膜10は除去せずにそのまま
シリコン層9の上に残すことになる。次に、MOSトラ
ンジスタのデュアルゲートのパターニング工程に入る。
トリソグラフィー法によりシリコン層9とその上のSiO2
膜15及びサイドウォール12をパターニングする。こ
れにより、第一の活性領域5と第二の活性領域6を通る
2つのストライプ状のデュアルゲートパターン16,1
7を分離して形成する。これらのストライプパターン1
6,17は、第一の活性領域5のT字の横線に対応する
領域を直行して通過するとともに、第二の活性領域6の
U字の下線に対応する領域を跨ぐように配置されてい
る。
17を形成する際には、同時に、第二の活性領域6のう
ちU字の2つの縦線に対応する領域を通り、しかも、デ
ュアルゲートパターン16,17と直交する方向に延び
るワードラインパターン18を形成する。デュアルゲー
トパターン16,17のうち第一の活性領域5に重なる
部分は、図9に示す負荷トランジスタQ1 ,Q2 のゲー
ト電極として機能し、また、第二の活性領域6に重なる
部分は、駆動トランジスタQ3 ,Q4 のゲート電極とし
て機能する。さらに、ワードラインパターン18のうち
第二の活性領域6に重なる部分は、転送トランジスタQ
5 ,Q6 のゲート電極として機能する。
インパターン18,19が形成されている。これは、第
二の活性領域6と同じ機能を有する別の活性領域が第二
の活性領域6に連続して形成されているからであり、そ
こには、別のSRAMセルのワードライン19が形成さ
れている。次に、MOSトランジスタのLDD構造のソ
ース領域、ドレイン領域を形成する工程に入る。
型不純物を第一の活性領域5にイオン注入してソース領
域及びドレイン領域の浅いp型不純物拡散層20pを形
成する。その不純物濃度は1×1018〜1×1019atom
s /cm3 である。さらに、砒素、燐のようなn型不純物
を第二の活性領域6にイオン注入して浅いn型不純物拡
散層20nを形成する。その不純物濃度は1×1018〜
1×1019atoms /cm 3 である。これらのp型及びn型
の不純物をイオン注入する際には、フィールド絶縁膜4
とデュアルゲートパターン16,17、ワードラインパ
ターン18,19をマスクとして使用する。
D法により1000Åの厚さに形成した後に、図2(a)
に示すように、この絶縁膜をRIE法により略垂直エッ
チングしてデュアルゲートパターン16,17及びワー
ドラインパターン18,19の側面に絶縁性サイドウォ
ール21を形成する。これにより、デュアルゲートパタ
ーン16,17及びワードラインパターン18,19の
それぞれの上面と側面は絶縁膜に覆われた状態になる。
7、ワードラインパターン18,19、フィールド絶縁
膜4及びサイドウォール21をマスクに使用して、第一
の活性領域5にはホウ素のようなp型不純物をイオン注
入し、また、第二の活性領域6には燐のようなn型不純
物をイオン注入して、それらの領域に図4(c) に示すよ
うなp型不純物拡散層22pとn型不純物拡散層22n
を深く形成する。この場合、p型不純物拡散層22pの
不純物濃度は1×1020atoms /cm3 、n型不純物拡散
層22nの不純物濃度は1×1020atoms /cm3 であ
る。
合には、図示しないフォトレジストのパターンをマスク
として使用する。以上のn型不拡散層20n,22nと
p型不純物拡散層20n,22pによりLDD構造のソ
ース領域、ドレイン領域が構成され、MOSトランジス
タの形成工程が終わる。これにより、負荷トランジスタ
Q1 ,Q2 、駆動トランジスタQ 3 ,Q4 及び転送トラ
ンジスタQ5 ,Q6 が第一、第二の活性領域5,6に存
在する(図2(a))。
上のシリコン窒化膜よりなるサイドウォール12を熱燐
酸によって除去し、これにより、図2(b) に示すよう
に、デュアルゲートパターン16,17のシリコン層9
を露出するための開口部23を開口する。尚、シリコン
窒化膜よりなるサイドウォール12の除去は、シリコン
層9の表面を酸化してSiO2膜15を形成した直後に行っ
てもよい。
の表面にシリサイド層を形成する工程に入る。図5(a)
、図6(a) に示すように、各トランジスタを覆うよう
にCo、Ti、Niその他の金属膜25をスパッタにより形成
した後に、その金属膜25を600〜700℃で加熱す
る。これにより、図2(b) 、図5(a) 、図6(a) に示す
ように、デュアルゲートパターン16,17を構成する
シリコン層9のうちの開口部23から露出した部分の表
面と、デュアルゲートパターン16,17及びワードラ
インパターン18,19に覆われない第一及び第二の活
性領域(ソース/ドレイン領域)5,6にあるシリコン
層の表面に、それぞれ金属シリサイド層26a〜26j
を形成する。金属膜25としてTi、Co、Niがあり、その
シリサイドはTiSi、CoSi、NiSiである。これに続いて、
図5(b) 、図6(b) に示すように、H2O2+H2SO4 混合液
によるウエットエッチング法によってシリコンと反応し
なかった金属膜25を選択的に除去する。必要なら、そ
の後に第2の熱処理を加えてもよい。
介してデュアルゲートパターン16,17内のp型不純
物領域13とn型不純物領域14が接続され、デュアル
ゲートが完成する。次に、MOSトランジスタ同士を接
続する近接配線の形成工程と、電源配線やビット配線等
に接続されるコンタクトパッドの形成工程に移る。
ンジスタを覆うTiW、TiN、W、ポリサイド、シリサイ
ド等の導電膜24を形成した後に、この導電膜24をフ
ォトリソグラフィーによりパターニングする。これによ
り、図2(c) に示すように、負荷トランジスタQ1 (Q
2 )のドレイン領域D1 (D2 )と駆動トランジスタQ
3 (Q4 )のドレイン領域D3 (D4)を接続して2組
のCMOSインバータを構成するための配線27(2
8)を形成するとともに、それらの配線27(28)を
自己のMOSインバータのデュアルゲートパターン16
(17)を越えて隣のCMOSインバータのデュアルゲ
ートパターン17(16)のシリサイド層26b(26
a)まで延ばしてクロスカップリングを行う。同時に、
2つの負荷トランジスタQ1 ,Q2 の共通なソース領域
S12及びその周囲と、2つの駆動トランジスタQ3 ,Q
4 の共通なソース領域S34及びその周囲と、ビット線B
L,BLバーが接続される転送トランジスタQ5 ,Q6
のソース/ドレイン領域SD5 ,SD6 及びその周囲と
にそれぞれコンタクトパッド30〜33を形成する(図
6(c) 参照)。
部はデュアルゲートパターン16,17やワードライン
パターン18,19の一部に重なるが、それらは直に接
触することはない。なぜなら、デュアルゲートパターン
16,17やワードラインパターン18,19には絶縁
膜15,21が形成されているからである。以上のよう
にSRAMセルを構成する6個のMOSトランジスタの
形成とそれらを接続する配線の形成を終えた後に、ビッ
ト線、電源配線の接続工程に移る。
タをCVD膜よりなる層間絶縁膜34aで覆った後に、
フォトリソグラフィー法により第一の層間絶縁膜34a
をパターニングしてコンタクトホール(不図示)を形成
した後に、層間絶縁膜34aの上にタングステンやアル
ミニウムなどの一層目金属膜をスパッタにより形成し、
これをパターニングして電源配線を形成する。
配線を覆った後に、第一及び第二の層間絶縁膜34a,
34bをパターニングして2つの転送トランジスタ
Q5 ,Q 6 のソース/ドレイン領域SD5 ,SD6 のう
ちビット線BL,BLバーを接続しようとする領域にコ
ンタクトホール35を形成する。この場合、コンタクト
ホール35を形成しようとする領域の下にはコンタクト
パッド32が形成され、そのコンタクトパッド32の一
部はソース/ドレイン領域SD5 ,SD6 に接続されて
いるので、コンタクトホール形成の際の露光マスクなど
の位置合わせの余裕が確保されている。
成した後に、第二の層間絶縁膜34bの上とコンタクト
ホール35内に2層目金属を形成し、これをパーニング
してビット線38を形成し、ヴィヤホール及びコンタク
トホール35を通して転送トランジスタのソース/ドレ
イン領域SD5 、SD6 に接続する。なお、2つの駆動
トランジスタQ3 ,Q4 の共通なソース領域S34の上に
はコンタクトホール36を介してVss電源配線を、同様
にして、2つの負荷トランジスタQ5 ,Q6 の共通なソ
ース領域S12の上にはコンタクトホール37を介してV
cc電源配線を前記1層目金属膜により形成する(図2
(c))。
には、上記したようにコンタクトパッド30,31が形
成されているので、コンタクトホール36,37を形成
する際の位置合わせに余裕ができる。ところで、上記し
たように、デュアルゲートパターン16,17の上面の
シリサイド層26a,26bは、自己整合的に形成され
た幅の狭いサイドウォール12が除去された領域に形成
されているので、そのシリサイド層26a,26bの面
積は0.2×0.3μm程度と極めて狭くなる。この結果、
シリサイド層26a,26bの面積が小さくなった分だ
け、第一の活性領域5と第二の活性領域6の間の距離を
小さくしても素子形成に支障がなくなる。これは、SR
AMセルの微細化がさらに進むことを意味する。
のシリサイド層26a,26bの上に形成する耐酸化性
のパターンをフォトリソグラフィーにより形成すること
も考えられる。しかし、フォトリソグラフィーによれ
ば、レジストパターンの形成工程が加わることになるの
で、フォトマスクなどの位置合わせ余裕を確保する必要
が生じパターンが大きくなるという不都合はある。但
し、デュアルゲートにこだわる必要がない場合、つまり
シングルゲートの場合には有効な方法となる。
製造工程を説明したが、半導体記憶装置においては、多
数のSRAMセルが基板上に形成される。なお、上記し
た説明では、BSG膜10をパターニングして第二の活
性領域5のシリコン層9を露出するようにしたが、BS
G膜10の代わりにPSG膜(不図示)を形成し、この
PSG膜をパターニングして第一の活性領域5側のシリ
コン層9を露出するようにしてもよい。この場合、その
PSG膜からシリコン層9にリンを拡散するとともに、
PSG膜に覆われないシリコン層9にはB、BF2のイ
オンを注入、拡散する。この場合、サイドウォール12
は、PSG膜の側壁に形成する。 (第2実施例)ところで、デュアルゲートパターン1
6,17のp型不純物領域13とn型不純物領域14の
境界にシリサイド層26a,26bを形成する工程にお
いては、その境界でのp型不純物とn型不純物の相互拡
散が大きく、上記したサイドウォール12の面積だけで
は不十分なこともある。そのような場合には、次のよう
な工程を採用する。
図7(a) に示すようにBSG膜10と半導体層9の上に
シリコン窒化膜11を積層する。さらに、シリコン窒化
膜11とエッチング選択比を異ならせることができる
膜、例えばPSG膜40をシリコン窒化膜11の上に形
成する。このPSG膜40の膜厚は、p型不純物とn型
不純物のそれぞれの拡散長の2倍程度、例えば5000
Åの厚さにする。PSG膜40はストレスが小さいの
で、膜厚を厚くしても悪影響がない。
0をRIE法により略垂直方向に異方性エッチングし、
これにより、BSG膜10の縁部の周囲に生じるシリコ
ン窒化膜11の段差の側面にのみPSG膜40を残存さ
せる。そして、パターニングされたPSG膜40をマス
クにしてシリコン窒化膜11をエッチングすると、図7
(c) に示すように、BSG膜10の側方にシリコン窒化
膜11よりなるサイドウォール12aが形成される。
って、シリコン層9に不純物を導入してp型不純物領域
13とn型不純物領域14を形成する。ついで、BSG
膜10を除去してから、図7(c) に示すように、サイド
ウォール12aに覆われないシリコン層9の表面を酸化
してSiO2膜15を形成する。この後に、シリコン層9を
パターニングしてデュアルゲートパターン16,17を
形成し、続いてサイドウォール12aを除去し、あるい
は先にサイドウォール12aを除去した後、デュアルゲ
ートパターン16,17を形成し、露出したシリコン層
9の表面に第1実施例の工程に従ってシリサイド層26
aを形成する(図7(d))。
ール12aは、第1実施例のサイドウォール12よりも
第二の活性領域6の方に広がっている。これにより、デ
ュアルゲートパターン16,17の上のシリサイド層2
6a,26bが広くなる。この結果、p型不純物とn型
不純物の拡散距離が大きくても、シリサイド層26a,
26bは、その拡張によりp型不純物領域13とn型不
純物領域14の高濃度部分に接続されるので、p型不純
物領域13とn型不純物領域14を確実に電気的に接続
する。 (第3実施例)上記した実施例では、MOSトランジス
タのソース領域又はドレイン領域にコンタクトパッド3
0〜33を形成するようにしているが、このようなコン
タクトパッド30〜33を形成しない場合には、次のよ
うに工程を行う。
トランジスタQ3 ,Q4 の接続を終えた後に、図8(a)
に示すように、全てのMOSトランジスタを酸化アルミ
ニウム膜(Al2O3)41で覆い、続いてSOGよりなる層
間絶縁膜34を形成する。次に、図8(b) に示すように
層間絶縁膜34にコンタクトホール35を形成する。そ
の層間絶縁膜34は酸化アルミニウムに対してエッチン
グ選択性があるので、コンタクトホール35を形成する
際に、ワードラインパターン18,19やデュアルゲー
トパターン16,17を覆う絶縁膜15,21が除去さ
れることはない。そして、コンタクトホール35から露
出した酸化アルミニウム膜41をスパッタエッチによっ
て選択的に除去すればソース/ドレイン領域SD5 が現
れる。また、酸化アルミニニウムに代えてシリコンチッ
化膜を使用しても同様の効果が期待できる。 (その他の実施例)上記したコンタクトパッド30〜3
3は、デュアルゲートパターンに接続される配線と同時
にパターニングされればよく、デュアルゲートパターン
の形成工程に左右されるものではなく、従来の工程によ
り形成されたデュアルゲートパターンに接続される配線
と同時にパターニングされてもよい。従来の工程では、
前記した開口部23は、通常のフォトリソグラフィー法
により形成される。
形成工程は、SRAMセルのCMOSだけではなく、そ
れ以外の半導体装置におけるCMOSのゲートにも適用
できる。
た耐酸化性サイドウォールによってシリコンよりなる半
導体層のシリサイド形成領域を覆い、この耐酸化性サイ
ドウォールをマスクの一部に使用してp型及びn型の不
純物を打ち分け、さらに半導体層をパターニングしてデ
ュアルゲートパターンを形成した後に、耐酸化性サイド
ウォールをマスクに使用してデュアルゲートパターンの
表面を酸化し、ついで耐酸化性サイドウォールを選択的
に除去することにより露出した半導体層の表面をシリサ
イド化するようにしている。
リサイド化する領域の幅は極めて狭くなるので、デュア
ルゲートの縮小化が可能になり、SRAMセルをさらに
微細化できる。しかも、半導体層に不純物イオンを注入
する際に使用するマスクの一部や、半導体層の表面の一
部を熱酸化するする際に使用する耐酸化性マスクとし
て、自己整合的に形成される耐酸化性サイドウォールを
使用しているので、フォトリソグラフィーによりマスク
を形成する場合に比べてスループットを向上できる。
ちコンタクトホールを形成しようとする領域に配置され
るコンタクトパッドは、活性領域に形成されるMOSト
ランジスタのゲート電極パターンの表面に現れるシリサ
イド層に接続される配線を構成する導電膜から形成して
いる。このため、コンタクトパッドをパターニングする
際にシリサイド層はコンタクトパッドと離間されて配置
されているため、両者が短絡することはなく、しかも、
コンタクトパッドを形成するための新たな工程を加える
必要をなくし、コンタクト窓の位置決めをソース/ドレ
イン拡散層にセルフアライン化することが可能となる。
ルゲートを備えたSRAMセルの形成工程を示す平面図
(その1)である。
ルゲートを備えたSRAMセルの形成工程を示す平面図
(その2)である。
形成工程を示す図1(a) のA−A線から見た断面図(そ
の1)である。
形成工程を示す図1(a) のA−A線から見た断面図(そ
の2)である。
形成工程を示す図1(a) のA−A線から見た断面図(そ
の3)である。
形成工程を示す図1(a) のB−B線から見た断面図であ
る。
ルゲートを備えたSRAMセルの形成工程を示す断面図
である。
ルゲートを備えたSRAMセルの形成工程を示す断面図
である。
Mセルの回路図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】半導体層のうち第一の活性領域と第二の活
性領域を囲むフィールド酸化膜と、 前記第一の活性領域と前記第二の活性領域の上に形成さ
れ、かつ一体化されたゲート電極用パターンと、 前記ゲート電極用パターンの上の一部に形成されたシリ
サイド層と、 前記ゲート電極用パターンの上に形成されたシリサイド
層から前記第一及び第二の活性領域に延在する配線と、 前記配線を構成する導電膜から形成され、かつ、前記第
一の活性領域、前記第二の活性領域のうち前記導電膜よ
りも上層に形成される配線との接続部分とその周辺に形
成されたコンタクトパッドとを有することを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項2】半導体層のうち活性領域を囲むフィールド
酸化膜と、 前記活性領域にある前記半導体層の表面に形成されたゲ
ート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜の上に形成されて前記活性領域内から
外部に延びるゲート電極パターンと、 前記ゲート電極パターンの上の一部に形成されたシリサ
イド層と、 前記ゲート電極パターン上のシリサイド層に接続される
配線と、 前記配線を構成する導電膜から形成され、かつ、前記活
性領域のコンタクトホール形成領域及びその周辺に形成
されたコンタクトパッドとを有することを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項3】半導体層のうち第一の活性領域と第二の活
性領域を囲むフィールド酸化膜と、 前記第一の活性領域と前記第二の活性領域の前記半導体
層の表面のそれぞれに形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜及び前記フィールド酸化膜の上に並列
に形成された第一のゲート電極パターン及び第二のゲー
ト電極パターンと、 前記第一及び第二のゲート電極パターンのそれぞれの表
面を覆う絶縁膜の開口部内に形成されたシリサイド層
と、 前記第一のゲート電極パターンの上に形成されたシリサ
イド層から前記第二のゲート電極パターンを跨いで前記
第一の活性領域の不純物拡散層に接続される第一の配線
層と、 前記第二のゲート電極パターンの上に形成されたシリサ
イド層から前記第一のゲート電極パターンを跨いで前記
第二の活性領域の不純物拡散層に接続される第二の配線
層と、 前記第一及び第二の配線を構成する導電膜から形成さ
れ、かつ、前記活性領域のコンタクトホール形成領域及
びその周辺に形成されたコンタクトパッドとを有するこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】前記シリサイド層は、サリサイドにより形
成されることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求
項3に記載の半導体装置。 - 【請求項5】前記導電膜は、タングステン、窒化チタ
ン、チタンタングステン、ポリサイド、シリサイドによ
り構成されていることを特徴とする請求項1、請求項2
又は請求項3に記載の半導体装置。
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