JPH07335873A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH07335873A
JPH07335873A JP12724594A JP12724594A JPH07335873A JP H07335873 A JPH07335873 A JP H07335873A JP 12724594 A JP12724594 A JP 12724594A JP 12724594 A JP12724594 A JP 12724594A JP H07335873 A JPH07335873 A JP H07335873A
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forming
source
layer
drain
semiconductor substrate
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JP12724594A
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Jun Sakakibara
純 榊原
Fumio Obara
文雄 小原
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート電極とソース/ドレイン引き出し電極
を同時に形成して工程の簡素化を図るとともに、両電極
がオーバーラップしない構造としてゲート電極のコンタ
クトホールアスペクト比の増大を防止しコンタクト不良
の発生を低減させる。 【構成】 半導体基板1上の素子間分離領域にフィール
ド酸化膜2を形成し、所定位置にゲート酸化膜3を形成
する。そして、半導体基板1の全面に多結晶Si4を形
成し、その多結晶Si4を切断してゲート電極4b及び
ソース/ドレイン引き出し電極4aを同時に形成する。
このゲート電極4bとソース/ドレイン引き出し電極4
aとの切断部に絶縁膜5を埋め込み形成するとともに、
半導体基板1中にソース/ドレイン拡散層6を形成す
る。さらに、半導体基板の全面に層間絶縁膜を形成した
後、コンタクトホールを形成し金属配線を形成して半導
体装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係わり、特にソース/ドレインを多結晶Si電極で引き
出すことを特徴とするPPC(Pad- Poly Si-Conta
ct)型MOSFETの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ソース/ドレインを多結晶Si電極で引
き出すことを特徴とするPPC型MOSFETは、コン
タクトホールの形成がソース/ドレイン領域との合わせ
余裕に制約されないことから、ソース/ドレイン面積す
なわちトランジスタセル面積の著しい縮小が可能であ
り、LSIの微細化、高集積化に有利である。また、引
き出し電極である多結晶Si中の不純物をSi基板に固
相拡散させてソース/ドレイン拡散層を形成することに
より、浅い接合のソース/ドレインが実現でき、短チャ
ネル効果の抑制が可能となり、トランジスタの高速化、
低消費電力化に有効である。
【0003】PPC型MOSFETの製造方法は、特開
平4ー249327号公報に記載されている。これにつ
いて図4、図5を用いて概略説明する。まず、半導体基
板100上に活性領域を限定するためLOCOS法によ
りフィールド酸化膜101を形成(図4(A))した
後、ゲート酸化膜102、不純物がドープされた多結晶
Si膜103、CVD酸化膜104を順に形成し、通常
のリソグラフィ技術にてゲート電極パターンを形成する
(図4(B))。次に、イオン注入によりソース/ドレ
イン拡散層105、106を形成する(図4(C))。
そして、ゲート電極側壁部にスペーサ用絶縁膜107を
形成(図4(D))した後、全面に再び不純物がドープ
された多結晶Si膜108を形成する(図5(A))。
さらに、多結晶Si膜108の窪み部分にダミー物質1
09を形成(図5(B))し、そのダミー物質109を
マスクとして露出部分の多結晶Si膜を除去(図5
(C))し、ダミー物質109を除去してソース/ドレ
イン引き出し電極パターンを形成する(図5(D))。
最後に、層間絶縁膜としてのBPSG膜110を形成
し、コンタクトホールを開口後、金属配線111、11
2を形成する(図5(E))。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の製造方法によれ
ば、ゲート電極の形成後にソース/ドレイン引き出し電
極を形成するようにしているため、ゲート電極上に絶縁
分離層としてのCVD酸化膜104を介して引き出し電
極がオーバーラップする構造となる。このためその絶縁
分離層104を形成する工程を追加するなど工程が複雑
化することに加え、ゲート電極上には層間絶縁膜として
のBPSG膜110以外に前記絶縁分離層104が堆積
しているため、コンタクトホールのアスペクト比(コン
タクトホールの深さ/コンタクトホールの径)が増大
し、コンタクト不良が発生する問題がある。
【0005】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、ゲート電極とソース/ドレイン引き出し電極を同時
に形成して両電極がオーバーラップしない構造を実現
し、工程の複雑化を解消するとともに、ゲート電極のコ
ンタクトホールアスペクト比の増大を防止してコンタク
ト不良発生の問題を解決することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項1に記載の発明においては、半導体基
板上の素子領域の所定位置にゲート絶縁膜を形成する工
程と、前記半導体基板中にソース/ドレイン拡散層を形
成する工程と、前記素子領域全面に層間絶縁膜を形成し
た後、コンタクトホールを形成し金属配線を形成する工
程とを有する半導体装置の製造方法において、前記ゲー
ト絶縁膜形成後、前記素子領域全面に導電層を形成し、
その導電層を切断してゲート電極及びソース/ドレイン
引き出し電極を同時に形成する工程と、前記ゲート電極
と前記ソース/ドレイン引き出し電極との切断部に絶縁
膜を埋め込み形成する工程とを有することを特徴として
いる。
【0007】請求項2に記載の発明においては、半導体
基板上の素子間分離領域にフィールド酸化膜を形成し活
性領域を限定する工程と、前記活性領域の半導体を酸化
した後、ソース/ドレイン領域の酸化膜を除去してゲー
ト酸化膜を形成する工程と、前記半導体基板の全面に導
電層を形成し、その導電層を切断してゲート電極及びソ
ース/ドレイン引き出し電極を同時に形成する工程と、
前記ゲート電極と前記ソース/ドレイン引き出し電極と
の切断部に絶縁膜を埋め込み形成するとともに、前記半
導体基板中にソース/ドレイン拡散層を形成する工程
と、前記半導体基板の全面に層間絶縁膜を形成した後、
コンタクトホールを形成し金属配線を形成する工程とを
有することを特徴としている。
【0008】請求項3に記載の発明では、請求項1又は
2に記載の発明において、前記切断部を利用して前記半
導体基板に不純物をイオン注入する工程を有し、前記切
断部に絶縁膜を形成する工程は熱処理により行うもので
あって、この熱処理時に前記イオン注入された不純物に
より前記半導体基板中にソース/ドレイン緩和層が自己
整合的に形成されることを特徴としている。
【0009】請求項4に記載の発明では、請求項1乃至
3のいずれかに記載の発明において、前記導電層を形成
する工程は、不純物がドープされた多結晶シリコンを形
成する工程であることを特徴としている。請求項5に記
載の発明では、請求項4に記載の発明において、前記切
断部に絶縁膜を埋め込むとともに前記ソース/ドレイン
拡散層を形成する工程は、前記多結晶シリコンを熱酸化
することにより前記切断部にシリコン酸化膜を形成し埋
め込むと同時に、前記多結晶シリコン中の不純物を前記
半導体基板中に拡散させてソース/ドレイン拡散層を形
成する工程であることを特徴としている。
【0010】請求項6に記載の発明では、請求項1乃至
3のいずれかに記載の発明において、前記導電層を形成
する工程は、半導体基板の全面に多結晶シリコン層を形
成し、その上にシリサイド層を形成した複合層とする工
程であることを特徴としている。請求項7記載の発明で
は、請求項4に記載の発明において、前記切断部に絶縁
膜を埋め込んだ後、前記ゲート電極及び前記ソース/ド
レイン引き出し電極である前記多結晶シリコン表面を露
出させる工程と、露出した多結晶シリコン表面にシリサ
イドソースとなる金属層を形成し、熱処理にて前記露出
した多結晶シリコン表面をシリサイド化し、前記ゲート
電極及び前記引き出し電極を多結晶シリコン層とシリサ
イド層とによる複合層にすると同時に前記多結晶シリコ
ン中の不純物を前記半導体基板中に拡散させソース/ド
レイン拡散層を形成する工程と未反応の前記金属層を除
去する工程とを有することを特徴としている。
【0011】請求項8に記載の発明では、請求項7に記
載の発明において、前記金属層を形成する工程は、高融
点金属膜あるいは高融点金属合金膜あるいは高融点金属
窒化膜あるいはそれらの複合層を前記多結晶シリコン表
面に形成する工程であることを特徴としている。
【0012】
【発明の作用効果】請求項1、2に記載の発明によれ
ば、半導体基板上の素子領域の所定位置にゲート絶縁膜
を形成し、半導体基板中にソース/ドレイン拡散層を形
成するとともに、素子領域全面に層間絶縁膜を形成した
後、コンタクトホールを形成し金属配線を形成し、半導
体装置を製造する。
【0013】ここで、ゲート絶縁膜形成後、前記素子領
域全面に導電層を形成し、その導電層を切断してゲート
電極及びソース/ドレイン引き出し電極を同時に形成
し、ゲート電極と前記ソース/ドレイン引き出し電極と
の切断部に絶縁膜を埋め込み形成する工程とを有するこ
とを特徴としている。従って、ゲート電極とソース/ド
レイン引き出し電極を同時に形成するようにしているか
ら、その製造工程を大幅に簡素化することができる。
【0014】また、ゲート電極とソース/ドレイン引き
出し電極は、切断部の絶縁膜により分離されてオーバー
ラップしない構造となるため、ゲート電極のコンタクト
ホールアスペクト比の増大を防止してコンタクト不良の
発生を低減させることができる。請求項3に記載の発明
によれば、前記切断部を利用して半導体基板に不純物を
イオン注入する工程を有することによって、その後の切
断部の絶縁膜形成のための熱処理時にイオン注入された
不純物により半導体基板中にソース/ドレイン緩和層を
自己整合的に形成することができる。
【0015】請求項5に記載の発明によれば、多結晶シ
リコンを熱酸化することにより前記切断部にシリコン酸
化膜を形成し埋め込むと同時に、前記多結晶シリコン中
の不純物を前記半導体基板中に拡散させてソース/ドレ
イン拡散層を形成するようにしているから、1つの工程
で、前記切断部への絶縁膜の形成とソース/ドレイン拡
散層の形成を行うことができる。
【0016】請求項6および7に記載の発明において
は、多結晶シリコン層からゲート電極とソース/ドレイ
ン引き出し電極を同時に形成することを利用し、電極の
低抵抗化を図るシリサイド層を、一度にゲート電極とソ
ース/ドレイン引き出し電極に形成することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図1は本発明による製造方法を適用して得られた
PPC型MOSFETの断面図であり、図2(A)〜
(E)は図1の半導体装置の製造工程の概略を示す断面
図である。
【0018】まず、図2(A)に示すように、例えばP
型(100)比抵抗値が14〜22Ω・cmの単結晶S
i基板1上に活性領域を限定するために通常のLOCO
S法により例えば厚さ950nmのフィールド酸化膜2
を形成する。活性領域上に残存するシリコン酸化膜は例
えば希フッ酸によるウェットエッチングにて除去して活
性領域のSiを露出させる。
【0019】活性領域Siが露出した後、Si基板1上
に例えば厚さ13nmの酸化膜を形成し、ソース/ドレ
インとなる領域上の酸化膜を除去してゲート酸化膜3を
形成する。その酸化膜除去は、ソース/ドレイン領域に
エッチングダメージを与えないため、フォトレジストマ
スクを用い例えばフッ酸/フッ化アンモニウム混合液に
てウェットエッチングを行う(図2(B))。
【0020】ゲート酸化膜3を形成した後、導電膜とし
て例えばリン(P+ )がドープされた厚さ350nmの
多結晶Si膜4を全面に形成する(図2(C))。多結
晶Si膜4の形成方法には、まずノンドープの多結晶S
iをCVD法で形成した後、POCl3 雰囲気で高温処
理する拡散法や保護酸化膜を形成してリン(P+ )を直
接イオン注入する方法がある。またCVD法でシラン(
SiH4 )にホスフィン(PH3 )を添加することによ
り一度に形成することもできる。
【0021】導電膜形成後、通常のリソグラフィー技術
を用い異方性エッチングにて両電極領域以外の多結晶S
i4を除去し、続いてゲート電極の周辺部を電子ビーム
あるいはドライエッチング等により両電極を切断分離
し、ゲート電極パターン4b及びソース/ドレイン引き
出し電極パターン4aを形成する(図2(D))。ゲー
ト電極4b及びソース/ドレイン引き出し電極4aを形
成した後、両電極切断溝を利用してソース/ドレイン緩
和層となる不純物例えばリン(P+ )を自己整合的にイ
オン注入する。
【0022】次に、両電極を熱酸化してシリコン酸化膜
5を切断部に埋め込む。このとき、イオン注入された不
純物によりソース/ドレイン緩和層7が形成されるとと
もに、引き出し電極4a中の不純物であるリン(P+ )
がSi基板1に拡散していきソース/ドレイン拡散層6
が同時に形成される(図2(E))。このような固相拡
散により、短チャネル効果の抑制や低消費電力化に有効
な接合深さが浅くしかも接合リーク電流が少ないソース
/ドレイン拡散層6を形成することができる。接合深
さ、すなわち拡散深さは酸化温度及び酸化時間により制
御することができる。
【0023】なお、前記切断部への絶縁物の埋め込みは
CVD酸化膜でもよい。この場合、CVD酸化膜形成
後、ソース/ドレインを形成するため熱処理が必要であ
る。以降、通常のプロセスを用いて、層間絶縁膜8、金
属配線9を形成し、図1に示すPPC型MOSFETを
構成させる。すなわち、例えば厚さ600nmのBPS
G膜8を形成、リフロー後、コンタクトホールを開口し
て、例えば厚さ600nmのAl層9を形成した後、A
l配線パターンを形成する。
【0024】本実施例によるPPC型MOSFETの製
造方法によれば、工程の大幅な簡素化を図ることができ
る。すなわち、図4、図5に示す従来のものによれば、
導電膜、CVD酸化膜の形成後、ゲート電極を形成し、
その後にソース/ドレイン引き出し電極を形成するよう
にしているから、図4、図5に示すように多くの工程を
必要とするのに対し、上記実施例による製造方法によれ
ば、基板全面に形成した導電層4からゲート電極4bと
ソース/ドレイン引き出し電極4aを同時に形成するよ
うにしているから、導電層の形成からソース/ドレイン
引き出し電極の形成までの工程を、上記従来のものに比
べて大幅に簡素化することができる。
【0025】さらに、ゲート電極4bとソース/ドレイ
ン引き出し電極4aはオーバーラップしない構造となる
ため、ゲート電極4b上にBPSG膜8以外の絶縁膜は
堆積されないことからコンタクトホールのアスペクト比
の増大がなくコンタクト不良発生を防止できる。従っ
て、性能及び信頼性の高い半導体装置を実現することが
可能である。
【0026】なお、ゲート電極4b及びソース/ドレイ
ン引き出し電極4aの抵抗を下げるために、サリサイド
プロセスを適用し、多結晶Si4上に高融点金属シリサ
イド層を形成するようにしてもよい。シリサイドソース
として多結晶Si4上に形成される金属層としては、高
融点金属膜、あるいは高融点金属合金膜、あるいは高融
点金属窒化膜、あるいはそれらの複合層のものを用いる
ことができる。
【0027】高融点金属シリサイド層を形成する場合の
製造方法を図3により説明する。まず、両電極の切断部
に絶縁物を埋め込んだ後、異方性エッチバックにより両
電極の多結晶Si4表面を露出させ、シリサイドソース
金属膜、例えばチタン(Ti)10を全面に形成する
(図3(A))。そして、熱処理を施し、多結晶Si4
上にチタンシリサイド11を形成させる(図3
(B))。ここで、チタンシリサイド11は選択的に多
結晶Si4上のみに形成され、切断部の絶縁膜上のTi
10は未反応のまま残る。ソース/ドレイン引き出し電
極及びゲート電極との電気的導通を防止するため、未反
応のTi10を除去し、最後に層間絶縁膜、金属配線を
形成する(図3(C))。
【0028】このように、全面に形成した導電層からゲ
ート電極とソース/ドレイン引き出し電極を同時に形成
することにより、サリサイドプロセスが適用可能であ
る。このようなシリサイド層の形成は、トランジスタ動
作の高速化に有効である。なお、上記実施例において
は、ゲート電極とソース/ドレイン引き出し電極との切
断部に絶縁膜を埋め込み形成すると同時に、Si基板1
中にソース/ドレイン拡散層を形成するようにするよう
にしたものを示したが、ソース/ドレイン拡散層の形成
と絶縁膜を埋め込み形成とは別々に行うようにしてもよ
い。この場合に、熱処理でソース/ドレイン拡散層を形
成し、その後に再び熱酸化して切断部に絶縁膜を埋め込
み形成する、あるいはCVDによる酸化膜を全面に形成
して絶縁膜を形成するようにする。また、その逆に、C
VDによる酸化膜を全面に形成して埋め込み絶縁膜を形
成した後、熱処理にてソース/ドレイン拡散層を形成す
るようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法により製造される半導体装置
の断面図である。
【図2】図1に示す半導体装置を製造する工程を示す工
程図である。
【図3】本発明の他の製造方法を示す工程図である。
【図4】従来の製造方法の前半部分を示す工程図であ
る。
【図5】図4に続く製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
1 Si基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 多結晶Si 4a、4b ソース/ドレイン引き出し電極、ゲート電
極 5 シリコン酸化膜 6 ソース/ドレイン拡散層 7 ソース/ドレイン緩和層 8 層間絶縁膜 9 金属配線 10 チタン層 11 チタンシリサイド層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上の素子領域の所定位置にゲ
    ート絶縁膜を形成する工程と、前記半導体基板中にソー
    ス/ドレイン拡散層を形成する工程と、前記素子領域全
    面に層間絶縁膜を形成した後、コンタクトホールを形成
    し金属配線を形成する工程とを有する半導体装置の製造
    方法において、 前記ゲート絶縁膜形成後、前記素子領域全面に導電層を
    形成し、その導電層を切断してゲート電極及びソース/
    ドレイン引き出し電極を同時に形成する工程と、 前記ゲート電極と前記ソース/ドレイン引き出し電極と
    の切断部に絶縁膜を埋め込み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。
  2. 【請求項2】 半導体基板上の素子間分離領域にフィー
    ルド酸化膜を形成し活性領域を限定する工程と、 前記活性領域の半導体を酸化した後、ソース/ドレイン
    領域の酸化膜を除去してゲート酸化膜を形成する工程
    と、 前記半導体基板の全面に導電層を形成し、その導電層を
    切断してゲート電極及びソース/ドレイン引き出し電極
    を同時に形成する工程と、 前記ゲート電極と前記ソース/ドレイン引き出し電極と
    の切断部に絶縁膜を埋め込み形成するとともに、前記半
    導体基板中にソース/ドレイン拡散層を形成する工程
    と、 前記半導体基板の全面に層間絶縁膜を形成した後、コン
    タクトホールを形成し金属配線を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。
  3. 【請求項3】 前記切断部を利用して前記半導体基板に
    不純物をイオン注入する工程を有し、前記切断部に絶縁
    膜を形成する工程は熱処理により行うものであって、こ
    の熱処理時に前記イオン注入された不純物により前記半
    導体基板中にソース/ドレイン緩和層が自己整合的に形
    成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導
    体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記導電層を形成する工程は、不純物が
    ドープされた多結晶シリコンを形成する工程であること
    を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体
    装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記切断部に絶縁膜を埋め込むとともに
    前記ソース/ドレイン拡散層を形成する工程は、前記多
    結晶シリコンを熱酸化することにより前記切断部にシリ
    コン酸化膜を形成し埋め込むと同時に、前記多結晶シリ
    コン中の不純物を前記半導体基板中に拡散させてソース
    /ドレイン拡散層を形成する工程であることを特徴とす
    る請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記導電層を形成する工程は、半導体基
    板の全面に多結晶シリコン層を形成し、その上にシリサ
    イド層を形成した複合層とする工程であることを特徴と
    する請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置の製
    造方法。
  7. 【請求項7】 前記切断部に絶縁膜を埋め込んだ後、前
    記ゲート電極及び前記ソース/ドレイン引き出し電極で
    ある前記多結晶シリコン表面を露出させる工程と、 露出した多結晶シリコン表面にシリサイドソースとなる
    金属層を形成し、熱処理にて前記露出した多結晶シリコ
    ン表面をシリサイド化し、前記ゲート電極及び前記引き
    出し電極を多結晶シリコン層とシリサイド層とによる複
    合層にすると同時に前記多結晶シリコン中の不純物を前
    記半導体基板中に拡散させソース/ドレイン拡散層を形
    成する工程と未反応の前記金属層を除去する工程とを有
    することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製
    造方法。
  8. 【請求項8】 前記金属層を形成する工程は、高融点金
    属膜あるいは高融点金属合金膜あるいは高融点金属窒化
    膜あるいはそれらの複合層を前記多結晶シリコン表面に
    形成する工程であることを特徴とする請求項7に記載の
    半導体装置の製造方法。
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WO2013011787A1 (ja) * 2011-07-15 2013-01-24 住友電気工業株式会社 半導体装置の製造方法

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