JPH08181312A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH08181312A
JPH08181312A JP33722594A JP33722594A JPH08181312A JP H08181312 A JPH08181312 A JP H08181312A JP 33722594 A JP33722594 A JP 33722594A JP 33722594 A JP33722594 A JP 33722594A JP H08181312 A JPH08181312 A JP H08181312A
Authority
JP
Japan
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insulating film
gate electrode
film
cap
semiconductor device
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Withdrawn
Application number
JP33722594A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Ishikawa
明夫 石川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH08181312A publication Critical patent/JPH08181312A/en
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain a self-aligned contact in which a gate electrode is not short-circuited with an interconnection layer even when the film thickness of a cap nitride film formed on the gate electrode for a MOS transistor is made small. CONSTITUTION: A cap nitride film 5 is made to protrude from side faces of a gate electrode 4, and parts under its protruding parts are filled with a sidewall oxide film 7. As a result, the isolation distance between the gate electrode 4 and a polycrystal silicon interconnection 9 becomes large, and the film thickness of the cap nitride film 5 can be made small. Consequently, the difference in level on the surface of a substrate 1 becomes small, and the step coverage of the polycrystal silicon interconnection 9 is enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関し、自己整合型ソース・ドレインコンタクト
を有するMOS型トランジスタ等の半導体装置に用いて
好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method, and is suitable for use in a semiconductor device such as a MOS transistor having a self-aligned source / drain contact.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSトランジスタのソース・ドレイン
拡散層に接続される配線層形成用のコンタクト孔を自己
整合的に形成し、ゲート電極と配線層との短絡を防止す
る方法として、例えば特開昭62−45069号公報に
記載のような方法が知られている。以下、上記公報に記
載の配線層形成方法について、図5を参照して説明す
る。
2. Description of the Related Art A method for forming a contact hole for forming a wiring layer connected to a source / drain diffusion layer of a MOS transistor in a self-aligning manner to prevent a short circuit between a gate electrode and the wiring layer is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open A method as described in JP-A-62-45069 is known. The wiring layer forming method described in the above publication will be described below with reference to FIG.

【0003】まず、図5(a)に示すように、P型シリ
コン基板101の表面部にLOCOS法によりフィール
ド酸化膜102を形成した後、フィールド酸化膜102
で囲まれた素子形成領域の表面に熱酸化膜103を形成
する。しかる後、全面にリンドープ多結晶シリコン膜及
びシリコン窒化膜を成膜し、これらを選択的にエッチン
グ除去してゲート電極104及びキャップ絶縁膜105
を形成する。さらに、ゲート電極104をマスクとして
リンをイオン注入することによって、シリコン基板10
1の表面部にN型のソース・ドレイン106を形成す
る。
First, as shown in FIG. 5A, after a field oxide film 102 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 101 by the LOCOS method, the field oxide film 102 is formed.
A thermal oxide film 103 is formed on the surface of the element formation region surrounded by. Then, a phosphorus-doped polycrystalline silicon film and a silicon nitride film are formed on the entire surface, and these are selectively removed by etching to remove the gate electrode 104 and the cap insulating film 105.
To form. Further, phosphorus is ion-implanted using the gate electrode 104 as a mask, so that the silicon substrate 10
An N-type source / drain 106 is formed on the surface portion 1.

【0004】次に、図5(b)に示すように、全面に形
成した層間絶縁膜107にソース・ドレイン106に達
するとともにゲート電極104の側壁が露出するような
コンタクト孔108を開孔する。そして、全面にシリコ
ン酸化膜109を成膜する。
Next, as shown in FIG. 5B, a contact hole 108 is formed in the interlayer insulating film 107 formed on the entire surface so as to reach the source / drain 106 and expose the sidewall of the gate electrode 104. Then, a silicon oxide film 109 is formed on the entire surface.

【0005】次に、図5(c)に示すように、シリコン
酸化膜109の異方性エッチングを行って、層間絶縁膜
107並びにゲート電極104及びキャップ絶縁膜10
5にサイドウォール酸化膜110を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, the silicon oxide film 109 is anisotropically etched to form the interlayer insulating film 107, the gate electrode 104 and the cap insulating film 10.
A side wall oxide film 110 is formed at 5.

【0006】次に、図5(d)に示すように、ソース・
ドレイン106と接続される配線層であるアルミニウム
電極111を、コンタクト孔108が埋め込まれるよう
に形成する。
Next, as shown in FIG.
An aluminum electrode 111, which is a wiring layer connected to the drain 106, is formed so as to fill the contact hole 108.

【0007】上述の手段によると、サイドウォール酸化
膜110によりゲート電極104とアルミニウム電極1
11との短絡が回避できるとともに、コンタクト孔10
8の設計余裕を十分にとる必要がなくなって素子の微細
化を図ることができる。
According to the above means, the sidewall oxide film 110 is used to form the gate electrode 104 and the aluminum electrode 1.
A short circuit with 11 can be avoided, and the contact hole 10
It is not necessary to take sufficient design margin 8 and the element can be miniaturized.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の手段においては、ゲート電極104とアルミ
ニウム電極111とを離隔するサイドウォール酸化膜1
10の幅が狭い場合、これら両者の絶縁を保つことが困
難であった。特に、キャップ絶縁膜105の膜厚が小さ
いときには、ゲート電極104とアルミニウム電極11
1とがサイドウォール酸化膜110の先端部の極めて幅
が狭い箇所を介して離隔されるために、ゲート電極10
4とアルミニウム電極111とが短絡してしまい、素子
の信頼性が失われるという事態が生じていた。
However, in the means disclosed in the above publication, the sidewall oxide film 1 for separating the gate electrode 104 and the aluminum electrode 111 from each other.
When the width of 10 is narrow, it was difficult to maintain the insulation between them. In particular, when the film thickness of the cap insulating film 105 is small, the gate electrode 104 and the aluminum electrode 11
1 and the gate electrode 10 are separated from each other via the extremely narrow portion of the tip end portion of the sidewall oxide film 110.
4 and the aluminum electrode 111 were short-circuited, and the reliability of the device was lost.

【0009】一方、ゲート電極104とアルミニウム電
極111との短絡を防止するためにキャップ絶縁膜10
5の膜厚を大きくした場合には、シリコン基板101表
面の段差が大きくなってアルミニウム電極111のステ
ップカバレッジが悪化し、アルミニウム電極111とソ
ース・ドレイン106とが確実に接続されなくなるとい
う問題が生じていた。そのため、コンタクト部をタング
ステン等の高融点金属で埋め込んだ後にアルミニウム電
極を形成しなければならない等、工程数の増加が避けら
れなかった。
On the other hand, in order to prevent a short circuit between the gate electrode 104 and the aluminum electrode 111, the cap insulating film 10 is formed.
When the film thickness of No. 5 is increased, the step difference on the surface of the silicon substrate 101 is increased, the step coverage of the aluminum electrode 111 is deteriorated, and the aluminum electrode 111 and the source / drain 106 are not reliably connected. Was there. Therefore, the aluminum electrode must be formed after the contact portion is filled with a refractory metal such as tungsten, which inevitably increases the number of steps.

【0010】そこで、本発明の目的は、キャップ絶縁膜
の膜厚を小さくすることにより不純物拡散層とこれに接
続される配線層との接続の信頼性を向上させるととも
に、ゲート電極と配線層との短絡を確実に防止すること
ができる自己整合的なコンタクトを有する半導体装置及
びその製造方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to improve the reliability of the connection between the impurity diffusion layer and the wiring layer connected thereto by reducing the film thickness of the cap insulating film, and to improve the reliability of the connection between the gate electrode and the wiring layer. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having a self-aligned contact capable of surely preventing a short circuit of the semiconductor device and a manufacturing method thereof.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形
成されたゲート電極と、前記半導体基板の表面部に形成
された不純物拡散層と、前記不純物拡散層に接続された
配線層とを有する半導体装置において、前記ゲート電極
の上には前記ゲート電極の側面から突出するようにキャ
ップ絶縁膜が形成され、前記ゲート電極と前記配線層と
を離隔する前記キャップ絶縁膜及び前記ゲート電極のサ
イドウォール絶縁膜が、前記キャップ絶縁膜の突出部の
下の空隙を埋め込むように形成されている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a gate electrode formed on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and impurity diffusion formed on the surface of the semiconductor substrate. In a semiconductor device having a layer and a wiring layer connected to the impurity diffusion layer, a cap insulating film is formed on the gate electrode so as to project from a side surface of the gate electrode, and the gate electrode and the wiring. The cap insulating film and the sidewall insulating film of the gate electrode separating the layer are formed so as to fill the void below the protruding portion of the cap insulating film.

【0012】本発明の一態様においては、前記キャップ
絶縁膜がシリコン窒化膜であり、前記サイドウォール絶
縁膜がシリコン酸化膜である。
In one aspect of the present invention, the cap insulating film is a silicon nitride film and the sidewall insulating film is a silicon oxide film.

【0013】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に第1の絶縁膜、第1の導電膜及び第2の
絶縁膜を順次形成する工程と、前記第2の絶縁膜及び前
記第1の導電膜を異方性エッチングすることにより選択
的に除去してキャップ絶縁膜及びゲート電極を夫々形成
する工程と、前記キャップ絶縁膜をマスクとして前記ゲ
ート電極を等方性エッチングすることにより、前記ゲー
ト電極をサイドエッチングする工程と、前記ゲート電極
のサイドエッチングされた部分を埋め込むようにして、
前記キャップ絶縁膜とは材料の異なる第3の絶縁膜を全
面に形成する工程と、前記キャップ絶縁膜をマスクとし
てイオン注入を行うことによって、前記半導体基板の表
面部に不純物拡散層を形成する工程と、前記キャップ絶
縁膜をエッチングストッパーとして前記第3の絶縁膜を
異方性エッチングすることによって、前記不純物拡散層
を露出させるとともに前記キャップ絶縁膜及び前記ゲー
ト電極の側面にサイドウォール絶縁膜を形成する工程
と、前記不純物拡散層に接続される配線層を形成する工
程とを有している。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is
Selected by sequentially forming a first insulating film, a first conductive film, and a second insulating film on a semiconductor substrate, and anisotropically etching the second insulating film and the first conductive film. And removing each of them to form a cap insulating film and a gate electrode respectively, a step of isotropically etching the gate electrode by using the cap insulating film as a mask to side-etch the gate electrode, and the gate electrode By embedding the side-etched part of
A step of forming a third insulating film made of a material different from that of the cap insulating film on the entire surface, and a step of forming an impurity diffusion layer on the surface portion of the semiconductor substrate by performing ion implantation using the cap insulating film as a mask. And anisotropically etching the third insulating film using the cap insulating film as an etching stopper to expose the impurity diffusion layer and form a sidewall insulating film on the side surfaces of the cap insulating film and the gate electrode. And a step of forming a wiring layer connected to the impurity diffusion layer.

【0014】[0014]

【作用】本発明の半導体装置においては、キャップ絶縁
膜がゲート電極の側面から突出するように形成され且つ
サイドウォール絶縁膜がキャップ絶縁膜の下の空隙を埋
め込むように形成されているので、キャップ絶縁膜の膜
厚が小さい場合であってもゲート電極と配線層との離隔
距離が従来よりも長くなる。従って、サイドウォール絶
縁膜の幅の大小に関わらずゲート電極と配線層との短絡
を確実に防止することができる。また、キャップ絶縁膜
の膜厚を大きく形成する必要がなくなるので、半導体基
板表面の段差を小さくすることができ、配線層のステッ
プカバレッジが向上するので、配線層と不純物拡散層と
が確実に接続される。
In the semiconductor device of the present invention, the cap insulating film is formed so as to project from the side surface of the gate electrode, and the sidewall insulating film is formed so as to fill the void below the cap insulating film. Even when the thickness of the insulating film is small, the distance between the gate electrode and the wiring layer becomes longer than in the conventional case. Therefore, a short circuit between the gate electrode and the wiring layer can be surely prevented regardless of the width of the sidewall insulating film. Further, since it is not necessary to form the cap insulating film with a large film thickness, the step on the surface of the semiconductor substrate can be reduced and the step coverage of the wiring layer is improved, so that the wiring layer and the impurity diffusion layer can be reliably connected. To be done.

【0015】また、本発明の半導体装置の製造方法にお
いては、キャップ絶縁膜をエッチングストッパーとして
異方性エッチングしてサイドウォール絶縁膜を形成する
ので、ゲート電極のサイドエッチングされた部分にサイ
ドウォール絶縁膜を確実に残存させることができる。従
って、本発明の半導体装置を容易且つ少ない工程で得る
ことができる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the sidewall insulating film is formed by anisotropic etching using the cap insulating film as an etching stopper, the sidewall insulating film is formed on the side-etched portion of the gate electrode. The film can be surely left. Therefore, the semiconductor device of the present invention can be obtained easily and with a small number of steps.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明を実施例につき図面を参照して
説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

【0017】図1に本実施例に係るMOSトランジスタ
を含む半導体装置の断面図を示す。図1において、P型
のシリコン基板1は、フィールド酸化膜2によって素子
分離されており、フィールド酸化膜2で取り囲まれた素
子領域のシリコン基板1上には、膜厚20nm程度のゲ
ート酸化膜3を介してリンドープ多結晶シリコンからな
る膜厚200nm程度のゲート電極4が形成されてい
る。また、ゲート電極4の両側のシリコン基板1の表面
部には、リン等のN型不純物がドープされた不純物拡散
層であるソース・ドレイン8が形成されている。リン等
のN型不純物がドープされた膜厚200nm程度の多結
晶シリコン配線9はソース・ドレイン8と外部電源等と
を結んでソース・ドレイン8を所定電位に保つためのも
のであり、ソース・ドレイン8に接続されている。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device including a MOS transistor according to this embodiment. In FIG. 1, a P-type silicon substrate 1 is element-isolated by a field oxide film 2, and a gate oxide film 3 having a thickness of about 20 nm is formed on the silicon substrate 1 in an element region surrounded by the field oxide film 2. A gate electrode 4 made of phosphorus-doped polycrystal silicon and having a film thickness of about 200 nm is formed through. Source / drain 8 which is an impurity diffusion layer doped with N-type impurities such as phosphorus is formed on the surface of the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode 4. The polycrystalline silicon wiring 9 having a film thickness of about 200 nm doped with N-type impurities such as phosphorus is used to connect the source / drain 8 and an external power source or the like to keep the source / drain 8 at a predetermined potential. It is connected to the drain 8.

【0018】ゲート電極4の上には、ゲート電極4の側
面から左右夫々50nm程度横方向に突出するように膜
厚150nm程度のキャップ窒化膜5が形成されてい
る。そして、ゲート電極4及びキャップ窒化膜5の側面
には、キャップ窒化膜5の下の空隙、即ちキャップ窒化
膜5とゲート電極4とゲート絶縁膜3とで取り囲まれた
凹部を埋め込むようにサイドウォール酸化膜7が形成さ
れている。このサイドウォール酸化膜7によって、ゲー
ト電極4と多結晶シリコン配線9との絶縁が担保されて
いる。
A cap nitride film 5 having a film thickness of about 150 nm is formed on the gate electrode 4 so as to project laterally from the side surface of the gate electrode 4 by about 50 nm in the lateral direction. Then, sidewalls are formed on the side surfaces of the gate electrode 4 and the cap nitride film 5 so as to fill a void below the cap nitride film 5, that is, a recess surrounded by the cap nitride film 5, the gate electrode 4, and the gate insulating film 3. Oxide film 7 is formed. The sidewall oxide film 7 ensures the insulation between the gate electrode 4 and the polycrystalline silicon wiring 9.

【0019】全面を覆うように形成された層間絶縁膜1
0の上には、アルミニウム配線11が形成され、さらに
このアルミニウム配線11を覆うように層間絶縁膜12
が形成されている。
Interlayer insulating film 1 formed so as to cover the entire surface
0, an aluminum wiring 11 is formed, and an interlayer insulating film 12 is formed so as to cover the aluminum wiring 11.
Are formed.

【0020】図1に示すMOSトランジスタにおいて
は、キャップ窒化膜5がゲート電極4の側面から突出す
るように形成され且つサイドウォール酸化膜7がキャッ
プ窒化膜5の下の空隙を埋め込むように形成されている
ので、ゲート電極4と多結晶シリコン配線9とをこれら
両者の短絡を防止するために十分な距離だけ離隔してい
る。従って、ゲート電極4と多結晶シリコン配線9との
短絡が確実に防止される。
In the MOS transistor shown in FIG. 1, the cap nitride film 5 is formed so as to project from the side surface of the gate electrode 4, and the sidewall oxide film 7 is formed so as to fill the void under the cap nitride film 5. Therefore, the gate electrode 4 and the polycrystalline silicon wiring 9 are separated by a sufficient distance to prevent a short circuit between them. Therefore, the short circuit between the gate electrode 4 and the polycrystalline silicon wiring 9 is surely prevented.

【0021】また、キャップ窒化膜5の膜厚を小さくす
ることによって、シリコン基板1の表面の段差が小さく
なる。従って、多結晶シリコン配線9のステップカバレ
ッジが良好であり、多結晶シリコン配線9とソース・ド
レイン8とが確実に接続される。
Further, by reducing the film thickness of the cap nitride film 5, the step difference on the surface of the silicon substrate 1 is reduced. Therefore, the step coverage of the polycrystalline silicon wiring 9 is good, and the polycrystalline silicon wiring 9 and the source / drain 8 are reliably connected.

【0022】次に、図1の半導体装置の製造方法につい
て、図2〜図4を参照して説明する。まず、図2(a)
に示すように、P型シリコン基板1の表面部にLOCO
S法によりフィールド酸化膜2を形成した後、フィール
ド酸化膜2で囲まれた素子領域の表面に熱酸化法により
膜厚20nm程度のゲート酸化膜3を形成する。しかる
後、全面に膜厚200nm程度のリンドープ多結晶シリ
コン膜14及び膜厚150nm程度のシリコン窒化膜1
5を成膜する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. First, FIG. 2 (a)
As shown in, the LOCO is formed on the surface of the P-type silicon substrate 1.
After forming the field oxide film 2 by the S method, the gate oxide film 3 having a film thickness of about 20 nm is formed on the surface of the element region surrounded by the field oxide film 2 by the thermal oxidation method. Thereafter, the phosphorus-doped polycrystalline silicon film 14 having a film thickness of about 200 nm and the silicon nitride film 1 having a film thickness of about 150 nm are formed on the entire surface.
5 is formed into a film.

【0023】次に、図2(b)に示すように、所定形状
に加工されたフォトレジスト6をマスクとしてシリコン
窒化膜15を選択的にエッチング除去することにより、
多結晶シリコン膜14上にキャップ窒化膜5を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 2B, the silicon nitride film 15 is selectively removed by etching using the photoresist 6 processed into a predetermined shape as a mask.
A cap nitride film 5 is formed on the polycrystalline silicon film 14.

【0024】次に、図2(c)に示すように、フォトレ
ジスト6を除去した後、キャップ窒化膜5をマスクとし
て異方性エッチングを行うことによって、多結晶シリコ
ン膜14を選択的に除去してキャップ窒化膜5の下にゲ
ート電極4を形成する。尚、さらにエッチングを行うこ
とによりゲート電極4に被覆されていない部分のゲート
酸化膜3を除去してもよい。
Next, as shown in FIG. 2C, after the photoresist 6 is removed, anisotropic etching is performed using the cap nitride film 5 as a mask to selectively remove the polycrystalline silicon film 14. Then, the gate electrode 4 is formed under the cap nitride film 5. Incidentally, the gate oxide film 3 in the portion not covered with the gate electrode 4 may be removed by further etching.

【0025】次に、図3(a)に示すように、キャップ
窒化膜5をマスクとして等方性エッチングを行う。この
エッチングによって、ゲート電極4はサイドエッチング
され、この結果、キャップ窒化膜5はゲート電極4の側
面から左右夫々50nm程度横方向に突出したような形
状となる。つまり、ゲート電極4及びキャップ窒化膜5
の断面は略T字型になる。
Next, as shown in FIG. 3A, isotropic etching is performed using the cap nitride film 5 as a mask. By this etching, the gate electrode 4 is side-etched, and as a result, the cap nitride film 5 has a shape protruding laterally from the side surface of the gate electrode 4 by about 50 nm on each side. That is, the gate electrode 4 and the cap nitride film 5
Has a substantially T-shaped cross section.

【0026】次に、図3(b)に示すように、全面に膜
厚200nm程度のシリコン酸化膜17をCVD法によ
って成膜する。このシリコン酸化膜17によって、ゲー
ト電極4のサイドエッチングされた部分であるキャップ
窒化膜5の突出部の下の空隙が埋め込まれる。しかる
後、キャップ窒化膜5をマスクとしてリン等のN型不純
物をイオン注入し熱処理を行うことによって、シリコン
基板1の表面部にN型の不純物拡散層であるソース・ド
レイン8を形成する。尚、イオン注入はシリコン酸化膜
17の成膜前やゲート電極4の等方性エッチングの前に
行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 3B, a silicon oxide film 17 having a film thickness of about 200 nm is formed on the entire surface by a CVD method. The silicon oxide film 17 fills the space under the protruding portion of the cap nitride film 5, which is the side-etched portion of the gate electrode 4. Thereafter, N-type impurities such as phosphorus are ion-implanted using the cap nitride film 5 as a mask and heat treatment is performed to form the source / drain 8 that is an N-type impurity diffusion layer on the surface portion of the silicon substrate 1. The ion implantation may be performed before the silicon oxide film 17 is formed or before the isotropic etching of the gate electrode 4.

【0027】次に、図3(c)に示すように、キャップ
窒化膜5をエッチングストッパーとしてシリコン酸化膜
17及びゲート酸化膜3に異方性エッチングを施し、ソ
ース・ドレイン8を露出させる。さらに、この異方性エ
ッチングを行った結果、ゲート電極4及びキャップ窒化
膜5の側面にはキャップ窒化膜5の突出部の下の空隙を
埋め込むサイドウォール酸化膜7が形成される。このよ
うに本実施例では、キャップ窒化膜5をエッチングスト
ッパーとして異方性エッチングしてサイドウォール酸化
膜7を形成するので、シリコン酸化膜17がオーバーエ
ッチングされることがなく、ゲート電極4のサイドエッ
チングされた部分にサイドウォール酸化膜7を確実に残
存させることができる。
Next, as shown in FIG. 3C, the silicon nitride film 17 and the gate oxide film 3 are anisotropically etched using the cap nitride film 5 as an etching stopper to expose the source / drain 8. Further, as a result of this anisotropic etching, a sidewall oxide film 7 is formed on the side surfaces of the gate electrode 4 and the cap nitride film 5 so as to fill the void under the protruding portion of the cap nitride film 5. As described above, in this embodiment, since the sidewall oxide film 7 is formed by anisotropically etching the cap nitride film 5 as an etching stopper, the silicon oxide film 17 is not over-etched, and the side of the gate electrode 4 is not etched. The sidewall oxide film 7 can be surely left in the etched portion.

【0028】次に、図4に示すように、膜厚200nm
程度のリンドープ多結晶シリコン配線9をソース・ドレ
イン8の夫々に接続されるようにパターン形成する。し
かる後、層間絶縁膜10、アルミニウム配線11及び層
間絶縁膜12を順次形成することによって、図1に示す
ような半導体装置を得る。
Next, as shown in FIG. 4, the film thickness is 200 nm.
A pattern of the phosphorus-doped polycrystalline silicon wiring 9 is formed so as to be connected to each of the source / drain 8. Thereafter, the interlayer insulating film 10, the aluminum wiring 11 and the interlayer insulating film 12 are sequentially formed to obtain a semiconductor device as shown in FIG.

【0029】以上説明したように、本実施例では、キャ
ップ窒化膜5がゲート電極4の側面から突出するように
形成され且つサイドウォール酸化膜7がキャップ窒化膜
5の下の空隙を埋め込むように形成されているので、ゲ
ート電極4と多結晶シリコン配線9とをこれら両者の短
絡を防止するために十分な距離だけ離隔することができ
る。従って、ゲート電極4と多結晶シリコン配線9との
短絡を確実に防止することができる。また、ゲート電極
4と多結晶シリコン配線9との短絡防止のためにキャッ
プ窒化膜5の膜厚を大きくする必要がなくなるため、シ
リコン基板1の表面の段差を小さくすることができるの
で、多結晶シリコン配線9のステップカバレッジが向上
し、多結晶シリコン配線9とソース・ドレイン8とが確
実に接続される。
As described above, in this embodiment, the cap nitride film 5 is formed so as to project from the side surface of the gate electrode 4, and the sidewall oxide film 7 fills the void under the cap nitride film 5. Since it is formed, the gate electrode 4 and the polycrystalline silicon wiring 9 can be separated by a sufficient distance to prevent a short circuit between them. Therefore, it is possible to reliably prevent a short circuit between the gate electrode 4 and the polycrystalline silicon wiring 9. Further, since it is not necessary to increase the film thickness of the cap nitride film 5 in order to prevent a short circuit between the gate electrode 4 and the polycrystalline silicon wiring 9, it is possible to reduce the step difference on the surface of the silicon substrate 1, so that the polycrystalline film is formed. The step coverage of the silicon wiring 9 is improved, and the polycrystalline silicon wiring 9 and the source / drain 8 are reliably connected.

【0030】さらに、キャップ窒化膜5をエッチングス
トッパーとして異方性エッチングによりサイドウォール
酸化膜7を形成するので、シリコン酸化膜17がオーバ
ーエッチングされることがなく、ゲート電極4のサイド
エッチングされた部分にサイドウォール酸化膜7を確実
に残存させることができる。従って、容易且つ少ない工
程で半導体装置の製造を行うことができる。
Further, since the side wall oxide film 7 is formed by anisotropic etching using the cap nitride film 5 as an etching stopper, the silicon oxide film 17 is not over-etched, and the side-etched portion of the gate electrode 4 is not etched. Further, the sidewall oxide film 7 can be surely left. Therefore, the semiconductor device can be manufactured easily and in a small number of steps.

【0031】以上本発明を実施例につき説明したが、本
発明は上述の実施例に限定されるものではなく材料や数
値等について様々な設計変更が可能である。例えば、多
結晶シリコン配線9の代わりに、アルミニウム等の金属
或いはその合金からなる配線やシリサイド或いはポリサ
イド配線を用いることができる。また、シリコン基板1
は、SOI基板やガリウム砒素基板であってもよい。さ
らに、本発明はMOSトランジスタに限らずフィールド
シールド素子分離構造に適用することも可能である。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various design changes can be made to materials, numerical values and the like. For example, instead of the polycrystalline silicon wiring 9, a wiring made of a metal such as aluminum or an alloy thereof, a silicide or a polycide wiring can be used. Also, the silicon substrate 1
May be an SOI substrate or a gallium arsenide substrate. Furthermore, the present invention can be applied not only to MOS transistors but also to field shield element isolation structures.

【0032】また、図5に示す従来例と同じように、図
2(c)に示す工程の後、全面に層間絶縁膜を形成し、
ソース・ドレイン8に達するコンタクト孔を開孔してか
ら図3(a)の工程を行いその後にシリコン酸化膜17
を成膜してもよい。
Further, similarly to the conventional example shown in FIG. 5, after the step shown in FIG. 2C, an interlayer insulating film is formed on the entire surface,
After the contact hole reaching the source / drain 8 is opened, the step of FIG.
May be formed into a film.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の半導体装置によると、ゲート電
極と配線層とをサイドウォール絶縁膜で十分に離隔させ
ることができるので、これら両者が短絡することがな
い。また、キャップ絶縁膜の膜厚を小さくして基板表面
の段差を小さくできるので、配線層のステップカバレッ
ジが良く配線層と不純物拡散層との接続不良が生じな
い。従って、信頼性の高い半導体装置を得ることができ
る。また、本発明の半導体装置の製造方法によると、上
記半導体装置を容易且つ少ない工程で製造することがで
きる。
According to the semiconductor device of the present invention, the gate electrode and the wiring layer can be sufficiently separated by the sidewall insulating film, so that they are not short-circuited. Further, since the film thickness of the cap insulating film can be reduced to reduce the step difference on the substrate surface, the step coverage of the wiring layer is good and the connection failure between the wiring layer and the impurity diffusion layer does not occur. Therefore, a highly reliable semiconductor device can be obtained. Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor device can be manufactured easily and in a small number of steps.

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

【図1】本発明の実施例の半導体装置の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の半導体装置の製造方法を工程
順に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】本発明の実施例の半導体装置の製造方法を工程
順に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】本発明の実施例の半導体装置の製造方法を工程
順に示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment of the present invention in the order of steps.

【図5】従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断
面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a conventional semiconductor device in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5 キャップ窒化膜 6 フォトレジスト 7 サイドウォール酸化膜 8 ソース・ドレイン 9 多結晶シリコン配線 10、12 層間絶縁膜 11 アルミニウム配線 1 Silicon Substrate 2 Field Oxide Film 3 Gate Oxide Film 4 Gate Electrode 5 Cap Nitride Film 6 Photoresist 7 Sidewall Oxide Film 8 Source / Drain 9 Polycrystalline Silicon Wiring 10, 12 Interlayer Insulation Film 11 Aluminum Wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/90 J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/90 J

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形
成されたゲート電極と、前記半導体基板の表面部に形成
された不純物拡散層と、前記不純物拡散層に接続された
配線層とを有する半導体装置において、 前記ゲート電極の上には前記ゲート電極の側面から突出
するようにキャップ絶縁膜が形成され、 前記ゲート電極と前記配線層とを離隔する前記キャップ
絶縁膜及び前記ゲート電極のサイドウォール絶縁膜が、
前記キャップ絶縁膜の突出部の下の空隙を埋め込むよう
に形成されていることを特徴とする半導体装置。
1. A gate electrode formed on a semiconductor substrate via a gate insulating film, an impurity diffusion layer formed on a surface of the semiconductor substrate, and a wiring layer connected to the impurity diffusion layer. In the semiconductor device, a cap insulating film is formed on the gate electrode so as to protrude from a side surface of the gate electrode, and the cap insulating film and the sidewall of the gate electrode that separate the gate electrode and the wiring layer from each other. The insulation film
A semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed so as to fill a void below the protruding portion of the cap insulating film.
【請求項2】 前記キャップ絶縁膜がシリコン窒化膜で
あり、前記サイドウォール絶縁膜がシリコン酸化膜であ
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the cap insulating film is a silicon nitride film, and the sidewall insulating film is a silicon oxide film.
【請求項3】 半導体基板上に第1の絶縁膜、第1の導
電膜及び第2の絶縁膜を順次形成する工程と、 前記第2の絶縁膜及び前記第1の導電膜を異方性エッチ
ングすることにより選択的に除去してキャップ絶縁膜及
びゲート電極を夫々形成する工程と、 前記キャップ絶縁膜をマスクとして前記ゲート電極を等
方性エッチングすることにより、前記ゲート電極をサイ
ドエッチングする工程と、 前記ゲート電極のサイドエッチングされた部分を埋め込
むようにして、前記キャップ絶縁膜とは材料の異なる第
3の絶縁膜を全面に形成する工程と、 前記キャップ絶縁膜をマスクとしてイオン注入を行うこ
とによって、前記半導体基板の表面部に不純物拡散層を
形成する工程と、 前記キャップ絶縁膜をエッチングストッパーとして前記
第3の絶縁膜を異方性エッチングすることによって、前
記不純物拡散層を露出させるとともに前記キャップ絶縁
膜及び前記ゲート電極の側面にサイドウォール絶縁膜を
形成する工程と、 前記不純物拡散層に接続される配線層を形成する工程と
を有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A step of sequentially forming a first insulating film, a first conductive film, and a second insulating film on a semiconductor substrate; and anisotropy of the second insulating film and the first conductive film. A step of selectively removing by etching to form a cap insulating film and a gate electrode respectively; and a step of isotropically etching the gate electrode using the cap insulating film as a mask to side-etch the gate electrode. And a step of forming a third insulating film made of a material different from that of the cap insulating film over the entire surface so as to fill the side-etched portion of the gate electrode, and ion implantation is performed using the cap insulating film as a mask. Thereby forming an impurity diffusion layer on the surface of the semiconductor substrate, and using the cap insulating film as an etching stopper to form the third insulating film. A step of exposing the impurity diffusion layer and forming a sidewall insulation film on the side surfaces of the cap insulating film and the gate electrode by means of isotropic etching; and a step of forming a wiring layer connected to the impurity diffusion layer. And a method for manufacturing a semiconductor device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001045175A3 (en) * 1999-12-14 2002-02-14 Infineon Technologies Corp Self-aligned ldd formation with one-step implantation for transistor formation

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