JPH10144915A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JPH10144915A
JPH10144915A JP29285596A JP29285596A JPH10144915A JP H10144915 A JPH10144915 A JP H10144915A JP 29285596 A JP29285596 A JP 29285596A JP 29285596 A JP29285596 A JP 29285596A JP H10144915 A JPH10144915 A JP H10144915A
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JP
Japan
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film
insulating film
gate electrode
forming
source
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP29285596A
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Japanese (ja)
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Hideo Takagi
英雄 高木
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device which is compatible between a self-aligning contact formation and a salicide formation by a method wherein, in manufacturing a semiconductor circuit with a silicide film being used as an electrode material, an insulating film is formed, protecting a gate electrode part from an electric shorting without requiring considerable step increase and positioning with high precision. SOLUTION: After the formation of a gate electrode 13 composed of a laminated body of a first insulation film 12, a silicon film, a second insulating film 19 on a semiconductor substrate 10, and a side wall 16 enclosing this gate electrode, the second insulating film of the gate electrode 12 is removed to expose a silicon film, and a silicide layer 19 is formed therein. A cap insulating film is formed on the silicide layer 19 thus formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に係り、特にゲート電極や拡散層に自己整合的にシリ
サイドを形成するサリサイド(Salicide:Self-aligned-
silicide) と、高密度に並んで配設される素子の間隔部
に自己整合的にコンタクトを形成するセルフアラインコ
ンタクト(Self Align Contact: SAC )とを有する高集
積半導体装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a salicide (Salicide: Self-aligned-type) which forms a silicide in a self-alignment manner with a gate electrode or a diffusion layer.
The present invention relates to a highly integrated semiconductor device having a self-aligned contact (SAC) and a self-aligned contact (SAC) for forming a contact in a self-aligned manner in a space between elements arranged in high density.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の高密度化及び高性能化
に伴い、配線幅は減少し、ソース/ドレイン拡散層の深
さは浅くなっている。このため、配線や拡散層などの電
気抵抗が大きくなり、信号伝達遅延を増大する一つの原
因となっている。このような伝達遅延を減少させる一つ
の方法として、低抵抗のシリサイドを配線材料等に使用
する技術があり、特にゲート電極や拡散層上に自己整合
的に形成したシリサイドを、一般にサリサイドと呼んで
いる。
2. Description of the Related Art As the density and performance of semiconductor integrated circuits increase, the width of wirings decreases, and the depth of source / drain diffusion layers decreases. For this reason, the electrical resistance of the wiring, the diffusion layer, and the like increases, which is one of the causes of an increase in signal transmission delay. One method of reducing such transmission delay is to use a low-resistance silicide as a wiring material or the like. In particular, a silicide formed in a self-aligned manner on a gate electrode or a diffusion layer is generally called a salicide. I have.

【0003】また、半導体集積回路の高集積化により、
隣接するトランジスタの間隔は狭まってきているため、
トランジスタ間で共有する配線コンタクト窓は、ゲート
電極のサイドウォールを介してセルフアライン(自己整
合)する方法によって形成されている。このようにして
形成したコンタクトをセルフアラインコンタクトと呼ん
でいる。
[0003] Further, due to the high integration of semiconductor integrated circuits,
Since the distance between adjacent transistors is getting smaller,
A wiring contact window shared between transistors is formed by a method of self-alignment (self-alignment) via a sidewall of a gate electrode. The contact thus formed is called a self-aligned contact.

【0004】図12及び図13の工程断面図をもとに、
従来用いられているサリサイド・プロセスを説明する。
まず、図12(a) に示すように、シリコン基板50上
に、LOCOS法により素子分離膜51を形成する。次
いで図12(b) に示すように、熱酸化によりゲート酸化
膜54を形成後、ゲート電極となるポリシリコン52を
形成し、ポリシリコンのゲート電極52をマスクとし、
シリコン基板50表面に不純物をイオン注入してソース
/ドレイン拡散層53を形成する。
[0004] Based on the process sectional views of FIGS. 12 and 13,
A conventionally used salicide process will be described.
First, as shown in FIG. 12A, an element isolation film 51 is formed on a silicon substrate 50 by a LOCOS method. Next, as shown in FIG. 12B, after forming a gate oxide film 54 by thermal oxidation, a polysilicon 52 serving as a gate electrode is formed, and the polysilicon gate electrode 52 is used as a mask.
Impurity ions are implanted into the surface of the silicon substrate 50 to form the source / drain diffusion layers 53.

【0005】次に、図12(c) に示すように、全面に例
えばSiO2層を堆積し、RIE(Reactive Ion Etching)
法などの異方性ドライエッチングによりSiO2膜をエッチ
ングして、ゲート電極52の側面にサイドウォール55
を形成する。次に、図13(a) に示すように、例えば高
融点金属であるコバルト膜56を全面に堆積する。
[0005] Next, as shown in FIG. 12 (c), for example, an SiO 2 layer is deposited on the entire surface and RIE (Reactive Ion Etching) is performed.
The SiO 2 film is etched by anisotropic dry etching such as the
To form Next, as shown in FIG. 13A, for example, a cobalt film 56 which is a refractory metal is deposited on the entire surface.

【0006】続いて、比較的低温の550℃程度の温度
で約30秒間の短時間アニールをすると、図13(b) に
示すように、シリコンが露出しているゲート電極上及び
ソース/ドレイン拡散層上ではシリサイド化反応が生じ
るが、シリコン酸化膜よりなる素子分離膜上51及びサ
イドウォール55上ではシリサイド化反応が生じないた
め、ゲート電極上及びソース/ドレイン拡散層上にのみ
選択的にシリサイドであるCoSix 膜が形成される。
Subsequently, when annealing is performed for a short time at a relatively low temperature of about 550 ° C. for about 30 seconds, as shown in FIG. 13 (b), the silicon is exposed on the gate electrode and the source / drain diffusion region is exposed. A silicidation reaction occurs on the layer, but no silicidation reaction occurs on the element isolation film 51 and the side wall 55 made of a silicon oxide film. Therefore, the silicide is selectively formed only on the gate electrode and the source / drain diffusion layers. Is formed.

【0007】この後、過酸化水素とアンモニア水の混合
液で未反応のコバルトを除去する。この処理により、ゲ
ート電極及びソース/ドレイン拡散層上にのみ形成され
たシリサイド膜57のみが残る。次いで、830℃程度
の温度で約30秒間の高温かつ短時間アニールを行い、
CoSix 膜を低抵抗化する。以上が、従来のサリサイドプ
ロセスである。
Thereafter, unreacted cobalt is removed with a mixed solution of hydrogen peroxide and aqueous ammonia. This process leaves only the silicide film 57 formed only on the gate electrode and the source / drain diffusion layers. Next, high-temperature and short-time annealing is performed at a temperature of about 830 ° C. for about 30 seconds,
Reduce the resistance of CoSix film. The above is the conventional salicide process.

【0008】次に、図14及び図15をもとに従来用い
られていたセルフアラインコンタクトの形成方法を説明
する。まず、図14(a) に示すように、シリコン基板6
0上に、LOCOS法により素子分離膜61を形成す
る。次いで図14(b) に示すように、ゲート電極となる
ポリシリコン62及び絶縁膜63を形成し、これをマス
クとして、シリコン基板60表面に不純物をイオン注入
し、ソース/ドレイン拡散層64を形成する。
Next, a conventional method of forming a self-aligned contact will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG.
An element isolation film 61 is formed on the substrate 0 by the LOCOS method. Next, as shown in FIG. 14B, a polysilicon 62 serving as a gate electrode and an insulating film 63 are formed, and using this as a mask, impurities are ion-implanted into the surface of the silicon substrate 60 to form a source / drain diffusion layer 64. I do.

【0009】次に、図14(c) に示すように、例えばSi
O2層を全面に堆積し、RIE法などの異方性ドライエッ
チングによりSiO2膜をエッチングして、ゲート電極の側
面にサイドウォール66を形成して、ソース/ドレイン
拡散層64を表出させる。続いて、図15(a) に示すよ
うに、絶縁膜67をCVD法にて堆積し、図15(b) に
示すように、絶縁膜67をRIE法によるエッチングを
行って、コンタクトホール68を形成する。
Next, as shown in FIG.
An O 2 layer is deposited on the entire surface, the SiO 2 film is etched by anisotropic dry etching such as RIE, and a sidewall 66 is formed on the side surface of the gate electrode to expose the source / drain diffusion layer 64. . Subsequently, as shown in FIG. 15A, an insulating film 67 is deposited by a CVD method, and as shown in FIG. 15B, the insulating film 67 is etched by an RIE method to form a contact hole 68. Form.

【0010】次に、図15(c) に示すように、上記ゲー
ト電極のサイドウォール側面を利用して自己整合的にポ
リシリコンよりなるソース/ドレイン引き出し電極69
をコンタクトホールの位置に形成する。以上が、従来の
セルフアラインコンタクトの形成方法である。
Next, as shown in FIG. 15C, a source / drain lead-out electrode 69 made of polysilicon is self-aligned using the side wall of the gate electrode.
Is formed at the position of the contact hole. The above is the conventional method of forming a self-aligned contact.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たサリサイドをゲート電極上に形成する工程と、セルフ
アラインコンタクトの形成工程とを組み合わせることは
容易ではない。これは、サリサイド形成工程では、シリ
サイド化のためゲート電極が露出していなければならな
いのに対して、セルフアラインによるコンタクト形成で
は、ソース/ドレイン引き出し電極がゲート電極に接触
して短絡が起きることを防ぐため、ゲート電極上に絶縁
膜を形成しなければならないからである。
However, it is not easy to combine the step of forming salicide on the gate electrode with the step of forming a self-aligned contact. This means that in the salicide formation step, the gate electrode must be exposed for silicidation, whereas in the self-aligned contact formation, the source / drain lead-out electrodes come into contact with the gate electrode to cause a short circuit. This is because an insulating film must be formed over the gate electrode in order to prevent this.

【0012】従って、ゲート電極上にシリサイドを形成
し終わった後、その上に選択的に絶縁膜を形成する必要
がある。これを実現する方法として、例えば、シリサイ
ドの形成後、絶縁膜を全面に堆積させ、この絶縁膜をマ
スクを用いて選択的にエッチングして、ゲート電極上の
絶縁膜のみを残すという方法が考えられる。しかし、こ
のような方法では、マスク合わせに正確な位置合わせ精
度が要求されるため技術的な困難が伴う。
Therefore, after the silicide is formed on the gate electrode, it is necessary to selectively form an insulating film thereon. As a method of realizing this, for example, a method is considered in which, after forming silicide, an insulating film is deposited on the entire surface, and the insulating film is selectively etched using a mask to leave only the insulating film on the gate electrode. Can be However, such a method involves technical difficulties because accurate alignment accuracy is required for mask alignment.

【0013】また、別な方法として、基板上にSiO2膜、
ポリシリコン、金属膜を順に堆積させ、ポリシリコン膜
表面のシリサイド化を行った後、その上に絶縁膜を堆積
させてからゲート電極を形成させ、その後でソース/ド
レイン拡散層のシリサイド化を行う方法がある。しか
し、この方法では、ゲート電極上のシリサイド化工程と
ソース/ドレイン拡散層のシリサイド化工程とが別工程
となり、工程数の増加を伴うという欠点があった。
As another method, an SiO 2 film is formed on a substrate,
Polysilicon and a metal film are sequentially deposited, silicidation of the surface of the polysilicon film is performed, an insulating film is deposited thereon, and then a gate electrode is formed. Thereafter, silicidation of the source / drain diffusion layers is performed. There is a way. However, this method has a disadvantage that the silicidation step on the gate electrode and the silicidation step of the source / drain diffusion layers are separate steps, and the number of steps is increased.

【0014】本発明は上記問題を解決する手段を提供す
るものであり、半導体回路の製造において、ゲート電極
部を電気的短絡から保護する絶縁膜の形成を、大幅な工
程増加や高精度の位置合わせを必要とせずに可能とする
ことで、サリサイド形成工程とセルフアラインコンタク
ト形成工程とを容易に組み合わせることのできる方法を
提供することを目的とする。
The present invention provides a means for solving the above-mentioned problems. In the manufacture of a semiconductor circuit, the formation of an insulating film for protecting a gate electrode portion from an electrical short circuit can be performed by a large number of steps or by a high-precision position. It is an object of the present invention to provide a method capable of easily combining a salicide forming step and a self-aligned contact forming step by enabling the alignment without requiring the alignment.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記問題点は、半導体基
板上に第1の絶縁膜及びシリコン膜と第2の絶縁膜を順
次形成する工程と、前記第2の絶縁膜と前記シリコン膜
を順次選択的に除去して、前記シリコン膜と前記第2の
絶縁膜の積層体からなるゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層中にソース
・ドレイン拡散層を形成する工程と、前記ゲート電極を
含む前記半導体基板上に第3の絶縁膜を堆積する工程
と、前記第3の絶縁膜を異方性エッチングして前記第3
の絶縁膜からなるサイドウォールを形成する工程と、前
記ゲート電極の前記シリコン膜上の前記第2の絶縁膜を
除去して前記シリコン膜を露出させる工程と、前記ゲー
ト電極及び前記ソース・ドレイン拡散層を含む前記半導
体基板上に、金属膜を堆積する工程と、前記金属膜を含
む前記半導体基板を熱処理して前記シリコン膜及び前記
ソース・ドレイン拡散層と前記金属膜とを反応させて、
シリサイド層を形成する工程と、前記金属膜のシリサイ
ド化していない部分を選択的に除去する工程と、前記シ
リサイド層を含む前記半導体基板上に第4の絶縁膜を堆
積した後、前記第4の絶縁膜をエッチングして前記ゲー
ト電極上のシリサイド層上にキャップ膜を形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法によっ
て解決される。
SUMMARY OF THE INVENTION The above problems are caused by the steps of sequentially forming a first insulating film, a silicon film, and a second insulating film on a semiconductor substrate, and forming the second insulating film and the silicon film on the semiconductor substrate. Forming a gate electrode composed of a stacked body of the silicon film and the second insulating film by selectively removing them sequentially;
Forming a source / drain diffusion layer in the semiconductor layer using the gate electrode as a mask; depositing a third insulating film on the semiconductor substrate including the gate electrode; Anisotropically etch the third
Forming a sidewall made of an insulating film, removing the second insulating film on the silicon film of the gate electrode to expose the silicon film, forming the gate electrode and the source / drain diffusion A step of depositing a metal film on the semiconductor substrate including the layer, and heat-treating the semiconductor substrate including the metal film to react the silicon film and the source / drain diffusion layers with the metal film;
Forming a silicide layer, selectively removing a non-silicidized portion of the metal film, and depositing a fourth insulating film on the semiconductor substrate including the silicide layer. Forming a cap film on the silicide layer on the gate electrode by etching an insulating film.

【0016】本発明の原理を、図1、2を使って説明す
る。図1(a) において、10はシリコン基板、11は素
子分離膜、12はゲート酸化膜、13はゲート電極とな
る不純物がドープされたポリシリコン、15はソース/
ドレイン拡散層、16はサイドウォール、18、19は
シリサイド層である。本発明では、いったんゲート電極
上に堆積させた被覆膜を、サイドウォール16とのエッ
チング選択比の違いを利用して取り除き、ゲート電極が
露出した窪み70を形成する。そこで、金属膜を全面に
堆積させると、ゲート電極上及びソース/ドレイン拡散
層15上に同時にシリサイド18、19を形成すること
ができる。
The principle of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1A, 10 is a silicon substrate, 11 is an element isolation film, 12 is a gate oxide film, 13 is polysilicon doped with impurities to be a gate electrode, and 15 is a source / drain.
A drain diffusion layer, 16 is a side wall, and 18 and 19 are silicide layers. In the present invention, the coating film once deposited on the gate electrode is removed by utilizing the difference in the etching selectivity with the sidewall 16 to form the recess 70 where the gate electrode is exposed. Therefore, when a metal film is deposited on the entire surface, silicides 18 and 19 can be simultaneously formed on the gate electrode and the source / drain diffusion layer 15.

【0017】次に図1(b) に示すように、ゲート電極上
のシリサイド19にキャップ膜22を形成する。このキ
ャップ膜は、ゲート電極上のシリサイド19を保護し、
ソース/ドレイン引き出し電極をセルフアライメント・
コンタクトで形成する場合でも、図1(c) に示すよう
に、ゲート電極上のシリサイド19と隣接する引き出し
電極との短絡を防ぐことができる。
Next, as shown in FIG. 1B, a cap film 22 is formed on the silicide 19 on the gate electrode. This cap film protects the silicide 19 on the gate electrode,
Self-aligned source / drain extraction electrodes
Even in the case of forming by a contact, as shown in FIG. 1C, a short circuit between the silicide 19 on the gate electrode and the adjacent extraction electrode can be prevented.

【0018】従って、ゲート電極のサイドウォールを利
用して高密度に配線コンタクトを形成するセルフアライ
メントコンタクト形成工程と、ゲート電極上部のサリサ
イド形成工程との両立が可能となる。また、本来、ゲー
ト電極と配線コンタクトとの短絡を防ぐためのキャップ
膜であるが、このキャップ膜をゲート上のサリサイドの
一部のみを覆って一部は露出するように形成することに
より、ゲート配線と他の配線とのコンタクトを自己整合
的に形成することも可能である。
Therefore, both a self-alignment contact forming step of forming a wiring contact at a high density by utilizing the side wall of the gate electrode and a salicide forming step on the gate electrode can be made compatible. Further, originally, a cap film for preventing a short circuit between the gate electrode and the wiring contact is formed. However, by forming this cap film so as to cover only a part of the salicide on the gate and to expose a part thereof, the gate film is formed. It is also possible to form a contact between a wiring and another wiring in a self-aligned manner.

【0019】即ち、図2(a) 、(b) に示すように、ゲー
ト配線と電気的な接続を形成したい箇所で、局所的にゲ
ート配線幅を大きくとり、そこへキャップ膜29を形成
すると、キャップ膜29はゲートを完全には覆いきれ
ず、中央部でシリサイド19が露出する。しかし、エッ
ジ部分ではキャップ膜29がシリサイド19を保護する
ので、セルフアラインメント・コンタクトの形成は可能
である(図2(a))。
That is, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the width of the gate wiring is locally increased at a portion where electrical connection with the gate wiring is desired to be formed, and the cap film 29 is formed there. The cap film 29 cannot completely cover the gate, and the silicide 19 is exposed at the center. However, since the cap film 29 protects the silicide 19 at the edge, a self-alignment contact can be formed (FIG. 2A).

【0020】一方、シリサイド19が露出した部分をコ
ンタクト窓として利用し、他の配線と接続させることに
すると(図2(b) )、窓あけの工程なしで、位置ずれの
心配のない窓を形成することが可能である。この場合、
他のゲート配線幅の細い箇所ではキャップ膜がゲート上
を十分に覆うのでその真上を他の配線が通過しても、短
絡することはない。
On the other hand, if the portion where the silicide 19 is exposed is used as a contact window and is connected to another wiring (FIG. 2 (b)), a window free from positional displacement without a window opening step can be formed. It is possible to form. in this case,
In other places where the gate wiring width is small, the cap film sufficiently covers the gate, so that even if another wiring passes right above, no short circuit occurs.

【0021】このように、本発明を使用すると、ゲート
配線の幅を調節することにより自己整合的にゲート配線
と他の配線とのコンタクトを形成することができ、製造
工程の短縮化及びセル面積の縮小化に役立つ。
As described above, when the present invention is used, a contact between a gate wiring and another wiring can be formed in a self-aligned manner by adjusting the width of the gate wiring, thereby shortening the manufacturing process and reducing the cell area. It helps to reduce the size.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下に本発明の第一の実施の形態
を、図3から図6の模式工程断面図により具体的に説明
する。 図3(a) 参照 まず、シリコン基板10上に周知のLOCOS法により
素子分離膜11を形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to schematic sectional views shown in FIGS. First, an element isolation film 11 is formed on a silicon substrate 10 by a known LOCOS method (see FIG. 3A).

【0023】図3(b) 参照 次に熱酸化法にて、膜厚6nm程度のゲート酸化膜12を
形成する。次いでCVD法により、ゲート電極となる膜
厚60nm程度の不純物がドープされたポリシリコン13
を形成する。次いでCVD法により、ポリシリコンの上
に、SiN 膜14を堆積する。堆積膜厚は、70nm程度で
ある。
Referring to FIG. 3B, a gate oxide film 12 having a thickness of about 6 nm is formed by thermal oxidation. Then, polysilicon 13 doped with an impurity having a thickness of about 60 nm to be a gate electrode is formed by CVD.
To form Next, a SiN film 14 is deposited on the polysilicon by CVD. The deposited film thickness is about 70 nm.

【0024】なお、SiN 膜の成長条件は、SiH4/NH4=20/
60SCCM、1.5Torr 、RF Power 150W、350 ℃であり、成
膜したSiN 膜14の光学定数が、露光装置の光源に対し
てn=2.5、k=0.35となる条件により成膜す
る。ここで、nは屈折率、kは吸収定数である。光学定
数をこのように設定することで、SiN 膜14は、波長2
48nmの光に対する反射防止効果をもち、ゲート電極を
加工する際のリソグラフィー工程におけるハレーション
防止用の反射防止膜としての役割も果たす。
The conditions for growing the SiN film are as follows: SiH 4 / NH 4 = 20 /
The film thickness is 60 SCCM, 1.5 Torr, RF Power 150 W, 350 ° C., and the optical constant of the formed SiN film 14 is n = 2.5 and k = 0.35 with respect to the light source of the exposure apparatus. . Here, n is a refractive index and k is an absorption constant. By setting the optical constants in such a manner, the SiN film 14 can have a wavelength of 2
It has an antireflection effect on light of 48 nm, and also plays a role as an antireflection film for preventing halation in a lithography process when processing a gate electrode.

【0025】次にレジストを塗布し、248nmの波長
を用いて、線幅0.25μmでゲート電極のパターンを
転写し、反応性イオンエッチング等の異方性エッチング
により、レジストをマスクとしてゲート電極を形成す
る。 図3(c) 参照 次にサイドウォールとなるSiO2膜を堆積し、RIE法に
より異方性エッチングを行いゲート電極の第一のサイド
ウォール絶縁層16が形成される。
Next, a resist is applied, the pattern of the gate electrode is transferred at a line width of 0.25 μm using a wavelength of 248 nm, and the gate electrode is formed by anisotropic etching such as reactive ion etching using the resist as a mask. Form. Next, an SiO 2 film serving as a side wall is deposited and anisotropically etched by RIE to form a first side wall insulating layer 16 of a gate electrode.

【0026】図4(a) 参照 ゲート電極部のポリシリコン13上に堆積された絶縁膜
SiN 14を燐酸により選択的にエッチングして取り除
く。このエッチングにより、絶縁膜SiN 14は取り除か
れるが、酸化膜であるサイドウォール絶縁層16はエッ
チングされない。このためサイドウォールのみが残り、
側壁に囲まれた窪んだ形状が形成されることになる。
Referring to FIG. 4A, an insulating film deposited on the polysilicon 13 in the gate electrode portion
The SiN 14 is selectively etched away with phosphoric acid. Although the insulating film SiN 14 is removed by this etching, the sidewall insulating layer 16 which is an oxide film is not etched. This leaves only the sidewalls,
A concave shape surrounded by the side wall is formed.

【0027】次に、ゲート電極をマスクとして不純物、
例えばAs+ を加速エネルギーを30KeV 、ドーズ量を2 ×
1015/cm2に設定してイオン注入する。更にRTA(Rapi
d Thermal Anneal)法にて1000℃で10秒の熱処理を行
い、イオン注入したAs+ イオンを活性化し、ソース/ド
レイン拡散層15を形成する。 図4(b) 参照 次に、例えばスパッタリング法により、シリコン基板表
面全体に、厚さ6〜15nmのコバルト(Co)膜17を堆積
する。
Next, using the gate electrode as a mask,
For example, As + has an acceleration energy of 30 KeV and a dose of 2 ×
Ion implantation is performed at 10 15 / cm 2 . RTA (Rapi
A thermal treatment at 1000 ° C. for 10 seconds is performed by the thermal annealing method to activate the ion-implanted As + ions, thereby forming the source / drain diffusion layers 15. Next, a cobalt (Co) film 17 having a thickness of 6 to 15 nm is deposited on the entire surface of the silicon substrate by, for example, a sputtering method.

【0028】図4(c) 参照 続いてシリサイド膜を形成するための第1段階の熱処理
として、RTA法により450〜650℃で30秒間熱
処理する。その結果、表出しているシリコン基板10と
接触している部分のコバルト層及びゲート電極上のコバ
ルト層のみが反応して、素子領域上に選択的にシリサイ
ド18、19を生成する。
Referring to FIG. 4C, as a first-step heat treatment for forming a silicide film, heat treatment is performed at 450 to 650 ° C. for 30 seconds by the RTA method. As a result, only the exposed portion of the cobalt layer in contact with the silicon substrate 10 and the cobalt layer on the gate electrode react to generate silicides 18 and 19 selectively on the element region.

【0029】続いて、例えば過酸化水素水と硫酸の混合
液を含む薬品液中にシリコン基板を浸漬し、ウェットエ
ッチングする。このとき、シリサイド化していない金属
のコバルトは溶解されるがシリサイド18、19は溶解
されない。従って、ソース/ドレイン拡散層15上のシ
リサイド18及びゲート上のシリサイド19のみを残し
て、他の部分の金属膜は取り除かれる。この後、再び、
シリサイド膜を形成するための第2段階の熱処理を施
し、シリサイド膜を低抵抗化する。
Subsequently, the silicon substrate is immersed in a chemical solution containing, for example, a mixed solution of hydrogen peroxide and sulfuric acid, and wet-etched. At this time, the cobalt of the metal that has not been silicided is dissolved, but the silicides 18 and 19 are not dissolved. Therefore, the metal film in other portions is removed except for the silicide 18 on the source / drain diffusion layer 15 and the silicide 19 on the gate. After this, again,
A second-stage heat treatment for forming a silicide film is performed to reduce the resistance of the silicide film.

【0030】図5(a) 参照 次に、プラズマCVD法によりTEOS(Tetraethoxy
silan : Si(OC2H5)4)とO2を用い、シリコン酸化膜21
を例えば100nm程度堆積する。このシリコン酸化膜2
1は前述したゲート上の側壁に囲まれた窪みの中にも堆
積し、ゲート電極上のシリサイド19を覆って、他の導
電体と接するのを防ぐキャップ膜の役目を果たす。
Next, referring to FIG. 5 (a), TEOS (Tetraethoxy
silan: Silicon oxide film 21 using Si (OC 2 H 5 ) 4 ) and O 2
Is deposited, for example, to about 100 nm. This silicon oxide film 2
Numeral 1 is also deposited in the depression surrounded by the side wall on the gate and serves as a cap film that covers silicide 19 on the gate electrode and prevents it from coming into contact with other conductors.

【0031】図5(b) 参照 周知のRIE法のような異方性エッチングを行い、シリ
コン酸化膜21を取り除くが、このときゲート電極上の
前述したキャップ膜22と第一のサイドウォール16の
外側に形成される第二のサイドウォール23が残るよう
にする。この第二のサイドウォール23は、側壁の段差
部の角度を緩やかにするため、上部に配置される配線が
容易になる等の利点がある。
Referring to FIG. 5B, anisotropic etching such as a well-known RIE method is performed to remove the silicon oxide film 21. At this time, the cap film 22 on the gate electrode and the first side wall 16 are removed. The second sidewall 23 formed outside is left. The second side wall 23 has the advantage that the wiring arranged on the upper side becomes easy because the angle of the step portion of the side wall is made gentle.

【0032】図5(c) 参照 次に、CVD法にてBPSG膜24を500nm堆積す
る。 図6(a) 参照 次に、レジストを塗布し、露光処理を行った後、BPS
G膜24をRIE法による異方性エッチングを行って、
レジストを除去し、拡散層上にコンタクトホール25を
形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, a BPSG film 24 is deposited to a thickness of 500 nm by the CVD method. Next, after applying a resist and performing an exposure process, the BPS
The G film 24 is anisotropically etched by RIE,
The resist is removed, and a contact hole 25 is formed on the diffusion layer.

【0033】図6(b) 参照 次にコンタクトホール25の位置に引き出し電極26を
形成する。次に、本発明の第2の実施の形態を、図7及
び図8の模式工程断面図により説明する。本実施例によ
る半導体装置は、キャップ膜形成後、エッチングストッ
プ用の膜を形成することに特徴がある。尚、図7、図8
で図3から図6に相当する部分には同じ記号を付してい
る。
Referring to FIG. 6B, a lead electrode 26 is formed at the position of the contact hole 25. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to schematic sectional views of FIGS. 7 and 8. The semiconductor device according to the present embodiment is characterized in that a film for etching stop is formed after the formation of the cap film. 7 and 8
Parts corresponding to FIGS. 3 to 6 are denoted by the same reference numerals.

【0034】図7(a) 参照 まず、第一の実施の形態と同様に、シリコン基板10上
に素子分離膜11、ゲート酸化膜12、ポリシリコン1
3の積層体からなるゲート電極、ゲート電極上及びソー
ス/ドレイン拡散層15上のシリサイド18、19、ゲ
ート電極上のシリサイドの上のキャップ膜14、ゲート
電極側面の第一のサイドウォール16と第二のサイドウ
ォール23が形成される。
Referring to FIG. 7A, first, as in the first embodiment, an element isolation film 11, a gate oxide film 12, a polysilicon 1
3, a silicide 18, 19 on the gate electrode and the source / drain diffusion layer 15, a cap film 14 on the silicide on the gate electrode, a first sidewall 16 on the side of the gate electrode, and The second sidewall 23 is formed.

【0035】次いで、窒化膜28を全面に10nm程度
堆積する。この膜は、コンタクトホールを形成する前
に、RIE法による酸化膜のエッチング工程において、
下方の酸化膜11、14、23を保護するエッチングス
トッパーとしての役割を果たすものである。次に、CV
D法にてPSG膜27を500nm程度堆積し、周知C
MP(Chemical Mechanical Polishing )法にて表面を
平坦化する。
Next, a nitride film 28 is deposited on the entire surface to a thickness of about 10 nm. This film is formed in an oxide film etching step by RIE before forming a contact hole.
It functions as an etching stopper for protecting the lower oxide films 11, 14, and 23. Next, CV
A PSG film 27 is deposited to a thickness of about 500 nm by method D,
The surface is flattened by MP (Chemical Mechanical Polishing) method.

【0036】図7(b) 参照 次に、レジスト膜を用いてPSG膜27をRIE法にて
エッチングし、コンタクトホール25を形成する。この
とき、窒化膜28は、エッチングレートが酸化膜よりも
遅いため、窒化膜28の部分でエッチングが止まり、そ
の下にある酸化膜11、14、23を保護する役目を果
たす。エッチング後、レジストマスクは除去する。
Next, referring to FIG. 7B, the PSG film 27 is etched by RIE using a resist film to form a contact hole 25. At this time, since the etching rate of the nitride film 28 is lower than that of the oxide film, the etching stops at the portion of the nitride film 28 and serves to protect the oxide films 11, 14, and 23 thereunder. After the etching, the resist mask is removed.

【0037】図7(c) 参照 露出している窒化膜28を、燐酸によりエッチングす
る。図8参照形成されたコンタクトホールの位置にゲー
ト電極のサイドウォールを利用してソース・ドレインの
引き出し電極26を形成する。
Referring to FIG. 7C, the exposed nitride film 28 is etched with phosphoric acid. A source / drain extraction electrode 26 is formed at the position of the contact hole formed with reference to FIG. 8 using the sidewall of the gate electrode.

【0038】以上のように、キャップ膜の上にエッチン
グストップ用の膜を形成することにより、コンタクト・
ホールを形成するために行うエッチング工程において、
下層を保護することができる。次に、本発明の第3の実
施の形態を、図9から図11により説明する。本実施例
は、本発明をSRAMセルに適用し、ゲート配線の幅を
調節することによってコンタクトを形成することを特徴
とする。尚、図中の記号で図3から図6に相当する部分
には同じ記号を付している。
As described above, by forming a film for etching stop on the cap film,
In the etching process performed to form holes,
The lower layer can be protected. Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is characterized in that the present invention is applied to an SRAM cell and a contact is formed by adjusting the width of a gate wiring. Note that the same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIGS. 3 to 6 in the drawings.

【0039】図9(a) 参照 図9(a) は、SRAMのメモリセルの回路図であり、図
においてWLはワードライン、BL及びBL/(BLバ
ー)はビットライン、T1〜T6はセルを構成する各ト
ランジスタである。このセルにおいて、トランジスタT
1、T2からなるインバータと、トランジスタT3、T
4からなるインバータの出力は、互いに他のインバータ
の入力となるクロスカップル構造をとっている。T5、
T6は、ゲート回路として動作する。
FIG. 9A is a circuit diagram of an SRAM memory cell. In FIG. 9A, WL is a word line, BL and BL / (BL bar) are bit lines, and T1 to T6 are cells. Are transistors. In this cell, the transistor T
1 and T2, and transistors T3 and T
The outputs of the four inverters have a cross-coupled structure in which they are input to each other. T5,
T6 operates as a gate circuit.

【0040】このような構造において、セルの高集積化
を図るためには、セル内部を接続するローカル配線の間
隔を狭める必要がある。 図9(b) 参照 図9(b) は図9(a) の回路図に相当するSRAMセル部
の平面図である。この図において90はVDDコンタク
ト、91はVSSコンタクト、96はワードライン、9
2、93はビットラインとのコンタクト、80、81は
ゲート配線、82、83はセル内部のローカル配線、8
6、87、88、89はセル内部のコンタクト、84、
85はセル内部のローカル配線とゲート配線とのコンタ
クトを表す。
In such a structure, in order to achieve high integration of the cell, it is necessary to narrow the interval between local wirings connecting the inside of the cell. FIG. 9B is a plan view of an SRAM cell portion corresponding to the circuit diagram of FIG. 9A. In this figure, 90 is a VDD contact, 91 is a VSS contact, 96 is a word line, 9
Numerals 2 and 93 indicate contact with the bit line, 80 and 81 indicate gate wirings, 82 and 83 indicate local wirings inside the cell, 8
6, 87, 88, 89 are contacts inside the cell, 84,
Reference numeral 85 denotes a contact between the local wiring and the gate wiring inside the cell.

【0041】ここで、L1の幅を有するゲート配線8
0、81は、特定箇所でL1より広い幅L2を有する。
セル内部でゲートとソース/ドレイン領域とを接続する
配線82、83は、幅L1のゲート配線81の上を通過
し、幅L2のゲート配線80とコンタクト84、85を
とる。次に第3の実施の形態の半導体装置の製造方法を
図10、11の模式断面図をもとに説明する。尚、図1
0、11は図9(b) におけるA−A’断面に相当する。
Here, the gate wiring 8 having a width of L1
0 and 81 have a width L2 wider than L1 at a specific location.
The wirings 82 and 83 connecting the gate and the source / drain regions inside the cell pass over the gate wiring 81 having the width L1 and take the contacts 84 and 85 with the gate wiring 80 having the width L2. Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment will be described with reference to the schematic sectional views of FIGS. FIG.
Reference numerals 0 and 11 correspond to the AA 'section in FIG. 9B.

【0042】図10(a) 参照 まず、シリコン基板30上に周知のLOCOS法により
素子分離膜31を形成する。 図10(b) 参照 次にCVD法により、素子分離膜31の上に、ゲート配
線となる膜厚160nm程度の不純物がドープされたポリ
シリコン32及びSiN 膜33を順次形成する。SiN 膜3
3の堆積膜厚は、70nm程度である。
Referring to FIG. 10A, first, an element isolation film 31 is formed on a silicon substrate 30 by a well-known LOCOS method. Next, as shown in FIG. 10B, a polysilicon 32 doped with an impurity and having a thickness of about 160 nm and a SiN film 33 serving as a gate wiring are sequentially formed on the element isolation film 31 by the CVD method. SiN film 3
The deposited film thickness of No. 3 is about 70 nm.

【0043】レジストを塗布し、ゲート配線のパターン
を転写し、反応性イオンエッチングのような異方性エッ
チングにより、レジストをマスクとしてゲート配線を形
成する。コンタクト部であるゲート配線80の配線幅は
L2であり、ゲート配線81の配線幅L1より幅広であ
る。 図10(c) 参照 次にサイドウォールとなるSiO2膜を堆積し、RIE法に
より異方性エッチングを行いゲート電極のサイドウォー
ル絶縁層35が形成される。
A resist is applied, a pattern of a gate wiring is transferred, and a gate wiring is formed by anisotropic etching such as reactive ion etching using the resist as a mask. The wiring width of the gate wiring 80 as the contact portion is L2, which is wider than the wiring width L1 of the gate wiring 81. Next, as shown in FIG. 10C, a SiO 2 film serving as a side wall is deposited, and anisotropic etching is performed by RIE to form a side wall insulating layer 35 of a gate electrode.

【0044】次にゲート配線層のポリシリコン32上に
堆積されたSiN 膜33を選択的にエッチングして取り除
く。このエッチングにより、SiN 膜33は取り除かれる
が、酸化膜であるサイドウォール絶縁層35は選択比の
違いによりエッチングされないため、サイドウォールの
みが残り、側壁に囲まれた窪んだ形状が形成される。次
に、不純物、例えばAs+ を加速エネルギーが30KeV 、ド
ーズ量が2×1015/cm2 の条件でイオン注入する。次
にRTA(Rapid Thermal Anneal)法にて980℃で10
秒の熱処理を行い、As+ イオンを活性化し、ソース/ド
レイン拡散層34が形成される。
Next, the SiN film 33 deposited on the polysilicon 32 of the gate wiring layer is selectively removed by etching. Although the SiN film 33 is removed by this etching, the sidewall insulating layer 35, which is an oxide film, is not etched due to a difference in selectivity, so that only the sidewall remains, and a concave shape surrounded by the side wall is formed. Next, ions of an impurity, for example, As + are implanted under the conditions that the acceleration energy is 30 KeV and the dose is 2 × 10 15 / cm 2 . Next, RTA (Rapid Thermal Anneal) method was performed at 980 ° C for 10 minutes.
A second heat treatment is performed to activate As + ions, and source / drain diffusion layers 34 are formed.

【0045】図11(a) 参照 次に、例えばスパッタリング法により、シリコン基板表
面全体に、厚さ6〜15nmのコバルト膜を堆積し、RT
A法により450〜650℃で30秒間熱処理する。そ
の結果、表出しているシリコン基板30と接触している
部分のコバルト層及びゲート配線上のコバルト層のみが
反応してシリサイド36を生成する。続いて、例えば過
酸化水素水と硫酸の混合液を含む薬品液中にシリコン基
板を浸漬することにより、ソース/ドレイン拡散層上の
シリサイド36及びゲート配線上のシリサイド36のみ
を残して、他の部分の金属膜は取り除かれる。この後、
再び、熱処理を施す。
Next, a cobalt film having a thickness of 6 to 15 nm is deposited on the entire surface of the silicon substrate by, for example, a sputtering method.
Heat treatment is performed at 450 to 650 ° C. for 30 seconds by Method A. As a result, only the exposed portion of the cobalt layer in contact with the silicon substrate 30 and the cobalt layer on the gate wiring react to generate silicide. Subsequently, the silicon substrate is immersed in a chemical solution containing, for example, a mixed solution of hydrogen peroxide solution and sulfuric acid to leave only the silicide 36 on the source / drain diffusion layer and the silicide 36 on the gate wiring, and leave the other silicide 36 on the gate wiring. Portions of the metal film are removed. After this,
The heat treatment is performed again.

【0046】次に、プラズマCVD法によりTEOSを
用いてシリコン酸化膜37を例えば100nm程度堆積す
る。この絶縁膜37は前述したゲート上の側壁に囲まれ
た窪みの中にも堆積することになる。 図11(b) 参照 周知のRIE法のような異方性エッチングを行い、既存
のサイドウォール35を覆う第二のサイドウォール39
とキャップ膜38、40以外の絶縁膜を除去する。この
とき、配線幅がL2である幅広のゲート配線80の上部
では、幅が広いために、絶縁膜40がサイドウォール3
5両側から内側方向にある程度までは窪みを埋めるが、
中央部では絶縁膜は残らずにシリサイド36が露出した
形となる。一方、配線幅がL1で幅狭のゲート配線81
の上部では、幅が狭いために、絶縁膜38が窪みを全て
埋めることができる。
Next, a silicon oxide film 37 is deposited to a thickness of, for example, about 100 nm using TEOS by a plasma CVD method. This insulating film 37 is also deposited in the above-mentioned depression surrounded by the sidewall on the gate. Referring to FIG. 11B, a second sidewall 39 covering the existing sidewall 35 is formed by performing anisotropic etching such as the well-known RIE method.
And the insulating films other than the cap films 38 and 40 are removed. At this time, since the width is large above the wide gate wiring 80 having the wiring width L2, the insulating film 40 is
5 Fill the dent to some extent inward from both sides,
In the center, the silicide 36 is exposed without leaving any insulating film. On the other hand, the gate wiring 81 having a narrow wiring width L1
In the upper part, the width is narrow, so that the insulating film 38 can fill all the depressions.

【0047】図11(c) 参照 次に、セルの内部をつなぐローカル配線であるTi及びTi
N 層83を蒸着する。Ti層の堆積膜厚は20nm程度であ
り、TiN 層は50nm程度である。図に示されるようにロ
ーカル配線83がゲート配線81の上を通過し、隣のゲ
ート配線80とコンタクトをとっている。ここで、ゲー
ト配線81では、キャップ膜38がシリサイド36全面
を覆っているため、セル内部配線83に対し保護膜とし
ての役割を果たしているが、ゲート配線80では、配線
幅が広いため、キャップ膜39がシリサイド36全面を
覆いきらず、シリサイド36が露出した部分をもつ。こ
のため、セル内部配線83は、この部分でゲート配線8
0とコンタクトをとることができる。
Next, referring to FIG. 11C, Ti and Ti, which are local wirings connecting the inside of the cell,
N layer 83 is deposited. The deposited film thickness of the Ti layer is about 20 nm, and that of the TiN layer is about 50 nm. As shown in the figure, a local wiring 83 passes over the gate wiring 81 and makes contact with an adjacent gate wiring 80. Here, in the gate wiring 81, since the cap film 38 covers the entire surface of the silicide 36, it serves as a protective film for the cell internal wiring 83. However, in the gate wiring 80, since the wiring width is wide, the cap film 39 does not cover the entire surface of the silicide 36, and has a portion where the silicide 36 is exposed. For this reason, the cell internal wiring 83 is connected to the gate wiring 8
0 can be contacted.

【0048】以上のように、キャップ膜を、ゲート上の
シリサイドの一部のみを覆わせ、一部は露出するように
調節して形成することにより、シリサイド露出部分をコ
ンタクトとして利用することができる。このとき、エッ
ジ部分ではキャップ膜がシリサイドを覆っているので、
近傍にセルフアラインメント・コンタクトを形成しても
短絡の問題は生じない。また、他のゲート配線幅の細い
箇所ではキャップ膜がゲート上を十分に覆うのでその真
上を他の配線が通過しても、短絡することはない。この
ように、本発明を使用すると、窓あけの工程なしで、位
置ずれの心配のない窓を形成することができ、製造工程
の短縮化及び高集積化に役立つ。
As described above, by forming the cap film so as to cover only a part of the silicide on the gate and adjust the part so as to be exposed, the exposed part of the silicide can be used as a contact. . At this time, since the cap film covers the silicide at the edge,
Even if a self-alignment contact is formed in the vicinity, the problem of short circuit does not occur. In other places where the gate wiring width is narrow, the cap film sufficiently covers the gate, so that even if another wiring passes right above, no short circuit occurs. As described above, according to the present invention, it is possible to form a window free from a positional shift without a step of opening a window, which contributes to shortening of a manufacturing process and high integration.

【0049】上記実施形態1〜3の拡散層の形成におい
ては、イオン注入が1回だけの単純なものを例に採った
が、例えば、イオン注入を2回行うLDD(Lightly Do
pedDrain )構造、又はサイドウォールの存在を利用し
たMOD(Minimum Overlapped Drain)構造等を有する
トランジスタにおいても、本発明が適用できる。本発明
は、素子間隔の微細な半導体装置において特に有効であ
り、例えば、ゲート長が0.35μm以下、サイドウォ
ール幅が0.1μm以下、拡散層の深さが0.1μm以
下のものについて効果が大きい。
In the formation of the diffusion layers according to the first to third embodiments, a simple example in which ion implantation is performed only once is taken as an example. For example, an LDD (Lightly Doped) in which ion implantation is performed twice.
The present invention can be applied to a transistor having a pedDrain structure or a MOD (Minimum Overlapped Drain) structure utilizing the existence of a sidewall. The present invention is particularly effective for a semiconductor device having a fine element spacing, for example, a device having a gate length of 0.35 μm or less, a sidewall width of 0.1 μm or less, and a diffusion layer having a depth of 0.1 μm or less. Is big.

【0050】また、上記実施形態1〜3では、ゲート電
極上に最初に被せる被覆膜は窒化膜としたが、サイドウ
ォール絶縁膜と異なる選択比のエッチング特性をもつ膜
であればよく、例えば金属膜や炭素膜でもよい。この場
合、TiN 膜であれば過酸化水素+アンモニアにより、炭
素膜であればプラズマアッシングにより、選択的に除去
することが可能である。
Further, in the first to third embodiments, the nitride film is used as the first covering film on the gate electrode. However, any film having an etching characteristic with a selectivity different from that of the sidewall insulating film may be used. A metal film or a carbon film may be used. In this case, a TiN film can be selectively removed by hydrogen peroxide + ammonia, and a carbon film can be selectively removed by plasma ashing.

【0051】また、上記実施形態1〜3では、シリサイ
ドを形成する金属としてコバルトを使用したが、シリサ
イドを形成できる金属であればいずれのものでも構わ
ず、例えば、チタンやニッケル、タングステン、モリブ
デン、白金等でもよい。但し、コバルトについては、Ti
N とエッチングの選択比が大きいため、例えばローカル
配線としてTiN を用いた場合、シリサイドがエッチング
されにくくなるため好ましい。
In the first to third embodiments, cobalt is used as a metal for forming silicide. However, any metal that can form silicide may be used. For example, titanium, nickel, tungsten, molybdenum, Platinum or the like may be used. However, for cobalt, Ti
Since the selectivity between N and etching is high, for example, when TiN is used as a local wiring, silicide is difficult to be etched, which is preferable.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ゲート電
極上のシリサイド上にキャップ膜を形成することによ
り、ゲート電極上のシリサイドを保護し、ソース/ドレ
イン引き出し電極をセルフアライメント・コンタクトで
形成する場合でも、ゲート電極上のシリサイドと隣接す
る引き出し電極との短絡を防ぐことができる。従って、
ゲート電極のサイドウォールを利用して高密度に配線コ
ンタクトを形成するセルフアライメントコンタクト形成
工程と、ゲート電極上部のサリサイド形成工程との両立
が可能となる。
As described above, according to the present invention, the silicide on the gate electrode is protected by forming the cap film on the silicide on the gate electrode, and the source / drain lead-out electrode is formed by the self-alignment contact. Even when it is formed, short-circuiting between silicide on the gate electrode and an adjacent lead electrode can be prevented. Therefore,
It is possible to achieve both a self-alignment contact forming step of forming a wiring contact at a high density using the side wall of the gate electrode and a salicide forming step on the gate electrode.

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

【図1】本発明の原理説明図(その1)である。FIG. 1 is a diagram (part 1) illustrating the principle of the present invention.

【図2】本発明の原理説明図(その2)である。FIG. 2 is a diagram (part 2) illustrating the principle of the present invention.

【図3】本発明の第一の実施形態の半導体装置の製造方
法を示す模式工程断面図(その1)である。
FIG. 3 is a schematic process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing a semiconductor device of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第一の実施形態の半導体装置の製造方
法を示す模式工程断面図(その2)である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第一の実施形態の半導体装置の製造方
法を示す模式工程断面図(その3)である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view (part 3) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第一の実施形態の半導体装置の製造方
法を示す模式工程断面図(その4)である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view (part 4) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第二の実施形態の半導体装置の製造方
法を示す模式工程断面図(その1)である。
FIG. 7 is a schematic process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第二の実施形態の半導体装置の製造方
法を示す模式工程断面図(その2)である。
FIG. 8 is a schematic process sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第三の実施形態の半導体装置のセル部
回路図と平面図である。
FIG. 9 is a circuit diagram and a plan view of a cell part of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第三の実施形態の半導体装置の製造
方法を示す模式工程断面図(その1)である。
FIG. 10 is a schematic process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第三の実施形態の半導体装置の製造
方法を示す模式工程断面図(その2)である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the third embodiment of the present invention.

【図12】サリサイド形成工程を説明する断面図(その
1)である。
FIG. 12 is a sectional view (part 1) for explaining a salicide forming step;

【図13】サリサイド形成工程を説明する断面図(その
2)である。
FIG. 13 is a sectional view (part 2) for explaining a salicide forming step;

【図14】セルフアライメントコンタクト(SAC)形
成工程を説明する断面図(その1)である。
FIG. 14 is a cross-sectional view (part 1) illustrating a step of forming a self-alignment contact (SAC).

【図15】セルフアライメントコンタクト(SAC)形
成工程を説明する断面図(その2)である。
FIG. 15 is a cross-sectional view (part 2) illustrating a step of forming a self-alignment contact (SAC).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、30、50、60…シリコン基板 11、31、51、61…素子分離膜 12、54、65…ゲート酸化膜 13、32、52、62…ゲート電極 15、34、53、64…ソース/ドレイン拡散層 16、35、55、66…サイドウォール 17、56…コバルト膜 18…ソース/ドレイン拡散層上のシリサイド層 19…ゲート電極上のシリサイド層 36、57…シリサイド層 22、38…キャップ膜 25、68…コンタクトホール 26、69…ソース/ドレイン引き出し電極 80、81…ゲート配線 82、83…セル内部のローカル配線 10, 30, 50, 60 ... silicon substrate 11, 31, 51, 61 ... element isolation film 12, 54, 65 ... gate oxide film 13, 32, 52, 62 ... gate electrode 15, 34, 53, 64 ... source / Drain diffusion layers 16, 35, 55, 66 Sidewalls 17, 56 Cobalt film 18 Silicide layers on source / drain diffusion layers 19 Silicide layers 36, 57 on gate electrodes 36, 57 Silicide layers 22, 38 Cap films 25, 68 contact holes 26, 69 source / drain lead electrodes 80, 81 gate wiring 82, 83 local wiring inside the cell

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に第1の絶縁膜及びシリコ
ン膜と第2の絶縁膜を順次形成する工程と、 前記第2の絶縁膜と前記シリコン膜を順次選択的に除去
して、前記シリコン膜と前記第2の絶縁膜の積層体から
なるゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層中にソース
・ドレイン拡散層を形成する工程と、 前記ゲート電極を含む前記半導体基板上に第3の絶縁膜
を堆積する工程と、 前記第3の絶縁膜を異方性エッチングして前記第3の絶
縁膜からなるサイドウォールを形成する工程と、 前記ゲート電極の前記シリコン膜上の前記第2の絶縁膜
を除去して前記シリコン膜を露出させる工程と、 前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン拡散層を含む
前記半導体基板上に、金属膜を堆積する工程と、 前記金属膜を含む前記半導体基板を熱処理して前記シリ
コン膜及び前記ソース・ドレイン拡散層と前記金属膜と
を反応させて、シリサイド層を形成する工程と、 前記金属膜のシリサイド化していない部分を選択的に除
去する工程と、 前記シリサイド層を含む前記半導体基板上に第4の絶縁
膜を堆積した後、前記第4の絶縁膜をエッチングして前
記ゲート電極上のシリサイド層上にキャップ膜を形成す
る工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
A step of sequentially forming a first insulating film, a silicon film, and a second insulating film on a semiconductor substrate; and selectively removing the second insulating film and the silicon film sequentially, Forming a gate electrode made of a laminate of a silicon film and the second insulating film; forming a source / drain diffusion layer in the semiconductor layer using the gate electrode as a mask; Depositing a third insulating film on a semiconductor substrate; anisotropically etching the third insulating film to form a sidewall made of the third insulating film; Removing the second insulating film on the film to expose the silicon film; depositing a metal film on the semiconductor substrate including the gate electrode and the source / drain diffusion layers; Heat-treating the semiconductor substrate including a film to react the silicon film and the source / drain diffusion layer with the metal film to form a silicide layer; and selectively forming a non-silicided portion of the metal film. And depositing a fourth insulating film on the semiconductor substrate including the silicide layer, and then etching the fourth insulating film to form a cap film on the silicide layer on the gate electrode And a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 前記第2の絶縁膜は、前記シリコン膜及
び前記第3の絶縁膜に対して選択的にエッチング可能で
あることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造
方法。
2. The method according to claim 1, wherein the second insulating film can be selectively etched with respect to the silicon film and the third insulating film.
【請求項3】 ゲート電極のサイドウォールの側面にソ
ース又はドレイン拡散層からの引き出し電極を自己整合
的に形成することを特徴とする請求項1記載の半導体装
置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an extraction electrode from a source or drain diffusion layer is formed in a self-alignment manner on a side surface of the sidewall of the gate electrode.
【請求項4】 前記第2の絶縁膜は屈折率が2.0より
大きく、且つ2.8よりも小さいシリコン窒化膜であ
り、前記シリコン窒化膜における光吸収係数が、前記ゲ
ート電極をパターニングする際に用いる露光装置の光源
波長に対して0.4より大きく、且つ0.8より小さい
ことを特徴する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
4. The second insulating film is a silicon nitride film having a refractive index of more than 2.0 and less than 2.8, and the light absorption coefficient of the silicon nitride film patterns the gate electrode. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the wavelength is larger than 0.4 and smaller than 0.8 with respect to the wavelength of a light source of an exposure apparatus used at that time.
【請求項5】 前記シリサイドはコバルトシリサイドで
あることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造
方法。
5. The method according to claim 1, wherein said silicide is cobalt silicide.
【請求項6】 半導体基板上に形成された第1の絶縁膜
とシリコン膜と第2の絶縁膜を順次形成する工程と、 前記第2の絶縁膜と前記シリコン膜を順次選択的に除去
して、ゲート電極領域では狭く、コンタクト領域では広
い幅を持つ、前記シリコン膜と前記第2の絶縁膜の積層
体からなる積層パターンを形成する工程と、 前記ゲート電極領域に隣接する前記半導体層中にソース
・ドレイン拡散層を形成する工程と、 前記積層体を含む前記半導体基板上に第3の絶縁膜を形
成し、異方性エッチングをして、前記積層体の側壁部に
第3の絶縁膜からなるサイドウォールを形成する工程
と、 前記積層体の前記シリコン膜上の前記第2の絶縁膜を除
去して前記シリコン膜を露出させる工程と、 前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン拡散層を含む
前記半導体基板上に、金属膜を堆積する工程と、 前記金属膜を含む前記半導体基板を熱処理して前記シリ
コン膜と前記ソース・ドレイン拡散層と前記金属膜とを
反応させて、シリサイド層を形成する工程と、 前記金属膜のシリサイド化していない部分を選択的に除
去する工程と、 前記シリサイド層を含む前記半導体基板上に第4の絶縁
膜を堆積した後、前記第4の絶縁膜をエッチングして、
前記ゲート電極部ではシリサイド層上にキャップ膜を形
成し、前記コンタクト部では前記金属シリサイド層を露
出させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
6. A step of sequentially forming a first insulating film, a silicon film, and a second insulating film formed on a semiconductor substrate; and selectively removing the second insulating film and the silicon film sequentially. Forming a lamination pattern comprising a lamination of the silicon film and the second insulating film, the lamination pattern having a narrow width in the gate electrode region and a wide width in the contact region; and forming a lamination pattern in the semiconductor layer adjacent to the gate electrode region. Forming a source / drain diffusion layer on the substrate; forming a third insulating film on the semiconductor substrate including the stacked body; performing anisotropic etching to form a third insulating film on a side wall of the stacked body; Forming a sidewall made of a film, removing the second insulating film on the silicon film of the laminate to expose the silicon film, and forming the gate electrode and the source / drain diffusion layer Including Depositing a metal film on the semiconductor substrate, heat treating the semiconductor substrate including the metal film, and reacting the silicon film, the source / drain diffusion layer, and the metal film to form a silicide layer. Performing a step of selectively removing a non-silicidized portion of the metal film; and etching the fourth insulating film after depositing a fourth insulating film on the semiconductor substrate including the silicide layer. do it,
Forming a cap film on the silicide layer in the gate electrode portion, and exposing the metal silicide layer in the contact portion.
【請求項7】 半導体基板上の素子形成領域にゲート絶
縁膜を介して形成されたシリコン膜と第1のメタルシリ
サイド層の積層構造からなるゲート電極と、 前記ゲート電極の第1のメタルシリサイド層上に形成さ
れた第1の絶縁膜と、 前記シリコン膜と第1のメタルシリサイド層と第1の絶
縁膜の積層体の側面に形成された第2の絶縁膜からなる
サイドウォールと、 前記ゲート電極の両側の素子形成領域の半導体基板に形
成された、ソースおよびドレインとなる拡散層と、 前記ソースおよびドレインとなる拡散層上に形成された
第2のメタルシリサイド層と、 前記サイドウォールに接して、前記ソースおよびドレイ
ンとなる拡散層上に形成された第2のメタルシリサイド
層とコンタクトする導電膜を有することを特徴とする半
導体装置。
7. A gate electrode having a laminated structure of a silicon film and a first metal silicide layer formed in a device formation region on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and a first metal silicide layer of the gate electrode A first insulating film formed thereon; a sidewall made of a second insulating film formed on a side surface of a stacked body of the silicon film, the first metal silicide layer, and the first insulating film; A diffusion layer formed on the semiconductor substrate in an element formation region on both sides of the electrode, the diffusion layer being a source and a drain; a second metal silicide layer formed on the diffusion layer being a source and a drain; And a conductive film contacting a second metal silicide layer formed on the diffusion layer serving as the source and the drain.
【請求項8】 前記ソースおよびドレインとなる拡散層
上に形成された第2のメタルシリサイド層とコンタクト
する導電膜が、前記第1の絶縁膜と接していることを特
徴とする請求項7記載の半導体装置。
8. A conductive film which is in contact with a second metal silicide layer formed on a diffusion layer serving as a source and a drain, is in contact with the first insulating film. Semiconductor device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100350056B1 (en) * 2000-03-09 2002-08-24 삼성전자 주식회사 Method of forming a self-aligned contact pad in a damascene gate process
JP2004502295A (en) * 2000-03-23 2004-01-22 マイクロン テクノロジー インコーポレイテッド Method of forming silicide gate stack for use in etching for forming self-aligned contacts
KR100470127B1 (en) * 2002-09-18 2005-02-05 동부아남반도체 주식회사 Method for forming a self aligned silicide contact hole
JP2010045344A (en) * 2008-07-18 2010-02-25 Nec Electronics Corp Manufacturing method of semiconductor device, and semiconductor device

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