JPH11284186A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH11284186A
JPH11284186A JP9851698A JP9851698A JPH11284186A JP H11284186 A JPH11284186 A JP H11284186A JP 9851698 A JP9851698 A JP 9851698A JP 9851698 A JP9851698 A JP 9851698A JP H11284186 A JPH11284186 A JP H11284186A
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JP
Japan
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layer
insulating layer
metal silicide
forming
impurity diffusion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9851698A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Tanaka
和雄 田中
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPH11284186A publication Critical patent/JPH11284186A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and method for manufacturing it wherein, comprising self-align contact structure and silicide structure, wiring density is raised for more fineness. SOLUTION: The semiconductor device comprises a gate electrode layer 16 which, formed on a main surface of a silicon substrate 10 with a gate insulating layer 14 in between, comprises a doped polysilicon layer, impurity diffusion layers 20a and 20b formed on a main-surface surface part of the silicon substrate, a first metal silicide layer 18 formed on the surface of the gate electrode layer, second metal silicide layers 22a and 22b formed on the surface of the impurity diffusion layer, an insulating layer 300 formed on the surface of the gate electrode layer and the first metal silicide layer, an inter layer insulating layer 100 with a contact hole CH where at least a part of the impurity diffusion layer is exposed formed with the insulating layer 300 as a mask, and a wiring layer 50 formed inside the contact hole.

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、セルフアラインコ
ンタクト構造およびシリサイド構造を有する半導体装置
およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device having a self-aligned contact structure and a silicide structure, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【背景技術および発明が解決しようとする課題】例え
ば、MOSトランジスタの微細化に伴い、トランジスタ
のソース領域あるいはドレイン領域(ソース/ドレイン
領域)を構成する不純物拡散層の抵抗が、チャネル抵抗
に対して相対的に増大することに起因した遅延が生じ
る。この問題を解決するための方法の1つとして、サリ
サイド技術を利用したMOSトランジスタが開発されて
いる。
2. Description of the Related Art For example, with miniaturization of a MOS transistor, the resistance of an impurity diffusion layer forming a source region or a drain region (source / drain region) of a transistor becomes smaller than a channel resistance. There is a delay due to the relative increase. As one method for solving this problem, a MOS transistor using salicide technology has been developed.

【0003】サリサイドMOSトランジスタとは、ゲー
ト電極を構成するポリシリコン層およびソース/ドレイ
ン領域を構成する不純物拡散層の表面に自己整合的に金
属シリサイド層を形成し、抵抗の低減を図ったトランジ
スタである。
A salicide MOS transistor is a transistor in which a metal silicide layer is formed in a self-aligning manner on the surface of a polysilicon layer forming a gate electrode and an impurity diffusion layer forming source / drain regions, thereby reducing the resistance. is there.

【0004】このようなシリサイド構造を有する半導体
装置においては、不純物拡散層と配線層とのコンタクト
は、層間絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して
行われている。この際、コンタクトホール内の導電層と
ゲート電極との絶縁を確保するために、コンタクトホー
ルの形成時には、マスク合わせのためのマージンを必要
とし、このことが素子の微細化を妨げる原因の1つとな
っている。
In a semiconductor device having such a silicide structure, contact between an impurity diffusion layer and a wiring layer is made through a contact hole formed in an interlayer insulating layer. At this time, in order to secure insulation between the conductive layer in the contact hole and the gate electrode, a margin for mask alignment is required at the time of forming the contact hole, which is one of the factors that hinder miniaturization of the element. Has become.

【0005】本発明の目的は、セルフアラインコンタク
ト構造並びにシリサイド構造を有し、配線密度を高めよ
り微細化を達成することができる半導体装置およびその
製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a self-aligned contact structure and a silicide structure, capable of increasing the wiring density and achieving further miniaturization, and a method of manufacturing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置の製造方法は、以下の工程(a)〜(h)を含む。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the following steps (a) to (h).

【0007】(a)シリコン基板の主面上の所定領域に
絶縁層を介してシリコンを含む導電層を形成する工程、
(b)前記導電層の側面に第1サイドウォール絶縁層を
形成する工程、(c)前記シリコン基板の主面表面部に
不純物拡散層を形成する工程、(d)前記導電層および
前記不純物拡散層の表面部に自己整合的に金属シリサイ
ド層を形成する工程、(e)前記導電層および前記導電
層上の前記金属シリサイド層の表面を覆い、該導電層お
よび金属シリサイド層を電気的に絶縁する絶縁層を形成
する工程、(f)層間絶縁層を形成する工程、(g)前
記第1サイドウォール絶縁層および前記絶縁層をマスク
として、前記不純物拡散層の少なくとも一部が露出する
状態でコンタクトホールを自己整合的に形成する工程、
および(h)前記コンタクトホール内に配線層を形成す
る工程。
(A) forming a conductive layer containing silicon in a predetermined region on a main surface of a silicon substrate via an insulating layer;
(B) a step of forming a first sidewall insulating layer on a side surface of the conductive layer; (c) a step of forming an impurity diffusion layer on a main surface of the silicon substrate; (d) the conductive layer and the impurity diffusion Forming a metal silicide layer in a self-aligned manner on the surface of the layer, (e) covering the surfaces of the conductive layer and the metal silicide layer on the conductive layer, and electrically insulating the conductive layer and the metal silicide layer Forming an insulating layer, (f) forming an interlayer insulating layer, and (g) using the first sidewall insulating layer and the insulating layer as a mask while at least a part of the impurity diffusion layer is exposed. Forming contact holes in a self-aligned manner,
And (h) forming a wiring layer in the contact hole.

【0008】この製造方法においては、前記工程(g)
において、前記導電層を覆う前記第1サイドウォール絶
縁層および前記絶縁層をマスクとして、第1層目の層間
絶縁層に自己整合的にコンタクトホールを形成すること
ができるため、コンタクトホールを形成する際のリソグ
ラフィにおけるアライメント誤差を考慮する必要がな
く、配線密度を向上させることができる。また、前記工
程(d)において、前記導電層および前記不純物拡散層
の表面部に自己整合的に金属シリサイド層を形成するこ
とにより、素子の微細化を達成しながら導電層および不
純物拡散層の抵抗を小さくすることができる。
In this manufacturing method, the step (g)
A contact hole can be formed in the first interlayer insulating layer in a self-aligned manner using the first sidewall insulating layer covering the conductive layer and the insulating layer as a mask, so that a contact hole is formed. It is not necessary to consider an alignment error in lithography at the time, and the wiring density can be improved. Further, in the step (d), a metal silicide layer is formed in a self-aligned manner on the surface of the conductive layer and the impurity diffusion layer, so that the resistance of the conductive layer and the impurity diffusion layer can be reduced while miniaturizing the device. Can be reduced.

【0009】このように、本発明の製造方法によれば、
サリサイド技術とセルフアラインコンタクト技術を組合
せることができ、配線密度を小さくして素子の微細化を
達成できる。前記導電層は、具体的には、ゲート電極を
含むゲート電極層、および、少なくとも一部が素子分離
領域上に存在する配線層の少なくとも一方である。
As described above, according to the manufacturing method of the present invention,
The salicide technique and the self-aligned contact technique can be combined, so that the wiring density can be reduced and the element can be miniaturized. Specifically, the conductive layer is at least one of a gate electrode layer including a gate electrode, and a wiring layer at least partially existing on the element isolation region.

【0010】また、前記工程(e)で形成される前記絶
縁層は、前記導電層上の前記金属シリサイド層の上面に
上部絶縁層を形成した後、前記第1サイドウォール絶縁
層および前記上部絶縁層の側面に第2サイドウォール絶
縁層を形成することで得られることが望ましい。前記第
2サイドウォール絶縁層を形成することにより、前記上
部絶縁層のマスク形成時に生ずるアライメント誤差を補
償して、確実に電気的絶縁が可能な絶縁層を形成するこ
とができる。
The insulating layer formed in the step (e) may be formed by forming an upper insulating layer on an upper surface of the metal silicide layer on the conductive layer, and then forming the upper insulating layer on the first sidewall insulating layer and the upper insulating layer. Desirably, it is obtained by forming a second sidewall insulating layer on the side surface of the layer. By forming the second sidewall insulating layer, it is possible to compensate for an alignment error generated at the time of forming the mask of the upper insulating layer, and to form an insulating layer capable of reliably performing electrical insulation.

【0011】また、前記工程(e)で形成される絶縁層
は、好ましくは800℃以下、より好ましくは250〜
700℃の温度で形成される。このように、絶縁層を比
較的低温で成膜することにより、工程(d)で形成され
る金属シリサイド層の膜質、特に導電性を良好に保持で
きる。
The insulating layer formed in the step (e) is preferably 800 ° C. or lower, more preferably 250 to
It is formed at a temperature of 700 ° C. As described above, by forming the insulating layer at a relatively low temperature, the film quality of the metal silicide layer formed in the step (d), particularly the conductivity, can be maintained well.

【0012】本発明の製造方法により得られる半導体装
置は、シリコン基板の主面上に絶縁層を介して形成さ
れ、シリコンを含む導電層、前記シリコン基板の主面表
面部に形成された不純物拡散層、前記導電層の表面に形
成された第1金属シリサイド層、前記不純物拡散層の表
面に形成された第2金属シリサイド層、前記導電層およ
び前記第1金属シリサイド層の表面に形成された絶縁
層、前記不純物拡散層の少なくとも一部が露出するコン
タクトホールが形成された層間絶縁層、および前記コン
タクトホール内に形成された配線層、を含む。
A semiconductor device obtained by the manufacturing method of the present invention is formed on a main surface of a silicon substrate with an insulating layer interposed therebetween, a conductive layer containing silicon, and an impurity diffusion formed on a surface portion of the main surface of the silicon substrate. A first metal silicide layer formed on the surface of the conductive layer, a second metal silicide layer formed on the surface of the impurity diffusion layer, and an insulating layer formed on the surface of the conductive layer and the first metal silicide layer. A contact layer formed with a contact hole exposing at least a part of the impurity diffusion layer; and a wiring layer formed in the contact hole.

【0013】本発明の半導体装置およびその製造方法
は、導電層および不純物拡散層との絶縁を確保した状態
で、前記不純物拡散層とのコンタクト部を有する構造の
デバイスに適用することができる。このような半導体装
置としては、例えばSRAM、DRAM、E2PRO
M、Flash E2PROM等、あるいはこれらを組
み合わせて作られるLSI製品などを挙げることができ
る。
The semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention can be applied to a device having a structure having a contact portion with the impurity diffusion layer while securing insulation between the conductive layer and the impurity diffusion layer. As such a semiconductor device, for example, SRAM, DRAM, E 2 PRO
M, Flash E 2 PROM, and the like, or an LSI product made by combining them.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図6は、本
発明の実施の形態に係る半導体装置の一例を模式的に示
す部分断面図である。この半導体装置は、シリコン基板
10上に形成されたゲート絶縁層14,14、このゲー
ト絶縁層14,14の上に形成されたゲート電極層1
6,16、各ゲート絶縁層14およびゲート電極16の
積層体の両サイドに形成された第1サイドウォール絶縁
層30、および前記シリコン基板10の表面に形成され
たソース/ドレイン領域を構成する不純物拡散層20
a,20bを有する。そして、前記不純物拡散層20
a,20b、および前記ゲート電極層16の表面には、
チタン,コバルト,ニッケル,タングステン,クロムな
どの金属のシリサイド層(第2金属シリサイド層)22
a,22bおよび第1金属シリサイド層18が形成され
ている。
(First Embodiment) FIG. 6 is a partial cross-sectional view schematically showing one example of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The semiconductor device includes a gate insulating layer 14 formed on a silicon substrate 10 and a gate electrode layer 1 formed on the gate insulating layer 14.
6, 16; first sidewall insulating layers 30 formed on both sides of the stacked body of each gate insulating layer 14 and gate electrode 16; and impurities constituting source / drain regions formed on the surface of the silicon substrate 10. Diffusion layer 20
a and 20b. Then, the impurity diffusion layer 20
a, 20b, and the surface of the gate electrode layer 16,
Silicide layer (second metal silicide layer) 22 of a metal such as titanium, cobalt, nickel, tungsten, and chromium
a, 22b and the first metal silicide layer 18 are formed.

【0015】本実施の形態において特徴的なことは、前
記ゲート電極層16および第1サイドウォール絶縁層3
0の上部に、さらに絶縁層を設けたことにある。この絶
縁層は、ゲート電極層16の上面を覆うように形成され
た上部絶縁層32と、前記第1サイドウォール絶縁層3
0および上部絶縁層32の両サイドに連続して形成され
た第2サイドウォール絶縁層34から構成されている。
これらの、第1サイドウォール絶縁層30、上部絶縁層
32および第2サイドウォール絶縁層34からなる絶縁
層300によってゲート電極層16および第1金属シリ
サイド層18の表面が完全に覆われた状態となる。
The present embodiment is characterized in that the gate electrode layer 16 and the first sidewall insulating layer 3
That is, an insulating layer is further provided on the upper part of the O. This insulating layer includes an upper insulating layer 32 formed so as to cover the upper surface of the gate electrode layer 16 and the first sidewall insulating layer 3.
0 and a second sidewall insulating layer 34 formed continuously on both sides of the upper insulating layer 32.
A state where the surfaces of the gate electrode layer 16 and the first metal silicide layer 18 are completely covered by the insulating layer 300 including the first sidewall insulating layer 30, the upper insulating layer 32, and the second sidewall insulating layer 34. Become.

【0016】そして、上述した素子が形成された基板表
面には、PBSGやPSGなどの不純物を含むシリコン
酸化膜なる層間絶縁層100が形成されている。この層
間絶縁層100には、隣接するゲート絶縁層16,16
の絶縁層300,300の相互間に位置する不純物拡散
層22aが露出するコンタクトホールCHを有し、この
コンタクトホールCH内には、バリア層52およびアル
ミニウムあるいはその合金などの金属層54からなる配
線層50が形成されている。
An interlayer insulating layer 100 made of a silicon oxide film containing an impurity such as PBSG or PSG is formed on the surface of the substrate on which the above-described elements are formed. This interlayer insulating layer 100 includes adjacent gate insulating layers 16 and 16.
And a contact hole CH in which the impurity diffusion layer 22a located between the insulating layers 300 and 300 is exposed. In the contact hole CH, a wiring made of a barrier layer 52 and a metal layer 54 of aluminum or an alloy thereof is used. A layer 50 has been formed.

【0017】図6に示す半導体装置においては、ゲート
電極層16および不純物拡散層20a,20bの表面に
金属シリサイド層22a,22bおよび18が形成さ
れ、これら導電層の抵抗の低減が図られている。また、
ゲート電極層16および第1金属シリサイド層18は、
絶縁層300によって電気的に絶縁され、さらに絶縁層
300をマスクとして自己整合的にコンタクトホールC
Hを形成することができるので、確実な電気的接続を確
保しながら微細化が可能な配線層50を形成することが
できる。
In the semiconductor device shown in FIG. 6, metal silicide layers 22a, 22b and 18 are formed on the surfaces of gate electrode layer 16 and impurity diffusion layers 20a and 20b to reduce the resistance of these conductive layers. . Also,
The gate electrode layer 16 and the first metal silicide layer 18
The contact holes C are electrically insulated by the insulating layer 300 and are self-aligned using the insulating layer 300 as a mask.
Since H can be formed, it is possible to form the wiring layer 50 that can be miniaturized while ensuring reliable electrical connection.

【0018】(製造プロセス)次に、上述した半導体装
置の製造方法について図1〜図6を参照して説明する。
(Manufacturing Process) Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor device will be described with reference to FIGS.

【0019】(a)まず、図1に示すように、シリコン
基板10上にゲート絶縁層14,14、不純物がドープ
されたポリシリコンからなるゲート電極層16,16を
形成する。さらに、ゲート絶縁層14およびゲート電極
層16の両サイドに第1サイドウォール絶縁層30、お
よびシリコン基板10内にソース/ドレイン領域を構成
する不純物拡散層20a,20bを形成し、MOS素子
を形成する。ソース/ドレイン領域は、LDD構造を有
することが望ましい。MOS素子の製造方法は特に限定
されず、一般的に用いられる方法によって形成すること
ができる。
(A) First, as shown in FIG. 1, gate insulating layers 14 and 14 and gate electrode layers 16 and 16 made of polysilicon doped with impurities are formed on a silicon substrate 10. Further, a first sidewall insulating layer 30 is formed on both sides of the gate insulating layer 14 and the gate electrode layer 16, and impurity diffusion layers 20a and 20b forming source / drain regions are formed in the silicon substrate 10, thereby forming a MOS element. I do. It is desirable that the source / drain regions have an LDD structure. The manufacturing method of the MOS element is not particularly limited, and the MOS element can be formed by a generally used method.

【0020】(b)次に、MOS素子が形成された基板
表面に、例えば膜厚5〜100nmの金属層がスパッタ
リングによって形成される。この金属層は、シリサイド
を形成し得る金属、例えばチタン,コバルト,タングス
テン,クロムおよびニッケルなどから選択されることが
望ましい。
(B) Next, a metal layer having a thickness of, for example, 5 to 100 nm is formed on the surface of the substrate on which the MOS elements are formed by sputtering. This metal layer is desirably selected from metals capable of forming silicide, such as titanium, cobalt, tungsten, chromium and nickel.

【0021】続いて、シリサイド化のための熱処理を行
うことにより、不純物拡散層20a,20bと金属層と
の接触部、およびポリシリコンからなるゲート電極層1
6と金属層との接触部において、金属シリサイド層22
a,22bおよび18が形成される。シリサイド化のた
めの熱処理は、例えば550〜800℃で5〜60秒程
度行われる。次いで、例えばアンモニア−過酸化水素を
主成分とするエッチャントにより例えば常温〜85℃で
30秒〜20分程度のエッチングを行い、未反応の金属
膜をセルフアラインで除去する。その結果、図2に示す
ように、不純物拡散層20a,20bの表面に金属シリ
サイド層22a,22bが形成され、さらにゲート電極
層16の表面に第1金属シリサイド層18が形成され
る。
Subsequently, a heat treatment for silicidation is performed to form contact portions between the impurity diffusion layers 20a and 20b and the metal layer, and the gate electrode layer 1 made of polysilicon.
6 and the metal layer, the metal silicide layer 22
a, 22b and 18 are formed. The heat treatment for silicidation is performed, for example, at 550 to 800 ° C. for about 5 to 60 seconds. Next, etching is performed, for example, at room temperature to 85 ° C. for about 30 seconds to 20 minutes using an etchant containing ammonia-hydrogen peroxide as a main component, and the unreacted metal film is removed by self-alignment. As a result, as shown in FIG. 2, metal silicide layers 22a and 22b are formed on the surfaces of impurity diffusion layers 20a and 20b, and a first metal silicide layer 18 is formed on the surface of gate electrode layer 16.

【0022】なお、エッチャントは、上記エッチャント
の他に、未反応金属の材質等により、硫酸や塩酸に過酸
化水素水を加えたものを適用できる。
As the etchant, in addition to the above etchant, a material obtained by adding a hydrogen peroxide solution to sulfuric acid or hydrochloric acid depending on the material of the unreacted metal or the like can be applied.

【0023】次いで、金属シリサイド層22a,22
b,18を安定化させるために、さらに熱処理を行う。
この場合の熱処理は、例えば、700〜1000℃で5
〜60秒程度行われる。
Next, the metal silicide layers 22a, 22
Further heat treatment is performed to stabilize b and 18.
In this case, the heat treatment is performed at, for example,
This is performed for about 60 seconds.

【0024】(c)ついで、図3に示すように、基板の
表面に、好ましくは800℃以下、より好ましくは25
0〜700℃の温度条件下で、CVD法を用いて酸化シ
リコン膜あるいは窒化シリコン膜などの絶縁層を50〜
500μmの膜厚で堆積する。このように、絶縁層を比
較的低温で成膜することにより、工程(b)で形成され
る金属シリサイド層22a,22b,18の膜質、特に
導電性を良好に保持できる。
(C) Then, as shown in FIG. 3, the surface of the substrate is preferably 800 ° C. or less, more preferably 25 ° C.
Under a temperature condition of 0 to 700 ° C., an insulating layer such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is
Deposit with a thickness of 500 μm. As described above, by forming the insulating layer at a relatively low temperature, the film quality, particularly conductivity, of the metal silicide layers 22a, 22b, and 18 formed in the step (b) can be maintained well.

【0025】ついで、フォトリソグラフィおよびRIE
などのドライエッチングによってゲート電極層16の上
部に上部絶縁層32をそれぞれ形成する。この上部絶縁
層32は、ゲート電極部分で露出する第1金属シリサイ
ド層18の表面をほぼ完全に覆う状態で形成されること
が望ましい。
Next, photolithography and RIE
The upper insulating layer 32 is formed on the gate electrode layer 16 by dry etching. The upper insulating layer 32 is desirably formed so as to almost completely cover the surface of the first metal silicide layer 18 exposed at the gate electrode portion.

【0026】(d)ついで、図4に示すように、基板の
表面に、好ましくは800℃以下、より好ましくは25
0〜700℃の温度条件下で、CVD法を用いて酸化シ
リコン膜あるいは窒化シリコン膜などの絶縁層を50〜
500μmの膜厚で堆積する。この成膜工程の温度条件
は、上記工程(c)と同様の理由で設定される。つい
で、RIEなどの等方性エッチングによって、第1サイ
ドウォール絶縁層30および上部絶縁層32の両サイド
に第2サイドウォール絶縁層34を形成する。この第2
サイドウォール絶縁層34は、前記工程(c)で形成さ
れた上部絶縁層32がアライメント誤差などによって前
記第1金属シリサイド層18の全表面を完全に覆う状態
で形成されない場合を考慮して、第1サイドウォール絶
縁層30および上部絶縁層32の両サイドに形成される
ものであり、この第2サイドウォール絶縁層34によっ
てゲート電極層16の周囲を電気的に絶縁することがで
きる。すなわち、上部絶縁層32および第2サイドウォ
ール絶縁層34は、このような絶縁性を確保できればよ
く、その形状および膜厚はこの絶縁性の観点から設定さ
れる。
(D) Then, as shown in FIG. 4, the surface of the substrate is preferably 800 ° C. or less, more preferably 25 ° C.
Under a temperature condition of 0 to 700 ° C., an insulating layer such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is
Deposit with a thickness of 500 μm. The temperature condition in this film forming step is set for the same reason as in the above step (c). Next, a second sidewall insulating layer 34 is formed on both sides of the first sidewall insulating layer 30 and the upper insulating layer 32 by isotropic etching such as RIE. This second
The side wall insulating layer 34 is formed in consideration of a case where the upper insulating layer 32 formed in the step (c) is not formed so as to completely cover the entire surface of the first metal silicide layer 18 due to an alignment error or the like. The second sidewall insulating layer 34 is formed on both sides of the first sidewall insulating layer 30 and the upper insulating layer 32, so that the periphery of the gate electrode layer 16 can be electrically insulated. That is, the upper insulating layer 32 and the second sidewall insulating layer 34 only need to ensure such insulation properties, and their shapes and film thicknesses are set from the viewpoint of the insulation properties.

【0027】このように、第1サイドウォール絶縁層3
0、上部絶縁層32および第2サイドウォール絶縁層3
4から構成される絶縁層300を有することにより、次
工程でのコンタクトホールの形成においてこの絶縁層3
00をマスクとすることにより、自己整合的にコンタク
トホールを形成することができる。
As described above, the first sidewall insulating layer 3
0, upper insulating layer 32 and second sidewall insulating layer 3
4 to form a contact hole in the next step.
By using 00 as a mask, a contact hole can be formed in a self-aligned manner.

【0028】(e)次いで、例えばテトラエトキシシラ
ンを用いたCVD法により例えば膜厚30〜1000n
mの層間絶縁層100を形成する。次いで、層間絶縁層
100の所定位置に、すなわち本実施の形態においては
隣接するゲート配線層16,16の間に位置する不純物
拡散層20aが露出するようにコンタクトホールCHを
形成する。このとき、上述したように、ゲート電極層1
6および第1金属シリサイド層18の周囲を覆う絶縁層
300によって、コンタクトホールCHを自己整合的に
形成することができる。
(E) Next, for example, by a CVD method using tetraethoxysilane, for example, a film thickness of 30 to 1000 n
The m interlayer insulating layers 100 are formed. Next, a contact hole CH is formed at a predetermined position of the interlayer insulating layer 100, that is, in this embodiment, such that the impurity diffusion layer 20a located between the adjacent gate wiring layers 16, 16 is exposed. At this time, as described above, the gate electrode layer 1
6 and the insulating layer 300 covering the periphery of the first metal silicide layer 18, the contact hole CH can be formed in a self-aligned manner.

【0029】コンタクトホールCHは、フォトリソグラ
フィによりパターニングされたレジスト層REおよび絶
縁層300をマスクとして、層間絶縁層100をRIE
などによってエッチングすることにより形成される。こ
のとき、絶縁層300がマスクとして機能するため、レ
ジスト層REのアライメント誤差を考慮する必要がな
く、自己整合的にコンタクトホールCHを形成すること
ができるため、その分だけ、配線密度を高めることがで
きる。
The contact hole CH is formed by RIE using the resist layer RE and the insulating layer 300 patterned by photolithography as a mask.
It is formed by etching with, for example,. At this time, since the insulating layer 300 functions as a mask, there is no need to consider the alignment error of the resist layer RE, and the contact holes CH can be formed in a self-aligned manner. Can be.

【0030】(f)ついで、図6に示すように、コンタ
クトホールCH内に、バリア層52および金属層54を
スパッタリングにより形成する。その後、フォトリソグ
ラフィおよびドライエッチングによりバリア層52およ
び金属層54をパターニングすることにより、配線層5
0を形成することかできる。前記バリア層52として
は、例えば、チタン,タングステン,コバルトおよびニ
ッケルなどから選択される金属の窒化物、あるいは金属
膜と金属の窒化物の膜との積層膜であることが望まし
い。また、前記金属層54としては、例えばアルミニウ
ム、銅、ニッケル、金、銀、あるいはその合金、または
シリコンを主成分とする化合物などを用いることができ
る。
(F) Next, as shown in FIG. 6, a barrier layer 52 and a metal layer 54 are formed in the contact hole CH by sputtering. Thereafter, by patterning the barrier layer 52 and the metal layer 54 by photolithography and dry etching, the wiring layer 5 is formed.
0 can be formed. The barrier layer 52 is preferably, for example, a metal nitride selected from titanium, tungsten, cobalt, nickel, or the like, or a laminated film of a metal film and a metal nitride film. Further, as the metal layer 54, for example, aluminum, copper, nickel, gold, silver, an alloy thereof, a compound containing silicon as a main component, or the like can be used.

【0031】また、金属層54としては、図示はしない
が、コンタクトホールCH内に例えばタングステン,モ
リブデンなどの高融点金属あるいはこれらの金属のシリ
サイドを堆積させてプラグを形成し、その後アルミニウ
ム,銅,金,銀などの金属を主成分とする金属層を形成
するようにしてもよい。
As the metal layer 54, although not shown, a plug is formed by depositing a refractory metal such as tungsten or molybdenum or a silicide of these metals in the contact hole CH, and then forming aluminum, copper, or the like. A metal layer mainly containing a metal such as gold or silver may be formed.

【0032】(第2の実施の形態)図7は、第2の実施
の形態に係る半導体装置の部分断面図である。図7にお
いて、図6に示す部材と実質的に同一の機能を有する部
分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment) FIG. 7 is a partial sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment. 7, portions having substantially the same functions as the members shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0033】本実施の形態においては、コンタクトホー
ルCHの形成領域が前記第1の実施の形態と異なる。す
なわち、第1の実施の形態においては、隣接するゲート
電極層相互間に自己整合的にコンタクトホールを形成し
た例について説明したが、本実施の形態においては、コ
ンタクトホールCHの片側のみにゲート電極層が形成さ
れている点で、前記第1の実施の形態と異なる。
In the present embodiment, the formation region of the contact hole CH is different from that of the first embodiment. That is, in the first embodiment, an example in which a contact hole is formed in a self-aligned manner between adjacent gate electrode layers has been described. However, in this embodiment, only one side of the contact hole CH has a gate electrode. The difference from the first embodiment is that a layer is formed.

【0034】図7において、符号60は不純物拡散層2
0aに隣接する素子分離領域を示している。この実施の
形態においても、前記第1の実施の形態と同様に、コン
タクトホールCHをゲート電極層16および第1金属シ
リサイド層18の周囲に形成した絶縁層300をマスク
として自己整合的に形成することができるため、配線密
度を高めることができる。
In FIG. 7, reference numeral 60 denotes the impurity diffusion layer 2.
The element isolation region adjacent to 0a is shown. In this embodiment, as in the first embodiment, the contact holes CH are formed in a self-aligned manner using the insulating layer 300 formed around the gate electrode layer 16 and the first metal silicide layer 18 as a mask. Therefore, the wiring density can be increased.

【0035】(第3の実施の形態)図8は、第3の実施
の形態に係る半導体装置の部分断面図である。図8にお
いて、図6に示す半導体装置の部材と実質的に同一の機
能を有する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明
を省略する。
(Third Embodiment) FIG. 8 is a partial sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment. 8, portions having substantially the same functions as the members of the semiconductor device shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0036】本実施の形態においては、ゲート電極層の
代わりに素子分離領域60の上に形成された配線層70
およびこの配線層70の上部に形成された金属シリサイ
ド層72を有する点で、前記第2の実施の形態と異なっ
ている。この実施の形態では、ポリシリコンに不純物が
ドープされた導電体から構成される配線層70の表面
に、前述した方法によって金属シリサイド層72が形成
される。また、同様に、不純物拡散層20の表面にも金
属シリサイド層22が形成される。そして、配線層70
の両サイドに形成された第1サイドウォール絶縁層3
0、金属シリサイド層72の表面に形成された上部絶縁
層32、および第1サイドウォール絶縁層30および上
部絶縁層32の両サイドに形成された第2サイドウォー
ル絶縁層34によって、配線層70および金属シリサイ
ド層72の周囲を電気的に絶縁するための絶縁層300
が形成されている。
In the present embodiment, the wiring layer 70 formed on the element isolation region 60 instead of the gate electrode layer
The second embodiment is different from the second embodiment in that a metal silicide layer 72 formed on the wiring layer 70 is provided. In this embodiment, a metal silicide layer 72 is formed on the surface of a wiring layer 70 composed of a conductor in which an impurity is doped into polysilicon by the method described above. Similarly, a metal silicide layer 22 is also formed on the surface of the impurity diffusion layer 20. Then, the wiring layer 70
1st sidewall insulating layer 3 formed on both sides of
0, the upper insulating layer 32 formed on the surface of the metal silicide layer 72, and the second sidewall insulating layers 34 formed on both sides of the first sidewall insulating layer 30 and the upper insulating layer 32, to form the wiring layer 70 and Insulating layer 300 for electrically insulating the periphery of metal silicide layer 72
Are formed.

【0037】この実施の形態においても、前記第1の実
施の形態と同様に、コンタクトホールCHを配線層70
および金属シリサイド層72の周囲に形成した絶縁層3
00をマスクとして自己整合的に形成することができる
ため、配線密度を高めることができる。
In this embodiment, as in the first embodiment, a contact hole CH is formed in the wiring layer 70.
And insulating layer 3 formed around metal silicide layer 72
Since the wirings can be formed in a self-aligned manner using the mask 00 as a mask, wiring density can be increased.

【0038】本発明は、上述した実施の形態に限定され
ず、ゲート電極層あるいは配線層などの導電層およびこ
の導電層に隣接して設けられる不純物拡散層との絶縁を
確保した状態で、前記不純物拡散層とのコンタクト部を
有する構造のデバイスに適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is not limited to the above-described embodiment in which insulation between a conductive layer such as a gate electrode layer or a wiring layer and an impurity diffusion layer provided adjacent to the conductive layer is ensured. The present invention can be applied to a device having a structure having a contact portion with an impurity diffusion layer.

【0039】[0039]

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を示す部分断面図である。
FIG. 1 is a partial sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を示す部分断面図である。
FIG. 2 is a partial sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を示す部分断面図である。
FIG. 3 is a partial sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を示す部分断面図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図5】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を示す部分断面図である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図6】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法および半導体装置を示す部分断面図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device and the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の
部分断面図である。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の
部分断面図である。
FIG. 8 is a partial sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 14 ゲート絶縁層 16 ゲート電極層 18 第1金属シリサイド層 20a,20b 不純物拡散層 22a,22b 第2金属シリサイド層 30 第1サイドウォール絶縁層 32 上部絶縁層 34 第2サイドウォール絶縁層 300 絶縁層 50 配線層 52 バリア層 54 金属層 60 素子分離領域 70 配線層 72 金属シリサイド層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon substrate 14 Gate insulating layer 16 Gate electrode layer 18 1st metal silicide layer 20a, 20b Impurity diffusion layer 22a, 22b 2nd metal silicide layer 30 1st sidewall insulating layer 32 Upper insulating layer 34 2nd sidewall insulating layer 300 Insulating layer 50 Wiring layer 52 Barrier layer 54 Metal layer 60 Element isolation region 70 Wiring layer 72 Metal silicide layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板の主面上に絶縁層を介して
形成され、シリコンを含む導電層、 前記シリコン基板の主面表面部に形成された不純物拡散
層、 前記導電層の表面に形成された第1金属シリサイド層、 前記不純物拡散層の表面に形成された第2金属シリサイ
ド層、 前記導電層および前記第1金属シリサイド層の表面に形
成された絶縁層、 前記不純物拡散層の少なくとも一部が露出するコンタク
トホールが形成された層間絶縁層、および前記コンタク
トホール内に形成された配線層、を含む半導体装置。
A conductive layer containing silicon formed on a main surface of a silicon substrate via an insulating layer; an impurity diffusion layer formed on a surface portion of the main surface of the silicon substrate; and a conductive layer formed on a surface of the conductive layer. A first metal silicide layer, a second metal silicide layer formed on the surface of the impurity diffusion layer, an insulating layer formed on the surface of the conductive layer and the first metal silicide layer, at least a part of the impurity diffusion layer. A semiconductor device, comprising: an interlayer insulating layer in which a contact hole exposing a contact hole is formed; and a wiring layer formed in the contact hole.
【請求項2】 請求項1において、 前記導電層は、ゲート電極を含むゲート電極層である半
導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive layer is a gate electrode layer including a gate electrode.
【請求項3】 請求項1において、 前記導電層は、少なくとも一部が素子分離領域上に存在
する配線層である半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least a part of the conductive layer is a wiring layer existing on an element isolation region.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 前記絶縁層は、前記導電層の側面に形成された第1サイ
ドウォール絶縁層、前記第1金属シリサイド層の上面に
形成された上部絶縁層、および前記第1サイドウォール
絶縁層および上部絶縁層の側面に形成された第2サイド
ウォール絶縁層からなる半導体装置。
4. The insulating layer according to claim 1, wherein the insulating layer is a first sidewall insulating layer formed on a side surface of the conductive layer, and an upper insulating layer formed on an upper surface of the first metal silicide layer. And a second sidewall insulating layer formed on side surfaces of the first sidewall insulating layer and the upper insulating layer.
【請求項5】 以下の工程(a)〜(h)を含む半導体
装置の製造方法。(a)シリコン基板の主面上の所定領
域に絶縁層を介してシリコンを含む導電層を形成する工
程、(b)前記導電層の側面に第1サイドウォール絶縁
層を形成する工程、(c)前記シリコン基板の主面表面
部に不純物拡散層を形成する工程、(d)前記導電層お
よび前記不純物拡散層の表面部に自己整合的に金属シリ
サイド層を形成する工程、(e)前記導電層および前記
導電層上の前記金属シリサイド層の表面を覆い、該導電
層および金属シリサイド層を電気的に絶縁する絶縁層を
形成する工程、(f)層間絶縁層を形成する工程、
(g)前記第1サイドウォール絶縁層および前記絶縁層
をマスクとして、前記不純物拡散層の少なくとも一部が
露出する状態でコンタクトホールを自己整合的に形成す
る工程、および(h)前記コンタクトホール内に配線層
を形成する工程。
5. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the following steps (a) to (h). (A) forming a conductive layer containing silicon in a predetermined region on a main surface of a silicon substrate via an insulating layer; (b) forming a first sidewall insulating layer on a side surface of the conductive layer; A) forming an impurity diffusion layer on a surface of the main surface of the silicon substrate; (d) forming a metal silicide layer on the surface of the conductive layer and the impurity diffusion layer in a self-aligned manner; Forming an insulating layer covering a surface of the metal silicide layer on the conductive layer and the conductive layer, and electrically insulating the conductive layer and the metal silicide layer; (f) forming an interlayer insulating layer;
(G) using the first sidewall insulating layer and the insulating layer as a mask, forming a contact hole in a self-aligned manner with at least a part of the impurity diffusion layer exposed; and (h) forming a contact hole in the contact hole. Forming a wiring layer on the substrate.
【請求項6】 請求項5において、 前記導電層は、ゲート電極を含むゲート電極層である半
導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the conductive layer is a gate electrode layer including a gate electrode.
【請求項7】 請求項5において、 前記導電層は、少なくとも一部が素子分離領域上に存在
する配線層である半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 5, wherein at least a part of the conductive layer is a wiring layer existing on an element isolation region.
【請求項8】 請求項5〜7のいずれかにおいて、 前記工程(e)で形成される前記絶縁層は、前記導電層
上の前記金属シリサイド層の上面に上部絶縁層を形成し
た後、前記第1サイドウォール絶縁層および前記上部絶
縁層の側面に第2サイドウォール絶縁層を形成すること
で得られる半導体装置の製造方法。
8. The method according to claim 5, wherein the insulating layer formed in the step (e) comprises: forming an upper insulating layer on an upper surface of the metal silicide layer on the conductive layer; A method of manufacturing a semiconductor device obtained by forming a second sidewall insulating layer on a side face of a first sidewall insulating layer and the upper insulating layer.
【請求項9】 請求項8において、 前記絶縁層は、800℃以下の温度で形成される半導体
装置の製造方法。
9. The method according to claim 8, wherein the insulating layer is formed at a temperature of 800 ° C. or lower.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100396896B1 (en) * 2001-08-03 2003-09-02 삼성전자주식회사 Fabrication method of DRAM semiconductor device
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

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