JPH113997A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH113997A
JPH113997A JP16816797A JP16816797A JPH113997A JP H113997 A JPH113997 A JP H113997A JP 16816797 A JP16816797 A JP 16816797A JP 16816797 A JP16816797 A JP 16816797A JP H113997 A JPH113997 A JP H113997A
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Japan
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insulating film
film
layer
sio
semiconductor
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Application number
JP16816797A
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Japanese (ja)
Inventor
Michitaka Kubota
通孝 窪田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a very fine and high speed semiconductor device with high yield. SOLUTION: A sidewall spacer is formed on a polycrystalline Si layer 43 and a SiO2 film 44 by a SiN film 47. The SiO2 film 44 is removed, and a groove 48 is formed. High-melting point metal silicide layers 53b are formed on the surfaces of the polycrystalline Si layer 43 and a Si substrate 41. The groove 48 is filled which a SiO2 film 56, and an interlayer insulating film is formed of a SiN film 57 and a SiO2 system film 54. Then, a contact hole 55 is formed. Although the high-melting point metallic silicide layers 53b and the contact hole 55 are formed in a self-aligned manner, the polycrystalline Si layer 43 and the like are not exposed, even if the position of the contact hole 55 shifts. Then, the Si substrate 41 and the polycrystalline Si layer 43 are not shorted.

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】本願の発明は、自己整合技術
を利用する半導体装置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device utilizing a self-alignment technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】マスク合わせ余裕を確保する必要のない
自己整合技術は、半導体装置の微細化及び高速化にとっ
て重要な技術の一つである。図3は、この様な自己整合
技術を利用する半導体装置の製造方法の第1従来例を示
している。この第1従来例では、図3(a)に示す様
に、Si基板11の表面にゲート絶縁膜としてSiO2
膜12を形成し、このSiO2 膜12等の上に多結晶S
i層13を形成する。
2. Description of the Related Art A self-alignment technique that does not require a sufficient mask alignment margin is one of the important techniques for miniaturization and high-speed semiconductor devices. FIG. 3 shows a first conventional example of a method of manufacturing a semiconductor device utilizing such a self-alignment technique. In this first conventional example, as shown in FIG. 3A, SiO 2 is formed on the surface of a Si substrate 11 as a gate insulating film.
Forming a film 12, a polycrystalline S on such the SiO 2 film 12
An i-layer 13 is formed.

【0003】その後、多結晶Si層13及びSiO2
12をゲート電極のパターンに加工し、この多結晶Si
層13等をマスクにした不純物のイオン注入で、LDD
構造のソース/ドレイン用の低濃度の拡散層14をSi
基板11に形成する。そして、SiO2 膜15を全面に
堆積させ、SiO2 膜15の全面をエッチバックして、
このSiO2 膜15から成る側壁スペーサを多結晶Si
層13の側面に形成する。
After that, the polycrystalline Si layer 13 and the SiO 2 film 12 are processed into a gate electrode pattern.
LDD by impurity ion implantation using the layer 13 etc. as a mask
The low concentration diffusion layer 14 for the source / drain of
Formed on the substrate 11. Then, an SiO 2 film 15 is deposited on the entire surface, and the entire surface of the SiO 2 film 15 is etched back.
The side wall spacer made of this SiO 2 film 15 is made of polycrystalline Si.
It is formed on the side surface of the layer 13.

【0004】その後、多結晶Si層13及びSiO2
15等をマスクにした不純物のイオン注入で、LDD構
造のソース/ドレイン用の高濃度の拡散層16をSi基
板11に形成する。次に、図3(b)に示す様に、高融
点金属層17を全面に堆積させ、Si基板11及び多結
晶Si層13と高融点金属層17とを低温アニールで反
応させて、Si基板11の表面及び多結晶Si層13の
表面に高融点金属シリサイド層18aを形成する。
Thereafter, a high concentration diffusion layer 16 for source / drain having an LDD structure is formed on the Si substrate 11 by ion implantation of impurities using the polycrystalline Si layer 13 and the SiO 2 film 15 as a mask. Next, as shown in FIG. 3B, a refractory metal layer 17 is deposited on the entire surface, and the Si substrate 11 and the polycrystalline Si layer 13 are reacted with the refractory metal layer 17 by low-temperature annealing to form a Si substrate. A refractory metal silicide layer 18a is formed on the surface of the polycrystalline Si layer 13 and the surface of the polycrystalline Si layer 13.

【0005】次に、図3(c)に示す様に、SiO2
15等の上に未反応のまま残っている高融点金属層17
を除去した後、高温アニールで高融点金属シリサイド層
18aで相転移を生じさせて、この高融点金属シリサイ
ド層18aを低抵抗の高融点金属シリサイド層18bに
する。以上の第1従来例では、Si基板11の表面及び
多結晶Si層13の表面に自己整合的に高融点金属シリ
サイド層18bを形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3C, the refractory metal layer 17 remaining unreacted on the SiO 2 film
Is removed, high-temperature annealing causes a phase transition in the high-melting-point metal silicide layer 18a to turn the high-melting-point metal silicide layer 18a into a low-resistance high-melting-point metal silicide layer 18b. In the first conventional example described above, the refractory metal silicide layer 18b can be formed on the surface of the Si substrate 11 and the surface of the polycrystalline Si layer 13 in a self-aligned manner.

【0006】図4は、自己整合技術を利用する半導体装
置の製造方法の第2従来例を示している。この第2従来
例では、図4(a)に示す様に、Si基板21の表面に
ゲート絶縁膜としてSiO2 膜22を形成する。そし
て、SiO2 膜22等の上に多結晶Si層23とオフセ
ット用のSiO2 膜24とを順次に形成し、SiO2
24、多結晶Si層23及びSiO2 膜22をゲート電
極のパターンに加工する。
FIG. 4 shows a second conventional example of a method of manufacturing a semiconductor device utilizing a self-alignment technique. In the second conventional example, as shown in FIG. 4A, an SiO 2 film 22 is formed on a surface of a Si substrate 21 as a gate insulating film. Then, a polycrystalline Si layer 23 and an offset SiO 2 film 24 are sequentially formed on the SiO 2 film 22 and the like, and the SiO 2 film 24, the polycrystalline Si layer 23, and the SiO 2 film 22 are patterned as gate electrodes. Process into

【0007】次に、図4(b)に示す様に、SiO2
24等をマスクにした不純物のイオン注入で、LDD構
造のソース/ドレイン用の低濃度の拡散層25をSi基
板21に形成する。そして、SiO2 膜26を全面に堆
積させ、SiO2 膜26の全面をエッチバックして、こ
のSiO2 膜26から成る側壁スペーサを多結晶Si層
23及びSiO2 膜24の側面に形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, a low concentration diffusion layer 25 for source / drain of LDD structure is formed on the Si substrate 21 by ion implantation of impurities using the SiO 2 film 24 or the like as a mask. Form. Then, an SiO 2 film 26 is deposited on the entire surface, the entire surface of the SiO 2 film 26 is etched back, and side wall spacers made of the SiO 2 film 26 are formed on the side surfaces of the polycrystalline Si layer 23 and the SiO 2 film 24.

【0008】その後、SiO2 膜24、26等をマスク
にした不純物のイオン注入で、LDD構造のソース/ド
レイン用の高濃度の拡散層27をSi基板21に形成す
る。次に、図4(c)に示す様に、SiN膜28とSi
2 系膜31とを順次に全面に堆積させて層間絶縁膜を
形成し、SiN膜28をストッパにして、Si基板21
に対するコンタクト孔32のパターンでSiO2 系膜3
1をエッチングする。
Thereafter, a high concentration diffusion layer 27 for source / drain of LDD structure is formed on the Si substrate 21 by ion implantation of impurities using the SiO 2 films 24 and 26 as a mask. Next, as shown in FIG.
An O 2 -based film 31 is sequentially deposited on the entire surface to form an interlayer insulating film, and the Si substrate 21 is used as a stopper with the SiN film 28 as a stopper.
SiO 2 based film 3 with contact hole 32 pattern
1 is etched.

【0009】そして、図示されてはいないが、更に、S
iO2 膜26及びSi基板21をストッパにしてSiN
膜28をエッチングして、コンタクト孔32を完成させ
る。以上の第2従来例では、図4(c)に示した様に、
コンタクト孔32の位置がずれて、SiO2 膜26上に
までコンタクト孔32が広がっても、SiO2 膜26は
エッチングされないので、多結晶Si層23に対して自
己整合的にコンタクト孔32を形成することができる。
Although not shown, S
SiN using the SiO 2 film 26 and the Si substrate 21 as stoppers
The contact hole 32 is completed by etching the film 28. In the above second conventional example, as shown in FIG.
Position of the contact hole 32 is deviated, even if the contact hole 32 is spread to on the SiO 2 film 26, since the SiO 2 film 26 is not etched, forms a self-aligned manner the contact holes 32 with respect to polycrystalline Si layer 23 can do.

【0010】図5は、自己整合技術を利用する半導体装
置の製造方法の第3従来例であって、半導体基体の表面
及びゲート電極の表面に自己整合的に高融点金属シリサ
イド層を形成すると共にゲート電極に対して自己整合的
にコンタクト孔を形成するために本願の発明者が特開平
7−16581号において提案した技術を示している。
FIG. 5 shows a third conventional example of a method of manufacturing a semiconductor device utilizing a self-alignment technique, in which a refractory metal silicide layer is formed in a self-aligning manner on the surface of a semiconductor substrate and the surface of a gate electrode. A technique proposed by the inventor of the present application in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-16581 to form a contact hole in a self-aligned manner with respect to a gate electrode is shown.

【0011】この第3従来例では、図5(a)に示す様
に、Si基板41の表面にゲート絶縁膜として厚さ6n
mのSiO2 膜42を形成する。そして、SiO2 膜4
2等の上に厚さ150nmの多結晶Si層43とオフセ
ット用の厚さ150nmのSiO2 膜44とを順次に形
成し、SiO2 膜44、多結晶Si層43及びSiO2
膜42をゲート電極のパターンに加工する。
In the third conventional example, as shown in FIG. 5A, a 6-nm thick gate insulating film is formed on the surface of an Si substrate 41.
An m 2 SiO 2 film 42 is formed. And the SiO 2 film 4
2 and the like, a polycrystalline Si layer 43 having a thickness of 150 nm and a SiO 2 film 44 having a thickness of 150 nm for offset are sequentially formed, and the SiO 2 film 44, the polycrystalline Si layer 43, and the SiO 2 film
The film 42 is processed into a gate electrode pattern.

【0012】その後、Si基板41の表面及び多結晶S
i層43の側面に熱酸化でSiO2膜45を形成し、S
iO2 膜44等をマスクにした不純物のイオン注入で、
LDD構造のソース/ドレイン用の低濃度の拡散層46
をSi基板41に形成する。次に、図5(b)に示す様
に、厚さ300nmのSiN膜47をCVD法で全面に
堆積させ、SiN膜47の全面をエッチバックして、こ
のSiN膜47から成る側壁スペーサを多結晶Si層4
3及びSiO2 膜44の側面に形成する。
Thereafter, the surface of the Si substrate 41 and the polycrystalline S
An SiO 2 film 45 is formed on the side surface of the i-layer 43 by thermal oxidation.
By ion implantation of impurities using the iO 2 film 44 etc. as a mask,
Lightly doped diffusion layer 46 for source / drain of LDD structure
Is formed on the Si substrate 41. Next, as shown in FIG. 5B, an SiN film 47 having a thickness of 300 nm is deposited on the entire surface by the CVD method, and the entire surface of the SiN film 47 is etched back, so that a large number of side wall spacers made of the SiN film 47 are formed. Crystal Si layer 4
3 and the side surfaces of the SiO 2 film 44.

【0013】次に、図5(c)に示す様に、SiO2
44とSi基板41の表面で露出しているSiO2 膜4
5等とを希フッ酸等で除去して、多結晶Si層43上に
溝48を形成すると共にSi基板41の表面を露出させ
る。
Next, as shown in FIG. 5C, the SiO 2 film 44 and the SiO 2 film 4 exposed on the surface of the Si substrate 41 are formed.
5 and the like are removed with diluted hydrofluoric acid or the like to form a groove 48 on the polycrystalline Si layer 43 and expose the surface of the Si substrate 41.

【0014】このとき、SiN膜47はエッチングされ
ないが、素子分離領域のSiO2 膜(図示せず)等がエ
ッチングされるので、希フッ酸等によるエッチングを防
止したい領域はレジストで覆っておくことが望ましい。
その後、多結晶Si層43やSiN膜47等をマスクに
した不純物のイオン注入で、LDD構造のソース/ドレ
イン用の高濃度の拡散層51をSi基板41に形成す
る。
[0014] At this time, it is SiN film 47 is not etched, because the element SiO 2 film of the isolation region (not shown) or the like is etched, area to prevent etching by dilute hydrofluoric acid or the like is to be covered with a resist Is desirable.
Thereafter, a high concentration diffusion layer 51 for the source / drain of the LDD structure is formed on the Si substrate 41 by ion implantation of impurities using the polycrystalline Si layer 43 and the SiN film 47 as a mask.

【0015】次に、図5(d)に示す様に、Ti層等の
高融点金属層52をスパッタ法等で全面に堆積させる。
そして、図5(e)に示す様に、Si基板41及び多結
晶Si層43と高融点金属層52とを600℃程度の低
温アニールで反応させて、Si基板41の表面及び多結
晶Si層43の表面に高融点金属シリサイド層53aを
形成する。
Next, as shown in FIG. 5D, a refractory metal layer 52 such as a Ti layer is deposited on the entire surface by sputtering or the like.
Then, as shown in FIG. 5E, the Si substrate 41 and the polycrystalline Si layer 43 are reacted with the refractory metal layer 52 by low-temperature annealing at about 600 ° C., so that the surface of the Si substrate 41 and the polycrystalline Si layer A refractory metal silicide layer 53a is formed on the surface of the substrate 43.

【0016】次に、図5(f)に示す様に、SiN膜4
7等の上に未反応のまま残っている高融点金属層52を
除去した後、800℃程度の高温アニールで高融点金属
シリサイド層53aで相転移を生じさせて、この高融点
金属シリサイド層53aを低抵抗の高融点金属シリサイ
ド層53bにする。
Next, as shown in FIG.
After removing the refractory metal layer 52 remaining unreacted on the layer 7 and the like, a phase transition is caused in the refractory metal silicide layer 53a by high-temperature annealing at about 800 ° C. To a low-resistance refractory metal silicide layer 53b.

【0017】次に、図5(g)に示す様に、SiO2
膜54を全面に堆積させて層間絶縁膜を形成し、SiN
膜47をストッパにしたエッチングで、Si基板41に
対するコンタクト孔55をSiO2 系膜54に形成す
る。
Next, as shown in FIG. 5 (g), an SiO 2 -based film 54 is deposited on the entire surface to form an interlayer insulating film.
A contact hole 55 for the Si substrate 41 is formed in the SiO 2 -based film 54 by etching using the film 47 as a stopper.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図5に示し
た第3従来例において、図6に示す様に、コンタクト孔
55の位置がずれて、多結晶Si層43及びその上の高
融点金属シリサイド層53bから成るゲート電極上にま
でコンタクト孔55が広がると、このコンタクト孔55
を埋めるソース/ドレイン電極(図示せず)を介して、
ソース/ドレインである拡散層51とゲート電極とが短
絡する。
However, in the third conventional example shown in FIG. 5, as shown in FIG. 6, the position of the contact hole 55 is shifted, and the polycrystalline Si layer 43 and the high melting point When the contact hole 55 spreads over the gate electrode formed of the silicide layer 53b, the contact hole 55
Through source / drain electrodes (not shown)
The source / drain diffusion layer 51 and the gate electrode are short-circuited.

【0019】このため、図5に示した第3従来例では、
微細で且つ高速な半導体装置を高い歩留りで製造するこ
とが困難であった。一方、十分なマスク合わせ余裕を確
保しておけば、コンタクト孔55の位置がずれても、ゲ
ート電極上にまでコンタクト孔55が広がることを防止
することができるが、それでは半導体装置を微細化する
ことができない。従って、本願の発明は、微細で且つ高
速な半導体装置を高い歩留りで製造することができる方
法を提供することを目的としている。
For this reason, in the third conventional example shown in FIG.
It has been difficult to manufacture fine and high-speed semiconductor devices with high yield. On the other hand, if a sufficient margin for mask alignment is ensured, it is possible to prevent the contact hole 55 from spreading over the gate electrode even if the position of the contact hole 55 is displaced. Can not do. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method capable of manufacturing a fine and high-speed semiconductor device with a high yield.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る半導体装
置の製造方法は、半導体層と第1の絶縁膜とを半導体基
体上に順次に積層させる工程と、前記第1の絶縁膜及び
前記半導体層を配線のパターンに加工する工程と、少な
くとも表面部が前記第1の絶縁膜とはエッチング特性の
異なる第2の絶縁膜から成る側壁スペーサを前記半導体
層及び前記第1の絶縁膜の側面に形成する工程と、前記
側壁スペーサを形成した後に前記第1の絶縁膜を除去し
て前記半導体層上に溝を形成する工程と、前記溝の底部
における前記半導体層の表面と前記半導体基体の表面と
に半導体と金属との化合物層を形成する工程と、前記第
2の絶縁膜の少なくとも前記表面部とはエッチング特性
の異なる第3の絶縁膜で前記化合物層上の前記溝を埋め
る工程と、前記溝を埋めた後に、前記第3の絶縁膜とは
エッチング特性の異なる第4の絶縁膜とこの第4の絶縁
膜とはエッチング特性の異なる第5の絶縁膜とを層間絶
縁膜として順次に積層させる工程と、前記半導体基体に
対するコンタクト孔を前記第5及び第4の絶縁膜に形成
する工程とを具備することを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: sequentially stacking a semiconductor layer and a first insulating film on a semiconductor substrate; A step of processing the semiconductor layer into a wiring pattern, and forming side wall spacers of at least a surface portion of a second insulating film having an etching characteristic different from that of the first insulating film on the side surfaces of the semiconductor layer and the first insulating film. Forming a groove on the semiconductor layer by removing the first insulating film after forming the sidewall spacer; and forming a groove on the semiconductor layer at the bottom of the groove and the semiconductor substrate. Forming a compound layer of a semiconductor and a metal on the surface; and filling the groove on the compound layer with a third insulating film having different etching characteristics from at least the surface portion of the second insulating film. , The groove After the filling, a step of sequentially laminating a fourth insulating film having an etching characteristic different from that of the third insulating film and a fifth insulating film having an etching characteristic different from that of the fourth insulating film as an interlayer insulating film. And forming a contact hole for the semiconductor substrate in the fifth and fourth insulating films.

【0021】この様に、請求項1に係る半導体装置の製
造方法では、半導体層上の第1の絶縁膜と側壁スペーサ
である第2の絶縁膜の少なくとも表面部とでエッチング
特性が互いに異なるので、マスクを用いないエッチング
を行っても、側壁スペーサのエッチングを抑制しつつ第
1の絶縁膜を自己整合的に除去することができる。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the etching characteristics of the first insulating film on the semiconductor layer and at least the surface of the second insulating film as the side wall spacer are different from each other. Even if etching is performed without using a mask, the first insulating film can be removed in a self-aligned manner while suppressing etching of the sidewall spacer.

【0022】また、半導体層上の第1の絶縁膜を除去し
てから半導体と金属との化合物層を形成するので、半導
体と金属との化合反応によって、半導体基体の表面のみ
ならず配線のパターンの半導体層の表面にも半導体と金
属との化合物層を自己整合的に形成することができる。
Further, since the compound layer of the semiconductor and the metal is formed after the first insulating film on the semiconductor layer is removed, the compound reaction between the semiconductor and the metal causes not only the surface of the semiconductor substrate but also the wiring pattern. A compound layer of a semiconductor and a metal can also be formed in a self-aligned manner on the surface of the semiconductor layer.

【0023】また、側壁スペーサである第2の絶縁膜の
少なくとも表面部と半導体層上の溝を埋める第3の絶縁
膜とでエッチング特性が互いに異なるので、第3の絶縁
膜を堆積させた後に、マスクを用いないエッチングを行
っても、側壁スペーサをエッチングすることなく半導体
層上の溝内に第3の絶縁膜を自己整合的に残すことがで
きる。
Also, since the etching characteristics of at least the surface of the second insulating film as the side wall spacer and the third insulating film filling the trench on the semiconductor layer are different from each other, after the third insulating film is deposited, Even if etching without using a mask is performed, the third insulating film can be left in a self-aligned manner in the groove on the semiconductor layer without etching the side wall spacer.

【0024】一方、層間絶縁膜である第4及び第5の絶
縁膜でエッチング特性が互いに異なるので、半導体基体
に対するコンタクト孔を形成する際の第5の絶縁膜のエ
ッチング時に第4の絶縁膜をストッパにすることができ
る。このため、コンタクト孔の位置がずれて、半導体層
及びその上の化合物層から成る配線上にまでコンタクト
孔が広がっても、配線上の第3の絶縁膜のエッチングを
防止することができて、配線の露出を防止することがで
きる。
On the other hand, since the etching characteristics of the fourth and fifth insulating films, which are the interlayer insulating films, are different from each other, the fourth insulating film is formed at the time of etching the fifth insulating film when forming the contact hole with the semiconductor substrate. It can be a stopper. For this reason, even if the position of the contact hole is shifted and the contact hole spreads over the wiring composed of the semiconductor layer and the compound layer thereon, the etching of the third insulating film on the wiring can be prevented, Exposure of the wiring can be prevented.

【0025】また、半導体層上の溝を埋める第3の絶縁
膜と層間絶縁膜の一部である第4の絶縁膜とでもエッチ
ング特性が互いに異なるので、コンタクト孔を形成する
際の第4の絶縁膜のエッチング時にも配線上の第3の絶
縁膜のエッチングを防止することができて、配線の露出
を防止することができる。
Further, since the third insulating film filling the trench on the semiconductor layer and the fourth insulating film which is a part of the interlayer insulating film have different etching characteristics, the fourth insulating film for forming the contact hole is different. Even when the insulating film is etched, the third insulating film on the wiring can be prevented from being etched, and the wiring can be prevented from being exposed.

【0026】更に、順次に積層させた第4及び第5の絶
縁膜を層間絶縁膜にしているので、薄い第4の絶縁膜と
厚い第5の絶縁膜とで所要の厚さの層間絶縁膜を形成す
ることができる。このため、側壁スペーサである第2の
絶縁膜の少なくとも表面部と層間絶縁膜の一部である第
4の絶縁膜とでエッチング特性が互いに異なっていなく
ても、第4の絶縁膜のエッチング時に第2の絶縁膜の厚
さの減少を抑制することができて、半導体基体に対する
コンタクト孔を配線に対して自己整合的に形成すること
ができる。
Further, since the fourth and fifth insulating films sequentially laminated are used as an interlayer insulating film, the thin fourth insulating film and the thick fifth insulating film have a required thickness. Can be formed. For this reason, even if the etching characteristics of at least the surface portion of the second insulating film serving as the side wall spacer and the fourth insulating film which is a part of the interlayer insulating film are not different from each other, the etching may be performed at the time of etching the fourth insulating film. A reduction in the thickness of the second insulating film can be suppressed, and a contact hole for the semiconductor substrate can be formed in a self-aligned manner with respect to the wiring.

【0027】請求項2に係る半導体装置の製造方法は、
請求項1に係る半導体装置の製造方法において、前記半
導体基体と前記側壁スペーサとの間に前記第2の絶縁膜
の少なくとも前記表面部とは材質の異なる第6の絶縁膜
を形成する工程を具備することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming a sixth insulating film having a different material from at least the surface portion of the second insulating film between the semiconductor substrate and the side wall spacer. It is characterized by doing.

【0028】この様に、請求項2に係る半導体装置の製
造方法では、側壁スペーサである第2の絶縁膜の少なく
とも表面部とは材質の異なる第6の絶縁膜を半導体基体
と側壁スペーサとの間に形成するので、半導体基体と側
壁スペーサとの間に大きな応力が発生する場合でも、第
6の絶縁膜によってこの応力を吸収することができて、
半導体基体における結晶欠陥の発生等を抑制することが
できる。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, the sixth insulating film having a different material from at least the surface portion of the second insulating film serving as the side wall spacer is formed between the semiconductor substrate and the side wall spacer. Even when a large stress is generated between the semiconductor substrate and the side wall spacers, the sixth insulating film can absorb this stress,
Generation of crystal defects in the semiconductor substrate can be suppressed.

【0029】請求項3、4に係る半導体装置の製造方法
は、夫々請求項1、2に係る半導体装置の製造方法にお
いて、前記表面部である第7の絶縁膜とこの第7の絶縁
膜とは材質の異なる第8の絶縁膜とを含む少なくとも2
層の絶縁膜で前記第2の絶縁膜を構成することを特徴と
している。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the first and second aspects, wherein the seventh insulating film as the surface portion and the seventh insulating film are formed. Is at least 2 including an eighth insulating film made of a different material.
It is characterized in that the second insulating film is constituted by a layer of the insulating film.

【0030】この様に、請求項3、4に係る半導体装置
の製造方法では、互いに材質の異なる第7及び第8の絶
縁膜を含む少なくとも2層の絶縁膜で側壁スペーサを形
成するので、配線のパターンの半導体層と第7の絶縁膜
との間に大きな応力が発生する場合でも、第8の絶縁膜
等によってこの応力を吸収することができて、半導体基
体における結晶欠陥の発生等を抑制することができる。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the third and fourth aspects, the side wall spacer is formed by at least two layers of insulating films including the seventh and eighth insulating films of different materials. Even when a large stress is generated between the semiconductor layer of the pattern and the seventh insulating film, the stress can be absorbed by the eighth insulating film and the like, thereby suppressing generation of crystal defects in the semiconductor substrate. can do.

【0031】また、配線のパターンの半導体層と第7の
絶縁膜との密着性を第8の絶縁膜等で高めることができ
て、その後の工程における熱応力等による側壁スペーサ
の剥離を防止することができる。
Further, the adhesiveness between the semiconductor layer of the wiring pattern and the seventh insulating film can be enhanced by the eighth insulating film or the like, and peeling of the side wall spacer due to thermal stress or the like in a subsequent step is prevented. be able to.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、MOSトランジスタの製造
に適用した本願の発明の第1及び第2実施形態を、図
1、2を参照しながら説明する。図1が、第1実施形態
を示している。図1(a)〜(f)に示す様に、この第
1実施形態も、低抵抗の高融点金属シリサイド層53b
を形成するまでは、図5に示した第3従来例と実質的に
同様の工程を実行する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, first and second embodiments of the present invention applied to the manufacture of a MOS transistor will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a first embodiment. As shown in FIGS. 1A to 1F, the first embodiment also has a low-resistance refractory metal silicide layer 53b.
Until the step is formed, substantially the same steps as those of the third conventional example shown in FIG. 5 are performed.

【0033】しかし、この第1実施形態では、その後、
SiO2 膜56をCVD法で全面に堆積させ、SiO2
膜56の全面をエッチバックして、このSiO2 膜56
で溝48を埋める。次に、図1(g)に示す様に、Si
N膜57とSiO2 系膜54とを順次に全面に堆積させ
て層間絶縁膜を形成する。そして、SiO2 系膜54を
コンタクト孔55のパターンでエッチングし、更に、S
iN膜57をエッチングしてコンタクト孔55を完成さ
せる。
However, in the first embodiment,
The SiO 2 film 56 is deposited on the entire surface by a CVD method, SiO 2
The entire surface of the film 56 is etched back, and the SiO 2 film 56 is etched.
To fill the groove 48. Next, as shown in FIG.
An N film 57 and a SiO 2 film 54 are sequentially deposited on the entire surface to form an interlayer insulating film. Then, the SiO 2 -based film 54 is etched with the pattern of the contact hole 55, and
The contact hole 55 is completed by etching the iN film 57.

【0034】SiO2 系膜54のエッチングに際して
は、SiN膜57がストッパになるので、SiO2 膜5
6はエッチングされない。また、SiN膜57のエッチ
ングに際しては、SiO2 膜56はエッチングされず、
SiN膜47はSiN膜57よりも相当に厚いのでSi
N膜47の厚さの減少も少ない。なお、多結晶Si層4
3及びその上の高融点金属シリサイド層53bから成る
ゲート電極に対するコンタクト孔は、コンタクト孔55
とは別の工程で形成する。
[0034] In the etching of the SiO 2 based layer 54, since the SiN film 57 is a stopper, SiO 2 film 5
6 is not etched. In etching the SiN film 57, the SiO 2 film 56 is not etched,
Since the SiN film 47 is considerably thicker than the SiN film 57,
The decrease in the thickness of the N film 47 is small. The polycrystalline Si layer 4
3 and a contact hole for the gate electrode composed of the refractory metal silicide layer 53b thereon
It is formed in a step different from that of the above.

【0035】以上の様な第1実施形態では、Si基板4
1の表面及び多結晶Si層43の表面に自己整合的に高
融点金属シリサイド層53bを形成し、且つ、多結晶S
i層43及びその上の高融点金属シリサイド層53bか
ら成るゲート電極に対して自己整合的にコンタクト孔5
5を形成している。
In the first embodiment as described above, the Si substrate 4
1 and the surface of the polycrystalline Si layer 43, a refractory metal silicide layer 53b is formed in a self-aligning manner, and the polycrystalline S
The contact hole 5 is self-aligned with the gate electrode composed of the i-layer 43 and the refractory metal silicide layer 53b thereon.
5 are formed.

【0036】そして、それにも拘らず、コンタクト孔5
5の位置がずれて多結晶Si層43上にまでコンタクト
孔55が広がっても、多結晶Si層43やその上の高融
点金属シリサイド層53bが露出せず、コンタクト孔5
5を埋めるソース/ドレイン電極(図示せず)を介し
て、ソース/ドレインである拡散層51と多結晶Si層
43等とが短絡しない。
In spite of that, contact hole 5
Even if the contact hole 55 is displaced and the contact hole 55 spreads over the polycrystalline Si layer 43, the polycrystalline Si layer 43 and the refractory metal silicide layer 53b thereon are not exposed, and the contact hole 5
The source / drain diffusion layer 51 and the polycrystalline Si layer 43 do not short-circuit via the source / drain electrodes (not shown) filling the layer 5.

【0037】なお、以上の第1実施形態では、側壁スペ
ーサであるSiN膜47とSi基板41との間に介在し
ているSiO2 膜45によって、Si基板41とSiN
膜47との間の応力を吸収して、Si基板41における
結晶欠陥の発生を抑制しているが、SiO2 膜45は必
ずしも必要ではない。また、以上の第1実施形態ではS
iO2 膜45を熱酸化で形成しているが、このSiO2
膜45やSiO2 膜以外の絶縁膜をCVD法や熱酸化と
CVD法との両方で形成してもよい。
[0037] In the above first embodiment, the SiO 2 film 45 is interposed between the SiN film 47 and the Si substrate 41 is a sidewall spacer, the Si substrate 41 and SiN
Although the generation of crystal defects in the Si substrate 41 is suppressed by absorbing the stress between itself and the film 47, the SiO 2 film 45 is not always necessary. In the first embodiment, S
Although iO 2 film 45 is formed by thermal oxidation, the SiO 2
An insulating film other than the film 45 and the SiO 2 film may be formed by the CVD method or both the thermal oxidation and the CVD method.

【0038】図2が、第2実施形態における途中の工程
であって上述の第1実施形態の図1(b)に対応する工
程を示している。この第2実施形態でも、SiO2 膜4
5を形成せず、SiO2 膜61及びSiN膜62をSi
N膜47の代わりに形成することを除いて、図1に示し
た第1実施形態と実質的に同様の工程を実行する。Si
2 膜61は酸化やCVD法等で形成する。
FIG. 2 shows a step in the middle of the second embodiment, which corresponds to FIG. 1B of the first embodiment. Also in the second embodiment, the SiO 2 film 4
5 was not formed, and the SiO 2 film 61 and the SiN film 62 were
Substantially the same steps as those of the first embodiment shown in FIG. Si
The O 2 film 61 is formed by oxidation or CVD.

【0039】この様な第2実施形態では、多結晶Si層
43とSiN膜62との間の応力をSiO2 膜61で吸
収して、結果的にSi基板41における結晶欠陥の発生
を抑制したり、SiO2 膜42の劣化を抑制したりする
ことができる。また、多結晶Si層43とSiN膜62
との密着性をSiO2 膜61で高めることができて、そ
の後の工程における熱応力等によるSiN膜62の剥離
を防止することができる。
In the second embodiment, the stress between the polycrystalline Si layer 43 and the SiN film 62 is absorbed by the SiO 2 film 61, thereby suppressing the generation of crystal defects in the Si substrate 41. And the deterioration of the SiO 2 film 42 can be suppressed. Also, the polycrystalline Si layer 43 and the SiN film 62
Can be improved by the SiO 2 film 61, and peeling of the SiN film 62 due to thermal stress or the like in a subsequent step can be prevented.

【0040】なお、以上の第2実施形態では、多結晶S
i層43上に溝48を形成する際のSiO2 膜44の除
去によってSiO2 膜61の一部も同時に除去される
が、その後に溝48を埋めるためのSiO2 膜56でそ
の除去部も同時に埋められるので、特に支障はない。
In the second embodiment, the polycrystalline S
A part of the SiO 2 film 61 is removed at the same time by removing the SiO 2 film 44 when forming the groove 48 on the i-layer 43, and then the removed portion is also removed by the SiO 2 film 56 for filling the groove 48. There is no particular problem because it is buried at the same time.

【0041】また、以上の第2実施形態では互いに材質
の異なる2層の絶縁膜であるSiO2 膜61とSiN膜
62とで側壁スペーサを形成しているが、3層以上の絶
縁膜で側壁スペーサを形成してもよい。更に、以上の第
2実施形態ではSiO2 膜45を形成していないが、第
1実施形態と同様にSiO2 膜45を形成してもよい。
In the above-described second embodiment, the side wall spacer is formed by the SiO 2 film 61 and the SiN film 62 which are two layers of insulating materials different from each other, but the side wall spacer is formed by three or more insulating films. A spacer may be formed. Further, the SiO 2 film 45 is not formed in the above-described second embodiment, but the SiO 2 film 45 may be formed similarly to the first embodiment.

【0042】また、以上の第1及び第2実施形態では、
SiO2 膜44、56、61及びSiO2 系膜54とS
iN膜47、57、62というエッチング特性の異なる
二つの絶縁膜群を用いているが、互いにエッチング特性
の異なる絶縁膜群であれば、上述の膜とは異なる材料か
ら成る絶縁膜を用いてもよい。
In the first and second embodiments,
SiO 2 films 44, 56, 61 and SiO 2 based film 54 and S
Two insulating film groups having different etching characteristics, iN films 47, 57, and 62, are used. However, as long as the insulating film groups have different etching characteristics, an insulating film made of a material different from the above-described film may be used. Good.

【0043】更に、以上の第1及び第2実施形態はMO
Sトランジスタの製造に本願の発明を適用したものであ
るが、MOSトランジスタ以外の半導体装置の製造にも
本願の発明を適用することができる。
Further, the first and second embodiments described above have the MO
Although the invention of the present application is applied to the manufacture of an S transistor, the invention of the present application can be applied to the manufacture of a semiconductor device other than a MOS transistor.

【0044】[0044]

【発明の効果】請求項1に係る半導体装置の製造方法で
は、半導体基体の表面のみならず配線のパターンの半導
体層の表面にも半導体と金属との化合物層を自己整合的
に形成することができ、且つ、半導体基体に対するコン
タクト孔を配線に対して自己整合的に形成することがで
きるので、微細で且つ高速な半導体装置を製造すること
ができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a compound layer of a semiconductor and a metal can be formed in a self-alignment manner not only on the surface of a semiconductor substrate but also on the surface of a semiconductor layer of a wiring pattern. Since a contact hole with respect to the semiconductor substrate can be formed in a self-alignment manner with respect to the wiring, a fine and high-speed semiconductor device can be manufactured.

【0045】そして、それにも拘らず、半導体基体に対
するコンタクト孔の位置がずれて、配線上にまでコンタ
クト孔が広がっても、配線の露出を防止することができ
るので、半導体基体に対する電極を介した半導体基体と
配線との短絡を防止することができて、半導体装置を高
い歩留りで製造することができる。
In spite of this, even if the position of the contact hole with respect to the semiconductor substrate is shifted and the contact hole is extended over the wiring, the exposure of the wiring can be prevented. A short circuit between the semiconductor substrate and the wiring can be prevented, and a semiconductor device can be manufactured with a high yield.

【0046】請求項2に係る半導体装置の製造方法で
は、半導体基体における結晶欠陥の発生等を抑制するこ
とができるので、結晶欠陥を介したリーク電流の発生等
を抑制することができて、特性の優れた半導体装置を製
造することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, the occurrence of crystal defects in the semiconductor substrate can be suppressed, so that the occurrence of leak current through the crystal defects can be suppressed. A semiconductor device having excellent characteristics can be manufactured.

【0047】請求項3、4に係る半導体装置の製造方法
では、半導体基体における結晶欠陥の発生等を抑制する
ことができるので、結晶欠陥を介したリーク電流の発生
等を抑制することができ、側壁スペーサの剥離を防止す
ることもできるので、特性の優れた半導体装置を高い歩
留りで製造することができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the third and fourth aspects, the occurrence of crystal defects and the like in the semiconductor substrate can be suppressed, so that the occurrence of leak current and the like via the crystal defects can be suppressed. Since peeling of the side wall spacer can be prevented, a semiconductor device having excellent characteristics can be manufactured with a high yield.

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

【図1】本願の発明の第1実施形態を工程順に示す側断
面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】本願の発明の第2実施形態における途中の工程
であって図1(b)に対応する工程を示す側断面図であ
る。
FIG. 2 is a side sectional view showing a step in the middle of the second embodiment of the present invention and corresponding to FIG. 1 (b).

【図3】本願の発明の第1従来例を工程順に示す側断面
図である。
FIG. 3 is a side sectional view showing a first conventional example of the present invention in the order of steps.

【図4】本願の発明の第2従来例を工程順に示す側断面
図である。
FIG. 4 is a side sectional view showing a second conventional example of the present invention in the order of steps.

【図5】本願の発明の第3従来例を工程順に示す側断面
図である。
FIG. 5 is a side sectional view showing a third conventional example of the present invention in the order of steps.

【図6】第3従来例の課題を説明するための側断面図で
ある。
FIG. 6 is a side sectional view for explaining a problem of a third conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41…Si基板(半導体基体)、43…多結晶Si層
(半導体層)、44…SiO2 膜(第1の絶縁膜)、4
5…SiO2 膜(第6の絶縁膜)、47…SiN膜(第
2の絶縁膜)、48…溝、53b…高融点金属シリサイ
ド層(化合物層)、54…SiO2 系膜(第5の絶縁
膜)、55…コンタクト孔、56…SiO2膜(第3の
絶縁膜)、57…SiN膜(第4の絶縁膜)、61…S
iO2 膜(第8の絶縁膜)、62…SiN膜(第7の絶
縁膜)
41: Si substrate (semiconductor substrate), 43: polycrystalline Si layer (semiconductor layer), 44: SiO 2 film (first insulating film), 4
5: SiO 2 film (sixth insulating film), 47: SiN film (second insulating film), 48: groove, 53b: refractory metal silicide layer (compound layer), 54: SiO 2 based film (fifth 55, contact holes, 56, SiO 2 film (third insulating film), 57, SiN film (fourth insulating film), 61, S
SiO 2 film (eighth insulating film), 62... SiN film (seventh insulating film)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体層と第1の絶縁膜とを半導体基体
上に順次に積層させる工程と、 前記第1の絶縁膜及び前記半導体層を配線のパターンに
加工する工程と、 少なくとも表面部が前記第1の絶縁膜とはエッチング特
性の異なる第2の絶縁膜から成る側壁スペーサを前記半
導体層及び前記第1の絶縁膜の側面に形成する工程と、 前記側壁スペーサを形成した後に前記第1の絶縁膜を除
去して前記半導体層上に溝を形成する工程と、 前記溝の底部における前記半導体層の表面と前記半導体
基体の表面とに半導体と金属との化合物層を形成する工
程と、 前記第2の絶縁膜の少なくとも前記表面部とはエッチン
グ特性の異なる第3の絶縁膜で前記化合物層上の前記溝
を埋める工程と、 前記溝を埋めた後に、前記第3の絶縁膜とはエッチング
特性の異なる第4の絶縁膜とこの第4の絶縁膜とはエッ
チング特性の異なる第5の絶縁膜とを層間絶縁膜として
順次に積層させる工程と、 前記半導体基体に対するコンタクト孔を前記第5及び第
4の絶縁膜に形成する工程とを具備することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
A step of sequentially laminating a semiconductor layer and a first insulating film on a semiconductor substrate; a step of processing the first insulating film and the semiconductor layer into a wiring pattern; Forming side wall spacers made of a second insulating film having different etching characteristics from the first insulating film on the side surfaces of the semiconductor layer and the first insulating film; and forming the first side wall after forming the side wall spacers. Forming a groove on the semiconductor layer by removing the insulating film, and forming a compound layer of a semiconductor and a metal on the surface of the semiconductor layer and the surface of the semiconductor substrate at the bottom of the groove, A step of filling the groove on the compound layer with a third insulating film having an etching characteristic different from at least the surface portion of the second insulating film; and, after filling the groove, the third insulating film Of etching characteristics A step of sequentially laminating a different fourth insulating film and a fifth insulating film having a different etching characteristic from the fourth insulating film as an interlayer insulating film; and forming contact holes for the semiconductor substrate with the fifth and fourth insulating films. Forming a semiconductor device on the insulating film.
【請求項2】 前記半導体基体と前記側壁スペーサとの
間に前記第2の絶縁膜の少なくとも前記表面部とは材質
の異なる第6の絶縁膜を形成する工程を具備することを
特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, further comprising the step of forming a sixth insulating film having a different material from at least the surface portion of the second insulating film between the semiconductor substrate and the side wall spacer. Item 2. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 1.
【請求項3】 前記表面部である第7の絶縁膜とこの第
7の絶縁膜とは材質の異なる第8の絶縁膜とを含む少な
くとも2層の絶縁膜で前記第2の絶縁膜を構成すること
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 second insulating film is composed of at least two insulating films including a seventh insulating film serving as the surface portion and an eighth insulating film having a different material from the seventh insulating film. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記表面部である第7の絶縁膜とこの第
7の絶縁膜とは材質の異なる第8の絶縁膜とを含む少な
くとも2層の絶縁膜で前記第2の絶縁膜を構成すること
を特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。
4. The second insulating film is composed of at least two insulating films including a seventh insulating film as the surface portion and an eighth insulating film made of a different material from the seventh insulating film. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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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