JP2000068229A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor device and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンタクト用の開口部を形成する際にオーバ
ーエッチングを行っても、半導体基板にダメージを与え
ることのない半導体装置およびその製造方法を提供す
る。
【解決手段】 単結晶シリコン基板11の表面の凸部1
1aと導電層25との間に、緩衝層としての導電性の多
結晶シリコン層12aが形成されている。ドライエッチ
ングにより層間絶縁膜24に開口部24aを形成する際
において、オーバーエッチングを行っても、ダメージは
多結晶シリコン層12aに吸収される。そのため単結晶
シリコン基板11の表面でのダメージの発生を防止する
ことができる。
(57) Abstract: Provided is a semiconductor device which does not damage a semiconductor substrate even when overetching is performed when forming a contact opening, and a method for manufacturing the same. SOLUTION: A convex portion 1 on a surface of a single crystal silicon substrate 11 is provided.
A conductive polycrystalline silicon layer 12a as a buffer layer is formed between 1a and conductive layer 25. When the opening 24a is formed in the interlayer insulating film 24 by dry etching, even if overetching is performed, damage is absorbed by the polycrystalline silicon layer 12a. Therefore, the occurrence of damage on the surface of single crystal silicon substrate 11 can be prevented.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばMOS(Me
tal Oxide Semiconductor ) 型のトランジスタを含む半
導体装置およびその製造方法に係り、特に、半導体基板
内の不純物領域と層間絶縁膜内に埋め込み形成される導
電層とを電気的に接続したコンタクト構造を有する半導
体装置およびその製造方法に関する。The present invention relates to a MOS (Me
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device including a transistor of the type (tal Oxide Semiconductor) and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor having a contact structure in which an impurity region in a semiconductor substrate is electrically connected to a conductive layer buried in an interlayer insulating film. The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、CMOS(Metal Oxide Semicond
uctor)構造の半導体装置では、各MOSトランジスタ部
において、単結晶シリコン基板内に形成された不純物領
域(ソース・ドレイン)と、上層のアルミニウム配線と
を、例えばBPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass)等
により形成された層間絶縁膜の開口部(コンタクト孔)
に埋め込み形成した例えばタングステン(W)等の導電
層を介して電気的に接続している。ここで、層間絶縁膜
への開口部の形成は、通常、RIE(Reactive Ion Etc
hing :反応性イオンエッチング) 等のドライエッチング
により行われ、層間絶縁膜(酸化膜)に対するエッチャ
ーとしては単結晶シリコンに対して高選択比(例えば1
0〜20)のものが用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, CMOS (Metal Oxide Semicond.
In a semiconductor device having an (uctor) structure, in each MOS transistor portion, an impurity region (source / drain) formed in a single crystal silicon substrate and an upper aluminum wiring are connected by, for example, BPSG (Boro-Phospho-Silicate Glass) or the like. (Contact hole) in the interlayer insulating film formed by the process
Are electrically connected via a conductive layer made of, for example, tungsten (W) buried therein. Here, the formation of the opening in the interlayer insulating film is usually performed by RIE (Reactive Ion Etc).
hing: reactive ion etching), etc., and an etcher for an interlayer insulating film (oxide film) has a high selectivity to single crystal silicon (for example, 1: 1).
0-20) are used.
【0003】図4は、CMOSトランジスタの一方の例
えばpチャネル型MOSトランジスタのエッチング工程
の様子を表したものである。ここでは、LOCOS(Loc
al Oxidation of Silicon)膜102が形成されたn型の
単結晶シリコン基板101の能動領域にゲート酸化膜1
03を形成し、このゲート酸化膜103上に不純物がド
ープされた多結晶シリコン膜104aおよびタングステ
ン等の高融点金属との化合物合金(シリサイド)膜10
4bとの積層膜からなるゲート電極104、更に、この
ゲート電極104の側壁面に、例えば酸化膜(Si
O2 )からなるゲート側壁(サイドウォール)105を
形成し、更にこれらゲート電極104およびゲート側壁
105をマスクとして単結晶シリコン基板101内にイ
オン注入を行い、LDD(Lightly Doped Drain) 領域1
06に隣接してソース・ドレインとなるp型の不純物領
域107を自己整合的に形成し、その後、例えばCVD
(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長 )法によ
りBPSGからなる層間絶縁膜108が形成されてい
る。この状態で、フォトレジスト膜109をマスクとし
てドライエッチングを行い、層間絶縁膜108に不純物
領域107に達する開口部108aが形成される。その
後は、この開口部108aを含む単結晶シリコン基板1
01の表面にCVD法によりバリアメタルとしてのTi
膜およびタングステン層が順次形成され、その後、CM
P(Chemical and Mechanical Polishing :化学的機械
研磨)等により平坦化が行われることにより導電層(プ
ラグ層)が形成される。FIG. 4 shows a state of an etching step of one of the CMOS transistors, for example, a p-channel MOS transistor. Here, LOCOS (Loc
al Oxidation of Silicon) film 102 is formed on the active region of the n-type single crystal silicon substrate 101 on which the gate oxide film 1 is formed.
The polycrystalline silicon film 104a doped with impurities and the compound alloy (silicide) film 10 with a high melting point metal such as tungsten are formed on the gate oxide film 103.
4b, and an oxide film (Si) is formed on the side wall surface of the gate electrode 104.
A gate side wall (side wall) 105 made of O 2 ) is formed, and ions are implanted into the single-crystal silicon substrate 101 using the gate electrode 104 and the gate side wall 105 as a mask to form an LDD (Lightly Doped Drain) region 1.
Then, a p-type impurity region 107 serving as a source / drain is formed in a self-aligned manner adjacent to the semiconductor substrate 06.
An interlayer insulating film 108 made of BPSG is formed by a (Chemical Vapor Deposition) method. In this state, dry etching is performed using the photoresist film 109 as a mask, and an opening 108a reaching the impurity region 107 is formed in the interlayer insulating film 108. Thereafter, the single-crystal silicon substrate 1 including this opening 108a
01 as a barrier metal by CVD on the surface of
A film and a tungsten layer are sequentially formed.
A conductive layer (plug layer) is formed by flattening by P (Chemical and Mechanical Polishing) or the like.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なBPSG等からなる層間絶縁膜108では、平坦化の
ためにリフロー処理が行われるため、膜厚等のばらつき
があり、各コンタクトにおける開口部を安定して形成す
るためには、オーバーエッチングが必ず必要となる。そ
のため、単結晶シリコン基板101の表面をある程度
(30〜50nm)エッチングしているのが、現状であ
る。However, in the above-mentioned interlayer insulating film 108 made of BPSG or the like, since the reflow process is performed for planarization, there is a variation in film thickness and the like. In order to stably form, over-etching is necessarily required. Therefore, at present, the surface of the single crystal silicon substrate 101 is etched to some extent (30 to 50 nm).
【0005】しかしながら、このような従来の方法で
は、図に符号110で示したように、このオーバーエッ
チングの際に、開口部108aにおいて単結晶シリコン
基板101にダメージが発生する。特に、近年、MOS
−LSI(Large Scale Integrated circuit) 等の半導
体製造の分野では、スケーリング法則に従って素子の微
細化が進んでおり、それに伴いソース・ドレイン領域の
接合部(ジャンクション)の深さも深くなっている。こ
のため、各開口部108aにおける単結晶シリコン基板
101へのダメージの発生はジャンクションリークの増
大に繋がり、無視できない現象となっている。このよう
な現象は、通常のトランジスタに係わらず、DRAM
(Dynamic Random Access Memory) におけるアクセスト
ランジスタのコンタクト取り出し部においても同様の問
題となっている。従って、オーバーエッチングにより単
結晶シリコン基板101を削り取らない構造が求められ
ている。However, according to such a conventional method, as shown by reference numeral 110 in the figure, the single-crystal silicon substrate 101 is damaged at the opening 108a during this over-etching. In particular, in recent years, MOS
-In the field of semiconductor manufacturing such as LSI (Large Scale Integrated circuit), miniaturization of elements has been progressing in accordance with the scaling law, and the depth of junctions (junction) between source / drain regions has also increased. For this reason, the occurrence of damage to the single crystal silicon substrate 101 in each opening 108a leads to an increase in junction leak, and is a phenomenon that cannot be ignored. Such a phenomenon occurs regardless of the normal transistor,
(Dynamic Random Access Memory) has the same problem in the contact take-out part of the access transistor. Therefore, a structure that does not scrape the single crystal silicon substrate 101 by over-etching is required.
【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、コンタクト用の開口部を形成する際
にオーバーエッチングを行っても、半導体基板にダメー
ジを与えることのない半導体装置およびその製造方法を
提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a semiconductor device which does not damage a semiconductor substrate even if overetching is performed when forming a contact opening. It is to provide a manufacturing method thereof.
【0007】本発明による半導体装置は、表面に不純物
領域を有する半導体基板と、この半導体基板の上に形成
された層間絶縁膜と、この層間絶縁膜に半導体基板内の
不純物領域に対向して形成された開口部と、この開口部
内に埋め込まれると共に不純物領域と電気的に接続され
る導電層と、この導電層と半導体基板内の不純物領域と
の間に介在する導電性の緩衝層とを備えている。A semiconductor device according to the present invention comprises a semiconductor substrate having an impurity region on a surface, an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate, and an interlayer insulating film formed on the interlayer insulating film so as to face the impurity region in the semiconductor substrate. Opening, a conductive layer embedded in the opening and electrically connected to the impurity region, and a conductive buffer layer interposed between the conductive layer and the impurity region in the semiconductor substrate. ing.
【0008】本発明による半導体装置の製造方法は、半
導体基板の上に多結晶シリコン層を形成する工程と、多
結晶シリコン層の上に少なくとも電極取出用の開口部に
対応したパターンを有する耐酸化膜を形成する工程と、
耐酸化膜をマスクとして多結晶シリコン層の選択酸化を
行い、酸化膜を形成する工程と、酸化膜を除去した後、
半導体基板および多結晶シリコン層内に不純物を導入す
ることにより、半導体基板内に不純物領域を形成すると
共に、不純物領域上に導電性の緩衝層を形成する工程
と、半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成した後、層間
絶縁膜に緩衝層に達する開口部を形成する工程と、開口
部に導電性材料を埋め込み、緩衝層を介して不純物領域
と電気的に接続される導電層を形成する工程とを含むも
のである。According to a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a polycrystalline silicon layer on a semiconductor substrate and an oxidation-resistant pattern having at least a pattern corresponding to an opening for extracting an electrode on the polycrystalline silicon layer are provided. Forming a film;
Performing a selective oxidation of the polycrystalline silicon layer using the oxidation resistant film as a mask, forming an oxide film, and removing the oxide film,
Forming an impurity region in the semiconductor substrate by introducing an impurity into the semiconductor substrate and the polycrystalline silicon layer and forming a conductive buffer layer on the impurity region; and forming an interlayer insulating film on the surface of the semiconductor substrate. Forming an opening reaching the buffer layer in the interlayer insulating film, and burying a conductive material in the opening to form a conductive layer electrically connected to the impurity region through the buffer layer And
【0009】本発明による半導体装置では、半導体基板
内の不純物領域と導電層との間に、緩衝層が介在し、不
純物領域と導電層とは、この導電性の緩衝層を介して電
気的に接続された構造を有しており、コンタクト用の開
口部を形成する際に、オーバーエッチングを行っても、
ダメージは緩衝層において吸収される。In the semiconductor device according to the present invention, a buffer layer is interposed between the impurity region and the conductive layer in the semiconductor substrate, and the impurity region and the conductive layer are electrically connected via the conductive buffer layer. Has a connected structure, even when performing over-etching when forming the contact opening,
Damage is absorbed in the buffer layer.
【0010】本発明による半導体装置の製造方法では、
ドライエッチング等により層間絶縁膜に開口部を形成す
る際において、オーバーエッチングを行っても、ダメー
ジは緩衝層に吸収され、半導体基板の表面にダメージが
発生することはない。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
When an opening is formed in an interlayer insulating film by dry etching or the like, even if overetching is performed, damage is absorbed by the buffer layer, and no damage is caused on the surface of the semiconductor substrate.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0012】まず、図3(B)を参照して、本発明の一
実施の形態に係るnチャネル型MOSトランジスタの構
成を説明する。このMOSトランジスタはn型の単結晶
シリコン基板11の表面に形成されており、シリコン酸
化膜(SiO2 )よりなる厚い素子分離膜17によって
隣接する素子から絶縁分離されている。First, the structure of an n-channel MOS transistor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This MOS transistor is formed on the surface of an n-type single crystal silicon substrate 11 and is insulated and separated from an adjacent element by a thick element isolation film 17 made of a silicon oxide film (SiO 2 ).
【0013】MOSトランジスタは、単結晶シリコン基
板11の表面に形成されたソース・ドレイン領域となる
一対のn+ 型不純物領域23,23,これらn+ 型不純
物領域23,23間の領域(チャネル領域)に対向して
設けられたゲート電極19により構成されている。The MOS transistor has a pair of n + -type impurity regions 23, 23 serving as source / drain regions formed on the surface of the single crystal silicon substrate 11, and a region (channel region) between these n + -type impurity regions 23, 23. ), And is constituted by a gate electrode 19 provided opposite to the gate electrode 19.
【0014】ゲート電極19は、例えばシリコン酸化膜
により形成されたゲート絶縁膜18上に形成されてい
る。このゲート電極19は、本実施の形態では、ゲート
絶縁膜18上に形成されると共に不純物例えば燐が添加
され導電性を有する多結晶シリコン膜19aと、高融点
金属との化合物合金(シリサイド)膜19bとの積層膜
により形成されている。高融点金属シリサイドとして
は、高融点金属としてタングステン(W)を用いたタン
グステンシリサイドの他、コバルト(Co),チタン
(Ti),ニッケル(Ni),,白金(Pt),モリブ
デン(Mo)などを用いて形成されたシリサイドでもよ
い。The gate electrode 19 is formed on the gate insulating film 18 formed of, for example, a silicon oxide film. In the present embodiment, the gate electrode 19 is formed on the gate insulating film 18 and has a conductive polycrystalline silicon film 19a to which impurities such as phosphorus are added and a compound alloy (silicide) film of a refractory metal. 19b. As the refractory metal silicide, in addition to tungsten silicide using tungsten (W) as the refractory metal, cobalt (Co), titanium (Ti), nickel (Ni), platinum (Pt), molybdenum (Mo), etc. Silicide formed by using the above may be used.
【0015】ゲート絶縁膜18上のゲート電極19の両
側面には例えば二酸化シリコン(SiO2 )よりなるゲ
ート側壁(サイドウォール膜)20が形成されている。
ソース・ドレイン領域となる一対のn+ 型不純物領域2
3,23はそれぞれこのゲート側壁20を利用して自己
整合的に形成されたものである。On both side surfaces of the gate electrode 19 on the gate insulating film 18, gate side walls (sidewall films) 20 made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) are formed.
A pair of n + -type impurity regions 2 serving as source / drain regions
Reference numerals 3 and 23 are formed in a self-aligned manner using the gate side walls 20, respectively.
【0016】n+ 型不純物領域23,23間の単結晶シ
リコン基板11の表面には、ドレイン近傍での電界を低
減しホットキャリア効果を抑制するため、n+ 型不純物
領域23,23よりも不純物濃度が低濃度で浅いn- 型
LDD(Lightly Doped Drain )領域22,22がn+
型不純物領域23,23に隣接してそれぞれ形成されて
いる。[0016] n + in the surface of the single crystal silicon substrate 11 between the impurity regions 23 and 23, in order to suppress the decrease hot carrier effects an electric field near the drain, an impurity than the n + -type impurity regions 23 and 23 The low-concentration and shallow n -- type LDD (Lightly Doped Drain) regions 22 and 22 have n +
Mold impurity regions 23 are formed adjacent to each other.
【0017】本実施の形態では、単結晶シリコン基板1
1の表面が、n+ 型不純物領域23,23の各中央部
(コンタクト部)を除いて削り取られた構造を有してい
る。言い換えれば、n+ 型不純物領域23,23の各中
央部(コンタクト部)に凸部11aを有する構成となっ
ている。単結晶シリコン基板11の表面にはBPSG等
からなる層間絶縁膜24が形成されている。この層間絶
縁膜24には凸部11aに対向して開口部24aが形成
され、この開口部24a内にバリアメタルとしてのTi
膜等およびタングステン層が埋め込まれ導電層(プラグ
層)25が形成されている。In this embodiment, the single-crystal silicon substrate 1
1 has a structure in which the surface of each of the n + -type impurity regions 23, 23 is cut away except for a central portion (contact portion). In other words, each of the n + -type impurity regions 23 has a convex portion 11a at the center (contact portion). On the surface of the single crystal silicon substrate 11, an interlayer insulating film 24 made of BPSG or the like is formed. An opening 24a is formed in the interlayer insulating film 24 so as to face the protrusion 11a, and a Ti as a barrier metal is formed in the opening 24a.
A conductive layer (plug layer) 25 is formed by burying a film or the like and a tungsten layer.
【0018】本実施の形態では、単結晶シリコン基板1
1の表面の凸部11aと導電層25との間に、緩衝層と
しての多結晶シリコン層12aが形成されており、n+
型不純物領域23と導電層25とは、この多結晶シリコ
ン12aを介して電気的に接続された構造を有してい
る。すなわち、ドライエッチングにより層間絶縁膜24
に形成される開口部24aは、単結晶シリコン基板11
には達していない。よって、後述の製造プロセスにおい
て説明するように、ドライエッチングの際に必要なオー
バーエッチングを行うことにより発生するダメージは多
結晶シリコン層12aが吸収し、そのため単結晶シリコ
ン基板11の表面ではダメージが発生するようなことは
ない。In this embodiment, the single-crystal silicon substrate 1
Between the protrusion 11a and the conductive layer 25 of the first surface, the polycrystalline silicon layer 12a as a buffer layer is formed, n +
Type impurity region 23 and conductive layer 25 have a structure electrically connected through polycrystalline silicon 12a. That is, the interlayer insulating film 24 is formed by dry etching.
Opening 24a formed in the single crystal silicon substrate 11
Has not been reached. Therefore, as will be described in a manufacturing process described later, the damage caused by performing the over-etching required in the dry etching is absorbed by the polycrystalline silicon layer 12a, so that the damage occurs on the surface of the single-crystal silicon substrate 11. There is nothing to do.
【0019】次に、図1ないし図3を参照してこのMO
Sトランジスタの製造方法について説明する。Next, this MO will be described with reference to FIGS.
A method for manufacturing the S transistor will be described.
【0020】まず、図1(A)に示したように、n型の
単結晶シリコン基板11の上に例えば全面にモノシラン
ガス(SiH4 )を用いたCVD法により多結晶シリコ
ン層12を形成する。この多結晶シリコン層12の膜厚
は、後述のエッチングによる開口時に単結晶シリコン基
板11が削り取られないように、従来のオーバーエッチ
ング量よりも厚く、例えば50nm〜100nmとす
る。次に、例えばCVD法により、膜厚が例えば10n
m〜15nmのバッファ層としての酸化膜13を形成す
る。続いて、CVD法によりシリコン窒化膜(Si3 N
4 膜)14を形成し、このシリコン窒化膜14上に開口
部に対応するパターンを有するフォトレジスト膜15を
形成する。First, as shown in FIG. 1A, a polycrystalline silicon layer 12 is formed on an n-type single crystal silicon substrate 11 by, for example, a CVD method using monosilane gas (SiH 4 ) over the entire surface. The thickness of the polycrystalline silicon layer 12 is larger than the conventional over-etching amount, for example, 50 nm to 100 nm, so that the single crystal silicon substrate 11 is not scraped off during opening by etching described later. Next, for example, by a CVD method,
An oxide film 13 is formed as a buffer layer of m to 15 nm. Subsequently, a silicon nitride film (Si 3 N
4 ), and a photoresist film 15 having a pattern corresponding to the opening is formed on the silicon nitride film 14.
【0021】このフォトレジスト膜15をマスクにして
シリコン窒化膜14を選択的にエッチングする。図1
(B)は、この段階の状態を示している。本実施の形態
では、この状態からシリコン窒化膜14をマスクとして
多結晶シリコン層12の選択酸化を行うことにより、図
2(A)に示したように、酸化膜16を形成する。この
ときシリコン窒化膜14の直下の部分の多結晶シリコン
層12aは酸化されることなく、残存する。酸化膜16
の膜厚はトランジスタの能動領域に多結晶シリコンが残
存しない最低の酸化量に成長させればよい。多結晶シリ
コン層12は、シリコン(Si)が6:4の割合で酸化
に消費されるので、ここでは200nm以上となるよう
に酸化膜を成長させるものとする。Using the photoresist film 15 as a mask, the silicon nitride film 14 is selectively etched. FIG.
(B) shows the state at this stage. In this embodiment, the oxide film 16 is formed by selectively oxidizing the polycrystalline silicon layer 12 using the silicon nitride film 14 as a mask in this state, as shown in FIG. At this time, the polycrystalline silicon layer 12a immediately below the silicon nitride film 14 remains without being oxidized. Oxide film 16
May be grown to a minimum oxidized amount such that polycrystalline silicon does not remain in the active region of the transistor. In the polycrystalline silicon layer 12, silicon (Si) is consumed for oxidation at a ratio of 6: 4, and here, an oxide film is grown to have a thickness of 200 nm or more.
【0022】次に、図2(B)に示したように、燐酸系
のウェットエッチングまたはドライエッチングによりシ
リコン窒化膜14を除去した後、燐酸系のウェットエッ
チングにより酸化膜16を取り除く。これにより単結晶
シリコン基板11の開口部に対応する領域に凸部11a
が形成されると共に、この凸部11a上に多結晶シリコ
ン層12aが残存している状態となる。Next, as shown in FIG. 2B, after the silicon nitride film 14 is removed by phosphoric acid wet etching or dry etching, the oxide film 16 is removed by phosphoric acid wet etching. As a result, the protrusions 11 a are formed in the regions corresponding to the openings of the single crystal silicon substrate 11.
Is formed, and the polycrystalline silicon layer 12a remains on the convex portion 11a.
【0023】以後は、従来と同様のウェル領域形成工程
(ここでは、その説明は省略する)、LOCOS分離工
程、ゲート酸化工程、ゲート電極形成工程、LDD領域
形成工程およびソース・ドレイン領域形成工程等を含む
CMOS工程によりMOSトランジスタを形成する。Thereafter, a well region forming step similar to the conventional one (the description thereof is omitted here), a LOCOS isolation step, a gate oxidation step, a gate electrode forming step, an LDD region forming step, a source / drain region forming step, etc. Is formed by a CMOS process including
【0024】すなわち、図3(A)に示したように、例
えばLOCOS法によりシリコン酸化膜よりなる厚い素
子分離膜17を選択的に形成する。次いで、単結晶シリ
コン基板11の表面に熱酸化法によりゲート酸化を行
い、例えばシリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜18を
形成する。That is, as shown in FIG. 3A, a thick element isolation film 17 made of a silicon oxide film is selectively formed by, for example, the LOCOS method. Next, gate oxidation is performed on the surface of the single crystal silicon substrate 11 by a thermal oxidation method to form a gate insulating film 18 made of, for example, a silicon oxide film.
【0025】続いて、このゲート絶縁膜18の全面にモ
ノシランガス(SiH4 )を用いたCVD法により例え
ば膜厚150nmの多結晶シリコン膜19aを形成す
る。続いて、この多結晶シリコン膜19a上に例えばタ
ングステン(W)等の高融点金属層を例えば膜厚100
nm程度に形成し、その後、熱処理を行うことによりシ
リサイド膜19bを形成する。Subsequently, a polycrystalline silicon film 19a having a thickness of, for example, 150 nm is formed on the entire surface of the gate insulating film 18 by a CVD method using a monosilane gas (SiH 4 ). Subsequently, a refractory metal layer such as tungsten (W) is formed on the polycrystalline silicon film 19a to a thickness of, for example, 100 nm.
Then, a silicide film 19b is formed by performing a heat treatment.
【0026】続いて、シリサイド膜19a上に電極パタ
ーンのフォトレジスト膜(図示せず)を塗布形成し、こ
のフォトレジスト膜をマスクとして例えばRIEによる
異方性エッチングを行い、シリサイド膜19aおよび多
結晶シリコン膜19bをそれぞれ加工し、ゲート電極1
9を形成する。次に、素子分離膜13およびゲート電極
をマスクとして、n型不純物、例えば砒素(As)をイ
オン注入(LDD注入)し、n- 型LDD領域22,2
2を形成する。続いて、単結晶シリコン基板11の全面
に例えばプラズマCVD法によりシリコン酸化膜(図示
せず)を150nm堆積させた後、このシリコン酸化膜
の異方性エッチング(エッチバック)を行い、ゲート電
極19の側面部に幅広のゲート側壁(サイドウォール)
20を形成する。Subsequently, a photoresist film (not shown) of an electrode pattern is applied and formed on the silicide film 19a, and anisotropic etching by, eg, RIE is performed using the photoresist film as a mask, thereby forming the silicide film 19a and the polycrystalline film. The silicon film 19b is processed to form the gate electrode 1
9 is formed. Next, using the element isolation film 13 and the gate electrode as a mask, an n-type impurity, for example, arsenic (As) is ion-implanted (LDD-implanted) to form n − -type LDD regions 22 and 2.
Form 2 Subsequently, a silicon oxide film (not shown) is deposited on the entire surface of the single crystal silicon substrate 11 by, for example, a plasma CVD method to a thickness of 150 nm, and then the silicon oxide film is anisotropically etched (etched back) to form a gate electrode 19. Wide gate side wall (side wall)
20 is formed.
【0027】ゲート側壁20を形成した後、ゲート電極
19,ゲート側壁20および素子分離膜13をマスクと
して、n型不純物、例えば砒素21のイオン注入を行
い、n- 型LDD領域22,22より深い接合深さを有
する高濃度のn+ 型不純物領域23,23を自己整合的
に形成する。このとき本実施の形態では、図2(B)の
工程において形成した多結晶シリコン層12a,12a
に対してもイオン注入が行われるため、多結晶シリコン
層12a,12aが低抵抗化し、後述のようにエッチン
グ時に緩衝層となる。After the gate side wall 20 is formed, ions of an n-type impurity such as arsenic 21 are implanted using the gate electrode 19, the gate side wall 20 and the element isolation film 13 as a mask, and are deeper than the n − -type LDD regions 22 and 22. High-concentration n + -type impurity regions 23 having a junction depth are formed in a self-aligned manner. At this time, in the present embodiment, the polycrystalline silicon layers 12a, 12a formed in the step of FIG.
Is also performed, the resistance of the polycrystalline silicon layers 12a, 12a is reduced, and becomes a buffer layer at the time of etching as described later.
【0028】続いて、n+ 型不純物領域23に注入され
た不純物の活性化のために、熱処理を施す。Subsequently, a heat treatment is performed to activate the impurities implanted into n + -type impurity region 23.
【0029】次に、図3(B)に示したように、単結晶
シリコン基板11の全面に例えばCVD法により例えば
BPSGよりなる層間絶縁膜24を形成し、続いてドラ
イエッチングにより層間絶縁膜24のn+ 不純物領域2
2に対向する領域にそれぞれ多結晶シリコン層12a,
12aに達する開口部(コンタクトホール)24a,2
4aを形成する。続いて、この開口部24a,24aの
内壁および底部に選択的に薄い窒化チタン膜およびチタ
ン(Ti)膜からなる積層膜(TiN/Ti)を形成
し、その後開口部24a,24a内をタングステン層で
埋め込むことにより導電層(プラグ層)25を形成す
る。続いて、図示しないが、開口部24a,24aを含
む単結晶シリコン基板11上に金属膜例えばチタン膜を
形成し、更にこのチタン膜上にシリコンを含むアルミニ
ウム(Al)等のアルミニウム系合金を成膜し、パター
ニングすることにより導電層25と電気的に接続された
配線層を形成する。Next, as shown in FIG. 3B, an interlayer insulating film 24 made of, for example, BPSG is formed on the entire surface of the single-crystal silicon substrate 11 by, for example, a CVD method, and subsequently, the interlayer insulating film 24 is made by dry etching. N + impurity region 2
2 in the regions opposed to the polysilicon layers 12a,
Openings (contact holes) 24a, 2 reaching 12a
4a is formed. Subsequently, a laminated film (TiN / Ti) composed of a thin titanium nitride film and a titanium (Ti) film is selectively formed on the inner wall and the bottom of the openings 24a, 24a, and then a tungsten layer is formed in the openings 24a, 24a. To form a conductive layer (plug layer) 25. Subsequently, although not shown, a metal film, for example, a titanium film is formed on the single crystal silicon substrate 11 including the openings 24a, 24a, and an aluminum-based alloy such as aluminum (Al) containing silicon is formed on the titanium film. By forming a film and patterning, a wiring layer electrically connected to the conductive layer 25 is formed.
【0030】このように本実施の形態では、単結晶シリ
コン基板11の表面の凸部11aと導電層25との間
に、緩衝層としての導電性の多結晶シリコン層12aが
形成されているため、ドライエッチングにより層間絶縁
膜24に開口部24aを形成する際において、オーバー
エッチングを行っても、ダメージは多結晶シリコン層1
2aに吸収される。そのため単結晶シリコン基板11の
表面ではダメージが発生するようなことはない。従っ
て、高密度に微細化されても、ジャンクションリークが
増大することがなくなる。As described above, in the present embodiment, conductive polycrystalline silicon layer 12a as a buffer layer is formed between convex portion 11a on the surface of single crystal silicon substrate 11 and conductive layer 25. When the opening 24a is formed in the interlayer insulating film 24 by dry etching, even if overetching is performed, damage is not caused on the polycrystalline silicon layer 1.
Absorbed by 2a. Therefore, no damage occurs on the surface of the single crystal silicon substrate 11. Therefore, even if the device is miniaturized at a high density, the junction leak does not increase.
【0031】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く種々変形可能である。例えば、上記実施の形態におい
ては、本発明の対象となる半導体装置をCMOSトラン
ジスタとして説明したが、本発明は、コンタクト用の開
口部がエッチングプロセスを経て形成される半導体装置
全般に適用することができるものである。Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the semiconductor device to which the present invention is applied has been described as a CMOS transistor. However, the present invention can be applied to any semiconductor device in which a contact opening is formed through an etching process. You can do it.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
によれば、半導体基板内の不純物領域と導電層との間
に、導電性の緩衝層を介在させるようにしたので、不純
物領域と導電層とはこの緩衝層を介して電気的に接続さ
れた構造となる。従って、層間絶縁膜に対してコンタク
ト用の開口部を形成する際に、オーバーエッチングを行
っても、ダメージは緩衝層において吸収され、半導体基
板の表面に及ぶことがなくなり、そのため高密度に微細
化されても、ジャンクションリークの発生を抑制するこ
とができ、安定化した半導体装置を実現できるという効
果を奏する。As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the conductive buffer layer is interposed between the impurity region and the conductive layer in the semiconductor substrate, so that the impurity region and the conductive The layer has a structure electrically connected through the buffer layer. Therefore, even if over-etching is performed when forming a contact opening in the interlayer insulating film, the damage is absorbed in the buffer layer and does not reach the surface of the semiconductor substrate. Even in this case, it is possible to suppress the occurrence of junction leak, and to achieve an effect that a stabilized semiconductor device can be realized.
【0033】また、本発明による半導体装置の製造方法
では、半導体基板内の不純物領域と導電層との間に、予
め、導電性の緩衝層を形成するようにしたので、層間絶
縁膜に対してコンタクト用の開口部を形成する際に、オ
ーバーエッチングを行っても、ダメージは緩衝層に吸収
され、半導体基板の表面でのダメージの発生を防止する
ことができる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a conductive buffer layer is previously formed between the impurity region in the semiconductor substrate and the conductive layer. Even if over-etching is performed when forming the contact opening, the damage is absorbed by the buffer layer, so that damage on the surface of the semiconductor substrate can be prevented.
【図1】本発明の一実施の形態に係るnチャネルMOS
トランジスタの製造プロセスを説明するための断面図で
ある。FIG. 1 shows an n-channel MOS according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view for describing the manufacturing process of the transistor.
【図2】図1に続く各製造工程を表す断面図である。FIG. 2 is a sectional view illustrating each manufacturing step following FIG. 1;
【図3】図2に続く各製造工程を表す断面図である。FIG. 3 is a sectional view illustrating each manufacturing step following FIG. 2;
【図4】従来のMOSトランジスタの製造プロセスを説
明するための断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a conventional MOS transistor manufacturing process.
11…単結晶シリコン基板、12…多結晶シリコン層、
12a…多結晶シリコン層(緩衝層)、13…シリコン
酸化膜、14…窒化シリコン膜、19…ゲート電極、2
2…n- 型LDD領域、23…n+ 型不純物領域(ソー
ス・ドレイン領域)、24…層間絶縁膜、25…導電層11: single crystal silicon substrate, 12: polycrystalline silicon layer,
12a: polycrystalline silicon layer (buffer layer), 13: silicon oxide film, 14: silicon nitride film, 19: gate electrode, 2
2 ... n - -type LDD region, 23 ... n + -type impurity regions (source and drain regions), 24 ... interlayer insulation film, 25 ... conductive layer
Claims (7)
と、 この半導体基板の上に形成された層間絶縁膜と、 この層間絶縁膜に前記半導体基板内の不純物領域に対向
して形成された開口部と、 この開口部内に埋め込まれると共に前記不純物領域と電
気的に接続される導電層と、 この導電層と前記半導体基板内の不純物領域との間に介
在する導電性の緩衝層とを備えたことを特徴とする半導
体装置。A semiconductor substrate having an impurity region on a surface thereof; an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate; and an opening formed in the interlayer insulating film so as to face the impurity region in the semiconductor substrate. A conductive layer embedded in the opening and electrically connected to the impurity region; and a conductive buffer layer interposed between the conductive layer and the impurity region in the semiconductor substrate. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
晶シリコン層であることを特徴とする請求項1に記載の
半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said buffer layer is a polycrystalline silicon layer into which impurities are introduced.
形成されると共に、前記不純物領域はMOSトランジス
タのソース・ドレイン領域であることを特徴とする請求
項2記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 2, wherein said semiconductor substrate is formed of single crystal silicon, and said impurity region is a source / drain region of a MOS transistor.
対向する領域に凸部が形成され、前記緩衝層は前記凸部
上に形成されていることを特徴とする請求項3記載の半
導体装置。4. The semiconductor device according to claim 3, wherein a projection is formed in a region of said single crystal silicon substrate facing said opening, and said buffer layer is formed on said projection. .
成する工程と、 前記多結晶シリコン層の上に少なくとも電極取出用の開
口部に対応したパターンを有する耐酸化膜を形成する工
程と、 前記耐酸化膜をマスクとして前記多結晶シリコン層の選
択酸化を行い、酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜を除去した後、前記半導体基板および多結晶
シリコン層内に不純物を導入することにより、前記半導
体基板内に不純物領域を形成すると共に、前記不純物領
域上に導電性の緩衝層を形成する工程と、 前記半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成した後、前記
層間絶縁膜に前記緩衝層に達する開口部を形成する工程
と、 前記開口部に導電性材料を埋め込み、前記緩衝層を介し
て前記不純物領域と電気的に接続される導電層を形成す
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。5. A step of forming a polycrystalline silicon layer on a semiconductor substrate; and a step of forming an oxidation resistant film having a pattern corresponding to at least an opening for extracting an electrode on the polycrystalline silicon layer; Performing a selective oxidation of the polycrystalline silicon layer using the oxidation-resistant film as a mask to form an oxide film; and introducing an impurity into the semiconductor substrate and the polycrystalline silicon layer after removing the oxide film. Forming an impurity region in the semiconductor substrate and forming a conductive buffer layer on the impurity region; forming an interlayer insulating film on the surface of the semiconductor substrate; Forming an opening reaching the layer; and burying a conductive material in the opening to form a conductive layer electrically connected to the impurity region via the buffer layer. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim and.
より行うことを特徴とする請求項5記載の半導体装置の
製造方法。6. The method according to claim 5, wherein the opening is formed by dry etching.
より形成されたものを用いると共に、前記不純物領域を
MOSトランジスタのソース・ドレイン領域として形成
することを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造
方法。7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein said semiconductor substrate is formed of single crystal silicon, and said impurity region is formed as a source / drain region of a MOS transistor. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10236039A JP2000068229A (en) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10236039A JP2000068229A (en) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000068229A true JP2000068229A (en) | 2000-03-03 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10236039A Pending JP2000068229A (en) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2000068229A (en) |
-
1998
- 1998-08-21 JP JP10236039A patent/JP2000068229A/en active Pending
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