JP2000323430A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、SAC(Self-alig
n Contact)/BLC(Border-less Contact)を有する半
導体装置およびそ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 SAC (Self-alig
The present invention relates to a semiconductor device having n-contact / BLC (border-less contact) and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】図21〜図24は従来の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図である。図21〜図24におい
て、101は半導体基板であるSi基板、102は各素
子の電気的分離をするためのフィールド絶縁膜で、この
場合はSTI(Shallow TrenchIsolation)技術を用いて
形成されている。103はMOSトランジスタのゲート
酸化膜、104は導電膜で形成したそのゲート電極であ
る。105はゲート電極104の上のみに形成したオフ
セット絶縁膜、106はサイドウォールスペーサであ
る。107はMOSトランジスタのソース/ドレインを
形成する拡散層、108はサリサイド〔Salicide(Self-
aligned Silicide) 〕技術によりMOSトランジスタの
ソース/ドレインの拡散層107上にのみ形成したシリ
サイド層、109はSiN膜で形成したライナー層であ
る。110はSi酸化膜で形成した層間絶縁膜である。2. Description of the Related Art FIGS. 21 to 24 are process sectional views showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device. 21 to 24, reference numeral 101 denotes a Si substrate which is a semiconductor substrate, and reference numeral 102 denotes a field insulating film for electrically separating each element. In this case, the field insulating film is formed by using STI (Shallow Trench Isolation) technology. 103 is a gate oxide film of the MOS transistor, and 104 is its gate electrode formed of a conductive film. Reference numeral 105 denotes an offset insulating film formed only on the gate electrode 104, and reference numeral 106 denotes a sidewall spacer. 107 is a diffusion layer forming the source / drain of the MOS transistor, and 108 is salicide [Salicide (Self-
aligned silicide)] is a silicide layer formed only on the source / drain diffusion layer 107 of the MOS transistor by the technique, and 109 is a liner layer formed of a SiN film. Reference numeral 110 denotes an interlayer insulating film formed of a Si oxide film.
【0003】111と112はシリサイド層108と上
層の配線層115とを接続するためのコンタクト孔であ
り、111はゲート電極104に挟まれたスペースに設
けたコンタクト孔(SAC)である。112はゲート電
極104とフィールド絶縁膜102に挟まれたスペース
に設けたコンタクト孔(SAC/BLC)で、片側SA
CのBLCである。[0003] Reference numerals 111 and 112 denote contact holes for connecting the silicide layer 108 and the upper wiring layer 115, and reference numeral 111 denotes a contact hole (SAC) provided in a space interposed between the gate electrodes 104. Reference numeral 112 denotes a contact hole (SAC / BLC) provided in a space between the gate electrode 104 and the field insulating film 102.
BLC of C.
【0004】113はバリアメタルを兼ねた導電膜で形
成される密着層、114はブランケットW成長とそのエ
ッチバックで形成したWプラグである。115は導電膜
で形成した配線層である。Reference numeral 113 denotes an adhesion layer formed of a conductive film also serving as a barrier metal, and reference numeral 114 denotes a W plug formed by blanket W growth and etch back thereof. Reference numeral 115 denotes a wiring layer formed of a conductive film.
【0005】続いて従来の半導体装置の製造方法を説明
する。図21に示すように、まず、Si基板101にフ
ィールド絶縁膜102を形成する。ここではSTI技術
を用いている。Siトレンチエッチングとその溝へのS
i酸化膜の充填とCMP (Chemical Mechanical Polish
ing ;化学的機械的研磨)による平坦化で形成する。Next, a conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described. As shown in FIG. 21, first, a field insulating film 102 is formed on a Si substrate 101. Here, the STI technology is used. Si trench etching and S in the trench
i-oxide film filling and CMP (Chemical Mechanical Polish)
ing: chemical mechanical polishing).
【0006】つぎに、電気炉による熱酸化によりゲート
酸化膜103を形成し、減圧CVD(Chemical Vapor De
position)法によりゲート電極となるポリシリコン膜を
形成し、減圧CVD法によりオフセット絶縁膜となるS
iN膜を形成する。縮小投影露光技術によるゲート電極
のレジストパターン形成と、SiN膜の異方性ドライエ
ッチと、ポリシリコン膜の異方性ドライエッチとによ
り、ゲート電極104とオフセット絶縁膜105を形成
する。Next, a gate oxide film 103 is formed by thermal oxidation using an electric furnace, and then a low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) is performed.
position) to form a polysilicon film to be a gate electrode, and to form an offset insulating film by a low pressure CVD method.
An iN film is formed. The gate electrode 104 and the offset insulating film 105 are formed by forming a resist pattern of the gate electrode by the reduced projection exposure technique, anisotropic dry etching of the SiN film, and anisotropic dry etching of the polysilicon film.
【0007】つぎに、減圧CVD法によりSiN膜を形
成し全面エッチバックにより、サイドウォールスペーサ
106を形成する。イオン注入により拡散層107を形
成した後、サリサイド技術によりシリサイド層108を
形成する。その後、減圧CVD法によるSiN膜により
ライナー層109を形成し、常圧CVD法によりSi酸
化膜の形成とCMPによる平坦化で、層間絶縁膜110
を形成する。なお、ライナー層109を形成後におい
て、隣合う2つのゲート電極104のサイドウォールス
ペーサ106の側面に形成されたライナー層109の間
隔をDとし、フィールド絶縁膜102に最接近している
ゲート電極104のサイドウォールスペーサ106の側
面に形成されたライナー層109とフィールド絶縁膜1
02との間隔(水平距離)をFとする。Next, a SiN film is formed by a low pressure CVD method, and a sidewall spacer 106 is formed by etch back on the entire surface. After forming the diffusion layer 107 by ion implantation, a silicide layer 108 is formed by salicide technology. Thereafter, a liner layer 109 is formed from a SiN film by a low pressure CVD method, and an interlayer insulating film 110 is formed by forming a Si oxide film by a normal pressure CVD method and flattening by CMP.
To form After the liner layer 109 is formed, the distance between the liner layers 109 formed on the side surfaces of the side wall spacers 106 of the two adjacent gate electrodes 104 is D, and the gate electrode 104 closest to the field insulating film 102 is formed. Liner layer 109 formed on the side surface of side wall spacer 106 and field insulating film 1
F is the interval (horizontal distance) from 02.
【0008】つぎに、図22に示すように、縮小投影露
光技術によるコンタクト孔のレジストパターン形成と、
Si酸化膜の異方性ドライエッチとにより、層間絶縁膜
110にSACのコンタクト孔111とSAC/BLC
のコンタクト孔112とを形成する。このエッチングに
は、SiN膜と比べてSi酸化膜のエッチングレートが
十分に高い条件を用いて、ライナー層109でエッチン
グを一旦ストップさせる。Next, as shown in FIG. 22, a resist pattern of a contact hole is formed by a reduced projection exposure technique.
The SAC contact hole 111 and the SAC / BLC are formed in the interlayer insulating film 110 by the anisotropic dry etching of the Si oxide film.
Is formed. In this etching, the etching is temporarily stopped at the liner layer 109 under the condition that the etching rate of the Si oxide film is sufficiently higher than that of the SiN film.
【0009】さらに、図23に示すように、SiNの異
方性ドライエッチにより、図22の工程でコンタクト孔
111とコンタクト孔112の底に露出した、SiN膜
で形成されているライナー層109を除去し、シリサイ
ド層108の表面を露出させ、コンタクト孔111とコ
ンタクト孔112を完成する。Further, as shown in FIG. 23, the liner layer 109 formed of a SiN film and exposed at the bottom of the contact holes 111 and 112 in the step of FIG. After removal, the surface of the silicide layer 108 is exposed, and the contact holes 111 and 112 are completed.
【0010】つぎに、図24に示すように、コンタクト
孔111,112に、DCマグネトロンスパッタによる
Ti層と、反応性スパッタによるTiN層とを積層した
密着層113を形成する。その後、プラズマCVDによ
りブランケットW層をコンタクト孔111,112に埋
め込み、全面エッチバックにより、Wプラグ114を形
成する。さらに、DCマグネトロンスパッタによるTi
層と、反応性スパッタによるTiN層と、DCマグネト
ロンスパッタによるAl合金層と、反応性スパッタによ
るTiN層とを積層した多層導電膜を形成し、縮小投影
露光技術によるレジストパターン形成と、前記多層導電
膜の異方性ドライエッチとにより、配線層115を形成
する。その後、MOSトランジスタのダメージを回復さ
せるために、水素を含む雰囲気中で400℃程度の熱処
理を行う。Next, as shown in FIG. 24, an adhesion layer 113 formed by laminating a Ti layer by DC magnetron sputtering and a TiN layer by reactive sputtering is formed in the contact holes 111 and 112. Thereafter, blanket W layers are buried in the contact holes 111 and 112 by plasma CVD, and W plugs 114 are formed by overall etch back. Furthermore, Ti by DC magnetron sputtering
A multi-layer conductive film formed by laminating a layer, a TiN layer formed by reactive sputtering, an Al alloy layer formed by DC magnetron sputtering, and a TiN layer formed by reactive sputtering, forming a resist pattern by a reduced projection exposure technique; The wiring layer 115 is formed by anisotropic dry etching of the film. Thereafter, in order to recover the damage of the MOS transistor, a heat treatment at about 400 ° C. is performed in an atmosphere containing hydrogen.
【0011】以上が、従来の半導体装置の製造方法の概
略である。SACとは、ゲート電極104とコンタクト
孔111の合わせマージンをなくし、半導体装置の密度
を高めることを目的としている。また、BLCとは、フ
ィールド絶縁膜102とコンタクト孔112の合わせマ
ージンをなくし、半導体装置の密度を高めることを目的
としている。コンタクト孔111,112の加工はSi
酸化膜とSiN膜のエッチングレートの違いを利用す
る。すなわち、SiN膜と比べてSi酸化膜のエッチン
グレートが十分に高い条件で最初にSi酸化膜の除去を
行う第1のエッチングと、その後SiN膜のみを除去す
る第2のエッチングによって、コンタクト孔111とコ
ンタクト孔112を形成する。その加工方法について
は、例えば特開平8−203998号公報、特開平8−
316313号公報、特開平9−153546号公報、
特開平9−260605号公報、特開平9−45908
号公報等に記載されている。一般的にSiN膜と比べて
Si酸化膜のエッチングレートが高い条件は、COガス
を混入したフロロカーボン系のガスを利用することによ
って実現できる。The above is the outline of the conventional semiconductor device manufacturing method. The purpose of the SAC is to eliminate the alignment margin between the gate electrode 104 and the contact hole 111 and increase the density of the semiconductor device. The BLC aims at eliminating the alignment margin between the field insulating film 102 and the contact hole 112 and increasing the density of the semiconductor device. Processing of contact holes 111 and 112 is performed using Si
The difference in the etching rate between the oxide film and the SiN film is used. That is, the contact hole 111 is formed by first etching for removing the Si oxide film first under the condition that the etching rate of the Si oxide film is sufficiently higher than that of the SiN film, and then performing second etching for removing only the SiN film. And a contact hole 112 is formed. The processing method is described in, for example, JP-A-8-203998 and JP-A-8-203998.
316313, JP-A-9-153546,
JP-A-9-260605, JP-A-9-45908
No., etc. Generally, the condition that the etching rate of the Si oxide film is higher than that of the SiN film can be realized by using a fluorocarbon-based gas mixed with a CO gas.
【0012】更にSAC技術については、例えば特開平
3−21030号公報にSiN膜からなるライナー層1
09を用いること、特開昭61−16571号公報にオ
フセット絶縁膜105にSiN膜、サイドウォールスペ
ーサ106にSiN膜を用いることが示されている。一
般的にSiN膜はアンモニアとSiH4 ガスを用いた減
圧CVD法や、プラズマCVD法を用いて形成される。
SACとBLCを同時に実現するためには、少なくとも
ライナー層109を形成することが必要となる。一般的
に、SACとBLCを有する半導体装置では、SiN膜
でMOSトランジスタを覆う構造が用いられる。すなわ
ち、ゲート電極104上にはオフセット絶縁膜105、
ゲート電極104の側壁にはサイドウォールスペーサ1
06、加えて層間絶縁膜110の下には全面にライナー
層109が形成されている。Further, as for the SAC technology, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-21030 discloses a liner layer 1 made of a SiN film.
JP-A-61-16571 discloses the use of a SiN film for the offset insulating film 105 and a SiN film for the sidewall spacer 106. Generally, the SiN film is formed by using a low pressure CVD method using ammonia and SiH 4 gas or a plasma CVD method.
In order to simultaneously realize SAC and BLC, it is necessary to form at least the liner layer 109. Generally, in a semiconductor device having SAC and BLC, a structure in which a MOS transistor is covered with a SiN film is used. That is, the offset insulating film 105,
Sidewall spacer 1 is provided on the side wall of gate electrode 104.
In addition, a liner layer 109 is formed on the entire surface under the interlayer insulating film 110.
【0013】ライナー層109は、コンタクト孔111
とコンタクト孔112を形成する際に、層間絶縁膜11
0を除去する第1のエッチング時のエッチングストッパ
ー膜として働く。その後、第2のエッチングを行い、第
1のエッチング後にコンタクト底部に残されたSiN膜
のライナー層109を除去し、コンタクト孔111とコ
ンタクト孔112が形成される。このように行うことに
よって、オーバーエッチングによって、コンタクト孔1
11がサイドウォールスペーサ106直下のSi基板1
01に到達することがなくなる。また、コンタクト孔1
12がフィールド絶縁膜102を突き破り、基板に到達
することがなくなる。The liner layer 109 has a contact hole 111.
When the contact hole 112 is formed, the interlayer insulating film 11 is formed.
It functions as an etching stopper film at the time of the first etching for removing 0. After that, a second etching is performed, and the liner layer 109 of the SiN film remaining at the bottom of the contact after the first etching is removed, so that a contact hole 111 and a contact hole 112 are formed. By doing so, the contact hole 1 is formed by over-etching.
11 is the Si substrate 1 immediately below the sidewall spacer 106
01 will not be reached. In addition, contact hole 1
12 breaks through the field insulating film 102 and does not reach the substrate.
【0014】更に、より合わせずれが大きくなって、コ
ンタクト孔111がゲート電極104上に乗りかかった
場合は、オフセット絶縁膜105とサイドウォールスペ
ーサ106が、密着層113とゲート電極104の短絡
を防止する。以上によってゲート電極104とフィール
ド絶縁膜102との合わせマージンなしに、コンタクト
孔111とコンタクト孔112を形成することができ
る。Further, when the misalignment is further increased and the contact hole 111 runs over the gate electrode 104, the offset insulating film 105 and the sidewall spacer 106 prevent a short circuit between the adhesion layer 113 and the gate electrode 104. . As described above, the contact hole 111 and the contact hole 112 can be formed without a margin for alignment between the gate electrode 104 and the field insulating film 102.
【0015】図23,図24において、Aは隣合う2つ
のゲート電極104の中心の間隔(以下「ゲート電極中
心間距離」という)、Bはフィールド絶縁膜102に最
接近しているゲート電極104の中心とフィールド絶縁
膜102の中心との間隔(以下「フィールド絶縁膜・ゲ
ート電極中心間距離」という)、Cはコンタクト孔11
1の下部に形成されているシリサイド層108の幅、E
はコンタクト孔112の下部に形成されているシリサイ
ド層108の幅、xはコンタクト孔111,112に面
したライナー層109の幅である。In FIGS. 23 and 24, A is the distance between the centers of two adjacent gate electrodes 104 (hereinafter referred to as “gate electrode center distance”), and B is the gate electrode 104 closest to the field insulating film 102. Between the center of the field insulating film 102 and the center of the field insulating film 102 (hereinafter referred to as “distance between the field insulating film and the gate electrode center”), and C is the contact hole 11.
1, the width of the silicide layer 108 formed below
Is the width of the silicide layer 108 formed below the contact hole 112, and x is the width of the liner layer 109 facing the contact holes 111 and 112.
【0016】従来の構成では、隣合う2つのゲート電極
104に挟まれた領域に形成された幅がCのシリサイド
層108上に開口された、コンタクト孔111のシリサ
イド層108表面における開口幅(以下「コンタクト孔
111の有効開口幅」という)有効開口幅をDと同じ幅
にし、DはほぼC−2xである。また、ゲート電極10
4とフィールド絶縁膜102に挟まれた領域に形成され
た幅がEのシリサイド層108上に開口された、コンタ
クト孔112のシリサイド層108表面における開口幅
(以下「コンタクト孔112の有効開口幅」という)を
Fと同じ幅にし、ほぼE−xである。In the conventional structure, the width of the contact hole 111 formed in the region between the two adjacent gate electrodes 104 is opened on the silicide layer 108 of C, and the opening width of the contact hole 111 on the surface of the silicide layer 108 (hereinafter referred to as the width). The effective opening width (referred to as “the effective opening width of the contact hole 111”) is the same as D, and D is approximately C-2x. In addition, the gate electrode 10
4 and an opening width of the contact hole 112 on the surface of the silicide layer 108 (hereinafter referred to as an “effective opening width of the contact hole 112”) formed on the silicide layer 108 having a width E formed in a region between the field insulating film 102. ) Is the same width as F, and is approximately Ex.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、ライナー層109は、減圧CVD法やプラ
ズマCVD法を用いたSiN膜が用いられるので、Si
基板101の基板表面に対し垂直方向のみならず、水平
方向にも形成されている。すなわちゲート電極104と
オフセット絶縁膜105の側壁に形成されているサイド
ウォールスぺーサ106の側壁にもSiN膜が成長して
いる。このSiN膜は、コンタクト開口を異方性の強い
エッチング条件で行うために、コンタクト孔111とコ
ンタクト孔112を開口後も、コンタクト孔111,1
12の側壁に残存し除去されない。その結果、コンタク
ト孔111では、シリサイド層108の幅がCであるに
も関わらず、ライナー層109を形成後のゲート電極1
04の間の空隙がDであることから、Cの間隔を有する
コンタクト孔111を開口することができず、有効開口
幅はほぼC−2xとなる。コンタクト孔111の加工条
件に依るが、C−2xとDはほぼ同じ間隔になる。ま
た、コンタクト孔112では、シリサイド層108には
Eの幅があるにも関わらず、Eの間隔を有するコンタク
ト孔112を開口することができず、有効開口幅はほぼ
E−xとなり、コンタクト孔111の加工条件に依るが
E−xとFはほぼ同じ間隔になる。コンタクト孔111
では2xの間隔のロスが生じ、コンタクト孔112では
xの間隔のロスが生じ、シリサイド層108と密着層1
13との接触面積が減少する(言い換えれば拡散層10
7と密着層113との接触面積が減少する)という問題
がある。この接触面積の減少はコンタクト抵抗の増大、
ひいてはコンタクト不良を起こしやすくなり、半導体装
置の歩留まりを落とす要因となる。However, in the above-mentioned conventional structure, the liner layer 109 is formed of a SiN film formed by a low pressure CVD method or a plasma CVD method.
It is formed not only vertically but also horizontally with respect to the substrate surface of the substrate 101. That is, the SiN film is also grown on the sidewalls of the sidewall spacers 106 formed on the sidewalls of the gate electrode 104 and the offset insulating film 105. This SiN film is formed in the contact holes 111 and 1 after the contact holes 111 and 112 are opened so that the contact openings are formed under the highly anisotropic etching conditions.
12 remain on the side walls and are not removed. As a result, in the contact hole 111, although the width of the silicide layer 108 is C, the gate electrode 1 after the formation of the liner layer 109 is formed.
Since the space between the holes 04 is D, the contact holes 111 having the space of C cannot be opened, and the effective opening width is almost C-2x. Depending on the processing conditions of the contact hole 111, C-2x and D have substantially the same interval. Further, in the contact hole 112, although the silicide layer 108 has the width of E, the contact hole 112 having the interval of E cannot be opened, and the effective opening width becomes almost Ex, and the contact hole Depending on the processing conditions 111, Ex and F have substantially the same interval. Contact hole 111
In the contact hole 112, a loss of a distance of 2x occurs, and a loss of a distance of x occurs in the contact hole 112.
13 is reduced (in other words, the diffusion layer 10
7 and the contact area between the contact layer 113 and the contact layer 113 are reduced). This decrease in contact area increases contact resistance,
As a result, a contact failure is likely to occur, which causes a decrease in the yield of the semiconductor device.
【0018】一方では、コンタクト孔111では2xの
間隔のロスが生じたC−2xの開口幅による接触面積
で、またコンタクト孔112ではxの間隔のロスが生じ
たE−xの開口幅による接触面積で、コンタクトを形成
し得た場合に於いても、サイドウォールスぺーサ106
の側壁に残存したライナー層109(SiN膜)の幅x
は、集積度の向上の妨げとなる。すなわち、ゲート電極
中心間距離で説明すると、A−2xの間隔が達成できる
にも関わらず、Aまでしか縮小することができなくな
る。On the other hand, the contact hole 111 has a contact area due to the opening width of C-2x in which a loss of 2x has occurred, and the contact hole 112 has a contact area due to the opening width of Ex in which a loss of x has occurred. Even when a contact can be formed by the area, the sidewall spacer 106
Width x of liner layer 109 (SiN film) remaining on side wall of
Will hinder the improvement of the degree of integration. That is, in terms of the distance between the center of the gate electrodes, although the distance of A-2x can be achieved, it can only be reduced to A.
【0019】また、ゲート電極104の隙間に、サイド
ウォールスペーサ106に加えてライナー層109があ
るために、隣合うゲート電極104の間の層間絶縁膜1
10を埋め込む間隔のDが小さくなりアスペクト比が増
大しすぎ、そこに層間絶縁膜110(Si酸化膜)を充
填できなくなるという問題がある(図25参照;図25
において、116が層間絶縁膜110の充填されていな
い空隙部分)。層間絶縁膜110を充填できないと、コ
ンタクト孔111とコンタクト孔112が形成できない
ことに加えて、密着層113、Wプラグ114が隣のコ
ンタクト孔と短絡することとなる。Since the liner layer 109 is provided in the gap between the gate electrodes 104 in addition to the sidewall spacers 106, the interlayer insulating film 1 between the adjacent gate electrodes 104 is formed.
There is a problem that the interval D for embedding 10 becomes small and the aspect ratio becomes too large, so that the interlayer insulating film 110 (Si oxide film) cannot be filled therein (see FIG. 25; FIG. 25).
In the above, 116 is a void portion where the interlayer insulating film 110 is not filled. If the interlayer insulating film 110 cannot be filled, not only the contact hole 111 and the contact hole 112 cannot be formed, but also the adhesion layer 113 and the W plug 114 are short-circuited with the adjacent contact hole.
【0020】また、隣合うゲート電極104の間の層間
絶縁膜110を埋め込む間隔のDが小さくなりアスペク
ト比が増大した場合に、層間絶縁膜110(Si酸化
膜)を充填できたとしても、ライナー層109(SiN
膜)と比べて層間絶縁膜110(Si酸化膜)のエッチ
ングレートが十分に高い条件での、Si酸化膜の除去を
行う第1のエッチングは、アスペクト比の増大に伴い、
SiN膜とSi酸化膜のエッチング選択比が低下するの
で、間隔Dの隙間底部に充填されたSi酸化膜を除去す
ることが非常に困難になる。Further, when the distance D between the adjacent gate electrodes 104 for embedding the interlayer insulating film 110 is reduced and the aspect ratio is increased, even if the interlayer insulating film 110 (Si oxide film) can be filled, the liner can be filled. Layer 109 (SiN
The first etching for removing the Si oxide film under the condition that the etching rate of the interlayer insulating film 110 (Si oxide film) is sufficiently higher than that of the film (Si film) is performed with an increase in the aspect ratio.
Since the etching selectivity between the SiN film and the Si oxide film decreases, it becomes very difficult to remove the Si oxide film filled in the gap D at the interval D.
【0021】また、ライナー層109の膜厚は、層間絶
縁膜110(Si酸化膜)とライナー層109(SiN
膜)のエッチングレートの違いと、層間絶縁膜110の
厚みとで決定され、また、層間絶縁膜110の膜厚はデ
バイス特性上の制約から、基板表面に対して水平方向の
微細化に比例して縮小はされないので、ライナー層10
9の膜厚の薄膜化には限界がある。すなわち基板表面に
対して垂直方向のライナー層109の膜厚は、層間絶縁
膜110の膜厚に対応した厚みが必要で、それに対応し
て基板表面に対して水平方向にも相応の膜が成長してし
まう。そのため、更に微細化を突き詰めると、ゲート電
極104の隙間はライナー層109を形成しただけで、
すなわちエッチングストッパー膜だけで埋まってしまう
ことになる(図26参照)。この場合、コンタクト孔1
11を開口することができなくなるという問題がある。
それによって、ライナー層109の膜厚は厚膜化に対す
る制約を受け、Si酸化膜とSiN膜のエッチングレー
トの違いと、層間絶縁膜110の厚みで決定される必要
十分な厚みを、オフセット絶縁膜105、シリサイド層
108、フィールド絶縁膜102上に形成することがで
きなくなるという問題がある。The thickness of the liner layer 109 is determined by the interlayer insulating film 110 (Si oxide film) and the liner layer 109 (SiN film).
The thickness of the interlayer insulating film 110 is determined by the difference in the etching rate of the film and the thickness of the interlayer insulating film 110. The thickness of the interlayer insulating film 110 is proportional to the miniaturization in the horizontal direction with respect to the substrate surface due to restrictions on device characteristics. The liner layer 10
There is a limit to the reduction of the film thickness to nine. That is, the thickness of the liner layer 109 in the direction perpendicular to the substrate surface needs to correspond to the thickness of the interlayer insulating film 110, and a corresponding film grows in the horizontal direction relative to the substrate surface. Resulting in. Therefore, when further miniaturization is further pursued, the gap between the gate electrodes 104 is only formed by the liner layer 109,
That is, it is buried only by the etching stopper film (see FIG. 26). In this case, contact hole 1
11 cannot be opened.
As a result, the thickness of the liner layer 109 is restricted by the increase in the thickness, and the necessary and sufficient thickness determined by the difference between the etching rates of the Si oxide film and the SiN film and the thickness of the interlayer insulating film 110 is reduced by the offset insulating film. 105, the silicide layer 108, and the field insulating film 102.
【0022】また、上記のようにサイドウォールスペー
サ106を単層のSiN膜で形成した場合や、ライナー
層109を厚膜で形成した場合は水素が通り抜けなくな
り、配線層115形成後の水素を含む雰囲気中の熱処置
で特性が回復せず、MOSトランジスタの特性変動、界
面順位が発生することによる信頼性の低下、等の問題が
発生する。それを防止するために、例えば特許第268
5034号(登録日;平成9年8月15日)に一例とし
て記載されているように、サイドウォールスペーサ10
6をSiN膜とSi酸化膜の2層膜で形成するなどの方
法、また、ライナー層109をSiN膜とSi酸化膜の
2層膜で形成するなどの方法が用いられる。しかし、こ
のような場合には、特に、ライナー層109のトータル
の膜厚は、Si酸化膜とSiN膜のエッチングレートの
違いと、層間絶縁膜110の厚みで決定されるSiN膜
の必要膜厚に、その下層のSi酸化膜が加わることにな
るので、更に厚膜化される。このため、ゲート電極10
4の間のDの間隔が小さくなりアスペクト比が増大しす
ぎ、そこにSi酸化膜を充填できなくなるという問題
や、ゲート電極104の隙間がライナー層109を形成
しただけで、すなわちエッチングストッパー膜だけで埋
まってしまうという問題が生じ易くなり、微細化に対し
て不利になるという問題がある。When the sidewall spacer 106 is formed of a single-layer SiN film as described above, or when the liner layer 109 is formed of a thick film, hydrogen does not pass therethrough, and contains hydrogen after the wiring layer 115 is formed. The characteristics are not restored by the heat treatment in the atmosphere, and problems such as a change in the characteristics of the MOS transistor and a decrease in reliability due to the occurrence of an interface order are caused. In order to prevent this, for example, Japanese Patent No. 268
No. 5034 (registration date; August 15, 1997), as described as an example,
6, a method such as forming a two-layer film of a SiN film and a Si oxide film, and a method of forming the liner layer 109 with a two-layer film of a SiN film and a Si oxide film are used. However, in such a case, particularly, the total thickness of the liner layer 109 is determined by the difference between the etching rates of the Si oxide film and the SiN film and the required thickness of the SiN film determined by the thickness of the interlayer insulating film 110. In addition, since the underlying Si oxide film is added, the film thickness is further increased. Therefore, the gate electrode 10
4 is too small, the aspect ratio becomes too large, and the Si oxide film cannot be filled therein. Also, the gap between the gate electrodes 104 only forms the liner layer 109, that is, only the etching stopper film is formed. There is a problem that the problem of being buried easily occurs, which is disadvantageous for miniaturization.
【0023】また、MOSトランジスタは厚膜のライナ
ー層109で覆われることになるので、水素が通り抜け
にくくなり、配線層115形成後の水素を含む雰囲気中
の熱処置で特性を回復させ、MOSトランジスタの特性
変動、界面順位が発生することによる信頼性の低下、等
の問題を防止するために、より高温で長時間の熱処理が
必要となる。また、高温で長時間の熱処理を加えても、
回復しない場合もありうる。Further, since the MOS transistor is covered with the thick liner layer 109, it is difficult for hydrogen to pass therethrough. In order to prevent problems such as fluctuations in characteristics of the above and a decrease in reliability due to generation of an interface order, heat treatment at a higher temperature for a long time is required. Also, even if heat treatment is applied for a long time at high temperature,
It may not recover.
【0024】また、ライナー層109で覆われることの
影響で、MOSトランジスタの特性変動、界面順位が発
生することによる信頼性の低下、等の問題を防止するた
めに、サイドウォールスペーサ106を複雑な構造にす
る必要があるという問題がある。Further, in order to prevent problems such as a change in the characteristics of the MOS transistor and a decrease in reliability due to the occurrence of an interface order due to the effect of being covered with the liner layer 109, the side wall spacer 106 is complicated. There is a problem that it needs to be structured.
【0025】本発明の目的は、上記従来の問題を解決
し、半導体基板表面と良好なコンタクトが得られるコン
タクト孔(開口部)を形成できるとともに、集積度の向
上が図れ、また基板表面に対し水平方向の微細化をおこ
なっても良好なコンタクト孔を形成でき、さらにサイド
ウォールスペーサ(側壁絶縁膜)を複雑な構造にするこ
となくMOSトランジスタの信頼性の低下等の問題を発
生しないように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である。An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, to form a contact hole (opening) for obtaining a good contact with the surface of a semiconductor substrate, to improve the degree of integration, and to improve the degree of integration. Good contact holes can be formed even when miniaturization in the horizontal direction is performed, and furthermore, problems such as reduction in reliability of MOS transistors do not occur without making sidewall spacers (sidewall insulating films) complicated. And a method of manufacturing the same.
【0026】[0026]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板に形成された溝に埋め込まれたフィールド絶
縁膜を設け、半導体基板上にゲート絶縁膜,ゲート電極
および第1の絶縁膜が順次積層されゲート絶縁膜,ゲー
ト電極および第1の絶縁膜の側壁に側壁絶縁膜が形成さ
れたゲート構造部を複数設け、ゲート電極を挟むように
半導体基板表面にソース/ドレインの拡散層を設け、半
導体基板上およびゲート構造部上に第2の絶縁膜を設
け、第2の絶縁膜上に層間絶縁膜を設け、層間絶縁膜お
よび第2の絶縁膜の所定部分が除去されることによりゲ
ート構造部の間の半導体基板の表面が露出した第1の開
口部(SAC)およびフィールド絶縁膜と半導体基板の
両方の表面が露出した第2の開口部(BLC)を設け、
第1の開口部および第2の開口部を介して半導体基板の
表面と電気的に接続される配線層を層間絶縁膜上に設け
た半導体装置であって、第2の絶縁膜は、側壁絶縁膜の
側面と層間絶縁膜との間の膜厚を水素を含む雰囲気中で
の熱処理の際に水素が通り抜け可能な薄い膜厚としたこ
とを特徴とする。さらには、第2の絶縁膜は、側壁絶縁
膜の側面と層間絶縁膜との間の膜厚を零としたことを特
徴とする。According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A field insulating film buried in a groove formed in a semiconductor substrate is provided, and a gate insulating film, a gate electrode, and a first insulating film are sequentially stacked on the semiconductor substrate to form a gate insulating film, a gate electrode, and a first insulating film. A plurality of gate structures with side wall insulating films formed on the side walls are provided, and source / drain diffusion layers are provided on the surface of the semiconductor substrate so as to sandwich the gate electrode, and a second insulating film is formed on the semiconductor substrate and the gate structure. A first opening in which an interlayer insulating film is provided on the second insulating film, and a predetermined portion of the interlayer insulating film and the second insulating film is removed to expose the surface of the semiconductor substrate between the gate structures; (SAC) and a second opening (BLC) where both surfaces of the field insulating film and the semiconductor substrate are exposed,
A semiconductor device in which a wiring layer electrically connected to a surface of a semiconductor substrate via a first opening and a second opening is provided on an interlayer insulating film, wherein the second insulating film has a side wall insulation. It is characterized in that the film thickness between the side surface of the film and the interlayer insulating film is set to a small film thickness through which hydrogen can pass during heat treatment in an atmosphere containing hydrogen. Further, the second insulating film is characterized in that the film thickness between the side surface of the side wall insulating film and the interlayer insulating film is made zero.
【0027】この構成によれば、側壁絶縁膜(サイドウ
ォールスペーサ)の側面と層間絶縁膜との間に、第2の
絶縁膜(ライナー層)をほとんどあるいは全く形成して
いない。このため、第2の絶縁膜は厚膜化が可能になる
とともに、ゲート構造部の間隔を広く保ち、より接触面
積の大きい開口部(コンタクト孔)を形成することがで
き、良好なコンタクトを得ることができる。また、ゲー
ト構造部の間隔を小さくして集積度の向上および半導体
装置の小型化を図ることができる。また、基板表面に対
し水平方向の微細化をおこなっても良好なコンタクトの
開口部を形成できる。また、第2の絶縁膜を厚膜化して
もゲート構造部の間隔を広く保つことができるので、ゲ
ート構造部の間への層間絶縁膜の充填が容易になるとと
もに、開口部を形成するエッチングも容易になる。ま
た、水素を含む雰囲気中での熱処理の際に水素が第2の
絶縁膜によって通り抜けできなくなるということがない
ため、熱処理により特性が容易に回復し、側壁絶縁膜を
複雑な構造にすることなくMOSトランジスタの特性変
動、界面順位の発生による信頼性の低下等の問題を発生
しないようにすることができる。According to this structure, almost no or no second insulating film (liner layer) is formed between the side surface of the sidewall insulating film (sidewall spacer) and the interlayer insulating film. Therefore, the thickness of the second insulating film can be increased, and the distance between the gate structures can be kept wide, and an opening (contact hole) having a larger contact area can be formed, and a good contact can be obtained. be able to. In addition, the distance between the gate structure portions is reduced, so that the degree of integration and the size of the semiconductor device can be reduced. Further, even if the substrate surface is miniaturized in the horizontal direction, a good contact opening can be formed. In addition, even if the thickness of the second insulating film is increased, the distance between the gate structures can be kept wide, so that the interlayer insulating film can be easily filled between the gate structures and the opening for forming the opening can be formed. Will also be easier. In addition, during the heat treatment in an atmosphere containing hydrogen, hydrogen does not become impossible to pass through the second insulating film, so that the characteristics can be easily recovered by the heat treatment, and the sidewall insulating film does not have a complicated structure. Problems such as fluctuations in the characteristics of the MOS transistor and a decrease in reliability due to the occurrence of interface order can be prevented.
【0028】また、側壁絶縁膜と層間絶縁膜とは、シリ
コン酸化膜であることが好ましい。Preferably, the sidewall insulating film and the interlayer insulating film are silicon oxide films.
【0029】さらに本発明は、第2の絶縁膜(第2ライ
ナー層)の下に接し、かつ第2の絶縁膜と同じ領域に下
層絶縁膜(第1ライナー層)を設けたことを特徴とす
る。この下層絶縁膜を設けることにより、半導体基板表
面に対する第2の絶縁膜のストレスの影響を緩和するこ
とができる。この下層絶縁膜も、側壁絶縁膜および層間
絶縁膜と同じく、シリコン酸化膜であることが好まし
い。Further, the present invention is characterized in that a lower insulating film (first liner layer) is provided in contact with a lower portion of the second insulating film (second liner layer) and in the same region as the second insulating film. I do. By providing the lower insulating film, the influence of the stress of the second insulating film on the surface of the semiconductor substrate can be reduced. This lower insulating film is also preferably a silicon oxide film, like the sidewall insulating film and the interlayer insulating film.
【0030】また、第2の絶縁膜は、シリコン窒化膜ま
たはシリコン酸窒化膜、あるいは金属酸化膜であること
が、層間絶縁膜に対してエッチング選択比を高くとれる
ため好ましい。また、金属酸化膜を用いれば、より薄膜
化を図ることができる。It is preferable that the second insulating film is a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a metal oxide film because the etching selectivity with respect to the interlayer insulating film can be increased. If a metal oxide film is used, the thickness can be further reduced.
【0031】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板に溝を形成し溝にフィールド絶縁膜を埋め込む工程
と、半導体基板上にゲート絶縁膜,ゲート電極および第
1の絶縁膜が順次積層されゲート絶縁膜,ゲート電極お
よび第1の絶縁膜の側壁に側壁絶縁膜が形成されたゲー
ト構造部を複数形成する工程と、ゲート電極を挟むよう
に半導体基板表面にソース/ドレインの拡散層を形成す
る工程と、半導体基板表面に対して水平方向への成長が
抑制される方法により半導体基板上およびゲート構造部
上に第2の絶縁膜を形成する工程と、第2の絶縁膜を形
成後、全面に層間絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁膜
および第2の絶縁膜を選択的にエッチングして、ゲート
構造部の間の半導体基板の表面が露出した第1の開口部
(SAC)を自己整合的に形成すると同時に、フィール
ド絶縁膜と半導体基板の両方の表面が露出した第2の開
口部(BLC)を形成する工程と、第1の開口部および
第2の開口部を介して半導体基板の表面と電気的に接続
される配線層を層間絶縁膜上に形成する工程とを含むこ
とを特徴とする。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a groove in a semiconductor substrate and embedding a field insulating film in the groove is performed, and a gate insulating film, a gate electrode and a first insulating film are sequentially laminated on the semiconductor substrate. Forming a plurality of gate structures in which side wall insulating films are formed on side walls of the gate insulating film, the gate electrode, and the first insulating film; and forming source / drain diffusion layers on the surface of the semiconductor substrate with the gate electrode interposed therebetween. Forming a second insulating film on the semiconductor substrate and the gate structure by a method in which growth in the horizontal direction with respect to the surface of the semiconductor substrate is suppressed; and after forming the second insulating film, A step of forming an interlayer insulating film on the entire surface, and selectively etching the interlayer insulating film and the second insulating film to form a first opening (SAC) in which the surface of the semiconductor substrate between the gate structures is exposed. self Forming a second opening (BLC) in which both surfaces of the field insulating film and the semiconductor substrate are exposed at the same time as forming the semiconductor substrate through the first opening and the second opening; Forming a wiring layer electrically connected to the surface of the semiconductor device on the interlayer insulating film.
【0032】この製造方法によれば、側壁絶縁膜(サイ
ドウォールスペーサ)の側面と層間絶縁膜との間に、第
2の絶縁膜(ライナー層)がほとんどあるいは全く形成
されない。このため、第2の絶縁膜は厚膜化が可能にな
るとともに、ゲート構造部の間隔を広く保ち、より接触
面積の大きい開口部(コンタクト孔)を形成することが
でき、良好なコンタクトを得ることができる。また、ゲ
ート構造部の間隔を小さくして集積度の向上および半導
体装置の小型化を図ることができる。また、基板表面に
対し水平方向の微細化をおこなっても良好なコンタクト
の開口部を形成できる。また、第2の絶縁膜を厚膜化し
てもゲート構造部の間隔を広く保つことができるので、
ゲート構造部の間への層間絶縁膜の充填が容易になると
ともに、開口部を形成するエッチングも容易になる。ま
た、水素を含む雰囲気中での熱処理の際に水素が第2の
絶縁膜によって通り抜けできなくなるということがない
ため、熱処理により特性が容易に回復し、側壁絶縁膜を
複雑な構造にすることなくMOSトランジスタの特性変
動、界面順位の発生による信頼性の低下等の問題を発生
しないようにすることができる。According to this manufacturing method, little or no second insulating film (liner layer) is formed between the side surface of the sidewall insulating film (sidewall spacer) and the interlayer insulating film. Therefore, the thickness of the second insulating film can be increased, and the distance between the gate structures can be kept wide, and an opening (contact hole) having a larger contact area can be formed, and a good contact can be obtained. be able to. In addition, the distance between the gate structure portions is reduced, so that the degree of integration and the size of the semiconductor device can be reduced. Further, even if the substrate surface is miniaturized in the horizontal direction, a good contact opening can be formed. Further, even if the thickness of the second insulating film is increased, the distance between the gate structures can be kept wide.
The space between the gate structures is easily filled with the interlayer insulating film, and the etching for forming the opening is also facilitated. In addition, during the heat treatment in an atmosphere containing hydrogen, hydrogen does not become impossible to pass through the second insulating film, so that the characteristics can be easily recovered by the heat treatment, and the sidewall insulating film does not have a complicated structure. Problems such as fluctuations in the characteristics of the MOS transistor and a decrease in reliability due to the occurrence of interface order can be prevented.
【0033】第2の絶縁膜を形成する工程は、半導体基
板表面に対して垂直に入射する成分のみを取り出した異
方性の強いスパッタで成膜することが好ましい。In the step of forming the second insulating film, it is preferable to form the film by strong anisotropic sputtering by extracting only the component which is perpendicularly incident on the surface of the semiconductor substrate.
【0034】また、第1および第2の開口部を形成する
工程は、層間絶縁膜を選択的にエッチングする第1のエ
ッチング工程と、第2の絶縁膜を選択的にエッチングす
る第2のエッチング工程とからなり、第2の絶縁膜が第
1のエッチング工程によるエッチングのストッパー膜と
なることで、第1のエッチング工程により側壁絶縁膜が
エッチングされることはない。The step of forming the first and second openings includes a first etching step of selectively etching the interlayer insulating film and a second etching step of selectively etching the second insulating film. Since the second insulating film serves as a stopper film for etching in the first etching step, the side wall insulating film is not etched in the first etching step.
【0035】また、側壁絶縁膜と層間絶縁膜とは、シリ
コン酸化膜であることが好ましい。Preferably, the side wall insulating film and the interlayer insulating film are silicon oxide films.
【0036】さらに本発明は、第2の絶縁膜を形成する
前に、半導体基板表面に対して水平方向への成長が抑制
される方法により半導体基板上およびゲート構造部上に
下層絶縁膜(第1ライナー層)を形成し、下層絶縁膜上
に第2の絶縁膜(第2ライナー層)を形成するととも
に、第1および第2の開口部を形成する工程は、層間絶
縁膜および第2の絶縁膜に加えて下層絶縁膜を選択的に
エッチングすることを特徴とする。この下層絶縁膜を形
成することにより、半導体基板表面に対する第2の絶縁
膜のストレスの影響を緩和することができる。Further, according to the present invention, before forming the second insulating film, the lower insulating film (the second insulating film) may be formed on the semiconductor substrate and the gate structure by a method in which the growth in the horizontal direction with respect to the semiconductor substrate surface is suppressed. Forming a first insulating film (second liner layer), forming a second insulating film (second liner layer) on the lower insulating film, and forming first and second openings. It is characterized in that the lower insulating film is selectively etched in addition to the insulating film. By forming the lower insulating film, the influence of the stress of the second insulating film on the surface of the semiconductor substrate can be reduced.
【0037】この場合、第1および第2の開口部を形成
する工程は、層間絶縁膜を選択的にエッチングする第1
のエッチング工程と、第2の絶縁膜および下層絶縁膜を
連続して選択的にエッチングする第2のエッチング工程
とからなり、第2の絶縁膜は第1のエッチング工程によ
るエッチングのストッパー膜となること、第1のエッチ
ング工程により側壁絶縁膜および下層絶縁膜がエッチン
グされることはない。In this case, the step of forming the first and second openings includes the first step of selectively etching the interlayer insulating film.
And a second etching step of continuously and selectively etching the second insulating film and the lower insulating film, and the second insulating film becomes a stopper film for the etching in the first etching step. In addition, the side wall insulating film and the lower insulating film are not etched by the first etching step.
【0038】また、下層絶縁膜も、側壁絶縁膜および層
間絶縁膜と同じく、シリコン酸化膜であることが好まし
い。The lower insulating film is also preferably a silicon oxide film, like the sidewall insulating film and the interlayer insulating film.
【0039】また、第2の絶縁膜は、シリコン窒化膜ま
たはシリコン酸窒化膜、あるいは金属酸化膜で形成する
ことが、層間絶縁膜に対してエッチング選択比を高くと
れるため好ましい。また、金属酸化膜とすれば、より薄
膜化を図ることができる。It is preferable that the second insulating film is formed of a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a metal oxide film because the etching selectivity with respect to the interlayer insulating film can be increased. Further, if a metal oxide film is used, the thickness can be further reduced.
【0040】[0040]
【発明の実施の形態】〔第1の実施の形態〕以下本発明
の第1の実施の形態について、図面を参照しながら説明
する。図1は本発明の第1の実施の形態の半導体装置の
断面図であり、1は半導体基板であるSi基板、2はフ
ィールド絶縁膜、3はMOSトランジスタのゲート酸化
膜(ゲート絶縁膜)、4はMOSトランジスタのゲート
電極、5はオフセット絶縁膜(第1の絶縁膜)、6はサ
イドウォールスペーサ(側壁絶縁膜)、7はMOSトラ
ンジスタのソース/ドレインを構成する拡散層、8はシ
リサイド層、9はライナー層(第2の絶縁膜)、10は
ライナー層α領域、11はライナー層β領域、12は層
間絶縁膜、13は開口部であるコンタクト孔(SA
C)、14は開口部であるコンタクト孔(SAC/BL
C)、15は密着層、16はWプラグ、17は配線層で
ある。なお、ゲート構造部は、ゲート酸化膜3,ゲート
電極4,オフセット絶縁膜5およびサイドウォールスペ
ーサ6により構成される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, wherein 1 is a Si substrate as a semiconductor substrate, 2 is a field insulating film, 3 is a gate oxide film (gate insulating film) of a MOS transistor, 4 is a gate electrode of a MOS transistor, 5 is an offset insulating film (first insulating film), 6 is a sidewall spacer (sidewall insulating film), 7 is a diffusion layer constituting a source / drain of the MOS transistor, and 8 is a silicide layer. , 9 is a liner layer (second insulating film), 10 is a liner layer α region, 11 is a liner layer β region, 12 is an interlayer insulating film, and 13 is a contact hole (SA) as an opening.
C) and 14 are contact holes (SAC / BL) which are openings.
C), 15 are an adhesion layer, 16 is a W plug, and 17 is a wiring layer. The gate structure is composed of a gate oxide film 3, a gate electrode 4, an offset insulating film 5, and a sidewall spacer 6.
【0041】フィールド絶縁膜2は、各素子の電気的分
離をするためのもので、本実施の形態ではSTI(Shall
ow Trench Isolation)技術を用いて、Si基板1上に形
成した溝にSi酸化膜を充填して構成する。この溝にS
i酸化膜を充填することにより、溝の両端を電気的に分
離することができ、独立した電位を与えることが可能と
なる。The field insulating film 2 is for electrically isolating each element, and in the present embodiment, the STI (Shall
The trench formed on the Si substrate 1 is filled with a Si oxide film using an ow Trench Isolation technique. S in this groove
By filling the i-oxide film, both ends of the groove can be electrically separated, and an independent potential can be given.
【0042】MOSトランジスタのゲート酸化膜3は、
本実施の形態ではSi酸化膜で構成する。ゲート酸化膜
3は、微量のNを含有したSi酸化膜でもよい。その方
がゲート酸化膜3を薄膜化したときの信頼性が向上し、
微細化に有利となる。The gate oxide film 3 of the MOS transistor is
In the present embodiment, it is composed of a Si oxide film. The gate oxide film 3 may be a Si oxide film containing a small amount of N. This improves the reliability when the gate oxide film 3 is made thinner,
This is advantageous for miniaturization.
【0043】MOSトランジスタのゲート電極4は、本
実施の形態では不純物としてPを含有したポリシリコン
層で構成する。ゲート電極4は形成するMOSトランジ
スタの種類によって、不純物としてBを含有したポリシ
リコン層で構成する場合もある。また、不純物を含有し
たポリシリコン層と、WやTa等のシリサイド層やWや
Mo等の金属層との2層膜で構成してもよい。一般的に
前者はポリサイドゲート電極、後者はポリメタルゲート
電極といわれる。いずれにせよ、ポリシリコン層中に十
分な不純物を含ませ、電位の変化でポリシリコン膜中に
空乏層が広がらないように構成する。In the present embodiment, the gate electrode 4 of the MOS transistor is formed of a polysilicon layer containing P as an impurity. The gate electrode 4 may be formed of a polysilicon layer containing B as an impurity depending on the type of MOS transistor to be formed. Further, it may be formed of a two-layer film of a polysilicon layer containing impurities, a silicide layer of W or Ta, or a metal layer of W or Mo. Generally, the former is called a polycide gate electrode, and the latter is called a polymetal gate electrode. In any case, a sufficient impurity is contained in the polysilicon layer so that the depletion layer does not spread in the polysilicon film due to a change in potential.
【0044】オフセット絶縁膜5は、ゲート電極4の上
のみに形成した絶縁膜で、本実施の形態ではSi酸化膜
で構成する。オフセット絶縁膜5はゲート電極4を加工
する時の、エッチングマスクとして働く。更にサイドウ
ォールスペーサ6形成時に、ゲート電極4表面が露出し
ないように働き、シリサイド層8がゲート電極4上に形
成されないように働く。更に拡散層7形成時のイオン注
入マスクとして働き、注入イオン種がゲート電極4を突
き抜けて、Si基板1に到達するのを防止する。なお、
オフセット絶縁膜5はSiN膜で構成されていても同様
の効果が得られる。また、Si酸化膜とSiN膜を任意
に組み合わせた多層構造で構成してもよい。The offset insulating film 5 is an insulating film formed only on the gate electrode 4, and in this embodiment, is constituted by a Si oxide film. The offset insulating film 5 functions as an etching mask when the gate electrode 4 is processed. Further, when the sidewall spacers 6 are formed, the surface of the gate electrode 4 is prevented from being exposed, and the silicide layer 8 is prevented from being formed on the gate electrode 4. Further, it functions as an ion implantation mask when forming the diffusion layer 7 and prevents the implanted ion species from penetrating through the gate electrode 4 and reaching the Si substrate 1. In addition,
The same effect can be obtained even if the offset insulating film 5 is made of a SiN film. Further, a multilayer structure in which a Si oxide film and a SiN film are arbitrarily combined may be used.
【0045】サイドウォールスペーサ6は、本実施の形
態ではSi酸化膜で構成する。サイドウォールスペーサ
6は、MOSトランジスタのドレイン近傍の電荷を緩和
するために、不純物プロファイルを適切にするために働
く。In this embodiment, the side wall spacer 6 is formed of a Si oxide film. The side wall spacers 6 work to make the impurity profile appropriate in order to reduce charges near the drain of the MOS transistor.
【0046】拡散層7は、イオン注入により形成され、
MOSトランジスタのソース/ドレインを構成する。拡
散層7は、シリサイド層8と、コンタクト孔13,14
に充填された密着層15およびWプラグ16とを介し
て、配線層17と電気的に接続される。本実施の形態で
はAsイオンを注入して形成したn型拡散層で構成し、
この場合、Si基板1にはp型のウエル(図示せず)が
形成されており、そのp型のウエルの表面にn型の拡散
層7が形成される。また、拡散層7は、BF2 イオン注
入で形成したp型拡散層であっても同様の効果が得ら
れ、この場合、Si基板1にはn型のウエル(図示せ
ず)が形成されており、そのn型のウエルの表面にp型
の拡散層7が形成される。The diffusion layer 7 is formed by ion implantation.
It constitutes the source / drain of the MOS transistor. The diffusion layer 7 includes a silicide layer 8 and contact holes 13 and 14.
Is electrically connected to the wiring layer 17 via the adhesion layer 15 and the W plug 16 filled in the substrate. In the present embodiment, an n-type diffusion layer formed by implanting As ions is used.
In this case, a p-type well (not shown) is formed in the Si substrate 1, and an n-type diffusion layer 7 is formed on the surface of the p-type well. The same effect can be obtained even if the diffusion layer 7 is a p-type diffusion layer formed by BF 2 ion implantation. In this case, an n-type well (not shown) is formed on the Si substrate 1. The p-type diffusion layer 7 is formed on the surface of the n-type well.
【0047】シリサイド層8は、サリサイド技術により
MOSトランジスタのソース/ドレインの拡散層7上に
のみ形成している。シリサイド層8は、拡散層7の上に
自己整合的にはりつけており、MOSトランジスタのソ
ース/ドレインのシート抵抗を下げるためや、密着層1
5との接触抵抗を下げるために設ける。それによって、
MOSトランジスタの寄生抵抗を低下させて、駆動能力
を向上させることができる。本実施の形態では、Coシ
リサイド層で構成する。なお、シリサイド層8を形成し
ていなくても本発明の効果に変わりはない。The silicide layer 8 is formed only on the source / drain diffusion layer 7 of the MOS transistor by the salicide technique. The silicide layer 8 is glued on the diffusion layer 7 in a self-aligned manner.
5 is provided to reduce the contact resistance with 5. Thereby,
The driving capability can be improved by reducing the parasitic resistance of the MOS transistor. In the present embodiment, it is composed of a Co silicide layer. The effect of the present invention does not change even if the silicide layer 8 is not formed.
【0048】ライナー層9はSiN膜で形成してある。
ここでは、説明のために、拡散層7を下層に有するシリ
サイド層8とフィールド絶縁膜2の上、すなわち、ゲー
ト電極4とオフセット絶縁膜5とサイドウォールスペー
サ6とが形成されている領域を除いたところに構成した
ライナー層9をライナー層α領域10とする。拡散層7
を下層に有するシリサイド層8とフィールド絶縁膜2の
上を除いた領域、すなわち、ゲート電極4とオフセット
絶縁膜5とサイドウォールスペーサ6とが形成されてい
る領域の上にのみ構成したライナー層9をライナー層β
領域11とする。The liner layer 9 is formed of a SiN film.
Here, for the sake of explanation, a region above the silicide layer 8 having the diffusion layer 7 as a lower layer and the field insulating film 2, that is, a region where the gate electrode 4, the offset insulating film 5, and the sidewall spacer 6 are formed, is excluded. The liner layer 9 thus formed is referred to as a liner layer α region 10. Diffusion layer 7
Layer 9 formed only on the region excluding the silicide layer 8 and the field insulating film 2 having a lower layer, ie, the region where the gate electrode 4, the offset insulating film 5, and the sidewall spacer 6 are formed. The liner layer β
Region 11 is assumed.
【0049】層間絶縁膜12はSi酸化膜で形成されて
おり、コンタクト孔13とコンタクト孔14を形成する
際、まず、第1のエッチングにより層間絶縁膜12のS
i酸化膜をエッチングして開口し、さらに、第2のエッ
チングによりライナー層9のSiN膜をエッチングして
開口する。なお、コンタクト孔13およびコンタクト孔
14の詳しい形成方法については、第3の実施の形態
で、コンタクト孔51およびコンタクト孔52の形成方
法として後述する。The interlayer insulating film 12 is formed of a Si oxide film. When forming the contact holes 13 and 14, first, the S of the interlayer insulating film 12 is formed by first etching.
An opening is formed by etching the i-oxide film, and an opening is formed by etching the SiN film of the liner layer 9 by the second etching. Note that a detailed method of forming the contact holes 13 and 14 will be described later as a method of forming the contact holes 51 and 52 in the third embodiment.
【0050】ライナー層α領域10は、コンタクト孔1
3とコンタクト孔14を形成する際に、層間絶縁膜12
の一部を除去する第1のエッチング時のエッチングスト
ッパー膜として働く。そのため、ライナー層α領域10
は、層間絶縁膜12(Si酸化膜)とライナー層9(S
iN膜)のエッチングレートの違いと、層間絶縁膜12
の厚みで決定された膜厚、すなわち、ライナー層α領域
10で層間絶縁膜12を除去する第1のエッチングをス
トップさせるのに必要十分な膜厚で構成する。その後第
2のエッチングで、第1のエッチング後にコンタクト底
部に残されたSiN膜を除去し、コンタクト孔13とコ
ンタクト孔14を形成する。このような構成にすること
で、オーバーエッチングによって、コンタクト孔14が
フィールド絶縁膜2を突き破り、基板に到達することが
なくなる。The liner layer α region 10 has the contact hole 1
3 and the contact hole 14, the interlayer insulating film 12
Serves as an etching stopper film at the time of the first etching for removing a part of. Therefore, the liner layer α region 10
Indicates that the interlayer insulating film 12 (Si oxide film) and the liner layer 9 (S
iN film) and the interlayer insulating film 12
, That is, a film thickness necessary and sufficient to stop the first etching for removing the interlayer insulating film 12 in the liner layer α region 10. Thereafter, in the second etching, the SiN film remaining on the contact bottom after the first etching is removed, and the contact holes 13 and 14 are formed. With this configuration, the contact hole 14 does not break through the field insulating film 2 due to over-etching and does not reach the substrate.
【0051】ライナー層β領域11は、コンタクト孔1
3とコンタクト孔14を形成する際に、層間絶縁膜12
の一部を除去する第1のエッチング時のエッチングスト
ッパー膜として働く。そのため、ライナー層β領域11
は、層間絶縁膜12(Si酸化膜)とライナー層9(S
iN膜)のエッチングレートの違いと、層間絶縁膜12
の厚みで決定された膜厚、すなわち、ライナー層β領域
11で層間絶縁膜12を除去する第1のエッチングをス
トップさせるのに必要十分な膜厚で構成する。その後第
2のエッチングで、第1のエッチング後にコンタクト側
壁中段部に残されたSiN膜が除去され、コンタクト孔
13とコンタクト孔14を形成する。このような構成に
することで、オーバーエッチングによって、コンタクト
孔13が、サイドウォールスペーサ6直下のSi基板1
に到達することがなくなる。The liner layer β region 11 has a contact hole 1
3 and the contact hole 14, the interlayer insulating film 12
Serves as an etching stopper film at the time of the first etching for removing a part of. Therefore, the liner layer β region 11
Indicates that the interlayer insulating film 12 (Si oxide film) and the liner layer 9 (S
iN film) and the interlayer insulating film 12
, That is, a film thickness necessary and sufficient to stop the first etching for removing the interlayer insulating film 12 in the liner layer β region 11. Thereafter, in the second etching, the SiN film left in the middle portion of the contact side wall after the first etching is removed, and the contact holes 13 and 14 are formed. With such a configuration, the contact hole 13 is formed by over-etching so that the Si substrate 1 immediately below the sidewall spacer 6 is formed.
Will not be reached.
【0052】更に、より合わせずれが大きくなって、コ
ンタクト孔13がゲート電極4上に乗りかかった場合
は、オフセット絶縁膜5とサイドウォールスペーサ6
が、密着層15とゲート電極4の短絡を防止する。以上
によってゲート電極4とフィールド絶縁膜2との合わせ
マージンなしに、コンタクト孔13とコンタクト孔14
を構成している。Further, when the misalignment becomes larger and the contact hole 13 runs over the gate electrode 4, the offset insulating film 5 and the side wall spacer 6
Prevents a short circuit between the adhesion layer 15 and the gate electrode 4. As described above, the contact hole 13 and the contact hole 14 are formed without a margin for alignment between the gate electrode 4 and the field insulating film 2.
Is composed.
【0053】Si酸化膜で形成した層間絶縁膜12は、
シリサイド層8やゲート電極4が配線層17と接触し
て、MOSトランジスタが機能を損なうことを防止す
る。The interlayer insulating film 12 formed of a Si oxide film is
The silicide layer 8 and the gate electrode 4 are prevented from contacting the wiring layer 17 to prevent the MOS transistor from impairing its function.
【0054】コンタクト孔13と14は、シリサイド層
8と上層の配線層17とを接続するためのコンタクト孔
である。すなわちコンタクト孔13とコンタクト孔14
は、密着層15とWプラグ16を充填して、MOSトラ
ンジスタのソース/ドレインの拡散層7と配線層17を
電気的に接続するために構成する。コンタクト孔13
は、ゲート電極4に挟まれたスペースに設けたコンタク
ト孔(SAC)である。コンタクト孔13の底部の開口
幅(有効開口幅)Gは、その下に形成されているシリサ
イド層8の幅C−2xとほぼ同程度の幅である。コンタ
クト孔14は、ゲート電極4とフィールド絶縁膜2に挟
まれたスペースに設けたコンタクト孔(SAC/BL
C)で、片側SACのBLCである。コンタクト孔14
の底部のシリサイド層8表面における開口幅(有効開口
幅)Hは、その下に形成されているシリサイド層8の幅
E−xとほぼ同程度の幅である。なお、図1では、従来
例(図23)におけるA,B,C,E,xの寸法に対応
して表示しており、コンタクト孔13,14の有効開口
幅を従来例におけるコンタクト孔111,112と同一
にした場合、図1ではゲート電極中心間距離がA−2x
(従来はA)、フィールド絶縁膜・ゲート電極中心間距
離がB−x(従来はB)となり、それぞれ従来例より短
縮されている。The contact holes 13 and 14 are contact holes for connecting the silicide layer 8 and the upper wiring layer 17. That is, the contact holes 13 and 14
Is formed to fill the adhesion layer 15 and the W plug 16 to electrically connect the diffusion layer 7 of the source / drain of the MOS transistor and the wiring layer 17. Contact hole 13
Is a contact hole (SAC) provided in the space between the gate electrodes 4. The opening width (effective opening width) G at the bottom of the contact hole 13 is substantially the same as the width C-2x of the silicide layer 8 formed thereunder. The contact hole 14 is a contact hole (SAC / BL) provided in a space between the gate electrode 4 and the field insulating film 2.
C) is a one-sided SAC BLC. Contact hole 14
The opening width (effective opening width) H on the surface of the silicide layer 8 at the bottom is substantially the same as the width Ex of the silicide layer 8 formed thereunder. In FIG. 1, the dimensions of A, B, C, E, and x in the conventional example (FIG. 23) are shown, and the effective opening widths of the contact holes 13 and 14 are shown in FIG. 112, the distance between the gate electrode centers is A-2x in FIG.
(A in the related art), the distance between the center of the field insulating film and the gate electrode becomes Bx (B in the related art), and each is shorter than that in the conventional example.
【0055】密着層15は、バリアメタルを兼ねた導電
膜で形成された密着層であり、本実施の形態では、DC
マグネトロンスパッタによるTi層と、MO−CVDに
よるTiN層との積層膜で構成する。密着層15はシリ
サイド層8とWプラグ16の接触抵抗を下げるために設
ける。また、Wプラグ16形成時のプラズマCVDによ
るブランケットW成長時に、ブランケットW膜が剥がれ
るのを防止するとともに、ブランケットW成長時にWF
6 ガスがシリサイド層8と反応するのを防止するために
設ける。密着層15は、前述の効果が得られればどのよ
うな材料で構成してもよい。The adhesion layer 15 is an adhesion layer formed of a conductive film also serving as a barrier metal.
It is composed of a laminated film of a Ti layer formed by magnetron sputtering and a TiN layer formed by MO-CVD. The adhesion layer 15 is provided to reduce the contact resistance between the silicide layer 8 and the W plug 16. Further, at the time of growing the blanket W by plasma CVD at the time of forming the W plug 16, the blanket W film is prevented from peeling off, and the WF is formed at the time of growing the blanket W.
6 is provided to prevent the gas from reacting with the silicide layer 8. The adhesion layer 15 may be made of any material as long as the above-described effects can be obtained.
【0056】Wプラグ16は、本実施の形態ではプラズ
マCVDによるブランケットW成長とそのエッチバック
とで、コンタクト孔13とコンタクト孔14の内部に充
填している。Wプラグ16はシリサイド層8と配線層1
7の間の抵抗を下げるために設ける。In this embodiment, the W plug 16 fills the inside of the contact holes 13 and 14 by the growth of the blanket W by plasma CVD and the etch back thereof. The W plug 16 includes the silicide layer 8 and the wiring layer 1
7 is provided to reduce the resistance.
【0057】配線層17は、本実施の形態では、DCマ
グネトロンスパッタによるTi層と、反応性スパッタに
よるTiN層と、DCマグネトロンスパッタによるAl
合金層と、反応性スパッタによるTiN層とからなる多
層導電膜で構成する。配線層17は、Si基板1上に形
成された複数のMOSトランジスタ等の半導体デバイス
を電気的に接続するために設ける。In this embodiment, the wiring layer 17 is composed of a Ti layer formed by DC magnetron sputtering, a TiN layer formed by reactive sputtering, and an Al layer formed by DC magnetron sputtering.
A multilayer conductive film composed of an alloy layer and a TiN layer formed by reactive sputtering. The wiring layer 17 is provided for electrically connecting semiconductor devices such as a plurality of MOS transistors formed on the Si substrate 1.
【0058】以上のように、本発明の第1の実施の形態
では、ライナー層9を、Si基板1の基板表面と水平な
方向のライナー層α領域10とライナー層β領域11の
みに形成しており、ゲート電極4とオフセット絶縁膜5
の側壁に構成されるサイドウォールスぺーサ6の側面と
層間絶縁膜12との間には形成しておらず、サイドウォ
ールスぺーサ6の側面と層間絶縁膜12とが接触してい
る。それによって、コンタクト孔13(SAC)では、
その下のシリサイド層8にC−2xの幅があるとき、ほ
ぼC−2xと同じ長さの有効開口幅Gを有するコンタク
ト孔13を開口できる。また、コンタクト孔14(SA
C/BLC)では、その下のシリサイド層8にE−xの
幅があるとき、ほぼE−xと同じ長さの有効開口幅Hを
有するコンタクト孔14を開口できる。したがって、従
来例で示したような、コンタクト孔111で2xの間隔
のロスと、コンタクト孔112でxの間隔のロスを生じ
ることがなく、シリサイド層8と密着層15との接触面
積(シリサイド層8がない場合は拡散層7と密着層15
との接触面積)が減少することがない。よって、接触面
積の減少によるコンタクト抵抗の増大を防止、ひいては
コンタクト不良を防止し、半導体装置の歩留まりが落ち
ることがない。As described above, in the first embodiment of the present invention, the liner layer 9 is formed only on the liner layer α region 10 and the liner layer β region 11 in the direction parallel to the substrate surface of the Si substrate 1. The gate electrode 4 and the offset insulating film 5
Are not formed between the side surfaces of the sidewall spacers 6 formed on the side walls of the first and second layers and the interlayer insulating film 12, and the side surfaces of the sidewall spacers 6 and the interlayer insulating film 12 are in contact with each other. Thereby, in the contact hole 13 (SAC),
When the silicide layer 8 thereunder has a width of C-2x, a contact hole 13 having an effective opening width G substantially equal to the length of C-2x can be opened. Further, the contact hole 14 (SA
In C / BLC), when the silicide layer 8 thereunder has a width of Ex, a contact hole 14 having an effective opening width H of substantially the same length as Ex can be opened. Therefore, the contact area between the silicide layer 8 and the adhesion layer 15 (silicide layer) does not occur, as shown in the conventional example, with no loss of 2 × interval in the contact hole 111 and no loss of x interval in the contact hole 112. If there is no diffusion layer 8, the diffusion layer 7 and the adhesion layer 15
Area in contact with the substrate) does not decrease. Therefore, an increase in contact resistance due to a decrease in the contact area is prevented, and a contact failure is prevented, so that the yield of the semiconductor device does not decrease.
【0059】更に、コンタクト孔13,14の有効開口
幅G,Hを従来例におけるコンタクト孔111,112
と同一にした場合、図1ではゲート電極中心間距離がA
−2x(従来はA)、フィールド絶縁膜・ゲート電極中
心間距離がB−x(従来はB)となり、それぞれ従来例
より短縮することができ、大幅に集積度の向上に寄与す
ることができる。Further, the effective opening widths G and H of the contact holes 13 and 14 are set to be smaller than those of the conventional contact holes 111 and 112.
In FIG. 1, the distance between the gate electrode centers is A
-2x (conventionally A), and the distance between the field insulating film and the gate electrode center becomes Bx (conventionally B), which can be shorter than the conventional example, and can greatly contribute to the improvement of the degree of integration. .
【0060】また、層間絶縁膜12形成前の隣合うゲー
ト電極4の隙間(間隔G)は、ライナー層9の膜厚に影
響を受けないので、ライナー層α領域10とライナー層
β領域11の必要膜厚に対応して縮小されない。それに
よって、ゲート電極4の隙間の急激なアスペクト比の増
大を防止でき、層間絶縁膜12を構成するSi酸化膜を
充填するに十分なスペースが確保できる。また、層間絶
縁膜12形成前の隣合うゲート電極4の隙間を広く保つ
ことができるので、層間絶縁膜12形成後の、ライナー
層9(SiN膜)と比べて層間絶縁膜12(Si酸化
膜)エッチングレートが十分に高い条件での、Si酸化
膜の除去を行う第1のエッチングをより容易に行うこと
ができる。Since the gap (interval G) between adjacent gate electrodes 4 before the formation of the interlayer insulating film 12 is not affected by the thickness of the liner layer 9, the gaps between the liner layer α region 10 and the liner layer β region 11 It is not reduced according to the required film thickness. Thereby, a sharp increase in the aspect ratio of the gap between the gate electrodes 4 can be prevented, and a sufficient space for filling the Si oxide film constituting the interlayer insulating film 12 can be secured. Further, since the gap between the adjacent gate electrodes 4 before the formation of the interlayer insulating film 12 can be kept wide, the interlayer insulating film 12 (Si oxide film) can be compared with the liner layer 9 (SiN film) after the formation of the interlayer insulating film 12. 1) The first etching for removing the Si oxide film under the condition that the etching rate is sufficiently high can be performed more easily.
【0061】また、基板表面に対して水平方向に微細化
され、ゲート電極4の間隔が縮小されても、ゲート電極
4の隙間(G)はライナー層9の膜厚に影響を受けない
ので、ゲート電極4の隙間(G)がライナー層9で埋ま
ってしまうことはない。それによって、ライナー層α領
域10とライナー層β領域11の膜厚は、厚膜化に対す
る制約を受けることなしに、Si酸化膜とSiN膜のエ
ッチングレートの違いと、層間絶縁膜12の厚みで決定
される必要十分な厚みを、オフセット絶縁膜5、シリサ
イド層8、フィールド絶縁膜2上に形成することができ
る。Further, even if the distance between the gate electrodes 4 is reduced by miniaturization in the horizontal direction with respect to the substrate surface, the gap (G) between the gate electrodes 4 is not affected by the thickness of the liner layer 9. The gap (G) between the gate electrodes 4 does not fill with the liner layer 9. Accordingly, the film thickness of the liner layer α region 10 and the liner layer β region 11 can be determined by the difference between the etching rates of the Si oxide film and the SiN film and the thickness of the interlayer insulating film 12 without being restricted by the increase in the film thickness. The determined necessary and sufficient thickness can be formed on the offset insulating film 5, the silicide layer 8, and the field insulating film 2.
【0062】またそれによって、コンタクト孔13とコ
ンタクト孔14を開口する第1のエッチングは、ライナ
ー層9でストップさせることができるので、サイドウォ
ールスぺーサ6はSi酸化膜で形成することができ、ラ
イナー層9で覆われることの影響で、MOSトランジス
タの特性変動、界面順位が発生することによる信頼性の
低下、等の問題を防止するために、複雑なサイドウォー
ルの構造およびそれを実現するための工程を必要としな
い。Also, the first etching for opening the contact holes 13 and 14 can be stopped by the liner layer 9, so that the sidewall spacer 6 can be formed of a Si oxide film. In order to prevent problems such as variations in characteristics of the MOS transistor due to being covered with the liner layer 9 and a decrease in reliability due to the occurrence of interface order, a complicated sidewall structure and its realization are realized. No additional steps are required.
【0063】また、サイドウォールスぺーサ6の側壁に
は、ライナー層9が形成されていない。それによって、
特性変動が問題となるMOSトランジスタのゲート酸化
膜3とゲート電極4は、ライナー層9で全面を覆われて
いないので、水素が通り抜けることができ、配線層17
形成後の水素を含む雰囲気中の熱処置で特性が回復し、
MOSトランジスタの特性変動、界面順位の発生による
信頼性の低下、等の問題が発生しないようにすることが
できる。The liner layer 9 is not formed on the side wall of the sidewall spacer 6. Thereby,
Since the gate oxide film 3 and the gate electrode 4 of the MOS transistor in which the characteristic variation becomes a problem are not entirely covered with the liner layer 9, hydrogen can pass through and the wiring layer 17 can be formed.
The properties are restored by heat treatment in an atmosphere containing hydrogen after formation,
It is possible to prevent problems such as a change in the characteristics of the MOS transistor and a decrease in reliability due to the occurrence of an interface order.
【0064】なお、ライナー層9はSiN膜に限られる
ものではなく、層間絶縁膜12を構成するSi酸化膜に
対してエッチング選択比を高くとれる材料であればよ
い。例えば、SiON膜やCo, Al等の金属酸化膜等
で代用できる。Co, Al等の金属酸化膜を用いる場合
には、ライナー層9をより薄膜化することができる。The liner layer 9 is not limited to the SiN film, but may be any material that can provide a high etching selectivity with respect to the Si oxide film forming the interlayer insulating film 12. For example, a SiON film or a metal oxide film of Co, Al or the like can be used instead. When a metal oxide film such as Co or Al is used, the liner layer 9 can be made thinner.
【0065】〔第2の実施の形態〕以下本発明の第2の
実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図
2は本発明の第2の実施の形態の半導体装置の断面図で
あり、21は半導体基板であるSi基板、22はフィー
ルド絶縁膜、23はMOSトランジスタのゲート酸化膜
(ゲート絶縁膜)、24はMOSトランジスタのゲート
電極、25はオフセット絶縁膜(第1の絶縁膜)、26
はサイドウォールスペーサ(側壁絶縁膜)、27はMO
Sトランジスタのソース/ドレインを構成する拡散層、
28はシリサイド層、29は第1ライナー層(下層絶縁
膜)、30は第1ライナー層α領域、31は第1ライナ
ー層β領域、32は第2ライナー層(第2の絶縁膜)、
33は第2ライナー層α領域、34は第2ライナー層β
領域、35は層間絶縁膜、36は開口部であるコンタク
ト孔(SAC)、37は開口部であるコンタクト孔(S
AC/BLC)、38は密着層、39はWプラグ、40
は配線層である。[Second Embodiment] A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, wherein 21 is a Si substrate as a semiconductor substrate, 22 is a field insulating film, 23 is a gate oxide film (gate insulating film) of a MOS transistor, 24 is a gate electrode of a MOS transistor, 25 is an offset insulating film (first insulating film), 26
Is a sidewall spacer (sidewall insulating film), and 27 is an MO
A diffusion layer forming the source / drain of the S transistor;
28 is a silicide layer, 29 is a first liner layer (lower insulating film), 30 is a first liner layer α region, 31 is a first liner layer β region, 32 is a second liner layer (second insulating film),
33 is a second liner layer α region, 34 is a second liner layer β
Region, 35 is an interlayer insulating film, 36 is a contact hole (SAC) as an opening, and 37 is a contact hole (SAC) as an opening.
AC / BLC), 38 is an adhesion layer, 39 is a W plug, 40
Is a wiring layer.
【0066】Si基板21,フィールド絶縁膜22,ゲ
ート酸化膜23,ゲート電極24,オフセット絶縁膜2
5,サイドウォールスペーサ26,ソース/ドレインを
構成する拡散層27,シリサイド層28,層間絶縁膜3
5,コンタクト孔(SAC)36,コンタクト孔(SA
C/BLC)37,密着層38,Wプラグ39,配線層
40は、それぞれ第1の実施の形態におけるSi基板
1,フィールド絶縁膜2,ゲート酸化膜3,ゲート電極
4,オフセット絶縁膜5,サイドウォールスペーサ6,
ソース/ドレインを構成する拡散層7,シリサイド層
8,層間絶縁膜12,コンタクト孔(SAC)13,コ
ンタクト孔(SAC/BLC)14,密着層15,Wプ
ラグ16,配線層17と同様のものであり、詳しい説明
は省略する。The Si substrate 21, the field insulating film 22, the gate oxide film 23, the gate electrode 24, the offset insulating film 2
5, side wall spacer 26, diffusion layer 27 constituting source / drain, silicide layer 28, interlayer insulating film 3
5, contact hole (SAC) 36, contact hole (SA)
C / BLC) 37, the adhesion layer 38, the W plug 39, and the wiring layer 40 are the Si substrate 1, the field insulating film 2, the gate oxide film 3, the gate electrode 4, the offset insulating film 5, and the Si substrate in the first embodiment, respectively. Sidewall spacer 6,
Same as the diffusion layer 7, the silicide layer 8, the interlayer insulating film 12, the contact hole (SAC) 13, the contact hole (SAC / BLC) 14, the adhesion layer 15, the W plug 16, and the wiring layer 17 constituting the source / drain. , And a detailed description is omitted.
【0067】本第2の実施の形態では、第1の実施の形
態におけるライナー層9に代えて、第1ライナー層29
および第2ライナー層32を設けている点が第1の実施
の形態と異なり、他の構成は同様である。以下、第1の
実施の形態との相違点について詳しく説明する。In the second embodiment, a first liner layer 29 is used instead of the liner layer 9 in the first embodiment.
The second embodiment differs from the first embodiment in that a second liner layer 32 is provided, and the other configurations are the same. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described in detail.
【0068】第1ライナー層29はSi酸化膜で形成さ
れている。ここでは、説明のために、拡散層27を下層
に有するシリサイド層28の上とフィールド絶縁膜22
の上、すなわち、オフセット絶縁膜25およびサイドウ
ォールスペーサ26が形成されている領域を除いたとこ
ろに形成した第1ライナー層29を、第1ライナー層α
領域30とする。また、拡散層27を下層に有するシリ
サイド層28の上とフィールド絶縁膜22の上とを除い
た領域、すなわち、オフセット絶縁膜25およびサイド
ウォールスペーサ26が形成されている領域の上にのみ
形成した第1ライナー層29を、第1ライナー層β領域
31とする。The first liner layer 29 is formed of a Si oxide film. Here, for the sake of explanation, the upper surface of the silicide layer 28 having the diffusion layer 27 as a lower layer and the field insulating film 22
The first liner layer 29 formed on the first liner layer α except for the region where the offset insulating film 25 and the sidewall spacer 26 are formed.
Region 30 is assumed. In addition, it is formed only on the region excluding the upper surface of the silicide layer 28 having the diffusion layer 27 as the lower layer and the upper surface of the field insulating film 22, that is, the region where the offset insulating film 25 and the sidewall spacer 26 are formed. The first liner layer 29 is a first liner layer β region 31.
【0069】第2ライナー層32はSiN膜で形成され
ている。ここでは、説明のために、拡散層27を下層に
有するシリサイド層28の上とフィールド絶縁膜22の
上、すなわち、オフセット絶縁膜25およびサイドウォ
ールスペーサ26が形成されている領域を除いたところ
に形成した第2ライナー層32を、第2ライナー層α領
域33とする。また、拡散層27を下層に有するシリサ
イド層28の上とフィールド絶縁膜22の上とを除いた
領域、すなわち、オフセット絶縁膜25およびサイドウ
ォールスペーサ26が形成されている領域の上にのみ形
成した第2ライナー層32を、第2ライナー層β領域3
4とする。The second liner layer 32 is formed of a SiN film. Here, for the sake of explanation, on the silicide layer 28 having the diffusion layer 27 as a lower layer and on the field insulating film 22, that is, except for the region where the offset insulating film 25 and the sidewall spacer 26 are formed, The formed second liner layer 32 is used as a second liner layer α region 33. In addition, it is formed only on the region excluding the upper surface of the silicide layer 28 having the diffusion layer 27 as a lower layer and the upper surface of the field insulating film 22, that is, the region where the offset insulating film 25 and the sidewall spacer 26 are formed. The second liner layer 32 is replaced with the second liner layer β region 3
4 is assumed.
【0070】層間絶縁膜35はSi酸化膜で形成されて
おり、コンタクト孔36とコンタクト孔37を形成する
際、まず、第1のエッチングにより層間絶縁膜35のS
i酸化膜をエッチングして開口し、さらに、第2のエッ
チングにより第2ライナー層32のSiN膜および第1
ライナー層29のSi酸化膜をエッチングして開口す
る。なお、コンタクト孔36およびコンタクト孔37の
詳しい形成方法については、第4の実施の形態で、コン
タクト孔86およびコンタクト孔87の形成方法として
後述する。The interlayer insulating film 35 is formed of a Si oxide film. When forming the contact holes 36 and 37, first, the S of the interlayer insulating film 35 is formed by first etching.
An opening is formed by etching the i-oxide film, and the SiN film of the second liner layer 32 and the first
The Si oxide film of the liner layer 29 is opened by etching. A detailed method of forming the contact holes 36 and 37 will be described later as a method of forming the contact holes 86 and 87 in the fourth embodiment.
【0071】第1ライナー層α領域30は、シリサイド
層28に対する第2ライナー層α領域33のストレスの
影響を緩和する。The first liner layer α region 30 reduces the influence of the stress of the second liner layer α region 33 on the silicide layer 28.
【0072】第1ライナー層β領域31は、サイドウォ
ールスペーサ26上の端部(Yの部分)を、オーバーハ
ング形状に構成しており、第2ライナー層32がサイド
ウォールスペーサ26の側壁に形成されないように働
く。The first liner layer β region 31 has an end (Y portion) on the side wall spacer 26 in an overhang shape, and the second liner layer 32 is formed on the side wall of the side wall spacer 26. Work not to be.
【0073】第2ライナー層α領域33は、コンタクト
孔36とコンタクト孔37を形成する際に、層間絶縁膜
35を除去する第1のエッチング時のエッチングストッ
パー膜として働く。そのため、第2ライナー層α領域3
3は、層間絶縁膜35(Si酸化膜)と第2ライナー層
32(SiN膜)のエッチングレートの違いと、層間絶
縁膜35の厚みとで決定された膜厚、すなわち、第2ラ
イナー層α領域33で層間絶縁膜35を除去する第1の
エッチングをストップさせるのに必要十分な膜厚で構成
する。その後第2のエッチングで、第1のエッチング後
にコンタクト底部に残されたSiN膜(第2ライナー層
32)およびSi酸化膜(第1ライナー層29)を除去
し、コンタクト孔36とコンタクト孔37を形成する。
このような構成にすることで、オーバーエッチングによ
って、コンタクト孔37がフィールド絶縁膜22を突き
破り、基板に到達することがなくなる。The second liner layer α region 33 functions as an etching stopper film at the time of the first etching for removing the interlayer insulating film 35 when the contact holes 36 and the contact holes 37 are formed. Therefore, the second liner layer α region 3
3 is a film thickness determined by the difference between the etching rates of the interlayer insulating film 35 (Si oxide film) and the second liner layer 32 (SiN film) and the thickness of the interlayer insulating film 35, that is, the second liner layer α. The region 33 has a film thickness necessary and sufficient to stop the first etching for removing the interlayer insulating film 35. Thereafter, in the second etching, the SiN film (second liner layer 32) and the Si oxide film (first liner layer 29) remaining on the contact bottom after the first etching are removed, and the contact holes 36 and 37 are formed. Form.
With such a configuration, the contact hole 37 does not break through the field insulating film 22 due to over-etching and does not reach the substrate.
【0074】第2ライナー層β領域34は、コンタクト
孔36とコンタクト孔37を形成する際に、層間絶縁膜
35を除去する第1のエッチング時のエッチングストッ
パー膜として働く。そのため、第2ライナー層β領域3
4は、Si酸化膜とSiN膜のエッチングレートの違い
と、層間絶縁膜35の厚みで決定された膜厚、すなわ
ち、第2ライナー層β領域34で層間絶縁膜35を除去
する第1のエッチングをストップさせるのに必要十分な
膜厚で構成する。その後第2のエッチングで、第1のエ
ッチング後にコンタクト側壁中段部に残されたSiN膜
(第2ライナー層32)が除去され、コンタクト孔36
とコンタクト孔37を形成する。このような構成にする
ことで、オーバーエッチングによって、コンタクト孔3
6が、サイドウォールスペーサ26直下のSi基板21
に到達することがなくなる。The second liner layer β region 34 functions as an etching stopper film at the time of the first etching for removing the interlayer insulating film 35 when forming the contact holes 36 and the contact holes 37. Therefore, the second liner layer β region 3
Reference numeral 4 denotes a thickness determined by the difference between the etching rates of the Si oxide film and the SiN film and the thickness of the interlayer insulating film 35, that is, the first etching for removing the interlayer insulating film 35 in the second liner layer β region 34. Is formed with a film thickness necessary and sufficient to stop the process. After that, in the second etching, the SiN film (second liner layer 32) remaining in the middle part of the contact side wall after the first etching is removed, and the contact hole 36 is formed.
And a contact hole 37 are formed. With such a configuration, the contact hole 3 is formed by over-etching.
6 is the Si substrate 21 immediately below the sidewall spacer 26
Will not be reached.
【0075】更に、より合わせずれが大きくなって、コ
ンタクト孔36がゲート電極24上に乗りかかった場合
は、オフセット絶縁膜25とサイドウォールスペーサ2
6が、密着層38とゲート電極24の短絡を防止する。
以上によってゲート電極24とフィールド絶縁膜22と
の合わせマージンなしに、コンタクト孔36とコンタク
ト孔37を構成している。Further, when the misalignment is further increased and the contact hole 36 runs over the gate electrode 24, the offset insulating film 25 and the side wall spacer 2
6 prevents a short circuit between the adhesion layer 38 and the gate electrode 24.
As described above, the contact hole 36 and the contact hole 37 are formed without a margin for alignment between the gate electrode 24 and the field insulating film 22.
【0076】以上のように、本発明の第2の実施の形態
では、第1の実施の形態におけるライナー層9に代え
て、第1ライナー層29(Si酸化膜)および第2ライ
ナー層32(例えばSiN膜)を設けたものであり、第
1の実施の形態と同様の効果が得られる。As described above, in the second embodiment of the present invention, instead of the liner layer 9 in the first embodiment, the first liner layer 29 (Si oxide film) and the second liner layer 32 ( (For example, a SiN film), and the same effects as in the first embodiment can be obtained.
【0077】すなわち、第1ライナー層29、第2ライ
ナー層32は、Si基板21の基板表面に対して水平方
向の第1ライナー層α領域30と第1ライナー層β領域
31、第2ライナー層α領域33と第2ライナー層β領
域34のみに形成しており、ゲート電極24とオフセッ
ト絶縁膜25の側壁に構成されるサイドウォールスペー
サ26の側面と層間絶縁膜35との間には形成しておら
ず、サイドウォールスペーサ26の側面と層間絶縁膜3
5とが接触している。それによって、コンタクト孔36
(SAC)では、その下のシリサイド層28にC−2x
の幅があるとき、ほぼC−2xと同じ長さの有効開口幅
Iを有するコンタクト孔36を開口できる。また、コン
タクト孔37(SAC/BLC)では、その下のシリサ
イド層28にE−xの幅があるとき、ほぼE−xと同じ
長さの有効開口幅Jを有するコンタクト孔37を開口で
きる。したがって、従来例で示したような、コンタクト
孔111で2xの間隔のロスと、コンタクト孔112で
xの間隔のロスを生じることがなく、シリサイド層28
と密着層38との接触面積(シリサイド層28がない場
合は拡散層27と密着層38との接触面積)が減少する
ことがない。よって、接触面積の減少によるコンタクト
抵抗の増大を防止、ひいてはコンタクト不良を防止し、
半導体装置の歩留まりが落ちることがない。That is, the first liner layer 29 and the second liner layer 32 are composed of the first liner layer α region 30, the first liner layer β region 31, and the second liner layer It is formed only in the α region 33 and the second liner layer β region 34, and is formed between the side surface of the side wall spacer 26 formed on the side wall of the gate electrode 24 and the offset insulating film 25 and the interlayer insulating film 35. The side surface of the sidewall spacer 26 and the interlayer insulating film 3
5 is in contact. Thereby, the contact hole 36
(SAC), the underlying silicide layer 28 has C-2x
, A contact hole 36 having an effective opening width I substantially equal to the length of C-2x can be opened. Further, in the contact hole 37 (SAC / BLC), when the silicide layer 28 below has a width of Ex, a contact hole 37 having an effective opening width J substantially the same length as Ex can be opened. Therefore, as shown in the conventional example, the loss of the contact hole 111 at the interval of 2x and the loss of the contact hole 112 at the interval of x do not occur.
Area (the contact area between the diffusion layer 27 and the adhesion layer 38 when there is no silicide layer 28) does not decrease. Therefore, it is possible to prevent an increase in the contact resistance due to a decrease in the contact area, and thus prevent a contact failure,
The yield of semiconductor devices does not decrease.
【0078】更に、コンタクト孔36,37の有効開口
幅I,Jを従来例におけるコンタクト孔111,112
と同一にした場合、図2ではゲート電極中心間距離がA
−2x(従来はA)、フィールド絶縁膜・ゲート電極中
心間距離がB−x(従来はB)となり、それぞれ従来例
より短縮することができ、大幅に集積度の向上に寄与す
ることができる。Further, the effective opening widths I and J of the contact holes 36 and 37 are changed to the contact holes 111 and 112 in the conventional example.
In FIG. 2, the distance between the center of the gate electrode is A
-2x (conventionally A), and the distance between the field insulating film and the gate electrode center becomes Bx (conventionally B), which can be shorter than the conventional example, and can greatly contribute to the improvement of the degree of integration. .
【0079】また、層間絶縁膜35形成前の隣合うゲー
ト電極24の隙間(間隔I)は、第2ライナー層32に
影響を受けないので、第2ライナー層α領域33と第2
ライナー層β領域34の必要膜厚に対応して縮小されな
い。それによって、ゲート電極24の隙間の急激なアス
ペクト比の増大を防止でき、層間絶縁膜35を構成する
Si酸化膜を充填するに十分なスペースを確保できる。
また、層間絶縁膜35形成前の隣合うゲート電極24の
隙間を広く保つことができるので、層間絶縁膜35形成
後の、第2ライナー層32(SiN膜)と比べて層間絶
縁膜35(Si酸化膜)エッチングレートが十分に高い
条件での、Si酸化膜の除去を行う第1のエッチングを
より容易に行うことができる。Since the gap (interval I) between adjacent gate electrodes 24 before the formation of the interlayer insulating film 35 is not affected by the second liner layer 32, the second liner layer α region 33 and the second liner layer
It is not reduced according to the required film thickness of the liner layer β region 34. Thereby, a sharp increase in the aspect ratio of the gap between the gate electrodes 24 can be prevented, and a sufficient space for filling the Si oxide film constituting the interlayer insulating film 35 can be secured.
Further, since the gap between the adjacent gate electrodes 24 before the formation of the interlayer insulating film 35 can be kept wide, the interlayer insulating film 35 (Si Oxide film) The first etching for removing the Si oxide film under the condition that the etching rate is sufficiently high can be performed more easily.
【0080】また、基板表面に対して水平方向に微細化
され、ゲート電極24の間隔が縮小されても、ゲート電
極24の隙間(I)は第1,第2ライナー層29,32
の膜厚に影響を受けないので、ゲート電極24の隙間
(I)がライナー層29,32で埋まってしまうことは
ない。それによって、第2ライナー層29のライナー層
α領域33とライナー層β領域34の膜厚は、厚膜化に
対する制約を受けることなしに、Si酸化膜とSiN膜
のエッチングレートの違いと、層間絶縁膜12の厚みで
決定される必要十分な厚みを、オフセット絶縁膜25、
シリサイド層28、フィールド絶縁膜22上に形成する
ことができる。Further, even if the distance between the gate electrodes 24 is reduced by miniaturization in the horizontal direction with respect to the substrate surface, the gap (I) between the gate electrodes 24 is reduced by the first and second liner layers 29 and 32.
The gap (I) of the gate electrode 24 is not buried by the liner layers 29 and 32 because it is not affected by the film thickness of the gate electrode 24. As a result, the thicknesses of the liner layer α region 33 and the liner layer β region 34 of the second liner layer 29 can be determined without any restriction on the film thickness due to the difference in the etching rate between the Si oxide film and the SiN film and the interlayer thickness. A necessary and sufficient thickness determined by the thickness of the insulating film 12 is set to the offset insulating film 25,
It can be formed on the silicide layer 28 and the field insulating film 22.
【0081】またそれによって、コンタクト孔36とコ
ンタクト孔37を開口する第1のエッチングは、第2ラ
イナー層32でストップさせることができるので、サイ
ドウォールスペーサ26はSi酸化膜で形成することが
でき、第2ライナー層32で覆われることの影響で、M
OSトランジスタの特性変動、界面順位が発生すること
による信頼性の低下、等の問題を防止するために、複雑
なサイドウォールスペーサの構造およびそれを実現する
ための工程を必要としない。Further, the first etching for opening the contact hole 36 and the contact hole 37 can be stopped by the second liner layer 32, so that the sidewall spacer 26 can be formed of a Si oxide film. Due to the effect of being covered with the second liner layer 32, M
In order to prevent problems such as a change in the characteristics of the OS transistor and a decrease in reliability due to the occurrence of an interface order, a complicated sidewall spacer structure and a process for realizing the same are not required.
【0082】また、サイドウォールスペーサ26の側壁
には、第2ライナー層32が形成されていない。それに
よって、特性変動が問題となるMOSトランジスタのゲ
ート酸化膜23とゲート電極24は、第2ライナー層3
2で全面を覆われていないので、水素が通り抜けること
ができ、配線層40形成後の水素を含む雰囲気中の熱処
置で特性が回復し、MOSトランジスタの特性変動、界
面順位の発生による信頼性の低下、等の問題が発生しな
いようにすることができる。The second liner layer 32 is not formed on the side wall of the side wall spacer 26. As a result, the gate oxide film 23 and the gate electrode 24 of the MOS transistor in which the characteristic variation becomes a problem become the second liner layer 3
2, the entire surface is not covered with hydrogen, so that hydrogen can pass therethrough, and the characteristics can be recovered by heat treatment in an atmosphere containing hydrogen after the formation of the wiring layer 40, and the reliability of the MOS transistor can be changed due to the characteristic fluctuation and the occurrence of interface order. Problems such as a decrease in image quality can be prevented.
【0083】更に、本第2の実施の形態のように、ライ
ナー層を第1ライナー層29(Si酸化膜)および第2
ライナー層32(SiN膜)との2層膜で構成すること
により、第1ライナー層29が、シリサイド層28に対
する第2ライナー層32のストレスの影響を緩和するこ
とができる。なお、シリサイド層28を形成しない場合
には、第1ライナー層29が、拡散層27に対する第2
ライナー層32のストレスの影響を緩和することができ
る。また、このようにライナー層を2層膜で構成する場
合でも、本実施の形態では、ライナー層が厚膜化されて
ゲート電極24の隙間が小さくなり、アスペクト比が増
大しすぎ、そこに層間絶縁膜35(Si酸化膜)を充填
できなくなるという問題や、ゲート電極24の隙間がラ
イナー層を形成しただけで、すなわちエッチングストッ
パー膜だけで埋まってしまうという問題が生じないの
で、更なる微細化が可能となる。Further, as in the second embodiment, the liner layer is formed of the first liner layer 29 (Si oxide film) and the second liner layer.
The first liner layer 29 can reduce the influence of the stress of the second liner layer 32 on the silicide layer 28 by using a two-layer film with the liner layer 32 (SiN film). When the silicide layer 28 is not formed, the first liner layer 29 is
The effect of stress on the liner layer 32 can be reduced. Even in the case where the liner layer is formed of a two-layer film in this manner, in this embodiment, the liner layer is thickened, the gap between the gate electrodes 24 is reduced, and the aspect ratio is excessively increased. Since the problem that the insulating film 35 (Si oxide film) cannot be filled and the gap between the gate electrodes 24 is formed only by forming the liner layer, that is, the problem that the gap is filled with only the etching stopper film, do not occur. Becomes possible.
【0084】なお、第2ライナー層32はSiN膜に限
られるものではなく、層間絶縁膜35を構成するSi酸
化膜に対してエッチング選択比を高くとれる材料であれ
ばよい。例えば、SiON膜やCo, Al等の金属酸化
膜等で代用できる。Co, Al等の金属酸化膜を用いる
場合には、第2ライナー層32をより薄膜化することが
できる。The second liner layer 32 is not limited to the SiN film, but may be made of any material that can increase the etching selectivity with respect to the Si oxide film forming the interlayer insulating film 35. For example, a SiON film or a metal oxide film of Co, Al or the like can be used instead. When a metal oxide film such as Co or Al is used, the second liner layer 32 can be made thinner.
【0085】〔第3の実施の形態〕以下本発明の第3の
実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図
3〜図11は本発明の第3の実施の形態の半導体装置の
製造方法を示す工程断面図であり、41はSi基板(半
導体基板)、42はフィールド絶縁膜、43はゲート酸
化膜(ゲート絶縁膜)、44aはゲート電極膜、44は
ゲート電極、45はオフセット絶縁膜(第1の絶縁
膜)、46はサイドウォールスペーサ(側壁絶縁膜)、
47は拡散層、48はシリサイド層、49はライナー層
(第2の絶縁膜)、50は層間絶縁膜、51はコンタク
ト孔(SAC)、52はコンタクト孔(SAC/BL
C)、53は密着層、54はWプラグ、55は配線層で
ある。[Third Embodiment] A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 3 to 11 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. Reference numeral 41 denotes a Si substrate (semiconductor substrate); 42, a field insulating film; A gate electrode film, 44 a gate electrode, 45 an offset insulating film (first insulating film), 46 a sidewall spacer (sidewall insulating film),
47 is a diffusion layer, 48 is a silicide layer, 49 is a liner layer (second insulating film), 50 is an interlayer insulating film, 51 is a contact hole (SAC), 52 is a contact hole (SAC / BL).
C) and 53 are adhesion layers, 54 is a W plug, and 55 is a wiring layer.
【0086】まず、図3の工程について説明する。本実
施の形態ではp型のSi基板41を用い、このSi基板
41上に、熱酸化により膜厚が10nmのSi酸化膜を
形成し、その上部に減圧CVDにより膜厚が100nm
のSiN膜を形成する。更に、縮小投影露光技術により
フィールド絶縁膜42を形成するためのレジストパター
ンを形成した後、異方性ドライエッチによりSiN膜と
Si酸化膜とSi基板41にエッチング処理を施し、S
i基板41に深さが300nmの溝を形成する。更に、
レジストパターンの除去と洗浄を行った後、Si基板4
1に形成した溝に、プラズマCVD法を用いてSi酸化
膜を充填し、CMP法によりSiN膜まで研磨して表面
を平坦化する。更に、130℃程度に加熱した、りん酸
溶液を用いてSiN膜をエッチング除去する。以上によ
って各素子を電気的に分離するためのフィールド絶縁膜
42を形成する。フィールド絶縁膜42によって、溝の
両端を電気的に分離することができ、独立した電位を与
えることが可能となる。First, the step of FIG. 3 will be described. In this embodiment, a p-type Si substrate 41 is used, a 10-nm-thick Si oxide film is formed on this Si substrate 41 by thermal oxidation, and a 100-nm-thick film is formed thereon by low-pressure CVD.
Is formed. Further, after forming a resist pattern for forming the field insulating film 42 by the reduced projection exposure technique, the SiN film, the Si oxide film, and the Si substrate 41 are subjected to an etching process by anisotropic dry etching,
A groove having a depth of 300 nm is formed in the i-substrate 41. Furthermore,
After removing and cleaning the resist pattern, the Si substrate 4
The groove formed in 1 is filled with a Si oxide film by using a plasma CVD method, and is polished to a SiN film by a CMP method to flatten the surface. Further, the SiN film is removed by etching using a phosphoric acid solution heated to about 130 ° C. As described above, the field insulating film 42 for electrically separating each element is formed. By the field insulating film 42, both ends of the groove can be electrically separated, and an independent potential can be given.
【0087】更に、後にn型MOSトランジスタを形成
する場合には、p型のウエル形成用にBイオンを加速エ
ネルギーが400keV、注入量が1×1013cm
-2で、分離耐圧を向上するためのチャネルストップ用に
Bイオンを加速エネルギーが180keV、注入量が6
×1012cm-2で、MOSトランジスタのしきい値制御
用に、Bイオンを加速エネルギーが20keV、注入量
が6×1012cm-2程度で、イオン注入を行う。また、
p型MOSトランジスタを形成する場合には、n型のウ
エル形成用にPイオンを加速エネルギーが700ke
V、注入量が1×10 13cm-2で、分離耐圧を向上する
ためのチャネルストップ用にPイオンを加速エネルギー
が250keV、注入量が6×1012cm-2で、MOS
トランジスタのしきい値制御用に、Asイオンを加速エ
ネルギーが40keV、注入量が6×1012cm-2程度
で、イオン注入を行う。その後、窒素雰囲気中で温度が
1000℃で、時間が10秒の熱処理を行って、イオン
注入した不純物の活性化を行う。Further, an n-type MOS transistor is formed later.
In this case, accelerate B ions to form p-type wells.
Energy is 400 keV, injection amount is 1 × 1013cm
-2And for channel stop to improve separation withstand voltage
The acceleration energy of B ions is 180 keV and the implantation amount is 6
× 1012cm-2Threshold control of MOS transistor
For B ions, the acceleration energy is 20 keV, the implantation dose
Is 6 × 1012cm-2Ion implantation is performed to the extent. Also,
When forming a p-type MOS transistor, an n-type MOS transistor is used.
Acceleration energy of 700 ions for P ions for L formation
V, injection amount is 1 × 10 13cm-2Improves the breakdown voltage
Energy to accelerate P ions for channel stop
Is 250 keV and the injection amount is 6 × 1012cm-2And MOS
Accelerate As ions for controlling the threshold of the transistor.
Energy is 40 keV, injection amount is 6 × 1012cm-2degree
Then, ion implantation is performed. Then, the temperature is increased in a nitrogen atmosphere.
Heat treatment at 1000 ° C for 10 seconds
The implanted impurities are activated.
【0088】続いて、フィールド絶縁膜42を形成した
Si基板41上に残っているSi酸化膜を、希釈フッ酸
溶液を用いて除去した後、O2 とH2 の混合雰囲気中で
の熱酸化により膜厚が3nmのSi酸化膜を形成して、
MOSトランジスタのゲート酸化膜43を形成する。ゲ
ート酸化膜43は、RTP技術を用いたSi酸化膜やN
2 OやNOを含む気相中で形成した酸窒化膜で形成して
もよい。Subsequently, after removing the Si oxide film remaining on the Si substrate 41 on which the field insulating film 42 has been formed by using a diluted hydrofluoric acid solution, thermal oxidation in a mixed atmosphere of O 2 and H 2 is performed. To form a 3 nm thick Si oxide film,
A gate oxide film 43 of the MOS transistor is formed. The gate oxide film 43 is formed of an Si oxide film using RTP technology or N
It may be formed of an oxynitride film formed in a gas phase containing 2 O or NO.
【0089】更に、ゲート酸化膜43上には、減圧CV
Dにより、膜厚が100nmのポリシリコン膜を形成
し、n型のゲート電極を形成するために所定の場所にP
イオン注入と、p型のゲート電極を形成するために所定
の場所にBイオン注入を施して、ゲート電極膜44aを
形成する。ゲート電極膜44aは、減圧CVDによる膜
厚が50nmのポリシリコン膜と、プラズマCVDやス
パッタによる膜厚が40nmのWSix膜とを積層した
2層膜で形成してもよい。また、減圧CVDによる膜厚
が50nmのポリシリコン膜と、プラズマCVDやスパ
ッタによる膜厚が10nmのWNx膜と、膜厚が30n
mのW膜とを積層した3層膜で形成してもよい。Further, on the gate oxide film 43, a reduced pressure CV
D, a polysilicon film having a thickness of 100 nm is formed, and P
The gate electrode film 44a is formed by performing ion implantation and B ion implantation at a predetermined location to form a p-type gate electrode. The gate electrode film 44a may be formed as a two-layer film in which a polysilicon film having a thickness of 50 nm by low-pressure CVD and a WSix film having a thickness of 40 nm by plasma CVD or sputtering are stacked. Further, a polysilicon film having a thickness of 50 nm by low pressure CVD, a WNx film having a thickness of 10 nm by plasma CVD or sputtering, and a
Alternatively, it may be formed of a three-layer film in which a W film is stacked.
【0090】更に、ゲート電極膜44a上にオフセット
絶縁膜45形成のため、減圧CVDやプラズマCVDに
より膜厚が120nmのSi酸化膜を形成する。なお、
オフセット絶縁膜45は、減圧CVDやプラズマCVD
によるSiN膜で形成してもよい。また、Si酸化膜と
SiN膜を任意に組み合わせた多層構造で形成してもよ
い。Further, in order to form the offset insulating film 45 on the gate electrode film 44a, a Si oxide film having a thickness of 120 nm is formed by low pressure CVD or plasma CVD. In addition,
The offset insulating film 45 is formed by low pressure CVD or plasma CVD.
May be formed using a SiN film. Further, a multilayer structure in which a Si oxide film and a SiN film are arbitrarily combined may be formed.
【0091】更に、オフセット絶縁膜45となるSi酸
化膜上に、縮小投影露光技術によりゲート電極44を形
成するためのレジストパターンを形成した後、それをマ
スクに異方性ドライエッチによりSi酸化膜にエッチン
グ処理を施してオフセット絶縁膜45を形成する。この
とき、オフセット絶縁膜45領域以外のゲート電極膜4
4aの表面を露出させる。そして、レジストパターンの
除去と洗浄を行う。この時点での状態が図3で示されて
いる。Further, after forming a resist pattern for forming the gate electrode 44 on the Si oxide film to be the offset insulating film 45 by the reduced projection exposure technique, the Si oxide film is formed by anisotropic dry etching using the resist pattern as a mask. Is etched to form an offset insulating film 45. At this time, the gate electrode film 4 other than the region of the offset insulating film 45 is formed.
The surface of 4a is exposed. Then, the resist pattern is removed and washed. The state at this point is shown in FIG.
【0092】つぎに、図4の工程では、異方性ドライエ
ッチによりゲート電極膜44aにエッチング処理を施し
て最終的なゲート電極44のパターンを形成する。この
とき、オフセット絶縁膜45はエッチングマスクとして
機能する。それによって、10nm程度の膜減りが生
じ、この時点でオフセット絶縁膜45は膜厚が110n
m程度となる。Next, in the step of FIG. 4, the gate electrode film 44a is etched by anisotropic dry etching to form a final gate electrode 44 pattern. At this time, the offset insulating film 45 functions as an etching mask. As a result, the film thickness is reduced by about 10 nm.
m.
【0093】つぎに、図5の工程について説明する。n
型MOSトランジスタでは、ドレイン近傍の電荷を緩和
するため、不純物プロファイルを適切にするために、A
sイオンを加速エネルギーが30keV、注入量が1×
1014cm-2で、MOSトランジスタのショートチャネ
ル効果を抑制するために、BF2 イオンを加速エネルギ
ーが60keV、注入量が2×1013cm-2で、イオン
注入を行う。また、p型MOSトランジスタでは、ドレ
イン近傍の電荷を緩和するため、不純物プロファイルを
適切にするために、BF2 イオンを加速エネルギーが3
0keV、注入量が1×1014cm-2で、MOSトラン
ジスタのショートチャネル効果を抑制するために、Pイ
オンを加速エネルギーが60keV、注入量が3×10
13cm-2で、イオン注入を行う。以上は従来からよく言
われるLDD注入とポケット注入に相当し、図示してい
ない。Next, the step of FIG. 5 will be described. n
In the case of a MOS transistor, in order to reduce the electric charge near the drain, an appropriate A
The acceleration energy of s ions is 30 keV and the implantation amount is 1 ×
In order to suppress the short channel effect of the MOS transistor at 10 14 cm -2 , BF 2 ions are implanted at an acceleration energy of 60 keV and a dose of 2 × 10 13 cm -2 . Further, in the p-type MOS transistor, in order to reduce the electric charge near the drain, the BF 2 ions are accelerated by 3 to improve the impurity profile.
0 keV, the implantation amount is 1 × 10 14 cm −2 , and in order to suppress the short channel effect of the MOS transistor, P ions are accelerated at an acceleration energy of 60 keV and the implantation amount is 3 × 10 14
Ion implantation is performed at 13 cm -2 . The above corresponds to the LDD injection and the pocket injection, which are conventionally well known, and is not shown.
【0094】更に、減圧CVDにより膜厚が100nm
のSi酸化膜を全面に形成し、その後全面エッチバック
を行なうことにより、ゲート電極44等(等はオフセッ
ト絶縁膜45,ゲート酸化膜43)の側壁にサイドウォ
ールスペーサ46を形成する。全面エッチバック時は、
Si基板41上に不要なSi酸化膜が残らないように、
ある程度のオーバーエッチを行う。このときオフセット
絶縁膜45は10nm程度の膜減りが生じるが、膜厚が
100nm程度のオフセット絶縁膜45をゲート電極4
4上に残すことができるので、前述の全面エッチバック
時にゲート電極44の表面が露出することはない。サイ
ドウォールスペーサ46は、MOSトランジスタのドレ
イン近傍の電荷を緩和するため、不純物プロファイルを
適切にするために形成する。この時、隣合う2つのゲー
ト電極44の側壁に形成されたサイドウォールスペーサ
46の間隔は、Kで形成されているものとする。Further, the thickness is reduced to 100 nm by low pressure CVD.
Is formed on the entire surface, and then the entire surface is etched back to form sidewall spacers 46 on the side walls of the gate electrode 44 and the like (the offset insulating film 45, the gate oxide film 43, etc.). At the time of full etch back,
In order not to leave an unnecessary Si oxide film on the Si substrate 41,
Perform some overetching. At this time, the offset insulating film 45 is reduced in thickness by about 10 nm, but the offset insulating film 45 having a thickness of about 100 nm is
4 so that the surface of the gate electrode 44 is not exposed during the above-described overall etch-back. The side wall spacer 46 is formed to reduce the electric charges near the drain of the MOS transistor and to make the impurity profile appropriate. At this time, it is assumed that the distance between the side wall spacers 46 formed on the side walls of two adjacent gate electrodes 44 is K.
【0095】更に、イオン注入により拡散層47を形成
する。n型の拡散層を形成するためのイオン注入は、A
sイオンを加速エネルギーが30keV、注入量を2×
10 15cm-2で行う。p型の拡散層を形成するためのイ
オン注入は、BF2 イオンを加速エネルギーが25ke
V、注入量を2×1015cm-2で行うか、あるいは、B
イオンを加速エネルギーが5keV、注入量を2×10
15cm-2で行う。その後、窒素雰囲気中で温度が100
0℃で、時間が10秒の熱処理を行って、イオン注入し
た不純物の活性化を行う。以上によって、MOSトラン
ジスタのソース/ドレインを構成する拡散層47を形成
する。この時点での状態が図5で示されている。Further, a diffusion layer 47 is formed by ion implantation.
I do. The ion implantation for forming the n-type diffusion layer is performed by A
The acceleration energy of s ions is 30 keV and the implantation amount is 2 ×
10 15cm-2Do with. i for forming a p-type diffusion layer
On injection is BFTwoAcceleration energy for ions is 25 ke
V, injection amount 2 × 1015cm-2Or B
Acceleration energy of ions is 5 keV, implantation dose is 2 × 10
15cm-2Do with. Thereafter, the temperature is set to 100 in a nitrogen atmosphere.
Perform a heat treatment at 0 ° C. for 10 seconds, and perform ion implantation.
The activated impurities are activated. As described above, the MOS transistor
Diffusion layer 47 forming the source / drain of the transistor is formed.
I do. The state at this point is shown in FIG.
【0096】つぎに、図6の工程について説明する。拡
散層47上の自然酸化膜を除去するために、希釈フッ酸
によるウエット処理後、DCマグネトロンスパッタによ
り、膜厚が8nmのCoと膜厚が20nmのTiNを堆
積する。上層に堆積するTiNは後の工程でCoが酸化
するのを防止するために設ける。その後、N2 雰囲気中
で、温度を500℃で時間が60秒の熱処理を行って、
拡散層47上にCoシリサイドを形成する。更に、硫酸
と過酸化水素水の混合液の洗浄・エッチングと、アンモ
ニアと過酸化水素水と水の混合液による洗浄・エッチン
グとを行って、フィールド絶縁膜42やオフセット絶縁
膜45やサイドウォールスペーサ46の上のCoや、全
面に残っているTiNを除去する。更にN2 雰囲気中
で、温度を800℃で時間が10秒の熱処理を行って、
Coシリサイドの低抵抗化を行う。以上によって、拡散
層47上にのみ自己整合的に、シリサイド層48を形成
する。なお、シリサイド層48は同様の手順で形成した
Tiシリサイドであってもよい。シリサイド層48は、
MOSトランジスタのソース/ドレインのシート抵抗を
下げるためや、密着層53(図11)との接触抵抗を下
げるために設ける。それによって、MOSトランジスタ
の寄生抵抗を低下させて、駆動能力を向上させる。Next, the step of FIG. 6 will be described. In order to remove the natural oxide film on the diffusion layer 47, after wet treatment with diluted hydrofluoric acid, 8 nm of Co and 20 nm of TiN are deposited by DC magnetron sputtering. TiN deposited on the upper layer is provided to prevent Co from being oxidized in a later step. Thereafter, a heat treatment is performed in a N 2 atmosphere at a temperature of 500 ° C. for a time of 60 seconds,
Co silicide is formed on the diffusion layer 47. Further, cleaning and etching of a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide and cleaning and etching with a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide and water are performed to form the field insulating film 42, the offset insulating film 45, and the sidewall spacers. Co on 46 and TiN remaining on the entire surface are removed. Further, a heat treatment is performed at a temperature of 800 ° C. for 10 seconds in an N 2 atmosphere,
The resistance of Co silicide is reduced. As described above, the silicide layer 48 is formed only on the diffusion layer 47 in a self-aligned manner. Note that the silicide layer 48 may be Ti silicide formed in a similar procedure. The silicide layer 48
It is provided to reduce the sheet resistance of the source / drain of the MOS transistor and to reduce the contact resistance with the adhesion layer 53 (FIG. 11). Thereby, the parasitic resistance of the MOS transistor is reduced, and the driving capability is improved.
【0097】つぎに、図7の工程について説明する。フ
ィールド絶縁膜42上,シリサイド層48上,オフセッ
ト絶縁膜45上およびサイドウォールスペーサ46の真
上(その側壁には形成されないように)に、ライナー層
49を形成する。ライナー層49は、理想的にはSi基
板41に対して垂直方向の成長速度は速く、水平方向の
成長速度はゼロとなる成膜方法を用いて形成する。ライ
ナー層49としてSiターゲットを用いて、ArとN2
中でスパッタすることによる反応性スパッタで、垂直方
向の膜厚が50nmとなるようにSiN膜を形成する
が、水平方向の成長を抑えて垂直方向の成長を進めるた
めに、コリメーションスパッタ法を用いる。Siターゲ
ットとSi基板41の間に、特定のアスペクト比(2程
度)を有する、スリット板(コリメーション)を設ける
ことで、Si基板41上に斜め方向から入射するSiN
を除外し、水平方向の成長を抑制する。すなわち、46サ
イドウォースペーサの側壁には、ライナー層49が成長
しないようにする。この時、隣合う2つのサイドウォー
ルスペーサ46の間隔は、サイドウォールスペーサ46
の側壁(側面)に若干形成されるライナー層49の影響
で、Kよりも若干狭い間隔となる。Next, the step of FIG. 7 will be described. A liner layer 49 is formed on the field insulating film 42, on the silicide layer 48, on the offset insulating film 45, and directly above the sidewall spacer 46 (not to be formed on the side wall). The liner layer 49 is ideally formed using a film forming method in which the growth rate in the vertical direction with respect to the Si substrate 41 is high and the growth rate in the horizontal direction is zero. Using a Si target as the liner layer 49, Ar and N 2
In the reactive sputtering by sputtering in the inside, the SiN film is formed so that the film thickness in the vertical direction becomes 50 nm, but the collimation sputtering method is used to suppress the growth in the horizontal direction and advance the growth in the vertical direction. . By providing a slit plate (collimation) having a specific aspect ratio (about 2) between the Si target and the Si substrate 41, SiN incident on the Si substrate 41 from an oblique direction is provided.
And suppresses horizontal growth. That is, the liner layer 49 is prevented from growing on the side wall of the 46 sidewall spacer. At this time, the interval between two adjacent side wall spacers 46 is
Due to the effect of the liner layer 49 slightly formed on the side wall (side surface) of the above, the interval becomes slightly smaller than K.
【0098】なお、ライナー層49は、コリメーション
スパッタ法に限らず、SiターゲットとSi基板41の
間隔を通常より広くとって、Si基板41上に斜め方向
から入射するSiNが到達しないようにする遠距離スパ
ッタ法等の方法を用いて形成しても良い。The liner layer 49 is not limited to the collimation sputtering method. The line between the Si target and the Si substrate 41 is made wider than usual to prevent the SiN incident on the Si substrate 41 from an oblique direction from reaching. It may be formed using a method such as a distance sputtering method.
【0099】ライナー層49は、後述のコンタクト孔5
1とコンタクト孔52を形成する際に、層間絶縁膜50
を開口する第1のエッチング時のエッチングストッパー
膜とするためにあらかじめ形成する。そのため、ライナ
ー層49は、層間絶縁膜50を除去する第1のエッチン
グをストップさせるのに必要十分な膜厚を垂直方向に有
するものとする。The liner layer 49 is provided with a contact hole 5 described later.
1 and the contact hole 52, the interlayer insulating film 50
Is formed in advance to serve as an etching stopper film at the time of the first etching for opening the opening. Therefore, the liner layer 49 has a sufficient vertical thickness in the vertical direction to stop the first etching for removing the interlayer insulating film 50.
【0100】なお、ライナー層49はSiN膜に限られ
るものではなく、層間絶縁膜50をを構成するSi酸化
膜に対してエッチング選択比を高くとれる材料であれば
よい。例えば、SiON膜やCo, Al等の金属酸化膜
等で代用できる。SiON膜の場合は、SiO2 ターゲ
ットを用いて、ArとN2 中でスパッタすることによる
反応性スパッタで、垂直方向の膜厚が50nmとなるよ
うにSiON膜を形成するが、水平方向の成長を抑えて
垂直方向の成長を進めるために、コリメーションスパッ
タ法を用いて形成できる。また、Co, Al等の金属酸
化膜の場合は、それぞれの金属ターゲットを用いて、A
r中でスパッタすることにより、それぞれの金属膜を形
成し、その後、酸素中の熱処理やO2 プラズマに晒す等
により、酸化処理を施して、垂直方向の膜厚が30nm
程度になるように形成する。Co, Al等の金属酸化膜
の方が、SiN膜やSiON膜に比べて、Si酸化膜に
対してより高いエッチング選択比を得ることができる。The liner layer 49 is not limited to the SiN film, but may be any material that can increase the etching selectivity with respect to the Si oxide film forming the interlayer insulating film 50. For example, a SiON film or a metal oxide film of Co, Al or the like can be used instead. In the case of the SiON film, the SiON film is formed so as to have a vertical thickness of 50 nm by reactive sputtering using an SiO 2 target by sputtering in Ar and N 2. In order to suppress vertical growth and promote vertical growth, it can be formed using a collimation sputtering method. In the case of a metal oxide film of Co, Al, or the like, A
Each metal film is formed by sputtering in an atmosphere of r, and then subjected to an oxidizing treatment by heat treatment in oxygen or exposure to O 2 plasma, etc.
It is formed so that it is about. A metal oxide film of Co, Al, or the like can obtain a higher etching selectivity with respect to a Si oxide film than a SiN film or a SiON film.
【0101】つぎに、図8の工程では、ライナー層49
形成後に、プラズマCVDにより、膜厚が1500nm
のSi酸化膜を全面に形成する。このSi酸化膜は、隣
合う2つのサイドウォールスペーサ46の隙間に、充填
できる条件で行う。その後、CMPによる平坦化を行っ
て、Si基板41の表面から全体の膜厚が400nmに
なるように仕上げることにより、層間絶縁膜50を形成
する。層間絶縁膜50は、シリサイド層48やゲート電
極44が配線層55(図11)と接触して、MOSトラ
ンジスタが機能を損なうことを防止する。Next, in the step of FIG.
After formation, the thickness is 1500 nm by plasma CVD.
Is formed on the entire surface. This Si oxide film is formed under such a condition that a gap between two adjacent sidewall spacers 46 can be filled. Thereafter, the interlayer insulating film 50 is formed by performing planarization by CMP to finish the entire film thickness from the surface of the Si substrate 41 to 400 nm. The interlayer insulating film 50 prevents the silicide layer 48 and the gate electrode 44 from coming into contact with the wiring layer 55 (FIG. 11) to prevent the function of the MOS transistor from being impaired.
【0102】つぎに、図9の工程では、層間絶縁膜50
形成後に、縮小投影露光技術によりコンタクト孔51と
コンタクト孔52を形成するためのレジストパターンを
層間絶縁膜50上に形成する。このレジストパターンを
マスクとして、ライナー層49(SiN膜)と比べて層
間絶縁膜50(Si酸化膜)のエッチングレートが十分
に高い条件の異方性ドライエッチにより、層間絶縁膜5
0(Si酸化膜)の除去を行う第1のエッチングを行
う。この時、コンタクト孔51とコンタクト孔52のエ
ッチングが進むにつれて、底にはライナー層49のSi
N膜が露出するが、SiN膜のエッチングレートは充分
に遅いので、SiN膜でエッチングが一旦停止する。ま
た、異方性が強い条件で第1のエッチングを行うので、
サイドウォールスペーサ46の方向へのエッチングが進
むことはない。Next, in the step of FIG.
After the formation, a resist pattern for forming the contact holes 51 and 52 is formed on the interlayer insulating film 50 by a reduced projection exposure technique. Using this resist pattern as a mask, the interlayer insulating film 5 is formed by anisotropic dry etching under the condition that the etching rate of the interlayer insulating film 50 (Si oxide film) is sufficiently higher than that of the liner layer 49 (SiN film).
First etching for removing 0 (Si oxide film) is performed. At this time, as the etching of the contact hole 51 and the contact hole 52 proceeds, the Si of the liner layer 49 is formed on the bottom.
Although the N film is exposed, the etching rate of the SiN film is sufficiently low, so that the etching is temporarily stopped at the SiN film. In addition, since the first etching is performed under the condition of strong anisotropy,
Etching in the direction of the sidewall spacer 46 does not proceed.
【0103】コンタクト孔51とコンタクト孔52を形
成するためのレジストパターンを除去し洗浄を行った
後、つぎに、図10の工程では、図9の工程によりコン
タクト孔51とコンタクト孔52の底に露出したライナ
ー層49を除去して、シリサイド層48の表面を露出さ
せるための第2のエッチングを行う。第2のエッチング
は、SiN膜とSi酸化膜のエッチングレートがほぼ等
しい条件で行う。この条件により、エッチングの横方向
への進行が生じた場合にライナー層49(SiN膜)と
層間絶縁膜50(Si酸化膜)との間で段差が生じな
い。また、第1のエッチングでは強い異方性をもつ条件
を選択することが重要となるが、第2のエッチングでは
強い異方性は必要がない。コンタクト孔51とコンタク
ト孔52の底は、シリサイド層48の端と一致させる程
度まで、横方向のエッチングが進む方が良い。その方
が、接触面積を大きくすることができる。ただし、シリ
サイド層48の端より広がってはならない。すなわち、
間隔がKでコンタクト孔51を開口できる加工条件を選
択する。したがって、コンタクト孔51の有効開口幅は
Kで、その下のシリサイド層48の幅C−2xとほぼ同
じであり、コンタクト孔52の有効開口幅のLはその下
のシリサイド層48の幅E−xとほぼ同じである。After removing and cleaning the resist pattern for forming the contact holes 51 and 52, in the step of FIG. 10, the bottom of the contact holes 51 and 52 is formed by the step of FIG. The exposed liner layer 49 is removed, and second etching for exposing the surface of the silicide layer 48 is performed. The second etching is performed under the condition that the etching rates of the SiN film and the Si oxide film are substantially equal. Under these conditions, when etching proceeds in the lateral direction, no step is formed between the liner layer 49 (SiN film) and the interlayer insulating film 50 (Si oxide film). It is important to select a condition having strong anisotropy in the first etching, but strong anisotropy is not required in the second etching. It is better that the etching in the lateral direction proceeds to the extent that the bottoms of the contact holes 51 and 52 are aligned with the ends of the silicide layer 48. This can increase the contact area. However, it must not extend beyond the end of the silicide layer 48. That is,
A processing condition in which the interval is K and the contact hole 51 can be opened is selected. Therefore, the effective opening width of the contact hole 51 is K, which is almost the same as the width C-2x of the silicide layer 48 thereunder, and the effective opening width L of the contact hole 52 is equal to the width E− of the silicide layer 48 therebelow. It is almost the same as x.
【0104】図11の工程について説明する。DCマグ
ネトロンスパッタにより膜厚が20nmのTi層とMO
−CVDにより膜厚が20nmのTiN層とを形成し
て、密着層53を形成する。密着層53はシリサイド層
48とWプラグ54との接触抵抗を下げるために設け
る。また、Wプラグ54形成時のプラズマCVDによる
ブランケットW成長時に、ブランケットW膜が剥がれる
のを防止するとともに、ブランケットW成長時にWF6
ガスがシリサイド層48と反応するのを防止するために
設ける。前述のTi層はコンタクト孔51とコンタクト
孔52の底に厚く形成した方が、接触抵抗が安定するの
で、コリメーションスパッタや遠距離スパッタやIMP
(Ion metal plasma)スパッタ等を用いて形成する。密着
層53形成後に、コンタクト孔51とコンタクト孔52
には、Wプラグ54を充填するので、コンタクト孔51
とコンタクト孔52の開口部が、密着層53で塞がるよ
うな膜厚は選択できないので、Si基板41に対して垂
直方向により多く成長する成膜方法を用いるのが良い。The step of FIG. 11 will be described. A 20 nm-thick Ti layer and MO were deposited by DC magnetron sputtering.
Forming a 20 nm-thick TiN layer by CVD to form the adhesion layer 53; The adhesion layer 53 is provided to reduce the contact resistance between the silicide layer 48 and the W plug 54. Further, at the time of blanket W growth by plasma CVD at the time of forming the W plug 54, the blanket W film is prevented from peeling off, and WF 6 is formed at the time of blanket W growth.
It is provided to prevent a gas from reacting with the silicide layer 48. If the above-mentioned Ti layer is formed thicker at the bottoms of the contact holes 51 and 52, the contact resistance becomes more stable.
(Ion metal plasma) formed by using sputtering or the like. After forming the adhesion layer 53, the contact holes 51 and 52
Is filled with a W plug 54, so that the contact hole 51
It is not possible to select a film thickness that allows the opening of the contact hole 52 to be closed by the adhesion layer 53, so it is preferable to use a film forming method that grows more in the vertical direction with respect to the Si substrate 41.
【0105】更に、N2 雰囲気中で温度を600℃、時
間を30秒の熱処理を行って、前述のTi層とシリサイ
ド層48の表面を合金化させ、接触をより密にしてコン
タクト抵抗を安定化させるとともに、TiN層の変質を
促して、プラズマCVDによるブランケットW成長時の
WF6 ガスにエッチングされにくくする。それによっ
て、より薄いTiN層でもシリサイド層48を通り抜け
て拡散層47へWF6 ガスが侵入して、拡散層47とS
i基板41(ウエル)とのpn接合における逆方向電流
の増加を防止することができる。Further, the surface of the Ti layer and the silicide layer 48 is alloyed by performing a heat treatment at a temperature of 600 ° C. and a time of 30 seconds in an N 2 atmosphere to make the contact more dense and stabilize the contact resistance. At the same time, the deterioration of the TiN layer is promoted, so that the TiN layer is hardly etched by the WF 6 gas when the blanket W is grown by the plasma CVD. As a result, even in the thinner TiN layer, the WF 6 gas enters the diffusion layer 47 through the silicide layer 48 and
An increase in reverse current at the pn junction with the i-substrate 41 (well) can be prevented.
【0106】更に、密着層53の上には、プラズマCV
DによるブランケットW成長とそのエッチバックを行っ
て、コンタクト孔51とコンタクト孔52の内部にWを
充填して、Wプラグ54を形成する。Wプラグ54はシ
リサイド層48と配線層55の間の抵抗を下げるために
設ける。Further, the plasma CV
The blanket W is grown and etched back by D to fill the contact holes 51 and 52 with W, thereby forming a W plug 54. The W plug 54 is provided to reduce the resistance between the silicide layer 48 and the wiring layer 55.
【0107】更に、DCマグネトロンスパッタによる膜
厚が10nmのTi層と、反応性スパッタによる膜厚が
20nmのTiN層と、DCマグネトロンスパッタによ
る膜厚が400nmのAl合金層と、反応性スパッタに
よる膜厚が30nmのTiN層とを積層形成する。縮小
投影露光技術により配線層55を形成するためのレジス
トパターンを形成し、このレジストパターンをマスクと
してRIE (Reactiveion etching) によって配線層5
5を形成する。配線層55はSi基板41上に形成され
た複数のMOSトランジスタ等の半導体デバイスを、電
気的に接続するために形成する。本実施の形態ではアル
ミ合金を主体とした材料で説明したが、Wを主体とする
材料で配線層55を形成しても良い。Further, a Ti layer with a thickness of 10 nm by DC magnetron sputtering, a TiN layer with a thickness of 20 nm by reactive sputtering, an Al alloy layer with a thickness of 400 nm by DC magnetron sputtering, and a film by reactive sputtering A TiN layer having a thickness of 30 nm is laminated. A resist pattern for forming the wiring layer 55 is formed by the reduction projection exposure technique, and the wiring layer 5 is formed by RIE (Reactiveion etching) using the resist pattern as a mask.
5 is formed. The wiring layer 55 is formed for electrically connecting a plurality of semiconductor devices such as MOS transistors formed on the Si substrate 41. Although the present embodiment has been described using a material mainly containing an aluminum alloy, the wiring layer 55 may be formed using a material mainly containing W.
【0108】その後、配線層55を形成するためのレジ
ストパターンを除去し洗浄を行った後、水素を含む雰囲
気中で温度が400℃、時間が15分の熱処理を行っ
て、各種のドライエッチによって、MOSトランジスタ
に加えられたダメージを回復させる。Then, after removing and cleaning the resist pattern for forming the wiring layer 55, a heat treatment is performed at 400 ° C. for 15 minutes in an atmosphere containing hydrogen, and various dry etchings are performed. And recover the damage done to the MOS transistor.
【0109】以上のようにして第1の実施の形態と同様
の半導体装置を製造することができる。なお、シリサイ
ド層48が形成されていなくても、本発明の効果に変わ
りはない。As described above, a semiconductor device similar to that of the first embodiment can be manufactured. The effect of the present invention does not change even if the silicide layer 48 is not formed.
【0110】上記の本実施の形態における製造方法は、
基本的には第1の実施の形態(図1)で説明した半導体
装置を製造する方法である。しかしながら、図11と図
1とを比較すれば分かるように、図11ではサイドウォ
ールスぺーサ46の側面と層間絶縁膜50との間にライ
ナー層49が、水素を含む雰囲気中での熱処理の際に水
素が通り抜け可能な薄い膜厚(薄ければ薄い方が好まし
い)で形成されているのに対し、図1ではサイドウォー
ルスぺーサ6の側面と層間絶縁膜12との間にライナー
層9が形成されておらず、サイドウォールスぺーサ6と
層間絶縁膜12とが接触している。この図1の構成は、
本実施の形態における製造方法において、ライナー層4
9を形成する際に基板表面に対して水平方向の成長を完
全に抑えた場合を示したものであり、最も良好な構成で
ある。The manufacturing method in the present embodiment is
Basically, it is a method for manufacturing the semiconductor device described in the first embodiment (FIG. 1). However, as can be seen by comparing FIG. 11 with FIG. 1, in FIG. 11, the liner layer 49 is formed between the side surface of the sidewall spacer 46 and the interlayer insulating film 50 by heat treatment in an atmosphere containing hydrogen. In this case, the liner layer is formed between the side surface of the sidewall spacer 6 and the interlayer insulating film 12 in FIG. 9 are not formed, and the sidewall spacer 6 and the interlayer insulating film 12 are in contact with each other. The configuration of FIG.
In the manufacturing method according to the present embodiment, the liner layer 4
9 shows a case in which the growth in the horizontal direction with respect to the substrate surface is completely suppressed when forming No. 9, which is the best configuration.
【0111】以上のように、本発明の第3の実施の形態
では、ライナー層49をSi基板41の基板表面と垂直
方向にのみ厚く形成し、ゲート電極44とオフセット絶
縁膜45の側壁に形成されるサイドウォールスぺーサ4
6の側面と層間絶縁膜50との間にはほとんど形成され
ない。それによって、コンタクト孔51(SAC)で
は、その下のシリサイド層48にC−2xの幅があると
き、ほぼC−2xと同じ長さの有効開口幅Kを有するコ
ンタクト孔51を開口できる。また、コンタクト孔52
(SAC/BLC)では、その下のシリサイド層48に
E−xの幅があるとき、ほぼE−xと同じ長さの有効開
口幅Lを有するコンタクト孔52を開口できる。したが
って、従来例で示したような、コンタクト孔111で2
xの間隔のロスと、コンタクト孔112でxの間隔のロ
スを生じることがなく、シリサイド層48と密着層53
との接触面積(シリサイド層48がない場合は拡散層4
7と密着層53との接触面積)が減少することがない。
よって、接触面積の減少によるコンタクト抵抗の増大を
防止、ひいてはコンタクト不良を防止し、半導体装置の
歩留まりが落ちることがない。As described above, in the third embodiment of the present invention, the liner layer 49 is formed thick only in the direction perpendicular to the substrate surface of the Si substrate 41, and is formed on the side walls of the gate electrode 44 and the offset insulating film 45. Sidewall spacer 4
6 is hardly formed between the side surface 6 and the interlayer insulating film 50. Thereby, in the contact hole 51 (SAC), when the silicide layer 48 below has a width of C-2x, the contact hole 51 having an effective opening width K substantially equal to the length of C-2x can be opened. The contact hole 52
In (SAC / BLC), when the silicide layer 48 below has a width of Ex, a contact hole 52 having an effective opening width L substantially equal to the length of Ex can be opened. Therefore, as shown in the conventional example, two contact holes 111 are used.
The loss of the interval of x and the loss of the interval of x in the contact hole 112 do not occur.
Contact area (if there is no silicide layer 48, the diffusion layer 4
The contact area between the contact layer 7 and the contact layer 53 does not decrease.
Therefore, an increase in contact resistance due to a decrease in the contact area is prevented, and a contact failure is prevented, so that the yield of the semiconductor device does not decrease.
【0112】更に、コンタクト孔51,52の有効開口
幅K,Lを従来例におけるコンタクト孔111,112
と同一にした場合、本実施の形態ではゲート電極中心間
距離がA−2x(従来はA)、フィールド絶縁膜・ゲー
ト電極中心間距離がB−x(従来はB)となり、それぞ
れ従来例より短縮することができ、大幅に集積度の向上
に寄与することができる。Further, the effective opening widths K and L of the contact holes 51 and 52 are set to be smaller than those of the conventional contact holes 111 and 112.
In this embodiment, the distance between the gate electrode centers is A-2x (A in the related art) and the distance between the field insulating film and the gate electrode center is Bx (B in the related art). It can be shortened, and can greatly contribute to the improvement of the degree of integration.
【0113】また、層間絶縁膜50形成前の隣合うゲー
ト電極44の隙間(K)は、ライナー層49の膜厚にほ
とんど影響を受けないので、ライナー層49の必要膜厚
ほど縮小されない。それによって、ゲート電極44の隙
間(K)の急激なアスペクト比の増大を防止でき、層間
絶縁膜50を構成するSi酸化膜を充填するに十分なス
ペースが確保できる。また、層間絶縁膜50形成前の隣
合うゲート電極44の隙間(K)を広く保つことができ
るので、層間絶縁膜50形成後の、ライナー層49(S
iN膜)と比べて層間絶縁膜50(Si酸化膜)エッチ
ングレートが十分に高い条件での、Si酸化膜の除去を
行う第1のエッチングをより容易に行うことができる。The gap (K) between the adjacent gate electrodes 44 before the formation of the interlayer insulating film 50 is hardly affected by the thickness of the liner layer 49, and is not reduced as much as the required thickness of the liner layer 49. This prevents a sharp increase in the aspect ratio of the gap (K) between the gate electrodes 44, and secures a sufficient space for filling the Si oxide film forming the interlayer insulating film 50. Further, since the gap (K) between the adjacent gate electrodes 44 before the formation of the interlayer insulating film 50 can be kept wide, the liner layer 49 (S
The first etching for removing the Si oxide film under the condition that the etching rate of the interlayer insulating film 50 (Si oxide film) is sufficiently higher than that of the (iN film) can be performed more easily.
【0114】また、基板表面に対して水平方向に微細化
され、ゲート電極44の間隔が縮小されても、ゲート電
極44の隙間(K)はライナー層49の膜厚に影響をそ
のまま受けることはないので、ゲート電極44の隙間
(K)がライナー層49で埋まってしまうことはない。
それによって、ライナー層49の膜厚は、厚膜化に対す
る制約を受けることなしに、Si酸化膜とSiN膜のエ
ッチングレートの違いと、層間絶縁膜50の厚みで決定
される必要十分な厚みを、オフセット絶縁膜45、シリ
サイド層48、フィールド絶縁膜42上に形成すること
ができる。Further, even if the distance between the gate electrodes 44 is reduced by miniaturization in the horizontal direction with respect to the substrate surface, the gap (K) between the gate electrodes 44 is not affected by the thickness of the liner layer 49 as it is. Since there is no gap, the gap (K) between the gate electrodes 44 is not filled with the liner layer 49.
Thus, the thickness of the liner layer 49 can be set to a necessary and sufficient thickness determined by the difference between the etching rates of the Si oxide film and the SiN film and the thickness of the interlayer insulating film 50 without being restricted by the increase in the thickness. , The offset insulating film 45, the silicide layer 48, and the field insulating film 42.
【0115】またそれによって、コンタクト孔53とコ
ンタクト孔54を開口する第1のエッチングは、ライナ
ー層49でストップさせることができるので、サイドウ
ォールスぺーサ46はSi酸化膜で形成することがで
き、ライナー層49で覆われることの影響で、MOSト
ランジスタの特性変動、界面順位が発生することによる
信頼性の低下、等の問題を防止するために、複雑なサイ
ドウォールの構造を実現するための工程を必要としな
い。Further, the first etching for opening the contact holes 53 and 54 can be stopped by the liner layer 49, so that the sidewall spacers 46 can be formed of a Si oxide film. In order to prevent problems such as fluctuations in the characteristics of MOS transistors and a decrease in reliability due to the occurrence of interface order due to the effect of being covered with the liner layer 49, a complicated sidewall structure is realized. No process is required.
【0116】また、サイドウォールスぺーサ46の側壁
には、ライナー層49が形成されてもその膜厚は薄く、
水素が通り抜けることができる。それによって、特性変
動が問題となるMOSトランジスタのゲート酸化膜43
とゲート電極44は、配線層55形成後の水素を含む雰
囲気中の熱処置で特性が回復し、MOSトランジスタの
特性変動、界面順位の発生による信頼性の低下、等の問
題が発生しないようにすることができる。Further, even if the liner layer 49 is formed on the side wall of the sidewall spacer 46, its thickness is small.
Hydrogen can pass through. Thereby, the gate oxide film 43 of the MOS transistor in which the characteristic variation becomes a problem
The characteristics of the gate electrode 44 and the gate electrode 44 are restored by heat treatment in an atmosphere containing hydrogen after the formation of the wiring layer 55, so that problems such as a change in the characteristics of the MOS transistor and a decrease in reliability due to the occurrence of interface order do not occur. can do.
【0117】なお、Co, Al等の金属酸化膜をライナ
ー層49として形成しても、MOSトランジスタの特性
変動は生じない。この場合、より薄膜のライナー層49
とすることができるので、更に全ての面で有利な半導体
装置の製造方法が得られる。Even if a metal oxide film such as Co or Al is formed as the liner layer 49, the characteristics of the MOS transistor do not fluctuate. In this case, the thinner liner layer 49
Therefore, a method for manufacturing a semiconductor device which is more advantageous in all aspects can be obtained.
【0118】〔第4の実施の形態〕以下本発明の第4の
実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図
12〜図20は本発明の第4の実施の形態の半導体装置
の製造方法を示す工程断面図であり、71はSi基板
(半導体基板)、72はフィールド絶縁膜、73はゲー
ト酸化膜(ゲート絶縁膜)、74aはゲート電極膜、7
4はゲート電極、75はオフセット絶縁膜(第1の絶縁
膜)、76はサイドウォールスペーサ(側壁絶縁膜)、
77は拡散層、78はシリサイド層、79は第1ライナ
ー層(下層絶縁膜)、80は第1ライナー層α領域、8
1は第1ライナー層β領域、82は第2ライナー層(第
2の絶縁膜)、83は第2ライナー層α領域、84は第
2ライナー層β領域、85は層間絶縁膜、86はコンタ
クト孔(SAC)、87はコンタクト孔(SAC/BL
C)、88は密着層、89はWプラグ、90は配線層で
ある。[Fourth Embodiment] Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 12 to 20 are sectional views showing the steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, in which 71 is a Si substrate (semiconductor substrate), 72 is a field insulating film, and 73 is a gate oxide film ( Gate insulating film), 74a is a gate electrode film, 7
4 is a gate electrode, 75 is an offset insulating film (first insulating film), 76 is a sidewall spacer (sidewall insulating film),
77 is a diffusion layer, 78 is a silicide layer, 79 is a first liner layer (lower insulating film), 80 is a first liner layer α region, 8
1 is a first liner layer β region, 82 is a second liner layer (second insulating film), 83 is a second liner layer α region, 84 is a second liner layer β region, 85 is an interlayer insulating film, 86 is a contact Hole (SAC), 87 is a contact hole (SAC / BL)
C), 88 is an adhesion layer, 89 is a W plug, and 90 is a wiring layer.
【0119】まず、図12〜図15の工程は、第3の実
施の形態における図3〜図6の工程と全く同様であり、
詳細な説明は省略する。図示されたものについてのみ簡
単に説明しておくと、図12の工程では、例えばp型の
Si基板71に、例えば深さ300nmの溝を形成して
Si酸化膜を充填したフィールド絶縁膜72と、例えば
膜厚3nmのSi酸化膜からなるゲート酸化膜73と、
例えば不純物がイオン注入されたポリシリコン膜からな
るゲート電極膜74aと、Si酸化膜またはSiN膜ま
たはそれらを任意に組み合わせた多層膜からなるオフセ
ット絶縁膜75とを形成する。図13の工程では、ゲー
ト電極膜74aをエッチングしてゲート電極74を形成
する。図14の工程では、Si酸化膜からなるサイドウ
ォールスぺーサ76と、ソース/ドレインを構成する拡
散層77とを形成し、このときの隣合う2つのサイドウ
ォールスぺーサ76の間隔をMとする。図15の工程で
は、CoシリサイドまたはTiシリサイドのシリサイド
層78を拡散層77上に自己整合的に形成する。First, the steps of FIGS. 12 to 15 are exactly the same as the steps of FIGS. 3 to 6 in the third embodiment.
Detailed description is omitted. Briefly describing only those shown in the figure, in the process of FIG. 12, for example, a field insulating film 72 in which a groove having a depth of 300 nm is formed and a Si oxide film is filled in, for example, a p-type Si substrate 71 is formed. A gate oxide film 73 made of, for example, a 3 nm-thick Si oxide film;
For example, a gate electrode film 74a made of a polysilicon film into which impurities are ion-implanted and an offset insulating film 75 made of a Si oxide film, a SiN film, or a multilayer film obtained by arbitrarily combining them are formed. In the step of FIG. 13, the gate electrode 74 is formed by etching the gate electrode film 74a. In the step of FIG. 14, a sidewall spacer 76 made of a Si oxide film and a diffusion layer 77 constituting a source / drain are formed, and the distance between two adjacent sidewall spacers 76 at this time is set to M. And In the step of FIG. 15, a silicide layer 78 of Co silicide or Ti silicide is formed on the diffusion layer 77 in a self-aligned manner.
【0120】つぎに、図16の工程について説明する。
フィールド絶縁膜72上,シリサイド層78上,オフセ
ット絶縁膜75上およびサイドウォールスペーサ76の
真上(その側壁には形成されないように)に、第1ライ
ナー層79を形成する。第1ライナー層79は、理想的
にはSi基板71に対して垂直方向の成長速度は速く、
水平方向の成長速度はゼロとなる成膜方法を用いて形成
する。第1ライナー層79は、SiO2 ターゲットを用
いて、Ar中でスパッタすることにより、垂直方向の膜
厚が20nmとなるようにSiO2 膜を形成するが、水
平方向の成長を抑えて垂直方向の成長を進めるために、
コリメーションスパッタ法を用いる。SiO2 ターゲッ
トとSi基板71の間に、特定のアスペクト比(2程
度)を有するスリット板(コリメーション)を設けるこ
とで、Si基板71上に斜め方向から入射するSiO2
を除外し、水平方向の成長を抑制する。すなわち、サイ
ドウォールスぺーサ76の側壁には、第1ライナー層7
9がほとんど成長しないようにする。Next, the step of FIG. 16 will be described.
A first liner layer 79 is formed on the field insulating film 72, on the silicide layer 78, on the offset insulating film 75, and on the sidewall spacer 76 (not on the side wall). The growth rate of the first liner layer 79 in the direction perpendicular to the Si substrate 71 is ideally high,
The film is formed using a film formation method in which the growth rate in the horizontal direction becomes zero. The first liner layer 79, using the SiO 2 target by sputtering in Ar, but the thickness in the vertical direction to form a SiO 2 film so that 20 nm, vertically suppressed horizontal growth In order to promote the growth of
A collimation sputtering method is used. By providing a slit plate (collimation) having a specific aspect ratio (approximately 2) between the SiO 2 target and the Si substrate 71, SiO 2 incident on the Si substrate 71 from an oblique direction is provided.
And suppresses horizontal growth. That is, the first liner layer 7 is formed on the side wall of the sidewall spacer 76.
Make 9 hardly grow.
【0121】なお、第1ライナー層79は、コリメーシ
ョンスパッタ法に限らず、SiO2ターゲットとSi基
板71との間隔を通常より広くとって、Si基板71上
に斜め方向から入射するSiO2 が到達しないようにす
る遠距離スパッタ法等の方法を用いて形成しても良い。The first liner layer 79 is not limited to the collimation sputtering method. The distance between the SiO 2 target and the Si substrate 71 is set wider than usual, and the SiO 2 incident on the Si substrate 71 obliquely reaches the first liner layer 79. It may be formed by using a method such as a long-distance sputtering method that prevents the occurrence of the problem.
【0122】つぎに、第1ライナー層79上に、第2ラ
イナー層82を形成する。第2ライナー層82は、理想
的にはSi基板71に対して垂直方向の成長速度は速
く、水平方向の成長速度はゼロとなる成膜方法を用いて
形成する。第2ライナー層82はSiターゲットを用い
て、ArとN2 中で反応性スパッタすることにより、垂
直方向の膜厚が40nmとなるようにSiN膜を形成す
るが、水平方向の成長を抑えて垂直方向の成長を進める
ために、コリメーションスパッタ法を用いる。Siター
ゲットとSi基板71の間に、特定のアスペクト比(2
程度)を有する、スリット板(コリメーション)を設け
ることで、Si基板71上に斜め方向から入射するSi
Nを除外し、水平方向の成長を抑制する。すなわち、サ
イドウォールスペーサ76の側壁には、第2ライナー層
82が成長しないようにする。Next, a second liner layer 82 is formed on the first liner layer 79. The second liner layer 82 is ideally formed using a film forming method in which the growth rate in the vertical direction with respect to the Si substrate 71 is high and the growth rate in the horizontal direction is zero. The second liner layer 82 is formed by performing a reactive sputtering in Ar and N 2 using a Si target so that the vertical thickness becomes 40 nm. To promote vertical growth, a collimation sputtering method is used. Between the Si target and the Si substrate 71, a specific aspect ratio (2
Is provided on the Si substrate 71 in an oblique direction by providing a slit plate (collimation) having
Exclude N and suppress horizontal growth. That is, the second liner layer 82 is prevented from growing on the side wall of the sidewall spacer 76.
【0123】なお、第2ライナー層82は、コリメーシ
ョンスパッタ法に限らず、SiターゲットとSi基板7
1との間隔を通常より広くとって、Si基板71上に斜
め方向から入射するSiNが到達しないようにする遠距
離スパッタ法等の方法を用いて形成しても良い。The second liner layer 82 is formed not only by the collimation sputtering method but also by the Si target and the Si substrate 7.
1 may be formed wider than usual, and a method such as a long-distance sputtering method may be used to prevent SiN incident on the Si substrate 71 from an oblique direction from reaching.
【0124】ここで、説明のために、拡散層77を下層
に有するシリサイド層78の上とフィールド絶縁膜72
の上、すなわち、オフセット絶縁膜75およびサイドウ
ォールスペーサ76が形成されている領域を除いたとこ
ろに形成した第1ライナー層79、第2ライナー層82
を、それぞれ第1ライナー層α領域80、第2ライナー
層α領域83とする。また、拡散層77を下層に有する
シリサイド層78の上とフィールド絶縁膜72の上とを
除いた領域、すなわち、オフセット絶縁膜75およびサ
イドウォールスペーサ76が形成されている領域の上に
のみ形成した第1ライナー層79、第2ライナー層82
を、それぞれ第1ライナー層β領域81、第2ライナー
層β領域84とする。Here, for the sake of explanation, the upper surface of the silicide layer 78 having the diffusion layer 77 as the lower layer and the field insulating film 72
, That is, excluding the regions where the offset insulating film 75 and the sidewall spacers 76 are formed, the first liner layer 79 and the second liner layer 82
Are referred to as a first liner layer α region 80 and a second liner layer α region 83, respectively. In addition, it is formed only on the region excluding the upper surface of the silicide layer 78 having the diffusion layer 77 as a lower layer and the upper surface of the field insulating film 72, that is, the region where the offset insulating film 75 and the sidewall spacer 76 are formed. First liner layer 79, second liner layer 82
Are referred to as a first liner layer β region 81 and a second liner layer β region 84, respectively.
【0125】第1ライナー層α領域80は、シリサイド
層78に対する第2ライナー層α領域83のストレスの
影響を緩和するために形成する。The first liner layer α region 80 is formed to reduce the influence of the stress of the second liner layer α region 83 on the silicide layer 78.
【0126】第1ライナー層β領域81は、サイドウォ
ールスペーサ76上の端部をオーバーハング形状に形成
しており、第2ライナー層82がサイドウォールスペー
サ76の側壁に形成されないようにするために形成す
る。なお、第1ライナー層79がサイドウォールスぺー
サ76の側壁に薄く形成される場合があるが、サイドウ
ォールスペーサ76上の端部をオーバーハング形状とす
ることで、第2ライナー層82がサイドウォールスペー
サ76の側壁に形成されない。The first liner layer β region 81 has an end portion on the side wall spacer 76 formed in an overhanging shape. In order to prevent the second liner layer 82 from being formed on the side wall of the side wall spacer 76. Form. In some cases, the first liner layer 79 is formed thin on the side wall of the sidewall spacer 76, but by forming the end on the sidewall spacer 76 into an overhang shape, the second liner layer 82 It is not formed on the side wall of the wall spacer 76.
【0127】第2ライナー層α領域83は、後述のコン
タクト孔86とコンタクト孔87を形成する際に、層間
絶縁膜85を除去する第1のエッチング時のエッチング
ストッパー膜として働く。そのため、第2ライナー層α
領域83は、層間絶縁膜85(Si酸化膜)と第2ライ
ナー層82(SiN膜)のエッチングレートの違いと、
層間絶縁膜85の厚みとで決定された膜厚、すなわち、
第2ライナー層α領域83で層間絶縁膜85を除去する
第1のエッチングをストップさせるのに、必要十分な膜
厚を形成する。その後第2のエッチングで、第1のエッ
チング後にコンタクト底部に残されたSiN膜を除去
し、コンタクト孔86とコンタクト孔87を形成する。
このような構成にすることで、オーバーエッチングによ
って、コンタクト孔87がフィールド絶縁膜72を突き
破り、基板に到達することがなくなる。The second liner layer α region 83 functions as an etching stopper film at the time of the first etching for removing the interlayer insulating film 85 when forming a contact hole 86 and a contact hole 87 described later. Therefore, the second liner layer α
The region 83 has a difference in etching rate between the interlayer insulating film 85 (Si oxide film) and the second liner layer 82 (SiN film),
The thickness determined by the thickness of the interlayer insulating film 85, that is,
A film thickness necessary and sufficient to stop the first etching for removing the interlayer insulating film 85 in the second liner layer α region 83 is formed. After that, in the second etching, the SiN film remaining on the contact bottom after the first etching is removed, and a contact hole 86 and a contact hole 87 are formed.
With this configuration, the contact hole 87 does not break through the field insulating film 72 due to over-etching and does not reach the substrate.
【0128】第2ライナー層β領域84は、コンタクト
孔86とコンタクト孔87を形成する際に、層間絶縁膜
85を除去する第1のエッチング時のエッチングストッ
パー膜として働く。そのため、第2ライナー層β領域8
4は、Si酸化膜とSiN膜のエッチングレートの違い
と、層間絶縁膜85の厚みで決定された膜厚、すなわ
ち、第2ライナー層β領域84で層間絶縁膜85を除去
する第1のエッチングをストップさせるのに、必要十分
な膜厚で構成する。その後第2のエッチングで、第1の
エッチング後にコンタクト側壁中段部に残されたSiN
膜が除去され、コンタクト孔86とコンタクト孔87を
形成する。このような構成にすることで、オーバーエッ
チングによって、コンタクト孔86が、サイドウォール
スペーサ76直下のSi基板71に到達することがなく
なる。The second liner layer β region 84 functions as an etching stopper film in the first etching for removing the interlayer insulating film 85 when forming the contact holes 86 and 87. Therefore, the second liner layer β region 8
Reference numeral 4 denotes a thickness determined by the difference between the etching rates of the Si oxide film and the SiN film and the thickness of the interlayer insulating film 85, that is, the first etching for removing the interlayer insulating film 85 in the second liner layer β region 84. Is formed to have a film thickness necessary and sufficient to stop the process. After that, in the second etching, SiN left in the middle portion of the contact side wall after the first etching
The film is removed, and a contact hole 86 and a contact hole 87 are formed. With such a configuration, the contact hole 86 does not reach the Si substrate 71 immediately below the sidewall spacer 76 due to over-etching.
【0129】更に、より合わせずれが大きくなって、コ
ンタクト孔86がゲート電極74上に乗りかかった場合
は、オフセット絶縁膜75とサイドウォールスペーサ7
6が、密着層88とゲート電極74の短絡を防止する。Further, when the misalignment becomes larger and the contact hole 86 runs over the gate electrode 74, the offset insulating film 75 and the side wall spacer 7
6 prevents a short circuit between the adhesion layer 88 and the gate electrode 74.
【0130】なお、第2ライナー層82はSiN膜に限
られるものではなく、層間絶縁膜85を構成するSi酸
化膜に対してエッチング選択比を高くとれる材料であれ
ばよい。例えば、SiON膜やCo, Al等の金属酸化
膜等で代用できる。SiON膜の場合は、SiO2 ター
ゲットを用いて、ArとN2 中でスパッタすることによ
る反応性スパッタで、基板表面に対し垂直方向の膜厚が
40nmとなるようにSiON膜を形成するが、水平方
向の成長を抑えて垂直方向の成長を進めるために、コリ
メーションスパッタ法を用いて形成できる。また、C
o, Al等の金属酸化膜の場合は、それぞれの金属ター
ゲットを用いて、Ar中でスパッタすることにより、そ
れぞれの金属膜を形成し、その後、酸素中の熱処理やO
2 プラズマに晒す等により酸化処理を施して、垂直方向
の膜厚が30nm程度になるように形成する。Co, A
l等の金属酸化膜の方が、SiN膜やSiON膜と比べ
て、層間絶縁膜85のSi酸化膜に対してより高いエッ
チング選択比を得ることができる。The second liner layer 82 is not limited to the SiN film, but may be made of any material that can provide a high etching selectivity to the Si oxide film forming the interlayer insulating film 85. For example, a SiON film or a metal oxide film of Co, Al or the like can be used instead. In the case of a SiON film, an SiON film is formed by reactive sputtering by sputtering in Ar and N 2 using an SiO 2 target so that the film thickness in the direction perpendicular to the substrate surface becomes 40 nm. In order to suppress growth in the horizontal direction and promote growth in the vertical direction, it can be formed using a collimation sputtering method. Also, C
In the case of a metal oxide film of o, Al or the like, each metal film is formed by sputtering in Ar using each metal target, and thereafter, a heat treatment in oxygen or O 2
(2) An oxidation treatment is performed by exposing to plasma, etc., so that the film thickness in the vertical direction is about 30 nm. Co, A
The metal oxide film such as 1 can obtain a higher etching selectivity with respect to the Si oxide film of the interlayer insulating film 85 than the SiN film or the SiON film.
【0131】つぎに、図17の工程は、第3の実施の形
態における図8の工程と同様であり、第2ライナー層8
2形成後に、プラズマCVDにより、膜厚が1500n
mのSi酸化膜を全面に形成する。この時、Si酸化膜
は隣合う2つのサイドウォールスペーサ76の隙間に、
充填できる条件で行う。その後、CMPによる平坦化を
行って、Si基板71の表面から全体の膜厚が400n
mになるように仕上げることにより、層間絶縁膜85を
形成する。層間絶縁膜85は、シリサイド層78やゲー
ト電極74が配線層90(図20)と接触して、MOS
トランジスタが機能を損なうことを防止する。Next, the step of FIG. 17 is the same as the step of FIG. 8 in the third embodiment, and the second liner layer 8
2 after formation, the thickness is 1500 n by plasma CVD.
An m-Si oxide film is formed on the entire surface. At this time, the Si oxide film is formed in a gap between two adjacent sidewall spacers 76.
Perform under conditions that allow filling. After that, planarization by CMP is performed so that the entire film thickness from the surface of the Si substrate 71 is 400 n.
m, an interlayer insulating film 85 is formed. When the silicide layer 78 and the gate electrode 74 are in contact with the wiring layer 90 (FIG. 20),
The transistor is prevented from impairing its function.
【0132】つぎに、図18の工程では、層間絶縁膜8
5を形成後に、縮小投影露光技術によりコンタクト孔8
6とコンタクト孔87を形成するためのレジストパター
ンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、
第2ライナー層82(SiN膜)と比べて層間絶縁膜8
5(Si酸化膜)のエッチングレートが十分に高い条件
の異方性ドライエッチにより、層間絶縁膜85(Si酸
化膜)の除去を行う第1のエッチングを行う。この時、
コンタクト孔86とコンタクト孔87のエッチングが進
むにつれて、底には第2ライナー層82が露出するが、
第2ライナー層82のSiN膜のエッチングレートは充
分に遅いので、SiN膜でエッチングが一旦停止する。
また、異方性が強い条件で第1のエッチングを行うの
で、サイドウォールスペーサ76の方向へのエッチング
が進むことはない。Next, in the step of FIG. 18, the interlayer insulating film 8
5 are formed, and the contact holes 8 are formed by a reduced projection exposure technique.
6 and a resist pattern for forming the contact hole 87 are formed. Using this resist pattern as a mask,
Compared to the second liner layer 82 (SiN film), the interlayer insulating film 8
First etching for removing the interlayer insulating film 85 (Si oxide film) is performed by anisotropic dry etching under the condition that the etching rate of 5 (Si oxide film) is sufficiently high. At this time,
As the etching of the contact holes 86 and 87 proceeds, the second liner layer 82 is exposed at the bottom.
Since the etching rate of the SiN film of the second liner layer 82 is sufficiently low, the etching is temporarily stopped at the SiN film.
Further, since the first etching is performed under the condition that the anisotropy is strong, the etching in the direction of the sidewall spacer 76 does not progress.
【0133】コンタクト孔86とコンタクト孔87を形
成するためのレジストパターンを除去し洗浄を行った
後、つぎに、図19の工程では、図18の工程によりコ
ンタクト孔86とコンタクト孔87の底に露出した第2
ライナー層82(SiN膜)とその下の第1ライナー層
79(Si酸化膜)とを除去して、シリサイド層78の
表面を露出させるための第2のエッチングを行う。第2
のエッチングは、SiN膜とSi酸化膜のエッチングレ
ートがほぼ等しい条件で行う。また、第1のエッチング
では強い異方性をもつ条件を選択することが重要となる
が、第2のエッチングでは強い異方性は必要がない。コ
ンタクト孔86とコンタクト孔87の底は、シリサイド
層78の端と一致させる程度まで、横方向のエッチング
が進む方が良い。その方が、接触面積を大きくすること
ができる。ただし、シリサイド層78の端より広がって
はならない。すなわち、間隔がMでコンタクト孔86を
開口できる加工条件を選択する。したがって、コンタク
ト孔86の有効開口幅はMで、その下のシリサイド層7
8の幅C−2xとほぼ同じであり、コンタクト孔87の
有効開口幅のNはその下のシリサイド層48の幅E−x
とほぼ同じである。After removing and cleaning the resist pattern for forming the contact holes 86 and 87, in the step of FIG. 19, the bottom of the contact holes 86 and 87 is formed by the step of FIG. Exposed second
The liner layer 82 (SiN film) and the underlying first liner layer 79 (Si oxide film) are removed, and a second etching for exposing the surface of the silicide layer 78 is performed. Second
Is performed under the condition that the etching rates of the SiN film and the Si oxide film are substantially equal. It is important to select a condition having strong anisotropy in the first etching, but strong anisotropy is not required in the second etching. It is preferable that the etching in the lateral direction proceeds to the extent that the bottoms of the contact holes 86 and 87 are aligned with the ends of the silicide layer 78. This can increase the contact area. However, it must not extend beyond the end of the silicide layer 78. That is, a processing condition that allows the contact hole 86 to be opened at the interval M is selected. Therefore, the effective opening width of the contact hole 86 is M, and the silicide layer
8, the effective opening width N of the contact hole 87 is equal to the width Ex of the silicide layer 48 therebelow.
Is almost the same as
【0134】図20の工程は、第3の実施の形態におけ
る図11の工程と同じであるため詳しい説明は省略す
る。第3の実施の形態と同様にして、コンタクト孔86
とコンタクト孔87に、密着層88を形成し、さらにW
プラグ89を充填する。つぎに、配線層90を形成し、
その後、熱処理を行って、各種のドライエッチによって
MOSトランジスタに加えられたダメージを回復させ
る。Since the step of FIG. 20 is the same as the step of FIG. 11 in the third embodiment, a detailed description will be omitted. As in the third embodiment, the contact holes 86
A contact layer 88 is formed in the contact hole 87 and
The plug 89 is filled. Next, a wiring layer 90 is formed,
Thereafter, a heat treatment is performed to recover the damage applied to the MOS transistor by various dry etchings.
【0135】以上のようにして第2の実施の形態と同様
の半導体装置を製造することができる。なお、シリサイ
ド層78が形成されていなくても、本発明の効果に変わ
りはない。As described above, a semiconductor device similar to that of the second embodiment can be manufactured. The effect of the present invention does not change even if the silicide layer 78 is not formed.
【0136】以上のように、本発明の第4の実施の形態
では、第3の実施の形態におけるライナー層49に代え
て、第1ライナー層79(Si酸化膜)および第2ライ
ナー層82(例えばSiN膜)を形成するものであり、
第3の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、
第1ライナー層79、第2ライナー層82は、Si基板
21の基板表面に対して垂直方向にのみ厚く形成し、ゲ
ート電極74とオフセット絶縁膜75の側壁に形成され
るサイドウォールスペーサ76の側面と層間絶縁膜85
との間にはほとんど形成されない。それによって、コン
タクト孔86(SAC)では、その下のシリサイド層7
8にC−2xの幅があるとき、ほぼC−2xと同じ長さ
の有効開口幅Mを有するコンタクト孔86を開口でき
る。また、コンタクト孔87(SAC/BLC)では、
その下のシリサイド層78にE−xの幅があるとき、ほ
ぼE−xと同じ長さの有効開口幅Nを有するコンタクト
孔87を開口できる。したがって、従来例で示したよう
な、コンタクト孔111で2xの間隔のロスと、コンタ
クト孔112でxの間隔のロスを生じることがなく、シ
リサイド層78と密着層88との接触面積(シリサイド
層78がない場合は拡散層77と密着層88との接触面
積)が減少することがない。よって、接触面積の減少に
よるコンタクト抵抗の増大を防止、ひいてはコンタクト
不良を防止し、半導体装置の歩留まりが落ちることがな
い。As described above, in the fourth embodiment of the present invention, instead of the liner layer 49 in the third embodiment, the first liner layer 79 (Si oxide film) and the second liner layer 82 ( (E.g., a SiN film).
The same effects as in the third embodiment can be obtained. That is,
The first liner layer 79 and the second liner layer 82 are formed thick only in the direction perpendicular to the substrate surface of the Si substrate 21, and the side surfaces of the sidewall spacer 76 formed on the side walls of the gate electrode 74 and the offset insulating film 75. And interlayer insulating film 85
Is hardly formed between Thereby, in the contact hole 86 (SAC), the silicide layer 7 thereunder is formed.
8 has a width of C-2x, a contact hole 86 having an effective opening width M substantially the same length as C-2x can be opened. In the contact hole 87 (SAC / BLC),
When the silicide layer 78 thereunder has a width of Ex, a contact hole 87 having an effective opening width N substantially the same length as Ex can be opened. Therefore, the contact area between the silicide layer 78 and the adhesion layer 88 (the silicide layer) does not occur, as shown in the conventional example, with no loss of 2 × interval in the contact hole 111 and no loss of x interval in the contact hole 112. In the case where there is no 78, the contact area between the diffusion layer 77 and the adhesion layer 88) does not decrease. Therefore, an increase in contact resistance due to a decrease in the contact area is prevented, and a contact failure is prevented, so that the yield of the semiconductor device does not decrease.
【0137】更に、コンタクト孔86,87の有効開口
幅M,Nを従来例におけるコンタクト孔111,112
と同一にした場合、本実施の形態ではゲート電極中心間
距離がA−2x(従来はA)、フィールド絶縁膜・ゲー
ト電極中心間距離がB−x(従来はB)となり、それぞ
れ従来例より短縮することができ、大幅に集積度の向上
に寄与することができる。Further, the effective opening widths M and N of the contact holes 86 and 87 are set to be smaller than those of the conventional contact holes 111 and 112.
In this embodiment, the distance between the gate electrode centers is A-2x (A in the related art) and the distance between the field insulating film and the gate electrode center is Bx (B in the related art). It can be shortened, and can greatly contribute to the improvement of the degree of integration.
【0138】また、層間絶縁膜85形成前の隣合うゲー
ト電極74の隙間(M)は、第2ライナー層82に影響
を受けないので、第2ライナー層82の必要膜厚ほど縮
小されない。それによって、ゲート電極74の隙間の急
激なアスペクト比の増大を防止でき、層間絶縁膜85を
構成するSi酸化膜を充填するに十分なスペースを確保
できる。また、層間絶縁膜85形成前の隣合うゲート電
極74の隙間(M)を広く保つことができるので、層間
絶縁膜85形成後の、第2ライナー層82(SiN膜)
と比べて層間絶縁膜85(Si酸化膜)エッチングレー
トが十分に高い条件での、Si酸化膜の除去を行う第1
のエッチングをより容易に行うことができる。Since the gap (M) between the adjacent gate electrodes 74 before the formation of the interlayer insulating film 85 is not affected by the second liner layer 82, the gap (M) is not reduced as much as the required thickness of the second liner layer 82. Thereby, a sharp increase in the aspect ratio of the gap between the gate electrodes 74 can be prevented, and a sufficient space for filling the Si oxide film constituting the interlayer insulating film 85 can be secured. Since the gap (M) between the adjacent gate electrodes 74 before the formation of the interlayer insulating film 85 can be kept wide, the second liner layer 82 (SiN film) after the formation of the interlayer insulating film 85 can be maintained.
The first step of removing the Si oxide film under the condition that the etching rate of the interlayer insulating film 85 (Si oxide film) is sufficiently higher than that of the first embodiment.
Can be more easily etched.
【0139】また、基板表面に対して水平方向に微細化
され、ゲート電極74の間隔が縮小されても、ゲート電
極74の隙間(M)は第1,第2ライナー層79,82
の膜厚に影響を受けないので、ゲート電極74の隙間
(M)がライナー層79,82で埋まってしまうことは
ない。それによって、第2ライナー層82の膜厚は、厚
膜化に対する制約を受けることなしに、Si酸化膜とS
iN膜のエッチングレートの違いと、層間絶縁膜85の
厚みで決定される必要十分な厚みを、オフセット絶縁膜
75、シリサイド層78、フィールド絶縁膜72上に形
成することができる。Further, even if the distance between the gate electrodes 74 is reduced by miniaturization in the horizontal direction with respect to the substrate surface, the gap (M) between the gate electrodes 74 is reduced by the first and second liner layers 79 and 82.
The gap (M) between the gate electrodes 74 is not buried by the liner layers 79 and 82 because it is not affected by the film thickness of the gate electrode 74. As a result, the thickness of the second liner layer 82 can be reduced with the Si oxide film and the S
A necessary and sufficient thickness determined by the difference in the etching rate of the iN film and the thickness of the interlayer insulating film 85 can be formed on the offset insulating film 75, the silicide layer 78, and the field insulating film 72.
【0140】またそれによって、コンタクト孔86とコ
ンタクト孔87を開口する第1のエッチングは、第2ラ
イナー層82でストップさせることができるので、サイ
ドウォールスペーサ76はSi酸化膜で形成することが
でき、第2ライナー層82で覆われることの影響で、M
OSトランジスタの特性変動、界面順位が発生すること
による信頼性の低下、等の問題を防止するために、複雑
なサイドウォールスペーサの構造を実現するための工程
を必要としない。Further, the first etching for opening the contact hole 86 and the contact hole 87 can be stopped by the second liner layer 82, so that the sidewall spacer 76 can be formed of a Si oxide film. Due to the effect of being covered with the second liner layer 82, M
In order to prevent problems such as a change in the characteristics of the OS transistor and a decrease in reliability due to the occurrence of an interface order, a process for realizing a complicated sidewall spacer structure is not required.
【0141】また、サイドウォールスペーサ76の側壁
には、第2ライナー層82が形成されていない。それに
よって、特性変動が問題となるMOSトランジスタのゲ
ート酸化膜73とゲート電極74は、第2ライナー層8
2で全面を覆われていないので、Si酸化膜を通して水
素が通り抜けることができ、配線層90形成後の水素を
含む雰囲気中の熱処置で特性が回復し、MOSトランジ
スタの特性変動、界面順位の発生による信頼性の低下、
等の問題が発生しないようにすることができる。Further, the second liner layer 82 is not formed on the side wall of the sidewall spacer 76. As a result, the gate oxide film 73 and the gate electrode 74 of the MOS transistor, in which the characteristic variation becomes a problem,
2 does not cover the entire surface, hydrogen can pass through the Si oxide film, the characteristics can be recovered by heat treatment in an atmosphere containing hydrogen after the formation of the wiring layer 90, and the characteristics of the MOS transistor can be changed and the interface order can be reduced. Decrease in reliability due to occurrence,
And other problems can be prevented.
【0142】更に、本第4の実施の形態のように、ライ
ナー層を第1ライナー層79(Si酸化膜)および第2
ライナー層82(SiN膜)との2層膜で形成すること
により、第1ライナー層79が、シリサイド層78に対
する第2ライナー層82のストレスの影響を緩和するこ
とができる。なお、シリサイド層78を形成しない場合
には、第1ライナー層79が、拡散層77に対する第2
ライナー層82のストレスの影響を緩和することができ
る。また、このようにライナー層を2層膜で形成する場
合でも、本実施の形態では、ライナー層が厚膜化されて
ゲート電極74の隙間が小さくなり、アスペクト比が増
大しすぎ、そこに層間絶縁膜85(Si酸化膜)を充填
できなくなるという問題や、ゲート電極74の隙間がラ
イナー層を形成しただけで、すなわちエッチングストッ
パー膜だけで埋まってしまうという問題が生じないの
で、更なる微細化が可能となる。Further, as in the fourth embodiment, the liner layer is formed by the first liner layer 79 (Si oxide film) and the second liner layer.
By forming a two-layer film with the liner layer 82 (SiN film), the first liner layer 79 can reduce the influence of the stress of the second liner layer 82 on the silicide layer 78. When the silicide layer 78 is not formed, the first liner layer 79 is
The effect of stress on the liner layer 82 can be reduced. In this embodiment, even when the liner layer is formed of a two-layer film, the liner layer is thickened, the gap between the gate electrodes 74 is reduced, and the aspect ratio is excessively increased. Since the problem that the insulating film 85 (Si oxide film) cannot be filled and the gap between the gate electrodes 74 is formed only by forming the liner layer, that is, the problem that the gap is filled with only the etching stopper film, do not occur. Becomes possible.
【0143】なお、Co, Al等の金属酸化膜を第2ラ
イナー層82として形成しても、MOSトランジスタの
特性変動は生じない。この場合、より薄膜の第2ライナ
ー層82とすることができるので、更に全ての面で有利
な半導体装置の製造方法が得られる。また、Co, Al
等の金属酸化膜を第2ライナー層82として形成した場
合には、コンタクト孔86、87を形成する際の第2の
エッチングを、第2ライナー層82(金属酸化膜)のエ
ッチングと、第1ライナー層79(Si酸化膜)のエッ
チングとに分けて行うことが好ましく、この場合、第2
ライナー層82(金属酸化膜)のエッチング時に、第1
ライナー層79(Si酸化膜)がエッチングストッパー
膜として働くようにする。Even if a metal oxide film such as Co or Al is formed as the second liner layer 82, the characteristics of the MOS transistor do not fluctuate. In this case, the thinner second liner layer 82 can be used, so that a semiconductor device manufacturing method that is more advantageous in all aspects can be obtained. In addition, Co, Al
When a metal oxide film such as a metal oxide film is formed as the second liner layer 82, the second etching for forming the contact holes 86 and 87 is performed by etching the second liner layer 82 (metal oxide film) and the first etching. Preferably, the etching is performed separately from the etching of the liner layer 79 (Si oxide film).
When etching the liner layer 82 (metal oxide film), the first
The liner layer 79 (Si oxide film) functions as an etching stopper film.
【0144】[0144]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、側壁絶縁
膜(サイドウォールスペーサ)の側面と層間絶縁膜との
間に、第2の絶縁膜(ライナー層)をほとんどあるいは
全く形成しない。このため、第2の絶縁膜は厚膜化が可
能になるとともに、ゲート構造部の間隔を広く保ち、よ
り接触面積の大きい開口部(コンタクト孔)を形成する
ことができ、良好なコンタクトを得ることができる。ま
た、ゲート構造部の間隔を小さくして集積度の向上およ
び半導体装置の小型化を図ることができる。また、基板
表面に対し水平方向の微細化をおこなっても良好なコン
タクトの開口部を形成できる。また、第2の絶縁膜を厚
膜化してもゲート構造部の間隔を広く保つことができる
ので、ゲート構造部の間への層間絶縁膜の充填が容易に
なるとともに、開口部を形成するエッチングも容易にな
る。また、水素を含む雰囲気中での熱処理の際に水素が
第2の絶縁膜によって通り抜けできなくなるということ
がないため、熱処理により特性が容易に回復し、側壁絶
縁膜を複雑な構造にすることなくMOSトランジスタの
特性変動、界面順位の発生による信頼性の低下等の問題
を発生しないようにすることができる。したがって、集
積度の向上が図れ、半導体装置の低消費電力化、製造コ
ストの削減、大容量化等が可能となり、優れた半導体装
置を実現できるものである。As described above, according to the present invention, little or no second insulating film (liner layer) is formed between the side surface of the sidewall insulating film (sidewall spacer) and the interlayer insulating film. Therefore, the thickness of the second insulating film can be increased, and the distance between the gate structures can be kept wide, and an opening (contact hole) having a larger contact area can be formed, and a good contact can be obtained. be able to. In addition, the distance between the gate structure portions is reduced, so that the degree of integration and the size of the semiconductor device can be reduced. Further, even if the substrate surface is miniaturized in the horizontal direction, a good contact opening can be formed. In addition, even if the thickness of the second insulating film is increased, the distance between the gate structures can be kept wide, so that the interlayer insulating film can be easily filled between the gate structures and the opening for forming the opening can be formed. Will also be easier. In addition, during the heat treatment in an atmosphere containing hydrogen, hydrogen does not become impossible to pass through the second insulating film, so that the characteristics can be easily recovered by the heat treatment, and the sidewall insulating film does not have a complicated structure. Problems such as fluctuations in the characteristics of the MOS transistor and a decrease in reliability due to the occurrence of interface order can be prevented. Therefore, the degree of integration can be improved, the power consumption of the semiconductor device can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, the capacity can be increased, and an excellent semiconductor device can be realized.
【図1】本発明の第1の実施の形態の半導体装置の断面
図。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態の半導体装置の断面
図。FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施の形態の半導体装置の製造
方法を示す工程断面図。FIG. 3 is a process sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施の形態の半導体装置の製造
方法を示す工程断面図。FIG. 4 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3の実施の形態の半導体装置の製造
方法を示す工程断面図。FIG. 5 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the third embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第3の実施の形態の半導体装置の製造
方法を示す工程断面図。FIG. 6 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第3の実施の形態の半導体装置の製造
方法を示す工程断面図。FIG. 7 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the third embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第3の実施の形態の半導体装置の製造
方法を示す工程断面図。FIG. 8 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the third embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第3の実施の形態の半導体装置の製造
方法を示す工程断面図。FIG. 9 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the third embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第3の実施の形態の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図。FIG. 10 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the third embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第3の実施の形態の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図。FIG. 11 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the third embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第4の実施の形態の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図。FIG. 12 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第4の実施の形態の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図。FIG. 13 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第4の実施の形態の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図。FIG. 14 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention.
【図15】本発明の第4の実施の形態の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図。FIG. 15 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第4の実施の形態の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図。FIG. 16 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第4の実施の形態の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図。FIG. 17 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention.
【図18】本発明の第4の実施の形態の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図。FIG. 18 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention.
【図19】本発明の第4の実施の形態の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図。FIG. 19 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention.
【図20】本発明の第4の実施の形態の半導体装置の製
造方法を示す工程断面図。FIG. 20 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the fourth embodiment of the present invention.
【図21】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図。FIG. 21 is a process sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図22】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図。FIG. 22 is a process cross-sectional view illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図23】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図。FIG. 23 is a process cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図24】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図。FIG. 24 is a process cross-sectional view illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図25】従来例における問題点を示す断面図。FIG. 25 is a sectional view showing a problem in the conventional example.
【図26】従来例における問題点を示す断面図。FIG. 26 is a sectional view showing a problem in the conventional example.
1,21,41,71 Si基板 2,22,42,72 フィールド絶縁膜 3,23,43,73 ゲート酸化膜 4,24,44,74 ゲート電極 5,25,45,75 オフセット絶縁膜 6,26,46,76 サイドウォールスペーサ 7,27,47,77 拡散層 8,28,48,78 シリサイド層 9,49 ライナー層 12,35,50,85 層間絶縁膜 13,36,51,86 コンタクト孔(SAC) 14,37,52,87 コンタクト孔(SAC/BL
C) 15,38,53,88 密着層 16,39,54,89 Wプラグ 17,40,55,90 配線層 29,79 第1ライナー層 32,82 第2ライナー層1, 21, 41, 71 Si substrate 2, 22, 42, 72 Field insulating film 3, 23, 43, 73 Gate oxide film 4, 24, 44, 74 Gate electrode 5, 25, 45, 75 Offset insulating film 6, 26, 46, 76 Sidewall spacer 7, 27, 47, 77 Diffusion layer 8, 28, 48, 78 Silicide layer 9, 49 Liner layer 12, 35, 50, 85 Interlayer insulating film 13, 36, 51, 86 Contact hole (SAC) 14, 37, 52, 87 Contact hole (SAC / BL
C) 15, 38, 53, 88 Adhesion layer 16, 39, 54, 89 W plug 17, 40, 55, 90 Wiring layer 29, 79 First liner layer 32, 82 Second liner layer
フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 BB01 BB02 BB14 BB18 BB20 BB28 BB30 BB33 DD08 DD16 DD18 DD37 DD43 DD79 DD84 EE14 EE16 EE17 FF13 FF14 FF18 FF22 HH15 5F033 HH04 HH07 HH09 HH18 HH19 HH28 HH33 HH34 JJ18 JJ19 JJ33 KK07 KK25 KK27 KK33 MM05 MM08 NN06 NN07 NN29 PP09 PP12 PP15 QQ08 QQ09 QQ10 QQ13 QQ16 QQ19 QQ25 QQ28 QQ31 QQ35 QQ37 QQ48 QQ58 QQ65 QQ73 RR03 RR04 RR06 RR08 SS08 SS09 SS13 SS15 TT08 XX03 XX09 5F040 EC07 EF02 EF09 EH01 EH02 EH08 EJ07 EK05 FA05 FA08 FA16 FA18 FC11 FC21 Continued on the front page F-term (reference) 4M104 BB01 BB02 BB14 BB18 BB20 BB28 BB30 BB33 DD08 DD16 DD18 DD37 DD43 DD79 DD84 EE14 EE16 EE17 FF13 FF14 FF18 FF22 HH15 5F033 HH04 HH07 HH09 HH18 H33 KK KK MM08 NN06 NN07 NN29 PP09 PP12 PP15 QQ08 QQ09 QQ10 QQ13 QQ16 QQ19 QQ25 QQ28 QQ31 QQ35 QQ37 QQ48 QQ58 QQ65 QQ73 RR03 RR04 RR06 RR08 SS08 SS09 SS13 SS15 TT08 XX03 XX09 5E08 EF09 EF09 EC08 EF09 EF09 EF09 EF09 EF09 EF09
Claims (16)
たフィールド絶縁膜を設け、前記半導体基板上にゲート
絶縁膜,ゲート電極および第1の絶縁膜が順次積層され
前記ゲート絶縁膜,ゲート電極および第1の絶縁膜の側
壁に側壁絶縁膜が形成されたゲート構造部を複数設け、
前記ゲート電極を挟むように前記半導体基板表面にソー
ス/ドレインの拡散層を設け、前記半導体基板上および
前記ゲート構造部上に第2の絶縁膜を設け、前記第2の
絶縁膜上に層間絶縁膜を設け、前記層間絶縁膜および前
記第2の絶縁膜の所定部分が除去されることにより前記
ゲート構造部の間の前記半導体基板の表面が露出した第
1の開口部および前記フィールド絶縁膜と前記半導体基
板の両方の表面が露出した第2の開口部を設け、前記第
1の開口部および第2の開口部を介して前記半導体基板
の表面と電気的に接続される配線層を前記層間絶縁膜上
に設けた半導体装置であって、 前記第2の絶縁膜は、前記側壁絶縁膜の側面と前記層間
絶縁膜との間の膜厚を水素を含む雰囲気中での熱処理の
際に水素が通り抜け可能な薄い膜厚としたことを特徴と
する半導体装置。A field insulating film embedded in a groove formed in a semiconductor substrate, wherein a gate insulating film, a gate electrode, and a first insulating film are sequentially stacked on the semiconductor substrate; And providing a plurality of gate structures in which side wall insulating films are formed on side walls of the first insulating film;
A source / drain diffusion layer is provided on the surface of the semiconductor substrate so as to sandwich the gate electrode, a second insulating film is provided on the semiconductor substrate and the gate structure, and an interlayer insulating film is provided on the second insulating film. A first opening where the surface of the semiconductor substrate is exposed between the gate structure portions by removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second insulating film, and the field insulating film; A second opening that exposes both surfaces of the semiconductor substrate, and a wiring layer electrically connected to the surface of the semiconductor substrate through the first opening and the second opening; A semiconductor device provided over an insulating film, wherein the second insulating film has a thickness between a side surface of the side wall insulating film and the interlayer insulating film, the thickness of the second insulating film being increased by heat treatment in an atmosphere containing hydrogen. Has a thin film thickness through which A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
間絶縁膜との間の膜厚を零としたことを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the second insulating film between the side surface of the sidewall insulating film and the interlayer insulating film is zero.
酸化膜であることを特徴とする請求項1または2記載の
半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the sidewall insulating film and the interlayer insulating film are silicon oxide films.
の絶縁膜と同じ領域に下層絶縁膜を設けたことを特徴と
する請求項2記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second insulating film is in contact with a lower portion of said second insulating film.
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a lower insulating film is provided in the same region as said insulating film.
は、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項4記
載の半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the sidewall insulating film, the interlayer insulating film, and the lower insulating film are silicon oxide films.
シリコン酸窒化膜であることを特徴とする請求項1,
2,3,4または5記載の半導体装置。6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating film is a silicon nitride film or a silicon oxynitride film.
6. The semiconductor device according to 2, 3, 4, or 5.
を特徴とする請求項1,2,3,4または5記載の半導
体装置。7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating film is a metal oxide film.
ルド絶縁膜を埋め込む工程と、 前記半導体基板上にゲート絶縁膜,ゲート電極および第
1の絶縁膜が順次積層され前記ゲート絶縁膜,ゲート電
極および第1の絶縁膜の側壁に側壁絶縁膜が形成された
ゲート構造部を複数形成する工程と、 前記ゲート電極を挟むように前記半導体基板表面にソー
ス/ドレインの拡散層を形成する工程と、 前記半導体基板表面に対して水平方向への成長が抑制さ
れる方法により前記半導体基板上および前記ゲート構造
部上に第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜を形成後、全面に層間絶縁膜を形成す
る工程と、 前記層間絶縁膜および前記第2の絶縁膜を選択的にエッ
チングして、前記ゲート構造部の間の前記半導体基板の
表面が露出した第1の開口部を自己整合的に形成すると
同時に、前記フィールド絶縁膜と前記半導体基板の両方
の表面が露出した第2の開口部を形成する工程と、 前記第1の開口部および第2の開口部を介して前記半導
体基板の表面と電気的に接続される配線層を前記層間絶
縁膜上に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。8. A step of forming a groove in a semiconductor substrate and embedding a field insulating film in the groove; and forming a gate insulating film, a gate electrode, and a first insulating film on the semiconductor substrate in that order; Forming a plurality of gate structures in which a sidewall insulating film is formed on sidewalls of the electrode and the first insulating film; and forming source / drain diffusion layers on the surface of the semiconductor substrate so as to sandwich the gate electrode. Forming a second insulating film on the semiconductor substrate and the gate structure by a method in which growth in a horizontal direction with respect to the surface of the semiconductor substrate is suppressed; and after forming the second insulating film. Forming an interlayer insulating film on the entire surface; and selectively etching the interlayer insulating film and the second insulating film to expose a surface of the semiconductor substrate between the gate structure portions. Forming a second opening in which both surfaces of the field insulating film and the semiconductor substrate are exposed at the same time as forming the opening in a self-aligning manner; and forming the first opening and the second opening. Forming a wiring layer electrically connected to the surface of the semiconductor substrate via the interlayer insulating film through the interlayer insulating film.
基板表面に対して垂直に入射する成分のみを取り出した
異方性の強いスパッタで成膜することを特徴とする請求
項8記載の半導体装置の製造方法。9. The method according to claim 8, wherein the step of forming the second insulating film is performed by strong anisotropy sputtering that extracts only a component that is perpendicularly incident on the surface of the semiconductor substrate. Of manufacturing a semiconductor device.
程は、層間絶縁膜を選択的にエッチングする第1のエッ
チング工程と、第2の絶縁膜を選択的にエッチングする
第2のエッチング工程とからなり、前記第2の絶縁膜は
前記第1のエッチング工程によるエッチングのストッパ
ー膜となることを特徴とする請求項8または9記載の半
導体装置の製造方法。10. The step of forming the first and second openings includes a first etching step of selectively etching an interlayer insulating film, and a second etching step of selectively etching a second insulating film. 10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the method further comprises the step of: forming the second insulating film as a stopper film for etching in the first etching step.
ン酸化膜で形成することを特徴とする請求項8,9また
は10記載の半導体装置の製造方法。11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the sidewall insulating film and the interlayer insulating film are formed of a silicon oxide film.
導体基板表面に対して水平方向への成長が抑制される方
法により前記半導体基板上および前記ゲート構造部上に
下層絶縁膜を形成し、前記下層絶縁膜上に前記第2の絶
縁膜を形成するとともに、 第1および第2の開口部を形成する工程は、前記層間絶
縁膜および前記第2の絶縁膜に加えて前記下層絶縁膜を
選択的にエッチングすることを特徴とする請求項8また
は9記載の半導体装置の製造方法。12. Before forming a second insulating film, a lower insulating film is formed on the semiconductor substrate and the gate structure by a method in which growth in a horizontal direction with respect to the surface of the semiconductor substrate is suppressed. Forming the second insulating film on the lower insulating film, and forming the first and second openings, in addition to the interlayer insulating film and the second insulating film, The method according to claim 8, wherein the film is selectively etched.
程は、層間絶縁膜を選択的にエッチングする第1のエッ
チング工程と、第2の絶縁膜および下層絶縁膜を連続し
て選択的にエッチングする第2のエッチング工程とから
なり、前記第2の絶縁膜は前記第1のエッチング工程に
よるエッチングのストッパー膜となることを特徴とする
請求項12記載の半導体装置の製造方法。13. The step of forming the first and second openings includes a first etching step of selectively etching an interlayer insulating film, and a selective etching of a second insulating film and a lower insulating film successively. 13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, further comprising a second etching step of etching the first insulating film, wherein the second insulating film serves as a stopper film for the etching in the first etching step.
とは、シリコン酸化膜で形成することを特徴とする請求
項12または13記載の半導体装置の製造方法。14. The method according to claim 12, wherein the sidewall insulating film, the lower insulating film, and the interlayer insulating film are formed of a silicon oxide film.
はシリコン酸窒化膜で形成することを特徴とする請求項
8,9,10,11,12,13または14記載の半導
体装置の製造方法。15. The method according to claim 8, wherein said second insulating film is formed of a silicon nitride film or a silicon oxynitride film. .
ることを特徴とする請求項8,9,10,11,12,
13または14記載の半導体装置の製造方法。16. The semiconductor device according to claim 8, wherein the second insulating film is formed of a metal oxide film.
15. The method for manufacturing a semiconductor device according to 13 or 14.
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-
1999
- 1999-05-12 JP JP13089299A patent/JP2000323430A/en active Pending
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