[go: up one dir, main page]

JP2007150234A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2007150234A
JP2007150234A JP2006149399A JP2006149399A JP2007150234A JP 2007150234 A JP2007150234 A JP 2007150234A JP 2006149399 A JP2006149399 A JP 2006149399A JP 2006149399 A JP2006149399 A JP 2006149399A JP 2007150234 A JP2007150234 A JP 2007150234A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sidewall spacer
gate
gate electrode
film
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006149399A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chiaki Kudo
千秋 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006149399A priority Critical patent/JP2007150234A/en
Publication of JP2007150234A publication Critical patent/JP2007150234A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

【課題】ゲート長に依存することなく均一な組成を持つFUSI構造を有する半導体装置及びその製造方法を実現できるようにする。
【解決手段】FUSI化されたゲート長が異なる第1のゲート電極14T1及び第2のゲート電極T2を有する半導体装置において、第1のゲート電極14T1には第1のサイドウォールスペーサ105との第2のサイドウォールスペーサ106とが順次形成され、第1のサイドウォールスペーサ105の上端は、第1のゲート電極14T1の上面及び第2のサイドウォールスペーサ106の上端よりも低く且つ第1のサイドウォールスペーサ105と第2のサイドウォールスペーサ106とは互いのエッチング特性が異なる。第2のゲート電極14T2においても、第1のサイドウォールスペーサ105の上端は、第2のゲート電極14T2の上面及び第2のサイドウォールスペーサ106の上端よりも低い。
【選択図】図1
A semiconductor device having a FUSI structure having a uniform composition without depending on a gate length and a method for manufacturing the same can be realized.
In a semiconductor device having a first gate electrode and a second gate electrode with different FUSI gate lengths, the first gate electrode is connected to a second sidewall spacer. The first sidewall spacers 106 are sequentially formed, and the upper end of the first sidewall spacer 105 is lower than the upper surface of the first gate electrode 14T1 and the upper end of the second sidewall spacer 106, and the first sidewall spacer 106 is formed. The etching characteristics of 105 and the second sidewall spacer 106 are different from each other. Also in the second gate electrode 14T2, the upper end of the first sidewall spacer 105 is lower than the upper surface of the second gate electrode 14T2 and the upper end of the second sidewall spacer 106.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、フルシリサイド(Fully Silicided:FUSI)構造を有する電界効果トランジスタを含む半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a semiconductor device including a field effect transistor having a fully silicided (FUSI) structure and a manufacturing method thereof.

従来から、半導体集積回路装置に集積化される半導体素子の集積度が増しており、例えばMIS(metal-insulator-semiconductor)型電界効果トランジスタ(FET:field-effect transistor)を構成するゲート電極を微細化すると共に、ゲート絶縁膜の絶縁膜材料に高誘電体を用いてゲート絶縁膜の電気的薄膜化を実現する手法が用いられつつある。しかしながら、通常、ゲート電極に用いられるポリシリコンは不純物注入を行なってもその空乏化が避けられず、該空乏化によりゲート絶縁膜の膜厚が電気的に増大した状態となるため、FETの性能の向上を妨げる要因となっている。   2. Description of the Related Art Conventionally, the degree of integration of semiconductor elements integrated in a semiconductor integrated circuit device has increased. For example, a gate electrode constituting a field-effect transistor (FET) is finely formed. At the same time, a method of realizing an electrical thinning of the gate insulating film by using a high dielectric material as an insulating film material of the gate insulating film is being used. However, normally, polysilicon used for the gate electrode cannot be depleted even if impurity implantation is performed, and the gate insulating film thickness is electrically increased by the depletion, so that the performance of the FET It is a factor that hinders improvement.

近年では、ゲート電極の空乏化を防止できるゲート電極構造が提案されている。例えば、ゲート電極を構成するシリコン材料に金属材料を反応させて、シリコン材料の全体をシリサイド化するフルシリサイド(FUSI)構造もゲート電極の空乏化を抑制する有効な方法として報告されている。   In recent years, gate electrode structures that can prevent depletion of the gate electrode have been proposed. For example, a full silicide (FUSI) structure in which a metal material is reacted with a silicon material forming the gate electrode to silicide the entire silicon material has been reported as an effective method for suppressing depletion of the gate electrode.

以下に挙げた非特許文献1には、FUSI構造の形成方法が記載されている。また、非特許文献2には、FUSI電極にN型FETとP型FETとでは異なる材料、例えばN型FETにはNiSiを用い、P型FETにはNi3Siを用いる構成が提案されている。 Non-Patent Document 1 listed below describes a method for forming a FUSI structure. Non-Patent Document 2 proposes a structure in which different materials are used for the FUSI electrode in the N-type FET and the P-type FET, for example, NiSi is used for the N-type FET and Ni 3 Si is used for the P-type FET. .

図23(a)〜図23(d)は非特許文献1に示される従来のMIS型FETの製造方法のFUSI電極の形成工程における要部の断面構成を示している。   FIG. 23A to FIG. 23D show the cross-sectional configuration of the main part in the process of forming the FUSI electrode in the conventional MIS type FET manufacturing method shown in Non-Patent Document 1.

まず、図23(a)に示すように、シリコンからなる半導体基板1の上部に素子分離膜2を形成し、その後、半導体基板1の素子分離膜2により区画されたN型FET領域A及びP型FET領域Bの上に、ゲート絶縁膜3及び導電性を有するポリシリコン膜を順次形成する。続いて、形成したポリシリコン膜をパターニングして、N型FET領域Aには第1のゲート電極形成膜4Aを形成し、P型FET領域Bには第2のゲート電極形成膜4Bを形成する。続いて、各ゲート電極形成膜4A、4Bの側面上に絶縁性のサイドウォールスペーサ5を形成し、さらに、形成した各サイドウォールスペーサ5をマスクとして、半導体基板1の活性領域にソースドレイン領域6をそれぞれ形成する。続いて、半導体基板1の上に各ゲート電極形成膜4A、4B及びサイドウォールスペーサ5を覆うように層間絶縁膜7を形成し、形成した層間絶縁膜7に対して、化学機械研磨(CMP)法等により各ゲート電極形成膜4A、4Bを露出させる。   First, as shown in FIG. 23A, an element isolation film 2 is formed on an upper part of a semiconductor substrate 1 made of silicon, and then N-type FET regions A and P partitioned by the element isolation film 2 of the semiconductor substrate 1 are formed. A gate insulating film 3 and a conductive polysilicon film are sequentially formed on the type FET region B. Subsequently, the formed polysilicon film is patterned to form a first gate electrode formation film 4A in the N-type FET region A, and a second gate electrode formation film 4B in the P-type FET region B. . Subsequently, insulating sidewall spacers 5 are formed on the side surfaces of the gate electrode formation films 4A and 4B, and the source / drain regions 6 are formed in the active region of the semiconductor substrate 1 using the formed sidewall spacers 5 as a mask. Respectively. Subsequently, an interlayer insulating film 7 is formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the gate electrode forming films 4A and 4B and the sidewall spacers 5, and the formed interlayer insulating film 7 is subjected to chemical mechanical polishing (CMP). Each gate electrode formation film 4A, 4B is exposed by a method or the like.

次に、図23(b)に示すように、層間絶縁膜7の上にP型FET領域Bを開口するレジストパターン8を形成し、形成したレジストパターン8をマスクとしてp型FET領域Bの層間絶縁膜7から露出する第2のゲート電極形成膜4Bの上部をエッチングして除去する。   Next, as shown in FIG. 23B, a resist pattern 8 that opens the P-type FET region B is formed on the interlayer insulating film 7, and the interlayer of the p-type FET region B is formed using the formed resist pattern 8 as a mask. The upper part of the second gate electrode formation film 4B exposed from the insulating film 7 is removed by etching.

次に、図23(c)に示すように、レジストパターン8を除去した後、各ゲート電極形成膜4A、4Bを露出する層間絶縁膜7の上にニッケルからなる金属膜9を堆積する。   Next, as shown in FIG. 23C, after removing the resist pattern 8, a metal film 9 made of nickel is deposited on the interlayer insulating film 7 exposing the gate electrode formation films 4A and 4B.

次に、図23(d)に示すように、半導体基板1に対して熱処理を行なって、ポリシリコンからなる各ゲート電極形成膜4A、4Bと金属膜9とを互いに反応させることにより、N型FET領域Aには上部がシリサイド化された第1のゲート電極10Aが形成され、P型FET領域Bにはフルシリサイド化された第2のゲート電極10Bが形成される。非特許文献1においては、N型FETを構成する第1のゲート電極10Aの下部にはポリシリコンからなるゲート電極形成膜4Aの一部が残存し、P型FETを構成する第2のゲート電極10Bの下部にはポリシリコンからなるゲート電極形成膜4Bは残存せず、すべてNiSiとなる。   Next, as shown in FIG. 23D, a heat treatment is performed on the semiconductor substrate 1 so that the gate electrode formation films 4A and 4B made of polysilicon react with each other and the metal film 9 to react with each other. A first gate electrode 10A whose upper part is silicided is formed in the FET region A, and a second gate electrode 10B which is fully silicided is formed in the P-type FET region B. In Non-Patent Document 1, a part of the gate electrode formation film 4A made of polysilicon remains below the first gate electrode 10A constituting the N-type FET, and the second gate electrode constituting the P-type FET. The gate electrode formation film 4B made of polysilicon does not remain below 10B, and is all made of NiSi.

また、非特許文献2においては、金属膜を厚く堆積することにより、第1のゲート電極10Aの全体をNiSiとし、第2のゲート電極10bの全体をNi3Siとする構成が記載されている。
2004 IEEE, Proposal of New HfSiON CMOS Fabrication Process (HAMDAMA) for Low Standby Power Device, T.Aoyama et.al 2004 IEEE, Dual Workfunction Ni-Silicide/HfSiON Gate Stacks by Phase-Controlled Full-Silicidation (PC-FUSI) Technique for 45nm-node LSTP and LOP Devices, K.Takahashi et.al
Non-Patent Document 2 describes a configuration in which the entire first gate electrode 10A is NiSi and the entire second gate electrode 10b is Ni 3 Si by depositing a thick metal film. .
2004 IEEE, Proposal of New HfSiON CMOS Fabrication Process (HAMDAMA) for Low Standby Power Device, T. Aoyama et.al 2004 IEEE, Dual Workfunction Ni-Silicide / HfSiON Gate Stacks by Phase-Controlled Full-Silicidation (PC-FUSI) Technique for 45nm-node LSTP and LOP Devices, K. Takahashi et.al

本願発明者は、従来のFUSI構造について種々の検討を重ねた結果、MISFETにおけるゲート電極をFUSI化する際に、ゲート電極形成用のポリシリコン膜のフルシリサイド化が不均一となるという現象を見出した。この現象は、特にゲート長が比較的に大きい場合に顕著となる。図24(a)及び図24(b)にこの現象を示す。   As a result of various studies on the conventional FUSI structure, the inventor of the present application has found a phenomenon that the full silicidation of the polysilicon film for forming the gate electrode becomes non-uniform when the gate electrode in the MISFET is made FUSI. It was. This phenomenon is particularly noticeable when the gate length is relatively large. FIG. 24A and FIG. 24B show this phenomenon.

図24(a)に示すように、半導体基板1の活性領域の上に、それぞれポリシリコンからなる第1のゲート電極形成膜4Cと該第1のゲート電極形成膜4Cよりもゲート長が大きい第2のゲート電極形成膜4Dとが形成されている。この場合に、従来のゲート電極のシリサイド化工程では、各ゲート電極形成膜4C、4Dの上に堆積された金属膜9から金属原子がポリシリコン中に拡散するだけではなく、各サイドウォールスペーサ5の上側及びその近傍部分からも金属がポリシリコン中に供給される。すなわち、各ゲート電極形成膜4C、4Dの上に堆積したゲート長方向の両側部から金属が過剰に供給される結果、各ポリシリコンにおけるサイドウォールスペーサ5の近傍においては、シリサイド化が過反応となる。   As shown in FIG. 24A, a first gate electrode formation film 4C made of polysilicon and a gate length longer than those of the first gate electrode formation film 4C are formed on the active region of the semiconductor substrate 1, respectively. 2 gate electrode formation film 4D. In this case, in the conventional silicidation process of the gate electrode, not only the metal atoms diffuse into the polysilicon from the metal film 9 deposited on the respective gate electrode formation films 4C and 4D, but also the sidewall spacers 5 Metal is also supplied into the polysilicon from the upper side and the vicinity thereof. That is, as a result of excessive supply of metal from both sides in the gate length direction deposited on the gate electrode formation films 4C and 4D, silicidation is overreacted in the vicinity of the sidewall spacer 5 in each polysilicon. Become.

これにより、図24(b)に示すように、ゲート長が相対的に小さい第1のゲート電極形成膜4CをFUSI化して所望の組成比を有する第1のゲート電極10Cを形成した場合に、ゲート長が相対的に大きい第2のゲート電極形成膜4Dは全てをシリサイド化することができず、シリサイド化された第2のゲート電極10Dの下部にポリシリコンからなる第2のゲート電極形成膜4Dの一部が残存する。   Accordingly, as shown in FIG. 24B, when the first gate electrode forming film 4C having a relatively small gate length is changed to FUSI to form the first gate electrode 10C having a desired composition ratio, The second gate electrode formation film 4D having a relatively large gate length cannot be entirely silicided, and the second gate electrode formation film made of polysilicon is formed under the silicided second gate electrode 10D. A part of 4D remains.

一方、ゲート長が相対的に大きい第2のゲート電極形成膜4DをFUSI化して第2のゲート電極10Dを形成した場合は、ゲート長が相対的に小さい第1のゲート電極形成膜4Cには金属が過剰に供給されるため、所望の組成比よりも金属リッチな第1のゲート電極10Cが形成される。   On the other hand, when the second gate electrode 10D is formed by converting the second gate electrode formation film 4D having a relatively large gate length to FUSI, the first gate electrode formation film 4C having a relatively small gate length is formed on the first gate electrode formation film 4C. Since the metal is supplied excessively, the first gate electrode 10C rich in metal than the desired composition ratio is formed.

さらに、ゲート長が相対的に大きい第2のゲート電極形成膜4DをFUSI化する際には、それを構成するポリシリコンのサイドウォールスペーサ5から離れた中央部分に対しては該ポリシリコンの上側部分に堆積された金属のみが供給される。これに対して、ポリシリコンにおけるサイドウォールスペーサ5に隣接する近傍部分においては、該ポリシリコンの上側部分に堆積された金属だけではなく、各サイドウォールスペーサ5の上側部分及びその近傍部分からも金属がポリシリコン中に供給される。従って、第2のゲート電極10Dは、サイドウォールスペーサ5から離れた中央部分に比べてサイドウォールスペーサ5に隣接する近傍部分の方が金属リッチとなるため組成が不均一に形成される。このように、ゲート長が比較的に大きいFETにおいては、ゲート電極の組成がサイドウォールスペーサ5の近傍部分とゲート電極の中央部分とで異なってしまうため、FETのしきい値電圧がばらつく原因となる。   Further, when the second gate electrode formation film 4D having a relatively large gate length is made into FUSI, the upper portion of the polysilicon is not formed in the central portion away from the polysilicon sidewall spacer 5 constituting the second gate electrode formation film 4D. Only the metal deposited on the part is supplied. On the other hand, not only the metal deposited on the upper part of the polysilicon but also the upper part of each side wall spacer 5 and the vicinity thereof in the vicinity of the polysilicon adjacent to the sidewall spacer 5. Is supplied in polysilicon. Accordingly, the second gate electrode 10 </ b> D has a non-uniform composition because the metal portion in the vicinity adjacent to the sidewall spacer 5 is richer than the central portion separated from the sidewall spacer 5. As described above, in the FET having a relatively large gate length, the composition of the gate electrode is different between the vicinity of the sidewall spacer 5 and the central portion of the gate electrode. Become.

また、従来のFUSI化方法を、抵抗素子又は容量素子の上部電極に適用する場合においても、抵抗素子の場合は抵抗値がばらついたり、容量素子の場合は容量値がばらついたりする原因となる。   Further, when the conventional FUSI method is applied to the resistance element or the upper electrode of the capacitive element, the resistance value varies in the case of the resistive element, and the capacitance value varies in the case of the capacitive element.

本発明は、前記従来の問題を解決し、ゲート長に依存することなく均一な組成を持つFUSI構造を有する半導体装置及びその製造方法を実現できるようにすることを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to realize a semiconductor device having a FUSI structure having a uniform composition without depending on the gate length and a method for manufacturing the same.

前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置及びその製造方法を、ゲート電極の側面上に設けるサイドウォールスペーサをゲート電極側から第1のサイドウォールスペーサ及び第2のサイドウォールスペーサを含む積層構造とし、ゲート電極と接する第1のサイドウォールの上部を除去することにより、第2のサイドウォールスペーサとゲート電極の側面との間に空隙部を設ける構成とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor device and a method for manufacturing the same, including a first sidewall spacer and a second sidewall spacer provided on a side surface of the gate electrode from the gate electrode side. A stacked structure is employed, and an upper portion of the first sidewall in contact with the gate electrode is removed, so that a gap is provided between the second sidewall spacer and the side surface of the gate electrode.

具体的に、本発明に係る半導体装置は、金属によりフルシリサイド化された第1のゲート電極を有する第1のMIS型トランジスタを備えた半導体装置を対象とし、第1のMIS型トランジスタは、半導体領域上に形成された第1のゲート絶縁膜と、第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、第1のゲート電極の側面上に形成された第1のサイドウォールスペーサと、第1のゲート電極の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて形成された第2のサイドウォールスペーサとを有し、第1のサイドウォールスペーサと第2のサイドウォールスペーサとは互いのエッチング特性が異なっており、第1のサイドウォールスペーサの上端は、第1のゲート電極の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低く形成されていることを特徴とする。   Specifically, the semiconductor device according to the present invention is directed to a semiconductor device including a first MIS transistor having a first gate electrode that is fully silicided with a metal. The first MIS transistor is a semiconductor device. A first gate insulating film formed on the region; a first gate electrode formed on the first gate insulating film; and a first sidewall spacer formed on a side surface of the first gate electrode And a second sidewall spacer formed on the side surface of the first gate electrode with a first sidewall spacer interposed therebetween. The first sidewall spacer and the second sidewall spacer are The etching characteristics are different from each other, and the upper end of the first sidewall spacer is lower than the upper surface of the first gate electrode and the upper end of the second sidewall spacer. Characterized in that it is.

本発明の半導体装置によると、第1のゲート電極の側面上に形成される第1のサイドウォールスペーサの上端は、第1のゲート電極の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低いため、第1のゲート電極の側面と第2のサイドウォールとの間にそれぞれ空隙が生じる。これにより、サイドウォールを含め第1のゲート電極の上に金属膜を堆積して行なうシリサイド化工程において、第1のゲート電極の両側面上における第2のサイドウォールとの間の空隙によって、堆積された金属膜がゲート電極上で切り離されるか又は膜厚が小さくなる。このため、第1のゲート電極にはその上方に位置する金属のみが供給されて、他の領域から金属がほとんど供給されることがない。このため、第1のゲート電極はその大きさ(ゲート長寸法)に拘わらず、FUSI化されたゲート電極の組成が均一となる。   According to the semiconductor device of the present invention, the upper end of the first sidewall spacer formed on the side surface of the first gate electrode is lower than the upper surface of the first gate electrode and the upper end of the second sidewall spacer. A gap is generated between the side surface of the first gate electrode and the second sidewall. Thus, in the silicidation process performed by depositing a metal film on the first gate electrode including the sidewall, the deposition is caused by the gap between the second sidewall on both side surfaces of the first gate electrode. The formed metal film is cut off on the gate electrode or the film thickness is reduced. Therefore, only the metal located above the first gate electrode is supplied, and the metal is hardly supplied from other regions. Therefore, the composition of the FUSI gate electrode becomes uniform regardless of the size (gate length dimension) of the first gate electrode.

本発明の半導体装置において、第2のサイドウォールスペーサの上端は、第1のゲート電極の上面よりも高いことが好ましい。   In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the upper end of the second sidewall spacer is higher than the upper surface of the first gate electrode.

本発明の半導体装置は、金属によりフルシリサイド化された、第1のゲート電極に比べてゲート長が大きい第2のゲート電極を有する第2のMIS型トランジスタをさらに備え、第2のMIS型トランジスタは、半導体領域上に形成された第2のゲート絶縁膜と、第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、第2のゲート電極の側面上に形成された第1のサイドウォールスペーサと、第2のゲート電極の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて形成された第2のサイドウォールスペーサとを有し、第1のサイドウォールスペーサの上端は、第2のゲート電極の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低く形成されており、第1のMIS型トランジスタの導電型と第2のMIS型トランジスタの導電型とは同一であることが好ましい。   The semiconductor device of the present invention further includes a second MIS type transistor having a second gate electrode that is fully silicided with a metal and has a gate length larger than that of the first gate electrode. Includes a second gate insulating film formed on the semiconductor region, a second gate electrode formed on the second gate insulating film, and a first gate electrode formed on the side surface of the second gate electrode. A side wall spacer and a second side wall spacer formed on the side surface of the second gate electrode with the first side wall spacer interposed, and the upper end of the first side wall spacer is Are formed lower than the upper surface of the gate electrode and the upper end of the second sidewall spacer, and the conductivity type of the first MIS transistor and the conductivity type of the second MIS transistor are Identical it is preferable that.

この場合に、第1のゲート電極の上面及び第2のゲート電極の上面は、半導体領域の上面からの高さが互いに等しいことが好ましい。   In this case, it is preferable that the top surface of the first gate electrode and the top surface of the second gate electrode have the same height from the top surface of the semiconductor region.

また、この場合に、第1のゲート電極と第2のゲート電極とは互いの組成が同一であることが好ましい。   In this case, it is preferable that the first gate electrode and the second gate electrode have the same composition.

本発明の半導体装置は、金属によりフルシリサイド化された第3のゲート電極を有する第3のMIS型トランジスタをさらに備え、第3のMIS型トランジスタは、半導体領域上に形成された第3のゲート絶縁膜と、第3のゲート絶縁膜上に形成された第3のゲート電極と、第3のゲート電極の側面上に形成された第1のサイドウォールスペーサと、第3のゲート電極の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて形成された第2のサイドウォールスペーサとを有し、第1のサイドウォールスペーサの上端は、第3のゲート電極の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低く形成されており、第1のMIS型トランジスタの導電型と第3のMIS型トランジスタの導電型とは互いに異なることが好ましい。   The semiconductor device of the present invention further includes a third MIS transistor having a third gate electrode that is fully silicided with a metal, and the third MIS transistor is a third gate formed on the semiconductor region. An insulating film; a third gate electrode formed on the third gate insulating film; a first sidewall spacer formed on a side surface of the third gate electrode; and a side surface of the third gate electrode. And the second sidewall spacer formed with the first sidewall spacer interposed therebetween, and the upper end of the first sidewall spacer is the upper surface of the third gate electrode and the second sidewall spacer. Preferably, the conductivity type of the first MIS transistor is different from the conductivity type of the third MIS transistor.

この場合に、第1のゲート電極と第3のゲート電極とは、互いの組成が異なることが好ましい。   In this case, it is preferable that the first gate electrode and the third gate electrode have different compositions.

本発明の半導体装置は、金属によりフルシリサイド化された抵抗体を有する抵抗素子をさらに備え、抵抗素子は、半導体領域上に設けられた素子分離領域上に形成された抵抗体と、抵抗体の側面上に形成された第1のサイドウォールスペーサと、抵抗体の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて形成された第2のサイドウォールスペーサとを有し、第1のサイドウォールスペーサの上端は、第抵抗体の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低く形成されていることが好ましい。   The semiconductor device of the present invention further includes a resistor element having a resistor that is fully silicided with a metal. The resistor element includes a resistor formed on an element isolation region provided on the semiconductor region, and a resistor element. A first sidewall spacer having a first sidewall spacer formed on the side surface; and a second sidewall spacer formed on the side surface of the resistor with the first sidewall spacer interposed therebetween. It is preferable that the upper end of is formed lower than the upper surface of the second resistor and the upper end of the second sidewall spacer.

この場合に、第1のゲート電極と抵抗体とは、互いの組成が同一であることが好ましい。   In this case, it is preferable that the first gate electrode and the resistor have the same composition.

本発明の半導体装置は、金属によりフルシリサイド化された上部電極を有する容量素子をさらに備え、容量素子は、半導体領域上に形成された容量絶縁膜と、容量絶縁膜上に形成された上部電極と、上部電極の側面上に形成された第1のサイドウォールスペーサと、上部電極の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて形成された第2のサイドウォールスペーサとを有し、第1のサイドウォールスペーサの上端は、上部電極の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低く形成されていることが好ましい。   The semiconductor device of the present invention further includes a capacitive element having an upper electrode that is fully silicided with a metal. The capacitive element includes a capacitive insulating film formed on the semiconductor region and an upper electrode formed on the capacitive insulating film. And a first sidewall spacer formed on the side surface of the upper electrode, and a second sidewall spacer formed on the side surface of the upper electrode with the first sidewall spacer interposed therebetween, The upper end of one sidewall spacer is preferably formed lower than the upper surface of the upper electrode and the upper end of the second sidewall spacer.

この場合に、第1のゲート電極と上部電極とは互いの組成が同一であることが好ましい。   In this case, it is preferable that the first gate electrode and the upper electrode have the same composition.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、第1のゲート絶縁膜上に第1のゲート電極を有する第1のMIS型トランジスタを備えた半導体装置の製造方法を対象とし、半導体領域上に第1のゲート絶縁膜を形成する工程(a)と、第1のゲート絶縁膜上に第1のゲート用シリコン膜を形成する工程(b)と、第1のゲート用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを形成する工程(c)と、第1のゲート用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて第2のサイドウォールスペーサを形成する工程(d)と、工程(d)の後に、第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを第1のゲート用シリコン膜の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程(e)と、工程(e)の後に、第1のゲート用シリコン膜の上に金属膜を形成する工程(f)と、第1のゲート用シリコン膜を金属膜によりフルシリサイド化して第1のゲート電極を形成する工程(g)とを備えていることを特徴とする。   A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is directed to a method for manufacturing a semiconductor device including a first MIS transistor having a first gate electrode on a first gate insulating film. (A) forming a first gate insulating film, (b) forming a first gate silicon film on the first gate insulating film, and a first on the side surface of the first gate silicon film. A step (c) of forming a second side wall spacer, a step (d) of forming a second side wall spacer with the first side wall spacer interposed on the side surface of the first gate silicon film, and a step After (d), etching is performed on the first sidewall spacer, and the height of the upper end of the first sidewall spacer is set to the upper surface of the first gate silicon film and the second sidewall spacer. The step (e) of lowering the upper end, the step (f) of forming a metal film on the first gate silicon film after the step (e), and the first gate silicon film with the metal film And a step (g) of forming a first gate electrode by full silicidation.

本発明の半導体装置の製造方法によると、第1のゲート用シリコン膜を形成し、形成した第1のゲート用シリコン側面上に第1のサイドウォールスペーサと該第1のサイドウォールスペーサを介在させて第2のサイドウォールスペーサを順次形成する。続いて、第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを第1のゲート電極の上面よりも低くするため、その後の第2のサイドウォールスペーサ及び第1のゲート電極の上に金属膜を形成する工程において、第1のゲート電極の両側面と第2のサイドウォールとの間に空隙が生じる。この空隙によって、堆積された金属膜が第1のゲート電極上で切り離されるか又は膜厚が小さくなるため、第1のゲート電極にはその上方に位置する金属のみが供給されて、他の領域からはほとんど金属が供給されることがない。このため、第1のゲート電極はその大きさ(ゲート長寸法)に拘わらず、FUSI化されたゲート電極の組成を均一とすることができる。さらに、従来は層間絶縁膜等の成膜工程による熱処理時に発生するゲート電極材料とサイドウォールスペーサ材料との膨張率又は収縮率の違いによって半導体領域にストレスが印加されるが、本発明は第1のゲート電極の側面に形成された空隙によってこのストレスが大きく緩和される。このため、FUSI化によるストレスに起因するトランジスタ特性のばらつきを防止することができる。   According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first gate silicon film is formed, and the first sidewall spacer and the first sidewall spacer are interposed on the side surface of the formed first gate silicon. Second sidewall spacers are sequentially formed. Subsequently, etching is performed on the first sidewall spacer so that the height of the upper end of the first sidewall spacer is lower than the upper surface of the first gate electrode. In the step of forming the metal film on the first gate electrode, a gap is generated between both side surfaces of the first gate electrode and the second sidewall. Since the deposited metal film is cut off on the first gate electrode or the film thickness is reduced by this gap, only the metal located above the first gate electrode is supplied to other regions. Almost no metal is supplied. Therefore, the composition of the FUSI gate electrode can be made uniform regardless of the size (gate length dimension) of the first gate electrode. Further, conventionally, stress is applied to the semiconductor region due to the difference in expansion rate or shrinkage rate between the gate electrode material and the side wall spacer material generated during the heat treatment in the film forming process of the interlayer insulating film or the like. This stress is greatly relieved by the gap formed on the side surface of the gate electrode. Therefore, variations in transistor characteristics due to stress due to FUSI can be prevented.

本発明の半導体装置の製造方法において、工程(b)は、第1のゲート用シリコン膜上に保護絶縁膜を形成する工程を含み、工程(c)は、第1のゲート用シリコン膜及び保護絶縁膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(d)は、第1のゲート用シリコン膜及び保護絶縁膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(e)は、保護絶縁膜に対してエッチングを行って、第1のゲート用シリコン膜の上面を露出する工程を含んでいることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step (b) includes a step of forming a protective insulating film on the first gate silicon film, and the step (c) includes the first gate silicon film and the protection. Forming a first sidewall spacer on the side surface of the insulating film, and the step (d) includes interposing the first sidewall spacer on the side surface of the first gate silicon film and the protective insulating film; Preferably, the method includes a step of forming a second sidewall spacer, and step (e) preferably includes a step of etching the protective insulating film to expose the upper surface of the first gate silicon film. .

本発明の半導体装置の製造方法において、半導体装置は、第2のゲート絶縁膜上に、第1のゲート電極に比べてゲート長が大きい第2のゲート電極を有する第2のMIS型トランジスタをさらに備え、工程(a)は、半導体領域上に第2のゲート絶縁膜を形成する工程を含み、工程(b)は、第2のゲート絶縁膜上に第2のゲート用シリコン膜を形成する工程を含み、工程(c)は、第2のゲート用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(d)は、第2のゲート用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(e)は、第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを第2のゲート用シリコン膜の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程を含み、工程(f)は、第2のゲート用シリコン膜の上に金属膜を形成する工程を含み、工程(g)は、第2のゲート用シリコン膜を金属膜によりフルシリサイド化して第2のゲート電極を形成する工程を含んでいることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor device further includes a second MIS transistor having a second gate electrode having a gate length larger than that of the first gate electrode on the second gate insulating film. The step (a) includes a step of forming a second gate insulating film on the semiconductor region, and the step (b) includes a step of forming a second gate silicon film on the second gate insulating film. Step (c) includes forming a first sidewall spacer on the side surface of the second gate silicon film, and step (d) includes forming the first side wall spacer on the side surface of the second gate silicon film. Forming a second sidewall spacer by interposing the first sidewall spacer, wherein the step (e) etches the first sidewall spacer to form the first sidewall spacer; The step (f) includes a step of making the height of the upper end lower than the upper surface of the second gate silicon film and the upper end of the second sidewall spacer, and the step (f) forms a metal film on the second gate silicon film. Preferably, the step (g) includes a step of forming a second gate electrode by fully siliciding the second gate silicon film with a metal film.

本発明の導体装置の製造方法において、半導体装置は、第3のゲート絶縁膜上に、第1のゲート電極の組成と異なる組成からなる第3のゲート電極を有する第3のMIS型トランジスタをさらに備え、工程(a)は、半導体領域上に第3のゲート絶縁膜を形成する工程を含み、工程(b)は、第3のゲート絶縁膜上に第3のゲート用シリコン膜を形成する工程を含み、工程(c)は、第3のゲート用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(d)は、第3のゲート用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(e)は、第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを第3のゲート用シリコン膜の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程を含み、工程(f)は、第3のゲート用シリコン膜の上に金属膜を形成する工程を含み、工程(g)は、第3のゲート用シリコン膜を金属膜によりフルシリサイド化して第3のゲート電極を形成する工程を含み、工程(b)の後で工程(f)の前に、第3のゲート用シリコン膜に対してエッチングを行なって、第3のゲート用シリコン膜の上面の高さを第1のゲート用シリコン膜の上面よりも低くする工程(h)をさらに備えていることが好ましい。   In the method for manufacturing a conductor device of the present invention, the semiconductor device further includes a third MIS transistor having a third gate electrode having a composition different from the composition of the first gate electrode on the third gate insulating film. The step (a) includes a step of forming a third gate insulating film on the semiconductor region, and the step (b) includes a step of forming a third gate silicon film on the third gate insulating film. Step (c) includes forming a first sidewall spacer on the side surface of the third gate silicon film, and step (d) includes forming the first side wall spacer on the side surface of the third gate silicon film. Forming a second sidewall spacer by interposing the first sidewall spacer, wherein the step (e) etches the first sidewall spacer to form the first sidewall spacer; The step (f) includes a step of lowering the height of the upper end lower than the upper surface of the third gate silicon film and the upper end of the second sidewall spacer, and the step (f) includes forming a metal film on the third gate silicon film. The step (g) includes a step of forming a third gate electrode by fully siliciding the third gate silicon film with a metal film, and the step (f) is a step (f) after the step (b). Before the step (h), the third gate silicon film is etched to make the height of the upper surface of the third gate silicon film lower than that of the first gate silicon film. Furthermore, it is preferable to provide.

本発明の半導体装置の製造方法において、半導体装置は、第3のゲート絶縁膜上に、第1のゲート電極の組成と異なる組成の第3のゲート電極を有する第3のMIS型トランジスタをさらに備え、工程(a)は、半導体領域上に第3のゲート絶縁膜を形成する工程を含み、工程(b)は、第3のゲート絶縁膜上に第3のゲート用シリコン膜を形成する工程を含み、工程(c)は、第3のゲート用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(d)は、第3のゲート用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(e)は、第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを第3のゲート用シリコン膜の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程を含み、工程(e)の後に、第3のゲート用シリコン膜の上に他の金属膜を形成する工程(i)と、第3のゲート用シリコン膜を他の金属膜によりフルシリサイド化して第3のゲート電極を形成する工程(j)とをさらに備えていることが好ましい。   In the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the semiconductor device further includes a third MIS transistor having a third gate electrode having a composition different from the composition of the first gate electrode on the third gate insulating film. The step (a) includes a step of forming a third gate insulating film on the semiconductor region, and the step (b) includes a step of forming a third gate silicon film on the third gate insulating film. And step (c) includes forming a first sidewall spacer on the side surface of the third gate silicon film, and step (d) includes forming the first side wall spacer on the side surface of the third gate silicon film. A step of forming a second sidewall spacer by interposing one sidewall spacer, and the step (e) performs etching on the first sidewall spacer to form an upper surface of the first sidewall spacer. Is made lower than the upper surface of the third gate silicon film and the upper end of the second sidewall spacer, and after the step (e), another metal is formed on the third gate silicon film. Preferably, the method further includes a step (i) of forming a film and a step (j) of forming a third gate electrode by fully siliciding the third gate silicon film with another metal film.

本発明の半導体装置の製造方法において、半導体装置は、抵抗体を有する抵抗素子をさらに備え、工程(a)よりも前に、半導体領域の上部に素子分離領域を形成する工程(k)をさらに備え、工程(b)は、素子分離領域上に抵抗用シリコン膜を形成する工程を含み、工程(c)は、抵抗用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(d)は、抵抗用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(e)は、第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを抵抗用シリコン膜の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程を含み、工程(f)は、抵抗用シリコン膜の上に金属膜を形成する工程を含み、工程(g)は、抵抗用シリコン膜を金属膜によりフルシリサイド化して抵抗体を形成する工程を含んでいることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor device further includes a resistor element having a resistor, and further includes a step (k) of forming an element isolation region above the semiconductor region before the step (a). The step (b) includes a step of forming a resistance silicon film on the element isolation region, and the step (c) includes a step of forming a first sidewall spacer on the side surface of the resistance silicon film. The step (d) includes a step of forming a second sidewall spacer by interposing a first sidewall spacer on the side surface of the resistance silicon film, and the step (e) includes a first sidewall spacer. Etching to lower the height of the upper end of the first sidewall spacer lower than the upper surface of the resistance silicon film and the upper end of the second sidewall spacer, f) includes a step of forming a metal film on the resistor silicon film, and step (g) includes a step of forming a resistor by fully siliciding the resistor silicon film with the metal film. preferable.

本発明の半導体装置の製造方法において、半導体装置は、上部電極を有する容量素子をさらに備え、工程(a)は、半導体領域上に容量絶縁膜を形成する工程を含み、工程(b)は、容量絶縁膜上に容量用シリコン膜を形成する工程を含み、工程(c)は、容量用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(d)は、容量用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを介在させて第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、工程(e)は、第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを容量用シリコン膜の上面及び第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程を含み、工程(f)は、容量用シリコン膜の上に金属膜を形成する工程を含み、工程(g)は、容量用シリコン膜を金属膜によりフルシリサイド化して上部電極を形成する工程を含んでいることが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor device further includes a capacitor element having an upper electrode, and the step (a) includes a step of forming a capacitor insulating film on the semiconductor region, and the step (b) Forming a capacitor silicon film on the capacitor insulating film; step (c) includes forming a first sidewall spacer on a side surface of the capacitor silicon film; and step (d) Forming a second side wall spacer with a first side wall spacer interposed on the side surface of the silicon film, and the step (e) performs etching on the first side wall spacer, The step (f) includes a step of making the height of the upper end of the first sidewall spacer lower than the upper surface of the capacitor silicon film and the upper end of the second sidewall spacer, and the step (f) Includes the step of forming a metal film above, the step (g), it preferably includes the step of forming an upper electrode fully silicided with a metal film of the silicon film capacitor.

本発明の半導体装置及びその製造方法によると、ゲート電極のゲート長寸法に拘わらず、ゲート電極の組成が均一なFUSI構造を得られるため、しきい値電圧のばらつきを抑制することができる。その上、サイドウォールスペーサを介したFUSI化によるストレスに起因したトランジスタ特性のばらつきを防止することができる。   According to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, a FUSI structure having a uniform gate electrode composition can be obtained regardless of the gate length dimension of the gate electrode, so that variations in threshold voltage can be suppressed. In addition, variations in transistor characteristics due to stress due to FUSI via sidewall spacers can be prevented.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図1に示すように、例えばシリコン(Si)からなる半導体基板101の主面には、シャロウトレンチ分離(STI)からなる素子分離領域102によって、FET形成領域T、抵抗素子形成領域R及び容量素子形成領域Cが区画されて形成されている。ここで、抵抗素子形成領域Rは素子分離領域102上に設けられる。   FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the main surface of a semiconductor substrate 101 made of, for example, silicon (Si) is provided with an FET formation region T, a resistance element formation region R, and a capacitive element by an element isolation region 102 made of shallow trench isolation (STI). The formation region C is partitioned and formed. Here, the resistance element formation region R is provided on the element isolation region 102.

FET形成領域Tには、ゲート長が互いに異なる第1のN型FET11及び第2のN型FET12が形成され、抵抗素子形成領域Rには、幅が互いに異なる第1の抵抗素子21及び第2の抵抗素子22が形成され、容量素子形成領域Cには、上部電極の幅が互いに異なる第1の容量素子31及び第2の容量素子32が形成されている。   In the FET formation region T, the first N-type FET 11 and the second N-type FET 12 having different gate lengths are formed, and in the resistance element formation region R, the first resistance element 21 and the second N-type having different widths are formed. The first capacitive element 31 and the second capacitive element 32 having different upper electrode widths are formed in the capacitive element forming region C.

FET形成領域Tにおける第1のN型FET11及び第2のN型FET12は、それぞれ半導体基板101の上に形成されたゲート絶縁膜103と、該ゲート絶縁膜103の上に形成され、フルシリサイド化(FUSI化)された金属シリサイドからなる第1のゲート電極14T1及び該第1のゲート電極14T1よりもゲート長が大きい第2のゲート電極14T2と、各ゲート電極14T1、14T2の両側面上に順次形成された例えば酸化シリコン(SiO2 )からなる第1のサイドウォールスペーサ105及び窒化シリコン(Si34)からなる第2のサイドウォールスペーサ106と、半導体基板101における各ゲート電極14T1、14T2の側方の領域にそれぞれ形成され、N型の不純物イオンが注入されてなるN型エクステンション領域104と、半導体基板101における第2のサイドウォールスペーサ106の側方の領域にそれぞれ形成され、N型の不純物イオンが注入されてなるN型ソースドレイン領域107とにより構成されている。 The first N-type FET 11 and the second N-type FET 12 in the FET forming region T are formed on the semiconductor substrate 101 and on the gate insulating film 103, respectively, and are fully silicided. A first gate electrode 14T1 made of (FUSI) metal silicide, a second gate electrode 14T2 having a larger gate length than the first gate electrode 14T1, and both side surfaces of the gate electrodes 14T1 and 14T2 are sequentially formed. The formed first sidewall spacer 105 made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ) and second sidewall spacer 106 made of silicon nitride (Si 3 N 4 ), and the gate electrodes 14T1 and 14T2 in the semiconductor substrate 101 are formed. N-type electrodes formed in the lateral regions and implanted with N-type impurity ions. And Pensions region 104, respectively formed in a region on the side of the second sidewall spacer 106 in the semiconductor substrate 101 is constituted by an N-type source and drain regions 107 N-type impurity ions is formed by injection.

抵抗素子形成領域Rにおける第1の抵抗素子21及び第2の抵抗素子22は、それぞれがFUSI化された金属シリサイドからなる第1の抵抗体14R1及び該第1の抵抗体14R1よりも幅が大きい第2の抵抗体14R2と、各抵抗体14R1、14R2の両側面上に順次形成された第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106とにより構成されている。   The first resistance element 21 and the second resistance element 22 in the resistance element formation region R are wider than the first resistance body 14R1 and the first resistance body 14R1 each made of FUSI-formed metal silicide. The second resistor 14R2 is composed of a first sidewall spacer 105 and a second sidewall spacer 106 that are sequentially formed on both side surfaces of the resistors 14R1 and 14R2.

容量素子形成領域Cにおける第1の容量素子31及び第2の容量素子32は、MIS型の容量素子であって、それぞれ半導体基板101の上に形成された容量絶縁膜113と、該容量絶縁膜113の上に形成され、FUSI化された金属シリサイドからなる第1の上部電極14C1及び該第1の上部電極14C1よりも幅が大きい第2の上部電極14C2と、各上部電極14C1、14C2の両側面上に順次形成された第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106と、半導体基板101における各上部電極14C1、14C2の側方の領域及び容量絶縁膜113の下側に形成され、N型の不純物イオンが注入されてなる下部電極117とにより構成されている。下部電極117は、半導体基板101における容量絶縁膜113の下側に形成され、N型の不純物イオンが注入されてなるN型領域116と、半導体基板101における各上部電極14C1、14C2の側方の領域にそれぞれ形成され、N型の不純物イオンが注入されてなるN型領域104Cと、半導体基板101における第2のサイドウォールスペーサ106の側方の領域にそれぞれ形成され、N型の不純物イオンが注入されてなるN型領域107Cとにより構成されている。   The first capacitive element 31 and the second capacitive element 32 in the capacitive element formation region C are MIS type capacitive elements, and a capacitive insulating film 113 formed on the semiconductor substrate 101 and the capacitive insulating film, respectively. 113, a first upper electrode 14C1 made of FUSI-formed metal silicide, a second upper electrode 14C2 having a larger width than the first upper electrode 14C1, and both sides of each of the upper electrodes 14C1 and 14C2 The first sidewall spacer 105 and the second sidewall spacer 106 sequentially formed on the surface, the regions on the sides of the upper electrodes 14C1 and 14C2 in the semiconductor substrate 101, and the lower side of the capacitor insulating film 113 are formed. , And a lower electrode 117 into which N-type impurity ions are implanted. The lower electrode 117 is formed on the lower side of the capacitor insulating film 113 in the semiconductor substrate 101, and has an N-type region 116 into which N-type impurity ions are implanted, and a lateral side of each of the upper electrodes 14 C 1 and 14 C 2 in the semiconductor substrate 101. An N-type region 104C formed in each region and implanted with N-type impurity ions and a region formed laterally to the second sidewall spacer 106 in the semiconductor substrate 101 are implanted with N-type impurity ions. The N-type region 107 </ b> C thus formed.

第1の実施形態の特徴として、FUSI化された各ゲート電極14T1、14T2のゲート長方向の両側面上に形成された第1のサイドウォールスペーサ105は、その上端が各ゲート電極14T1、14T2の上面及び第2のサイドウォールスペーサ106の上端よりも低く形成されている。同様に、FUSI化された各抵抗体14R1、14R2及び各上部電極14C1,14C2においても、それぞれの側面上に形成された第1のサイドウォールスペーサ105の上端が各抵抗体14R1、14R2の上面又は各上部電極14C1、14C2の上面、及び第2のサイドウォールスペーサ106の上端よりも低く形成されている。   As a feature of the first embodiment, the upper ends of the first sidewall spacers 105 formed on both side surfaces in the gate length direction of the gate electrodes 14T1 and 14T2 which are made FUSI are formed at the upper ends of the gate electrodes 14T1 and 14T2. It is formed lower than the upper surface and the upper end of the second sidewall spacer 106. Similarly, in each of the resistors 14R1 and 14R2 and the upper electrodes 14C1 and 14C2 that are made FUSI, the upper ends of the first sidewall spacers 105 formed on the respective side surfaces are the upper surfaces of the resistors 14R1 and 14R2. The upper electrodes 14 </ b> C <b> 1, 14 </ b> C <b> 2 are formed lower than the upper surfaces of the second sidewall spacers 106.

なお、図1において、便宜上、それぞれ2つずつのFET11、12、抵抗素子21、22及び容量素子31、32を示しているが、半導体基板101上にはさらに多くの素子が形成されている。   In FIG. 1, for convenience, two FETs 11 and 12, resistance elements 21 and 22, and capacitive elements 31 and 32 are shown, but more elements are formed on the semiconductor substrate 101.

図2(a)は第1の実施形態に係る半導体装置におけるFUSI化された第1のゲート電極14T1の平面構成を示し、図2(b)は(a)のIIb−IIb線における断面構成を示している。図2において、図1に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。図2(a)に示す第1のゲート電極14T1の幅広部分は、素子分離領域102の上に形成されたコンタクト形成部である。図2(a)に示すように、第1のゲート電極14T1の周囲には、該第1のゲート電極14T1側から第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106が順次積層されて形成されている。また、図2(b)に示すように、第1のサイドウォールスペーサ105の上側には、第1のゲート電極14T1と第2のサイドウォールスペーサ106とに挟まれてなる空隙部105aが形成されている。ここでは、N型FETの第1のゲート電極14T1を例に示したが、第2のゲート電極14T2を含め、各抵抗素子21、22の第1及び第2の抵抗体14R1、14R2及び各容量素子31、32の第1及び第2の上部電極14C1、14C2についても同一の構造を有している。   FIG. 2A shows a planar configuration of the first gate electrode 14T1 that is made FUSI in the semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 2B shows a sectional configuration taken along the line IIb-IIb in FIG. Show. In FIG. 2, the same components as those shown in FIG. A wide portion of the first gate electrode 14T1 shown in FIG. 2A is a contact formation portion formed on the element isolation region 102. As shown in FIG. 2A, a first sidewall spacer 105 and a second sidewall spacer 106 are sequentially stacked around the first gate electrode 14T1 from the first gate electrode 14T1 side. Is formed. Further, as shown in FIG. 2B, a gap 105a formed between the first gate electrode 14T1 and the second sidewall spacer 106 is formed above the first sidewall spacer 105. ing. Here, the first gate electrode 14T1 of the N-type FET is shown as an example, but the first and second resistors 14R1 and 14R2 and the capacitors of the resistance elements 21 and 22 including the second gate electrode 14T2 are included. The first and second upper electrodes 14C1 and 14C2 of the elements 31 and 32 have the same structure.

この構成により、第1の実施形態に係る半導体装置は、それぞれがFUSI化され且つ同一の構造を有する各ゲート電極14T1、14T2、各抵抗体14R1、14R2及び各上部電極14C1、14C2は、これら各ゲート電極14T1、14T2、各抵抗体14R1、14R2及び各上部電極14C1、14C2の大きさ(平面寸法)に依存せず、自己整合的に同一の組成となる。このため、例えばN型FET11、12においては、それぞれ第1のゲート電極14T1及び第2のゲート電極14T2の大きさによる組成の不均一に起因するしきい値電圧のばらつきを防止することができる。また、各抵抗素子21、22においても抵抗値のばらつきが防止され、各容量素子においても容量値のばらつきが防止される。その結果、半導体装置の性能の向上及び高集積化を実現することができる。   With this configuration, in the semiconductor device according to the first embodiment, each of the gate electrodes 14T1 and 14T2, each of the resistors 14R1 and 14R2 and each of the upper electrodes 14C1 and 14C2 that are made of FUSI and have the same structure, Regardless of the size (planar dimensions) of the gate electrodes 14T1 and 14T2, the resistors 14R1 and 14R2, and the upper electrodes 14C1 and 14C2, they have the same composition in a self-aligning manner. For this reason, for example, in the N-type FETs 11 and 12, it is possible to prevent variation in threshold voltage due to non-uniform composition due to the size of the first gate electrode 14T1 and the second gate electrode 14T2. In addition, variation in resistance value is also prevented in each of the resistance elements 21 and 22, and variation in capacitance value is also prevented in each capacitance element. As a result, improvement in performance and high integration of the semiconductor device can be realized.

なお、図1においては、第1のN型FET11と第2のN型FET12とを、また、第1の容量素子31と第2の容量素子32とを、素子分離領域102で区画された半導体基板101からなる同一領域内に形成する例を示したが、それぞれの素子を単独で素子分離領域102で区画された領域内に形成してもよい。また、いずれか2種類の素子を同一領域内に組み合わせて形成してもよい。また、第1の抵抗素子21と第2の抵抗素子22とを素子分離領域102上に隣接して形成する例を示したが、互いに離間している素子分離領域102上に形成してもよい。また、N型FET11、12はP型FETであってもよい。また、形成される素子はFET、抵抗素子及び容量素子に限られず、FUSI構造の導電体を用いる他の素子、例えばフューズ素子等を形成することができる。   In FIG. 1, a semiconductor in which a first N-type FET 11 and a second N-type FET 12, and a first capacitive element 31 and a second capacitive element 32 are partitioned by an element isolation region 102. Although an example of forming in the same region made of the substrate 101 has been shown, each element may be formed in a region partitioned by the element isolation region 102 alone. Further, any two kinds of elements may be combined in the same region. Moreover, although the example which forms the 1st resistive element 21 and the 2nd resistive element 22 adjacent on the element isolation region 102 was shown, you may form on the element isolation region 102 mutually spaced apart. . The N-type FETs 11 and 12 may be P-type FETs. Further, the element to be formed is not limited to an FET, a resistance element, and a capacitor element, and other elements using a conductor having a FUSI structure, such as a fuse element, can be formed.

以下、前記のように構成された半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図3(a)、図3(b)乃至図6は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。   FIG. 3A and FIG. 3B to FIG. 6 show cross-sectional structures in the order of steps of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

まず、図3(a)に示すように、シリコンからなる半導体基板101の上部にSTIからなる素子分離領域102を形成し、その後、容量素子形成領域Cに対して、例えばN型不純物イオンを選択的に注入して、半導体基板101の上部に下部電極117の一部となるN型領域116を形成する。このN型領域116は、容量絶縁膜113の直下において下部電極117となる。その後、化学的気相堆積(CVD)法により、半導体基板101の主面上におけるFET形成領域T及び容量素子形成領域Cに、それぞれ物理的な膜厚が3nmの酸化ハフニウム(HfO2 )からなるゲート絶縁膜103及び容量絶縁膜113を堆積する。ここで、抵抗素子形成領域Rの素子分離領域102上に酸化ハフニウムからなる絶縁膜を形成してもよい。続いて、CVD法により、半導体基板101の上に、FET形成領域Tにおいてはゲート絶縁膜103を介在させ、また、容量素子形成領域Cにおいては容量絶縁膜113を介在させて、膜厚が75nmの導電性のポリシリコン膜114と、膜厚が25nmの酸化シリコン(SiO2 )からなる保護絶縁膜115とを順次堆積する。なお、ポリシリコン膜114には、導電性のアモルファスシリコンを用いることもできる。その後、リソグラフィ法により、保護絶縁膜115の上に、FET形成領域Tのゲート電極形成領域、抵抗素子形成領域Rの抵抗体形成領域及び容量素子形成領域Cの上部電極形成領域をマスクするレジストパターン(図示せず)を形成する。続いて、形成したレジストパターンをマスクとして保護絶縁膜115及びポリシリコン膜114をエッチングによりパターニングして、FET形成領域Tにおいてはゲート長が互いに異なる第1及び第2のゲート電極パターンとし、抵抗素子形成領域Rにおいては幅が互いに異なる第1及び第2の抵抗体パターンとし、容量素子形成領域Cにおいては幅が互いに異なる第1及び第2の上部電極パターンとする。ここで、エッチングにドライエッチ法を用いる場合には、エッチングガスとして、例えば、酸化シリコンにはフルオロカーボンを主成分とするガスを用い、ポリシリコンには塩素を主成分とするガスを用いることができる。続いて、CVD法により、半導体基板101の上に、パターニングされた各ポリシリコン膜114及び保護絶縁膜115を覆うように、膜厚が5nmの酸化シリコン膜を堆積し、堆積した酸化シリコン膜をエッチバックすることにより、各ゲート電極パターン、各抵抗体パターン及び各上部電極パターンのそれぞれの両側面上に酸化シリコンからなる第1のサイドウォールスペーサ105を形成する。 First, as shown in FIG. 3A, an element isolation region 102 made of STI is formed on a semiconductor substrate 101 made of silicon, and then, for example, N-type impurity ions are selected for the capacitor element formation region C. Thus, an N-type region 116 that becomes a part of the lower electrode 117 is formed on the semiconductor substrate 101. The N-type region 116 becomes the lower electrode 117 immediately below the capacitor insulating film 113. Thereafter, the FET formation region T and the capacitor element formation region C on the main surface of the semiconductor substrate 101 are each made of hafnium oxide (HfO 2 ) having a physical thickness of 3 nm by a chemical vapor deposition (CVD) method. A gate insulating film 103 and a capacitor insulating film 113 are deposited. Here, an insulating film made of hafnium oxide may be formed on the element isolation region 102 in the resistance element formation region R. Subsequently, by CVD, the gate insulating film 103 is interposed in the FET forming region T on the semiconductor substrate 101, and the capacitive insulating film 113 is interposed in the capacitive element forming region C, so that the film thickness is 75 nm. The conductive polysilicon film 114 and the protective insulating film 115 made of silicon oxide (SiO 2 ) having a thickness of 25 nm are sequentially deposited. Note that conductive amorphous silicon can also be used for the polysilicon film 114. Thereafter, a resist pattern that masks the gate electrode formation region in the FET formation region T, the resistor formation region in the resistor element formation region R, and the upper electrode formation region in the capacitor element formation region C on the protective insulating film 115 by lithography. (Not shown). Subsequently, the protective insulating film 115 and the polysilicon film 114 are patterned by etching using the formed resist pattern as a mask to form first and second gate electrode patterns having different gate lengths in the FET formation region T, and the resistance element In the formation region R, first and second resistor patterns having different widths are used, and in the capacitor element formation region C, first and second upper electrode patterns having different widths are used. Here, when a dry etching method is used for etching, as an etching gas, for example, a gas mainly containing fluorocarbon can be used for silicon oxide, and a gas mainly containing chlorine can be used for polysilicon. . Subsequently, a silicon oxide film having a film thickness of 5 nm is deposited on the semiconductor substrate 101 so as to cover the patterned polysilicon film 114 and the protective insulating film 115 by the CVD method. By etching back, first sidewall spacers 105 made of silicon oxide are formed on both side surfaces of each gate electrode pattern, each resistor pattern, and each upper electrode pattern.

次に、図3(b)に示すように、各保護絶縁膜115をマスクとして、半導体基板101にN型不純物イオンを注入することにより、FET形成領域TにおいてはN型エクステンション領域104を形成し、容量素子形成領域Cにおいては下部電極117の一部となるN型領域104Cを形成する。その後、CVD法により、半導体基板101の上に、それぞれ第1のサイドウォールスペーサ105が形成された各ポリシリコン膜114及び保護絶縁膜115を覆うように、例えば窒化シリコン膜を堆積し、堆積した窒化シリコン膜に対してエッチバックを行なって、各ポリシリコン膜114及び保護絶縁膜115の両側面上に第1のサイドウォールスペーサ105を介在させた第2のサイドウォールスペーサ106をそれぞれ形成する。続いて、各保護絶縁膜115、第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106をマスクとして、半導体基板101にN型不純物イオンを注入することにより、FET形成領域TにおいてはN型ソースドレイン領域107を形成し、容量素子形成領域Cにおいては下部電極117の一部となるN型領域107Cを形成する。これにより、FET形成領域Tには、N型エクステンション領域104とN型ソースドレイン領域107からなるソースドレイン領域が形成され、容量素子形成領域Cには、N型領域104CとN型領域107CとN型領域116からなる下部電極117が形成される。この後、N型ソースドレイン領域107及び下部電極117におけるN型領域107Cの表面をニッケル(Ni)等によりシリサイド化してもよい。なお、ここでは、第1のサイドウォールスペーサ105は、例えばゲート絶縁膜103、ポリシリコン膜114及び保護絶縁膜115の側面上にのみ形成したが、第1のサイドウォールスペーサ105の下部を第2のサイドウォールスペーサ106の底部と半導体基板101との間に屈曲させた断面L字状としてもよい。また、第2のサイドウォールスペーサ106を窒化シリコンにより構成したが、酸化シリコンと窒化シリコンとからなる2層構造、さらには、酸化シリコンと窒化シリコンと酸化シリコンとからなる3層構造としてもよい。   Next, as shown in FIG. 3B, an N-type extension region 104 is formed in the FET formation region T by implanting N-type impurity ions into the semiconductor substrate 101 using each protective insulating film 115 as a mask. In the capacitive element formation region C, an N-type region 104C that becomes a part of the lower electrode 117 is formed. Thereafter, for example, a silicon nitride film is deposited on the semiconductor substrate 101 so as to cover the polysilicon film 114 and the protective insulating film 115 on which the first sidewall spacers 105 are formed, by the CVD method. Etchback is performed on the silicon nitride film to form second sidewall spacers 106 with the first sidewall spacers 105 interposed on both side surfaces of the polysilicon films 114 and the protective insulating film 115, respectively. Subsequently, N-type impurity ions are implanted into the semiconductor substrate 101 using each protective insulating film 115, the first sidewall spacer 105, and the second sidewall spacer 106 as a mask, so that an N-type impurity is formed in the FET formation region T. A source / drain region 107 is formed, and an N-type region 107 </ b> C that becomes a part of the lower electrode 117 is formed in the capacitor element formation region C. Thus, a source / drain region including an N-type extension region 104 and an N-type source / drain region 107 is formed in the FET formation region T, and an N-type region 104C, an N-type region 107C, and an N-type region are formed in the capacitor element formation region C. A lower electrode 117 composed of the mold region 116 is formed. Thereafter, the surfaces of the N-type source / drain region 107 and the N-type region 107C in the lower electrode 117 may be silicided with nickel (Ni) or the like. Here, the first sidewall spacer 105 is formed only on the side surfaces of the gate insulating film 103, the polysilicon film 114, and the protective insulating film 115, for example, but the lower portion of the first sidewall spacer 105 is the second sidewall spacer 105. The side wall spacer 106 may have an L-shaped cross section bent between the bottom of the side wall spacer 106 and the semiconductor substrate 101. Further, although the second sidewall spacer 106 is made of silicon nitride, it may have a two-layer structure made of silicon oxide and silicon nitride, or a three-layer structure made of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxide.

次に、図4(a)に示すように、CVD法により、半導体基板101の上に、各保護絶縁膜115及び各サイドウォールスペーサ105、106を覆うように、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜108を堆積し、堆積した層間絶縁膜108を例えば化学機械研磨(CMP)法により平坦化して、各保護絶縁膜115の上面を露出する。   Next, as shown in FIG. 4A, an interlayer insulating film made of, for example, silicon oxide so as to cover the protective insulating film 115 and the side wall spacers 105 and 106 on the semiconductor substrate 101 by the CVD method. 108 is deposited, and the deposited interlayer insulating film 108 is planarized by, for example, a chemical mechanical polishing (CMP) method to expose the upper surface of each protective insulating film 115.

次に、図4(b)に示すように、例えばウェットエッチングにより、各保護絶縁膜115を除去して、各保護絶縁膜115の下側に位置するポリシリコン膜114をそれぞれ露出する。このとき、第1のサイドウォール105と保護絶縁膜115とは共に酸化シリコンからなるため、各第1のサイドウォールスペーサ105の上端がそれと隣接するポリシリコン膜114の上面よりも低くなるようにエッチングする。このとき、ポリシリコン膜114の上面から第1のサイドウォールスペーサ105の上端までの距離(空隙部105aの深さ)は、第1のサイドウォールスペーサ105の幅の大きさと同等あるいはそれ以上であることが好ましい。なお、第1の実施形態においては、層間絶縁膜108を酸化シリコンにより形成しているため、保護絶縁膜115及び第1のサイドウォールスペーサ105に対するエッチング時に、層間絶縁膜108も同時にエッチングされる。しかしながら、層間絶縁膜108が同時にエッチングされても、半導体基板101が露出しないようにエッチングの制御を行なえるため、特に問題はない。また、保護絶縁膜115と層間絶縁膜108とについては、互いのエッチレートが異なる材料又は堆積条件を用いてもよい。例えば、保護絶縁膜115を構成する酸化シリコンにリン(P)又はホウ素(B)を添加することにより、保護絶縁膜115のエッチレートを層間絶縁膜108と比べて高くすることができるので、層間絶縁膜108に対してエッチング選択性を持たせることができる。なお、ポリシリコン膜114と第2のサイドウォールスペーサ106を構成する窒化シリコンとに対して、酸化シリコンとの間のエッチング選択性を持たせるには、ウェットエッチングの場合には、フッ酸を主成分とするエッチャントを用いればよい。また、ドライエッチングの場合には、一例として、流量が15ml/min(標準状態)のC58、流量が18ml/min(標準状態)のO2、及び流量が950ml/min(標準状態)のArを圧力が6.7Paで供給し、RF出力(T/B)を1800W/1500Wとし、基板温度を0℃とする反応性イオンエッチングを用いればよい。これにより、各第2のサイドウォールスペーサ106と各ポリシリコン膜114との間に高いアスペクト比を持つ空隙部105aが形成される。なお、第1の実施形態においては、保護絶縁膜115をポリシリコン膜114の上にあらかじめ堆積し、該保護絶縁膜115をエッチングにより除去する際に、第1のサイドウォールスペーサ105の上部に対しても同時にエッチングを施したが、保護絶縁膜115と第1のサイドウォールスペーサ105とに異なる材料を用い、保護絶縁膜115と第1のサイドウォールスペーサ105とをそれぞれ個別にエッチングしてもよい。また、保護絶縁膜115を堆積せずに、各ポリシリコン膜114の上に直接に層間絶縁膜108を堆積し、各ポリシリコン膜114の上面をCMP法等により露出した後に、第1のサイドウォールスペーサ105の上部をエッチングにより除去してもよい。 Next, as shown in FIG. 4B, the respective protective insulating films 115 are removed by wet etching, for example, and the polysilicon films 114 located below the respective protective insulating films 115 are exposed. At this time, since both the first sidewall 105 and the protective insulating film 115 are made of silicon oxide, etching is performed so that the upper end of each first sidewall spacer 105 is lower than the upper surface of the polysilicon film 114 adjacent thereto. To do. At this time, the distance from the upper surface of the polysilicon film 114 to the upper end of the first sidewall spacer 105 (the depth of the gap 105a) is equal to or greater than the width of the first sidewall spacer 105. It is preferable. In the first embodiment, since the interlayer insulating film 108 is formed of silicon oxide, the interlayer insulating film 108 is also etched at the same time when the protective insulating film 115 and the first sidewall spacer 105 are etched. However, even if the interlayer insulating film 108 is etched at the same time, there is no particular problem because the etching can be controlled so that the semiconductor substrate 101 is not exposed. For the protective insulating film 115 and the interlayer insulating film 108, materials or deposition conditions having different etch rates may be used. For example, by adding phosphorus (P) or boron (B) to silicon oxide that forms the protective insulating film 115, the etching rate of the protective insulating film 115 can be increased as compared with the interlayer insulating film 108; Etching selectivity can be given to the insulating film 108. In order to provide etching selectivity between the polysilicon film 114 and the silicon nitride constituting the second sidewall spacer 106 with silicon oxide, hydrofluoric acid is mainly used in wet etching. An etchant as a component may be used. In the case of dry etching, as an example, C 5 F 8 with a flow rate of 15 ml / min (standard state), O 2 with a flow rate of 18 ml / min (standard state), and a flow rate of 950 ml / min (standard state). Reactive ion etching may be used in which Ar is supplied at a pressure of 6.7 Pa, the RF output (T / B) is 1800 W / 1500 W, and the substrate temperature is 0 ° C. As a result, a gap 105 a having a high aspect ratio is formed between each second sidewall spacer 106 and each polysilicon film 114. In the first embodiment, the protective insulating film 115 is deposited on the polysilicon film 114 in advance, and when the protective insulating film 115 is removed by etching, the upper portion of the first sidewall spacer 105 is exposed. However, the protective insulating film 115 and the first sidewall spacer 105 may be made of different materials, and the protective insulating film 115 and the first sidewall spacer 105 may be etched separately. . Further, without depositing the protective insulating film 115, the interlayer insulating film 108 is deposited directly on each polysilicon film 114, and the first side is exposed after the upper surface of each polysilicon film 114 is exposed by CMP or the like. The upper portion of the wall spacer 105 may be removed by etching.

次に、図5(a)に示すように、スパッタ法により、露出した各サイドウォール105、106及びポリシリコン膜114を含め層間絶縁膜108の上に、例えば膜厚が45nmのニッケル(Ni)からなる金属膜109を堆積する。金属膜109の堆積は、一般に段差被覆性(ステップカバレッジ)が低いため、すなわち指向性が高いため、第2のサイドウォールスペーサ106とポリシリコン膜114との間の第1のサイドウォールスペーサ105の上側にそれぞれ形成された空隙部105aには、ポリシリコン膜114の大きさに依らず金属膜109がほとんど堆積することがない。このため、各空隙部105aは残ったままとなる。但し、この空隙部105aの上側を跨ぐように金属膜109が堆積する場合もあるが、この場合でも金属膜109の膜厚は小さいため支障はない。   Next, as shown in FIG. 5A, for example, nickel (Ni) having a film thickness of 45 nm is formed on the interlayer insulating film 108 including the exposed sidewalls 105 and 106 and the polysilicon film 114 by sputtering. A metal film 109 made of is deposited. The deposition of the metal film 109 generally has a low step coverage (step coverage), that is, high directivity. Therefore, the deposition of the first sidewall spacer 105 between the second sidewall spacer 106 and the polysilicon film 114 is difficult. Regardless of the size of the polysilicon film 114, the metal film 109 is hardly deposited in the gaps 105a formed on the upper side. For this reason, each gap | interval part 105a remains. However, the metal film 109 may be deposited so as to straddle the upper side of the gap portion 105a. However, even in this case, there is no problem because the thickness of the metal film 109 is small.

次に、図5(b)に示すように、半導体基板101に対して、例えば高速熱処理(RTA)法により、温度が400℃の窒素雰囲気で熱処理を行なって、各ポリシリコン膜114と金属膜109との間でシリサイド化反応を起こすことにより、各ポリシリコン膜114の全体をシリサイド化する。これにより、半導体基板101上のFET形成領域Tにおいては、FUSI構造を有し且つゲート長が互いに異なる第1のゲート電極14T1及び第2のゲート電極14T2が形成され、抵抗素子形成領域Rにおいては、FUSI構造を有し且つ幅が互いに異なる第1の抵抗体14R1及び第2の抵抗体14R2が形成され、容量子形成領域Cにおいては、FUSI構造を有し且つ幅が互いに異なる第1の上部電極14C1及び第2の上部電極14C2が形成される。   Next, as shown in FIG. 5B, the semiconductor substrate 101 is heat-treated in a nitrogen atmosphere at a temperature of 400 ° C., for example, by a rapid heat treatment (RTA) method. The entire polysilicon film 114 is silicided by causing a silicidation reaction with 109. Thereby, in the FET formation region T on the semiconductor substrate 101, the first gate electrode 14T1 and the second gate electrode 14T2 having a FUSI structure and having different gate lengths are formed, and in the resistance element formation region R, The first resistor 14R1 and the second resistor 14R2 having a FUSI structure and different widths are formed, and in the capacitor formation region C, a first upper portion having a FUSI structure and different widths is formed. An electrode 14C1 and a second upper electrode 14C2 are formed.

第1の実施形態の特徴として、シリサイド化工程において、第2のサイドウォールスペーサ106とポリシリコン膜114との間に、第1のサイドウォールスペーサ105の上部を除去することにより形成された空隙部105aによって、金属膜109は各ポリシリコン膜114の上にそれぞれ孤立化するか又は金属膜109の膜厚が他の部分よりも小さくなる。このため、第2のサイドウォールスペーサ106の上側及びその近傍からシリサイド用の金属が各ポリシリコン膜114に過剰に供給されることがなくなる。従って、各ポリシリコン膜114と金属膜109との反応可能な体積比率は、各ゲート電極14T1、14T2等のゲート長、すなわち平面寸法に依存することがなくなる。すなわち、各ポリシリコン膜114と金属膜109との反応可能な体積比率は、図4(b)に示す工程で露出されたポリシリコン膜114と、図5(a)に示す工程で堆積された金属膜109との両者の膜厚で決定され、ほぼ一定となる。言い換えれば、各ポリシリコン膜114に対するシリサイド化反応は、反応律速から供給律速へと移行する。これにより、それぞれ互いの平面寸法が異なるゲート電極14T1、14T2、抵抗体14R1、14R2及び上部電極14C1、14C2であっても、そのいずれに対しても組成が均一なFUSI構造を実現することができる。なお、このとき、シリサイド化はポリシリコン膜114とその上の金属膜109との間で起こるため、横方向(半導体基板101の面内方向)への成長はほとんど起こらない。このため、フルシリサイド化された各ゲート電極14T1、14T2等の上部は、第2のサイドウォールスペーサ106との間で離間しており、空隙部105aは維持される。なお、N型ソースドレイン領域107及び下部電極117の上側に堆積された金属膜109は、層間絶縁膜108が介在するためシリサイド化反応は起こらない。   As a feature of the first embodiment, in the silicidation process, a void formed by removing the upper portion of the first sidewall spacer 105 between the second sidewall spacer 106 and the polysilicon film 114. By 105a, the metal film 109 is isolated on each polysilicon film 114, or the film thickness of the metal film 109 becomes smaller than the other portions. Therefore, the metal for silicide is not excessively supplied to each polysilicon film 114 from the upper side of the second sidewall spacer 106 and the vicinity thereof. Therefore, the reactable volume ratio between each polysilicon film 114 and the metal film 109 does not depend on the gate length, that is, the planar dimension, of each gate electrode 14T1, 14T2, etc. That is, the reactable volume ratio between each polysilicon film 114 and the metal film 109 was deposited in the process shown in FIG. 5A and the polysilicon film 114 exposed in the process shown in FIG. It is determined by the film thickness of both the metal film 109 and is almost constant. In other words, the silicidation reaction for each polysilicon film 114 shifts from reaction rate control to supply rate control. As a result, a FUSI structure having a uniform composition can be realized for each of the gate electrodes 14T1 and 14T2, the resistors 14R1 and 14R2, and the upper electrodes 14C1 and 14C2 having different plane dimensions. . At this time, silicidation occurs between the polysilicon film 114 and the metal film 109 on the polysilicon film 114, so that the growth in the lateral direction (in-plane direction of the semiconductor substrate 101) hardly occurs. Therefore, the upper portions of the fully silicided gate electrodes 14T1, 14T2, and the like are separated from the second sidewall spacer 106, and the gap portion 105a is maintained. Note that the silicidation reaction does not occur in the metal film 109 deposited on the N-type source / drain region 107 and the lower electrode 117 because the interlayer insulating film 108 is interposed.

次に、図6に示すように、層間絶縁膜108等の上方に残存する未反応の金属膜109を、例えば硫酸と過酸化水素水の混合溶液によりエッチングして除去する。その後、FUSI化された各ゲート電極14T1、14T2等を含め層間絶縁膜108の上に上層の層間絶縁膜を堆積し、コンタクトホール及び配線を形成する。   Next, as shown in FIG. 6, the unreacted metal film 109 remaining above the interlayer insulating film 108 and the like is removed by etching, for example, with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. Thereafter, an upper interlayer insulating film is deposited on the interlayer insulating film 108 including the gate electrodes 14T1, 14T2 and the like that have been changed to FUSI to form contact holes and wirings.

以上説明したように、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、シリサイド化されるポリシリコン膜114の側面上に第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106を順次形成した後、第1のサイドウォールスペーサ105の上部を除去して、第2のサイドウォールスペーサ106とポリシリコン膜114との間に空隙部105aを設ける。これにより、ポリシリコン膜114の上に金属膜109を堆積する際に、金属膜109を各ポリシリコン膜114の上に孤立化できる。また、孤立化しない場合であっても、前述したように金属膜109の空隙部105aの上側部分の膜厚は他の部分よりも薄くなる。これにより、層間絶縁膜108及び第2のサイドウォールスペーサ106上に形成されている金属膜109から各ポリシリコン膜114へ金属が過剰に供給されるのを防止することができる。その結果、ゲート電極14T1、14T2、抵抗体14R1、14R2及び上部電極14C1、14C2のFUSI構造を寸法に拘わらず同一組成で均一に形成することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment, the first sidewall spacer 105 and the second sidewall spacer 106 are sequentially formed on the side surface of the polysilicon film 114 to be silicided. After the formation, the upper portion of the first sidewall spacer 105 is removed, and a gap portion 105 a is provided between the second sidewall spacer 106 and the polysilicon film 114. Thereby, the metal film 109 can be isolated on each polysilicon film 114 when the metal film 109 is deposited on the polysilicon film 114. Even if the metal film 109 is not isolated, the film thickness of the upper portion of the gap portion 105a of the metal film 109 is thinner than the other portions. Thereby, it is possible to prevent an excessive supply of metal from the metal film 109 formed on the interlayer insulating film 108 and the second sidewall spacer 106 to each polysilicon film 114. As a result, the gate electrodes 14T1 and 14T2, the resistors 14R1 and 14R2, and the upper electrodes 14C1 and 14C2 can be uniformly formed with the same composition regardless of the dimensions.

さらに、従来は、ゲート電極とサイドウォールスペーサの膨張率又は収縮率の違いによって、サイドウォールスペーサを介して半導体基板にストレスが印加されていた。しかしながら、本実施形態においては、各ゲート電極14T1、14T2の側面に形成された空隙部105aによって、該ゲート電極14T1、14T2による第2のサイドウォールスペーサ106を介した半導体基板101に対するストレスがゲート電極14T1、14T2の平面寸法に依らず大きく緩和される。また、たとえ接触したとしてもストレスは空隙部105aによって緩和される。このため、FUSI化によるストレスに起因するトランジスタ特性のばらつきを防止することができる。   Further, conventionally, stress is applied to the semiconductor substrate through the side wall spacer due to the difference in expansion rate or contraction rate between the gate electrode and the side wall spacer. However, in the present embodiment, the stress on the semiconductor substrate 101 via the second sidewall spacer 106 by the gate electrodes 14T1 and 14T2 is caused by the gaps 105a formed on the side surfaces of the gate electrodes 14T1 and 14T2. Regardless of the planar dimensions of 14T1 and 14T2, it is greatly relaxed. Moreover, even if it contacts, stress is relieved by the space | gap part 105a. Therefore, variations in transistor characteristics due to stress due to FUSI can be prevented.

また、第1の実施形態に係る製造方法においては、1つの半導体基板101上に、そのいずれもが同一で且つ均一なFUSI構造を持つ、第1のN型FET11及び第2のN型FET12、第1の抵抗素子21及び第2の抵抗素子22並びに第1の容量素子31及び第2の容量素子32を同時に形成することができる。   Further, in the manufacturing method according to the first embodiment, the first N-type FET 11 and the second N-type FET 12, both of which have the same and uniform FUSI structure on one semiconductor substrate 101, The first resistor element 21 and the second resistor element 22, and the first capacitor element 31 and the second capacitor element 32 can be formed simultaneously.

なお、FET形成領域Tには、N型FET11、21を形成したが、P型FETを設けてもよい。   Although the N-type FETs 11 and 21 are formed in the FET formation region T, a P-type FET may be provided.

また、ゲート絶縁膜103及び容量絶縁膜113には、酸化ハフニウム(HfO2 )を用いたがこれに代えて、HfSiO、HfSiON、SiO2 、又はSiON等を用いることができる。また、ここでは、ゲート絶縁膜103及び容量絶縁膜113を同一工程で形成したが、別工程で形成してもよい。 Further, although hafnium oxide (HfO 2 ) is used for the gate insulating film 103 and the capacitor insulating film 113, HfSiO, HfSiON, SiO 2 , SiON, or the like can be used instead. Although the gate insulating film 103 and the capacitor insulating film 113 are formed in the same step here, they may be formed in different steps.

なお、第1の実施形態においては、図4(a)に示す工程において、平坦化した層間絶縁膜108から保護絶縁膜115を露出した後に、該保護絶縁膜115及び第1のサイドウォールスペーサ105に対してエッチングを行なったが、これに限られず、層間絶縁膜108を設けない状態で、保護絶縁膜115及び第1のサイドウォールスペーサ105に対してエッチングを行なってもよい。   In the first embodiment, after the protective insulating film 115 is exposed from the planarized interlayer insulating film 108 in the step shown in FIG. 4A, the protective insulating film 115 and the first sidewall spacer 105 are exposed. However, the present invention is not limited to this, and the protective insulating film 115 and the first sidewall spacer 105 may be etched without providing the interlayer insulating film 108.

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図7(a)〜図7(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図7(a)〜図7(c)において、図1に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。なお、図7(a)〜図7(c)は図面の便宜上3通りに分けており、本実施形態に係る半導体装置は、1つの半導体基板101上に形成されている。   FIG. 7A to FIG. 7C show cross-sectional configurations of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7A to FIG. 7C, the same components as those shown in FIG. 7A to 7C are divided into three ways for convenience of drawing, and the semiconductor device according to this embodiment is formed on one semiconductor substrate 101.

図7(a)〜図7(c)に示すように、第2の実施形態に係る半導体装置は、半導体基板101の上部に選択的に形成された素子分離領域102により区画されてなる複数の素子形成領域として、N型FET形成領域T1、P型FET形成領域T2、第1の抵抗素子形成領域R1、第2の抵抗素子形成領域R2、第1の容量素子形成領域C1及び第2の容量素子形成領域C2を有している。ここで、各抵抗素子形成領域R1、R2は素子分離領域102上に設けられている。   As shown in FIGS. 7A to 7C, the semiconductor device according to the second embodiment includes a plurality of regions separated by element isolation regions 102 selectively formed on an upper portion of a semiconductor substrate 101. As an element formation region, an N-type FET formation region T1, a P-type FET formation region T2, a first resistance element formation region R1, a second resistance element formation region R2, a first capacitor element formation region C1, and a second capacitor. It has an element formation region C2. Here, each of the resistance element formation regions R <b> 1 and R <b> 2 is provided on the element isolation region 102.

図7(a)に示すように、N型FET形成領域T1には、ゲート長が互いに異なる第1のN型FET111及び第2のN型FET121が形成され、P型FET形成領域T2には、ゲート長が互いに異なる第1のP型FET112及び第2のP型FET122が形成されている。   As shown in FIG. 7A, in the N-type FET formation region T1, a first N-type FET 111 and a second N-type FET 121 having different gate lengths are formed, and in the P-type FET formation region T2, A first P-type FET 112 and a second P-type FET 122 having different gate lengths are formed.

図7(b)に示すように、第1の抵抗素子形成領域R1には、幅が互いに異なる第1の抵抗素子211及び第2の抵抗素子221が形成され、第2の抵抗素子形成領域R2には、幅が互いに異なる第3の抵抗素子212及び第4の抵抗素子222が形成されている。   As shown in FIG. 7B, in the first resistor element formation region R1, the first resistor element 211 and the second resistor element 221 having different widths are formed, and the second resistor element formation region R2 is formed. The third resistor element 212 and the fourth resistor element 222 having different widths are formed.

図7(c)に示すように、第1の容量素子形成領域C1には、幅が互いに異なる第1の容量素子311及び第2の容量素子321が形成され、第2の容量素子形成領域C2には、幅が互いに異なる第3の容量素子312及び第4の容量素子322が形成されている。   As shown in FIG. 7C, a first capacitor element 311 and a second capacitor element 321 having different widths are formed in the first capacitor element formation region C1, and the second capacitor element formation region C2 is formed. The third capacitor element 312 and the fourth capacitor element 322 having different widths are formed.

N型FET形成領域T1における第1のN型FET111及び第2のN型FET121は、半導体基板101の上に形成されたゲート絶縁膜103と、該ゲート絶縁膜103の上に形成され、それぞれがFUSI化されたNiSiからなる第1のゲート電極14T1及び該第1のゲート電極14T1よりもゲート長が大きい第2のゲート電極14T2と、各ゲート電極14T1、14T2の両側面上に順次形成された第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106と、半導体基板101における各ゲート電極14T1、14T2の側方の領域にそれぞれ形成されたN型エクステンション領域104Nと、半導体基板101における第2のサイドウォールスペーサ106の側方の領域にそれぞれ形成されたN型ソースドレイン領域107Nとにより構成されている。   The first N-type FET 111 and the second N-type FET 121 in the N-type FET forming region T1 are formed on the gate insulating film 103 formed on the semiconductor substrate 101 and the gate insulating film 103, respectively. The first gate electrode 14T1 made of FUSI-formed NiSi, the second gate electrode 14T2 having a larger gate length than the first gate electrode 14T1, and the gate electrodes 14T1 and 14T2 are sequentially formed on both side surfaces. A first sidewall spacer 105 and a second sidewall spacer 106; an N-type extension region 104N formed in a region of each side of the gate electrodes 14T1 and 14T2 in the semiconductor substrate 101; and a second in the semiconductor substrate 101. N type formed in the side region of each side wall spacer 106 It is constituted by a Sudorein region 107N.

P型FET形成領域T2における第1のP型FET112及び第2のP型FET122は、半導体基板101の上に形成されたゲート絶縁膜103と、該ゲート絶縁膜103の上に形成され、それぞれがFUSI化されたNi3Siからなる第3のゲート電極14T3及び該第3のゲート電極14T3よりもゲート長が大きい第4のゲート電極14T4と、各ゲート電極14T3、14T4の両側面上に順次形成された第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106と、半導体基板101における各ゲート電極14T3、14T4の側方の領域にそれぞれ形成されたP型エクステンション領域104Pと、半導体基板101における第2のサイドウォールスペーサ106の側方の領域にそれぞれ形成されたP型ソースドレイン領域107Pとにより構成されている。 The first P-type FET 112 and the second P-type FET 122 in the P-type FET formation region T2 are formed on the gate insulating film 103 formed on the semiconductor substrate 101 and the gate insulating film 103, respectively. A third gate electrode 14T3 made of FUSI-formed Ni 3 Si, a fourth gate electrode 14T4 having a gate length larger than that of the third gate electrode 14T3, and both side surfaces of the gate electrodes 14T3 and 14T4 are sequentially formed. The first sidewall spacer 105 and the second sidewall spacer 106, the P-type extension region 104P formed in the region of each side of the gate electrodes 14T3 and 14T4 in the semiconductor substrate 101, and the semiconductor substrate 101 P formed in the lateral region of the second sidewall spacer 106, respectively. It is constituted by the source drain regions 107P.

第1の抵抗素子形成領域R1における第1の抵抗素子211及び第2の抵抗素子221は、それぞれがFUSI化されたNiSiからなる第1の抵抗体14R1及び該第1の抵抗体14R1よりも幅が大きい第2の抵抗体14R2と、各抵抗体14R1、14R2の両側面上に順次形成された第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106とにより構成されている。   The first resistance element 211 and the second resistance element 221 in the first resistance element formation region R1 are wider than the first resistance body 14R1 and the first resistance body 14R1 each made of NiSi that has been made into FUSI. The second resistor 14R2 having a large thickness, and the first and second sidewall spacers 105 and 106 sequentially formed on both side surfaces of the resistors 14R1 and 14R2.

第2の抵抗素子形成領域R2における第3の抵抗素子212及び第4の抵抗素子222は、それぞれがFUSI化されたNi3Siからなる第3の抵抗体14R3及び該第3の抵抗体14R3よりも幅が大きい第4の抵抗体14R4と、各抵抗体14R3、14R4の両側面上に順次形成された第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106とにより構成されている。 The third resistor element 212 and the fourth resistor element 222 in the second resistor element formation region R2 are respectively composed of the third resistor 14R3 and the third resistor 14R3 made of Ni 3 Si made of FUSI. The first resistor 14R4 has a large width, and the first sidewall spacer 105 and the second sidewall spacer 106 are sequentially formed on both side surfaces of the resistors 14R3 and 14R4.

第1の容量素子形成領域C1における第1の容量素子311及び第2の容量素子321は、MIS型の容量素子であって、半導体基板101の上に形成された容量絶縁膜113と、該容量絶縁膜113の上に形成され、それぞれがFUSI化されたNiSiからなる第1の上部電極14C1及び該第1の上部電極14C1よりも幅が大きい第2の上部電極14C2と、各上部電極14C1、14C2の両側面上に順次形成された第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106と、半導体基板101における各上部電極14C1、14C2の側方の領域及び容量絶縁膜113の下側に形成され、N型の不純物イオンが注入されてなるN型下部電極117Nとにより構成されている。N型下部電極117Nは、半導体基板101における容量絶縁膜113の下側に形成され、N型の不純物イオンが注入されてなるN型領域116Nと、半導体基板101における各上部電極14C1、14C2の側方の領域にそれぞれ形成され、N型の不純物イオンが注入されてなるN型領域104NCと、半導体基板101における第2のサイドウォールスペーサ106の側方の領域にそれぞれ形成され、N型の不純物イオンが注入されてなるN型領域107NCとにより構成されている。   The first capacitor element 311 and the second capacitor element 321 in the first capacitor element formation region C1 are MIS type capacitor elements, and the capacitor insulating film 113 formed on the semiconductor substrate 101 and the capacitor A first upper electrode 14C1 made of NiSi that has been made into FUSI, each formed on the insulating film 113, a second upper electrode 14C2 having a width wider than the first upper electrode 14C1, and each upper electrode 14C1, The first sidewall spacer 105 and the second sidewall spacer 106 sequentially formed on both side surfaces of 14C2, the lateral region of each of the upper electrodes 14C1 and 14C2 in the semiconductor substrate 101, and the lower side of the capacitive insulating film 113 And an N-type lower electrode 117N into which N-type impurity ions are implanted. The N-type lower electrode 117N is formed below the capacitive insulating film 113 in the semiconductor substrate 101. The N-type region 116N into which N-type impurity ions are implanted and the upper electrodes 14C1 and 14C2 side in the semiconductor substrate 101 are formed. Formed in each of the two regions, and formed in each of the N-type region 104NC into which the N-type impurity ions are implanted and the region on the side of the second sidewall spacer 106 in the semiconductor substrate 101, and the N-type impurity ions. And an N-type region 107NC into which is implanted.

第2の容量素子形成領域C2における第3の容量素子312及び第4の容量素子322は、MIS型の容量素子であって、半導体基板101の上に形成された容量絶縁膜113と、該容量絶縁膜113の上に形成され、それぞれがFUSI化されたNi3Siからなる第3の上部電極14C3及び該第3の上部電極14C3よりも幅が大きい第4の上部電極14C4と、各上部電極14C3、14C4の両側面上に順次形成された第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106と、半導体基板101における各上部電極14C3、14C4の側方の領域及び容量絶縁膜113の下側に形成され、P型の不純物イオンが注入されてなるP型下部電極117Pとにより構成されている。P型下部電極117Pは、半導体基板101における容量絶縁膜113の下側に形成され、P型の不純物イオンが注入されてなるP型領域116Pと、半導体基板101における各上部電極14C3、14C4の側方の領域にそれぞれ形成され、P型の不純物イオンが注入されてなるP型領域104PCと、半導体基板101における第2のサイドウォールスペーサ106の側方の領域にそれぞれ形成され、P型の不純物イオンが注入されてなるN型領域107PCとにより構成されている。 The third capacitor element 312 and the fourth capacitor element 322 in the second capacitor element formation region C2 are MIS type capacitor elements, the capacitor insulating film 113 formed on the semiconductor substrate 101, and the capacitor A third upper electrode 14C3 made of Ni 3 Si which is formed on the insulating film 113 and made of FUSI, a fourth upper electrode 14C4 having a width wider than the third upper electrode 14C3, and each upper electrode The first sidewall spacer 105 and the second sidewall spacer 106 sequentially formed on both side surfaces of 14C3 and 14C4, the lateral regions of the upper electrodes 14C3 and 14C4 in the semiconductor substrate 101, and the capacitance insulating film 113 The P-type lower electrode 117P is formed on the lower side and is implanted with P-type impurity ions. The P-type lower electrode 117P is formed below the capacitive insulating film 113 in the semiconductor substrate 101. The P-type region 116P into which P-type impurity ions are implanted, and the upper electrodes 14C3 and 14C4 side of the semiconductor substrate 101 P-type impurity ions are formed in a P-type region 104PC formed by implantation of P-type impurity ions and in regions adjacent to the second sidewall spacer 106 in the semiconductor substrate 101, respectively. And an N-type region 107PC formed by implantation.

このように、第2の実施形態に係る半導体装置は、N型FET形成領域T1とP型FET形成領域T2とにおける第1及び第2の各ゲート電極14T1、14T2と、第3及び第4の各ゲート電極14T3、14T4との間でニッケルシリサイドの組成(Ni組成)を異ならせている。同様に、第1及び第2の各抵抗体14R1、14R2と、第3及び第4の各抵抗体14R3、14R4との間、及び、第1及び第2の各上部電極14C1、14C2と、第3及び第4の各上部電極14C3、14C4との間でニッケルシリサイドの組成(Ni組成)を異ならせている。さらに、FUSI化された各ゲート電極14T1〜14T4、各抵抗体14R1〜14R4及び各上部電極14C1〜14C4の両側面上に積層された第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106のうち、各第1のサイドウォールスペーサ105の上端を各ゲート電極14T1〜14T4の上面、各抵抗体14R1〜14R4の上面、各上部電極14C1〜14C4の上面及び各第2のサイドウォールスペーサ106の上端よりもそれぞれ低くしている。   As described above, in the semiconductor device according to the second embodiment, the first and second gate electrodes 14T1 and 14T2 in the N-type FET formation region T1 and the P-type FET formation region T2, and the third and fourth The composition (Ni composition) of nickel silicide differs between the gate electrodes 14T3 and 14T4. Similarly, between each of the first and second resistors 14R1, 14R2 and each of the third and fourth resistors 14R3, 14R4, and each of the first and second upper electrodes 14C1, 14C2, The composition (Ni composition) of nickel silicide is made different between the third and fourth upper electrodes 14C3 and 14C4. Further, the first sidewall spacer 105 and the second sidewall spacer 106 stacked on both side surfaces of each of the gate electrodes 14T1 to 14T4, the resistors 14R1 to 14R4, and the upper electrodes 14C1 to 14C4 that are made FUSI. Of these, the upper ends of the first sidewall spacers 105 are the upper surfaces of the gate electrodes 14T1 to 14T4, the upper surfaces of the resistors 14R1 to 14R4, the upper surfaces of the upper electrodes 14C1 to 14C4, and the upper ends of the second sidewall spacers 106. Each lower.

この構成により、第2の実施形態に係る半導体装置においては、N型FET形成領域T1、第1の抵抗素子形成領域R1及び第1の容量素子形成領域C1は、FUSI構造の大きさ(平面寸法)に依存せず同一の組成となり、P型FET形成領域T2、第2の抵抗素子形成領域R2及び第2の容量素子形成領域C2も、FUSI構造の大きさ(平面寸法)に依存せず同一の組成となる。このため、FETにおいては各ゲート電極の大きさによる組成の不均一に起因するしきい値電圧のばらつきを防止することができるので、半導体装置の性能の向上及び高集積化を実現することができる。   With this configuration, in the semiconductor device according to the second embodiment, the N-type FET formation region T1, the first resistor element formation region R1, and the first capacitor element formation region C1 have the size (planar dimension) of the FUSI structure. The P-type FET formation region T2, the second resistor element formation region R2, and the second capacitor element formation region C2 are the same regardless of the size (planar dimension) of the FUSI structure. The composition is as follows. For this reason, in the FET, it is possible to prevent variation in threshold voltage due to non-uniform composition due to the size of each gate electrode, so that improvement in performance and high integration of the semiconductor device can be realized. .

また、各抵抗素子211〜222及び各容量素子311〜322においても、抵抗値や容量値のばらつきを防止することができる。   In addition, each of the resistance elements 211 to 222 and the capacitance elements 311 to 222 can also prevent variations in resistance value and capacitance value.

なお、図7(a)〜図7(c)においては、各N型FET111、121、各P型FET112、122及び容量素子311、321、312、322をそれぞれ素子分離領域102で区画された半導体基板101からなる同一領域内に形成する例を示したが、それぞれの素子を単独で素子分離領域102で区画された領域内に形成してもよく、また、いずれか2種類の素子を同一領域内に組み合わせて形成してもよい。また、抵抗素子211、221、212、222を素子分離領域102上に隣接して形成する例を示したが、互いに離間している素子分離領域102上に形成してもよい。また、各素子の大きさを、例えばFETではそのゲート長を2種類に設定したが、3種類以上であってもよい。   7A to 7C, each of the N-type FETs 111 and 121, the P-type FETs 112 and 122, and the capacitive elements 311, 321, 312, and 322 are divided by element isolation regions 102, respectively. Although an example of forming in the same region made of the substrate 101 has been shown, each element may be formed independently in a region partitioned by the element isolation region 102, and any two kinds of elements may be formed in the same region. They may be formed in combination. Further, although the example in which the resistance elements 211, 221, 212, and 222 are formed adjacent to each other on the element isolation region 102 is shown, they may be formed on the element isolation regions 102 that are separated from each other. In addition, the size of each element is set to two types of gate lengths in, for example, FETs, but may be three or more types.

また、ここでは、各ゲート電極14T1、14T3及び各抵抗体14R1、14R3等の材料としてNiSi及びNi3Siの2種類の場合を示したが、3種類以上であってもよい。 Here, two types of materials, NiSi and Ni 3 Si, are shown as materials for the gate electrodes 14T1 and 14T3 and the resistors 14R1 and 14R3, but three or more types may be used.

また、各FETにおいては、ゲート電極の大きさ(ゲート長)に関わらず、FUSI化された後で加えられる熱処理時のシリサイド材料と第2のサイドウォールスペーサ106との間の膨張率の相違による半導体基板101へのストレスが第1のサイドウォールスペーサ105の上側に設けた空隙105aによって大幅に緩和されるため、ストレスの相違に起因するFET特性のばらつきを防止することができる。   Further, in each FET, regardless of the size (gate length) of the gate electrode, due to the difference in expansion coefficient between the silicide material and the second sidewall spacer 106 during the heat treatment applied after the FUSI process. Since stress on the semiconductor substrate 101 is greatly relieved by the gap 105a provided on the upper side of the first sidewall spacer 105, variations in FET characteristics due to differences in stress can be prevented.

また、第2の実施形態においても、素子としてFET、抵抗素子及び容量素子を例に示したが、FUSI構造の導電体を用いる他の素子、例えばフューズ素子等にも適用可能である。   Also, in the second embodiment, FETs, resistance elements, and capacitive elements are shown as examples as elements, but the present invention can also be applied to other elements using a conductor having a FUSI structure, such as fuse elements.

以下、前記のように構成された半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図8(a)〜図8(c)乃至図13(a)〜図13(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。   FIG. 8A to FIG. 8C to FIG. 13A to FIG. 13C show cross-sectional structures in the order of steps of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

まず、図8(a)〜図8(c)に示すように、第1の実施形態と同様に、シリコンからなる半導体基板101の上部に素子分離領域102を選択的に形成する。続いて、半導体基板101の第1の容量素子形成領域C1に対してN型不純物を選択的に注入してN型下部電極117Nの一部となるN型領域116Nを形成し、半導体基板101の第2の容量素子形成領域C2に対してP型不純物を選択的に注入してP型下部電極117Pの一部となるP型領域116Pを形成する。続いて、半導体基板101の主面上に、CVD法により、例えばHfO2 からなるゲート絶縁膜103及び容量絶縁膜113を堆積する。このとき、抵抗素子形成領域Rの素子分離領域102上に酸化ハフニウムからなる絶縁膜を形成しても良い。続いて、CVD法により、半導体基板101の上に、N型FET形成領域T1及びP型FET形成領域T2においてはゲート絶縁膜103を介在させ、また、第1の容量素子形成領域C1及び第2の容量素子形成領域C2においては容量絶縁膜113を介在させて、膜厚が75nmのポリシリコン膜114と、膜厚が25nmの酸化シリコンからなる保護絶縁膜115とを順次堆積する。その後、リソグラフィ法及びエッチング法により、保護絶縁膜115及びポリシリコン膜114をパターニングして、N型及びP型の各FET形成領域T1、T2においては、互いのゲート長が異なる第1及び第2のゲート電極パターンと、互いのゲート長が異なる第3及び第4のゲート電極パターンとを形成する。第1及び第2の各抵抗素子形成領域R1、R2においては、互いの幅が異なる第1及び第2の抵抗体パターンと、互いの幅が異なる第3及び第4の抵抗体パターンとを形成する。第1及び第2の各容量素子形成領域C1、C2においては、互いの幅が異なる第1及び第2の上部電極パターンと、互いの幅が異なる第3及び第4の上部電極パターンとを形成する。続いて、CVD法により厚さが5nmの酸化シリコンからなる第1のサイドウォールスペーサ105をそれぞれパターニングされたポリシリコン膜114及び保護絶縁膜115の両側面上に形成する。続いて、第1のサイドウォールスペーサ105及び保護絶縁膜115をマスクとして、N型FET形成領域T1にN型エクステンション領域104Nと、第1の容量素子形成領域C1にN型下部電極117Nの一部となるN型領域104NCをそれぞれ形成する。その後、P型FET形成領域T2にP型エクステンション領域104Pと、第2の容量素子形成領域C2にP型下部電極117Pの一部となるP型領域104PCをそれぞれ形成する。なお、N型不純物イオンの注入工程とP型不純物イオンの注入工程との注入順序は問われない。続いて、各ポリシリコン膜114及び保護絶縁膜115の両側面上に第1のサイドウォールスペーサ105を介在させて窒化シリコンからなる第2のサイドウォールスペーサ106をそれぞれ形成する。その後、保護絶縁膜115、第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106をマスクとして、N型ソースドレイン領域107NとN型下部電極117Nの一部となるN型領域107NCを形成し、続いて、P型ソースドレイン領域107PとP型下部電極117Pの一部となるP型領域107PCを形成する。この後、N型ソースドレイン領域107N、P型ソースドレイン領域107P、N型下部電極117NにおけるN型領域107NC及びP型下部電極117PにおけるP型領域107PCの露出面をニッケル(Ni)等によりシリサイド化してもよい。その後、CVD法により、半導体基板101の上に、各保護絶縁膜115及びサイドウォールスペーサ105を覆うように、酸化シリコンからなる層間絶縁膜108を堆積し、その上面をCMP法により平坦化して各保護絶縁膜115の上面を露出する。 First, as shown in FIGS. 8A to 8C, as in the first embodiment, the element isolation region 102 is selectively formed on the upper part of the semiconductor substrate 101 made of silicon. Subsequently, an N-type impurity is selectively implanted into the first capacitor element formation region C1 of the semiconductor substrate 101 to form an N-type region 116N that becomes a part of the N-type lower electrode 117N. A P-type impurity is selectively implanted into the second capacitor element formation region C2 to form a P-type region 116P that becomes a part of the P-type lower electrode 117P. Subsequently, a gate insulating film 103 and a capacitor insulating film 113 made of, for example, HfO 2 are deposited on the main surface of the semiconductor substrate 101 by CVD. At this time, an insulating film made of hafnium oxide may be formed on the element isolation region 102 in the resistance element formation region R. Subsequently, the gate insulating film 103 is interposed in the N-type FET formation region T1 and the P-type FET formation region T2 on the semiconductor substrate 101 by the CVD method, and the first capacitor element formation region C1 and the second capacitance element formation region C2 are formed. In the capacitor element formation region C2, a polysilicon film 114 having a thickness of 75 nm and a protective insulating film 115 made of silicon oxide having a thickness of 25 nm are sequentially deposited with a capacitor insulating film 113 interposed therebetween. Thereafter, the protective insulating film 115 and the polysilicon film 114 are patterned by a lithography method and an etching method, and the first and second gate lengths of the N-type and P-type FET formation regions T1 and T2 are different from each other. And third and fourth gate electrode patterns having different gate lengths are formed. In each of the first and second resistance element forming regions R1 and R2, the first and second resistor patterns having different widths and the third and fourth resistor patterns having different widths are formed. To do. In each of the first and second capacitor element formation regions C1 and C2, first and second upper electrode patterns having different widths and third and fourth upper electrode patterns having different widths are formed. To do. Subsequently, a first sidewall spacer 105 made of silicon oxide having a thickness of 5 nm is formed on both side surfaces of the patterned polysilicon film 114 and protective insulating film 115 by CVD. Subsequently, using the first sidewall spacer 105 and the protective insulating film 115 as a mask, an N-type extension region 104N is formed in the N-type FET formation region T1, and a part of the N-type lower electrode 117N is formed in the first capacitor element formation region C1. N-type regions 104NC are formed. Thereafter, a P-type extension region 104P is formed in the P-type FET formation region T2, and a P-type region 104PC that becomes a part of the P-type lower electrode 117P is formed in the second capacitor element formation region C2. The order of implantation of the N-type impurity ion implantation step and the P-type impurity ion implantation step is not limited. Subsequently, second sidewall spacers 106 made of silicon nitride are formed on both sides of each polysilicon film 114 and protective insulating film 115 with a first sidewall spacer 105 interposed therebetween. Thereafter, an N-type source / drain region 107N and an N-type region 107NC that becomes a part of the N-type lower electrode 117N are formed using the protective insulating film 115, the first sidewall spacer 105, and the second sidewall spacer 106 as a mask. Subsequently, a P-type source / drain region 107P and a P-type region 107PC to be a part of the P-type lower electrode 117P are formed. Thereafter, the exposed surfaces of the N-type source / drain region 107N, the P-type source / drain region 107P, the N-type region 107NC in the N-type lower electrode 117N, and the P-type region 107PC in the P-type lower electrode 117P are silicided with nickel (Ni) or the like. May be. Thereafter, an interlayer insulating film 108 made of silicon oxide is deposited on the semiconductor substrate 101 by the CVD method so as to cover the protective insulating films 115 and the side wall spacers 105, and the upper surface thereof is planarized by the CMP method to form each of them. The upper surface of the protective insulating film 115 is exposed.

次に、図9(a)〜図9(c)に示すように、例えばウェットエッチングにより、各保護絶縁膜115を除去して、各保護絶縁膜115の下側に位置するポリシリコン膜114をそれぞれ露出する。このとき、第1のサイドウォール105と保護絶縁膜115は共に酸化シリコンからなるため、各第1のサイドウォールスペーサ105の上端がそれと隣接するポリシリコン膜114の上面よりも低くなるようにエッチングする。なお、このエッチングには、ウェットエッチングに代えてドライエッチングを用いてもよい。これにより、各第2のサイドウォールスペーサ106と各ポリシリコン膜114との間に高いアスペクト比を持つ空隙部105aが形成される。このとき、ポリシリコン膜114の上面から第1のサイドウォールスペーサ105の上端までの距離(空隙部105aの深さ)は、第1のサイドウォールスペーサ105の幅の大きさと同等あるいはそれ以上であることが好ましい。なお、第2の実施形態においては、保護絶縁膜115をポリシリコン膜114の上にあらかじめ堆積し、該保護絶縁膜115をエッチングにより除去する際に第1のサイドウォールスペーサ105の上部にエッチングを施したが、保護絶縁膜115と第1のサイドウォールスペーサ105とに異なる材料を用い、保護絶縁膜115及び第1のサイドウォールスペーサ105とをそれぞれ個別にエッチングしてもよい。また、保護絶縁膜115を堆積せずに、各ポリシリコン膜114の上に直接に層間絶縁膜108を堆積し、各ポリシリコン膜114の上面をCMP法等により露出した後に、第1のサイドウォールスペーサ105の上部をエッチングにより除去してもよい。   Next, as shown in FIGS. 9A to 9C, the protective insulating films 115 are removed by wet etching, for example, and the polysilicon film 114 positioned below the protective insulating films 115 is removed. Each is exposed. At this time, since the first sidewall 105 and the protective insulating film 115 are both made of silicon oxide, etching is performed so that the upper end of each first sidewall spacer 105 is lower than the upper surface of the polysilicon film 114 adjacent thereto. . In this etching, dry etching may be used instead of wet etching. As a result, a gap 105 a having a high aspect ratio is formed between each second sidewall spacer 106 and each polysilicon film 114. At this time, the distance from the upper surface of the polysilicon film 114 to the upper end of the first sidewall spacer 105 (the depth of the gap 105a) is equal to or greater than the width of the first sidewall spacer 105. It is preferable. In the second embodiment, the protective insulating film 115 is deposited on the polysilicon film 114 in advance, and the upper portion of the first sidewall spacer 105 is etched when the protective insulating film 115 is removed by etching. However, different materials may be used for the protective insulating film 115 and the first sidewall spacer 105, and the protective insulating film 115 and the first sidewall spacer 105 may be etched separately. Further, without depositing the protective insulating film 115, the interlayer insulating film 108 is deposited directly on each polysilicon film 114, and the first side is exposed after the upper surface of each polysilicon film 114 is exposed by CMP or the like. The upper portion of the wall spacer 105 may be removed by etching.

次に、図10(a)〜図10(c)に示すように、リソグラフィ法により、N型FET形成領域T1、第1の抵抗素子形成領域R1及び第1の容量素子形成領域C1をマスクするレジスト膜119を形成し、形成したレジスト膜119をマスクとして、P型FET形成領域T2、第2の抵抗素子形成領域R2及び第2の容量素子形成領域C2における各ポリシリコン膜114に対して、塩素又は臭化水素を主成分とするエッチングガスを用いたドライエッチングを行なって、膜厚がそれぞれ40nmのポリシリコン膜114aを得る。このとき、P型FET形成領域T2、第2の抵抗素子形成領域R2及び第2の容量素子形成領域C2において、各第1のサイドウォールスペーサ105の上端が各ポリシリコン膜114aの上面よりも低いことが必要である。ここで、ポリシリコン膜114aの上面から第1のサイドウォールスペーサ105の上端までの距離(空隙部105aの深さ)は、第1のサイドウォールスペーサ105の幅の大きさと同等か又はそれ以上であることが好ましい。従って、図9に示す工程において、P型FET形成領域T2等における第1のサイドウォールスペーサ105の上端をあらかじめ低くしておいてもよく、また、図10に示す工程において、再度第1のサイドウォールスペーサ105の高さを調整するエッチングを行なってもよい。   Next, as shown in FIGS. 10A to 10C, the N-type FET formation region T1, the first resistor element formation region R1, and the first capacitor element formation region C1 are masked by lithography. A resist film 119 is formed, and the polysilicon film 114 in the P-type FET formation region T2, the second resistance element formation region R2, and the second capacitance element formation region C2 is formed using the formed resist film 119 as a mask. Dry etching using an etching gas mainly containing chlorine or hydrogen bromide is performed to obtain a polysilicon film 114a having a thickness of 40 nm. At this time, in the P-type FET formation region T2, the second resistance element formation region R2, and the second capacitance element formation region C2, the upper end of each first sidewall spacer 105 is lower than the upper surface of each polysilicon film 114a. It is necessary. Here, the distance from the upper surface of the polysilicon film 114a to the upper end of the first sidewall spacer 105 (depth of the gap 105a) is equal to or greater than the width of the first sidewall spacer 105. Preferably there is. Accordingly, in the step shown in FIG. 9, the upper end of the first sidewall spacer 105 in the P-type FET formation region T2 or the like may be lowered in advance. In the step shown in FIG. Etching for adjusting the height of the wall spacer 105 may be performed.

次に、図11(a)〜図11(c)に示すように、スパッタ法により、露出した各サイドウォール105、106及びポリシリコン膜114、114aを含め層間絶縁膜108の上に、例えば膜厚が45nmのニッケル(Ni)からなる金属膜109を堆積する。前述したように、金属膜109の堆積は、一般にステップカバレッジが低いため、第2のサイドウォールスペーサ106とポリシリコン膜114、114aとの間の第1のサイドウォールスペーサ105の上側に形成された空隙部105aには、ポリシリコン膜114、114aの大きさに依らず、金属膜109がほとんど堆積することがない。このため、各空隙部105aは残ったままとなる。但し、この空隙部105aの上側を跨ぐように金属膜109が堆積する場合もあるが、この場合でも金属膜109の膜厚は小さいため支障はない。   Next, as shown in FIGS. 11A to 11C, for example, a film is formed on the interlayer insulating film 108 including the exposed sidewalls 105 and 106 and the polysilicon films 114 and 114a by sputtering. A metal film 109 made of nickel (Ni) having a thickness of 45 nm is deposited. As described above, since the deposition of the metal film 109 is generally low in step coverage, it is formed on the upper side of the first sidewall spacer 105 between the second sidewall spacer 106 and the polysilicon films 114 and 114a. Regardless of the size of the polysilicon films 114, 114a, the metal film 109 is hardly deposited in the gap 105a. For this reason, each gap | interval part 105a remains. However, the metal film 109 may be deposited so as to straddle the upper side of the gap portion 105a. However, even in this case, there is no problem because the thickness of the metal film 109 is small.

次に、図12(a)〜図12(c)に示すように、半導体基板101に対して、例えば高速熱処理(RTA)法により、温度が400℃の窒素雰囲気で熱処理を行なって、各ポリシリコン膜114、114aと金属膜109との間でシリサイド化反応を起こすことにより、各ポリシリコン膜114、114aの全体をシリサイド化する。これにより、半導体基板101上のN型FET形成領域T1、第1の抵抗素子形成領域R1及び第1の容量素子形成領域C1においては、組成がいずれもNiSiであるFUSI構造を有し、互いのゲート長が異なる第1のゲート電極14T1及び第2のゲート電極14T2と、互いの幅が異なる第1の抵抗体14R1及び第2の抵抗体14R2と、互いの幅が異なる第1の上部電極14C1及び第2の上部電極14C2とが形成される。一方、P型FET形成領域T2、第2の抵抗素子形成領域R2及び第2の容量素子形成領域C2においては、組成がいずれもNi3SiであるFUSI構造を有し、互いのゲート長が異なる第3のゲート電極14T3及び第4のゲート電極14T4と、互いの幅が異なる第3の抵抗体14R3及び第4の抵抗体14R4と、互いの幅が異なる第3の上部電極14C3及び第4の上部電極14C4とが形成される。 Next, as shown in FIGS. 12A to 12C, the semiconductor substrate 101 is subjected to a heat treatment in a nitrogen atmosphere at a temperature of 400 ° C. by, for example, a rapid heat treatment (RTA) method. By causing a silicidation reaction between the silicon films 114 and 114a and the metal film 109, the entire polysilicon films 114 and 114a are silicided. As a result, the N-type FET formation region T1, the first resistance element formation region R1, and the first capacitance element formation region C1 on the semiconductor substrate 101 have a FUSI structure in which the composition is NiSi. The first gate electrode 14T1 and the second gate electrode 14T2 having different gate lengths, the first resistor 14R1 and the second resistor 14R2 having different widths, and the first upper electrode 14C1 having different widths from each other The second upper electrode 14C2 is formed. On the other hand, each of the P-type FET formation region T2, the second resistance element formation region R2, and the second capacitance element formation region C2 has a FUSI structure in which the composition is Ni 3 Si, and the gate lengths are different from each other. The third gate electrode 14T3 and the fourth gate electrode 14T4, the third resistor 14R3 and the fourth resistor 14R4 having different widths, the third upper electrode 14C3 and the fourth resistor having different widths from each other An upper electrode 14C4 is formed.

第2の実施形態の特徴として、シリサイド化工程において、第2のサイドウォールスペーサ106とポリシリコン膜114、114aとの間に、第1のサイドウォールスペーサ105の上部を除去することにより形成された空隙部105aによって、金属膜109は各ポリシリコン膜114、114aの上にそれぞれ孤立化するか又は金属膜109の膜厚が他の部分よりも小さくなる。このため、第2のサイドウォールスペーサ106の上側及びその近傍からシリサイド用の金属が各ポリシリコン膜114、114aに過剰に供給されることがなくなる。従って、各ポリシリコン膜114、114aと金属膜109との反応可能な体積比率は、各ゲート電極14T1、14T2等のゲート長、すなわち平面寸法に依存することがなくなる。すなわち、各ポリシリコン膜114、114aと金属膜109との反応可能な体積比率は、図9及び図10に示す工程で露出されたポリシリコン膜114、114aと、図11に示す工程で堆積された金属膜109との両者の膜厚で決定され、ほぼ一定となる。これにより、それぞれ互いの平面寸法が異なるゲート電極14T1、14T2及び14T3、14T4、抵抗体14R1、14R2及び14R3、14R4並びに上部電極14C1、14C2及び14C3、14C4であっても、そのいずれに対しても組成が均一なFUSI構造を実現することができる。なお、このとき、シリサイド化はポリシリコン膜114、114aとその上の金属膜109との間で起こるため、横方向(半導体基板101の面内方向)への成長はほとんど起こらない。このため、フルシリサイド化された各ゲート電極14T1〜14T4等の上部は、第2のサイドウォールスペーサ106との間で離間しており、空隙部105aは維持される。なお、N型及びP型の各ソースドレイン領域107N、107P並びにN型及びP型の各下部電極117N、117Pの上側に堆積された金属膜109は層間絶縁膜108が介在するため、シリサイド化反応は起こらない。   As a feature of the second embodiment, it is formed by removing the upper portion of the first sidewall spacer 105 between the second sidewall spacer 106 and the polysilicon films 114 and 114a in the silicidation process. Due to the gap 105a, the metal film 109 is isolated on each of the polysilicon films 114 and 114a, or the film thickness of the metal film 109 is smaller than the other portions. Therefore, the metal for silicide is not excessively supplied to the polysilicon films 114 and 114a from the upper side of the second sidewall spacer 106 and the vicinity thereof. Therefore, the reactable volume ratio between the polysilicon films 114 and 114a and the metal film 109 does not depend on the gate lengths of the gate electrodes 14T1 and 14T2, etc., that is, the planar dimensions. That is, the reactable volume ratio between the polysilicon films 114 and 114a and the metal film 109 is deposited in the process shown in FIG. 11 and the polysilicon films 114 and 114a exposed in the process shown in FIGS. It is determined by the thickness of both the metal film 109 and the metal film 109, and is almost constant. As a result, the gate electrodes 14T1, 14T2 and 14T3, 14T4, the resistors 14R1, 14R2, 14R3, and 14R4, and the upper electrodes 14C1, 14C2, and 14C3, and 14C4, which have different plane dimensions, can be used. A FUSI structure having a uniform composition can be realized. At this time, silicidation occurs between the polysilicon films 114 and 114a and the metal film 109 thereon, so that the growth in the lateral direction (in-plane direction of the semiconductor substrate 101) hardly occurs. Therefore, the upper portions of the fully silicided gate electrodes 14T1 to 14T4 and the like are separated from the second sidewall spacer 106, and the gap portion 105a is maintained. The metal film 109 deposited on the N-type and P-type source / drain regions 107N and 107P and the N-type and P-type lower electrodes 117N and 117P has an interlayer insulating film 108 interposed therebetween, so that silicidation reaction is performed. Does not happen.

さらに、第2の実施形態は、例えばP型FET形成領域T2におけるゲート電極形成用のポリシリコン膜114aの膜厚を、図10(a)に示す工程においてN型FET形成領域T1におけるゲート電極形成用のポリシリコン膜114の膜厚よりも減らしている。このため、P型FET形成領域T2における金属膜109のポリシリコン膜114aに対する体積比率が、N型FET形成領域T1と比べて高くなる。これは、抵抗素子形成領域R1、R2及び容量素子形成領域C1、C2においても同様である。その結果、金属膜109にニッケルを用いた場合には、N型FET形成領域T1、第1の抵抗素子形成領域R1及び第1の容量素子形成領域C1においてはFUSI構造にNiSiが形成され、一方、P型FET形成領域T2、第2の抵抗素子形成領域R2及び第2の容量素子形成領域C2においてはFUSI構造にNi3Siが形成され、組成が互いに異なるFUSI構造を同時に形成することができる。 Furthermore, in the second embodiment, for example, the thickness of the polysilicon film 114a for forming the gate electrode in the P-type FET formation region T2 is changed to the gate electrode formation in the N-type FET formation region T1 in the step shown in FIG. The thickness is smaller than the thickness of the polysilicon film 114 for use. For this reason, the volume ratio of the metal film 109 to the polysilicon film 114a in the P-type FET formation region T2 is higher than that in the N-type FET formation region T1. The same applies to the resistor element formation regions R1 and R2 and the capacitor element formation regions C1 and C2. As a result, when nickel is used for the metal film 109, NiSi is formed in the FUSI structure in the N-type FET formation region T1, the first resistance element formation region R1, and the first capacitance element formation region C1, In the P-type FET forming region T2, the second resistor element forming region R2, and the second capacitor element forming region C2, Ni 3 Si is formed in the FUSI structure, and FUSI structures having different compositions can be simultaneously formed. .

次に、図13(a)〜図13(c)に示すように、層間絶縁膜108等の上方に残存する未反応の金属膜109を、例えば硫酸と過酸化水素水の混合溶液によりエッチングして除去する。その後、FUSI化された各ゲート電極14T1〜14T4等を含め層間絶縁膜108の上に上層の層間絶縁膜を堆積し、コンタクトホール及び配線を形成する。   Next, as shown in FIGS. 13A to 13C, the unreacted metal film 109 remaining above the interlayer insulating film 108 or the like is etched by, for example, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. To remove. After that, an upper interlayer insulating film is deposited on the interlayer insulating film 108 including the FUSI gate electrodes 14T1 to 14T4 and the like to form contact holes and wirings.

以上に説明したように、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、シリサイド化されるポリシリコン膜114、114aの各側面上に第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106を順次形成した後、第1のサイドウォールスペーサ105の上部を除去して、第2のサイドウォールスペーサ106とポリシリコン膜114、114aとの間に空隙部105aを設ける。これにより、ポリシリコン膜114、114aの上に金属膜109を堆積する際に、金属膜109を各ポリシリコン膜114、114aの上に孤立化できる。また、孤立化しない場合であっても、金属膜109における空隙部105aの上側部分の膜厚は他の部分よりも薄くなる。   As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment, the first sidewall spacer 105 and the second sidewall are formed on the side surfaces of the polysilicon films 114 and 114a to be silicided. After sequentially forming the spacers 106, the upper portions of the first sidewall spacers 105 are removed, and gaps 105a are provided between the second sidewall spacers 106 and the polysilicon films 114 and 114a. Thereby, when the metal film 109 is deposited on the polysilicon films 114 and 114a, the metal film 109 can be isolated on the polysilicon films 114 and 114a. Even when the metal film 109 is not isolated, the film thickness of the upper part of the gap 105a in the metal film 109 is thinner than the other parts.

これにより、NiSiによりFUSI化された第1及び第2の各ゲート電極14T1、14T2、第1及び第2の各抵抗素子14R1,14R2及び第1及び第2の各上部電極14C1、14C2の組成を、その大きさ(平面寸法)に拘わらず同一の組成とすることができる。同様に、Ni3SiによりFUSI化された第3及び第4の各ゲート電極14T3、14T4、第3及び第4の各抵抗素子14R3,14R4及び第3及び第4の各上部電極14C3、14C4の組成を、その大きさ(平面寸法)に拘わらず同一の組成とすることができる。さらには、N型FET111、121、P型FET112、122、抵抗素子211、221、212、222及び容量素子311、321、312、322を同時に形成することができる。 As a result, the composition of the first and second gate electrodes 14T1, 14T2, the first and second resistance elements 14R1, 14R2 and the first and second upper electrodes 14C1, 14C2 made FUSI by NiSi is changed. The composition can be the same regardless of the size (planar dimension). Similarly, the third and fourth gate electrodes 14T3 and 14T4, the third and fourth resistance elements 14R3 and 14R4, and the third and fourth upper electrodes 14C3 and 14C4 that are made FUSI by Ni 3 Si. The composition can be the same composition regardless of its size (planar dimension). Furthermore, the N-type FETs 111 and 121, the P-type FETs 112 and 122, the resistance elements 211, 221, 212, and 222, and the capacitance elements 311, 321, 312, and 322 can be formed simultaneously.

なお、第2の実施形態において、例えば第1の抵抗素子211と第3の抵抗素子212との互いのシリサイド組成を変えているが、NiSi又はNi3Siのいずれかに合わせてもよい。また、容量素子においても、第1の容量素子311と第3の容量素子312との互いのシリサイド組成を変えているが同一の組成としてもよい。 In the second embodiment, for example, the mutual silicide composition of the first resistance element 211 and the third resistance element 212 is changed, but it may be adjusted to either NiSi or Ni 3 Si. In the capacitive element, the silicide composition of the first capacitive element 311 and the third capacitive element 312 is changed, but the same composition may be used.

また、第2の実施形態においても、図8に示す工程において、平坦化した層間絶縁膜108から保護絶縁膜115を露出した後に、該保護絶縁膜115及び第1のサイドウォールスペーサ105に対してエッチングを行なったが、これに限られず、層間絶縁膜108を設けない状態で、保護絶縁膜115及び第1のサイドウォールスペーサ105に対してエッチングを行なってもよい。   Also in the second embodiment, after the protective insulating film 115 is exposed from the planarized interlayer insulating film 108 in the step shown in FIG. 8, the protective insulating film 115 and the first sidewall spacer 105 are exposed. Although the etching is performed, the present invention is not limited to this, and the protective insulating film 115 and the first sidewall spacer 105 may be etched without providing the interlayer insulating film 108.

(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図14(a)〜図14(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図14(a)〜図14(c)において、図7(a)〜図7(c)に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。なお、図14(a)〜図14(c)は図面の便宜上3通りに分けており、本実施形態に係る半導体装置は、1つの半導体基板101上に形成されている。   FIG. 14A to FIG. 14C show cross-sectional configurations of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 14A to FIG. 14C, the same components as those shown in FIG. 7A to FIG. 14A to 14C are divided into three ways for convenience of drawing, and the semiconductor device according to this embodiment is formed on one semiconductor substrate 101.

第3の実施形態の第2の実施形態との相違点は、P型FET形成領域T2に形成された第3のゲート電極15T3及び第4のゲート電極15T4と、第2の抵抗素子形成領域R2に形成された第3の抵抗体15R3及び第4の抵抗体15R4、並びに第2の容量素子形成領域C2に形成された第3の上部電極15C3及び第4の上部電極15C4が、それぞれ白金シリサイド(PtSi)によりFUSI化されている点である。   The difference of the third embodiment from the second embodiment is that the third gate electrode 15T3 and the fourth gate electrode 15T4 formed in the P-type FET formation region T2 and the second resistance element formation region R2 The third resistor 15R3 and the fourth resistor 15R4 formed in the second capacitor element 15R3, and the third upper electrode 15C3 and the fourth upper electrode 15C4 formed in the second capacitor element formation region C2 are respectively platinum silicide ( PtSi) is FUSI.

さらに、第2の実施形態においては、P型FET形成領域T2、第2の抵抗素子形成領域R2及び第2の容量素子形成領域C2に形成されパターニングされた各ポリシリコン膜114の高さを減ずるエッチングを行なったが、第3の実施形態においては、N型FET形成領域T1等と同一のままとしている。   Furthermore, in the second embodiment, the height of each patterned polysilicon film 114 formed in the P-type FET forming region T2, the second resistor element forming region R2, and the second capacitor element forming region C2 is reduced. Although the etching is performed, in the third embodiment, it remains the same as the N-type FET formation region T1 and the like.

なお、図14(a)〜図14(c)においては、各N型FET111、121、各P型FET112、122、各抵抗素子211、221、212、222及び容量素子311、321、312、322を1つの半導体基板101上に形成する例を示したが、それぞれの素子を単独で形成してもよく、また、FET、抵抗素子及び容量素子のうちいずれか2種類の素子を組み合わせてもよい。   14A to 14C, the N-type FETs 111 and 121, the P-type FETs 112 and 122, the resistance elements 211, 221, 212, and 222 and the capacitive elements 311, 321, 312, and 322 Is formed on one semiconductor substrate 101, but each element may be formed alone, or any two kinds of elements among FET, resistor element and capacitor element may be combined. .

また、各素子の大きさを、例えばFETではそのゲート長を2種類に設定したが、3種類以上であってもよい。   In addition, the size of each element is set to two types of gate lengths in, for example, FETs, but may be three or more types.

また、第3の実施形態においても、素子としてFET、抵抗素子及び容量素子を例に示したが、FUSI構造の導電体を用いる他の素子、例えばフューズ素子等にも適用可能である。   In the third embodiment, FETs, resistor elements, and capacitor elements are shown as examples of elements, but the present invention can also be applied to other elements using a conductor having a FUSI structure, such as fuse elements.

以下、前記のように構成された半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図15(a)〜図15(c)乃至図22(a)〜図22(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。   FIG. 15A to FIG. 15C to FIG. 22A to FIG. 22C show cross-sectional structures in the order of steps of the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

まず、図15(a)〜図15(c)は、第2の実施形態に係る製造方法における図9(a)〜図9(c)と同様に、半導体基板101上に形成された層間絶縁膜108と各第1のサイドウォールスペーサ105とをエッチングにより除去して、各第1のサイドウォールスペーサ105の上端の高さを各第2のサイドウォールスペーサ106の上端及び各ポリシリコン膜114の上面よりも低くした状態を示している。   First, FIG. 15A to FIG. 15C show interlayer insulation formed on the semiconductor substrate 101 in the same manner as FIG. 9A to FIG. 9C in the manufacturing method according to the second embodiment. The film 108 and each first sidewall spacer 105 are removed by etching, and the height of the upper end of each first sidewall spacer 105 is set to the upper end of each second sidewall spacer 106 and each polysilicon film 114. The state is shown as being lower than the upper surface.

次に、図16(a)〜図16(c)に示すように、スパッタ法により、露出した各サイドウォール105、106及びポリシリコン膜114を含め層間絶縁膜108の上に、例えば膜厚が45nmのニッケル(Ni)からなる第1の金属膜109を堆積する。前述したように、第1の金属膜109の堆積は、一般にステップカバレッジが低いため、第2のサイドウォールスペーサ106とポリシリコン膜114との間の第1のサイドウォールスペーサ105の上側に形成された空隙部105aには、ポリシリコン膜114の大きさに依らず、第1の金属膜109がほとんど堆積しない。このため、各空隙部105aは残ったままとなる。但し、この空隙部105aの上側を跨ぐように第1の金属膜109が堆積する場合もあるが、この場合でも第1の金属膜109の膜厚は小さいため支障はない。   Next, as shown in FIGS. 16A to 16C, for example, a film thickness is formed on the interlayer insulating film 108 including the exposed sidewalls 105 and 106 and the polysilicon film 114 by sputtering. A first metal film 109 made of 45 nm nickel (Ni) is deposited. As described above, the deposition of the first metal film 109 is generally formed on the upper side of the first sidewall spacer 105 between the second sidewall spacer 106 and the polysilicon film 114 because the step coverage is low. Regardless of the size of the polysilicon film 114, the first metal film 109 is hardly deposited in the gap 105a. For this reason, each gap | interval part 105a remains. However, the first metal film 109 may be deposited so as to straddle the upper side of the gap portion 105a. However, even in this case, there is no problem because the thickness of the first metal film 109 is small.

次に、図17(a)〜図17(c)に示すように、リソグラフィ法により、N型FET形成領域T1、第1の抵抗素子形成領域R1及び第1の容量素子形成領域C1をマスクする第1のレジスト膜129を形成し、形成した第1のレジスト膜129をマスクとして、P型FET形成領域T2、第2の抵抗素子形成領域R2及び第2の容量素子形成領域C2を覆う第1の金属膜109を、例えば硫酸と過酸化水素水との混合溶液を用いて除去する。   Next, as shown in FIGS. 17A to 17C, the N-type FET formation region T1, the first resistor element formation region R1, and the first capacitor element formation region C1 are masked by lithography. The first resist film 129 is formed, and the first resist film 129 is used as a mask to cover the P-type FET formation region T2, the second resistance element formation region R2, and the second capacitor element formation region C2. The metal film 109 is removed using, for example, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.

次に、図18(a)〜図18(c)に示すように、第1のレジスト膜129を除去した後、半導体基板101に対して、例えば高速熱処理(RTA)法により、温度が400℃の窒素雰囲気の熱処理を行なって、N型FET形成領域T1、第1の抵抗素子形成領域R1及び第1の容量素子形成領域C1における各ポリシリコン膜114と第1の金属膜109との間でシリサイド化反応を起こすことにより、各ポリシリコン膜114の全体をシリサイド化する。これにより、N型FET形成領域T1、第1の抵抗素子形成領域R1及び第1の容量素子形成領域C1においては、組成がいずれもNiSiであるFUSI構造を有し、互いのゲート長が異なる第1のゲート電極14T1及び第2のゲート電極14T2と、互いの幅が異なる第1の抵抗体14R1及び第2の抵抗体14R2と、互いの幅が異なる第1の上部電極14C1及び第2の上部電極14C2とが形成される。   Next, as shown in FIGS. 18A to 18C, after removing the first resist film 129, the temperature of the semiconductor substrate 101 is set to 400 ° C. by, for example, rapid thermal processing (RTA). Is performed between the polysilicon film 114 and the first metal film 109 in the N-type FET formation region T1, the first resistance element formation region R1, and the first capacitance element formation region C1. By causing a silicidation reaction, the entire polysilicon film 114 is silicided. As a result, the N-type FET formation region T1, the first resistance element formation region R1, and the first capacitance element formation region C1 have a FUSI structure in which the composition is NiSi, and the gate lengths are different from each other. One gate electrode 14T1 and second gate electrode 14T2, first resistor 14R1 and second resistor 14R2 having different widths, and first upper electrode 14C1 and second upper portion having different widths from each other Electrode 14C2 is formed.

第3の実施形態の特徴として、第1のシリサイド化工程において、第2のサイドウォールスペーサ106とポリシリコン膜114との間に、第1のサイドウォールスペーサ105の上部を除去することにより形成された空隙部105aによって、第1の金属膜109は各ポリシリコン膜114の上にそれぞれ孤立化するか又は第1の金属膜109の膜厚が他の部分よりも小さくなる。このため、第2のサイドウォールスペーサ106の上側及びその近傍からシリサイド化用の金属が各ポリシリコン膜114に過剰に供給されることがなくなる。従って、各ポリシリコン膜114と第1の金属膜109との反応可能な体積比率は、図15に示す工程で露出されたポリシリコン膜114と、図16に示す工程で堆積された第1の金属膜109との両者の膜厚で決定され、ほぼ一定となる。これにより、それぞれ互いの平面寸法が異なるゲート電極14T1、14T2、抵抗体14R1、14R2及び上部電極14C1、14C2であっても、そのいずれに対しても組成が均一なFUSI構造を実現することができる。なお、このとき、シリサイド化はポリシリコン膜114とその上の第1の金属膜109との間で起こるため、横方向への成長はほとんど起こらない。このため、フルシリサイド化された各ゲート電極14T1、14T2等の上部は、第2のサイドウォールスペーサ106との間で離間しており、空隙部105aは維持される。なお、N型ソースドレイン領域107N及びN型領域107NCの上側に堆積された第1の金属膜109は層間絶縁膜108が介在するため、シリサイド化反応は起こらない。   As a feature of the third embodiment, it is formed by removing the upper portion of the first sidewall spacer 105 between the second sidewall spacer 106 and the polysilicon film 114 in the first silicidation step. Due to the gap 105a, the first metal film 109 is isolated on each polysilicon film 114, or the thickness of the first metal film 109 is smaller than that of the other portions. Therefore, the metal for silicidation is not excessively supplied to each polysilicon film 114 from the upper side of the second sidewall spacer 106 and the vicinity thereof. Accordingly, the reactable volume ratio between each polysilicon film 114 and the first metal film 109 is the same as that of the polysilicon film 114 exposed in the step shown in FIG. 15 and the first deposited in the step shown in FIG. It is determined by the film thickness of both the metal film 109 and is almost constant. As a result, a FUSI structure having a uniform composition can be realized for each of the gate electrodes 14T1 and 14T2, the resistors 14R1 and 14R2, and the upper electrodes 14C1 and 14C2 having different plane dimensions. . At this time, silicidation occurs between the polysilicon film 114 and the first metal film 109 thereon, so that almost no lateral growth occurs. Therefore, the upper portions of the fully silicided gate electrodes 14T1, 14T2, and the like are separated from the second sidewall spacer 106, and the gap portion 105a is maintained. Note that the silicidation reaction does not occur in the first metal film 109 deposited above the N-type source / drain region 107N and the N-type region 107NC because the interlayer insulating film 108 is interposed therebetween.

次に、図19(a)〜図19(c)に示すように、未反応の第1の金属膜109を例えば硫酸と過酸化水素水との混合溶液により除去した後、スパッタ法により、露出した各サイドウォール105、106、各ゲート電極14T1、14T2、各抵抗体14R1,14R2、各上部電極14C1、14C2及び各ポリシリコン膜114を含め層間絶縁膜108の上に、例えば膜厚が45nmの白金(Pt)からなる第2の金属膜110を堆積する。第2の金属膜110の堆積においても、ステップカバレッジが低いため、第2のサイドウォールスペーサ106とポリシリコン膜114との間の第1のサイドウォールスペーサ105の上側に形成された空隙部105aには、ポリシリコン膜114の大きさに依らず、第2の金属膜110がほとんど堆積しない。このため、各空隙部105aは残ったままとなる。但し、この空隙部105aの上側を跨ぐように第2の金属膜110が堆積する場合もあるが、この場合でも第2の金属膜110の膜厚は小さいため支障はない。   Next, as shown in FIGS. 19A to 19C, the unreacted first metal film 109 is removed by, for example, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and then exposed by sputtering. On the interlayer insulating film 108 including the sidewalls 105 and 106, the gate electrodes 14T1 and 14T2, the resistors 14R1 and 14R2, the upper electrodes 14C1 and 14C2, and the polysilicon films 114, for example, a film thickness of 45 nm A second metal film 110 made of platinum (Pt) is deposited. Even in the deposition of the second metal film 110, since the step coverage is low, the gap 105a formed on the upper side of the first sidewall spacer 105 between the second sidewall spacer 106 and the polysilicon film 114 is formed. Regardless of the size of the polysilicon film 114, the second metal film 110 is hardly deposited. For this reason, each gap | interval part 105a remains. However, the second metal film 110 may be deposited so as to straddle the upper side of the gap portion 105a. However, even in this case, there is no problem because the thickness of the second metal film 110 is small.

次に、図20(a)〜図20(c)に示すように、リソグラフィ法により、P型FET形成領域T2、第2の抵抗素子形成領域R2及び第2の容量素子形成領域C2をマスクする第2のレジスト膜139を形成し、形成した第2のレジスト膜139をマスクとして、N型FET形成領域T1、第1の抵抗素子形成領域R1及び第1の容量素子形成領域C1を覆う第2の金属膜110を、例えば硫酸と過酸化水素水との混合溶液を用いて除去する。   Next, as shown in FIGS. 20A to 20C, the P-type FET formation region T2, the second resistor element formation region R2, and the second capacitor element formation region C2 are masked by lithography. A second resist film 139 is formed, and the second resist film 139 thus formed is used as a mask to cover the N-type FET formation region T1, the first resistance element formation region R1, and the first capacitor element formation region C1. The metal film 110 is removed using, for example, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.

次に、図21(a)〜図21(c)に示すように、第2のレジスト膜139を除去した後、半導体基板101に対して、例えば高速熱処理(RTA)法により、温度が400℃の窒素雰囲気の熱処理を行なって、P型FET形成領域T2、第2の抵抗素子形成領域R2及び第2の容量素子形成領域C2における各ポリシリコン膜114と第2の金属膜110との間でシリサイド化反応を起こすことにより、各ポリシリコン膜114の全体をシリサイド化する。これにより、P型FET形成領域T2、第2の抵抗素子形成領域R2及び第2の容量素子形成領域C2においては、組成がいずれもPtSiであるFUSI構造を有し、互いのゲート長が異なる第3のゲート電極15T3及び第4のゲート電極15T4と、互いの幅が異なる第3の抵抗体15R3及び第4の抵抗体15R4と、互いの幅が異なる第3の上部電極15C3及び第4の上部電極15C4とが形成される。   Next, as shown in FIGS. 21A to 21C, after the second resist film 139 is removed, the temperature of the semiconductor substrate 101 is set to 400 ° C. by, for example, rapid thermal processing (RTA). Is performed between the polysilicon film 114 and the second metal film 110 in the P-type FET formation region T2, the second resistor element formation region R2, and the second capacitor element formation region C2. By causing a silicidation reaction, the entire polysilicon film 114 is silicided. As a result, the P-type FET formation region T2, the second resistance element formation region R2, and the second capacitance element formation region C2 have the FUSI structure in which the composition is PtSi, and the gate lengths are different from each other. Third gate electrode 15T3 and fourth gate electrode 15T4, third resistor 15R3 and fourth resistor 15R4 having different widths, and third upper electrode 15C3 and fourth upper portion having mutually different widths Electrode 15C4 is formed.

第3の実施形態の特徴として、第2のシリサイド化工程において、第2のサイドウォールスペーサ106とポリシリコン膜114との間に、第1のサイドウォールスペーサ105の上部を除去することにより形成された空隙部105aによって、第2の金属膜110は各ポリシリコン膜114の上にそれぞれ孤立化するか又は第2の金属膜110の膜厚が他の部分よりも小さくなる。このため、第2のサイドウォールスペーサ106の上側及びその近傍からシリサイド化用の金属が各ポリシリコン膜114に過剰に供給されることがなくなる。従って、各ポリシリコン膜114と第2の金属膜110との反応可能な体積比率は、図18に示す工程で露出されたポリシリコン膜114と、図19に示す工程で堆積された第2の金属膜110との両者の膜厚で決定され、ほぼ一定となる。これにより、それぞれ互いの平面寸法が異なるゲート電極15T3、15T4、抵抗体15R3、15R4及び上部電極15C3、15C4であっても、そのいずれに対しても組成が均一なFUSI構造を実現することができる。なお、このとき、シリサイド化はポリシリコン膜114とその上の第2の金属膜110との間で起こるため、横方向への成長はほとんど起こらない。このため、フルシリサイド化された各ゲート電極15T3、15T4等の上部は、第2のサイドウォールスペーサ106との間で離間しており、空隙部105aは維持される。なお、P型ソースドレイン領域107P及びP型下部電極117Pの上側に堆積された第2の金属膜110は層間絶縁膜108が介在するため、シリサイド化反応は起こらない。   As a feature of the third embodiment, it is formed by removing the upper portion of the first sidewall spacer 105 between the second sidewall spacer 106 and the polysilicon film 114 in the second silicidation step. Due to the gap 105a, the second metal film 110 is isolated on each polysilicon film 114, or the thickness of the second metal film 110 is smaller than that of the other portions. Therefore, the metal for silicidation is not excessively supplied to each polysilicon film 114 from the upper side of the second sidewall spacer 106 and the vicinity thereof. Therefore, the reactive volume ratio between each polysilicon film 114 and the second metal film 110 is the same as the polysilicon film 114 exposed in the step shown in FIG. 18 and the second deposited in the step shown in FIG. It is determined by the film thickness of both of the metal film 110 and becomes almost constant. As a result, a FUSI structure having a uniform composition can be realized for each of the gate electrodes 15T3 and 15T4, the resistors 15R3 and 15R4, and the upper electrodes 15C3 and 15C4 having different plane dimensions. . At this time, silicidation occurs between the polysilicon film 114 and the second metal film 110 on the polysilicon film 114, so that the lateral growth hardly occurs. Therefore, the upper portions of the fully silicided gate electrodes 15T3, 15T4 and the like are separated from the second sidewall spacer 106, and the gap portion 105a is maintained. Note that the silicidation reaction does not occur in the second metal film 110 deposited above the P-type source / drain region 107P and the P-type lower electrode 117P because the interlayer insulating film 108 is interposed therebetween.

次に、図22(a)〜図22(c)に示すように、未反応の第2の金属膜110を、例えば硫酸と過酸化水素水の混合溶液によりエッチングして除去する。その後、FUSI化された各ゲート電極14T1、14T2、15T3、15T4等を含め層間絶縁膜108の上に上層の層間絶縁膜を堆積し、コンタクトホール及び配線を形成する。   Next, as shown in FIGS. 22A to 22C, the unreacted second metal film 110 is removed by etching using, for example, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. Thereafter, an upper interlayer insulating film is deposited on the interlayer insulating film 108 including the gate electrodes 14T1, 14T2, 15T3, 15T4 and the like that have been changed to FUSI to form contact holes and wirings.

以上に説明したように、第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、シリサイド化されるポリシリコン膜114の各側面上に第1のサイドウォールスペーサ105及び第2のサイドウォールスペーサ106を順次形成した後、第1のサイドウォールスペーサ105の上部を除去して、第2のサイドウォールスペーサ106とポリシリコン膜114との間に空隙部105aを設ける。これにより、ポリシリコン膜114の上に第1の金属膜109又は第2の金属膜110を堆積する際に、該金属膜109、110を各ポリシリコン膜114の上に孤立化できる。また、孤立化しない場合であっても、該金属膜109、110における空隙部105aの上側部分の膜厚は他の部分よりも薄くなる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the third embodiment, the first sidewall spacer 105 and the second sidewall spacer 106 are formed on each side surface of the polysilicon film 114 to be silicided. Are sequentially formed, and the upper portion of the first sidewall spacer 105 is removed to provide a gap 105 a between the second sidewall spacer 106 and the polysilicon film 114. As a result, when the first metal film 109 or the second metal film 110 is deposited on the polysilicon film 114, the metal films 109 and 110 can be isolated on each polysilicon film 114. Even if the metal films 109 and 110 are not isolated, the thickness of the upper part of the gap 105a in the metal films 109 and 110 is thinner than the other parts.

これにより、NiSiによりFUSI化された第1及び第2の各ゲート電極14T1、14T2、第1及び第2の各抵抗素子14R1,14R2及び第1及び第2の各上部電極14C1、14C2の組成を、その大きさ(平面寸法)に拘わらず同一の組成とすることができる。同様に、PtSiによりFUSI化された第3及び第4の各ゲート電極15T3、15T4、第3及び第4の各抵抗素子15R3,15R4及び第3及び第4の各上部電極15C3、15C4の組成を、その大きさ(平面寸法)に拘わらず同一の組成とすることができる。その結果、FETにおいては各ゲート電極14T1、14T2、15T3、15T4の大きさによる組成の不均一に起因するしきい値電圧のばらつきを防止することができるので、半導体装置の性能の向上及び高集積化を実現することができる。   As a result, the composition of the first and second gate electrodes 14T1, 14T2, the first and second resistance elements 14R1, 14R2 and the first and second upper electrodes 14C1, 14C2 made FUSI by NiSi is changed. The composition can be the same regardless of the size (planar dimension). Similarly, the compositions of the third and fourth gate electrodes 15T3 and 15T4, the third and fourth resistance elements 15R3 and 15R4, and the third and fourth upper electrodes 15C3 and 15C4 that are made FUSI by PtSi are set. The composition can be the same regardless of the size (planar dimension). As a result, in the FET, it is possible to prevent variation in threshold voltage due to non-uniform composition due to the size of each gate electrode 14T1, 14T2, 15T3, and 15T4, thereby improving the performance and high integration of the semiconductor device. Can be realized.

さらには、N型FET111、121、P型FET112、122、抵抗素子211、221、212、222及び容量素子311、321、312、322を同時に形成することができる。   Furthermore, the N-type FETs 111 and 121, the P-type FETs 112 and 122, the resistance elements 211, 221, 212, and 222, and the capacitance elements 311, 321, 312, and 322 can be formed simultaneously.

なお、各FETにおいては、ゲート電極の大きさに関わらず、FUSI化された後で加えられる熱処理時のシリサイド材料と第2のサイドウォールスペーサ106との間の膨張率の相違による半導体基板101へのストレスが第1のサイドウォールスペーサ105の上側に設けた空隙105aによって大幅に緩和されるため、ストレスの相違に起因するFET特性のばらつきを防止することができる。   In each FET, regardless of the size of the gate electrode, the semiconductor substrate 101 is caused by a difference in expansion coefficient between the silicide material and the second sidewall spacer 106 applied during heat treatment after the FUSI process. Is significantly relieved by the gap 105a provided on the upper side of the first sidewall spacer 105, so that variations in FET characteristics due to the difference in stress can be prevented.

なお、第3の実施形態において、例えば第1の抵抗素子211と第3の抵抗素子212との互いのシリサイド組成を変えているが、NiSi又はPtSiのいずれかに合わせてもよい。また、容量素子においても、第1の容量素子311と第3の容量素子312との互いのシリサイド組成を変えているが同一の組成としてもよい。   In the third embodiment, for example, the mutual silicide composition of the first resistance element 211 and the third resistance element 212 is changed, but may be adjusted to either NiSi or PtSi. In the capacitive element, the silicide composition of the first capacitive element 311 and the third capacitive element 312 is changed, but the same composition may be used.

また、第3の実施形態に係る製造方法の一変形例として、図16に示す第1の金属膜109の堆積した後に、P型FET形成領域T2、第2の抵抗素子形成領域R2及び第2の容量素子形成領域C2にのみ選択的に第1の金属膜109を再度積層することにより、P型FET形成領域T2における第3のゲート電極15T3、15T4等をメタルリッチとし、例えばNi3Siとしてもよい。 As a modification of the manufacturing method according to the third embodiment, after the first metal film 109 shown in FIG. 16 is deposited, the P-type FET formation region T2, the second resistance element formation region R2, and the second By selectively laminating the first metal film 109 selectively only in the capacitor element formation region C2, the third gate electrodes 15T3, 15T4, etc. in the P-type FET formation region T2 are made metal rich, for example, as Ni 3 Si Also good.

本発明に係る半導体装置及びその製造方法は、均一なFUSI構造を得られるという効果を有し、特にFUSI化されたゲート電極を有する電界効果トランジスタを含む半導体装置及びその製造方法等に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention have an effect that a uniform FUSI structure can be obtained, and are particularly useful for a semiconductor device including a field effect transistor having a FUSI gate electrode and a manufacturing method thereof. .

本発明の第1の実施形態に係る半導体装置を示す模式的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. (a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置におけるゲート電極を模式的に示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)のIIb−IIb線における断面図である。(A) And (b) shows typically the gate electrode in the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is the IIb-IIb line | wire of (a) FIG. (a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A) And (b) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A) And (b) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A) And (b) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view in order of the steps showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. (a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を示す模式的な断面図である。(A)-(c) is typical sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置を示す模式的な断面図である。(A)-(c) is typical sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a)〜(d)は従来のFUSI電極構造を持つFETの製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of FET with the conventional FUSI electrode structure. (a)及び(b)は従来のFUSI電極構造を持つFETの製造方法の課題を示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows the subject of the manufacturing method of FET with the conventional FUSI electrode structure.

符号の説明Explanation of symbols

T FET形成領域
R 抵抗素子形成領域
C 容量素子形成領域
T1 N型FET形成領域
T2 P型FET形成領域
R1 第1の抵抗素子形成領域
R2 第2の抵抗素子形成領域
C1 第1の容量素子形成領域
C2 第2の容量素子形成領域
11 第1のN型FET
12 第2のN型FET
21 第1の抵抗素子
22 第2の抵抗素子
31 第1の容量素子
32 第2の容量素子
14T1 第1のゲート電極
14T2 第2のゲート電極
14T3 第3のゲート電極
14T4 第4のゲート電極
14R1 第1の抵抗体
14R2 第2の抵抗体
14R3 第3の抵抗体
14R4 第3の抵抗体
14C1 第1の上部電極
14C2 第2の上部電極
14C3 第3の上部電極
14C4 第4の上部電極
15T3 第3のゲート電極
15T4 第4のゲート電極
15R3 第3の抵抗体
15R4 第3の抵抗体
15C3 第3の上部電極
15C4 第4の上部電極
101 半導体基板
102 素子分離領域
103 ゲート絶縁膜
104 N型エクステンション領域
104C N型領域
104N N型エクステンション領域
104P P型エクステンション領域
104NC N型領域
104PC P型領域
105 第1のサイドウォールスペーサ
106 第2のサイドウォールスペーサ
107 N型ソースドレイン領域
107C N型領域
107NC N型領域
107PC P型領域
107N N型ソースドレイン領域
107P P型ソースドレイン領域
108 層間絶縁膜
109 (第1の)金属膜
110 第2の金属膜
113 容量絶縁膜
114 ポリシリコン膜
114a ポリシリコン膜
115 保護絶縁膜
116 N型領域
117 下部電極
117N N型下部電極
117P P型下部電極
119 レジスト膜
129 第1のレジスト膜
139 第2のレジスト膜
111 第1のN型FET
121 第2のN型FET
112 第1のP型FET
122 第2のP型FET
211 第1の抵抗素子
221 第2の抵抗素子
212 第3の抵抗素子
222 第4の抵抗素子
311 第1の容量素子
321 第2の容量素子
312 第3の容量素子
322 第4の容量素子
T FET formation region R Resistance element formation region C Capacitance element formation region T1 N-type FET formation region T2 P-type FET formation region R1 First resistor element formation region R2 Second resistor element formation region C1 First capacitor element formation region C2 Second capacitor element formation region 11 First N-type FET
12 Second N-type FET
21 1st resistive element 22 2nd resistive element 31 1st capacitive element 32 2nd capacitive element 14T1 1st gate electrode 14T2 2nd gate electrode 14T3 3rd gate electrode 14T4 4th gate electrode 14R1 4th 1 resistor 14R2 second resistor 14R3 third resistor 14R4 third resistor 14C1 first upper electrode 14C2 second upper electrode 14C3 third upper electrode 14C4 fourth upper electrode 15T3 third Gate electrode 15T4 Fourth gate electrode 15R3 Third resistor 15R4 Third resistor 15C3 Third upper electrode 15C4 Fourth upper electrode 101 Semiconductor substrate 102 Element isolation region 103 Gate insulating film 104 N-type extension region 104C N Type region 104N N type extension region 104P P type extension region 104NC N type region 104PC P-type region 105 First sidewall spacer 106 Second sidewall spacer 107 N-type source / drain region 107C N-type region 107NC N-type region 107PC P-type region 107N N-type source / drain region 107P P-type source / drain region 108 Interlayer Insulating film 109 (first) metal film 110 second metal film 113 capacitive insulating film 114 polysilicon film 114a polysilicon film 115 protective insulating film 116 N-type region 117 lower electrode 117N N-type lower electrode 117P P-type lower electrode 119 Resist film 129 First resist film 139 Second resist film 111 First N-type FET
121 Second N-type FET
112 First P-type FET
122 Second P-type FET
211 1st resistive element 221 2nd resistive element 212 3rd resistive element 222 4th resistive element 311 1st capacitive element 321 2nd capacitive element 312 3rd capacitive element 322 4th capacitive element

Claims (18)

金属によりフルシリサイド化された第1のゲート電極を有する第1のMIS型トランジスタを備えた半導体装置であって、
前記第1のMIS型トランジスタは、
半導体領域上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に形成された前記第1のゲート電極と、
前記第1のゲート電極の側面上に形成された第1のサイドウォールスペーサと、
前記第1のゲート電極の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて形成された第2のサイドウォールスペーサとを有し、
前記第1のサイドウォールスペーサと前記第2のサイドウォールスペーサとは互いのエッチング特性が異なっており、
前記第1のサイドウォールスペーサの上端は、前記第1のゲート電極の上面及び前記第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低く形成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a first MIS transistor having a first gate electrode fully silicided with a metal,
The first MIS transistor is
A first gate insulating film formed on the semiconductor region;
The first gate electrode formed on the first gate insulating film;
A first sidewall spacer formed on a side surface of the first gate electrode;
A second sidewall spacer formed on the side surface of the first gate electrode with the first sidewall spacer interposed therebetween,
The first sidewall spacer and the second sidewall spacer have different etching characteristics.
The semiconductor device according to claim 1, wherein an upper end of the first sidewall spacer is formed lower than an upper surface of the first gate electrode and an upper end of the second sidewall spacer.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記第2のサイドウォールスペーサの上端は、前記第1のゲート電極の上面よりも高いことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an upper end of the second sidewall spacer is higher than an upper surface of the first gate electrode.
請求項1又は2に記載の半導体装置において、
前記金属によりフルシリサイド化された、前記第1のゲート電極に比べてゲート長が大きい第2のゲート電極を有する第2のMIS型トランジスタをさらに備え、
前記第2のMIS型トランジスタは、
前記半導体領域上に形成された第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に形成された前記第2のゲート電極と、
前記第2のゲート電極の側面上に形成された前記第1のサイドウォールスペーサと、
前記第2のゲート電極の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて形成された前記第2のサイドウォールスペーサとを有し、
前記第1のサイドウォールスペーサの上端は、前記第2のゲート電極の上面及び前記第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低く形成されており、
前記第1のMIS型トランジスタの導電型と前記第2のMIS型トランジスタの導電型とは、同一であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
A second MIS transistor having a second gate electrode that is fully silicided with the metal and has a gate length larger than that of the first gate electrode;
The second MIS type transistor is:
A second gate insulating film formed on the semiconductor region;
The second gate electrode formed on the second gate insulating film;
The first sidewall spacer formed on the side surface of the second gate electrode;
The second sidewall spacer formed on the side surface of the second gate electrode with the first sidewall spacer interposed therebetween,
The upper end of the first sidewall spacer is formed lower than the upper surface of the second gate electrode and the upper end of the second sidewall spacer,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a conductivity type of the first MIS transistor is the same as a conductivity type of the second MIS transistor.
請求項3に記載の半導体装置において、
前記第1のゲート電極の上面及び前記第2のゲート電極の上面は、前記半導体領域の上面からの高さが互いに等しいことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
The upper surface of the first gate electrode and the upper surface of the second gate electrode have the same height from the upper surface of the semiconductor region.
請求項3又は4に記載の半導体装置において、
前記第1のゲート電極と前記第2のゲート電極とは、互いの組成が同一であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3 or 4,
The semiconductor device, wherein the first gate electrode and the second gate electrode have the same composition.
請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記金属によりフルシリサイド化された第3のゲート電極を有する第3のMIS型トランジスタをさらに備え、
前記第3のMIS型トランジスタは、
前記半導体領域上に形成された第3のゲート絶縁膜と、
前記第3のゲート絶縁膜上に形成された前記第3のゲート電極と、
前記第3のゲート電極の側面上に形成された前記第1のサイドウォールスペーサと、
前記第3のゲート電極の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて形成された前記第2のサイドウォールスペーサとを有し、
前記第1のサイドウォールスペーサの上端は、前記第3のゲート電極の上面及び前記第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低く形成されており、
前記第1のMIS型トランジスタの導電型と前記第3のMIS型トランジスタの導電型とは、互いに異なることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
A third MIS transistor having a third gate electrode fully silicided with the metal;
The third MIS type transistor is:
A third gate insulating film formed on the semiconductor region;
The third gate electrode formed on the third gate insulating film;
The first sidewall spacer formed on the side surface of the third gate electrode;
And the second sidewall spacer formed on the side surface of the third gate electrode with the first sidewall spacer interposed therebetween,
The upper end of the first sidewall spacer is formed lower than the upper surface of the third gate electrode and the upper end of the second sidewall spacer,
A semiconductor device characterized in that a conductivity type of the first MIS transistor is different from a conductivity type of the third MIS transistor.
請求項6に記載の半導体装置において、
前記第1のゲート電極と前記第3のゲート電極とは、互いの組成が異なることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 6.
The semiconductor device, wherein the first gate electrode and the third gate electrode have different compositions.
請求項1〜7のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記金属によりフルシリサイド化された抵抗体を有する抵抗素子をさらに備え、
前記抵抗素子は、
前記半導体領域上に設けられた素子分離領域上に形成された前記抵抗体と、
前記抵抗体の側面上に形成された前記第1のサイドウォールスペーサと、
前記抵抗体の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて形成された前記第2のサイドウォールスペーサとを有し、
前記第1のサイドウォールスペーサの上端は、前記第抵抗体の上面及び前記第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低く形成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 7,
A resistance element having a resistor fully silicided with the metal;
The resistance element is
The resistor formed on an element isolation region provided on the semiconductor region;
The first sidewall spacer formed on the side surface of the resistor;
The second sidewall spacer formed on the side surface of the resistor with the first sidewall spacer interposed therebetween,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an upper end of the first sidewall spacer is formed lower than an upper surface of the second resistor and an upper end of the second sidewall spacer.
請求項8に記載の半導体装置において、
前記第1のゲート電極と前記抵抗体とは、互いの組成が同一であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first gate electrode and the resistor have the same composition.
請求項1〜9のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記金属によりフルシリサイド化された上部電極を有する容量素子をさらに備え、
前記容量素子は、
前記半導体領域上に形成された容量絶縁膜と、
前記容量絶縁膜上に形成された前記上部電極と、
前記上部電極の側面上に形成された前記第1のサイドウォールスペーサと、
前記上部電極の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて形成された前記第2のサイドウォールスペーサとを有し、
前記第1のサイドウォールスペーサの上端は、前記上部電極の上面及び前記第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低く形成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 9,
A capacitor element having an upper electrode fully silicided with the metal;
The capacitive element is
A capacitive insulating film formed on the semiconductor region;
The upper electrode formed on the capacitive insulating film;
The first sidewall spacer formed on the side surface of the upper electrode;
The second sidewall spacer formed on the side surface of the upper electrode with the first sidewall spacer interposed therebetween,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an upper end of the first sidewall spacer is formed lower than an upper surface of the upper electrode and an upper end of the second sidewall spacer.
請求項10に記載の半導体装置において、
前記第1のゲート電極と前記上部電極とは、互いの組成が同一であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 10.
The semiconductor device, wherein the first gate electrode and the upper electrode have the same composition.
第1のゲート絶縁膜上に第1のゲート電極を有する第1のMIS型トランジスタを備えた半導体装置の製造方法であって、
半導体領域上に前記第1のゲート絶縁膜を形成する工程(a)と、
前記第1のゲート絶縁膜上に第1のゲート用シリコン膜を形成する工程(b)と、
前記第1のゲート用シリコン膜の側面上に第1のサイドウォールスペーサを形成する工程(c)と、
前記第1のゲート用シリコン膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて第2のサイドウォールスペーサを形成する工程(d)と、
前記工程(d)の後に、前記第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、前記第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを前記第1のゲート用シリコン膜の上面及び前記第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程(e)と、
前記工程(e)の後に、前記第1のゲート用シリコン膜の上に金属膜を形成する工程(f)と、
前記第1のゲート用シリコン膜を前記金属膜によりフルシリサイド化して前記第1のゲート電極を形成する工程(g)とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device including a first MIS transistor having a first gate electrode on a first gate insulating film,
Forming the first gate insulating film on the semiconductor region (a);
A step (b) of forming a first gate silicon film on the first gate insulating film;
Forming a first sidewall spacer on a side surface of the first gate silicon film;
Forming a second sidewall spacer on the side surface of the first gate silicon film by interposing the first sidewall spacer;
After the step (d), the first sidewall spacer is etched so that the height of the upper end of the first sidewall spacer is the upper surface of the first gate silicon film and the second gate spacer. A step (e) lower than the upper end of the sidewall spacer;
A step (f) of forming a metal film on the first gate silicon film after the step (e);
A step (g) of forming the first gate electrode by fully siliciding the first gate silicon film with the metal film.
請求項12に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(b)は、前記第1のゲート用シリコン膜上に保護絶縁膜を形成する工程を含み、
前記工程(c)は、前記第1のゲート用シリコン膜及び前記保護絶縁膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(d)は、前記第1のゲート用シリコン膜及び前記保護絶縁膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(e)は、前記保護絶縁膜に対してエッチングを行って、前記第1のゲート用シリコン膜の上面を露出する工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 12,
The step (b) includes a step of forming a protective insulating film on the first gate silicon film,
The step (c) includes a step of forming the first sidewall spacer on the side surfaces of the first gate silicon film and the protective insulating film,
The step (d) includes forming a second sidewall spacer with the first sidewall spacer interposed on the side surfaces of the first gate silicon film and the protective insulating film,
The step (e) includes a step of etching the protective insulating film to expose an upper surface of the first gate silicon film.
請求項12又は13に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置は、第2のゲート絶縁膜上に、前記第1のゲート電極に比べてゲート長が大きい第2のゲート電極を有する第2のMIS型トランジスタをさらに備え、
前記工程(a)は、前記半導体領域上に前記第2のゲート絶縁膜を形成する工程を含み、
前記工程(b)は、前記第2のゲート絶縁膜上に第2のゲート用シリコン膜を形成する工程を含み、
前記工程(c)は、前記第2のゲート用シリコン膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(d)は、前記第2のゲート用シリコン膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて前記第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(e)は、前記第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、前記第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを前記第2のゲート用シリコン膜の上面及び前記第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程を含み、
前記工程(f)は、前記第2のゲート用シリコン膜の上に前記金属膜を形成する工程を含み、
前記工程(g)は、前記第2のゲート用シリコン膜を前記金属膜によりフルシリサイド化して前記第2のゲート電極を形成する工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 12 or 13,
The semiconductor device further includes a second MIS transistor having a second gate electrode having a gate length larger than that of the first gate electrode on the second gate insulating film,
The step (a) includes a step of forming the second gate insulating film on the semiconductor region,
The step (b) includes a step of forming a second gate silicon film on the second gate insulating film,
The step (c) includes the step of forming the first sidewall spacer on the side surface of the second gate silicon film,
The step (d) includes a step of forming the second sidewall spacer on the side surface of the second gate silicon film with the first sidewall spacer interposed therebetween,
In the step (e), the first sidewall spacer is etched so that the height of the upper end of the first sidewall spacer is set to the upper surface of the second gate silicon film and the second gate spacer. Including a step of lowering the upper end of the sidewall spacer,
The step (f) includes a step of forming the metal film on the second gate silicon film,
The method (g) includes a step of forming the second gate electrode by fully siliciding the second gate silicon film with the metal film.
請求項12〜14のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置は、第3のゲート絶縁膜上に、前記第1のゲート電極の組成と異なる組成からなる第3のゲート電極を有する第3のMIS型トランジスタをさらに備え、
前記工程(a)は、前記半導体領域上に前記第3のゲート絶縁膜を形成する工程を含み、
前記工程(b)は、前記第3のゲート絶縁膜上に第3のゲート用シリコン膜を形成する工程を含み、
前記工程(c)は、前記第3のゲート用シリコン膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(d)は、前記第3のゲート用シリコン膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて前記第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(e)は、前記第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、前記第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを前記第3のゲート用シリコン膜の上面及び前記第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程を含み、
前記工程(f)は、前記第3のゲート用シリコン膜の上に前記金属膜を形成する工程を含み、
前記工程(g)は、前記第3のゲート用シリコン膜を前記金属膜によりフルシリサイド化して前記第3のゲート電極を形成する工程を含み、
前記工程(b)の後で前記工程(f)の前に、前記第3のゲート用シリコン膜に対してエッチングを行なって、前記第3のゲート用シリコン膜の上面の高さを前記第1のゲート用シリコン膜の上面よりも低くする工程(h)をさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 12 to 14,
The semiconductor device further includes a third MIS transistor having a third gate electrode having a composition different from that of the first gate electrode on a third gate insulating film,
The step (a) includes a step of forming the third gate insulating film on the semiconductor region,
The step (b) includes a step of forming a third gate silicon film on the third gate insulating film,
The step (c) includes a step of forming the first sidewall spacer on the side surface of the third gate silicon film,
The step (d) includes a step of forming the second sidewall spacer on the side surface of the third gate silicon film with the first sidewall spacer interposed therebetween,
In the step (e), the first sidewall spacer is etched so that the height of the upper end of the first sidewall spacer is set to the upper surface of the third gate silicon film and the second gate spacer. Including a step of lowering the upper end of the sidewall spacer,
The step (f) includes a step of forming the metal film on the third gate silicon film,
The step (g) includes a step of forming the third gate electrode by fully siliciding the third gate silicon film with the metal film,
After the step (b) and before the step (f), the third gate silicon film is etched so that the height of the upper surface of the third gate silicon film is the first height. A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step (h) of lowering the upper surface of the gate silicon film.
請求項12〜14のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置は、第3のゲート絶縁膜上に、前記第1のゲート電極の組成と異なる組成の第3のゲート電極を有する第3のMIS型トランジスタをさらに備え、
前記工程(a)は、前記半導体領域上に前記第3のゲート絶縁膜を形成する工程を含み、
前記工程(b)は、前記第3のゲート絶縁膜上に第3のゲート用シリコン膜を形成する工程を含み、
前記工程(c)は、前記第3のゲート用シリコン膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(d)は、前記第3のゲート用シリコン膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて前記第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(e)は、前記第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、前記第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを前記第3のゲート用シリコン膜の上面及び前記第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程を含み、
前記工程(e)の後に、前記第3のゲート用シリコン膜の上に他の金属膜を形成する工程(i)と、前記第3のゲート用シリコン膜を前記他の金属膜によりフルシリサイド化して前記第3のゲート電極を形成する工程(j)とをさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 12 to 14,
The semiconductor device further includes a third MIS transistor having a third gate electrode having a composition different from the composition of the first gate electrode on a third gate insulating film,
The step (a) includes a step of forming the third gate insulating film on the semiconductor region,
The step (b) includes a step of forming a third gate silicon film on the third gate insulating film,
The step (c) includes a step of forming the first sidewall spacer on the side surface of the third gate silicon film,
The step (d) includes a step of forming the second sidewall spacer on the side surface of the third gate silicon film with the first sidewall spacer interposed therebetween,
In the step (e), the first sidewall spacer is etched so that the height of the upper end of the first sidewall spacer is set to the upper surface of the third gate silicon film and the second gate spacer. Including a step of lowering the upper end of the sidewall spacer,
After the step (e), a step (i) of forming another metal film on the third gate silicon film, and the third gate silicon film is fully silicided with the other metal film. And a step (j) of forming the third gate electrode.
請求項12〜16のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置は、抵抗体を有する抵抗素子をさらに備え、
前記工程(a)よりも前に、前記半導体領域の上部に素子分離領域を形成する工程(k)をさらに備え、
前記工程(b)は、前記素子分離領域上に抵抗用シリコン膜を形成する工程を含み、
前記工程(c)は、前記抵抗用シリコン膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(d)は、前記抵抗用シリコン膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて前記第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(e)は、前記第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、前記第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを前記抵抗用シリコン膜の上面及び前記第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程を含み、
前記工程(f)は、前記抵抗用シリコン膜の上に前記金属膜を形成する工程を含み、
前記工程(g)は、前記抵抗用シリコン膜を前記金属膜によりフルシリサイド化して前記抵抗体を形成する工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 12 to 16,
The semiconductor device further includes a resistance element having a resistor,
Before the step (a), further comprising a step (k) of forming an element isolation region above the semiconductor region;
The step (b) includes a step of forming a resistance silicon film on the element isolation region,
The step (c) includes a step of forming the first sidewall spacer on a side surface of the resistance silicon film,
The step (d) includes a step of forming the second sidewall spacer by interposing the first sidewall spacer on a side surface of the resistance silicon film,
In the step (e), the first sidewall spacer is etched, and the height of the upper end of the first sidewall spacer is set to the upper surface of the resistance silicon film and the second sidewall spacer. Including lowering the upper end of the
The step (f) includes a step of forming the metal film on the resistance silicon film,
The step (g) includes a step of forming the resistor by fully siliciding the resistance silicon film with the metal film.
請求項12〜17のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置は、上部電極を有する容量素子をさらに備え、
前記工程(a)は、前記半導体領域上に前記容量絶縁膜を形成する工程を含み、
前記工程(b)は、前記容量絶縁膜上に容量用シリコン膜を形成する工程を含み、
前記工程(c)は、前記容量用シリコン膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(d)は、前記容量用シリコン膜の側面上に前記第1のサイドウォールスペーサを介在させて前記第2のサイドウォールスペーサを形成する工程を含み、
前記工程(e)は、前記第1のサイドウォールスペーサに対してエッチングを行なって、前記第1のサイドウォールスペーサの上端の高さを前記容量用シリコン膜の上面及び前記第2のサイドウォールスペーサの上端よりも低くする工程を含み、
前記工程(f)は、前記容量用シリコン膜の上に前記金属膜を形成する工程を含み、
前記工程(g)は、前記容量用シリコン膜を前記金属膜によりフルシリサイド化して前記上部電極を形成する工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claims 12-17,
The semiconductor device further includes a capacitive element having an upper electrode,
The step (a) includes a step of forming the capacitive insulating film on the semiconductor region,
The step (b) includes a step of forming a capacitive silicon film on the capacitive insulating film,
The step (c) includes a step of forming the first sidewall spacer on a side surface of the capacitor silicon film,
The step (d) includes a step of forming the second sidewall spacer by interposing the first sidewall spacer on a side surface of the capacitor silicon film,
In the step (e), the first sidewall spacer is etched, and the height of the upper end of the first sidewall spacer is set to the upper surface of the capacitive silicon film and the second sidewall spacer. Including lowering the upper end of the
The step (f) includes a step of forming the metal film on the capacitor silicon film,
The step (g) includes a step of forming the upper electrode by fully siliciding the capacitor silicon film with the metal film.
JP2006149399A 2005-10-26 2006-05-30 Semiconductor device and manufacturing method thereof Withdrawn JP2007150234A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006149399A JP2007150234A (en) 2005-10-26 2006-05-30 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005311759 2005-10-26
JP2006149399A JP2007150234A (en) 2005-10-26 2006-05-30 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007150234A true JP2007150234A (en) 2007-06-14

Family

ID=38211218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006149399A Withdrawn JP2007150234A (en) 2005-10-26 2006-05-30 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007150234A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009010281A (en) * 2007-06-29 2009-01-15 Renesas Technology Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2011523507A (en) * 2008-05-13 2011-08-11 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Metal gate integrated structure and method including metal fuse, antifuse and / or resistor
KR20210093709A (en) * 2020-01-17 2021-07-28 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Semiconductor device and mehtod of manufacture

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009010281A (en) * 2007-06-29 2009-01-15 Renesas Technology Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2011523507A (en) * 2008-05-13 2011-08-11 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Metal gate integrated structure and method including metal fuse, antifuse and / or resistor
TWI463542B (en) * 2008-05-13 2014-12-01 Ibm Metal gate integrated structure and method including metal fuse, anti-fuse and/or resistor
KR20210093709A (en) * 2020-01-17 2021-07-28 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Semiconductor device and mehtod of manufacture
KR102370947B1 (en) 2020-01-17 2022-03-07 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Semiconductor device and mehtod of manufacture
US11329140B2 (en) 2020-01-17 2022-05-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and method of manufacture
US11996466B2 (en) 2020-01-17 2024-05-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and method of manufacture

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070090417A1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US7465996B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US7915687B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US20070075374A1 (en) Semicondutor device and method for fabricating the same
KR101521948B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US20070093015A1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
JP2005123625A (en) Manufacturing method of semiconductor device having silicided electrode
JP2007251030A (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
KR20180059649A (en) Method of fabricating a semiconductor device
JP2008140853A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN106920839A (en) Semiconductor element and manufacturing method thereof
JP2008078403A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR20090012573A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7755145B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2008085121A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2007150234A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4287421B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100275733B1 (en) Method for forming MOS transistor having bi-layer spacer
JP2008103613A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2007158065A (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP2007287793A (en) Manufacturing method of semiconductor device
US6815768B1 (en) Semiconductor integrated circuit device incorporating memory cell transistor and logic transistor, and method of manufacturing the same
US20240355679A1 (en) Asymmetric gate extension in stacked fet
JP2008187150A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2011054901A (en) Semiconductor device, and method of fabricating the same

Legal Events

Date Code Title Description
A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20080703