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JP2008211114A - Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method Download PDF

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JP2008211114A
JP2008211114A JP2007048451A JP2007048451A JP2008211114A JP 2008211114 A JP2008211114 A JP 2008211114A JP 2007048451 A JP2007048451 A JP 2007048451A JP 2007048451 A JP2007048451 A JP 2007048451A JP 2008211114 A JP2008211114 A JP 2008211114A
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insulating film
pattern
gate
gate electrode
electrode
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JP2007048451A
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Shigeji Nakamura
成志 中村
Takayuki Yamada
隆順 山田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a polishing process and have a fine gate space pattern on an element separating area. <P>SOLUTION: The semiconductor device includes a semiconductor substrate 100, an element separating dielectric film 101, a first and second electrodes 107a, 107b, a gate dielectric film pattern 104, and a side-wall dielectric film 108. The element separating dielectric film 101 is located on the semiconductor substrate 100, and the first and second electrodes 107a, 107b are located on the element separating dielectric film 101 so as to sandwich the gate dielectric film pattern 104. The side-wall dielectric film 108 is located on a portion except the portion adjacent to the gate dielectric film pattern 104 among the side-walls of the first and second electrodes 107a, 107b. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特にゲート電極パターンの形成方法に特徴がある。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and is particularly characterized in a method for forming a gate electrode pattern.

近年の半導体装置においては、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタなどの能動素子と、抵抗などの受動素子とを共通の半導体基板の上に形成してLSI(Large Scale Integrated−circuit)を構成することにより、半導体装置全体を高集積化することが進められている。このため、素子領域を構成するゲート電極は、目的に応じて微細な寸法のラインパターンやスペースパターンを形成する必要がある。能動素子を形成する活性領域の上では、ゲート電極間にMOSトランジスタのソース・ドレイン領域となる領域を形成し、そのソース・ドレイン領域にコンタクトプラグを電気的に接触させる必要がある。このため、ゲート電極間の寸法は、コンタクトプラグの寸法やゲート電極の側壁絶縁膜の寸法により制約されており、ゲートスペースパターンの微細化限界による制限を受けるほどの集積化は行われない。一方、素子分離絶縁膜上のゲート電極は、ゲート電極の間にコンタクトプラグなどを形成する必要がないので、微細なスペースパターンの形成が要求される場合がある。   In recent semiconductor devices, an active element such as a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor and a passive element such as a resistor are formed on a common semiconductor substrate to form an LSI (Large Scale Integrated-circuit). High integration of the entire semiconductor device is underway. For this reason, it is necessary to form a line pattern or a space pattern with a fine dimension in accordance with the purpose of the gate electrode constituting the element region. On the active region for forming the active element, it is necessary to form a region to be a source / drain region of the MOS transistor between the gate electrodes, and to make a contact plug electrically contact with the source / drain region. For this reason, the dimension between the gate electrodes is limited by the dimension of the contact plug and the dimension of the side wall insulating film of the gate electrode, and the integration is not performed so as to be limited by the miniaturization limit of the gate space pattern. On the other hand, the gate electrode on the element isolation insulating film does not require a contact plug or the like to be formed between the gate electrodes, so that a fine space pattern may be required.

図7に、従来におけるゲート電極形成プロセスを用いて素子分離絶縁膜の上に半導体装置を形成した場合のその半導体装置の断面図を示す。図7に示すように、従来のこのような半導体装置は、半導体基板600の上に形成された素子分離絶縁膜601と、ゲート電極602およびゲート電極603と、ゲート電極602およびゲート電極603のそれぞれの側壁に形成された側壁絶縁膜604と、半導体基板600の全面を覆う層間絶縁膜605とから構成されている。ここで、ゲート電極602およびゲート電極603は、フォトレジストをマスクとしてゲート電極材料をエッチングすることにより互いに分離して形成されている。
特開2002−305251号公報
FIG. 7 shows a cross-sectional view of a semiconductor device when a semiconductor device is formed on the element isolation insulating film using a conventional gate electrode formation process. As shown in FIG. 7, such a conventional semiconductor device includes an element isolation insulating film 601 formed on a semiconductor substrate 600, a gate electrode 602 and a gate electrode 603, and a gate electrode 602 and a gate electrode 603, respectively. The side wall insulating film 604 formed on the side wall of the semiconductor substrate 600 and the interlayer insulating film 605 covering the entire surface of the semiconductor substrate 600 are formed. Here, the gate electrode 602 and the gate electrode 603 are formed separately from each other by etching the gate electrode material using a photoresist as a mask.
JP 2002-305251 A

しかしながら、前述した従来技術では、次に述べる問題がある。   However, the prior art described above has the following problems.

半導体装置(半導体素子)を高集積化するためには、ゲート電極602とゲート電極603との間のゲート分離幅aを可能な限り小さくすることが望ましい。ここで、ゲート分離幅aは、フォトレジストのスペースパターンに対する露光の解像限界により律速される。なお、フォトレジストでは、ラインパターンに比べてスペースパターンの方が解像限界寸法が大きいので、微細形成しにくい。   In order to highly integrate a semiconductor device (semiconductor element), it is desirable to make the gate separation width a between the gate electrode 602 and the gate electrode 603 as small as possible. Here, the gate separation width a is limited by the resolution limit of exposure for the space pattern of the photoresist. In the photoresist, the space pattern has a larger resolution limit dimension than the line pattern, so that it is difficult to form a fine pattern.

また、近年では、活性領域上のMOSトランジスタを構成するゲート電極のラインパターンを微細化するために、フォトレジストのマスクパターンを等方性エッチングした後にゲート電極材料を異方性エッチングする方法(シュリンクエッチング)が用いられている。このため、ゲート分離幅aは、フォトレジストのスペースパターンの解像限界よりもさらに大きくなる。この結果、ゲートスペースパターンを微細に形成することは、ゲートラインパターンを微細に形成することに比べて困難である。   Also, in recent years, in order to reduce the line pattern of the gate electrode constituting the MOS transistor on the active region, the gate electrode material is anisotropically etched after the photoresist mask pattern is isotropically etched (shrink). Etching) is used. For this reason, the gate isolation width a is further larger than the resolution limit of the photoresist space pattern. As a result, it is more difficult to form a fine gate space pattern than to form a fine gate line pattern.

上記問題は、微細なゲートラインパターンを別のゲートパターンと分離する場合において、さらに深刻となる。   The above problem becomes more serious when a fine gate line pattern is separated from another gate pattern.

微細なゲートラインパターンの分離を必要とする具体例として、複数のMOSトランジスタを互いに平行に並べる場合が挙げられる。図8(a)に、互いに平行に並べられた2つのMOSトランジスタを上から見た図を示す。なお、同図では、図が煩雑になることを避けるために、ゲート電極の側壁絶縁膜を省略している。   As a specific example that requires fine gate line pattern separation, there is a case where a plurality of MOS transistors are arranged in parallel to each other. FIG. 8A shows a top view of two MOS transistors arranged in parallel with each other. In the figure, the side wall insulating film of the gate electrode is omitted in order to prevent the drawing from being complicated.

ゲート電極701,702は、活性領域700,700の上にそれぞれ設けられており、素子分離絶縁膜703の上で互いに離れている。ゲート電極701,702は、それぞれ、レジストパターン704,705(これらのレジストパターン704,705はゲート電極パターンを形成したのちに除去されているので、図8(a)では破線で示している)をマスクとして用い、シュリンクエッチングにより形成されている。ここで、レジストパターン704,705は微細なラインパターンであるので、その端部はフォトリソグラフィー時に角が丸くなると共に後退しながら形成される。具体的には、図8(b)に示すようにレジストの角の丸まり706がレチクルパターン708に重なると、図8(c)に示すようにレジストパターン(微細なラインパターン)707の端部がレチクルパターン708から後退する。このようにしてレジストパターン704,705が形成されるので、レジストパターン704とレジストパターン705との間のレジスト分離幅bは、フォトレジストのスペースパターンの解像限界よりも大きくなる。さらに、シュリンクエッチング法を用いてゲート電極701およびゲート電極702を形成しているので、ゲート電極701とゲート電極702との間のゲート分離幅bは、レジスト分離幅bよりも大きくなる。従って、活性領域700の間を十分に広げなければ、図8(a)に示す太点線部にゲート長の短い領域が形成され、所望のMOSトランジスタ特性を得ることができなくなる。そして、活性領域700の間を広げるということは、すなわち、ゲートラインパターンの微細化を阻害することである。 The gate electrodes 701 and 702 are provided on the active regions 700 and 700, respectively, and are separated from each other on the element isolation insulating film 703. Each of the gate electrodes 701 and 702 has resist patterns 704 and 705 (these resist patterns 704 and 705 are removed after the gate electrode pattern is formed, and are indicated by broken lines in FIG. 8A). It is used as a mask and is formed by shrink etching. Here, since the resist patterns 704 and 705 are fine line patterns, their end portions are formed while the corners are rounded and receded during photolithography. Specifically, as shown in FIG. 8B, when the rounded corner 706 of the resist overlaps the reticle pattern 708, the end portion of the resist pattern (fine line pattern) 707 is formed as shown in FIG. Retreat from reticle pattern 708. Since the resist patterns 704 and 705 are formed in this way, the resist separation width b 0 between the resist pattern 704 and the resist pattern 705 becomes larger than the resolution limit of the photoresist space pattern. Furthermore, since the formation of the gate electrode 701 and the gate electrode 702 using a shrink etching, the gate isolation width b between the gate electrode 701 and the gate electrode 702 is larger than the resist separation width b 0. Therefore, if the space between the active regions 700 is not sufficiently widened, a region having a short gate length is formed in the thick dotted line portion shown in FIG. 8A, and desired MOS transistor characteristics cannot be obtained. Further, widening the space between the active regions 700 means inhibiting the miniaturization of the gate line pattern.

このため、特開2002−305251号公報では、以下に示す方法を用いてゲート電極が形成されている。図9(a)および図9(b)は同公報に開示された方法を用いて形成された半導体装置の構成を示しており、図9(a)はその上面図であり、図9(b)は図9(a)に示すIXB−IXB線における断面図である。   For this reason, in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-305251, the gate electrode is formed by using the following method. 9A and 9B show the configuration of a semiconductor device formed using the method disclosed in the publication, FIG. 9A is a top view thereof, and FIG. ) Is a cross-sectional view taken along line IXB-IXB shown in FIG.

具体的には、まず、2つの活性領域800,800を跨ぐように、絶縁膜からなるダミーゲート層(図示せず)を形成し、ダミーゲート層の側面に側壁絶縁膜801を形成する。次に、ダミーゲート層と同じ高さにまで層間絶縁膜802を形成し、ダミーゲート層のうちゲート電極領域となる部分を開口し、その開口部にゲート電極803およびゲート電極804を形成する。これにより、ゲート電極803およびゲート電極804は、ダミーゲート層の非開口領域806を挟んで形成される、すなわち、素子分離絶縁膜805上において互いに分離される。このようにしてゲート電極を形成すると、ゲート電極端部の角が丸まることを抑制できる。   Specifically, first, a dummy gate layer (not shown) made of an insulating film is formed so as to straddle the two active regions 800, 800, and a sidewall insulating film 801 is formed on the side surface of the dummy gate layer. Next, an interlayer insulating film 802 is formed to the same height as the dummy gate layer, a portion that becomes a gate electrode region in the dummy gate layer is opened, and a gate electrode 803 and a gate electrode 804 are formed in the opening. As a result, the gate electrode 803 and the gate electrode 804 are formed across the non-opening region 806 of the dummy gate layer, that is, separated from each other on the element isolation insulating film 805. When the gate electrode is formed in this manner, it is possible to prevent the corner of the gate electrode end from being rounded.

しかし、特開2002−305251号公報に開示された方法を用いてデート電極を形成すると、層間絶縁膜802の形成時とゲート電極803およびゲート電極804の形成時とにそれぞれ研磨を行うので、研磨を2回行うことになる。研磨を均等に行わなければ、ゲート電極803およびゲート電極804の高さが相異なってしまう。   However, when a date electrode is formed using the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-305251, polishing is performed when the interlayer insulating film 802 is formed and when the gate electrode 803 and the gate electrode 804 are formed. Will be performed twice. If polishing is not performed uniformly, the heights of the gate electrode 803 and the gate electrode 804 will be different.

また、公知の手法を用いて金属サリサイドを活性領域800の上に形成する場合には、ゲート電極を形成したのちにゲート不純物の活性化処理を行うと金属サリサイドの特性が悪化するので、一般に知られているポリシリコンをゲート電極材料として使用することができない。   In addition, when the metal salicide is formed on the active region 800 using a known technique, the characteristics of the metal salicide deteriorate when the gate impurity activation process is performed after the gate electrode is formed. Polysilicon that has been used cannot be used as a gate electrode material.

さらに、側壁絶縁膜801および層間絶縁膜802をエッチングすることなく、異方性エッチング法を用いてダミーゲート層の一部分のみを開口することは難しい。   Furthermore, it is difficult to open only a part of the dummy gate layer using the anisotropic etching method without etching the sidewall insulating film 801 and the interlayer insulating film 802.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、研磨工程などを削減するとともに素子分離領域の上に微細なゲートスペースパターンを有する半導体装置およびその製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a fine gate space pattern on an element isolation region and a manufacturing method thereof while reducing a polishing process and the like. It is to be.

本発明の第1の半導体装置は、半導体基板上に形成された素子分離絶縁膜と、互いに離れるように素子分離絶縁膜の上に設けられた第1電極および第2電極と、第1電極と第2電極とで挟まれるように素子分離絶縁膜の上に設けられた絶縁膜パターンと、第1電極および第2電極の側面のうち絶縁膜パターンに接している部分以外の部分にそれぞれ設けられた側壁絶縁膜とを備えている。   A first semiconductor device of the present invention includes an element isolation insulating film formed on a semiconductor substrate, a first electrode and a second electrode provided on the element isolation insulating film so as to be separated from each other, a first electrode, The insulating film pattern provided on the element isolation insulating film so as to be sandwiched between the second electrode and the portions of the side surfaces of the first electrode and the second electrode other than the portion in contact with the insulating film pattern. And a sidewall insulating film.

本発明の第1の半導体装置では、絶縁膜パターンには幅が最小である部分が存在しており、幅が最小である部分の絶縁膜パターンの幅は80nm以下であることが好ましい。   In the first semiconductor device of the present invention, the insulating film pattern has a portion having the smallest width, and the width of the insulating film pattern in the portion having the smallest width is preferably 80 nm or less.

本発明の第1の半導体装置では、半導体基板には素子領域とダミー領域とが存在しており、第1電極および第2電極と、絶縁膜パターンと、側壁絶縁膜とは、素子領域内に設けられており、ダミー領域内には、絶縁膜パターンと、絶縁膜パターンの側面に設けられた側壁絶縁膜とが設けられていることが好ましい。   In the first semiconductor device of the present invention, an element region and a dummy region exist in the semiconductor substrate, and the first electrode and the second electrode, the insulating film pattern, and the sidewall insulating film are in the element region. It is preferable that an insulating film pattern and a sidewall insulating film provided on a side surface of the insulating film pattern are provided in the dummy region.

本発明の第1の半導体装置では、絶縁膜パターンのうち半導体基板の上面に接している部分の面積は、半導体基板の上面の面積の20%以上50%以下であることが好ましい。   In the first semiconductor device of the present invention, the area of the portion of the insulating film pattern that is in contact with the upper surface of the semiconductor substrate is preferably 20% or more and 50% or less of the area of the upper surface of the semiconductor substrate.

本発明の第1の半導体装置では、素子分離絶縁膜は、絶縁膜パターンよりも幅広であることが好ましい。   In the first semiconductor device of the present invention, the element isolation insulating film is preferably wider than the insulating film pattern.

本発明の第1の半導体装置では、第1電極および第2電極の上にそれぞれ設けられた金属シリサイド膜と、金属シリサイド膜および絶縁膜パターンを覆う層間絶縁膜とをさらに備えていることが好ましい。   The first semiconductor device of the present invention preferably further includes a metal silicide film provided on each of the first electrode and the second electrode, and an interlayer insulating film covering the metal silicide film and the insulating film pattern. .

本発明の第2の半導体装置は、互いに隣接するように半導体基板上に形成された活性領域および素子分離絶縁膜と、活性領域の上に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上に設けられた第1ゲート電極と、素子分離絶縁膜の上に設けられ第1ゲート電極に接する絶縁膜パターンと、絶縁膜パターンを挟んで第1ゲート電極とは反対側に設けられた第2ゲート電極と、第1ゲート電極および第2ゲート電極の側面のうち絶縁膜パターンに接している部分以外の部分にそれぞれ設けられた側壁絶縁膜と、活性領域内であってゲート絶縁膜よりも下に設けられたソース・ドレイン電極とを備えている。絶縁膜パターンは活性領域に対して平行に延びている一方、第1ゲート電極および第2ゲート電極はそれぞれ活性領域に対して略垂直に延びており、第1ゲート電極および第2ゲート電極の両端はそれぞれ素子分離絶縁膜の上に設けられている。   A second semiconductor device according to the present invention includes an active region and an element isolation insulating film formed on a semiconductor substrate so as to be adjacent to each other, a gate insulating film provided on the active region, and a gate insulating film. A first gate electrode provided; an insulating film pattern provided on the element isolation insulating film and in contact with the first gate electrode; and a second gate provided on the opposite side of the first gate electrode across the insulating film pattern An electrode, sidewall insulating films respectively provided on portions of the side surfaces of the first gate electrode and the second gate electrode other than a portion in contact with the insulating film pattern, and within the active region and below the gate insulating film And provided source / drain electrodes. The insulating film pattern extends parallel to the active region, while the first gate electrode and the second gate electrode extend substantially perpendicular to the active region, respectively, and both ends of the first gate electrode and the second gate electrode. Are provided on the element isolation insulating film.

本発明の第2の半導体装置では、第2ゲート電極は、絶縁膜パターンを挟んで第1ゲート電極に対向して設けられていることが好ましい。   In the second semiconductor device of the present invention, the second gate electrode is preferably provided to face the first gate electrode with the insulating film pattern interposed therebetween.

本発明の第2の半導体装置では、素子分離絶縁膜に対して活性領域とは反対側に設けられた第2の活性領域と、第2の活性領域の上に設けられた第2のゲート絶縁膜とをさらに備え、第2ゲート電極は、第2のゲート絶縁膜の上に設けられており、第1ゲート電極および第2ゲート電極は、それぞれ、SRAM(static random access memory)のゲート電極であることが好ましい。   In the second semiconductor device of the present invention, the second active region provided on the side opposite to the active region with respect to the element isolation insulating film, and the second gate insulation provided on the second active region. A second gate electrode is provided on the second gate insulating film, and each of the first gate electrode and the second gate electrode is an SRAM (static random access memory) gate electrode. Preferably there is.

本発明の第2の半導体装置では、第1ゲート電極および第2ゲート電極の上にそれぞれ設けられた金属シリサイド膜と、金属シリサイド膜および絶縁膜パターンを覆う層間絶縁膜とをさらに備えていることが好ましく、金属シリサイド膜と層間絶縁膜との間には絶縁膜が設けられていることが好ましい。   The second semiconductor device of the present invention further includes a metal silicide film provided on each of the first gate electrode and the second gate electrode, and an interlayer insulating film covering the metal silicide film and the insulating film pattern. It is preferable that an insulating film is provided between the metal silicide film and the interlayer insulating film.

本発明の第1および第2の半導体装置では、絶縁膜パターンは複数の絶縁膜パターンが積層されることにより形成されていることが好ましく、絶縁膜パターンの上面はシリコン酸化膜からなることが好ましい。   In the first and second semiconductor devices of the present invention, the insulating film pattern is preferably formed by stacking a plurality of insulating film patterns, and the upper surface of the insulating film pattern is preferably made of a silicon oxide film. .

本発明の第1の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に素子分離絶縁膜および絶縁膜材料を順に設ける工程と、絶縁膜材料の上に第1レジストパターンを設ける工程と、第1レジストパターンをマスクとして絶縁膜材料をエッチングすることにより素子分離絶縁膜の上に絶縁膜パターンを形成する工程と、素子分離絶縁膜のうち絶縁膜パターンが形成されている部分以外の部分に電極材料を設ける工程と、絶縁膜パターンおよび電極材料の上に第2レジストパターンを設ける工程と、第2レジストパターンをマスクとして電極材料をエッチングすることにより絶縁膜パターンを挟むように第1電極および第2電極を形成する工程と、第1電極および第2電極の側面のうち露出している部分に側壁絶縁膜をそれぞれ設ける工程とを備えている。   The first method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of sequentially providing an element isolation insulating film and an insulating film material on a semiconductor substrate, a step of providing a first resist pattern on the insulating film material, and a first resist pattern Etching the insulating film material using the mask as a mask, forming an insulating film pattern on the element isolation insulating film, and providing an electrode material in a portion of the element isolation insulating film other than the portion where the insulating film pattern is formed A step of providing a second resist pattern on the insulating film pattern and the electrode material; and etching the electrode material using the second resist pattern as a mask so that the insulating film pattern is sandwiched between the first electrode and the second electrode. And forming a sidewall insulating film on the exposed portions of the side surfaces of the first electrode and the second electrode.

本発明の第1の半導体装置の製造方法において、絶縁膜パターンを形成する工程では、第1レジストパターンに対して等方性エッチングを行った後に、第1レジストパターンをマスクとして絶縁膜材料に対して異方性エッチングを行い、第1電極および第2電極を形成する工程では、第2レジストパターンに対して等方性エッチングを行った後に、第2レジストパターンをマスクとして電極材料に対して異方性エッチングを行うことが好ましい。   In the first method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the step of forming the insulating film pattern, after the isotropic etching is performed on the first resist pattern, the first resist pattern is used as a mask to the insulating film material. In the step of forming the first electrode and the second electrode by performing anisotropic etching, after the isotropic etching is performed on the second resist pattern, the second resist pattern is used as a mask to make a difference from the electrode material. It is preferable to perform isotropic etching.

本発明の第1の半導体装置の製造方法において、電極材料を設ける工程は、絶縁膜パターンを覆うように電極材料を設ける工程と、絶縁膜パターンの上面が露出するまで電極材料を研磨する工程と、電極材料に不純物を注入した後に熱処理を行う工程とを有していることが好ましい。   In the first method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step of providing the electrode material includes the step of providing the electrode material so as to cover the insulating film pattern, and the step of polishing the electrode material until the upper surface of the insulating film pattern is exposed. And a step of performing a heat treatment after injecting impurities into the electrode material.

本発明の第1の半導体装置の製造方法において、側壁絶縁膜を形成する工程の後に、第1電極および第2電極の上にそれぞれ金属シリサイド膜を設ける工程と、金属シリサイド膜および絶縁膜パターンを覆うように層間絶縁膜を設ける工程とをさらに備えていることが好ましい。   In the first method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, after the step of forming the sidewall insulating film, a step of providing a metal silicide film on each of the first electrode and the second electrode, and a metal silicide film and an insulating film pattern are provided. And a step of providing an interlayer insulating film so as to cover it.

本発明の第2の半導体装置の製造方法は、互いに隣接するように半導体基板上に活性領域および素子分離絶縁膜を形成する工程と、活性領域の上にゲート絶縁膜を設ける工程と、ゲート絶縁膜および素子分離絶縁膜の上に絶縁膜材料を設ける工程と、活性領域に対して略平行に延びるように第1レジストパターンを絶縁膜材料の上に設ける工程と、第1レジストパターンをマスクとして絶縁膜材料をエッチングすることにより素子分離絶縁膜の上に絶縁膜パターンを形成する工程と、素子分離絶縁膜のうち絶縁膜パターンが形成されている部分以外の部分にゲート電極材料を設ける工程と、活性領域に対して略垂直に延びるように第2レジストパターンを絶縁膜パターンおよびゲート電極材料の上に設ける工程と、第2レジストパターンをマスクとしてゲート電極材料をエッチングすることにより、ゲート絶縁膜の上に第1ゲート電極を形成し絶縁膜パターンを挟んで第1ゲート電極とは反対側に第2ゲート電極を形成する工程と、第1ゲート電極および第2ゲート電極の側面のうち露出している部分に側壁絶縁膜を設ける工程と、活性領域内にソース・ドレイン電極材料をそれぞれ注入することにより活性領域内のうちゲート絶縁膜よりも下にソース・ドレイン電極を形成する工程とを備えている。   According to a second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming an active region and an element isolation insulating film on a semiconductor substrate so as to be adjacent to each other, a step of providing a gate insulating film on the active region, A step of providing an insulating film material on the film and the element isolation insulating film; a step of providing a first resist pattern on the insulating film material so as to extend substantially parallel to the active region; and using the first resist pattern as a mask Forming an insulating film pattern on the element isolation insulating film by etching the insulating film material; and providing a gate electrode material in a portion of the element isolation insulating film other than the portion where the insulating film pattern is formed; A step of providing a second resist pattern on the insulating film pattern and the gate electrode material so as to extend substantially perpendicular to the active region; Forming a first gate electrode on the gate insulating film and forming a second gate electrode on the opposite side of the first gate electrode across the insulating film pattern by etching the gate electrode material as A step of providing a sidewall insulating film on the exposed portions of the side surfaces of the first gate electrode and the second gate electrode; and by implanting source / drain electrode materials into the active region, respectively, from the gate insulating film in the active region And a step of forming source / drain electrodes underneath.

本発明の第2の半導体装置の製造方法において、素子分離絶縁膜に対して活性領域とは反対側に第2の活性領域を形成する工程と、第2の活性領域の上に第2のゲート絶縁膜を設ける工程とをさらに備え、第2ゲート電極を第2のゲート絶縁膜の上に設けることが好ましい。   In the second method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a second active region on the side opposite to the active region with respect to the element isolation insulating film, and a second gate on the second active region A step of providing an insulating film, and a second gate electrode is preferably provided on the second gate insulating film.

本発明の第2の半導体装置の製造方法において、絶縁膜パターンを形成する工程では、第1レジストパターンに対して等方性エッチングを行った後に、第1レジストパターンをマスクとして絶縁膜材料に対して異方性エッチングを行い、第1ゲート電極および第2ゲート電極を形成する工程では、第2レジストパターンに対して等方性エッチングを行った後に、第2レジストパターンをマスクとしてゲート電極材料に対して異方性エッチングを行うことが好ましい。   In the second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the step of forming the insulating film pattern, after the isotropic etching is performed on the first resist pattern, the first resist pattern is used as a mask to the insulating film material. In the step of forming the first gate electrode and the second gate electrode by performing anisotropic etching, isotropic etching is performed on the second resist pattern, and then the gate electrode material is formed using the second resist pattern as a mask. On the other hand, it is preferable to perform anisotropic etching.

本発明の第2の半導体装置の製造方法において、側壁絶縁膜を形成する工程の後に、第1ゲート電極および第2ゲート電極の上に金属シリサイド膜をそれぞれ設ける工程と、金属シリサイド膜および絶縁膜パターンを覆うように層間絶縁膜を設ける工程とをさらに備えていることが好ましい。   In the second method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, after the step of forming the sidewall insulating film, a step of providing a metal silicide film on the first gate electrode and the second gate electrode, respectively, and a metal silicide film and an insulating film It is preferable to further include a step of providing an interlayer insulating film so as to cover the pattern.

本発明の第2の半導体装置の製造方法において、第2レジストパターンを設ける工程では、絶縁膜パターンの一部分が露出するように第2レジストパターンを設け、第1ゲート電極および第2ゲート電極を形成する工程では、絶縁膜パターンのうちの露出している部分に対してエッチングを行うことが好ましい。   In the second semiconductor device manufacturing method of the present invention, in the step of providing the second resist pattern, the second resist pattern is provided so that a part of the insulating film pattern is exposed, and the first gate electrode and the second gate electrode are formed. In this step, etching is preferably performed on the exposed portion of the insulating film pattern.

本発明によれば、研磨工程などを削減するとともに素子分離領域の上に微細なゲートスペースパターンを有する。   According to the present invention, the polishing process and the like are reduced, and a fine gate space pattern is provided on the element isolation region.

以下では、図面を用いて本発明にかかる実施形態を詳細に説明する。なお、以下において、同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。また、本願は、以下の記載に限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Further, the present application is not limited to the following description.

《発明の実施形態1》
図1(a)〜図1(j)は、実施形態1にかかる半導体装置の製造方法、特に半導体装置の素子領域120の製造方法を示す断面図である。
Embodiment 1 of the Invention
FIG. 1A to FIG. 1J are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, particularly a method for manufacturing an element region 120 of the semiconductor device.

まず、図1(a)に示すように、p型シリコン基板(半導体基板)100の上に、素子絶縁膜101およびシリコン窒化膜(絶縁膜材料)102を順に形成する。ここで、シリコン基板100に対してSTI(Shallow Trench Isolation )法を用いて素子絶縁膜101を形成することが好ましい。また、膜厚については、素子絶縁膜101の膜厚を300nmとし、シリコン窒化膜102の膜厚を140nmとすることが好ましい。   First, as shown in FIG. 1A, an element insulating film 101 and a silicon nitride film (insulating film material) 102 are sequentially formed on a p-type silicon substrate (semiconductor substrate) 100. Here, it is preferable to form the element insulating film 101 on the silicon substrate 100 by using an STI (Shallow Trench Isolation) method. As for the film thickness, it is preferable that the film thickness of the element insulating film 101 is 300 nm and the film thickness of the silicon nitride film 102 is 140 nm.

次に、図1(b)に示すように、リソグラフィー技術を用いて、シリコン窒化膜102の上にレジストパターン(第1レジストパターン)103を形成する。   Next, as shown in FIG. 1B, a resist pattern (first resist pattern) 103 is formed on the silicon nitride film 102 by using a lithography technique.

続いて、レジストパターン103をマスクとしてシリコン窒化膜102を異方性エッチングし、図1(c)に示すようにゲート分離絶縁膜パターン(絶縁膜パターン)104を形成してレジストパターン103を除去する。シリコン窒化膜102のエッチング条件としては、シリコン窒化膜102が素子絶縁膜101よりも優先的にエッチングされるように設定することが好ましい。また、シリコン窒化膜102の異方性エッチングを行う前にレジストパターン103を等方性エッチングすることにより、ゲート分離絶縁膜パターン104の横方向における寸法を小さくしてもよい(シュリンクエッチング)。さらに、ゲート分離絶縁膜パターン104の幅は、素子分離絶縁膜101の幅よりも狭いことが好ましく、長手方向において略同一でなくても良いが、ゲート分離絶縁膜パターン104のうち最も狭い部分の幅を80nm以下とすることが好ましい。また、ゲート分離絶縁膜パターン104のうち半導体基板の上面に接している部分の面積を、半導体基板の上面の面積の20%以上50%以下とすることが好ましい。   Subsequently, the silicon nitride film 102 is anisotropically etched using the resist pattern 103 as a mask to form a gate isolation insulating film pattern (insulating film pattern) 104 as shown in FIG. 1C, and the resist pattern 103 is removed. . The etching conditions for the silicon nitride film 102 are preferably set so that the silicon nitride film 102 is etched preferentially over the element insulating film 101. In addition, the lateral dimension of the gate isolation insulating film pattern 104 may be reduced by performing isotropic etching of the resist pattern 103 before anisotropic etching of the silicon nitride film 102 (shrink etching). Further, the width of the gate isolation insulating film pattern 104 is preferably narrower than the width of the element isolation insulating film 101 and may not be substantially the same in the longitudinal direction. The width is preferably 80 nm or less. Moreover, it is preferable that the area of the portion of the gate isolation insulating film pattern 104 that is in contact with the upper surface of the semiconductor substrate is 20% or more and 50% or less of the area of the upper surface of the semiconductor substrate.

続いて、図1(d)に示すように、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて、P型シリコン基板100の上面全体(素子絶縁膜101およびゲート分離絶縁膜パターン104の上)にポリシリコン(電極材料)105を堆積する。このとき、膜厚が例えば160mmとなるまでポリシリコン105を堆積することが好ましい。   Subsequently, as shown in FIG. 1D, polysilicon is formed on the entire upper surface of the P-type silicon substrate 100 (on the element insulating film 101 and the gate isolation insulating film pattern 104) by using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. (Electrode material) 105 is deposited. At this time, it is preferable to deposit the polysilicon 105 until the film thickness becomes, for example, 160 mm.

続いて、図1(e)に示すように、CMP(Chemical Mecanical Polish)法を用いてゲート分離絶縁膜パターン104が露出するまでポリシリコン105を研磨する。オーバー研磨を含めて、ゲート分離絶縁パターン104およびポリシリコン105の膜厚を例えば120nmとすることが好ましい。ここで、ゲート分離絶縁膜パターン104のうちパターン密度の低い部分では、ディッシングと呼ばれる現象によりポリシリコン105の研磨後の膜厚がシリコン窒化膜102のうちパターン密度の高いところに比べて薄くなってしまう。ゲート分離絶縁膜パターン104をCMPにおけるダミーパターンとして使用することによりディッシングを回避することができるが、そのためには、ゲート電極の分離を行いたい領域だけではなく素子形成領域以外の部分にもゲート分離絶縁膜パターン104を形成する。この場合、ゲート分離絶縁膜パターン104のうちダミーパターンとして用いる部分の面積率は20%以上であることが好ましく、その大きさは任意であり、また、必ずしも素子分離絶縁膜101の上に形成しなくてもよい。   Subsequently, as shown in FIG. 1E, the polysilicon 105 is polished using the CMP (Chemical Mechanical Polish) method until the gate isolation insulating film pattern 104 is exposed. Including over-polishing, the thickness of the gate isolation insulating pattern 104 and the polysilicon 105 is preferably 120 nm, for example. Here, in a portion of the gate isolation insulating film pattern 104 where the pattern density is low, the thickness after polishing of the polysilicon 105 becomes thinner than that of the silicon nitride film 102 where the pattern density is high due to a phenomenon called dishing. End up. Dishing can be avoided by using the gate isolation insulating film pattern 104 as a dummy pattern in CMP. To this end, gate isolation is not only performed in the region where the gate electrode is to be isolated, but also in portions other than the element formation region. An insulating film pattern 104 is formed. In this case, the area ratio of the portion used as the dummy pattern in the gate isolation insulating film pattern 104 is preferably 20% or more, and the size is arbitrary, and it is not necessarily formed on the element isolation insulating film 101. It does not have to be.

続いて、図示していないが、イオン注入法を用いてポリシリコン105に不純物を注入し、その不純物の活性化処理を行う。   Subsequently, although not shown, an impurity is implanted into the polysilicon 105 using an ion implantation method, and the impurity is activated.

続いて、図1(f)に示すように、ゲート分離絶縁膜パターン104およびポリシリコン105の上に、リソグラフィ技術を用いてレジストパターン(第2レジストパターン)106を形成する。ここでは、レジストパターン106を構成するフォトレジストのスペースパターン(レジストパターン106)の解像限界寸法は、ゲート分離絶縁膜パターン104の横方向の寸法よりも大きい。   Subsequently, as shown in FIG. 1F, a resist pattern (second resist pattern) 106 is formed on the gate isolation insulating film pattern 104 and the polysilicon 105 by using a lithography technique. Here, the resolution limit dimension of the photoresist space pattern (resist pattern 106) constituting the resist pattern 106 is larger than the lateral dimension of the gate isolation insulating film pattern 104.

続いて、図1(g)に示すように、レジストパターン106をマスクとしてポリシリコン105をシュリンクエッチングする。これにより、第1および第2電極107a,107bが形成される。ここで、レジストパターン106に施す等方性エッチングによりレジストパターン106が縮小する量は20nm程度である。   Subsequently, as shown in FIG. 1G, the polysilicon 105 is shrink etched using the resist pattern 106 as a mask. Thereby, the first and second electrodes 107a and 107b are formed. Here, the amount by which the resist pattern 106 is reduced by isotropic etching applied to the resist pattern 106 is about 20 nm.

続いて、図1(h)に示すように、P型シリコン基板100の上面全体(ゲート分離絶縁膜パターン104の上と、第1および第2電極107a,107bの上と)に例えば膜厚40nmのシリコン窒化膜を堆積した後、このシリコン窒化膜をエッチバックする。これにより、第1および第2電極107a,107bの側壁のうちゲート分離絶縁膜パターン104と接していない部分に、側壁絶縁膜108が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 1H, for example, a film thickness of 40 nm is formed on the entire top surface of the P-type silicon substrate 100 (on the gate isolation insulating film pattern 104 and on the first and second electrodes 107a and 107b). After the silicon nitride film is deposited, the silicon nitride film is etched back. As a result, the sidewall insulating film 108 is formed on the portions of the sidewalls of the first and second electrodes 107a and 107b that are not in contact with the gate isolation insulating film pattern 104.

続いて、図1(i)に示すように、プラズマCVD法等を用いてp型シリコン基板100の上面全面(ゲート分離絶縁膜パターン104と、第1および第2電極107a,107bの上)にシリコン酸化膜(膜厚が例えば500nm以上700nm以下)を堆積し、その後CMPを行う。これにより、第1および第2電極107a,107bの上とゲート分離絶縁膜パターン104の上とに層間絶縁膜109(膜厚が例えば100nm以上300nm以下)が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 1I, the entire upper surface of the p-type silicon substrate 100 (on the gate isolation insulating film pattern 104 and the first and second electrodes 107a and 107b) is formed using a plasma CVD method or the like. A silicon oxide film (having a thickness of 500 nm to 700 nm, for example) is deposited, and then CMP is performed. As a result, an interlayer insulating film 109 (having a thickness of 100 nm to 300 nm, for example) is formed on the first and second electrodes 107a and 107b and the gate isolation insulating film pattern 104.

このようにして形成された半導体装置を上から見ると、図1(j)に示すようになる。すなわち、本実施形態にかかる半導体装置では、半導体基板100の上面に素子絶縁膜101が形成されている。素子絶縁膜101の上にゲート分離絶縁膜パターン104と第1および第2電極107a,107bとが設けられており、第1および第2電極107a,107bはゲート分離絶縁膜パターン104を挟んで設けられている。第1および第2電極107a,107bの側面のうちゲート分離絶縁膜パターン104に接していない部分には、側壁絶縁膜108が設けられている。   When the semiconductor device thus formed is viewed from above, it is as shown in FIG. That is, in the semiconductor device according to the present embodiment, the element insulating film 101 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 100. A gate isolation insulating film pattern 104 and first and second electrodes 107a and 107b are provided on the element insulating film 101, and the first and second electrodes 107a and 107b are provided with the gate isolation insulating film pattern 104 interposed therebetween. It has been. Sidewall insulating films 108 are provided on portions of the side surfaces of the first and second electrodes 107 a and 107 b that are not in contact with the gate isolation insulating film pattern 104.

以上説明したように、第1電極107aと第2電極107bとの間にはゲート分離絶縁パターン104が設けられており、これにより、第1電極107aと第2電極107bとは互いに離れて設けられている。このような第1および第2電極107a,107bを形成するためには、フォトレジストのラインパターン(レジストパターン103)をマスクとしてゲート分離絶縁膜パターン104を形成しゲート分離絶縁膜パターン104を挟むようにゲート電極材料(ポリシリコン)を設ける工程と、ゲート電極材料のうちフォトレジストのスペースパターンから露出した部分をエッチングした後にそのエッチングされた部分に絶縁膜(層間絶縁膜109)を埋める工程との2種類の工程を組み合わせている。   As described above, the gate isolation insulating pattern 104 is provided between the first electrode 107a and the second electrode 107b, whereby the first electrode 107a and the second electrode 107b are provided apart from each other. ing. In order to form such first and second electrodes 107a and 107b, a gate isolation insulating film pattern 104 is formed using a photoresist line pattern (resist pattern 103) as a mask, and the gate isolation insulating film pattern 104 is sandwiched therebetween. A step of providing a gate electrode material (polysilicon) on the substrate, and a step of etching a portion of the gate electrode material exposed from the photoresist space pattern and then filling the etched portion with an insulating film (interlayer insulating film 109). Two types of processes are combined.

また、ゲート分離絶縁膜パターン104を用いずにシュリンクエッチングを用いて第1および第2電極107a,107bをそれぞれ形成すると、解像限界以下のゲートラインパターンを形成することはできるが、スペースパターンは拡がってしまう。しかし、ゲート分離絶縁膜パターン104の形成時にシュリンクエッチングを組み合わせることにより、解像限界以下のゲートスペースパターンを形成することを可能としている。すなわち、シュリンクエッチングを2回行うことにより、ゲートラインパターンおよびゲートスペースパターンの両方を解像限界以下で形成することができる。   Further, when the first and second electrodes 107a and 107b are formed by shrink etching without using the gate isolation insulating film pattern 104, a gate line pattern below the resolution limit can be formed, but the space pattern is It will spread. However, by combining shrink etching when forming the gate isolation insulating film pattern 104, it is possible to form a gate space pattern below the resolution limit. That is, by performing shrink etching twice, both the gate line pattern and the gate space pattern can be formed below the resolution limit.

また、側壁絶縁膜108を形成した後に、公知の方法を用いて第1および第2電極107a,107bの表面にそれぞれ金属シリサイド膜を形成すると、ゲート不純物の活性化処理は側壁絶縁膜108の形成前に完了している。よって、金属シリサイド膜を形成後、その金属シリサイド膜はゲート不純物の活性化処理に代表される高温長時間の熱処理に曝されないので、シリサイド特性の悪化を防ぐことができる。   In addition, after the sidewall insulating film 108 is formed, if a metal silicide film is formed on the surface of each of the first and second electrodes 107a and 107b using a known method, the activation process of the gate impurity is performed to form the sidewall insulating film 108. Has been completed before. Therefore, after the metal silicide film is formed, the metal silicide film is not exposed to a high-temperature and long-time heat treatment typified by a gate impurity activation process, so that deterioration of silicide characteristics can be prevented.

なお、本実施形態にかかる半導体装置では、シリコン窒化膜102をエッチングすることによりゲート分離絶縁膜パターン104を作製している。しかし、シリコン窒化膜102は、素子絶縁膜101よりも優先的にエッチングされる絶縁膜であればよく、下層シリコン窒化膜と上層シリコン酸化膜との積層構造であってもよい。このようにシリコン窒化膜102が積層構造をとる場合には、上層シリコン酸化膜と下層シリコン窒化膜とを異方性エッチングによりパターニングした後に、等方性エッチングにより下層シリコン窒化膜のみをさらに微細幅に加工することができる。この加工において、上層シリコン酸化膜の幅は減少しないので、ゲート分離絶縁膜パターンの見かけ上の面積率は減少しない。よって、シリコン窒化膜102として積層構造を採用する場合には、面積率が小さいパターンを用いてディッシングの発生を回避することができるとともに、ゲート分離幅を縮小することができる。   In the semiconductor device according to the present embodiment, the gate isolation insulating film pattern 104 is produced by etching the silicon nitride film 102. However, the silicon nitride film 102 may be an insulating film that is preferentially etched over the element insulating film 101, and may have a laminated structure of a lower silicon nitride film and an upper silicon oxide film. When the silicon nitride film 102 has a laminated structure as described above, after patterning the upper silicon oxide film and the lower silicon nitride film by anisotropic etching, only the lower silicon nitride film is further narrowed by isotropic etching. Can be processed. In this processing, since the width of the upper silicon oxide film is not reduced, the apparent area ratio of the gate isolation insulating film pattern is not reduced. Therefore, when a laminated structure is employed as the silicon nitride film 102, dishing can be avoided by using a pattern with a small area ratio, and the gate isolation width can be reduced.

また、半導体基板全体を考えた場合、微細なゲートパターン形成が不要な領域(例えばダミー領域)も存在する。ゲート電極を形成したのちに半導体基板全体にシリコン酸化膜を堆積しそののちCMPを行って層間絶縁膜を形成する工程において、CMP実施時にゲートパターンの面積率が低い領域ではディッシングが発生してしまう。このため、従来方法では、ダミー領域にダミーゲート電極パターンを形成してゲートパターンの面積率の低下を防止することにより、ディッシングの発生を抑制している。しかし、図2(a)に示すように、ダミー領域210において層間絶縁膜204の上に配線パターン205を配置する場合、配線パターン205とダミーゲート電極パターン202との間には浮遊容量が発生し、半導体装置の動作速度が遅くなるという問題があった。なお、図2(a)において、200はp型シリコン基板であり、201は素子分離絶縁膜であり、203は側壁絶縁膜である。   In addition, when the entire semiconductor substrate is considered, there are regions (for example, dummy regions) that do not require fine gate pattern formation. In the process of depositing a silicon oxide film on the entire semiconductor substrate after forming the gate electrode and then performing CMP to form an interlayer insulating film, dishing occurs in regions where the gate pattern area ratio is low during CMP. . For this reason, in the conventional method, the occurrence of dishing is suppressed by forming a dummy gate electrode pattern in the dummy region to prevent a reduction in the area ratio of the gate pattern. However, as shown in FIG. 2A, when the wiring pattern 205 is disposed on the interlayer insulating film 204 in the dummy region 210, stray capacitance is generated between the wiring pattern 205 and the dummy gate electrode pattern 202. There has been a problem that the operating speed of the semiconductor device becomes slow. In FIG. 2A, reference numeral 200 denotes a p-type silicon substrate, 201 denotes an element isolation insulating film, and 203 denotes a sidewall insulating film.

一方、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法を応用すれば、図2(b)に示すように、ダミー領域220では、一部のダミーゲート電極205をゲート分離絶縁膜パターン(絶縁膜パターン)206で置き換えることができる。これにより、ダミーゲート電極パターン205とゲート分離絶縁膜パターン206との間には浮遊容量が発生しないので、ディッシングの発生を防ぐことができるとともに半導体装置の動作速度の低下を抑制することができる。なお、ゲートパターンの面積率を確保できるならば、全てのダミーゲート電極パターン202をゲート分離絶縁膜パターン206で置き換えても良い。   On the other hand, when the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment is applied, as shown in FIG. 2B, in the dummy region 220, a part of the dummy gate electrode 205 is replaced with a gate isolation insulating film pattern (insulating film pattern). 206 can be replaced. As a result, no stray capacitance is generated between the dummy gate electrode pattern 205 and the gate isolation insulating film pattern 206, so that dishing can be prevented and a decrease in the operating speed of the semiconductor device can be suppressed. If the area ratio of the gate pattern can be ensured, all the dummy gate electrode patterns 202 may be replaced with the gate isolation insulating film pattern 206.

《発明の実施形態2》
図3(a)〜図3(g)は、実施形態2にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図である。なお、以下において、上記実施形態1と重複する内容については、省略する。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
FIG. 3A to FIG. 3G are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. In the following description, the same contents as those in the first embodiment are omitted.

まず、図3(a)に示すように、p型シリコン基板(半導体基板)300の上に、素子分離絶縁膜301、シリコン窒化膜(絶縁膜材料)302およびポリシリコン303を順に形成する。このとき、素子分離絶縁膜301の膜厚は例えば300nmであり、シリコン窒化膜302の膜厚は例えば140nmであり、ポリシリコン303の膜厚は30nmであることが好ましい。   First, as shown in FIG. 3A, an element isolation insulating film 301, a silicon nitride film (insulating film material) 302, and a polysilicon 303 are sequentially formed on a p-type silicon substrate (semiconductor substrate) 300. At this time, it is preferable that the element isolation insulating film 301 has a thickness of, for example, 300 nm, the silicon nitride film 302 has a thickness of, for example, 140 nm, and the polysilicon 303 has a thickness of 30 nm.

次に、図3(b)に示すように、ポリシリコン303の上に、フォトリソグラフィーによりレジストパターン(第1レジストパターン)304を形成する。   Next, as shown in FIG. 3B, a resist pattern (first resist pattern) 304 is formed on the polysilicon 303 by photolithography.

続いて、レジストパターン304をマスクとしてポリシリコン303を異方性エッチングし、図3(c)に示すようにポリシリコンマスク305を形成してレジストパターン304を除去する。ポリシリコン303のエッチング条件として、シリコン窒化膜302よりもポリシリコン303が優先的にエッチングされる条件で行うことが好ましい。また、ポリシリコン303の異方性エッチングを行う前に、レジストパターン304を等方性エッチングしてポリシリコンマスク305の横方向における寸法を小さくしてもよい。   Subsequently, the polysilicon 303 is anisotropically etched using the resist pattern 304 as a mask, a polysilicon mask 305 is formed as shown in FIG. 3C, and the resist pattern 304 is removed. It is preferable that the polysilicon 303 is etched under conditions where the polysilicon 303 is preferentially etched over the silicon nitride film 302. In addition, the resist pattern 304 may be isotropically etched to reduce the lateral dimension of the polysilicon mask 305 before anisotropic etching of the polysilicon 303 is performed.

続いて、図3(d)に示すように、ポリシリコンマスク305をマスクとしてシリコン窒化膜302を異方性エッチングすることにより、ゲート分離絶縁膜パターン(絶縁膜パターン)306を形成する。シリコン窒化膜302のエッチング条件として、素子分離絶縁膜301よりもシリコン窒化膜302が優先的にエッチングされる条件で行うことが好ましい。   Subsequently, as shown in FIG. 3D, a gate isolation insulating film pattern (insulating film pattern) 306 is formed by anisotropically etching the silicon nitride film 302 using the polysilicon mask 305 as a mask. It is preferable that the silicon nitride film 302 is etched under a condition that the silicon nitride film 302 is preferentially etched over the element isolation insulating film 301.

続いて、図3(e)に示すように、等方性エッチングによりゲート分離絶縁膜パターン306の寸法をシュリンクさせてゲート分離絶縁膜パターン(絶縁膜パターン)316とする。ここで、ゲート分離絶縁膜パターン306の上にはポリシリコンマスク305が設けられているので、ゲート分離絶縁膜パターン306の縦方向にはシュリンクが発生しない。等方性エッチングによるゲート分離絶縁膜パターン306のシュリンク量は20nm程度であることが好ましい。   Subsequently, as shown in FIG. 3E, the dimensions of the gate isolation insulating film pattern 306 are shrunk by isotropic etching to form a gate isolation insulating film pattern (insulating film pattern) 316. Here, since the polysilicon mask 305 is provided on the gate isolation insulating film pattern 306, no shrinkage occurs in the vertical direction of the gate isolation insulating film pattern 306. The amount of shrinkage of the gate isolation insulating film pattern 306 by isotropic etching is preferably about 20 nm.

続いて、図3(f)に示すように、CVD法を用いてp型シリコン基板300の上面全体(具体的には、素子分離絶縁膜301の上、ゲート分離絶縁膜パターン316の側方およびポリシリコンマスク305の上)に、ポリシリコン(電極材料)307を堆積する。このとき、p型シリコン基板300の上面およびポリシリコンマスク305の上には、それぞれ、例えば膜厚160nmのポリシリコン307が堆積されることが好ましい。   Subsequently, as shown in FIG. 3F, the entire upper surface of the p-type silicon substrate 300 (specifically, on the element isolation insulating film 301, on the side of the gate isolation insulating film pattern 316, and the like) using the CVD method. Polysilicon (electrode material) 307 is deposited on the polysilicon mask 305). At this time, it is preferable to deposit polysilicon 307 having a film thickness of 160 nm, for example, on the upper surface of the p-type silicon substrate 300 and the polysilicon mask 305, respectively.

続いて、図3(g)に示すように、CMP法を用いてゲート分離絶縁膜パターン316が露出するまでポリシリコン307を研磨する。このとき、オーバー研磨を含めてゲート分離絶縁膜パターン316およびポリシリコン307の膜厚をそれぞれ120nmとすることが好ましい。また、ポリシリコンマスク305はCMP法により削り取られる。これより以降の工程では、上記実施形態1の図1(f)〜図1(i)を順に行う。   Subsequently, as shown in FIG. 3G, the polysilicon 307 is polished by CMP until the gate isolation insulating film pattern 316 is exposed. At this time, it is preferable that the film thicknesses of the gate isolation insulating film pattern 316 and the polysilicon 307 are each 120 nm including over polishing. Further, the polysilicon mask 305 is removed by the CMP method. In subsequent steps, FIG. 1 (f) to FIG. 1 (i) of the first embodiment are sequentially performed.

このようにして形成された半導体装置では、上記実施形態1と同じく、半導体基板300上に素子分離絶縁膜301が形成されており、素子分離絶縁膜301の上には2つのゲート電極(不図示)がゲート分離絶縁膜パターン316を挟むようにして設けられている。しかし、ゲート分離絶縁膜パターン316はシュリンクエッチングにより形成されているので、上記実施形態1におけるゲート分離絶縁膜パターン104よりも狭い。   In the semiconductor device thus formed, the element isolation insulating film 301 is formed on the semiconductor substrate 300 as in the first embodiment, and two gate electrodes (not shown) are formed on the element isolation insulating film 301. ) Are provided so as to sandwich the gate isolation insulating film pattern 316. However, since the gate isolation insulating film pattern 316 is formed by shrink etching, it is narrower than the gate isolation insulating film pattern 104 in the first embodiment.

上述の製造方法を用いて作製された半導体装置は、上記実施形態1と同様に、微細なゲートラインパターン(レジストパターン304)形成に優れる方法と微細なゲートスペースパターン(不図示)形成に優れる方法とを目的とするパターンに応じて使い分けることにより、微細なゲート加工が可能となり半導体装置の高集積化が可能となる。また、ゲート分離絶縁膜パターン316はパターニング後に等方性エッチングによりシュリンクされるので、上記実施形態1に比べて半導体装置をさらに高集積化することができる。さらには、後述のように、レジストパターン304も上記実施形態1に比べて微細化されているので、半導体装置のさらなる高集積化が可能である。   As in the first embodiment, the semiconductor device manufactured using the above manufacturing method is excellent in forming a fine gate line pattern (resist pattern 304) and excellent in forming a fine gate space pattern (not shown). By using them properly according to the intended pattern, fine gate processing becomes possible, and the semiconductor device can be highly integrated. Further, since the gate isolation insulating film pattern 316 is shrunk by isotropic etching after patterning, the semiconductor device can be further integrated as compared with the first embodiment. Further, as will be described later, since the resist pattern 304 is also miniaturized as compared with the first embodiment, the semiconductor device can be further highly integrated.

シュリンクエッチングを用いてパターニングを行う場合、被エッチング材料の上に形成されたレジストパターンは、等方性エッチングを行うことによりパターンの高さもシュリンクされる(レジストパターンの高さは低くなる)。一般に、レジスト高さのシュリンク量が多すぎると被エッチング材料のエッチングが完了するまでにレジストが消滅してしまう虞があるので、レジスト高さのシュリンク量をある一定値以上にできない。しかし、本実施形態では、レジストパターン304をマスクとして異方性エッチングを行う対象(被エッチング材料)はシリコン窒化膜302(例えば膜厚が140nm)ではなくポリシリコン303(例えば膜厚が30nm)であるので、エッチングを完了するために必要なレジストパターン304の膜厚は上記実施形態1の場合よりも薄くなる。これにより、レジストパターン304に対するシュリンク量を増加させることができる。または、レジストパターン304に対するシュリンク量を増加させなくても、上記実施形態1に比べてレジストパターン304の初期膜厚を薄くできる。通常、リソグラフィにおけるレジストパターニングでは、レジスト膜厚が薄い方が微細なパターンまで解像できるので、シュリンク量を増加させない場合では、上記実施形態1に比べて微細なレジストパターン304を形成することができる。   When patterning is performed using shrink etching, the height of the pattern of the resist pattern formed on the material to be etched is also shrunk by performing isotropic etching (the height of the resist pattern is reduced). In general, if the shrink amount of the resist height is too large, the resist may disappear before the etching of the material to be etched is completed. Therefore, the shrink amount of the resist height cannot be set to a certain value or more. However, in this embodiment, the object (material to be etched) to be anisotropically etched using the resist pattern 304 as a mask is not the silicon nitride film 302 (for example, the film thickness is 140 nm) but the polysilicon 303 (for example, the film thickness is 30 nm). Therefore, the film thickness of the resist pattern 304 necessary for completing the etching is thinner than that in the first embodiment. Thereby, the shrink amount with respect to the resist pattern 304 can be increased. Alternatively, the initial film thickness of the resist pattern 304 can be reduced as compared with the first embodiment without increasing the shrink amount with respect to the resist pattern 304. Usually, in resist patterning in lithography, a finer resist pattern 304 can be formed as compared with the first embodiment when the amount of shrinkage is not increased because a finer pattern can be resolved with a thinner resist film. .

また、本実施形態では、ポリシリコンマスク305をハードマスクとして用いることによりゲート分離絶縁膜パターン306をシュリンクさせることができる。よって、レジストパターン304よりも微細なゲート分離絶縁膜パターン316を、上記実施形態1よりも安定に形成することができる。また、ポリシリコンマスク305はゲート電極(不図示)と同じ材質であるので、ポリシリコン307をCMP法で研磨するときにゲート電極に悪影響を及ぼすことを抑制できる。   In the present embodiment, the gate isolation insulating film pattern 306 can be shrunk by using the polysilicon mask 305 as a hard mask. Therefore, the gate isolation insulating film pattern 316 finer than the resist pattern 304 can be formed more stably than in the first embodiment. Further, since the polysilicon mask 305 is made of the same material as the gate electrode (not shown), it is possible to suppress adverse effects on the gate electrode when the polysilicon 307 is polished by the CMP method.

《発明の実施形態3》
図4(a)〜図4(i)は、実施形態3にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図である。なお、以下において、上記実施形態1と重複する内容については、省略する。
<< Embodiment 3 of the Invention >>
FIG. 4A to FIG. 4I are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment. In the following description, the same contents as those in the first embodiment are omitted.

まず、図4(a)に示すように、周知の素子分離方法を用いて、p型シリコン基板(半導体基板)400の上面にトレンチ領域(不図示)を形成し、そのトレンチ領域に素子分離絶縁膜401を埋め込んで、素子分離と第1活性領域(活性領域)402および第2活性領域(第2の活性領域)422とに作り分ける。このとき、第1活性領域402と第2活性領域422とで挟むように素子分離絶縁膜401を形成する。そして、第1および第2活性領域402,422の上に犠牲酸化膜404,404をそれぞれ形成後、p型シリコン基板400の上面全体(具体的には、素子分離絶縁膜401の上と、第1および第2活性領域402,422の上と)にシリコン窒化膜(絶縁膜材料)403を形成する。ここで、トレンチ領域の深さは例えば300nmであることが好ましく、シリコン窒化膜403の厚みは例えば140nmであることが好ましく、犠牲酸化膜404,404の厚みは例えば10nmであることが好ましい。   First, as shown in FIG. 4A, a trench region (not shown) is formed on the upper surface of a p-type silicon substrate (semiconductor substrate) 400 using a well-known element isolation method, and element isolation insulation is formed in the trench region. The film 401 is embedded to separate the device into a first active region (active region) 402 and a second active region (second active region) 422. At this time, the element isolation insulating film 401 is formed so as to be sandwiched between the first active region 402 and the second active region 422. After the sacrificial oxide films 404 and 404 are formed on the first and second active regions 402 and 422, respectively, the entire upper surface of the p-type silicon substrate 400 (specifically, on the element isolation insulating film 401 and the first A silicon nitride film (insulating film material) 403 is formed on the first and second active regions 402 and 422). Here, the depth of the trench region is preferably 300 nm, for example, the thickness of the silicon nitride film 403 is preferably 140 nm, for example, and the thickness of the sacrificial oxide films 404 and 404 is preferably 10 nm, for example.

次に、図4(b)に示すように、リソグラフィによりレジストパターン(第1レジストパターン)405をシリコン窒化膜403の上に形成する。このとき、第1活性領域402に対して略平行にレジストパターン405を形成する。   Next, as shown in FIG. 4B, a resist pattern (first resist pattern) 405 is formed on the silicon nitride film 403 by lithography. At this time, a resist pattern 405 is formed substantially parallel to the first active region 402.

続いて、レジストパターン405をマスクとしてシリコン窒化膜403を異方性エッチングし、図4(c)に示すようにゲート分離絶縁膜パターン(絶縁膜パターン)406を形成する。その後レジストパターン405を除去する。シリコン窒化膜403をエッチングする際には、素子分離絶縁膜401および各犠牲酸化膜404よりもシリコン窒化膜403が優先的にエッチングされるようにエッチング条件を設定することが好ましい。なお、ここでは、ゲート分離絶縁膜406の幅を、後述の工程で形成される側壁絶縁膜412(図4(h)を参照)の幅を見越して素子分離絶縁膜401よりも小さくし、ゲート分離絶縁膜パターンの側壁絶縁膜412が活性領域402にかからないようにすることが好ましいので、必要に応じてレジストパターン405に対して等方性エッチングを行う(シュリンクエッチング)ことが好ましい。   Subsequently, the silicon nitride film 403 is anisotropically etched using the resist pattern 405 as a mask to form a gate isolation insulating film pattern (insulating film pattern) 406 as shown in FIG. Thereafter, the resist pattern 405 is removed. When etching the silicon nitride film 403, it is preferable to set the etching conditions so that the silicon nitride film 403 is preferentially etched over the element isolation insulating film 401 and the sacrificial oxide films 404. Here, the width of the gate isolation insulating film 406 is made smaller than that of the element isolation insulating film 401 in anticipation of the width of a sidewall insulating film 412 (see FIG. 4H) formed in a process described later, Since it is preferable that the sidewall insulating film 412 of the isolation insulating film pattern does not cover the active region 402, it is preferable to perform isotropic etching (shrink etching) on the resist pattern 405 as necessary.

続いて、犠牲酸化膜404,404を除去して、それぞれ、第1および第2活性領域402,422の上面を露出させる。そして、図4(d)に示すように、熱酸化法を用いて第1および第2活性領域402,422の上にそれぞれ第1および第2ゲート絶縁膜(順に、ゲート絶縁膜、第2のゲート絶縁膜)407,427を形成し、さらにはCVD法を用いて半導体基板400の上面全体(具体的には、素子分離絶縁膜401の上と、第1および第2ゲート絶縁膜407,427の上と、ゲート分離絶縁膜パターン406の上面および側方と)に、ポリシリコン(電極材料)408を堆積する。このとき、第1および第2ゲート絶縁膜407,427の膜厚はそれぞれ例えば2nmであることが好ましく、ポリシリコン408の厚みは例えば160nmであることが好ましい。   Subsequently, the sacrificial oxide films 404 and 404 are removed to expose the upper surfaces of the first and second active regions 402 and 422, respectively. Then, as shown in FIG. 4D, the first and second gate insulating films (in order, the gate insulating film and the second insulating film are formed on the first and second active regions 402 and 422, respectively, using a thermal oxidation method. Gate insulating films) 407 and 427 are formed, and further, the entire upper surface of the semiconductor substrate 400 (specifically, on the element isolation insulating film 401 and the first and second gate insulating films 407 and 427) is formed by CVD. Polysilicon (electrode material) 408 is deposited on the upper surface and on the top and sides of the gate isolation insulating film pattern 406. At this time, the thicknesses of the first and second gate insulating films 407 and 427 are each preferably 2 nm, for example, and the thickness of the polysilicon 408 is preferably 160 nm, for example.

続いて、図4(e)に示すように、CMP法を用いてゲート分離絶縁膜パターン406が露出するまでポリシリコン408を研磨する。オーバー研磨を含めてゲート分離絶縁膜パターン406およびポリシリコン408の膜厚を例えば120nmとすることが好ましい。そして、不図示であるが、イオン注入法によりポリシリコンに不純物を注入し、不純物を活性化させる。   Subsequently, as shown in FIG. 4E, the polysilicon 408 is polished by CMP until the gate isolation insulating film pattern 406 is exposed. The film thickness of the gate isolation insulating film pattern 406 and the polysilicon 408 including over polishing is preferably set to 120 nm, for example. Although not shown, an impurity is implanted into the polysilicon by an ion implantation method to activate the impurity.

続いて、図4(f)に示すように、p型シリコン基板400の上面全体(具体的には、ゲート分離絶縁膜パターン406の上と、ポリシリコン408の上と)に、リソグラフィを用いてレジストパターン(第2レジストパターン)409を形成する。このとき、第1活性領域402に対して略垂直に延びるようにレジストパターン409を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 4F, lithography is applied to the entire upper surface of the p-type silicon substrate 400 (specifically, on the gate isolation insulating film pattern 406 and on the polysilicon 408). A resist pattern (second resist pattern) 409 is formed. At this time, a resist pattern 409 is formed so as to extend substantially perpendicular to the first active region 402.

続いて、レジストパターン409をマスクとしてポリシリコン408をシュリンクエッチングし、図4(g)に示すように第1および第2ゲート電極410a,410bをそれぞれ形成する。これにより、第1および第2ゲート電極410a,410bは第1活性領域402に対して略垂直に延びるようにそれぞれ設けられ、その両端はいずれも素子分離絶縁膜401の上に設けられる。このとき、シュリンクエッチング時にはレジストパターン409に等方性エッチングを施して、レジストパターン409を20nm程度縮小させることが好ましい。   Subsequently, the polysilicon 408 is shrink-etched using the resist pattern 409 as a mask to form first and second gate electrodes 410a and 410b, respectively, as shown in FIG. Thus, the first and second gate electrodes 410 a and 410 b are provided so as to extend substantially perpendicular to the first active region 402, and both ends thereof are provided on the element isolation insulating film 401. At this time, it is preferable to perform isotropic etching on the resist pattern 409 during shrink etching to reduce the resist pattern 409 by about 20 nm.

続いて、図4(h)に示すように、第1および第2ゲート電極410a,410bをマスクとしてイオン注入法を用いて活性領域402に不純物を注入し、第1および第2上側拡散層411,421を形成する。ここで、実際には、第1および第2上側拡散層411,421はそれぞれ第1および第2ゲート電極410a,410bの直下には形成されないが、第1および第2上側拡散層411,421が形成される位置を示すために図4(h)では破線で記載している。そして、p型シリコン基板400の上にシリコン窒化膜を堆積しエッチバックする。これにより、第1および第2ゲート電極410a,410bの側面のうちゲート分離絶縁膜パターン406が接している部分以外の部分に、側壁絶縁膜412を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 4H, impurities are implanted into the active region 402 by ion implantation using the first and second gate electrodes 410a and 410b as masks, and the first and second upper diffusion layers 411 are implanted. , 421 are formed. Here, actually, the first and second upper diffusion layers 411 and 421 are not formed immediately below the first and second gate electrodes 410a and 410b, respectively, but the first and second upper diffusion layers 411 and 421 are not formed. In order to show the position where it is formed, it is indicated by a broken line in FIG. Then, a silicon nitride film is deposited on the p-type silicon substrate 400 and etched back. As a result, the sidewall insulating film 412 is formed on portions of the side surfaces of the first and second gate electrodes 410a and 410b other than the portion in contact with the gate isolation insulating film pattern 406.

続いて、図4(i)に示すように、第1および第2ゲート電極410a,410bと側壁絶縁膜412とをマスクとしてイオン注入法を用いて活性領域402に不純物を注入する。これにより、第1および第2下側拡散層413,423が形成される。ここで、第1および第2下側拡散層413についてもゲート電極410aおよびゲート電極410bの下に形成されないが、第1および第2下側拡散層413,423が形成される位置を示すために図4(i)では破線で記載している。そして、CVD法を用いてp型シリコン基板の上面全体(具体的には、ゲート分離絶縁膜パターン406の上と、第1および第2ゲート電極410a,410bの上と、側壁絶縁膜412の上とに)ライナー膜(絶縁膜)414を形成し、ライナー膜414の上に層間絶縁膜415を形成する。ここで、ライナー膜414はシリコン窒化膜からなることが好ましく、その膜厚は20nmであることが好ましい。シリコン酸化膜の膜厚は500nm以上700nm以下であることが好ましく、層間絶縁膜405の膜厚は100nm以上300nm以下であることが好ましい。この後、不図示であるが、配線パターンなどを形成して、半導体装置を作製することができる。   Subsequently, as shown in FIG. 4I, an impurity is implanted into the active region 402 by ion implantation using the first and second gate electrodes 410a and 410b and the sidewall insulating film 412 as a mask. Thereby, the first and second lower diffusion layers 413 and 423 are formed. Here, the first and second lower diffusion layers 413 are not formed below the gate electrode 410a and the gate electrode 410b, but to show the positions where the first and second lower diffusion layers 413 and 423 are formed. In FIG. 4 (i), it is indicated by a broken line. Then, the entire upper surface of the p-type silicon substrate (specifically, on the gate isolation insulating film pattern 406, on the first and second gate electrodes 410a and 410b, and on the sidewall insulating film 412) is formed using the CVD method. In addition, a liner film (insulating film) 414 is formed, and an interlayer insulating film 415 is formed on the liner film 414. Here, the liner film 414 is preferably made of a silicon nitride film, and its film thickness is preferably 20 nm. The thickness of the silicon oxide film is preferably 500 nm to 700 nm, and the thickness of the interlayer insulating film 405 is preferably 100 nm to 300 nm. Thereafter, although not shown, a semiconductor device can be manufactured by forming a wiring pattern or the like.

このようにして形成された半導体装置を図5に示す。ここで、図5(a)は本実施形態にかかる半導体装置の上面図であり、図5(a)にはライナー膜414および層間絶縁膜415を除去した状態を示している。図5(b)は図4(i)に示すVB−VB線における断面図である。   The semiconductor device thus formed is shown in FIG. Here, FIG. 5A is a top view of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 5A shows a state in which the liner film 414 and the interlayer insulating film 415 have been removed. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line VB-VB shown in FIG.

図5(a)および図5(b)に示すように、本実施形態にかかる半導体装置では、p型シリコン基板400上に、素子分離絶縁膜401が第1活性領域402と第2活性領域422とに挟まれている。第1および第2活性領域402,422上にはそれぞれ第1および第2ゲート絶縁膜407,427が設けられており、第1および第2ゲート絶縁膜407,427の上にはそれぞれ第1および第2ゲート電極410a,410bが設けられている。第1および第2ゲート電極410a,410bはそれぞれ第1および第2活性領域402,422に対して略垂直に延びるように設けられており、その両端はそれぞれ素子分離絶縁膜401の上に設けられている。   As shown in FIGS. 5A and 5B, in the semiconductor device according to the present embodiment, the element isolation insulating film 401 is formed on the p-type silicon substrate 400 with the first active region 402 and the second active region 422. It is sandwiched between. First and second gate insulating films 407 and 427 are provided on the first and second active regions 402 and 422, respectively. The first and second gate insulating films 407 and 427 are provided on the first and second gate insulating films 407 and 427, respectively. Second gate electrodes 410a and 410b are provided. The first and second gate electrodes 410a and 410b are provided so as to extend substantially perpendicular to the first and second active regions 402 and 422, respectively, and both ends thereof are provided on the element isolation insulating film 401, respectively. ing.

素子分離絶縁膜401の上にはゲート分離絶縁膜パターン406が設けられており、ゲート分離絶縁膜パターン406は第1ゲート電極410aと第2ゲート電極410bとで挟まれて設けられている。そして、側壁絶縁膜412が第1および第2ゲート電極410a,410bの露出部分に設けられている。   A gate isolation insulating film pattern 406 is provided on the element isolation insulating film 401, and the gate isolation insulating film pattern 406 is provided between the first gate electrode 410a and the second gate electrode 410b. A sidewall insulating film 412 is provided on the exposed portions of the first and second gate electrodes 410a and 410b.

本実施形態にかかる製造方法では、微細なゲートラインパターン(レジストパターン405)の端部を別のゲートパターンから分離させる場合には、微細な幅のゲートラインパターンの後退を防ぎトランジスタの特性を安定させるとともに、別のゲートパターンとの分離を微細な分離幅で達成させている。さらに、本実施形態ではシュリンクエッチングを組み合わせることにより、解像限界以下の微細なゲートラインパターンとゲートスペースパターン(レジストパターン409)とを同時に形成することが可能であり、半導体装置の高集積化を実現することができる。   In the manufacturing method according to this embodiment, when the end of a fine gate line pattern (resist pattern 405) is separated from another gate pattern, the gate line pattern with a fine width is prevented from retreating and the transistor characteristics are stabilized. In addition, separation from another gate pattern is achieved with a fine separation width. Furthermore, in this embodiment, by combining shrink etching, it is possible to simultaneously form a fine gate line pattern and a gate space pattern (resist pattern 409) below the resolution limit, thereby increasing the integration density of the semiconductor device. Can be realized.

また、側壁絶縁膜412を形成した後に、ゲート電極410a、ゲート電極410bおよび活性領域402の表面に公知の方法を用いて金属シリサイド膜を形成する工程を組み合わせた場合、ゲート不純物の活性化処理は側壁絶縁膜412を形成する前に完了している。よって、公知の方法を用いて形成された金属シリサイド膜はゲート不純物の活性処理に代表される高温長時間の熱処理に曝されないので、シリサイド特性の悪化を抑制できる。   In addition, when the step of forming a metal silicide film using a known method on the surfaces of the gate electrode 410a, the gate electrode 410b, and the active region 402 after the formation of the sidewall insulating film 412, the gate impurity activation process is performed. This is completed before the sidewall insulating film 412 is formed. Therefore, since the metal silicide film formed by using a known method is not exposed to a high-temperature and long-time heat treatment represented by the activation treatment of the gate impurity, deterioration of the silicide characteristics can be suppressed.

以上では、並列に並んだ2つのMOSトランジスタを製造する場合を説明したが、1つのMOSトランジスタと素子分離絶縁膜上のゲート配線とを互いに分離して形成する場合であっても集積化することができる。図6(a)〜(c)はいずれも1つのMOSトランジスタとゲート配線とを互いに分離して形成した場合の構成を示す図である。上述したように、ゲート電極410aおよびゲート電極410bのうちゲート分離絶縁膜406に接していない部分には、側壁絶縁膜412が形成されている。このため、図6(a)に示すように、ゲート分離絶縁膜パターン406と活性領域402との間を側壁絶縁膜412の膜厚以上離すことが好ましい。   Although the case where two MOS transistors arranged in parallel are manufactured has been described above, integration is possible even when one MOS transistor and the gate wiring on the element isolation insulating film are formed separately from each other. Can do. FIGS. 6A to 6C are diagrams showing a configuration in the case where one MOS transistor and a gate wiring are formed separately from each other. As described above, the sidewall insulating film 412 is formed on the portion of the gate electrode 410a and the gate electrode 410b that is not in contact with the gate isolation insulating film 406. For this reason, as shown in FIG. 6A, it is preferable that the gate isolation insulating film pattern 406 and the active region 402 be separated from each other by the thickness of the sidewall insulating film 412 or more.

しかしながら、図8に示すように、2つのMOSトランジスタが並んでいる場合以外の場合でも、本発明を用いない場合に発生するゲート端部の角丸めに起因してゲート分離が拡大する。特に、ゲート電極410aおよびゲート電極410bを形成するときにシュリンクエッチングでのシュリンク量が増大するにつれて、ゲート端部の後退量は飛躍的に増加する。そのため、本発明を用いない場合には、本発明を用いた場合に必要な側壁絶縁膜412の膜厚分以上のパターンレイアウトを拡大させなければならない。よって、本発明では、SRAMのようなMOSトランジスタが複数並んでいる半導体装置以外の半導体装置に対しても、高集積化を実現することができる。   However, as shown in FIG. 8, even in the case other than the case where two MOS transistors are arranged side by side, the gate isolation is expanded due to the rounding of the corners of the gate end that occurs when the present invention is not used. In particular, as the shrinkage amount in shrink etching increases when the gate electrode 410a and the gate electrode 410b are formed, the retreat amount of the gate end portion dramatically increases. Therefore, when the present invention is not used, the pattern layout larger than the film thickness of the sidewall insulating film 412 necessary when the present invention is used must be enlarged. Therefore, in the present invention, high integration can be realized for a semiconductor device other than a semiconductor device in which a plurality of MOS transistors such as SRAM are arranged.

また、ゲート電極410aが素子分離絶縁膜401の上に形成されたゲート配線である場合には、シュリンクエッチングを行わなくてもゲート分離絶縁膜パターン406を用いれば、図6(b)に示すようにゲート分離絶縁膜パターン406に接する部分のパターン幅を解像限界以下で作製することができる。   Further, when the gate electrode 410a is a gate wiring formed on the element isolation insulating film 401, as shown in FIG. 6B, if the gate isolation insulating film pattern 406 is used without performing shrink etching. In addition, the pattern width of the portion in contact with the gate isolation insulating film pattern 406 can be made below the resolution limit.

また、ゲート分離絶縁膜パターン406は第1ゲート電極410aと第2ゲート電極410bとで挟まれていればよいので、例えば図6(c)に示す形状であってもよい。この場合、側壁絶縁膜412は第1活性領域402とゲート分離絶縁膜パターン406との間に設けられないので、図6(a)および(b)に示す場合に比べて第1ゲート電極410aと第1活性領域402との間の間隔をさらに縮小させることができる。よって、図6(a)および図6(b)に示す場合とは異なり図6(c)に示す場合では、半導体装置を更に高集積化することができる。   Further, since the gate isolation insulating film pattern 406 only needs to be sandwiched between the first gate electrode 410a and the second gate electrode 410b, the shape shown in FIG. In this case, since the sidewall insulating film 412 is not provided between the first active region 402 and the gate isolation insulating film pattern 406, the first gate electrode 410a and the sidewall insulating film 412 are compared with the case shown in FIGS. The distance from the first active region 402 can be further reduced. Therefore, unlike the case shown in FIGS. 6A and 6B, the semiconductor device can be further highly integrated in the case shown in FIG. 6C.

なお、図6(c)に示すゲート分離絶縁膜パターン406を形成するためには、例えば、図4(f)に示す工程においてゲート分離絶縁膜パターン406の一部分を露出するようにレジストパターン409を設けレジストパターン409をマスクとしてエッチングを行うことにより、第1および第2ゲート電極410a,410bを形成するとともに図6(c)に示すゲート分離絶縁膜パターン406を形成することができる。   In order to form the gate isolation insulating film pattern 406 shown in FIG. 6C, for example, a resist pattern 409 is formed so as to expose a part of the gate isolation insulating film pattern 406 in the step shown in FIG. Etching is performed using the provided resist pattern 409 as a mask, whereby the first and second gate electrodes 410a and 410b can be formed and the gate isolation insulating film pattern 406 shown in FIG. 6C can be formed.

以上説明したように、本発明は、ゲート分離幅が狭い半導体装置の形成などに有用である。   As described above, the present invention is useful for forming a semiconductor device having a narrow gate isolation width.

本発明の実施形態1にかかる半導体装置の製造工程を説明する断面図。Sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の変形例にかかる半導体装置の製造工程を説明する断面図。Sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device concerning the modification of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2にかかる半導体装置の製造工程を説明する断面図。Sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3にかかる半導体装置の製造工程を説明する断面図。Sectional drawing explaining the manufacturing process of the semiconductor device concerning Embodiment 3 of this invention. (a)は本発明の実施形態3にかかる半導体装置の上面図、(b)は図4(i)に示すVB−VB線における断面図。(A) is a top view of the semiconductor device concerning Embodiment 3 of this invention, (b) is sectional drawing in the VB-VB line | wire shown in FIG.4 (i). (a)〜(c)はいずれも本発明の実施形態3の変形例にかかる半導体装置の上面図。(A)-(c) is a top view of the semiconductor device concerning the modification of Embodiment 3 of this invention. 第1の従来の形態にかかる半導体装置の断面図。Sectional drawing of the semiconductor device concerning a 1st conventional form. (a)は第2の従来の形態におけるプロセスを用いて形成された微細なゲートラインパターンを有する半導体装置の上面図、(b)はレジストパターン707の端部がレチクルパターン708から後退する様子を示す模式図。(A) is a top view of a semiconductor device having a fine gate line pattern formed by using the process in the second conventional embodiment, and (b) is a state in which the end portion of the resist pattern 707 recedes from the reticle pattern 708. FIG. (a)は従来の別の実施形態にかかるMOSトランジスタの製造工程を示す上面図、(b)は(a)に示すIXB−IXB線における断面図。(A) is a top view which shows the manufacturing process of the MOS transistor concerning another conventional embodiment, (b) is sectional drawing in the IXB-IXB line | wire shown to (a).

符号の説明Explanation of symbols

100 p型シリコン基板(半導体基板)
101 素子分離絶縁膜
102 シリコン窒化膜(絶縁膜材料)
103 レジストパターン(第1レジストパターン)
104 ゲート分離絶縁膜パターン(絶縁膜パターン)
105 ポリシリコン(電極材料)
106 レジストパターン(第2レジストパターン)
107a 第1電極
107b 第2電極
108 側壁絶縁膜
109 層間絶縁膜
200 p型シリコン基板(半導体基板)
201 素子分離絶縁膜
202 ダミーゲート電極パターン
203 側壁絶縁膜
204 層間絶縁膜
205 配線パターン
206 ゲート分離絶縁膜パターン(絶縁膜パターン)
300 p型シリコン基板(半導体基板)
301 素子分離絶縁膜
302 シリコン窒化膜(絶縁膜材料)
303 ポリシリコン
304 レジストパターン(第1レジストパターン)
305 ポリシリコンマスク
306 ゲート分離絶縁膜パターン(絶縁膜パターン)
307 ポリシリコン(電極材料)
316 ゲート分離絶縁膜パターン(絶縁膜パターン)
400 p型シリコン基板(半導体基板)
401 素子分離絶縁膜
402 第1活性領域(活性領域)
403 シリコン窒化膜(絶縁膜材料)
404 犠牲酸化膜
405 レジストパターン(第1レジストパターン)
406 ゲート分離絶縁膜パターン(絶縁膜パターン)
407 第1ゲート絶縁膜(ゲート絶縁膜)
408 ポリシリコン(電極材料)
409 レジストパターン(第2レジストパターン)
410a 第1ゲート電極
410b 第2ゲート電極
411 第1上側拡散層
412 側壁絶縁膜
413 第1下側拡散層
414 ライナー膜(絶縁膜)
415 層間絶縁膜
421 第2上側拡散層
422 第2活性領域(第2の活性領域)
423 第2下側拡散層
427 第2ゲート絶縁膜(第2のゲート絶縁膜)
600 半導体基板
601 素子分離絶縁膜
602 ゲート電極
603 ゲート電極
604 側壁絶縁膜
605 層間絶縁膜
700 活性領域
701 ゲート電極
702 ゲート電極
703 素子分離絶縁膜
704 レジストパターン
705 レジストパターン
706 レジストの角の丸まり
707 レジストパターン
708 レジストパターン
800 活性領域
801 側壁絶縁膜
802 層間絶縁膜
803 ゲート電極
804 ゲート電極
805 素子分離絶縁膜
806 ダミーゲート層の非開口領域
100 p-type silicon substrate (semiconductor substrate)
101 element isolation insulating film 102 silicon nitride film (insulating film material)
103 resist pattern (first resist pattern)
104 Gate isolation insulating film pattern (insulating film pattern)
105 Polysilicon (electrode material)
106 resist pattern (second resist pattern)
107a First electrode 107b Second electrode 108 Side wall insulating film 109 Interlayer insulating film 200 p-type silicon substrate (semiconductor substrate)
201 Element isolation insulating film 202 Dummy gate electrode pattern 203 Side wall insulating film 204 Interlayer insulating film 205 Wiring pattern 206 Gate isolation insulating film pattern (insulating film pattern)
300 p-type silicon substrate (semiconductor substrate)
301 Element isolation insulating film 302 Silicon nitride film (insulating film material)
303 Polysilicon 304 resist pattern (first resist pattern)
305 Polysilicon mask 306 Gate isolation insulating film pattern (insulating film pattern)
307 Polysilicon (electrode material)
316 Gate isolation insulating film pattern (insulating film pattern)
400 p-type silicon substrate (semiconductor substrate)
401 Element isolation insulating film 402 First active region (active region)
403 Silicon nitride film (insulating film material)
404 Sacrificial oxide film 405 Resist pattern (first resist pattern)
406 Gate isolation insulating film pattern (insulating film pattern)
407 First gate insulating film (gate insulating film)
408 Polysilicon (electrode material)
409 resist pattern (second resist pattern)
410a First gate electrode 410b Second gate electrode 411 First upper diffusion layer 412 Side wall insulating film 413 First lower diffusion layer 414 Liner film (insulating film)
415 Interlayer insulating film 421 Second upper diffusion layer 422 Second active region (second active region)
423 Second lower diffusion layer 427 Second gate insulating film (second gate insulating film)
600 Semiconductor substrate 601 Element isolation insulating film 602 Gate electrode 603 Gate electrode 604 Side wall insulating film 605 Interlayer insulating film 700 Active region 701 Gate electrode 702 Gate electrode 703 Element isolation insulating film 704 Resist pattern 705 Resist pattern 706 Rounded corner of resist 707 Resist Pattern 708 Resist pattern 800 Active region 801 Side wall insulating film 802 Interlayer insulating film 803 Gate electrode 804 Gate electrode 805 Element isolation insulating film 806 Non-opening region of dummy gate layer

Claims (22)

半導体基板上に形成された素子分離絶縁膜と、
互いに離れるように前記素子分離絶縁膜の上に設けられた第1電極および第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極とで挟まれるように前記素子分離絶縁膜の上に設けられた絶縁膜パターンと、
前記第1電極および前記第2電極の側面のうち前記絶縁膜パターンに接している部分以外の部分にそれぞれ設けられた側壁絶縁膜と
を備えている、半導体装置。
An element isolation insulating film formed on a semiconductor substrate;
A first electrode and a second electrode provided on the element isolation insulating film so as to be separated from each other;
An insulating film pattern provided on the element isolation insulating film so as to be sandwiched between the first electrode and the second electrode;
A side wall insulating film provided on each of the side surfaces of the first electrode and the second electrode other than a portion in contact with the insulating film pattern.
前記絶縁膜パターンには、幅が最小である部分が存在しており、
幅が最小である前記部分の前記絶縁膜パターンの幅は、80nm以下である、請求項1に記載の半導体装置。
The insulating film pattern has a portion having a minimum width,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the insulating film pattern of the portion having the smallest width is 80 nm or less.
前記半導体基板には、素子領域とダミー領域とが存在しており、
前記第1電極および前記第2電極と、前記絶縁膜パターンと、前記側壁絶縁膜とは、前記素子領域内に設けられており、
前記ダミー領域内には、前記絶縁膜パターンと、前記絶縁膜パターンの側面に設けられた側壁絶縁膜とが設けられている、請求項1に記載の半導体装置。
The semiconductor substrate has an element region and a dummy region,
The first electrode and the second electrode, the insulating film pattern, and the sidewall insulating film are provided in the element region,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film pattern and a side wall insulating film provided on a side surface of the insulating film pattern are provided in the dummy region.
前記絶縁膜パターンのうち前記半導体基板の上面に接している部分の面積は、前記半導体基板の前記上面の面積の20%以上50%以下である、請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an area of a portion of the insulating film pattern that is in contact with an upper surface of the semiconductor substrate is 20% or more and 50% or less of an area of the upper surface of the semiconductor substrate. 前記素子分離絶縁膜は、前記絶縁膜パターンよりも幅広である、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the element isolation insulating film is wider than the insulating film pattern. 前記第1電極および前記第2電極の上にそれぞれ設けられた金属シリサイド膜と、
前記金属シリサイド膜および前記絶縁膜パターンを覆う層間絶縁膜とをさらに備えている、請求項1に記載の半導体装置。
Metal silicide films respectively provided on the first electrode and the second electrode;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising an interlayer insulating film that covers the metal silicide film and the insulating film pattern.
互いに隣接するように半導体基板上に形成された活性領域および素子分離絶縁膜と、
前記活性領域の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に設けられた第1ゲート電極と、
前記素子分離絶縁膜の上に設けられ前記第1ゲート電極に接する絶縁膜パターンと、
前記絶縁膜パターンを挟んで前記第1ゲート電極とは反対側に設けられた第2ゲート電極と、
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極の側面のうち前記絶縁膜パターンに接している部分以外の部分にそれぞれ設けられた側壁絶縁膜と、
前記活性領域内であって前記ゲート絶縁膜よりも下に設けられたソース・ドレイン電極とを備え、
前記絶縁膜パターンは前記活性領域に対して平行に延びている一方、
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極はそれぞれ前記活性領域に対して略垂直に延びており、前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極の両端はそれぞれ前記素子分離絶縁膜の上に設けられている、半導体装置。
An active region and an element isolation insulating film formed on a semiconductor substrate so as to be adjacent to each other;
A gate insulating film provided on the active region;
A first gate electrode provided on the gate insulating film;
An insulating film pattern provided on the element isolation insulating film and in contact with the first gate electrode;
A second gate electrode provided on the opposite side of the first gate electrode across the insulating film pattern;
Sidewall insulating films provided respectively on portions of the side surfaces of the first gate electrode and the second gate electrode other than the portion in contact with the insulating film pattern;
A source / drain electrode provided in the active region and below the gate insulating film;
While the insulating film pattern extends parallel to the active region,
The first gate electrode and the second gate electrode each extend substantially perpendicular to the active region, and both ends of the first gate electrode and the second gate electrode are provided on the element isolation insulating film, respectively. A semiconductor device.
前記第2ゲート電極は、前記絶縁膜パターンを挟んで前記第1ゲート電極に対向して設けられている、請求項7に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 7, wherein the second gate electrode is provided to face the first gate electrode with the insulating film pattern interposed therebetween. 前記素子分離絶縁膜に対して前記活性領域とは反対側に設けられた第2の活性領域と、
前記第2の活性領域の上に設けられた第2のゲート絶縁膜とをさらに備え、
前記第2ゲート電極は、前記第2のゲート絶縁膜の上に設けられており、
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極は、それぞれ、SRAMのゲート電極である、請求項7に記載の半導体装置。
A second active region provided on the side opposite to the active region with respect to the element isolation insulating film;
A second gate insulating film provided on the second active region,
The second gate electrode is provided on the second gate insulating film;
The semiconductor device according to claim 7, wherein each of the first gate electrode and the second gate electrode is an SRAM gate electrode.
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極の上にそれぞれ設けられた金属シリサイド膜と、
前記金属シリサイド膜および前記絶縁膜パターンを覆う層間絶縁膜とをさらに備えている、請求項7に記載の半導体装置。
Metal silicide films respectively provided on the first gate electrode and the second gate electrode;
The semiconductor device according to claim 7, further comprising an interlayer insulating film that covers the metal silicide film and the insulating film pattern.
前記金属シリサイド膜と前記層間絶縁膜との間には絶縁膜が設けられている、請求項10に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 10, wherein an insulating film is provided between the metal silicide film and the interlayer insulating film. 前記絶縁膜パターンは、複数の絶縁膜パターンが積層されることにより形成されている、請求項1または7に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film pattern is formed by stacking a plurality of insulating film patterns. 前記絶縁膜パターンの上面は、シリコン酸化膜からなる、請求項12に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 12, wherein an upper surface of the insulating film pattern is made of a silicon oxide film. 半導体基板上に、素子分離絶縁膜および絶縁膜材料を順に設ける工程と、
前記絶縁膜材料の上に、第1レジストパターンを設ける工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記絶縁膜材料をエッチングすることにより、前記素子分離絶縁膜の上に絶縁膜パターンを形成する工程と、
前記素子分離絶縁膜のうち前記絶縁膜パターンが形成されている部分以外の部分に、電極材料を設ける工程と、
前記絶縁膜パターンおよび前記電極材料の上に、第2レジストパターンを設ける工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして前記電極材料をエッチングすることにより、前記絶縁膜パターンを挟むように第1電極および第2電極を形成する工程と、
前記第1電極および前記第2電極の側面のうち露出している部分に、側壁絶縁膜をそれぞれ設ける工程と
を備えている、半導体装置の製造方法。
A step of sequentially providing an element isolation insulating film and an insulating film material on a semiconductor substrate;
Providing a first resist pattern on the insulating film material;
Forming an insulating film pattern on the element isolation insulating film by etching the insulating film material using the first resist pattern as a mask;
A step of providing an electrode material in a portion of the element isolation insulating film other than the portion where the insulating film pattern is formed;
Providing a second resist pattern on the insulating film pattern and the electrode material;
Etching the electrode material using the second resist pattern as a mask to form a first electrode and a second electrode so as to sandwich the insulating film pattern; and
And a step of providing a side wall insulating film on the exposed portions of the side surfaces of the first electrode and the second electrode, respectively.
前記絶縁膜パターンを形成する前記工程では、前記第1レジストパターンに対して等方性エッチングを行った後に、前記第1レジストパターンをマスクとして前記絶縁膜材料に対して異方性エッチングを行い、
前記第1電極および前記第2電極を形成する前記工程では、前記第2レジストパターンに対して等方性エッチングを行った後に、前記第2レジストパターンをマスクとして前記電極材料に対して異方性エッチングを行う、請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
In the step of forming the insulating film pattern, after performing isotropic etching on the first resist pattern, anisotropic etching is performed on the insulating film material using the first resist pattern as a mask,
In the step of forming the first electrode and the second electrode, after the isotropic etching is performed on the second resist pattern, anisotropy with respect to the electrode material is performed using the second resist pattern as a mask. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein etching is performed.
前記電極材料を設ける工程は、
前記絶縁膜パターンを覆うように前記電極材料を設ける工程と、
前記絶縁膜パターンの上面が露出するまで前記電極材料を研磨する工程と、
前記電極材料に不純物を注入した後に熱処理を行う工程と
を有している、請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
The step of providing the electrode material includes:
Providing the electrode material so as to cover the insulating film pattern;
Polishing the electrode material until an upper surface of the insulating film pattern is exposed;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, further comprising a step of performing heat treatment after implanting impurities into the electrode material.
前記側壁絶縁膜を形成する前記工程の後に、
前記第1電極および前記第2電極の上にそれぞれ金属シリサイド膜を設ける工程と、
前記金属シリサイド膜および前記絶縁膜パターンを覆うように層間絶縁膜を設ける工程と
をさらに備えている、請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
After the step of forming the sidewall insulating film,
Providing a metal silicide film on each of the first electrode and the second electrode;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, further comprising: providing an interlayer insulating film so as to cover the metal silicide film and the insulating film pattern.
互いに隣接するように半導体基板上に活性領域および素子分離絶縁膜を形成する工程と、
前記活性領域の上にゲート絶縁膜を設ける工程と、
前記ゲート絶縁膜および前記素子分離絶縁膜の上に絶縁膜材料を設ける工程と、
前記活性領域に対して略平行に延びるように第1レジストパターンを絶縁膜材料の上に設ける工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記絶縁膜材料をエッチングすることにより、前記素子分離絶縁膜の上に前記絶縁膜パターンを形成する工程と、
前記素子分離絶縁膜のうち前記絶縁膜パターンが形成されている部分以外の部分に、ゲート電極材料を設ける工程と、
前記活性領域に対して略垂直に延びるように第2レジストパターンを前記絶縁膜パターンおよび前記ゲート電極材料の上に設ける工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして前記ゲート電極材料をエッチングすることにより、前記ゲート絶縁膜の上に第1ゲート電極を形成し、前記絶縁膜パターンを挟んで前記第1ゲート電極とは反対側に第2ゲート電極を形成する工程と、
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極の側面のうち露出している部分に側壁絶縁膜を設ける工程と、
前記活性領域内にソース・ドレイン電極材料をそれぞれ注入することにより、前記活性領域内のうち前記ゲート絶縁膜よりも下にソース・ドレイン電極を形成する工程と
を備えている、半導体装置の製造方法。
Forming an active region and an element isolation insulating film on a semiconductor substrate so as to be adjacent to each other;
Providing a gate insulating film on the active region;
Providing an insulating film material on the gate insulating film and the element isolation insulating film;
Providing a first resist pattern on the insulating film material so as to extend substantially parallel to the active region;
Forming the insulating film pattern on the element isolation insulating film by etching the insulating film material using the first resist pattern as a mask;
Providing a gate electrode material in a portion other than the portion where the insulating film pattern is formed in the element isolation insulating film;
Providing a second resist pattern on the insulating film pattern and the gate electrode material so as to extend substantially perpendicular to the active region;
The gate electrode material is etched using the second resist pattern as a mask to form a first gate electrode on the gate insulating film, and on the opposite side of the first gate electrode across the insulating film pattern Forming a second gate electrode;
Providing a sidewall insulating film on an exposed portion of the side surfaces of the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a source / drain electrode below the gate insulating film in the active region by injecting a source / drain electrode material into the active region, respectively. .
前記素子分離絶縁膜に対して前記活性領域とは反対側に第2の活性領域を形成する工程と、
前記第2の活性領域の上に前記第2のゲート絶縁膜を設ける工程とをさらに備え、
前記第2ゲート電極を前記第2のゲート絶縁膜の上に設ける、請求項18に記載の半導体装置の製造方法。
Forming a second active region on a side opposite to the active region with respect to the element isolation insulating film;
Providing the second gate insulating film on the second active region,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein the second gate electrode is provided on the second gate insulating film.
前記絶縁膜パターンを形成する前記工程では、前記第1レジストパターンに対して等方性エッチングを行った後に、前記第1レジストパターンをマスクとして前記絶縁膜材料に対して異方性エッチングを行い、
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極を形成する前記工程では、前記第2レジストパターンに対して等方性エッチングを行った後に、前記第2レジストパターンをマスクとして前記ゲート電極材料に対して異方性エッチングを行う、請求項18に記載の半導体装置の製造方法。
In the step of forming the insulating film pattern, after performing isotropic etching on the first resist pattern, anisotropic etching is performed on the insulating film material using the first resist pattern as a mask,
In the step of forming the first gate electrode and the second gate electrode, after the isotropic etching is performed on the second resist pattern, the second resist pattern is used as a mask for the gate electrode material. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein anisotropic etching is performed.
前記側壁絶縁膜を形成する前記工程の後に、
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極の上に、金属シリサイド膜をそれぞれ設ける工程と、
前記金属シリサイド膜および前記絶縁膜パターンを覆うように層間絶縁膜を設ける工程と
をさらに備えている、請求項18に記載の半導体装置の製造方法。
After the step of forming the sidewall insulating film,
Providing a metal silicide film on each of the first gate electrode and the second gate electrode;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 18, further comprising: providing an interlayer insulating film so as to cover the metal silicide film and the insulating film pattern.
前記第2レジストパターンを設ける前記工程では、前記絶縁膜パターンの一部分が露出するように前記第2レジストパターンを設け、
前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極を形成する前記工程では、前記絶縁膜パターンのうちの露出している部分に対してエッチングを行う、請求項18に記載の半導体装置の製造方法。
In the step of providing the second resist pattern, the second resist pattern is provided so that a part of the insulating film pattern is exposed,
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein in the step of forming the first gate electrode and the second gate electrode, etching is performed on an exposed portion of the insulating film pattern.
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