[go: up one dir, main page]

JP2014175647A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014175647A
JP2014175647A JP2013050315A JP2013050315A JP2014175647A JP 2014175647 A JP2014175647 A JP 2014175647A JP 2013050315 A JP2013050315 A JP 2013050315A JP 2013050315 A JP2013050315 A JP 2013050315A JP 2014175647 A JP2014175647 A JP 2014175647A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
insulating layer
insulating film
gate electrode
width
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.)
Pending
Application number
JP2013050315A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Maki
幸生 牧
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.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
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 Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2013050315A priority Critical patent/JP2014175647A/en
Publication of JP2014175647A publication Critical patent/JP2014175647A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

【課題】自己整合技術により形成されるコンタクト孔が所定の位置よりずれて形成された場合においても、コンタクトとゲート電極とのショートマージンを確保し両者間の短絡を抑制する半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板SUBと、ゲート電極GEと、絶縁層ILと、層間絶縁膜II1とを備える。上記ゲート電極GEは、第1の電極層PSと、第1の電極層PSの上に形成される第2の電極層WSとを含む。層間絶縁膜II1には、ゲート電極GEの真上に位置する部分を有するコンタクトホールSAが形成される。上記絶縁層ILと層間絶縁膜II1とは互いに異なる材質である。第2の電極層WSの幅は、絶縁層ILの幅よりも細い。
【選択図】図6
A semiconductor device and a method of manufacturing the same that secures a short margin between a contact and a gate electrode and suppresses a short circuit between the contact holes formed by self-alignment technology even when the contact holes are formed with a deviation from a predetermined position. I will provide a.
A semiconductor substrate SUB, a gate electrode GE, an insulating layer IL, and an interlayer insulating film II1 are provided. The gate electrode GE includes a first electrode layer PS and a second electrode layer WS formed on the first electrode layer PS. A contact hole SA having a portion located directly above the gate electrode GE is formed in the interlayer insulating film II1. The insulating layer IL and the interlayer insulating film II1 are made of different materials. The width of the second electrode layer WS is narrower than the width of the insulating layer IL.
[Selection] Figure 6

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

高集積化および微細化により、半導体装置を構成する微細素子が複数、平面視において重なるよう多層化する傾向が強まっている。半導体装置の多層化に伴い、半導体基板の表面上に形成されるトランジスタのゲート電極と、当該トランジスタより上側の層とが、プラグと呼ばれる接続層およびコンタクトと呼ばれる導電層により電気的に接続される技術が往々にして用いられる。   Due to high integration and miniaturization, there is an increasing tendency to make a plurality of microelements constituting a semiconductor device overlap in a plan view. Along with the increase in the number of semiconductor devices, a gate electrode of a transistor formed on the surface of a semiconductor substrate and a layer above the transistor are electrically connected by a connection layer called a plug and a conductive layer called a contact. Technology is often used.

また高集積化および微細化により、半導体基板の表面上に形成される複数のトランジスタの間の領域が狭くなる。このため加工の位置合わせ精度次第では、複数のトランジスタの間の領域の真上に形成されるべきコンタクトが所望の位置に対してずれた位置に形成される可能性が高くなる。コンタクトがずれた位置に形成されれば、コンタクトと当該コンタクトに隣り合うゲート電極とが短絡を起こす可能性がある。   In addition, with high integration and miniaturization, a region between a plurality of transistors formed over the surface of a semiconductor substrate is narrowed. Therefore, depending on the alignment accuracy of processing, there is a high possibility that a contact to be formed immediately above a region between a plurality of transistors is formed at a position shifted from a desired position. If the contact is formed at a shifted position, a short circuit may occur between the contact and the gate electrode adjacent to the contact.

以上のような不具合を抑制するために、コンタクトを形成するための開口部の形成は、従来の通常の写真製版技術に代わり、形成される薄膜の材質間のエッチング選択比の違いを利用した自己整合と呼ばれる技術によりなされるケースが増えている。自己整合により開口部を形成する技術は、たとえば特開2003−100769号公報(特許文献1)に開示されている。   In order to suppress the above-described problems, the formation of the opening for forming the contact is performed by using the difference in etching selectivity between the materials of the thin film to be formed instead of the conventional normal photolithography technique. Increasing cases are being done by a technique called alignment. A technique for forming an opening by self-alignment is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-1000076 (Patent Document 1).

なおゲート電極は、その抵抗値を下げるために、たとえば多結晶シリコン膜と高融点金属のシリサイド膜との2層が積層された構成が用いられることが多い。このような技術は、たとえば特開2000−133802号公報(特許文献2)に開示されている。   In order to lower the resistance value of the gate electrode, for example, a structure in which two layers of a polycrystalline silicon film and a refractory metal silicide film are laminated is often used. Such a technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-133802 (Patent Document 2).

特開2003−100769号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-1000076 特開2000−133802号公報JP 2000-133802 A

特許文献1では、自己整合技術により形成されるコンタクト孔が、隣り合う1対のゲート電極に挟まれる領域の中央に位置するように形成されることを前提とした記載がなされており、コンタクト孔が所望の位置に対して左右方向にずれる場合について何ら考慮されていない。特許文献1においてコンタクト孔が左右方向にずれて形成されれば、コンタクト孔内の導電層とゲート電極とが短絡を起こす可能性がある。また特許文献2においては多結晶シリコン膜とシリサイド膜との2層構造について記載されるに過ぎず、そもそも自己整合技術を用いて形成された半導体装置に関する記載がない。   Patent Document 1 describes that the contact hole formed by the self-alignment technique is formed so as to be positioned at the center of a region sandwiched between a pair of adjacent gate electrodes. No consideration is given to the case where the angle is shifted in the left-right direction with respect to the desired position. In Patent Document 1, if the contact hole is formed to be shifted in the left-right direction, the conductive layer in the contact hole and the gate electrode may be short-circuited. Patent Document 2 only describes a two-layer structure of a polycrystalline silicon film and a silicide film, and there is no description about a semiconductor device formed using a self-alignment technique.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、半導体装置は、半導体基板と、ゲート電極と、絶縁層と、層間絶縁膜とを備える。上記ゲート電極は、第1の電極層と、第1の電極層の上に形成される第2の電極層とを含む。層間絶縁膜には、ゲート電極の真上に位置する部分を有するコンタクトホールが形成される。上記絶縁層と層間絶縁膜とは互いに異なる材質である。第2の電極層の幅は、絶縁層の幅よりも細い。   According to one embodiment, a semiconductor device includes a semiconductor substrate, a gate electrode, an insulating layer, and an interlayer insulating film. The gate electrode includes a first electrode layer and a second electrode layer formed on the first electrode layer. A contact hole having a portion located directly above the gate electrode is formed in the interlayer insulating film. The insulating layer and the interlayer insulating film are made of different materials. The width of the second electrode layer is narrower than the width of the insulating layer.

他の実施の形態によれば、半導体装置の製造方法は、まず半導体基板の主表面に、第1の電極層と、第1の電極層の上に形成される第2の電極層とを含むゲート電極が形成される。ゲート電極上に絶縁層が形成され、ゲート電極と絶縁層とを覆うように主表面上に層間絶縁膜が形成される。層間絶縁膜のゲート電極の真上に位置する部分にコンタクトホールが形成される。上記絶縁層と層間絶縁膜とは互いに異なる材質である。第2の電極層の幅は、絶縁層の幅よりも細い。   According to another embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device first includes a first electrode layer and a second electrode layer formed on the first electrode layer on a main surface of a semiconductor substrate. A gate electrode is formed. An insulating layer is formed on the gate electrode, and an interlayer insulating film is formed on the main surface so as to cover the gate electrode and the insulating layer. A contact hole is formed in a portion of the interlayer insulating film located immediately above the gate electrode. The insulating layer and the interlayer insulating film are made of different materials. The width of the second electrode layer is narrower than the width of the insulating layer.

一実施の形態および他の実施の形態によれば、自己整合技術を用いて、短絡が抑制された信頼性の高い半導体装置を提供することができる。   According to one embodiment and another embodiment, a highly reliable semiconductor device in which a short circuit is suppressed can be provided by using a self-alignment technique.

一実施の形態に係る半導体装置の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a semiconductor device according to an embodiment. 一実施の形態に係る半導体装置を構成するメモリセルの等価回路図である。1 is an equivalent circuit diagram of a memory cell constituting a semiconductor device according to an embodiment. 図2の等価回路を具体的に説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the equivalent circuit of FIG. 2 concretely. メモリ領域におけるおおむね層間絶縁膜II3と同一の層の構成を示す概略平面図(A)と、メモリ領域におけるおおむね層間絶縁膜II3およびそれより下側の各層のドライバトランジスタおよびアクセストランジスタの全体的な配置を示す概略平面図(B)と、である。Schematic plan view (A) showing the configuration of the same layer as the interlayer insulating film II3 in the memory region, and the overall arrangement of the driver transistor and the access transistor of the interlayer insulating film II3 and the layers below it in the memory region. It is a schematic plan view (B) showing 図3および図4のV−V線に沿う、メモリ領域を図3に直交する方向から見た概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the memory region taken along a line VV in FIGS. 3 and 4 when viewed from a direction orthogonal to FIG. 3. 一実施の形態の構成の第1例を図5より一般的に示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the 1st example of the structure of one embodiment more generally than FIG. 一実施の形態の構成の第2例を図5より一般的に示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the 2nd example of the structure of one embodiment more generally than FIG. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の第1工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 1st process of the manufacturing method of the semiconductor device in one Embodiment. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の第2工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 2nd process of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment. 一実施の形態の図6に示す第1例における半導体装置の製造方法の第3工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 3rd process of the manufacturing method of the semiconductor device in the 1st example shown in FIG. 6 of one embodiment. 一実施の形態の図7に示す第2例における半導体装置の製造方法の第3工程を示す概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a third step of the method for manufacturing the semiconductor device in the second example shown in FIG. 7 of the embodiment. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の、図10に続く第4工程を示す概略断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a fourth step following FIG. 10 in the method for manufacturing a semiconductor device in one embodiment. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の第5工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 5th process of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の第6工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 6th process of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の第7工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 7th process of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の第8工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 8th process of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の第9工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 9th process of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の第10工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 10th process of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の第11工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 11th process of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の第12工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 12th process of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment. 一実施の形態における半導体装置の製造方法の第13工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 13th process of the manufacturing method of the semiconductor device in one embodiment. 比較例の構成を図5より一般的に示した概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which showed the structure of the comparative example more generally than FIG. 比較例における半導体装置の製造方法の、図10に相当する工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the process corresponded in FIG. 10 of the manufacturing method of the semiconductor device in a comparative example. 比較例における半導体装置の製造方法の、図12に相当する工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the process corresponded in FIG. 12 of the manufacturing method of the semiconductor device in a comparative example. タングステンシリサイド層の幅W1および絶縁層ILの幅W2を定義するための概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for defining a width W1 of a tungsten silicide layer and a width W2 of an insulating layer IL. タングステンシリサイド層の幅とシート抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the width | variety of a tungsten silicide layer, and sheet resistance. コンタクトとトランジスタのゲート電極および絶縁層との位置関係を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the positional relationship of a contact, the gate electrode of a transistor, and an insulating layer.

以下、一実施の形態について図に基づいて説明する。
図1を参照して、一実施の形態の半導体装置DVは、たとえばシリコン単結晶からなる半導体ウェハなどの半導体基板SUBの表面上に複数種類の回路が形成された半導体チップである。一例として、半導体装置DVを構成する回路として、メモリセルアレイ(メモリ領域)と周辺回路領域と、パッド領域PDとを有している。
Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, a semiconductor device DV according to an embodiment is a semiconductor chip in which a plurality of types of circuits are formed on the surface of a semiconductor substrate SUB such as a semiconductor wafer made of silicon single crystal. As an example, the circuit constituting the semiconductor device DV has a memory cell array (memory area), a peripheral circuit area, and a pad area PD.

メモリセルアレイはSRAM(Static Random Access Memory)を含む、半導体装置DVの主要なメモリ領域である。平面視におけるメモリセルアレイの外部には周辺回路領域およびパッド領域PDが形成されている。パッド領域PDはたとえばメモリセルアレイの外部に、互いに間隔をあけて複数形成されている。   The memory cell array is a main memory area of the semiconductor device DV including an SRAM (Static Random Access Memory). A peripheral circuit region and a pad region PD are formed outside the memory cell array in plan view. A plurality of pad regions PD are formed, for example, outside the memory cell array at intervals.

次に、本実施の形態としての半導体装置の構成について図2のメモリセルを挙げて説明する。   Next, the structure of the semiconductor device as the present embodiment will be described with reference to the memory cell of FIG.

図2を参照して、本実施の形態における半導体装置は、ビット線対BLおよびZBLと、ワード線WLと、フリップフロップ回路と、1対のアクセストランジスタT5,T6とを有するSRAMをメモリセルとして有する。   Referring to FIG. 2, in the semiconductor device in the present embodiment, an SRAM having a bit line pair BL and ZBL, a word line WL, a flip-flop circuit, and a pair of access transistors T5 and T6 is used as a memory cell. Have.

フリップフロップ回路は、ドライバトランジスタT1,T2と、負荷トランジスタT3,T4とを有している。ドライバトランジスタT1および負荷トランジスタT3は一方のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)インバータを形成し、ドライバトランジスタT2および負荷トランジスタT4は他方のCMOSインバータを形成している。フリップフロップ回路は、これらの2つのCMOSインバータからなる。SRAMはフリップフロップ回路を有することにより、情報として蓄えられた電荷を所定の周期で元に戻すいわゆるリフレッシュと呼ばれる処理を不要とする半導体記憶装置である。本実施の形態におけるSRAMはさらに、DRAM(Dynamic Random Access Memory)としてのキャパシタC1,C2を有している。   The flip-flop circuit has driver transistors T1 and T2 and load transistors T3 and T4. The driver transistor T1 and the load transistor T3 form one CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) inverter, and the driver transistor T2 and the load transistor T4 form the other CMOS inverter. The flip-flop circuit is composed of these two CMOS inverters. An SRAM is a semiconductor memory device that has a flip-flop circuit and thus eliminates a process called so-called refresh that restores charges stored as information at a predetermined cycle. The SRAM in the present embodiment further includes capacitors C1 and C2 as DRAMs (Dynamic Random Access Memory).

フリップフロップ回路を構成するドライバトランジスタT1,T2は、たとえばnチャネル型のMOSトランジスタである。負荷トランジスタT3,T4は、たとえばpチャネル型のTFT(Thin Film Transistor)である。またアクセストランジスタT5,T6は、たとえばnチャネル型のMOSトランジスタである。このように本実施の形態のSRAMは、負荷トランジスタがTFTであり、かつDRAMとしてのキャパシタが付加された、いわゆるAdvanced SRAMである。   Driver transistors T1 and T2 constituting the flip-flop circuit are, for example, n-channel MOS transistors. The load transistors T3 and T4 are, for example, p-channel TFTs (Thin Film Transistors). Access transistors T5 and T6 are, for example, n-channel MOS transistors. As described above, the SRAM of the present embodiment is a so-called Advanced SRAM in which the load transistor is a TFT and a capacitor as a DRAM is added.

フリップフロップ回路においては、ドライバトランジスタT1および負荷トランジスタT3のゲート電極とキャパシタC1とが互いに電気的に接続され、これらはアクセストランジスタT6のソース電極Sと電気的に接続される。アクセストランジスタT6のソース電極SはドライバトランジスタT2および負荷トランジスタT4のドレイン電極Dと電気的に接続されており、これらが接続された領域は第1の記憶ノード部として機能する。   In the flip-flop circuit, the gate electrodes of driver transistor T1 and load transistor T3 and capacitor C1 are electrically connected to each other, and these are electrically connected to source electrode S of access transistor T6. The source electrode S of the access transistor T6 is electrically connected to the drain electrode D of the driver transistor T2 and the load transistor T4, and the region where these are connected functions as a first storage node portion.

ドライバトランジスタT2および負荷トランジスタT4のゲート電極とキャパシタC2とが互いに電気的に接続され、これらはアクセストランジスタT5のソース電極Sと電気的に接続される。アクセストランジスタT5のソース電極SはドライバトランジスタT1および負荷トランジスタT3のドレイン電極Dと電気的に接続されており、これらが接続された領域は第2の記憶ノード部として機能する。   The gate electrodes of driver transistor T2 and load transistor T4 and capacitor C2 are electrically connected to each other, and these are electrically connected to source electrode S of access transistor T5. The source electrode S of the access transistor T5 is electrically connected to the drain electrode D of the driver transistor T1 and the load transistor T3, and the region where these are connected functions as a second storage node portion.

ドライバトランジスタT1,T2のソース電極SはGND電位に電気的に接続されており、負荷トランジスタT3,T4のソース電極Sは、電圧Vccを印加するVcc配線(電源供給配線)に電気的に接続されている。さらにキャパシタC1,C2は、上記電圧Vccの1/2である電圧Vcc/2を印加するVcc/2配線に電気的に接続されている。1対のビット線対BLおよびZBLのそれぞれは、1対のアクセストランジスタT5およびT6のドレイン電極Dと接続される。   The source electrodes S of the driver transistors T1 and T2 are electrically connected to the GND potential, and the source electrodes S of the load transistors T3 and T4 are electrically connected to a Vcc wiring (power supply wiring) that applies the voltage Vcc. ing. Further, the capacitors C1 and C2 are electrically connected to a Vcc / 2 wiring that applies a voltage Vcc / 2 that is ½ of the voltage Vcc. Each of the pair of bit lines BL and ZBL is connected to the drain electrodes D of the pair of access transistors T5 and T6.

次に、図2に示す半導体装置のより具体的な構成について、図3の概略断面図を用いて説明する。ただし図3の断面図は、特定の領域における断面の態様を示す図ではなく、図2に示すトランジスタやキャパシタなどの各要素が半導体装置内で呈する形を説明するために寄せ集めたものである。   Next, a more specific structure of the semiconductor device shown in FIG. 2 will be described with reference to the schematic cross-sectional view of FIG. However, the cross-sectional view of FIG. 3 is not a view showing a cross-sectional aspect in a specific region, but is gathered together to explain the shape of each element such as a transistor and a capacitor shown in FIG. 2 in the semiconductor device. .

図3を参照して、一実施の形態の半導体装置は、たとえばシリコン単結晶からなるn型の半導体基板SUBの一方の主表面に形成されている。   Referring to FIG. 3, the semiconductor device of one embodiment is formed on one main surface of an n-type semiconductor substrate SUB made of, for example, a silicon single crystal.

半導体基板SUBの主表面にはメモリ領域と周辺回路領域とが形成されている。メモリ領域は上記の図1のSRAM(特にAdvanced SRAM)が形成される領域であり、周辺回路領域とは図1のSRAMが形成される領域の周辺の、たとえば信号入出力回路が形成される領域である。なお図3のメモリ領域は後述する図4(B)のIII−III線に沿う部分の概略断面図である。しかし上記のように図3は各要素の寄せ集めにすぎず、図3中の第2コンタクトSCおよびこれより下側の各層については図4(B)のIII−III線に沿う部分の概略断面図を忠実に示しているが、図3中の下層配線2Gおよびこれより上側の各層については図3中の第2コンタクトSCおよびこれより下側の各層の態様と必ずしも整合していない。上記下側の各層は、あくまで各層に存在するキャパシタなどの要素を寄せ集めた一例として示している。   A memory region and a peripheral circuit region are formed on the main surface of the semiconductor substrate SUB. The memory area is an area in which the SRAM of FIG. 1 (particularly Advanced SRAM) is formed, and the peripheral circuit area is an area around the area in which the SRAM of FIG. 1 is formed, for example, a signal input / output circuit. It is. Note that the memory region in FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. However, as described above, FIG. 3 is merely a collection of each element, and the second contact SC in FIG. 3 and the layers below this are schematically cross-sectional views taken along the line III-III in FIG. Although the figure is faithfully shown, the lower layer wiring 2G in FIG. 3 and each layer above this are not necessarily consistent with the mode of the second contact SC and each layer below this in FIG. Each of the lower layers is shown as an example in which elements such as capacitors existing in each layer are gathered together.

メモリ領域は分離領域と活性領域とを有している。メモリ領域の半導体基板SUBの表面の一部には、分離領域としてのSTI(Shallow Trench Isolation)が形成されている。このSTIは、半導体基板SUBの表面に形成された溝内に絶縁層SIを埋め込むことにより形成されている。   The memory area has an isolation area and an active area. STI (Shallow Trench Isolation) as an isolation region is formed on a part of the surface of the semiconductor substrate SUB in the memory region. This STI is formed by embedding an insulating layer SI in a groove formed on the surface of the semiconductor substrate SUB.

メモリ領域における分離領域以外のSTIが形成されていない領域はいわゆる活性領域である。活性領域は半導体基板SUBの表面に複数、たとえばその一方の端部側および当該一方の端部側の反対側である他方の端部側に形成される分離領域に挟まれるように、形成される。活性領域は、たとえばp型の導電性不純物が注入されたp型ウェル領域PWLに形成されている。この場合、メモリ領域における1つの活性領域と、当該1つの活性領域と互いに隣り合う他の活性領域とは、当該1つの活性領域と他の活性領域との間に挟まれる分離領域により、互いに電気的に分離されている。   A region where no STI is formed other than the isolation region in the memory region is a so-called active region. A plurality of active regions are formed on the surface of the semiconductor substrate SUB, for example, so as to be sandwiched between isolation regions formed on one end side and the other end side opposite to the one end side. . The active region is formed in, for example, a p-type well region PWL into which p-type conductive impurities are implanted. In this case, one active region in the memory region and another active region adjacent to the one active region are electrically connected to each other by an isolation region sandwiched between the one active region and the other active region. Separated.

それぞれの活性領域における半導体基板SUBの表面には複数の(n型)MOSトランジスタが形成されており、当該トランジスタは、1対のソース/ドレイン領域S/Dを有している。たとえば図3のメモリ領域の左側および右側の領域S/Dは、アクセストランジスタのソース領域S(図2のソース電極Sに対応)とドライバトランジスタのドレイン領域D(図2のドレイン電極Dに対応)とが平面的に重なりあった領域であり、アクセストランジスタとドライバトランジスタとが当該領域S/Dを共有している。そしてこれらの領域S/Dが図3における活性領域に相当する。このことは後述する図4(B)および図5を参照することにより明らかである。また図3の中央の活性領域に形成される領域Dは、アクセストランジスタT5,T6のドレイン領域Dであり、図3に示されないが後述するようにビット線BLと接続されている。   A plurality of (n-type) MOS transistors are formed on the surface of the semiconductor substrate SUB in each active region, and the transistor has a pair of source / drain regions S / D. For example, the left and right regions S / D of the memory region in FIG. 3 are the source region S of the access transistor (corresponding to the source electrode S in FIG. 2) and the drain region D of the driver transistor (corresponding to the drain electrode D in FIG. 2). Are overlapping regions, and the access transistor and the driver transistor share the region S / D. These regions S / D correspond to the active regions in FIG. This is apparent by referring to FIGS. 4B and 5 described later. A region D formed in the central active region in FIG. 3 is the drain region D of the access transistors T5 and T6 and is connected to the bit line BL as will be described later, although not shown in FIG.

上記の絶縁層SIなどが形成された半導体基板SUBの主表面を覆うように、たとえばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜II1が形成されている。この層間絶縁膜II1と同一の層としてプラグ導電層BSが複数、互いに間隔をあけて形成されている。プラグ導電層BSは、層間絶縁膜II1の一部の領域に形成された開口部内を埋める、たとえば導電性不純物が添加された多結晶シリコンにより形成される。プラグ導電層BSは、たとえば半導体基板SUBの主表面の1対のソース/ドレイン領域S/Dに達するように、層間絶縁膜II1の比較的下側の領域を主表面に直交する方向(図3の上下方向)に延在するように形成されている。   An interlayer insulating film II1 made of, for example, a silicon oxide film is formed so as to cover the main surface of the semiconductor substrate SUB on which the insulating layer SI and the like are formed. A plurality of plug conductive layers BS are formed at the same interval as the same layer as the interlayer insulating film II1. Plug conductive layer BS is formed of, for example, polycrystalline silicon to which a conductive impurity is added to fill in an opening formed in a partial region of interlayer insulating film II1. Plug conductive layer BS has, for example, a direction in which a relatively lower region of interlayer insulating film II1 is orthogonal to the main surface so as to reach a pair of source / drain regions S / D on the main surface of semiconductor substrate SUB (FIG. 3). In the vertical direction).

層間絶縁膜II1の上に、たとえばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜II2が形成されており、層間絶縁膜II2の上面に接するように、たとえばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜II3が形成されている。さらにその上にはたとえばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜II4,II5,II6が順次形成されている。また層間絶縁膜II6の上面に接するようにたとえばシリコン窒化膜からなる層間絶縁膜I1が形成されている。さらに層間絶縁膜I1の上面に接するように、たとえばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜II7,II8,II9,II10が順次形成されている。   An interlayer insulating film II2 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the interlayer insulating film II1, and an interlayer insulating film II3 made of, for example, a silicon oxide film is formed in contact with the upper surface of the interlayer insulating film II2. . Further thereon, interlayer insulating films II4, II5, II6 made of, for example, silicon oxide films are sequentially formed. Further, an interlayer insulating film I1 made of, for example, a silicon nitride film is formed so as to be in contact with the upper surface of the interlayer insulating film II6. Further, interlayer insulating films II7, II8, II9, and II10 made of, for example, a silicon oxide film are sequentially formed so as to be in contact with the upper surface of the interlayer insulating film I1.

層間絶縁膜II2の上には(上面に接するように)、互いに間隔をあけて複数(たとえば5つ)のビット線BLが形成されている。ビット線BLは図3の紙面奥行き方向に延在している。ビット線BLの上面および側面を覆うように被覆絶縁膜CLが形成されており、ビット線BLと被覆絶縁膜CL(後述する側壁絶縁膜SWを含む)とを含む配線構造LEが形成されている。ビット線BLは、たとえば図示されないコンタクト導電層により、たとえば図3のメモリ領域の中央にあるアクセストランジスタT5,T6のドレイン領域Dと電気的に接続されている。   A plurality of (for example, five) bit lines BL are formed on the interlayer insulating film II2 so as to be in contact with each other (so as to be in contact with the upper surface). The bit line BL extends in the depth direction of the paper surface of FIG. A covering insulating film CL is formed so as to cover the upper surface and side surfaces of the bit line BL, and a wiring structure LE including the bit line BL and the covering insulating film CL (including a side wall insulating film SW described later) is formed. . Bit line BL is electrically connected to drain region D of access transistors T5 and T6 at the center of the memory region of FIG. 3, for example, by a contact conductive layer (not shown).

ビット線BLは、いわゆるビット線として機能するものと、グランド線として機能するものとが混在している。たとえば図3には5つのビット線BLが並んでいるが、このうち3つはビット線として機能し、残り2つはグランド線として機能するものとすることができる。   The bit line BL is a mixture of what functions as a so-called bit line and what functions as a ground line. For example, five bit lines BL are arranged in FIG. 3, but three of them can function as bit lines and the other two can function as ground lines.

層間絶縁膜II2および配線構造LEを覆うように層間絶縁膜II3が形成されており、層間絶縁膜II3上には、下層配線2Gが形成されている。下層配線2Gは図2における第1及び第2の記憶ノード部に相当する。   An interlayer insulating film II3 is formed so as to cover the interlayer insulating film II2 and the wiring structure LE, and a lower layer wiring 2G is formed on the interlayer insulating film II3. The lower layer wiring 2G corresponds to the first and second storage node portions in FIG.

またメモリ領域における層間絶縁膜II1,II2と同一の層として第1コンタクト1Bおよび第2コンタクトSCが形成されている。なおここでは第1コンタクト1Bと第2コンタクトSCとを総括してコンタクトCTと定義する。   A first contact 1B and a second contact SC are formed as the same layer as the interlayer insulating films II1 and II2 in the memory region. Here, the first contact 1B and the second contact SC are collectively defined as a contact CT.

コンタクトCTは、プラグ導電層BSと同様に、層間絶縁膜II1の一部の領域に形成された開口部内を埋める、たとえば導電性不純物が添加された多結晶シリコンにより形成される。コンタクトCTは、たとえばプラグ導電層BSに達するように、層間絶縁膜II1の比較的上側の領域を主表面に直交する方向に延在するように形成されている。   Similar to the plug conductive layer BS, the contact CT is formed of, for example, polycrystalline silicon to which a conductive impurity is added, filling the opening formed in a partial region of the interlayer insulating film II1. Contact CT is formed so as to extend in a direction perpendicular to the main surface in a relatively upper region of interlayer insulating film II1 so as to reach plug conductive layer BS, for example.

より詳細には、第1コンタクト1Bはビット線BLから、層間絶縁膜II2,II1を貫通して真下のプラグ導電層BSに達するように、主表面に直交する方向に延在している。第2コンタクトSCは下層配線2Gから、層間絶縁膜II3,II2,II1を貫通して真下のプラグ導電層BSに達するように、主表面に直交する方向に延在している。第2コンタクトSCは図3において隣り合う1対の配線構造LEの間の領域を貫通している。   More specifically, the first contact 1B extends from the bit line BL in a direction perpendicular to the main surface so as to pass through the interlayer insulating films II2 and II1 and reach the plug conductive layer BS immediately below. Second contact SC extends in a direction orthogonal to the main surface so as to pass through interlayer insulating films II3, II2 and II1 and reach plug conductive layer BS immediately below from lower layer wiring 2G. The second contact SC passes through a region between a pair of adjacent wiring structures LE in FIG.

下層配線2Gは、たとえば第2コンタクトSCにより、より上層に形成されるキャパシタとより下層に形成されたトランジスタとを電気的に接続するために配置される配線である。下層配線2Gは、概ねキャパシタと平面視において重なる領域に形成されることが好ましい。下層配線2Gは、たとえば不純物イオンを有する多結晶シリコン膜から構成されることが好ましい。また下層に形成されるトランジスタがたとえばnチャネル型トランジスタである場合には、下層配線2Gは当該トランジスタTGとの電気的な接続を容易にするため、たとえばn型の不純物イオンを含む多結晶シリコンから構成されていてもよい。   The lower layer wiring 2G is a wiring arranged to electrically connect a capacitor formed in an upper layer and a transistor formed in a lower layer by, for example, the second contact SC. The lower layer wiring 2G is preferably formed in a region that generally overlaps the capacitor in plan view. Lower layer wiring 2G is preferably composed of, for example, a polycrystalline silicon film having impurity ions. When the transistor formed in the lower layer is, for example, an n-channel transistor, the lower layer wiring 2G is made of, for example, polycrystalline silicon containing n-type impurity ions in order to facilitate electrical connection with the transistor TG. It may be configured.

層間絶縁膜II4上には、多結晶シリコン層TPが形成されている。多結晶シリコン層TPは不純物イオンが導入された多結晶シリコンよりなる半導体層であり、SRAMの負荷トランジスタT3,T4(図2参照)としてのTFTのチャネル領域と、そのチャネル領域を挟む1対のソース/ドレイン領域とを有している。また多結晶シリコン層TPには、TFTに電源を供給するための電源供給配線の一部が含まれる。多結晶シリコン層TPは、概ねキャパシタと平面視において重なる領域に形成されることが好ましい。   A polycrystalline silicon layer TP is formed on the interlayer insulating film II4. The polycrystalline silicon layer TP is a semiconductor layer made of polycrystalline silicon into which impurity ions are introduced, and a channel region of a TFT as SRAM load transistors T3 and T4 (see FIG. 2) and a pair of sandwiching the channel region Source / drain regions. The polycrystalline silicon layer TP includes a part of power supply wiring for supplying power to the TFT. The polycrystalline silicon layer TP is preferably formed in a region that generally overlaps the capacitor in plan view.

層間絶縁膜II5上には、TFTのゲート電極層TDが形成されている。ゲート電極層TDは不純物イオンを有する多結晶シリコンを含む半導体層であることが好ましい。   A TFT gate electrode layer TD is formed on the interlayer insulating film II5. The gate electrode layer TD is preferably a semiconductor layer containing polycrystalline silicon having impurity ions.

ゲート電極層TDと下層配線2Gとの電気的な接続は、データノードコンタクトDBと呼ばれる導電層によりなされることが好ましい。このデータノードコンタクトDBはゲート電極層TDから下層配線2Gに向けて延在する途中で、多結晶シリコン層TPの端部と接し、多結晶シリコン層TPと電気的に接続されるものである。データノードコンタクトDBは、SRAMのフリップフロップ回路(クロスカップル)を形成するための導電層であり、たとえばゲート電極層TDと同様に不純物イオンを有する多結晶シリコンを含む半導体層により形成される。データノードコンタクトDBは、ゲート電極層TDから下層配線2Gまで、層間絶縁膜を貫通するように、半導体基板SUBの表面に略垂直な方向に延在するように形成されることが好ましい。   The electrical connection between the gate electrode layer TD and the lower layer wiring 2G is preferably made by a conductive layer called a data node contact DB. The data node contact DB is in contact with the end portion of the polycrystalline silicon layer TP and is electrically connected to the polycrystalline silicon layer TP while extending from the gate electrode layer TD toward the lower layer wiring 2G. The data node contact DB is a conductive layer for forming an SRAM flip-flop circuit (cross couple), and is formed of a semiconductor layer containing polycrystalline silicon having impurity ions, for example, like the gate electrode layer TD. The data node contact DB is preferably formed so as to extend from the gate electrode layer TD to the lower layer wiring 2G in a direction substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate SUB so as to penetrate the interlayer insulating film.

データノードコンタクトDBは、ゲート電極層TDより上方の層、たとえばゲート電極層TDとキャパシタとを電気的に接続するように形成されてもよく、下層配線2Gより下方の層、たとえば下層配線2Gとプラグ導電層BSとを電気的に接続するように形成されてもよい。この場合データノードコンタクトDBは、たとえばキャパシタからゲート電極層TD、多結晶シリコン層TPおよび下層配線2Gを貫通し、プラグ導電層BSに達するように形成されてもよい。   The data node contact DB may be formed to electrically connect a layer above the gate electrode layer TD, for example, the gate electrode layer TD and the capacitor, and a layer below the lower layer wiring 2G, for example, the lower layer wiring 2G. The plug conductive layer BS may be formed so as to be electrically connected. In this case, the data node contact DB may be formed so as to penetrate the gate electrode layer TD, the polycrystalline silicon layer TP, and the lower layer wiring 2G from the capacitor and reach the plug conductive layer BS, for example.

層間絶縁膜II6上には、キャパシタが形成される。キャパシタは、データノードコンタクトDBの上面に接することにより、データノードコンタクトDBと電気的に接続されている。   A capacitor is formed on the interlayer insulating film II6. The capacitor is electrically connected to the data node contact DB by contacting the upper surface of the data node contact DB.

キャパシタより上方の、たとえば層間絶縁膜II8上および層間絶縁膜II9上には、メタル配線MTLが形成されている。メタル配線MTLはたとえばアルミニウム、アルミニウム銅の合金、銅、タングステンなどからなり、その上面および下面が、たとえばタンタル、チタン、窒化チタンなどからなるバリアメタルBRLにて覆われることが好ましい。また上記のメタル配線MTL同士の接続や、メタル配線MTLとビット線BLとの接続は、たとえば銅やタングステンなどからなるメタルコンタクト導電層MCTによりなされることが好ましい。   Metal interconnection MTL is formed above the capacitor, for example, on interlayer insulating film II8 and interlayer insulating film II9. Metal interconnection MTL is preferably made of, for example, aluminum, an aluminum-copper alloy, copper, tungsten, or the like, and its upper and lower surfaces are preferably covered with a barrier metal BRL made of, for example, tantalum, titanium, titanium nitride, or the like. Further, the connection between the metal wirings MTL and the connection between the metal wiring MTL and the bit line BL are preferably made by a metal contact conductive layer MCT made of, for example, copper or tungsten.

一方、周辺回路領域にはたとえばn型の導電性不純物が注入されたn型ウェル領域NWLが形成されているが、これはp型ウェル領域PWLであってもよい。周辺回路領域にもメモリ領域と同様に分離領域と活性領域とを有している。分離領域における半導体基板SUBの表面の一部には絶縁層SIからなるSTIが形成されている。また活性領域における半導体基板SUBの表面には複数の(p型)MOSトランジスタTGが形成されている。トランジスタTGは、1対のソース/ドレイン領域S/Dと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GEと、絶縁層ILとを有している。1対のソース/ドレイン領域S/Dの各々は半導体基板SUBの表面に形成されている。ゲート絶縁膜GIは1対のソース/ドレイン領域S/Dに挟まれる半導体基板SUBの表面上に形成されている。ゲート電極GEおよび絶縁層ILはゲート絶縁膜GI上に形成されており、ゲート電極GEと絶縁層ILとがこの順に積層された積層構造を有している。ゲート電極GEはたとえば多結晶シリコン層PSとタングステンシリサイド層WSとがこの順に積層されたいわゆるポリサイド構造となっている。絶縁層ILはたとえばシリコン酸化膜および/またはシリコン窒化膜からなり、当該絶縁層ILをマスクとしてゲート電極GEがエッチングされる。このゲート電極GE、絶縁層ILの側壁には側壁絶縁膜SWが形成されている。側壁絶縁膜SWはたとえばシリコン窒化膜からなることが好ましいが、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との組合せでもよい。なお、絶縁膜ILおよび側壁絶縁膜SWはメモリセル部では自己整合技術を行なう際のエッチングのストッパ膜となる。   On the other hand, in the peripheral circuit region, for example, an n-type well region NWL into which an n-type conductive impurity is implanted is formed, but this may be a p-type well region PWL. The peripheral circuit region also has an isolation region and an active region like the memory region. An STI made of an insulating layer SI is formed on a part of the surface of the semiconductor substrate SUB in the isolation region. A plurality of (p-type) MOS transistors TG are formed on the surface of the semiconductor substrate SUB in the active region. The transistor TG has a pair of source / drain regions S / D, a gate insulating film GI, a gate electrode GE, and an insulating layer IL. Each of the pair of source / drain regions S / D is formed on the surface of the semiconductor substrate SUB. The gate insulating film GI is formed on the surface of the semiconductor substrate SUB sandwiched between the pair of source / drain regions S / D. The gate electrode GE and the insulating layer IL are formed on the gate insulating film GI, and has a stacked structure in which the gate electrode GE and the insulating layer IL are stacked in this order. The gate electrode GE has, for example, a so-called polycide structure in which a polycrystalline silicon layer PS and a tungsten silicide layer WS are stacked in this order. The insulating layer IL is made of, for example, a silicon oxide film and / or a silicon nitride film, and the gate electrode GE is etched using the insulating layer IL as a mask. A sidewall insulating film SW is formed on the sidewalls of the gate electrode GE and the insulating layer IL. Sidewall insulating film SW is preferably made of, for example, a silicon nitride film, but may be a combination of a silicon oxide film and a silicon nitride film. The insulating film IL and the sidewall insulating film SW serve as etching stopper films when performing the self-alignment technique in the memory cell portion.

なお図3においてはゲート電極GE上に絶縁層ILが形成されるが、図3の断面図に示されない紙面奥行き方向に延びる領域において、ゲート電極GEは他の配線と電気的に接続されている。また詳細な説明を省略するが、周辺回路領域のそれぞれのトランジスタTGは、コンタクト導電層CTC、ビット線BLと同一の層としての導電層、およびメタルコンタクト導電層MCT、などを介してメタル配線MTLと電気的に接続されている。   In FIG. 3, the insulating layer IL is formed over the gate electrode GE. However, the gate electrode GE is electrically connected to other wirings in a region extending in the depth direction of the paper not shown in the cross-sectional view of FIG. . Although not described in detail, each transistor TG in the peripheral circuit region includes a metal wiring MTL via a contact conductive layer CTC, a conductive layer as the same layer as the bit line BL, and a metal contact conductive layer MCT. And are electrically connected.

次に図4〜図5を参照しながら、図3に示す半導体装置の、特にトランジスタTGが形成される層の態様について、より詳細に説明する。   Next, the aspect of the layer in which the transistor TG is formed in the semiconductor device shown in FIG. 3 will be described in more detail with reference to FIGS.

図4(A)(B)を参照して、これらは図3の半導体装置のメモリ領域内の同一の領域におけるビット線BL(配線構造LE)およびプラグ導電層BSなどの態様を異なる観点から図示したものである。また図中に示された範囲内においては、各構成要素のパターンは、図の上下方向に関する中央部を左右方向に延在する(点線で示す)直線に関して対称となるように配置されている。また上記(点線で示す)直線の下側の領域においては、図中に矩形で囲んだユニットセルを単位として、ユニットセルにおける各構成要素のパターンが平面的に繰り返されている。   Referring to FIGS. 4A and 4B, these illustrate aspects such as bit line BL (wiring structure LE) and plug conductive layer BS in the same region in the memory region of the semiconductor device of FIG. 3 from different viewpoints. It is a thing. Further, within the range shown in the figure, the pattern of each component is arranged so as to be symmetric with respect to a straight line (indicated by a dotted line) extending in the left-right direction at the center in the vertical direction of the figure. In the area below the straight line (shown by a dotted line), the pattern of each component in the unit cell is repeated in a plane with the unit cell surrounded by a rectangle in the figure as a unit.

なお図4(B)は基本的にメモリ領域におけるおおむね層間絶縁膜II3およびそれより下側の各層の構成を示すが、構成要素の一部を省略している。たとえば図4(B)にはプラグ導電層BSが示されていない。   FIG. 4B basically shows the configuration of the interlayer insulating film II3 and the layers below it in the memory region, but some of the components are omitted. For example, FIG. 4B does not show the plug conductive layer BS.

主に図4(A)を参照して、図の上下方向に延在する複数のビット線BLは、図3の紙面奥行き方向に延在する複数のビット線BLに相当し、ビット線BLの側面に側壁絶縁膜SWが形成されることにより配線構造LEが形成されている。図の左右方向に関して互いに隣り合う1対のビット線BLに挟まれた領域には複数の第2コンタクトSCが形成されている。なお、メモリ領域における活性領域以外のたとえば図3の絶縁層SI(分離領域)と平面的に重なる領域にもゲート電極GEが形成される。たとえばこの分離領域のゲート電極GEは図2の活性領域におけるドライバトランジスタT1,T2のゲート電極GEが平面視において分離領域にまで延在したものである。   Referring mainly to FIG. 4A, the plurality of bit lines BL extending in the vertical direction in the drawing corresponds to the plurality of bit lines BL extending in the depth direction of the drawing in FIG. By forming the sidewall insulating film SW on the side surface, the wiring structure LE is formed. A plurality of second contacts SC are formed in a region sandwiched between a pair of bit lines BL adjacent to each other in the left-right direction in the figure. Note that the gate electrode GE is also formed in a region overlapping the insulating layer SI (isolation region) in FIG. 3 other than the active region in the memory region, for example. For example, the gate electrode GE in this isolation region is such that the gate electrodes GE of the driver transistors T1, T2 in the active region of FIG. 2 extend to the isolation region in plan view.

図4(B)および図5を参照して、分離領域におけるゲート電極GEにはコンタクト用プラグ導電層CGが形成されている。このコンタクト用プラグ導電層CGは活性領域におけるプラグ導電層BSと同一の層として形成される導電層であり、分離領域のゲート電極GEと重畳するように形成されることでゲート電極GEを他の領域に取り出すためのコンタクトとして用いられるものである。したがってコンタクト用プラグ導電層CGはゲート電極GEと接触するように形成される。しかしコンタクト用プラグ導電層CGを形成するための開口部は通常、自己整合技術ではなく通常の写真製版技術およびエッチングにより形成されるものであるため、ゲート電極GEの位置に対して多少ずれる(踏み外す)ように形成されることが多い。図5においてはゲート電極GEのおよそ右側半分の領域と重なるように(ゲート電極GEに対して平面視における位置をやや踏み外すように)コンタクト用プラグ導電層CGが形成されている。   4B and 5, a contact plug conductive layer CG is formed on gate electrode GE in the isolation region. The contact plug conductive layer CG is a conductive layer formed as the same layer as the plug conductive layer BS in the active region, and is formed so as to overlap with the gate electrode GE in the isolation region, so that the gate electrode GE It is used as a contact for taking out to a region. Therefore, the contact plug conductive layer CG is formed in contact with the gate electrode GE. However, since the opening for forming the contact plug conductive layer CG is usually formed not by the self-alignment technique but by the normal photoengraving technique and etching, it slightly deviates from the position of the gate electrode GE. ) Is often formed. In FIG. 5, the contact plug conductive layer CG is formed so as to overlap with the region on the right half of the gate electrode GE (so as to slightly deviate the position in plan view with respect to the gate electrode GE).

また分離領域では第2コンタクトSCがコンタクト用プラグ導電層CGと平面的に重なるようにコンタクト用プラグ導電層CGの上に形成される。これにより第2コンタクトSCとゲート電極GEとが電気的に接続される。   In the isolation region, the second contact SC is formed on the contact plug conductive layer CG so as to planarly overlap the contact plug conductive layer CG. As a result, the second contact SC and the gate electrode GE are electrically connected.

図4(A)においては複数(たとえば6本)のビット線BLが、互いに間隔を隔てて行方向または列方向に沿うように延在(並走)しており、1対のビット線BLに挟まれた領域が5つ示されている。図4(B)も併せて参照して、1対のビット線BLに挟まれた5つの領域のうち中央の当該領域の第2コンタクトSCは分離領域(図3の絶縁層SI)におけるものであり、それ以外の当該領域の第2コンタクトSCは図3の下層配線2Gと電気的に接続されるものとして複数、図の上下方向に関して互いに間隔をあけて形成されている。   In FIG. 4A, a plurality of (for example, six) bit lines BL extend (parallel) along the row direction or the column direction with a space therebetween, and a pair of bit lines BL are formed. Five sandwiched areas are shown. Referring also to FIG. 4B, the second contact SC in the center of the five regions sandwiched between the pair of bit lines BL is in the isolation region (insulating layer SI in FIG. 3). In addition, a plurality of second contacts SC in the other regions are formed so as to be electrically connected to the lower layer wiring 2G in FIG.

主に図4(B)を参照して、メモリ領域における半導体基板SUBの表面には複数の活性領域1Fが互いに間隔をあけて形成されている。ここでは各活性領域1Fは概ね図の上下方向(図3における紙面の奥行き方向)に延在している。平面視においてこれらの活性領域1Fと交差(たとえば直交)するように複数のゲート電極GEが互いに間隔をあけて形成されており、これらはその真上の絶縁層ILと併せて図3のトランジスタ(図2のドライバトランジスタT1,T2およびアクセストランジスタT5,T6)を構成している。   Referring mainly to FIG. 4B, a plurality of active regions 1F are formed at intervals on the surface of semiconductor substrate SUB in the memory region. Here, each active region 1F extends substantially in the vertical direction of the drawing (the depth direction of the paper surface in FIG. 3). A plurality of gate electrodes GE are formed spaced apart from each other so as to intersect (for example, orthogonally cross) these active regions 1F in plan view, and these are combined with the insulating layer IL directly above the gate electrodes GE in FIG. The driver transistors T1 and T2 and the access transistors T5 and T6) of FIG. 2 are configured.

たとえば図4中に矩形で囲まれたユニットセル内において、図の上下方向に3列のゲート電極GE(トランジスタ)が並んでいる。これら3列のゲート電極GEのうち上側および下側の列の各ゲート電極GEは、図の左右方向において複数のゲート電極GEに分割されており、分割されたゲート電極GEごとに独立したドライバトランジスタT1,T2が形成されている。また上記3列のトランジスタのうち中央のゲート電極GEは、図の左右方向において分割されることなく連続しており、ここにアクセストランジスタT5,T6が形成されている。   For example, in the unit cell surrounded by a rectangle in FIG. 4, three rows of gate electrodes GE (transistors) are arranged in the vertical direction of the figure. Of these three rows of gate electrodes GE, each of the upper and lower rows of gate electrodes GE is divided into a plurality of gate electrodes GE in the left-right direction in the figure, and an independent driver transistor for each of the divided gate electrodes GE. T1 and T2 are formed. Of the three columns of transistors, the central gate electrode GE is continuous without being divided in the horizontal direction in the figure, and access transistors T5 and T6 are formed therein.

具体的には、ドライバトランジスタT1,T2は、図4(B)中に丸点線で囲まれた、概ね上記図の左右方向において分割されたゲート電極GEと活性領域1Fとが平面的に重なった領域に形成されている。またアクセストランジスタT5,T6は、図4(B)中に丸点線で囲まれた、概ね上記図の左右方向において連続するゲート電極GEと活性領域1Fとが平面的に重なった領域に形成されており、これらのアクセストランジスタT5,T6はゲート電極GEを共有している(図2参照)。   Specifically, in the driver transistors T1 and T2, the gate electrode GE and the active region 1F, which are surrounded by a circular dotted line in FIG. Formed in the region. Further, the access transistors T5 and T6 are formed in a region surrounded by a circular dotted line in FIG. 4B and in which the gate electrode GE and the active region 1F which are continuous in the horizontal direction of the above figure overlap in a plane. These access transistors T5 and T6 share the gate electrode GE (see FIG. 2).

概ね活性領域1Fにおいて互いに隣り合う1対のドライバトランジスタT1,T2とアクセストランジスタT5,T6とを跨ぐように、1対のビット線BLの間に第2コンタクトSCが形成されている。また第2コンタクトSCは、概ね活性領域1FにおいてドライバトランジスタT1,T2のゲート電極GEと分離領域とが重なる領域であり、かつ1対のビット線BLに挟まれた領域における当該ゲート電極GE上にも形成されている。   The second contact SC is formed between the pair of bit lines BL so as to straddle the pair of driver transistors T1 and T2 and the access transistors T5 and T6 which are adjacent to each other in the active region 1F. The second contact SC is a region where the gate electrode GE of the driver transistors T1 and T2 and the isolation region substantially overlap in the active region 1F, and on the gate electrode GE in the region sandwiched between the pair of bit lines BL. Is also formed.

上記の第2コンタクトSCは、概ね活性領域1Fにおいてゲート電極GEの側面側、すなわちゲート電極GEの延在する方向に交差する方向(図4(B)の上下方向)に関する一方および他方のいずれかの側面側に配置されている。第1コンタクト1Bは、概ね活性領域1Fにおける上記の他方の側面側に配置されている。第1コンタクト1Bは平面視においてゲート電極GEの延在方向に沿う方向(図4(B)の左右方向)に長く延び、ゲート電極GEに沿うように配置されるのに対し、第2コンタクトSCは平面視においてゲート電極GEの延在方向に交差する方向(図4(B)の上下方向)に長く延び、隣り合う1対のゲート電極GEを跨ぐように形成されることが好ましい。   The second contact SC is substantially either one of the active region 1F on the side of the gate electrode GE, that is, one of the other in the direction intersecting the extending direction of the gate electrode GE (the vertical direction in FIG. 4B). It is arranged on the side of the. The first contact 1B is generally disposed on the other side surface side in the active region 1F. The first contact 1B extends long in the direction along the extending direction of the gate electrode GE in the plan view (left-right direction in FIG. 4B) and is arranged along the gate electrode GE, whereas the second contact SC Is preferably formed so as to extend long in a direction intersecting the extending direction of the gate electrode GE in a plan view (vertical direction in FIG. 4B) and straddle a pair of adjacent gate electrodes GE.

図4(B)内の1つのユニットセル内を延在する活性領域1Fに沿う部分の、層間絶縁膜II2,II1およびその下層は図5に示す態様となっている。図4(B)のV−V線(折れ線)に沿う概略断面図である図5を参照して、ユニットセル内の活性領域には図の左側から右側へドライバトランジスタ、アクセストランジスタの順に配置されており、これらは図4(B)のユニットセル内の屈曲したV−V線に沿う部分の上側から下側に向けて並ぶドライバトランジスタとアクセストランジスタとに相当する。   The interlayer insulating films II2 and II1 and the lower layers thereof along the active region 1F extending in one unit cell in FIG. 4B are in the mode shown in FIG. Referring to FIG. 5, which is a schematic cross-sectional view taken along the line VV (broken line) in FIG. 4B, in the active region in the unit cell, driver transistors and access transistors are arranged in this order from the left side to the right side. These correspond to driver transistors and access transistors arranged from the upper side to the lower side of the portion along the bent VV line in the unit cell of FIG. 4B.

図5のドライバトランジスタT1,T2およびアクセストランジスタT5,T6は、ソース/ドレイン領域S/D(一部は隣り合う1対のトランジスタが共有される)と、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GEと、絶縁層ILと、側壁絶縁膜SWとを有している。ゲート電極GEは多結晶シリコン層PSとタングステンシリサイド層WSとがこの順に積層された構成を有している。図5の活性領域のドライバトランジスタとアクセストランジスタとに挟まれる領域にはプラグ導電層BSが形成されている。   The driver transistors T1 and T2 and the access transistors T5 and T6 in FIG. 5 include a source / drain region S / D (partially sharing a pair of adjacent transistors), a gate insulating film GI, a gate electrode GE, And an insulating layer IL and a sidewall insulating film SW. The gate electrode GE has a configuration in which a polycrystalline silicon layer PS and a tungsten silicide layer WS are stacked in this order. A plug conductive layer BS is formed in a region sandwiched between the driver transistor and the access transistor in the active region of FIG.

なお図5の活性領域のアクセストランジスタの右側のドレイン領域Dは、図3のメモリ領域のドレイン領域Dに対応している。   The drain region D on the right side of the access transistor in the active region in FIG. 5 corresponds to the drain region D in the memory region in FIG.

コンタクトCTである第1コンタクト1Bは、より上層のビット線BLからその真下のプラグ導電層BSに達するように形成される。同様にコンタクトCTである第2コンタクトSCは、より上層の下層配線2Gからその真下のプラグ導電層BSに達するように形成される。逆にいえば、プラグ導電層BSは、コンタクトCT(第1コンタクト1Bまたは第2コンタクトSC)と、ソース/ドレイン領域S/Dとの間に形成されている。ただしプラグ導電層BSは図4の平面図においては省略されている。   The first contact 1B, which is the contact CT, is formed so as to reach the plug conductive layer BS immediately below the bit line BL in the upper layer. Similarly, the second contact SC, which is the contact CT, is formed so as to reach the plug conductive layer BS immediately below the lower layer wiring 2G. Conversely, the plug conductive layer BS is formed between the contact CT (first contact 1B or second contact SC) and the source / drain region S / D. However, the plug conductive layer BS is omitted in the plan view of FIG.

図5の分離領域には図4(B)のV−V線上におけるゲート電極GEと(活性領域1Fでない領域の)第2コンタクトSCとが重なった領域に対応するゲート電極GEと上記のコンタクト用プラグ導電層CGとが形成されており、これはゲート電極GE(多結晶シリコン層PSおよびタングステンシリサイド層WS)と、ゲート絶縁膜GIと、絶縁層ILと、側壁絶縁膜SWとを有するドライバトランジスタの一部の領域である。なお当該トランジスタのゲート絶縁膜GIとゲート電極GEとの側面は側壁絶縁膜SW以外の図5に示されない他の薄い絶縁膜と、側壁絶縁膜SWとがこの順に積層された積層構造により覆われていてもよい。当該他の薄い絶縁膜は当該領域の近傍における電界を緩和する目的で形成され、たとえばシリコン酸化膜により形成されることが好ましい。   In the isolation region of FIG. 5, the gate electrode GE corresponding to the region where the gate electrode GE and the second contact SC (in the region other than the active region 1F) on the VV line in FIG. A plug conductive layer CG is formed, which is a driver transistor having a gate electrode GE (polycrystalline silicon layer PS and tungsten silicide layer WS), a gate insulating film GI, an insulating layer IL, and a sidewall insulating film SW. It is a part of the area. Note that the side surfaces of the gate insulating film GI and the gate electrode GE of the transistor are covered with a stacked structure in which another thin insulating film not shown in FIG. 5 other than the sidewall insulating film SW and the sidewall insulating film SW are stacked in this order. It may be. The other thin insulating film is formed for the purpose of relaxing the electric field in the vicinity of the region, and is preferably formed of a silicon oxide film, for example.

なお上記のように第1コンタクト1Bと接続されるビット線BLには、ビット線として機能するものと、グランド線(接地線)として機能するものとが存在する。たとえば図5の活性領域のアクセストランジスタの右側のドレイン領域Dと電気的に接続される第1コンタクト1Bはビット線に接続され、図5の活性領域のドライバトランジスタの左側のソース領域Sと電気的に接続される第1コンタクト1Bはグランド線に接続されるものとすることができる(図2参照)。   As described above, the bit line BL connected to the first contact 1B includes one that functions as a bit line and one that functions as a ground line (ground line). For example, the first contact 1B electrically connected to the drain region D on the right side of the access transistor in the active region of FIG. 5 is connected to the bit line, and is electrically connected to the source region S on the left side of the driver transistor in the active region of FIG. The first contact 1B connected to can be connected to a ground line (see FIG. 2).

次に図6を用いて、上記と部分的に重複するが、一実施の形態についてより一般的かつ具体的に説明する。なお以降においては第1コンタクト1Bと第2コンタクトSCとの双方を含むコンタクトCTを用いて説明する。   Next, although partially overlapping with the above, one embodiment will be described more generally and specifically with reference to FIG. Hereinafter, description will be made using the contact CT including both the first contact 1B and the second contact SC.

図6を参照して、一実施の形態においては、半導体基板SUBの活性領域に形成されたp型ウェル領域PWLの主表面にトランジスタTGが形成されている。ここでトランジスタTGは、アクセストランジスタ、ドライバトランジスタ、負荷トランジスタのいずれであってもよい。トランジスタTGは、1対のソース/ドレイン領域S/Dと、半導体基板SUBの主表面に形成されたゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GEと、ゲート電極GE上の絶縁層ILと、側壁絶縁膜SWとを有している。1対のソース/ドレイン領域S/Dの各々は半導体基板SUBの表面に形成されている。ゲート電極GEは多結晶シリコン層PS(第1の電極層)とタングステンシリサイド層WS(第2の電極層)とがこの順に積層されたいわゆるポリサイド構造となっている。これらのトランジスタTGの各構成要素の配置および形成態様は基本的に図3の周辺回路領域のトランジスタTGと同様である。   Referring to FIG. 6, in one embodiment, transistor TG is formed on the main surface of p-type well region PWL formed in the active region of semiconductor substrate SUB. Here, the transistor TG may be any of an access transistor, a driver transistor, and a load transistor. The transistor TG includes a pair of source / drain regions S / D, a gate insulating film GI formed on the main surface of the semiconductor substrate SUB, a gate electrode GE, an insulating layer IL over the gate electrode GE, and a sidewall insulating film. SW. Each of the pair of source / drain regions S / D is formed on the surface of the semiconductor substrate SUB. The gate electrode GE has a so-called polycide structure in which a polycrystalline silicon layer PS (first electrode layer) and a tungsten silicide layer WS (second electrode layer) are stacked in this order. The arrangement and form of each component of these transistors TG are basically the same as those of the transistors TG in the peripheral circuit region of FIG.

トランジスタTGの形成される主表面の一部、およびトランジスタTGのゲート電極GEと絶縁層ILとを覆うように層間絶縁膜II1が形成されている。層間絶縁膜II1の一部には、層間絶縁膜II1の開口部であるコンタクトホールSAが形成されており、コンタクトホールSA内は導電層で充填されることによりコンタクトCTが形成されている。このコンタクトホールSAおよびコンタクトCTは、ゲート電極GEの真上に位置する部分を有するように形成されている。   An interlayer insulating film II1 is formed so as to cover a part of the main surface where the transistor TG is formed and the gate electrode GE of the transistor TG and the insulating layer IL. A contact hole SA that is an opening of the interlayer insulating film II1 is formed in a part of the interlayer insulating film II1, and the contact CT is formed by filling the contact hole SA with a conductive layer. The contact hole SA and the contact CT are formed so as to have a portion located immediately above the gate electrode GE.

層間絶縁膜II1はたとえばシリコン酸化膜からなり、絶縁層ILはたとえばシリコン窒化膜からなる。このように層間絶縁膜II1と絶縁層ILとは互いに異なる材質からなる。   Interlayer insulating film II1 is made of, for example, a silicon oxide film, and insulating layer IL is made of, for example, a silicon nitride film. Thus, the interlayer insulating film II1 and the insulating layer IL are made of different materials.

コンタクトホールSAは、層間絶縁膜II1と絶縁層ILとの高いエッチング選択比を利用していわゆる自己整合技術により形成される。ここではシリコン酸化膜のエッチングレートが高く、シリコン窒化膜のエッチングレートが低いエッチング条件を用いてシリコン酸化膜の層間絶縁膜II1がエッチングされる。層間絶縁膜II1がすべてエッチングされたところでその真下のシリコン窒化膜の絶縁層ILがエッチングされ始めるが、絶縁層ILは層間絶縁膜II1に比べてエッチングされにくいためエッチングストッパとなる。このため、層間絶縁膜II1の真下の絶縁層ILが部分的にエッチングされたところでエッチングが終了し、コンタクトホールSAが形成される。   The contact hole SA is formed by a so-called self-alignment technique using a high etching selection ratio between the interlayer insulating film II1 and the insulating layer IL. Here, the interlayer insulating film II1 of the silicon oxide film is etched using etching conditions in which the etching rate of the silicon oxide film is high and the etching rate of the silicon nitride film is low. When the interlayer insulating film II1 is completely etched, the insulating layer IL of the silicon nitride film immediately below it begins to be etched. However, the insulating layer IL is less etched than the interlayer insulating film II1, and serves as an etching stopper. Therefore, the etching is finished when the insulating layer IL immediately below the interlayer insulating film II1 is partially etched, and the contact hole SA is formed.

なお層間絶縁膜II1がシリコン酸化膜である場合、絶縁層ILは上記のようにシリコン窒化膜の単層からなるものであってもよいが、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とがこの順に積層された構成であってもよい。シリコン窒化膜がシリコン酸化膜の上層となるように絶縁層ILが形成されることにより、絶縁層ILのシリコン窒化膜を自己整合技術によるエッチングのストッパとして機能させることができる。   When the interlayer insulating film II1 is a silicon oxide film, the insulating layer IL may be a single layer of silicon nitride film as described above, but the silicon oxide film and the silicon nitride film are stacked in this order. It may be a configuration. By forming the insulating layer IL so that the silicon nitride film is an upper layer of the silicon oxide film, the silicon nitride film of the insulating layer IL can function as a stopper for etching by a self-alignment technique.

自己整合技術を用いて層間絶縁膜II1とともに絶縁層ILが部分的にエッチングされることにより、絶縁層IL上にエッチング面ETHが形成される。エッチング面ETHは、エッチングにより絶縁層ILおよび側壁絶縁膜SWが部分的に除去されることにより形成されるが、エッチング面ETHとタングステンシリサイド層WSとの図6の上下方向の最短距離B1を確保するように形成される。エッチング面ETHは、半導体基板SUBの主表面に垂直な方向(図6の上下方向)に関して半導体基板側(図6の下側)に凸の曲面形状を有している。   By partially etching the insulating layer IL together with the interlayer insulating film II1 using the self-alignment technique, an etching surface ETH is formed on the insulating layer IL. The etching surface ETH is formed by partially removing the insulating layer IL and the sidewall insulating film SW by etching, and the shortest distance B1 in the vertical direction in FIG. 6 between the etching surface ETH and the tungsten silicide layer WS is secured. To be formed. The etching surface ETH has a curved surface shape that is convex on the semiconductor substrate side (the lower side in FIG. 6) with respect to the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate SUB (the vertical direction in FIG. 6).

エッチング面ETHは絶縁層ILのみならず、通常は絶縁層ILの外側に配置される側壁絶縁膜SWを部分的に削るように形成される。このため側壁絶縁膜SWにも絶縁層ILと同様にエッチング面ETHが形成される。側壁絶縁膜SWも絶縁層ILと同じ材質、具体的にはシリコン窒化膜により形成されることが好ましく、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とがこの順に積層された構成であってもよい。   The etching surface ETH is formed so as to partially scrape not only the insulating layer IL but also the side wall insulating film SW that is usually disposed outside the insulating layer IL. For this reason, the etching surface ETH is also formed in the sidewall insulating film SW in the same manner as the insulating layer IL. The sidewall insulating film SW is also preferably formed of the same material as the insulating layer IL, specifically, a silicon nitride film, and may have a configuration in which a silicon oxide film and a silicon nitride film are stacked in this order.

図6のタングステンシリサイド層WSの幅は、絶縁層ILの幅よりも細い。図6におけるゲート電極GEは、紙面の奥行き方向に延在している。このゲート電極GEの延在する方向に交差する、図6の左右方向に関する寸法が、ここでいう幅である。なお図6においては絶縁層ILの幅は多結晶シリコン層PSの幅に等しいが、図7の変形例を参照して、多結晶シリコン層PSの幅が絶縁層ILの幅より広くなっていてもよい。図6の例と図7の例とをまとめると、多結晶シリコン層PSの幅はタングステンシリサイド層WSの幅よりも広くなる。なお図7は多結晶シリコン層PSの幅についてのみ図6と異なっており、他の構成要素はすべて図6と同様であるため、その説明を省略する。   The width of the tungsten silicide layer WS in FIG. 6 is narrower than the width of the insulating layer IL. The gate electrode GE in FIG. 6 extends in the depth direction of the paper surface. The dimension in the left-right direction of FIG. 6 that intersects the extending direction of the gate electrode GE is the width here. In FIG. 6, the width of the insulating layer IL is equal to the width of the polycrystalline silicon layer PS. However, referring to the modification of FIG. 7, the width of the polycrystalline silicon layer PS is wider than the width of the insulating layer IL. Also good. To summarize the example of FIG. 6 and the example of FIG. 7, the width of the polycrystalline silicon layer PS is wider than the width of the tungsten silicide layer WS. FIG. 7 differs from FIG. 6 only in the width of the polycrystalline silicon layer PS, and all other components are the same as those in FIG.

以上をまとめると、トランジスタTGにおいて、タングステンシリサイド層WSの幅<絶縁層ILの幅≦多結晶シリコン層PSの幅、の関係が成り立つことが好ましい。   In summary, in the transistor TG, it is preferable that the relationship of the width of the tungsten silicide layer WS <the width of the insulating layer IL ≦ the width of the polycrystalline silicon layer PS is satisfied.

絶縁層ILは、ゲート電極GEをパターニングするためのマスクとして形成される。絶縁層ILの上面ILSはその全体が曲面形状であることが好ましい。すなわち図6の断面図において絶縁層上面ILSは、上側(層間絶縁膜II2側)に凸となる曲線を描いており、絶縁層ILは上側に凸となる曲面を描いている。このため絶縁層ILは図の左右方向(幅方向)の中央において厚く、図の左右方向の両端部において薄くなるように形成されている。また絶縁層上面ILSと側壁絶縁膜SWの表面である側壁絶縁膜表面SWSとは滑らかに接続されており、側壁絶縁膜表面SWSもたとえば図の幅方向外側に凸となる曲面を描いていることが好ましい。   The insulating layer IL is formed as a mask for patterning the gate electrode GE. The entire upper surface ILS of the insulating layer IL is preferably curved. That is, in the cross-sectional view of FIG. 6, the insulating layer upper surface ILS has a curved line that protrudes upward (interlayer insulating film II2 side), and the insulating layer IL has a curved surface that protrudes upward. Therefore, the insulating layer IL is formed so as to be thick at the center in the left-right direction (width direction) in the figure and thin at both ends in the left-right direction in the figure. The insulating layer upper surface ILS and the sidewall insulating film surface SWS, which is the surface of the sidewall insulating film SW, are smoothly connected, and the sidewall insulating film surface SWS also has a curved surface that protrudes outward in the width direction in the figure, for example. Is preferred.

なお図6におけるコンタクトCTは、層間絶縁膜II1の上面を覆い、かつ層間絶縁膜II1の上側の領域を貫通するように形成されているが、図3および図5に示すように、コンタクトCTは、層間絶縁膜II1および層間絶縁膜II2を貫通するように形成されてもよい。また後述するように、層間絶縁膜II1は同一材質(たとえばシリコン酸化膜)からなる2つの層により構成されてもよく、図6の層間絶縁膜II1は図3の層間絶縁膜II1と層間絶縁膜II2とを含めた2層構造であると考えてもよい。   Note that the contact CT in FIG. 6 is formed so as to cover the upper surface of the interlayer insulating film II1 and penetrate the region above the interlayer insulating film II1, but as shown in FIGS. Alternatively, it may be formed so as to penetrate through interlayer insulating film II1 and interlayer insulating film II2. As will be described later, the interlayer insulating film II1 may be composed of two layers made of the same material (for example, a silicon oxide film). The interlayer insulating film II1 in FIG. 6 includes the interlayer insulating film II1 and the interlayer insulating film in FIG. It may be considered that it has a two-layer structure including II2.

さらに図6においてはコンタクトCTは、層間絶縁膜II1のコンタクトホールSA内の導電層と、層間絶縁膜II1を覆う配線パターンとしての導電層とが一体になった構成となっている。しかしコンタクトCTは、層間絶縁膜II1のコンタクトホールSA内の導電層のみからなり、コンタクトCTを覆うように層間絶縁膜II1上に配線パターンとしての導電層がコンタクトCTと別体として形成されてもよい。   Further, in FIG. 6, the contact CT has a structure in which a conductive layer in the contact hole SA of the interlayer insulating film II1 and a conductive layer as a wiring pattern covering the interlayer insulating film II1 are integrated. However, the contact CT is composed of only the conductive layer in the contact hole SA of the interlayer insulating film II1, and even if a conductive layer as a wiring pattern is formed separately from the contact CT on the interlayer insulating film II1 so as to cover the contact CT. Good.

層間絶縁膜II1は基本的に半導体基板SUBの主表面を覆うように形成されるが、特に活性領域の特にメモリ領域の主表面は、そのほとんどが、トランジスタTGのゲート電極GEおよび側壁絶縁膜SWが形成される領域、またはソース/ドレイン領域S/Dのいずれかに接続されるプラグ導電層BS、に覆われる。このため層間絶縁膜II1は図6に示す活性領域においては半導体基板SUBの主表面を直接覆うようにはほとんど形成されておらず、層間絶縁膜II1のほとんどがプラグ導電層BSおよびトランジスタTG(絶縁層ILの上面ILSおよび側壁絶縁膜SWの表面SWS)を覆うように形成されている。活性領域のうちの分離領域、および周辺回路領域においては、半導体基板SUBの主表面が層間絶縁膜II1で覆われている。   The interlayer insulating film II1 is basically formed so as to cover the main surface of the semiconductor substrate SUB, but most of the main surface of the active region, particularly the memory region, is mostly the gate electrode GE and the sidewall insulating film SW of the transistor TG. Is covered with a plug conductive layer BS connected to either the region where the gate electrode is formed or the source / drain region S / D. Therefore, the interlayer insulating film II1 is hardly formed so as to directly cover the main surface of the semiconductor substrate SUB in the active region shown in FIG. 6, and most of the interlayer insulating film II1 is formed of the plug conductive layer BS and the transistor TG (insulating). It is formed so as to cover the upper surface ILS of the layer IL and the surface SWS of the sidewall insulating film SW. In the isolation region in the active region and the peripheral circuit region, the main surface of the semiconductor substrate SUB is covered with the interlayer insulating film II1.

プラグ導電層BSは、ソース/ドレイン領域S/Dの上面を覆い、かつコンタクトCTの下面と接続されるように形成される。つまりプラグ導電層BSは、ソース/ドレイン領域S/DとコンタクトCTとを電気的に接続するように、ソース/ドレイン領域S/DとコンタクトCTとの間に形成される。   Plug conductive layer BS is formed to cover the upper surface of source / drain region S / D and to be connected to the lower surface of contact CT. That is, the plug conductive layer BS is formed between the source / drain region S / D and the contact CT so as to electrically connect the source / drain region S / D and the contact CT.

ソース/ドレイン領域S/Dは、少なくとも部分的にコンタクトホールSAと平面視において重なるように形成されている。すなわちコンタクトホールSA(コンタクトCT)の真下の少なくとも一部と平面視において重なるように、ソース/ドレイン領域S/Dが形成されている。   The source / drain region S / D is formed so as to at least partially overlap the contact hole SA in plan view. That is, the source / drain region S / D is formed so as to overlap with at least a part of the contact hole SA (contact CT) immediately in plan view.

図6のコンタクトホールSAは自己整合技術により、図の2つのトランジスタTGに挟まれた領域の中央よりも左側にずれた位置に形成されている。このためコンタクトホールSAが部分的に絶縁層ILと平面的に重なるように形成される結果、絶縁層ILおよび側壁絶縁膜SWが層間絶縁膜II1とのエッチング選択比に応じた量だけエッチングされる。このためコンタクトホールSAの左側部は曲面(断面図においては曲線)としてのエッチング面ETHを形成している。しかしコンタクトホールSAの右側部は、層間絶縁膜II1のみのエッチングにより形成されたものであるため、平面(断面図においては直線)としてのエッチング面を形成している。このように一実施の形態のコンタクトホールSAは、その側面が曲面形状と平面形状との双方を有する非対称の断面形状を有していてもよい。   The contact hole SA in FIG. 6 is formed at a position shifted to the left side from the center of the region sandwiched between the two transistors TG in the figure by a self-alignment technique. Therefore, as a result of forming contact hole SA partially overlapping with insulating layer IL, insulating layer IL and sidewall insulating film SW are etched by an amount corresponding to the etching selectivity with interlayer insulating film II1. . For this reason, the left side portion of the contact hole SA forms an etching surface ETH as a curved surface (curved in the sectional view). However, since the right side portion of the contact hole SA is formed by etching only the interlayer insulating film II1, an etching surface as a plane (a straight line in the cross-sectional view) is formed. As described above, the contact hole SA of one embodiment may have an asymmetric cross-sectional shape whose side surface has both a curved surface shape and a planar shape.

コンタクトホールSAが図の2つのトランジスタTGに挟まれた領域の中央よりもたとえば左側にずれた位置に形成されるため、コンタクトホールSAおよびコンタクトCTはその一部がゲート電極GE(たとえば多結晶シリコン層PS)の真上に位置する部分を有するように形成される。   Since the contact hole SA is formed at a position shifted, for example, to the left side from the center of the region sandwiched between the two transistors TG in the drawing, part of the contact hole SA and the contact CT is the gate electrode GE (for example, polycrystalline silicon). It is formed so as to have a portion located directly above the layer PS).

プラグ導電層BSは、ソース/ドレイン領域S/Dの上面を覆うように形成されるため、特に図6のように複数のトランジスタTGが並ぶように形成される場合には、隣り合う1対のトランジスタTGに挟まれた領域にプラグ導電層BSが形成される。プラグ導電層BSは隣り合う1対のトランジスタTGのそれぞれの側壁絶縁膜表面SWSを部分的に覆うように形成される。具体的にはここではプラグ導電層BSは、ゲート絶縁膜GIおよびゲート電極GEの真横の側壁絶縁膜表面SWSをすべて覆い、絶縁層ILの真横の側壁絶縁膜表面SWSの下方を覆っている。   Since the plug conductive layer BS is formed so as to cover the upper surface of the source / drain region S / D, in particular when a plurality of transistors TG are formed side by side as shown in FIG. A plug conductive layer BS is formed in a region sandwiched between the transistors TG. Plug conductive layer BS is formed so as to partially cover each side wall insulating film surface SWS of a pair of adjacent transistors TG. Specifically, here, the plug conductive layer BS covers all of the side wall insulating film surface SWS directly beside the gate insulating film GI and the gate electrode GE, and covers the lower side of the side wall insulating film surface SWS beside the insulating layer IL.

言いかえればプラグ導電層BSの最上面BSTは、ゲート電極GE(タングステンシリサイド層WS)の最上面よりも上側(層間絶縁膜II2側)であり、絶縁層ILの最上面よりも下側(半導体基板SUB側)に位置することが好ましい。ただし最上面BSTは多結晶シリコン層PSの最上面よりも上側でありタングステンシリサイド層WSの最上面よりも下側に位置するように形成されてもよい。   In other words, the uppermost surface BST of the plug conductive layer BS is above the uppermost surface (interlayer insulating film II2 side) of the gate electrode GE (tungsten silicide layer WS), and is lower than the uppermost surface of the insulating layer IL (semiconductor). It is preferably located on the substrate SUB side. However, the top surface BST may be formed so as to be located above the top surface of the polycrystalline silicon layer PS and below the top surface of the tungsten silicide layer WS.

次に図8〜図21を用いて、一実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。以下においては主に図6に示す活性領域の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment will be described with reference to FIGS. In the following, a method for manufacturing the active region shown mainly in FIG. 6 will be described.

図8を参照して、主表面を有するたとえばp型シリコンのエピタキシャル層からなる半導体基板SUBが準備され、一般公知の方法によりp型ウェル領域PWLや絶縁層SIなどが形成される。なお図8においては図6および図7と同じ箇所を同じ方向から見た態様を示しているため、絶縁層SIは図8中に反映されていない。   Referring to FIG. 8, a semiconductor substrate SUB made of, for example, a p-type silicon epitaxial layer having a main surface is prepared, and p-type well region PWL, insulating layer SI, and the like are formed by a generally known method. 8 shows an aspect in which the same portions as those in FIGS. 6 and 7 are viewed from the same direction, the insulating layer SI is not reflected in FIG.

次に一般公知のたとえば熱酸化処理法により、半導体基板SUB(p型ウェル領域PWL)の主表面上にゲート絶縁膜GIが形成される。そのゲート絶縁膜GI上に、ゲート電極GEを構成すべき多結晶シリコン層PSが一般公知のCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成され、多結晶シリコン層PS上にはゲート電極GEを構成すべきタングステンシリサイド層WSが一般公知のたとえばスパッタリング法またはCVD法により形成される。さらにタングステンシリサイド層WS上にはゲート電極GEをパターニングするためのマスクを形成するための絶縁層ILが一般公知のCVD法により形成される。絶縁層ILはシリコン窒化膜の単層からなるものであってもよいが、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とがこの順に積層された構成であってもよい。   Next, a gate insulating film GI is formed on the main surface of semiconductor substrate SUB (p-type well region PWL) by a generally known thermal oxidation method, for example. On the gate insulating film GI, a polycrystalline silicon layer PS that is to form the gate electrode GE is formed by a generally known CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and the gate electrode GE should be formed on the polycrystalline silicon layer PS. The tungsten silicide layer WS is formed by a generally known method such as sputtering or CVD. Further, an insulating layer IL for forming a mask for patterning the gate electrode GE is formed on the tungsten silicide layer WS by a generally known CVD method. The insulating layer IL may be a single layer of a silicon nitride film, but may have a configuration in which a silicon oxide film and a silicon nitride film are stacked in this order.

図9を参照して、フォトレジストPHRを用いた通常の写真製版技術およびエッチングにより、絶縁層ILがマスクとしての所望の大きさとなるようにパターニングされる。   Referring to FIG. 9, patterning is performed so that insulating layer IL has a desired size as a mask by a normal photolithography technique using photoresist PHR and etching.

図10を参照して、フォトレジストPHRが除去された後、絶縁層ILをマスクとしてタングステンシリサイド層WS、多結晶シリコン層PSがエッチングされることによりパターニングされる。ここでのエッチング処理には塩素ガス(Cl2)と炭化フッ素ガス(CF4)との混合ガスが用いられる。CF4を含有するガスを用いることにより、図の左右方向(幅方向)に関するタングステンシリサイド層WSのエッチング量が多結晶シリコン層PSのエッチング量よりも多くなるようにエッチングさせることができる。この結果、図10に示すように、タングステンシリサイド層WSの幅が絶縁層ILおよび多結晶シリコン層PSの幅よりも細くなるように、タングステンシリサイド層WSおよび多結晶シリコン層PSの側部がエッチングされる。 Referring to FIG. 10, after removing photoresist PHR, tungsten silicide layer WS and polycrystalline silicon layer PS are patterned by etching using insulating layer IL as a mask. In this etching process, a mixed gas of chlorine gas (Cl 2 ) and fluorine carbide gas (CF 4 ) is used. By using a gas containing CF 4 , the etching can be performed so that the etching amount of the tungsten silicide layer WS in the left-right direction (width direction) in the drawing is larger than the etching amount of the polycrystalline silicon layer PS. As a result, as shown in FIG. 10, the side portions of the tungsten silicide layer WS and the polycrystalline silicon layer PS are etched so that the width of the tungsten silicide layer WS is narrower than the widths of the insulating layer IL and the polycrystalline silicon layer PS. Is done.

エッチング処理にCF4ガスを用いれば、CF4ガスを用いない場合に比べて等方性エッチングの成分を強くすることができるため、図の左右方向に関するタングステンシリサイド層WSのエッチング量を増加させることができる。具体的には、たとえば20ccmのCl2ガスと40ccmのCF4ガスとの混合ガスを用いてタングステンシリサイド層WSをエッチングすれば、CF4ガスにより発生するFラジカルによりタングステンシリサイド層WSのエッチングを加速することができる。 The use of CF 4 gas in the etching process, it is possible to increase the component of the isotropic etching in comparison with the case of not using the CF 4 gas, increasing the amount of etching of the tungsten silicide layer WS about the left-right direction in FIG. Can do. Specifically, for example, if the tungsten silicide layer WS is etched using a mixed gas of 20 ccm of Cl 2 gas and 40 ccm of CF 4 gas, the etching of the tungsten silicide layer WS is accelerated by F radicals generated by the CF 4 gas. can do.

この他にもタングステンシリサイド層WSの幅を絶縁層ILの幅よりも細くなるように加工する方法として、たとえば上記の混合ガスに酸素(O2)ガスをさらに含めた混合ガスを用いてエッチング処理を行なう方法がある。具体的には、たとえばたとえば20ccmのCl2ガスと40ccmのCF4ガスと10ccmのO2ガスとの混合ガスを用いてエッチングすることが好ましい。このようにすれば、O2ガスによりCF4ガスの分離が加速され、Fラジカルの生成が促進されるため、タングステンシリサイド層WSのエッチングがいっそう加速される。またO2ガスはエッチング時にタングステンシリサイド層WSなどの側壁に堆積膜が形成されるのを抑制する役割を有するため、この観点からもタングステンシリサイド層WSの厚みの増加が抑制されることでエッチングによる幅の減少が促進される。 In addition, as a method of processing the width of the tungsten silicide layer WS so as to be narrower than the width of the insulating layer IL, for example, an etching process using a mixed gas further containing oxygen (O 2 ) gas in the above mixed gas. There is a way to do. Specifically, for example, it is preferable to perform etching using a mixed gas of, for example, 20 ccm of Cl 2 gas, 40 ccm of CF 4 gas, and 10 ccm of O 2 gas. In this way, the separation of the CF 4 gas is accelerated by the O 2 gas and the generation of F radicals is promoted, so that the etching of the tungsten silicide layer WS is further accelerated. Further, since the O 2 gas has a role of suppressing the formation of a deposited film on the sidewall of the tungsten silicide layer WS or the like during etching, the increase in the thickness of the tungsten silicide layer WS is suppressed from this point of view as well. Reduction of width is promoted.

さらにその他にもタングステンシリサイド層WSの幅を絶縁層ILの幅よりも細くなるように加工する方法として、たとえばエッチングに用いられる高周波装置の出力パワーを下げたり、圧力を増加させたりしてもよい。具体的には、たとえば一般公知の加工方法においては高周波装置の出力パワーが80W、処理時の装置内の圧力が0.4Paであるが、これよりも出力パワーを低くしたり、圧力を増加したりするが、タングステンシリサイド層WSの幅を細くするために有効である。   Furthermore, as another method for processing the tungsten silicide layer WS so that the width of the tungsten silicide layer WS is narrower than the width of the insulating layer IL, for example, the output power of a high-frequency device used for etching may be reduced or the pressure may be increased. . Specifically, for example, in a generally known processing method, the output power of the high-frequency device is 80 W, and the pressure in the device during processing is 0.4 Pa. However, the output power can be lowered or increased. However, it is effective for reducing the width of the tungsten silicide layer WS.

ただし、上記の4条件(CF4ガスを用いる、O2ガスを用いる、出力パワーを下げる、圧力を増加する)のうち効果の大きい条件などは、当該エッチング処理の目的に応じて変化するので、上記の4条件を適宜組み合わせることにより最適な条件が決定される。 However, among the above four conditions (using CF 4 gas, using O 2 gas, lowering the output power, increasing the pressure) and the like, the highly effective conditions vary depending on the purpose of the etching process. Optimal conditions are determined by appropriately combining the above four conditions.

以上の処理により、ゲート絶縁膜GIと、多結晶シリコン層PSおよびタングステンシリサイド層WSからなるゲート電極GEと、絶縁層ILとの積層構造が形成される。次に、p型ウェル領域PWL内の半導体基板SUBの主表面に、通常の写真製版技術およびイオン注入技術を用いてソース/ドレイン領域となるn型の不純物領域S/Dが形成される。   Through the above processing, a stacked structure of the gate insulating film GI, the gate electrode GE made of the polycrystalline silicon layer PS and the tungsten silicide layer WS, and the insulating layer IL is formed. Next, an n-type impurity region S / D to be a source / drain region is formed on the main surface of the semiconductor substrate SUB in the p-type well region PWL using a normal photolithography technique and ion implantation technique.

図10においては、図6に示すように多結晶シリコン層PSの幅が絶縁層ILとほぼ等しくなるように形成されている。しかし図11の変形例を参照して、図7に示すように多結晶シリコン層PSの幅が絶縁層ILの幅より広くなるように形成されてもよい。このような構成も、上記の4条件を適宜組み合わせて最適な条件を決定することにより形成され得る。なお図11および図7においては多結晶シリコン層PSは上面から下面まで同一の幅を有する長方形の断面形状として示されている。しかし多結晶シリコン層PSは、その下側(半導体基板SUB側)における幅が上側における幅よりも広くなるように、多結晶シリコン層PSの端部においてテーパを有する台形の断面形状として形成されてもよい。   In FIG. 10, as shown in FIG. 6, the width of the polycrystalline silicon layer PS is formed to be substantially equal to the insulating layer IL. However, referring to the modification of FIG. 11, the polycrystalline silicon layer PS may be formed so that the width of the polycrystalline silicon layer PS is wider than the width of the insulating layer IL as shown in FIG. Such a configuration can also be formed by appropriately combining the above four conditions to determine an optimum condition. 11 and 7, the polycrystalline silicon layer PS is shown as a rectangular cross-sectional shape having the same width from the upper surface to the lower surface. However, the polycrystalline silicon layer PS is formed as a trapezoidal cross-sectional shape having a taper at the end of the polycrystalline silicon layer PS so that the width on the lower side (semiconductor substrate SUB side) is wider than the width on the upper side. Also good.

図12を参照して、半導体基板SUBの主表面全面に、たとえばシリコン窒化膜の単層、またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とがこの順に積層された構成が形成される。その後形成されたシリコン窒化膜の単層またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層がエッチバックされることにより、形成された膜がゲート電極GEなどの側壁に残存し図12に示す断面形状を有する側壁絶縁膜SWとして形成される。   Referring to FIG. 12, for example, a single layer of a silicon nitride film or a structure in which a silicon oxide film and a silicon nitride film are stacked in this order is formed on the entire main surface of semiconductor substrate SUB. After that, the formed silicon nitride film or the stacked layer of the silicon oxide film and the silicon nitride film is etched back, so that the formed film remains on the side wall of the gate electrode GE and the like, and the cross-sectional shape shown in FIG. The sidewall insulating film SW is formed.

図13を参照して、半導体基板SUBの主表面全面に、たとえばシリコン窒化膜のライナー膜LFが形成される。ライナー膜LFは絶縁層ILおよび側壁絶縁膜SWと同様に、後に形成される層間絶縁膜とのエッチング選択比を利用したエッチングストッパとして機能するものであり、絶縁層ILおよび側壁絶縁膜SWの上にも形成される。   Referring to FIG. 13, for example, a liner film LF of a silicon nitride film is formed on the entire main surface of semiconductor substrate SUB. Like the insulating layer IL and the sidewall insulating film SW, the liner film LF functions as an etching stopper using an etching selectivity with respect to an interlayer insulating film to be formed later, and on the insulating layer IL and the sidewall insulating film SW. Also formed.

図14を参照して、半導体基板SUBの主表面全面に、たとえばCVD法を用いてシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜II1が形成される。これによりゲート電極GEなどからなる積層構造は層間絶縁膜II1で覆われる。層間絶縁膜II1のシリコン酸化膜は、いわゆるBPTEOSなどのホウ素やリンの不純物を含むものであってもよい。   Referring to FIG. 14, interlayer insulating film II1 made of a silicon oxide film is formed on the entire main surface of semiconductor substrate SUB using, for example, a CVD method. Thereby, the laminated structure including the gate electrode GE and the like is covered with the interlayer insulating film II1. The silicon oxide film of the interlayer insulating film II1 may contain boron or phosphorus impurities such as so-called BPTEOS.

図15を参照して、層間絶縁膜II1がCMP(Chemical Mechanical Polishing)と呼ばれる化学機械的研磨法により上面が平坦となるように研磨された後、図15(図6,7)に示す領域においては全体が開口部となるため図示されないフォトレジストのパターンが形成される。当該フォトレジストのパターンが形成された後、自己整合技術によるエッチングにより、層間絶縁膜II1が図15(図6,7)に示す領域において除去される。このとき除去された層間絶縁膜II1の真下に形成されるライナー膜LF、絶縁層ILおよび側壁絶縁膜SWのシリコン窒化膜が、層間絶縁膜II1とのエッチング選択比に応じた量だけ除去される。シリコン窒化膜は層間絶縁膜II1とのエッチング選択比に応じた量だけドライエッチングされたところでエッチングが終了することにより、シリコン窒化膜は当初に比べて丸みを帯びた断面形状になる。   Referring to FIG. 15, after interlayer insulating film II1 is polished by a chemical mechanical polishing method called CMP (Chemical Mechanical Polishing) so that the upper surface becomes flat, in the region shown in FIG. 15 (FIGS. 6 and 7). Since the whole becomes an opening, a photoresist pattern (not shown) is formed. After the photoresist pattern is formed, the interlayer insulating film II1 is removed in the region shown in FIG. 15 (FIGS. 6 and 7) by etching using a self-alignment technique. The liner film LF, the insulating layer IL, and the silicon nitride film of the sidewall insulating film SW formed immediately below the interlayer insulating film II1 removed at this time are removed by an amount corresponding to the etching selectivity with the interlayer insulating film II1. . When the silicon nitride film is dry-etched by an amount corresponding to the etching selectivity with respect to the interlayer insulating film II1, the etching is completed, so that the silicon nitride film has a rounder cross-sectional shape than the initial one.

上記のシリコン窒化膜のドライエッチング処理により、絶縁層ILの表面ILSおよび側壁絶縁膜SWの表面SWSは滑らかに接続され、これらはゲート電極GEなどに向かう方向と反対方向(図のゲート電極GEの外側に向かう方向)に凸となる曲面形状となる。ここでは特に絶縁層ILの上面の全体が、特に図の上側に凸となる曲面形状を有するように形成されることが好ましい。絶縁層ILは図の左右方向(幅方向)の中央において厚く、図の左右方向の両端部において薄くなるように形成されている。   By the dry etching process of the silicon nitride film described above, the surface ILS of the insulating layer IL and the surface SWS of the sidewall insulating film SW are smoothly connected, and these are in a direction opposite to the direction toward the gate electrode GE or the like (the gate electrode GE in the figure). The curved surface is convex in the direction toward the outside. Here, in particular, the entire upper surface of the insulating layer IL is preferably formed to have a curved shape that is convex upward in the drawing. The insulating layer IL is formed so as to be thick at the center in the left-right direction (width direction) in the figure and thin at both ends in the left-right direction in the figure.

活性領域のうち平面視においてトランジスタTGのゲート電極GEおよび側壁絶縁膜SWが形成される領域以外の領域(2つのゲート電極GEに挟まれた領域)における層間絶縁膜II1がエッチング除去されることにより、2つのトランジスタTGに挟まれた領域には開口部CVが形成される。   By etching away the interlayer insulating film II1 in a region (region sandwiched between the two gate electrodes GE) other than the region where the gate electrode GE and the sidewall insulating film SW of the transistor TG are formed in the active region in plan view. An opening CV is formed in a region sandwiched between the two transistors TG.

活性領域において2つのトランジスタTGに挟まれた領域にはソース/ドレイン領域S/Dが形成されているため、開口部CVが形成されることによりソース/ドレイン領域S/Dが露出される。   Since the source / drain region S / D is formed in the region between the two transistors TG in the active region, the source / drain region S / D is exposed by forming the opening CV.

なお図15においては層間絶縁膜II1はすべて除去されているが、実際にはたとえばメモリ領域の分離領域の一部および周辺回路領域の一部においては層間絶縁膜II1はエッチングされずに残存してもよい。つまり1対のトランジスタのゲート電極などに挟まれた領域でなく、かつソース/ドレイン領域S/Dの真上でもない領域においては、層間絶縁膜II1はエッチングされずに残存してもよい。このため図3の周辺回路領域および図5の分離領域に示すように、これらの領域においてはゲート電極GE上の絶縁膜ILはその上面が丸みを帯びた断面形状となっておらず、かつライナー膜LFが部分的に残存する場合がある。なおたとえば分離領域においては図5のコンタクト用プラグ導電層CGを形成するための開口部が、通常の写真製版技術およびエッチングにより、図15の工程と別工程として(別のタイミングで)形成される。   In FIG. 15, all of interlayer insulating film II1 is removed, but actually, for example, in part of the isolation region of the memory region and part of the peripheral circuit region, interlayer insulating film II1 remains without being etched. Also good. That is, the interlayer insulating film II1 may remain without being etched in a region that is not between the gate electrodes of the pair of transistors and is not directly above the source / drain region S / D. Therefore, as shown in the peripheral circuit region of FIG. 3 and the isolation region of FIG. 5, in these regions, the insulating film IL on the gate electrode GE does not have a round cross-sectional shape, and the liner The film LF may remain partially. For example, in the isolation region, an opening for forming the contact plug conductive layer CG of FIG. 5 is formed as a separate process (at a different timing) from the process of FIG. 15 by a normal photolithography technique and etching. .

図16を参照して、半導体基板SUBの主表面上に、たとえばCVD法により導電性不純物を含む多結晶シリコン層BSが形成される。この結果、トランジスタTGのゲート電極GE、絶縁層ILおよび側壁絶縁膜SWが形成される領域も多結晶シリコン層BSに覆われる。また図示されないが、分離領域においてコンタクト用プラグ導電層CGを形成するために形成された開口部内にも多結晶シリコン層が形成されることでコンタクト用プラグ導電層CGが形成される。   Referring to FIG. 16, a polycrystalline silicon layer BS containing conductive impurities is formed on the main surface of semiconductor substrate SUB by, for example, a CVD method. As a result, the region where the gate electrode GE, the insulating layer IL, and the sidewall insulating film SW of the transistor TG are formed is also covered with the polycrystalline silicon layer BS. Although not shown, the contact plug conductive layer CG is formed by forming a polycrystalline silicon layer also in the opening formed for forming the contact plug conductive layer CG in the isolation region.

図17を参照して、図16の工程において形成された多結晶シリコン層にエッチバック処理がなされる。この処理により、平面視においてトランジスタTGのゲート電極GEおよび側壁絶縁膜SWが形成される領域以外の領域、すなわち開口部CV内に多結晶シリコン層が残存する。このようにして、開口部CV内を充填するように、多結晶シリコン層からなるプラグ導電層BSが形成される。プラグ導電層BSは開口部CVにより露出したソース/ドレイン領域S/Dの上面を覆うように形成されるため、プラグ導電層BSは、ソース/ドレイン領域S/Dと電気的に接続するように半導体基板SUBの主表面上に形成される。上記のエッチバック処理により、所望の位置にプラグ導電層BSを高精度に形成することができる。   Referring to FIG. 17, an etch back process is performed on the polycrystalline silicon layer formed in the step of FIG. By this process, the polycrystalline silicon layer remains in a region other than the region where the gate electrode GE and the sidewall insulating film SW of the transistor TG are formed in a plan view, that is, in the opening CV. In this manner, plug conductive layer BS made of a polycrystalline silicon layer is formed so as to fill opening CV. Since the plug conductive layer BS is formed so as to cover the upper surface of the source / drain region S / D exposed by the opening CV, the plug conductive layer BS is electrically connected to the source / drain region S / D. It is formed on the main surface of the semiconductor substrate SUB. By the etch back process, the plug conductive layer BS can be formed with high accuracy at a desired position.

図16の工程において形成される多結晶シリコン層BSは、トランジスタTGのゲート電極GE、絶縁層ILおよび側壁絶縁膜SWが形成される領域を覆うように(半導体基板SUBの主表面から絶縁層IL(最上面ILS)の最上部よりも上方にまで達する厚みを有するように)形成されることが好ましい。多結晶シリコン層にエッチバック処理がなされた後、エッチバック後のプラグ最上面BSTが、ゲート電極GE(タングステンシリサイド層WS)の最上面よりも上側であり、絶縁層ILの最上面ILS(の最上部)よりも下側に位置するようにプラグ導電層BSが形成されるように、多結晶シリコン層BSのエッチング量(エッチング時間)が調整される。ただしプラグ最上面BSTがタングステンシリサイド層WSの最上面よりも下側に形成されてもよい。   The polycrystalline silicon layer BS formed in the process of FIG. 16 covers the region where the gate electrode GE, the insulating layer IL, and the sidewall insulating film SW of the transistor TG are formed (from the main surface of the semiconductor substrate SUB to the insulating layer IL). Preferably, it is formed so as to have a thickness reaching the uppermost part of the uppermost part of the uppermost surface ILS. After the etch back process is performed on the polycrystalline silicon layer, the plug top surface BST after the etch back is above the top surface of the gate electrode GE (tungsten silicide layer WS), and the top surface ILS (of the insulating layer IL) The etching amount (etching time) of the polycrystalline silicon layer BS is adjusted so that the plug conductive layer BS is formed so as to be located below the uppermost part). However, the plug top surface BST may be formed below the top surface of the tungsten silicide layer WS.

図18を参照して、ゲート電極GEおよび絶縁層ILなどを覆うように、半導体基板SUBの主表面に、たとえばCVD法を用いて層間絶縁膜II1が形成される。その結果、プラグ導電層BS(プラグ最上面BST)上を覆うように層間絶縁膜II1が形成される。ここで層間絶縁膜II1は、絶縁層IL(および側壁絶縁膜SW)と互いに異なる材質から形成されることが好ましい。上記のように絶縁層IL(および側壁絶縁膜SW)は少なくとも上部がシリコン窒化膜により形成されている。この場合には層間絶縁膜II1はシリコン窒化膜とのエッチング選択比の大きい材料であるシリコン酸化膜により形成されることが好ましい。   Referring to FIG. 18, interlayer insulating film II1 is formed on the main surface of semiconductor substrate SUB using, for example, the CVD method so as to cover gate electrode GE and insulating layer IL. As a result, interlayer insulating film II1 is formed so as to cover plug conductive layer BS (plug uppermost surface BST). Here, the interlayer insulating film II1 is preferably formed of a material different from the insulating layer IL (and the sidewall insulating film SW). As described above, the insulating layer IL (and the sidewall insulating film SW) is at least the upper part formed of the silicon nitride film. In this case, the interlayer insulating film II1 is preferably formed of a silicon oxide film that is a material having a high etching selectivity with respect to the silicon nitride film.

図18に示されないが、図18の工程において形成される層間絶縁膜II1は、たとえばメモリ領域の分離領域や周辺回路領域など、図14の工程において形成される層間絶縁膜II1が除去されない領域においては、図14の工程の層間絶縁膜II1の上面を覆うように図18の工程の層間絶縁膜II1が形成されてもよい。すなわちこの場合、層間絶縁膜II1が2層構造となる。   Although not shown in FIG. 18, interlayer insulating film II1 formed in the process of FIG. 18 is in a region where interlayer insulating film II1 formed in the process of FIG. 14 is not removed, such as an isolation region of a memory region or a peripheral circuit region. The interlayer insulating film II1 in the step of FIG. 18 may be formed so as to cover the upper surface of the interlayer insulating film II1 in the step of FIG. That is, in this case, the interlayer insulating film II1 has a two-layer structure.

また層間絶縁膜II1とは別の視点で、層間絶縁膜II1とその上に形成される層間絶縁膜II2(図3参照)とを含めたものを図18における(2層構造の)層間絶縁膜II1と考えてもよい。   Further, from a viewpoint different from the interlayer insulating film II1, the interlayer insulating film including the interlayer insulating film II1 and the interlayer insulating film II2 (see FIG. 3) formed thereon is shown in FIG. It may be considered as II1.

図19を参照して、層間絶縁膜II1が通常のCMP処理により上面が平坦となるように研磨された後、自己整合技術により層間絶縁膜II1が部分的にエッチングされ、プラグ導電層BSに達するように、開口部としてのコンタクトホールSAが形成される。この結果、プラグ導電層BSは図の上下方向に関してソース/ドレイン領域S/DとコンタクトホールSAとの間において残存するように配置される。   Referring to FIG. 19, after interlayer insulating film II1 is polished by a normal CMP process so that the upper surface becomes flat, interlayer insulating film II1 is partially etched by self-alignment technique to reach plug conductive layer BS. Thus, a contact hole SA as an opening is formed. As a result, the plug conductive layer BS is disposed so as to remain between the source / drain region S / D and the contact hole SA in the vertical direction of the figure.

コンタクトホールSAは、隣り合う1対のトランジスタTGのゲート電極GEおよび側壁絶縁膜SWが形成される領域に挟まれる領域の幅方向に関する中央(すなわちプラグ導電層BSの中央)に、位置ずれすることなく形成されることが理想的である。しかし実際には微細化により上記挟まれる領域の幅が非常に狭くなっていることから、幅方向に関して左右いずれかの方向に位置ずれを起こすのが通例である。図19においては幅方向に関して左側に偏るようにコンタクトホールSAが形成されており、コンタクトホールSAはゲート電極GEの真上に位置する部分を含む層間絶縁膜II1を(部分的に)削ることにより形成されている。   The contact hole SA is displaced in the center in the width direction of the region sandwiched between the region where the gate electrode GE and the sidewall insulating film SW of the pair of adjacent transistors TG are formed (that is, the center of the plug conductive layer BS). Ideally, it should be formed. However, in practice, since the width of the sandwiched region is very narrow due to miniaturization, it is usual that a positional shift occurs in either the left or right direction with respect to the width direction. In FIG. 19, the contact hole SA is formed so as to be biased to the left with respect to the width direction, and the contact hole SA is obtained by (partially) scraping the interlayer insulating film II1 including a portion located immediately above the gate electrode GE. Is formed.

コンタクトホールSAが形成される際には、ゲート電極GEの真上に位置する層間絶縁膜II1がエッチングされ、層間絶縁膜II1の下面に接するシリコン窒化膜の絶縁層ILおよび側壁絶縁膜SWが、層間絶縁膜II1とのエッチング選択比に応じた厚みだけ部分的にエッチングされる。その結果、ゲート電極GEの真上のシリコン窒化膜にはコンタクトホールSAによるエッチング面ETHが形成される。このエッチング面ETHは、特に図の左右方向に関するエッチング面ETHの寸法が小さい(言い換えればコンタクトホールSAの左右方向への位置ずれが小さい)場合には下側(半導体基板側)に凸の曲面形状となるように形成される。   When the contact hole SA is formed, the interlayer insulating film II1 located immediately above the gate electrode GE is etched, and the silicon nitride insulating layer IL and the sidewall insulating film SW in contact with the lower surface of the interlayer insulating film II1 are The film is partially etched by a thickness corresponding to the etching selectivity with the interlayer insulating film II1. As a result, an etching surface ETH by the contact hole SA is formed in the silicon nitride film immediately above the gate electrode GE. This etching surface ETH has a curved surface shape that protrudes downward (semiconductor substrate side) particularly when the dimension of the etching surface ETH in the horizontal direction in the drawing is small (in other words, the positional displacement of the contact hole SA in the horizontal direction is small). It is formed to become.

図20を参照して、コンタクトホールSAの内部にたとえば導電性不純物を含む多結晶シリコンの薄膜PLが充填される。この処理においてはたとえばCVD法が用いられ、層間絶縁膜II1上にも多結晶シリコンの薄膜PLが形成される。   Referring to FIG. 20, polycrystalline silicon thin film PL containing conductive impurities, for example, is filled in contact hole SA. In this process, for example, a CVD method is used, and a polycrystalline silicon thin film PL is also formed on the interlayer insulating film II1.

図21を参照して、通常の写真製版技術およびエッチングにより、層間絶縁膜II1上の多結晶シリコンの薄膜PLが、コンタクトホールSAの真上およびその近傍のみに残存し、層間絶縁膜II1上の他の領域における多結晶シリコンの薄膜PLが除去されるように、パターニングされる。これによりコンタクトホールSA内の導電層とその真上の配線パターンとが一体となったコンタクトCTを有する、図6に示す態様が形成される。   Referring to FIG. 21, the polycrystalline silicon thin film PL on the interlayer insulating film II1 remains only above and in the vicinity of the contact hole SA by the normal photoengraving technique and etching, and on the interlayer insulating film II1. Patterning is performed so that the polycrystalline silicon thin film PL in the other region is removed. As a result, the embodiment shown in FIG. 6 having the contact CT in which the conductive layer in the contact hole SA and the wiring pattern immediately above the conductive layer are integrated is formed.

なお上記のように、コンタクトCTは層間絶縁膜II1のコンタクトホールSA内の導電層と、層間絶縁膜II1を覆う配線パターンとしての導電層とが一体になった構成であってもよいし、コンタクトホールSA内とコンタクトホールSA外(真上)とで別体として形成されてもよい。またコンタクトホールSA内の一部のみに薄膜PLが残存するようにコンタクトCTが形成されてもよい。   As described above, the contact CT may have a configuration in which the conductive layer in the contact hole SA of the interlayer insulating film II1 and the conductive layer as a wiring pattern covering the interlayer insulating film II1 are integrated. It may be formed separately in the hole SA and outside the contact hole SA (directly above). The contact CT may be formed so that the thin film PL remains only in a part of the contact hole SA.

また、たとえばCMPにより図20に示す層間絶縁膜II上の薄膜PLがすべて除去されたうえで、改めて層間絶縁膜II上に薄膜PLを形成し、これを通常の写真製版技術およびエッチングを用いて所望の位置に配線層として残存させることにより、コンタクトホールSAの内外間で別体としての導電層PLが形成された態様としてもよい。また上記のようにここでのコンタクトCTはコンタクトSCを含めて考えることができるため、コンタクトCTより上層まで延びるコンタクトSCについても、上記のコンタクトCTの形成方法と同様の手順により形成されるコンタクトホールSAを基に形成され得る。   Further, for example, after all of the thin film PL on the interlayer insulating film II shown in FIG. 20 is removed by CMP, the thin film PL is formed again on the interlayer insulating film II, and this is formed by using ordinary photolithography and etching. A conductive layer PL as a separate body may be formed between the inside and outside of the contact hole SA by remaining as a wiring layer at a desired position. Further, as described above, the contact CT here can be considered including the contact SC. Therefore, the contact SC extending to the upper layer from the contact CT is also formed by a procedure similar to the method for forming the contact CT. It can be formed on the basis of SA.

これ以降(層間絶縁膜II2およびそれ以上)の各層の形成方法については説明を省略する。   The description of the method of forming each layer thereafter (interlayer insulating film II2 and higher) is omitted.

次に、図22〜図24の比較例を参照しながら、一実施の形態の作用効果について説明する。   Next, the operation and effect of the embodiment will be described with reference to the comparative examples of FIGS.

図22を参照して、比較例においてはゲート電極GEを構成するタングステンシリサイド層WSと絶縁層ILとの幅が等しくなっており、タングステンシリサイド層WS、多結晶シリコン層PSおよび絶縁層ILの幅がすべて等しくなっている。しかしそれ以外の点においては図22は図6の一実施の形態と基本的に同様であるため、図22において図6と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。たとえば図の幅方向に関するプラグ導電層BSの寸法や側壁絶縁膜SWに囲まれる領域の幅などについても、図6と図22との間で差はないものとする。   Referring to FIG. 22, in the comparative example, the widths of tungsten silicide layer WS and insulating layer IL constituting gate electrode GE are equal, and the widths of tungsten silicide layer WS, polycrystalline silicon layer PS, and insulating layer IL are equal. Are all equal. However, since FIG. 22 is basically the same as the embodiment of FIG. 6 in other points, the same components as those of FIG. 6 are denoted by the same reference numerals in FIG. 22, and the description thereof will not be repeated. . For example, it is assumed that there is no difference between FIG. 6 and FIG. 22 with respect to the dimension of the plug conductive layer BS in the width direction of the figure and the width of the region surrounded by the sidewall insulating film SW.

図23を参照して、図22の構成の半導体装置の製造方法としては、図8〜図9までの工程と同様の処理がなされた後、タングステンシリサイド層WS、多結晶シリコン層PSおよび絶縁層ILの幅がすべて等しくなるようにエッチングがなされる。図24を参照して、その後は図12と同様に側壁絶縁膜SWが形成される。それ以降の工程については上記の図13〜図21と同様である。   Referring to FIG. 23, as a method of manufacturing the semiconductor device having the configuration of FIG. 22, after the same processing as the steps of FIGS. 8 to 9, the tungsten silicide layer WS, the polycrystalline silicon layer PS, and the insulating layer are processed. Etching is performed so that the widths of IL are all equal. Referring to FIG. 24, sidewall insulating film SW is formed thereafter as in FIG. The subsequent processes are the same as those in FIGS.

再度図22を参照して、図22においては、タングステンシリサイド層WSの端部WSEからプラグ導電層BSまでの幅方向に関する距離A2(いわゆるショートマージン)が狭く、タングステンシリサイド層WSとプラグ導電層BSとが短絡を起こす可能性がある。同様に図22においては、タングステンシリサイド層端部WSEにおけるタングステンシリサイド層WSの最上面WSTからその真上のコンタクトCTまでの上下方向に関する距離B2(ショートマージン)が狭く、タングステンシリサイド層WSとコンタクトCTとが短絡を起こす可能性がある。   Referring to FIG. 22 again, in FIG. 22, the distance A2 (so-called short margin) in the width direction from the end WSE of the tungsten silicide layer WS to the plug conductive layer BS is narrow, and the tungsten silicide layer WS and the plug conductive layer BS May cause a short circuit. Similarly, in FIG. 22, the distance B2 (short margin) in the vertical direction from the uppermost surface WST of the tungsten silicide layer WS to the contact CT immediately above the tungsten silicide layer WS at the tungsten silicide layer end WSE is narrow, and the tungsten silicide layer WS and the contact CT May cause a short circuit.

しかし図6においては、タングステンシリサイド層WSが図22よりも細く(絶縁層ILよりも細くなるように)形成されているため、プラグ導電層BSなどの幅が図22と同一である仮定の下では、タングステンシリサイド層WSの端部WSEからプラグ導電層BSまでの幅方向に関するショートマージンA1はA2よりも広くなる。このため一実施の形態のようにタングステンシリサイド層WSを細くすれば、たとえ自己整合技術によりコンタクトCTがゲート電極GEの真上に位置する部分を有するように位置ずれして形成された場合においても、タングステンシリサイド層WSとプラグ導電層BSとの短絡を抑制することができる。   However, in FIG. 6, since the tungsten silicide layer WS is formed thinner than that in FIG. 22 (so as to be thinner than the insulating layer IL), the width of the plug conductive layer BS and the like is assumed to be the same as that in FIG. Then, the short margin A1 in the width direction from the end portion WSE of the tungsten silicide layer WS to the plug conductive layer BS is wider than A2. For this reason, if the tungsten silicide layer WS is thinned as in the embodiment, even if the contact CT is formed so as to have a portion positioned directly above the gate electrode GE by the self-alignment technique. The short circuit between the tungsten silicide layer WS and the plug conductive layer BS can be suppressed.

また図6においては、タングステンシリサイド層端部WSEが図22よりもゲート電極GEの幅方向に関する内側に形成されている。つまり、タングステンシリサイド層端部WSEにおけるタングステンシリサイド層WSの最上面WSTからその真上のコンタクトCTまでの上下方向に関するショートマージンB1がB2よりも広くなる。このため一実施の形態のようにタングステンシリサイド層WSを細くすれば、たとえ自己整合技術によりコンタクトCTがゲート電極GEの真上に位置する部分を有するように位置ずれして形成された場合においても、タングステンシリサイド層WSとコンタクトCTとの短絡を抑制することができる。   In FIG. 6, the tungsten silicide layer end WSE is formed on the inner side in the width direction of the gate electrode GE than in FIG. That is, the short margin B1 in the vertical direction from the uppermost surface WST of the tungsten silicide layer WS to the contact CT immediately above the tungsten silicide layer WS at the tungsten silicide layer end WSE is wider than B2. For this reason, if the tungsten silicide layer WS is thinned as in the embodiment, even if the contact CT is formed so as to have a portion positioned directly above the gate electrode GE by the self-alignment technique. The short circuit between the tungsten silicide layer WS and the contact CT can be suppressed.

ここで図25を参照して、以下にタングステンシリサイド層WSの幅W1が絶縁層IL(多結晶シリコン層PS)の幅W2に比べてどの程度細いことが要求されるかについて説明する。ここでは一例として、トランジスタTGのゲート長すなわち多結晶シリコン層PSの幅W2が140nmである場合のプロセス技術を例にして考える。   Here, with reference to FIG. 25, how narrow the width W1 of the tungsten silicide layer WS is required as compared with the width W2 of the insulating layer IL (polycrystalline silicon layer PS) will be described below. Here, as an example, a process technique in the case where the gate length of the transistor TG, that is, the width W2 of the polycrystalline silicon layer PS is 140 nm is considered as an example.

図26を参照して、このグラフの横軸はタングステンシリサイド層WSの幅W1を示し、縦軸はタングステンシリサイド層WSのシート抵抗を示している。図26より、幅W1が140nmの場合のタングステンシリサイド層WSのシート抵抗は11.1Ω/□である。ここでシート抵抗値は上記に対して15%の上昇まで許容するとすれば、上記のシート抵抗は最大12.8Ω/□まで許容される。シート抵抗が12.8Ω/□のときのタングステンシリサイド層WSの幅W1はグラフより110nmであるため、幅W1は110nm以上あることが必要である。これはシート抵抗が11.1Ω/□であるときのタングステンシリサイド層WSの幅すなわち140nmの79%である。したがってW1はW2の79%以上である必要がある。   Referring to FIG. 26, the horizontal axis of this graph represents the width W1 of the tungsten silicide layer WS, and the vertical axis represents the sheet resistance of the tungsten silicide layer WS. From FIG. 26, the sheet resistance of the tungsten silicide layer WS when the width W1 is 140 nm is 11.1Ω / □. Here, if the sheet resistance value is allowed to rise up to 15% with respect to the above, the above sheet resistance is allowed up to a maximum of 12.8Ω / □. Since the width W1 of the tungsten silicide layer WS when the sheet resistance is 12.8Ω / □ is 110 nm from the graph, the width W1 needs to be 110 nm or more. This is 79% of the width of the tungsten silicide layer WS, that is, 140 nm when the sheet resistance is 11.1Ω / □. Therefore, W1 needs to be 79% or more of W2.

図27を参照して、ゲート電極GEの幅が絶縁層ILの幅よりも、およそ図中の直角三角形の横(幅)方向の寸法分ずつゲート電極GEの左右双方において狭くなっている。図中の三角形の横方向の寸法分だけゲート電極GEの幅が狭くなれば、図の縦方向の寸法すなわちコンタクトCTとゲート電極GEとの上下方向に関するショートマージンはおよそ図中の三角形の縦方向の寸法分だけ広くなる。具体的には、この三角形の縦方向の寸法(ショートマージン)が10nm以上必要である場合、三角形の横方向の寸法は3nmとなる。上記の幅W2が140nmである場合、幅W1はこれよりも左右双方において3nm以上短くなる必要があるため、幅W1は134nm以下である必要があり、W1はW2の95%以下である必要がある。   Referring to FIG. 27, the width of gate electrode GE is narrower on both the left and right sides of gate electrode GE than the width of insulating layer IL by approximately the dimension in the lateral (width) direction of the right triangle in the drawing. If the width of the gate electrode GE is narrowed by the horizontal dimension of the triangle in the figure, the vertical dimension in the figure, that is, the short margin in the vertical direction between the contact CT and the gate electrode GE is approximately the vertical direction of the triangle in the figure. It becomes wider by the dimension of. Specifically, when the vertical dimension (short margin) of this triangle is required to be 10 nm or more, the lateral dimension of the triangle is 3 nm. When the width W2 is 140 nm, the width W1 needs to be 3 nm or more shorter on both the left and right sides. Therefore, the width W1 needs to be 134 nm or less, and W1 needs to be 95% or less of W2. is there.

以上より、幅W1は幅W2の79%以上95%以下であることが好ましいといえる。
多結晶シリコン層PSはゲート電極GEを有するトランジスタTGの特性の決定に直結する構成要素である。たとえば多結晶シリコン層PSの幅をタングステンシリサイド層WSと同様に狭くし、絶縁層ILよりも幅が狭くなれば、たとえば図10の工程において不純物領域を形成するためのイオン注入技術を行なう際に、イオン注入の方向が半導体基板SUBの主表面に対してほぼ垂直となれば、多結晶シリコン層PSの外縁の近傍においてイオン注入がなされなくなる可能性がある。このためイオン注入されていない部分の不純物濃度が変わり、トランジスタの形成不良や特性劣化を起こす可能性がある。
From the above, it can be said that the width W1 is preferably 79% or more and 95% or less of the width W2.
The polycrystalline silicon layer PS is a component that is directly related to the determination of the characteristics of the transistor TG having the gate electrode GE. For example, if the width of the polycrystalline silicon layer PS is narrowed similarly to the tungsten silicide layer WS and narrower than the insulating layer IL, for example, when performing an ion implantation technique for forming an impurity region in the step of FIG. If the direction of ion implantation is substantially perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate SUB, ion implantation may not be performed in the vicinity of the outer edge of the polycrystalline silicon layer PS. For this reason, the impurity concentration in the portion where ions are not implanted changes, which may cause poor formation of transistors and deterioration of characteristics.

しかし多結晶シリコン層PSの幅を絶縁層ILの幅と同じかそれ以上にすることにより、上記の形成不良や特性劣化などの不具合の発生を抑制することができる。   However, by making the width of the polycrystalline silicon layer PS the same as or larger than the width of the insulating layer IL, it is possible to suppress the occurrence of defects such as the above-mentioned formation defects and characteristic deterioration.

通常のゲート寸法管理はインラインSEM(Scanning Electron Microscope)により上部から確認するため、また、多結晶シリコン層PSの幅が絶縁層ILの幅よりも狭い場合、トランジスタ特性を決定する多結晶シリコン層PSの幅を正確に管理することができない。しかし多結晶シリコン層PSの幅を絶縁層ILの幅以上にすれば、多結晶シリコン層PSの寸法を正確に管理することができるため、トランジスタ特性を正確に管理することができる。   Since normal gate dimension management is confirmed from above by an inline SEM (Scanning Electron Microscope), and when the width of the polycrystalline silicon layer PS is narrower than the width of the insulating layer IL, the polycrystalline silicon layer PS that determines the transistor characteristics is determined. The width of the can not be managed accurately. However, if the width of the polycrystalline silicon layer PS is greater than or equal to the width of the insulating layer IL, the dimensions of the polycrystalline silicon layer PS can be managed accurately, so that the transistor characteristics can be managed accurately.

次に、ショートマージンB1がB2より広くなるのは、層間絶縁膜II1と絶縁層ILとのエッチング選択比に応じて絶縁層ILに形成されたエッチング面ETHが、半導体基板SUB側に凸となる曲面形状を有しており、ゲート電極GEの内側に行くほどエッチング面ETHがより上方に形成されているためである。   Next, the reason why the short margin B1 is wider than B2 is that the etching surface ETH formed in the insulating layer IL in accordance with the etching selection ratio between the interlayer insulating film II1 and the insulating layer IL becomes convex toward the semiconductor substrate SUB side. This is because it has a curved surface shape, and the etching surface ETH is formed further upward as it goes inside the gate electrode GE.

そして、エッチング面ETHがゲート電極GEの内側において上側に形成されるのは、絶縁層ILの上面の全体が上側に凸の曲面形状であるためである。つまり特に図22のように絶縁層ILの最上部(幅方向に関する中央)よりも片側(右側)のみの真上にコンタクトCTが形成される場合には、絶縁層ILの上面が上側に凸の形状を有するために、絶縁層ILの上面ILSは当該領域において内側(左側)に行くほど上方に形成されることになる。ゲート電極GEの内側において絶縁層上面ILSがより上方に形成されるため、エッチング面ETHもこれに随伴してゲート電極GEの内側においてより上方に形成されることになる。   The reason why the etching surface ETH is formed on the upper side inside the gate electrode GE is that the entire upper surface of the insulating layer IL has a curved surface shape protruding upward. That is, particularly when the contact CT is formed just above one side (right side) of the uppermost portion (center in the width direction) of the insulating layer IL as shown in FIG. 22, the upper surface of the insulating layer IL is convex upward. In order to have a shape, the upper surface ILS of the insulating layer IL is formed upward as it goes inward (left side) in the region. Since the insulating layer upper surface ILS is formed further upward inside the gate electrode GE, the etching surface ETH is also formed further upward inside the gate electrode GE.

次に、上記のようにエッチング面ETHが下側(半導体基板SUB側)に凸の曲面形状を有する態様は、コンタクトCTの位置ずれが比較的小さく、エッチング面ETHの幅方向の寸法が小さいときによく実現される。エッチング面ETHが下側に凸の曲面形状を有すれば、たとえばエッチング面ETHが上側に凸の曲面形状を有する場合に比べて、上記のようにタングステンシリサイド層WSが細くなることによりショートマージンB2を広くする効果をより高めることができる。   Next, in the aspect in which the etching surface ETH has a curved surface that protrudes downward (on the semiconductor substrate SUB side) as described above, the displacement of the contact CT is relatively small, and the dimension in the width direction of the etching surface ETH is small. Well realized. If the etching surface ETH has a curved surface shape that protrudes downward, for example, as compared with the case where the etching surface ETH has a curved surface shape that protrudes upward, the tungsten silicide layer WS becomes thinner as described above, so that the short margin B2 The effect of widening can be further enhanced.

タングステンシリサイド層WSを絶縁層ILの幅より狭くすることによりショートマージンを広くし短絡抑制することができるが、多結晶シリコン層PSの幅は絶縁層ILの幅以上であることが好ましく、図7に示すように多結晶シリコン層PSの幅は絶縁層ILの幅より広くてもよい。   By making the tungsten silicide layer WS narrower than the width of the insulating layer IL, the short margin can be widened and the short circuit can be suppressed, but the width of the polycrystalline silicon layer PS is preferably equal to or larger than the width of the insulating layer IL. As shown, the width of the polycrystalline silicon layer PS may be wider than the width of the insulating layer IL.

次に、コンタクトホールSA(コンタクトCT)の真下の少なくとも一部と平面視において重なるように、ソース/ドレイン領域S/Dが形成され、ソース/ドレイン領域S/Dと、プラグ導電層BSと、コンタクトCTとが図の上下方向に関して一直線に並ぶ領域が存在する。このため、単純な構造にて、ソース/ドレイン領域S/DとコンタクトCTとが電気的に接続される。ソース/ドレイン領域S/Dと、プラグ導電層BSと、コンタクトCTとが図の上下方向に関して一直線に並ぶ構造は、プラグ導電層BSがソース/ドレイン領域S/Dと電気的に接続するように形成され、かつコンタクトホールSAがプラグ導電層BSに達するように形成されるために実現できる。上記の構成により、コンタクトCTとプラグ導電層BSとソース/ドレイン領域S/Dとの相互間の電気的な接続を容易に可能とする。   Next, the source / drain region S / D is formed so as to overlap with at least a part of the contact hole SA (contact CT) in plan view, the source / drain region S / D, the plug conductive layer BS, There is a region where the contact CT is aligned with the vertical direction of the figure. Therefore, the source / drain region S / D and the contact CT are electrically connected with a simple structure. The structure in which the source / drain region S / D, the plug conductive layer BS, and the contact CT are aligned in a straight line in the vertical direction in the drawing is such that the plug conductive layer BS is electrically connected to the source / drain region S / D. The contact hole SA is formed so as to reach the plug conductive layer BS. With the above configuration, electrical connection among the contact CT, the plug conductive layer BS, and the source / drain region S / D can be easily performed.

次に、プラグ導電層BSの最上面BSTが、ゲート電極GE(タングステンシリサイド層WS)の最上面よりも上側に配置されることにより、プラグ導電層BSとコンタクトCTとを電気的に接続させるために必要なコンタクトホールSAの深さをより浅くすることができる。このため、コンタクトホールSAを形成するための層間絶縁膜II1のエッチング量をより少なくしてもプラグ導電層BSとコンタクトCTとを確実に電気的に接続させることができる。   Next, the plug conductive layer BS and the contact CT are electrically connected by disposing the uppermost surface BST of the plug conductive layer BS above the uppermost surface of the gate electrode GE (tungsten silicide layer WS). It is possible to make the depth of the contact hole SA necessary for the shallower. Therefore, even if the etching amount of the interlayer insulating film II1 for forming the contact hole SA is further reduced, the plug conductive layer BS and the contact CT can be reliably electrically connected.

またプラグ導電層BSの最上面BSTが絶縁層ILの最上面よりも下側に配置されている。こうすれば、たとえば隣り合う1対のプラグ導電層BS同士がプラグ導電層BSの隣に配置されるトランジスタTGのゲート電極GEおよび側壁絶縁膜SWが形成される領域を超える(当該領域よりも上方において1対のプラグ導電層BS同士が結合するようにプラグ導電層BSが延びる)ことにより互いに電気的に接続(短絡)する不具合の発生を抑制することができる。   The uppermost surface BST of the plug conductive layer BS is disposed below the uppermost surface of the insulating layer IL. In this case, for example, a pair of adjacent plug conductive layers BS exceed the region where the gate electrode GE and the sidewall insulating film SW of the transistor TG arranged next to the plug conductive layer BS are formed (above the region). , The plug conductive layer BS extends so that the pair of plug conductive layers BS are coupled to each other), so that it is possible to suppress the occurrence of an electrical connection (short circuit).

なお上記は主にAdvanced SRAM内に用いられることを前提に説明しているが、上記の構成はAdvanced SRAMに限らず他の構成を有するメモリ領域において用いられてもよい。   Although the above description is mainly based on the assumption that it is used in the advanced SRAM, the above configuration is not limited to the advanced SRAM, and may be used in a memory area having another configuration.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

1B 第1コンタクト、BL,ZBL ビット線、BS プラグ導電層、BST プラグ最上面、CG コンタクト用プラグ導電層、CT コンタクト、DV 半導体装置、ETH エッチング面、II,II1 層間絶縁膜、IL 絶縁層、ILS 絶縁層上面、PD パッド領域、PL 薄膜、PS 多結晶シリコン層、SC 第2コンタクト、SI 絶縁層、SUB 半導体基板、SWS 側壁絶縁膜表面、T1,T2 ドライバトランジスタ、T3,T4 負荷トランジスタ、T5,T6 アクセストランジスタ、TG トランジスタ、WS タングステンシリサイド層、WSE タングステンシリサイド層端部、WST タングステンシリサイド層最上面。   1B 1st contact, BL, ZBL bit line, BS plug conductive layer, BST plug top surface, CG contact plug conductive layer, CT contact, DV semiconductor device, ETH etched surface, II, II1 interlayer insulating film, IL insulating layer, ILS insulating layer upper surface, PD pad region, PL thin film, PS polycrystalline silicon layer, SC second contact, SI insulating layer, SUB semiconductor substrate, SWS sidewall insulating film surface, T1, T2 driver transistor, T3, T4 load transistor, T5 , T6 Access transistor, TG transistor, WS tungsten silicide layer, WSE tungsten silicide layer end, WST tungsten silicide layer top surface.

Claims (14)

主表面を有する半導体基板と、
前記主表面に形成され、第1の電極層と、前記第1の電極層の上に形成される第2の電極層とを含むゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成される絶縁層と、
前記ゲート電極と前記絶縁層とを覆うように前記主表面上に形成され、前記ゲート電極の真上に位置する部分を有するコンタクトホールが形成される層間絶縁膜とを備え、
前記絶縁層と前記層間絶縁膜とは互いに異なる材質であり、
前記第2の電極層の幅は、前記絶縁層の幅よりも細い、半導体装置。
A semiconductor substrate having a main surface;
A gate electrode formed on the main surface and including a first electrode layer and a second electrode layer formed on the first electrode layer;
An insulating layer formed on the gate electrode;
An interlayer insulating film formed on the main surface so as to cover the gate electrode and the insulating layer, and having a contact hole having a portion located directly above the gate electrode;
The insulating layer and the interlayer insulating film are different materials,
The semiconductor device, wherein the width of the second electrode layer is narrower than the width of the insulating layer.
前記第1の電極層の幅は、前記絶縁層の幅以上である、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the first electrode layer is equal to or greater than a width of the insulating layer. 前記絶縁層の上面の全体が曲面形状である、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the entire upper surface of the insulating layer has a curved shape. 前記コンタクトホールは前記絶縁層を部分的に削ることにより前記絶縁層にエッチング面を形成するように形成され、
前記エッチング面は前記主表面に垂直な方向に関して前記半導体基板側に凸の曲面形状である、請求項1に記載の半導体装置。
The contact hole is formed so as to form an etched surface in the insulating layer by partially scraping the insulating layer,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the etching surface has a curved surface shape convex toward the semiconductor substrate with respect to a direction perpendicular to the main surface.
前記コンタクトホールの真下に位置するように前記主表面に形成されるソース/ドレイン領域となる不純物領域と、
前記不純物領域と前記コンタクトホールとの間に形成されるプラグ導電層とをさらに備える、請求項1に記載の半導体装置。
An impurity region to be a source / drain region formed on the main surface so as to be located directly under the contact hole;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising a plug conductive layer formed between the impurity region and the contact hole.
前記プラグ導電層の最上面は、前記第2の電極層の最上面よりも上側でありかつ前記絶縁層の最上面よりも下側に位置する、請求項5に記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 5, wherein an uppermost surface of the plug conductive layer is located above an uppermost surface of the second electrode layer and is located below an uppermost surface of the insulating layer. 主表面を有する半導体基板を準備する工程と、
前記主表面に、第1の電極層と、前記第1の電極層の上に形成される第2の電極層とを含むゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極上に絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート電極と前記絶縁層とを覆うように前記主表面上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の前記ゲート電極の真上に位置する部分を含む部分にコンタクトホールを形成する工程とを備え、
前記絶縁層と前記層間絶縁膜とは互いに異なる材質から形成され、
前記第2の電極層は、前記絶縁層の幅よりも細い幅を有するように形成される、半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate having a main surface;
Forming a gate electrode including a first electrode layer and a second electrode layer formed on the first electrode layer on the main surface;
Forming an insulating layer on the gate electrode;
Forming an interlayer insulating film on the main surface so as to cover the gate electrode and the insulating layer;
Forming a contact hole in a portion including a portion located directly above the gate electrode of the interlayer insulating film,
The insulating layer and the interlayer insulating film are formed from different materials,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second electrode layer is formed to have a width narrower than a width of the insulating layer.
前記第1の電極層の幅は、前記絶縁層の幅以上となるように形成される、請求項7に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein a width of the first electrode layer is formed to be equal to or greater than a width of the insulating layer. 前記絶縁層の上面の全体が曲面形状であり、
前記曲面形状は、前記絶縁層がドライエッチングされることにより形成される、請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
The entire upper surface of the insulating layer is curved,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the curved shape is formed by dry etching the insulating layer.
前記コンタクトホールは前記絶縁層を部分的に削ることにより前記絶縁層にエッチング面を形成するように形成され、
前記エッチング面は前記主表面に垂直な方向に関して前記半導体基板側に凸の曲面形状である、請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
The contact hole is formed so as to form an etched surface in the insulating layer by partially scraping the insulating layer,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the etching surface has a curved shape protruding toward the semiconductor substrate with respect to a direction perpendicular to the main surface.
CF4を含有するガスを用いて前記第2の電極層の幅が前記絶縁層の幅よりも細くなるように前記第2の電極層の側部がエッチングされる、請求項7に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor according to claim 7, wherein a side portion of the second electrode layer is etched using a gas containing CF 4 such that the width of the second electrode layer is smaller than the width of the insulating layer. Device manufacturing method. 前記主表面にソース/ドレイン領域となる不純物領域を形成する工程と、
前記不純物領域と電気的に接続するように前記主表面上にプラグ導電層を形成する工程とをさらに備え、
前記コンタクトホールは、前記プラグ導電層に達するように形成される、請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
Forming an impurity region to be a source / drain region on the main surface;
Forming a plug conductive layer on the main surface so as to be electrically connected to the impurity region,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the contact hole is formed to reach the plug conductive layer.
前記プラグ導電層を形成する工程では、前記プラグ導電層の最上面が、前記第2の電極層の最上面よりも上側でありかつ前記絶縁層の最上面よりも下側に位置するように形成される、請求項12に記載の半導体装置の製造方法。   In the step of forming the plug conductive layer, the uppermost surface of the plug conductive layer is formed above the uppermost surface of the second electrode layer and below the uppermost surface of the insulating layer. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12. 前記プラグ導電層を形成する工程は、
前記ゲート電極と前記絶縁層とを覆うように前記主表面上に導電層を形成する工程と、
前記不純物領域と前記コンタクトホールとの間において残存するように前記導電層をエッチバックする工程とを含む、請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
The step of forming the plug conductive layer includes:
Forming a conductive layer on the main surface so as to cover the gate electrode and the insulating layer;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12, further comprising: etching back the conductive layer so as to remain between the impurity region and the contact hole.
JP2013050315A 2013-03-13 2013-03-13 Semiconductor device and method for manufacturing the same Pending JP2014175647A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013050315A JP2014175647A (en) 2013-03-13 2013-03-13 Semiconductor device and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013050315A JP2014175647A (en) 2013-03-13 2013-03-13 Semiconductor device and method for manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014175647A true JP2014175647A (en) 2014-09-22

Family

ID=51696543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013050315A Pending JP2014175647A (en) 2013-03-13 2013-03-13 Semiconductor device and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014175647A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113491008A (en) * 2019-02-13 2021-10-08 株式会社电装 Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips
CN113496991A (en) * 2020-04-01 2021-10-12 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Semiconductor structure and method for forming semiconductor structure

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6566236B1 (en) * 2000-04-26 2003-05-20 Integrated Device Technology, Inc. Gate structures with increased etch margin for self-aligned contact and the method of forming the same
JP2003197773A (en) * 2001-12-27 2003-07-11 Toshiba Corp Semiconductor device and its manufacturing method
US20070202691A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Hynix Semiconductor Inc. Method for fabricating a semiconductor device with self-aligned contact
JP2009032982A (en) * 2007-07-27 2009-02-12 Elpida Memory Inc Method for manufacturing semiconductor apparatus and semiconductor apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6566236B1 (en) * 2000-04-26 2003-05-20 Integrated Device Technology, Inc. Gate structures with increased etch margin for self-aligned contact and the method of forming the same
JP2003197773A (en) * 2001-12-27 2003-07-11 Toshiba Corp Semiconductor device and its manufacturing method
US20070202691A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Hynix Semiconductor Inc. Method for fabricating a semiconductor device with self-aligned contact
JP2009032982A (en) * 2007-07-27 2009-02-12 Elpida Memory Inc Method for manufacturing semiconductor apparatus and semiconductor apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113491008A (en) * 2019-02-13 2021-10-08 株式会社电装 Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips
CN113491008B (en) * 2019-02-13 2024-01-16 株式会社电装 Semiconductor device
CN113496991A (en) * 2020-04-01 2021-10-12 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Semiconductor structure and method for forming semiconductor structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI621245B (en) Semiconductor memory device with increased memory cell contact area and manufacturing method thereof
KR100650468B1 (en) A semiconductor integrated circuit device and a method of manufacture thereof
US9209192B2 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
US9196618B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US9048293B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
TWI841912B (en) Semiconductor memory device
US8497174B2 (en) Method of fabricating semiconductor device including vertical channel transistor
JP2013058676A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same, and data processing system
US11393825B2 (en) Memory including boundary cell with active cell pattern
JP2012190910A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US9240415B2 (en) Semiconductor device and method of forming the same
JP2011159760A (en) Method of manufacturing semiconductor device, and the semiconductor device
WO2014123170A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
US8999827B2 (en) Semiconductor device manufacturing method
US8735977B2 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
JP2010165742A (en) Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
US9711509B2 (en) Semiconductor device
JP6040035B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2014175647A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
CN116033744A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2013016581A (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
WO2014123176A1 (en) Semiconductor device and fabrication method therefor
JP2013175584A (en) Method of manufacturing semiconductor device
TWI843420B (en) Semiconductor apparatus
JP2014175316A (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150819

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160722

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160802

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170207