説明

半導体装置及びその製造方法

【課題】Niシリサイドの表面荒れが抑制され、リソグラフィー時の下地パターンとの合わせ精度が向上する半導体装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】半導体基板(1)と、前記半導体基板に形成されたp型不純物拡散層(2)と、前記拡散層上に形成されたNiシリサイド(3)と、を備え、前記Niシリサイド上にリソグラフィー用の合わせマーク(6)を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、CMOSデバイスにおいては、その微細化に伴い横方向(幅方向)のスケーリングに合わせた縦方向(高さ方向)のスケーリングも進められ、ソース・ドレイン領域(Deep Junction)が浅くなっていくことから、接合リークの上昇が問題となる。そこで、シリサイドを形成する際にシリコン消費量が少ないNiシリサイドを適用する必要性がある。
【0003】
このCMOSデバイスの製造過程では、最後に配線として使用されるメタルを堆積した後、メタル配線を形成するためにリソグラフィーによりパターニングを行う。このリソグラフィー時に、光学的手法を用いて下地パターンとの合わせを行う。下地パターンとの合わせには、下地パターンの領域に形成した合わせマークを使用する。
【0004】
しかし、合わせマーク領域にNiシリサイドが形成されており、Niシリサイド形成以降の熱工程によりNiシリサイドに表面荒れが発生する。この表面荒れが、光学的手法による下地パターンとの合わせの際にノイズとなり、合わせ精度が著しく劣化するという問題がある。
【0005】
なお、特許文献1には、アライメントマーク上に保護膜を設け、シリサイドの形成を防止する発明が開示されている。特許文献2には、コンタクト孔を用いてアライメントマークを形成し、コンタクト底部にのみWSiを形成させWを埋め込む発明が開示されている。特許文献3には、基板凹部にゲート電極、ゲート上にポリシリコン、シリサイドを形成したものをアライメントマーク構造体に用いる発明が開示されている。特許文献4には、アライメントマークになる段差のある素子分離部の上部にポリシリコン、シリサイドを堆積した後に除去する発明が開示されている。特許文献5には、シリサイドからなるアライメントマークが、開口部側壁とアライメントマークとの距離Lと、アライメント層の上面にある絶縁膜厚Hとの関係を規定している発明が開示されている。
【特許文献1】特開2001−307999号公報
【特許文献2】特開平7−29854号公報
【特許文献3】特開2001−36036号公報
【特許文献4】特開2001−102440号公報
【特許文献5】特開2002−110500号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、Niシリサイドの表面荒れが抑制され、リソグラフィー時の下地パターンとの合わせ精度が向上する半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一形態の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成されたp型不純物拡散層と、前記拡散層上に形成されたNiシリサイドと、を備え、前記Niシリサイド上にリソグラフィー用の合わせマークを有する。
【0008】
本発明の他の形態の半導体装置の製造方法は、半導体基板にp+拡散層を形成する工程と、前記p+拡散層上にNiシリサイドを形成する工程と、前記Niシリサイド上にリソグラフィー用の合わせマークを形成する工程と、を有する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、p+拡散層上に形成されたNiシリサイド上の合わせマークを使用することで、Niシリサイドの表面荒れが抑制され、リソグラフィー時の下地パターンに対する合わせ精度が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
図1〜図7は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造手順を示す断面図である。以下、図1〜図7を基に、第1の実施の形態による半導体装置の製造手順を説明する。
【0011】
まず、図1に示すようなSi(シリコン)基板1の表面領域にp型不純物を注入し、図2に示すように、p+拡散層2を形成する。なお、p型不純物は少なくともB(ボロン)を含むものである。Bの不純物濃度は1×1014cm−2以上の濃度を有する。1×1014cm−2未満の濃度であると表面荒れ抑制効果が不十分である。次に、スパッタリング法により全面にNiを堆積した後、シリサイデーションのためのRTA(Rapid Thermal Anneal)を行う。シリサイデーションのためのRTAは、例えば350℃〜500℃の温度範囲で行う。その後、図3に示すように、硫酸と過酸化水素水との混合溶液による処理により未反応のNiを除去することで、Niシリサイド3を形成する。
【0012】
なお、全面にNiを堆積した後に、一度250℃〜400℃の低温のRTAを行い、硫酸と過酸化水素水との混合溶液による処理により未反応のNiを除去した後、再度、低シート抵抗化のために400〜500℃のRTAを行う、2ステップアニールを行ってもよい。
【0013】
この後、全面に加工の際のストッパーとしての絶縁膜(シリコンナイトライド)4を形成する。絶縁膜4は、後の工程であるコンタクトホールと配線用の合わせマークの形成の際に、RIE(Reactive Ion Etching)によってNiシリサイド3が削れるのを防ぐために形成される。絶縁膜4は、この後に堆積される層間絶縁膜5、例えばTEOS、BPSG、SiNなどからなる層間絶縁膜に対して、RIE時の選択比の高い膜である必要がある。
【0014】
続いて、全面に層間絶縁膜5を堆積し、平坦化のためのCMPプロセスを行う。その後、全面にフォトレジストを塗布し、光リソグラフィー法、X線リソグラフィー法、あるいは電子ビームリソグラフィー法によってパターンニングをして、それぞれの開口を有するレジストマスク(不図示)を形成する。
【0015】
次に、図4に示すように、このレジストマスクを用いたRIEにより層間絶縁膜5及びその下方の絶縁膜4を選択的にエッチング除去して、Niシリサイド3の表面に通じる開口部Cを開口する。開口部Cは配線用の合わせマーク6として形成され、例えば短辺が0.2μmの溝を形成する。
【0016】
この後、図5に示すように、開口部Cの内部を含む全面に、例えばチタンまたはチタンナイトライドからなるバリアメタル7を堆積する。続いてタングステン8を選択成長するか、あるいはブランケットに形成してコンタクトプラグを埋め込んだ後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)プロセスを行って配線用の合わせマーク6を形成する。また、合わせマーク6とコンタクト(図示せず)を同一の工程で形成する。すなわち、合わせマーク及びコンタクト用開口部を形成し、開口部に例えばバリアメタルを介して配線(またはプラグ)用材料を形成することによって合わせマーク及びコンタクトを同時に形成する。
【0017】
次に、図6に示すように、全面に絶縁膜9を形成する。その後、全面にフォトレジスト11を塗布し、光リソグラフィー法、X線リソグラフィー法、あるいは電子ビームリソグラフィー法によってパターンニングして、開口を有するレジストマスクを形成する。メタル配線を形成するためにリソグラフィーによりパターニングを行う。このリソグラフィーを行う際に、リソグラフィーにより形成されるパターンと下地パターンとの合わせのために、図4で形成した配線用の合わせマーク6に対して、リソグラフィーによるパターニングの合わせを行う。
【0018】
次に、図7に示すように、このレジストマスクを用いたRIEにより絶縁膜9を選択的にエッチング除去して、層間絶縁膜5の表面に通じる開口部Cを開口し、メタル配線パターン12を形成する。なお、図8は図7の平面図である。最後に、配線として使用されるメタルを堆積する。
【0019】
従来では、この下地パターンとの合わせの際に合わせマーク6を使用した場合、Niシリサイド形成以降の熱工程にてNiシリサイド表面荒れが発生し、合わせ精度が著しく劣化するという問題があった。
【0020】
しかし本実施の形態では、Si基板1の表面に形成したp+拡散層2領域により、Niシリサイド形成以降の熱工程によるNiシリサイド表面荒れを抑制することができるため、合わせ精度を大幅に向上することができる。
【0021】
以上のように本実施の形態によれば、メタル配線を形成するためのリソグラフィーを行う際に、Niシリサイドを有する合わせマーク領域にp型不純物を注入し、p+拡散層を形成することで、Niシリサイド形成以降の熱工程による表面荒れが抑制され、配線用の合わせマーク6に対するリソグラフィー時のパターニングの合わせ精度を大幅に向上することができる。また、合わせマークとして開口部に導電性材料を埋め込んだ例を記載したが、開口部が設けられた層間絶縁膜と異なる絶縁性材料を用いてもよい。
【0022】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。例えば、図3等に示した絶縁膜4を設けなくても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造手順を示す断面図であり、シリコン基板の断面図。
【図2】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造手順を示す断面図であり、図1にp型不純物を注入した断面図。
【図3】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造手順を示す断面図であり、図2にNiシリサイド、絶縁膜、層間絶縁膜を形成した断面図。
【図4】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造手順を示す断面図であり、図3にアライメントマークを形成した断面図。
【図5】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造手順を示す断面図であり、図4に電極を形成した断面図。
【図6】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造手順を示す断面図であり、図5に絶縁膜を形成し、フォトレジストを塗布した図。
【図7】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造手順を示す断面図であり、図6にメタル配線のパターニングを形成した断面図。
【図8】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造手順を示す図であり、図7の平面図。
【符号の説明】
【0024】
1…Si基板、2…p+拡散層、3…Niシリサイド、4…絶縁膜、5…層間絶縁膜、6…配線用の合わせマーク、7…バリアメタル、8…タングステン(電極)、9…絶縁膜、
11…フォトレジスト 12…メタル配線パターン C…開口部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成されたp型不純物拡散層と、
前記拡散層上に形成されたNiシリサイドと、を備え、
前記Niシリサイド上にリソグラフィー用の合わせマークを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記拡散層中の不純物は少なくともBを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記Bの不純物濃度は1×1014cm−2以上の濃度を有することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
【請求項4】
半導体基板に拡散層を形成する工程と、
前記拡散層上にNiシリサイドを形成する工程と、
前記Niシリサイド上にリソグラフィー用の合わせマークを形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記p+拡散層中の不純物は少なくともBを含むことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記Niシリサイド上にリソグラフィー用の合わせマークを形成する工程は、
前記Niシリサイド上に形成された第1の絶縁層に第1の開口部を設け、導電材料を埋め込むことによって形成され、さらに前記第1の絶縁層上及び前記合わせマーク上に第2の絶縁層を形成する工程と、
前記第2の絶縁層に前記合わせマークを用いてリソグラフィーによって第2の開口部を形成する工程と、
前記第2の開口部に導電材料を埋め込む工程と、
を具備する請求項4に記載の半導体装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2007−116048(P2007−116048A)
【公開日】平成19年5月10日(2007.5.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−308624(P2005−308624)
【出願日】平成17年10月24日(2005.10.24)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】