JP2005322730A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ゲート配線のコンタクト領域における異常酸化物の生成を抑制する。
【解決手段】 電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、半導体基板の主面上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する工程と、前記半導体膜をパターンニングして、前記ゲート電極、及びコンタクト領域を含む配線を形成する工程と、前記配線の表面に、金属・半導体反応層を形成する工程と、前記配線を覆うようにして前記半導体基板の主面上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜をエッチングして、配線のコンタクト領域上に接続孔を形成する工程とを有し、
前記不純物のイオン注入工程は、前記配線のコンタクト領域となる前記半導体膜の部分をマスクで覆った状態で行う。
【選択図】 図15

Description

本発明は、半導体装置及びその製造技術に関し、特に、電界効果トランジスタを有する半導体装置及びその製造技術に適用して有効な技術に関するものである。
半導体装置に搭載される電界効果トランジスタとして、例えばMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)と呼称される絶縁ゲート型電界効果トランジスタが知られている。このMISFETは、高集積化し易いという特徴を持っていることから、集積回路を構成するトランジスタ素子として広く用いられている。
MISFETは、nチャネル導電型及びpチャネル導電型を問わず、一般的に、チャネル形成領域、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース領域及びドレイン領域等を有する構成になっている。ゲート絶縁膜は、半導体基板の主面(素子形成面,回路形成面)の素子形成領域に設けられ、例えば酸化シリコン膜で形成されている。ゲート電極は、半導体基板の主面の素子形成領域上にゲート絶縁膜を介在して設けられ、例えば抵抗値を低減する不純物が導入された多結晶シリコン膜で形成されている。チャネル形成領域は、ゲート電極と対向する半導体基板の領域(ゲート電極直下の領域)に設けられている。ソース領域及びドレイン領域は、チャネル形成領域のチャネル長方向において、チャネル形成領域を挟むようにして設けられた一対の半導体領域(不純物拡散領域)で形成されている。
MISFETのゲート電極は、半導体基板の主面の素子形成領域及び素子分離領域に亘って延在する配線(以下、ゲート配線と言う)の一部で形成されている。ゲート配線は、MISFETのゲート電極と、このゲート電極に連なる引き回し部分(配線部分)とを有し、配線部分には上層配線との電気的な接続を行うためのコンタクト領域が設けられている。
ここで、MISFETにおいて、ゲート絶縁膜が酸化シリコン膜からなるものは、通常、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)と呼ばれている。また、チャネル形成領域とは、ソース領域とドレイン領域とを結ぶ電流通路(チャネル)が形成される領域を言う。また、電流が半導体基板の厚さ方向(深さ方向)に流れるものを縦型、電流が半導体基板の平面方向(表面方向)に流れるものを横型と呼んでいる。また、ソース領域とドレイン領域との間のチャネル形成領域に電子のチャネル(導電通路)が形成されるものをnチャネル導電型(又は単にn型)、正孔のチャネルが形成されるものをpチャネル導電型(又は単にp型)と呼んでいる。また、ゲート電極に閾値電圧以上の電圧を加えることによって初めてドレイン電流が流れるものをエンハンスント型(又はE型、又はノーマリオフ型)と呼び、ゲート電極に電圧を加えなくてもドレイン電流が流れるものをディプレッション型(又はD型、又はノーマリオン型)と呼んでいる。
ところで、MISFETは、高集積化や多機能化に伴って微細化の一途を辿っている。MISFETの微細化に伴い短チャネル効果やホットエレクトロンの発生を抑制するため、ゲート長が1[μm]以下(サブミクロン世代)のMISFETにおいては、ドレイン領域のチャネル形成領域側の不純物を低濃度化したLDD構造が採用されている。LDD構造は、ドレイン領域のチャネル形成領域側への拡散量を低減し、チャネル長寸法を確保できるため、短チャネル効果の発生を抑制することができる。また、ドレイン領域とチャネル形成領域との間に形成されるpn接合部の不純物濃度分布の勾配を緩和し、この領域に発生する電界強度を弱められるため、ホットキャリアの発生量を低減することができる。
LDD構造のMISFETは、主に、半導体基板の主面上にゲート絶縁膜を介在してゲート電極を形成し、その後、半導体基板の主面に不純物をイオン注入してゲート電極に整合した半導体領域(エクステンション領域)を形成し、その後、ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成し、その後、半導体基板の主面に不純物をイオン注入してサイドウォールスペーサに整合した半導体領域(コンタクト領域)を形成することによって得られる。
一方、MISFETの微細化は、ゲート長寸法の縮小に伴うゲート抵抗の増加や、ソース領域及びドレイン領域の浅接合化(シャロー化)に伴うソース抵抗、ドレイン抵抗、及びコンタクト抵抗の増加を招き、メモリIC(Integrated Circuit)、ロジックIC、メモリ機能及びロジック機能を有する混成IC等の高速化を妨げる要因となる。
そこで、微細化、高速化に対応して、高融点金属シリサイド膜を用いた低抵抗化技術が注目されている。特に、サリサイド(Salicide:Self−Aligned Silicideの略)技術と呼称される低抵抗化技術の採用は、混成ICを実現する上で有効である。
なお、本発明に関連する公知文献としては、例えば特開平6−204163号公報(特許文献1)が上げられる。この特許文献1には、層間剥離が発生することのない電気接点を、ドープされたポリシリコン表面に形成する技術が開示されている。
特開平6−204163号公報
本発明者は、サリサイド構造のMISFETを有する半導体装置について検討した結果、以下の問題点を見出した。
サリサイド構造のMISFETは、主に、半導体基板の主面にゲート絶縁膜を形成し、その後、ゲート絶縁膜上を含む半導体基板の主面上に、半導体膜として例えばポリシリコン膜を成膜し、その後、ポリシリコン膜に抵抗値を低減するための不純物をイオン注入し、その後、ポリシリコン膜をパターンニングして、ゲート電極及びコンタクト領域を含むゲート配線を形成し、その後、半導体基板の主面に不純物をイオン注入してゲート電極に整合した一対の半導体領域(エクステンション領域)を形成し、その後、ゲート電極を含むゲート配線の側壁にサイドウォールスペーサを形成し、その後、半導体基板の主面に不純物をイオン注入して、ゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した一対の半導体領域(コンタクト領域)を形成し、その後、半導体領域(コンタクト領域)上及びゲート配線上を含む半導体基板の主面上に、高融点金属膜として例えばコバルト(Co)膜を成膜し、その後、半導体領域(コンタクト領域)のシリコン(Si)及びゲート配線のSiと、コバルト膜のCoとを反応させる熱処理を施して、半導体領域(コンタクト領域)上及びゲート配線上に、金属・半導体反応層として、例えばコバルトシリサイド(SiCo)層を形成し、その後、未反応のコバルト膜を選択的に除去することによって得られる。
一方、ゲート配線と上層配線との電気的な接続は、層間絶縁膜をエッチングしてゲート配線のコンタクト領域上に形成された接続孔を通して行われる。
半導体装置の製造プロセスでは、通常、接続孔内での良好な接続を行う(コンタクト抵抗の低減化を図る)ために、接続孔を形成した後、有機物及び無機物汚染を除去する洗浄処理を行っている。この洗浄処理では、APM洗浄(アルカリ処理)と、HPM洗浄(酸化性酸処理)とが実施される。
APM洗浄では、例えば
NHOH:H:HO=1:1:5(60℃,120sec)の洗浄液が使用される。
HPM洗浄では、例えば
HCl:H:HO=1:1:5(60℃,120sec)の洗浄液が使用される。
本発明者は、この洗浄処理において、ゲート配線のコバルトシリサイド(CoSi)層が酸化されて異常酸化物が生成され、この異常酸化物の影響により、ゲート配線と上層配線との導通不良が発生することを見出した。
本発明者の検討によれば、前記導通不良は、接続孔を形成する時のマスクの合わせずれにより、図64(模式的断面図)に示すように、接続孔18bがゲート配線10から食み出た場合(ゲート配線に対して目外れした場合)に起こることが判明した。
接続孔18bは層間絶縁膜17をエッチングして形成されるため、接続孔18bがゲート配線10に対して目外れする場合、オーバーエッチングによりサイドウォールスペーサ13が削られてしまい、ゲード配線10のポリシリコン膜6が露出する。また、接続孔18bがゲート配線10に対して目外れした場合、APM洗浄によりサイドウォールスペーサ13が削られてしまい、ゲート配線10のポリシリコン膜6が露出する。また、ゲート配線10のポリシリコン膜6の露出は、サイドウォールスペーサ13を形成する時のオーバーエッチングにおいても起こる。
ゲート配線10のポリシリコン膜6が露出した状態でHPM洗浄を実施すると、ゲート配線10のポリシリコン膜6とコバルトシリサイド層16aとの間で局部電池が形成され、コバルトシリサイド層16aが酸化されて異常酸化物21が生成される。具体的には、図65(模式的斜視図)に示すように、HPM洗浄液中のHとポリシリコン膜6のSiとの反応によりホールが発生し、それによりコバルトシリサイド層16a中のCoが溶液中に溶出し、コバルトシリサイド層16a中のSiがSiOとして異常成長する。APM洗浄液もHが混合されているため、異常酸化物が生成される可能性はあるが、SiOはAPM洗浄液中のNHOHにより溶解するため、異常酸化物の残存はない。
このような局部電池作用による異常酸化物の生成は、ゲート配線と上層配線との導通を不良にし、半導体装置の製造歩留まり低下の要因となるため、対策が必要である。特に、プロセス・デバイスの微細化に伴ってゲート配線の幅が狭くなり、ゲート配線に対する接続孔の目外れを許容することが必要となるため、このような不良が今後さらに顕在化する可能性がある。
本発明者の検討によれば、前記HPM洗浄液中のHとポリシリコン膜のSiとの反応は、ポリシリコン膜中の不純物濃度が高いほど起こり易すいことが判明した。これは、ポリシリコン膜中の不純物濃度が高いほどポリシリコン膜/コバルトシリサイド層間をホールがトンネリングし易いためである。
図66は、従来の一例を示す図であり、ゲート耐圧が異なる2水準の相補型MOSFETを有する半導体装置の製造プロセスにおいて、ゲート配線のコンタクト領域のポリシリコン膜に注入される不純物の種類(イオン種)及び注入量を示す図である。図66に示すように、ゲート配線のコンタクト領域のポリシリコン膜には、トータル1E16(1×1016[atoms/cm2])オーダーという非常に多量の不純物イオンが注入される。
図67は、従来の一例を示す図であり、ゲート耐圧が異なる2水準の相補型MOSFETを有する半導体装置において、ゲート配線のコンタクト領域におけるポリシリコン膜中の不純物濃度とコンタクト抵抗との関係を示す図である。図67に示すように、不純物濃度が高くなると、抵抗の落ちこぼれが増加することが分かる。
そこで、本発明者は、MISFETの製造プロセス中の不純物イオン注入工程に着目し、本発明をなした。
本発明の目的は、ゲート配線のコンタクト領域における異常酸化物の生成を抑制することが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、半導体装置の製造歩留まりの向上を図ることが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
MISFETの製造プロセスでは、一般的に、ゲート絶縁膜を形成した後、
(A)ゲート電極及びコンタクト領域を含むゲート配線の形成に使用される半導体膜の抵抗値を低減するための不純物イオン注入、
(B)ゲート電極に整合した一対の半導体領域(エクステンション領域)を形成するための不純物イオン注入、
(C)ゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域(コンタクト領域)を形成するための不純物イオン注入、
が実施される。
これらの不純物イオン注入((A),(B),(C))のうちの何れか1つの工程において、ゲート配線のコンタクト領域に不純物をイオン注入しないようにし、ゲート配線のコンタクト領域における不純物濃度を低くすることにより、前記目的は達成される。例えば以下のようにする。
(1)ゲート電極及びコンタクト領域を含むゲート配線は、半導体膜(例えばシリコン膜)に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入した後、半導体膜をパターンニングすることによって形成される。従って、前記(A)工程において、ゲート配線のコンタクト領域となる半導体膜の部分をマスクで覆った状態で、半導体膜に不純物をイオン注入する。
(2)ゲート電極に整合した一対の半導体領域(エクステンション領域)は、半導体基板の主面に不純物をイオン注入することによって形成される。従って、前記(B)工程において、ゲート配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で、半導体基板の主面に不純物をイオン注入する。
(3)ゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した一対の半導体領域(コンタクト領域)は、半導体基板の主面に不純物をイオン注入することによって形成される。従って、前記(C)工程において、ゲート配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で半導体基板の主面に不純物をイオン注入する。
なお、前記(A)乃至(C)の不純物イオン注入工程のうち、最もドース量が多い工程において、ゲート配線のコンタクト領域に不純物をイオン注入しないようにすることが望ましい。
また、ゲート配線のコンタクト領域における半導体膜の高抵抗化を抑制するため、前記(A)乃至(C)工程のうちの何れか1つの工程において、ゲート配線のコンタクト領域に不純物をイオン注入することが望ましい。ゲート配線のコンタクト領域における半導体膜をノンドープにした場合(全くオン注入しない場合)、コンタクト領域が高抵抗になり、回路の高速化を妨げる要因となる。従って、コンタクト領域の高抵抗化を抑制しつつ、コンタクト領域における半導体膜中の不純物濃度を低くすることが重要である。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、ゲート配線のコンタクト領域における異常酸化物の生成を抑制することができる。
本発明によれば、半導体装置の製造歩留まり向上を図ることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
(実施形態1)
本実施形態1では、MISFETの製造で実施される3つの不純物イオン注入((A),(B),(C))のうち、ゲート配線となるポリシリコン膜の低抵抗化を図るための不純物イオン注入(A)を制御して、ゲート配線のコンタクト領域における異常酸化物の生成を抑制する例について説明する。
図1乃至図15は、本発明の実施形態1の半導体装置に係わる図であり、
図1は、半導体装置に搭載された相補型MISFETの概略構成を示す模式的平面図、
図2は、図1の相補型MISFETの概略構成を示す模式的断面図、
図3乃至図14は、半導体装置の製造工程を示す模式的断面図、
図15は、半導体装置の製造工程におけるマスクパターンを示す模式的平面図である。
なお、図2において、
(a)は図1のa−a線に沿う断面図、
(b)は図1のb−b線に沿う断面図、
(c)は図1のc−c線に沿う断面図である。
また、図3乃至図14において、
(a)は図1のa−a線に沿う位置での断面図、
(b)は図1のb−b線に沿う位置での断面図、
(c)は図1のc−c線に沿う位置での断面図である。
また、図15において、
(a)は図5のマスクパターン(M1)を示す平面図、
(b)は図6のマスクパターン(M2)を示す平面図、
(c)は図8のマスクパターン(M3)を示す平面図、
(d)は図9のマスクパターン(M4)を示す平面図、
(e)は図11のマスクパターン(M5)を示す平面図、
(f)は図12のマスクパターン(M6)を示す平面図である。
図1及び図2((a),(b),(c))に示すように、本実施形態1の半導体装置は、半導体基板として例えば単結晶シリコンからなるp型基板1(以下、シリコン基板と呼ぶ)を主体に構成されている。
シリコン基板1の主面(素子形成面,回路形成面)は、素子分離領域(非活性領域)2によって区画された素子形成領域(活性領域)1n及び1pを有し、素子形成領域1nには、p型ウエル領域4及びn型MISFET−Qn(図2(a)参照)が形成され、素子形成領域1pには、n型ウエル領域3及びp型MISFET−Qp(図2(b)参照)が形成されている。n型及びp型MISFET(Qn,Qp)は、電界効果トランジスタの一種であり、本実施形態1ではドレイン電流がシリコン基板1の平面方向に流れる横型構造になっている。
素子分離領域2は、これに限定されないが、例えば浅溝アイソレーション(SGI:Shallow Groove Isolation)領域で構成されている。浅溝アイソレーション領域は、シリコン基板1の主面に浅溝を形成し、その後、浅溝の内部に絶縁膜(例えば酸化シリコン膜)を選択的に埋め込むことによって形成される。
n型及びp型MISFET(Qn,Qp)は、主に、チャネル形成領域、ゲート絶縁膜5、ゲート電極7、ソース領域及びドレイン領域を有する構成になっている。ゲート絶縁膜5は、シリコン基板1の主面の素子形成領域(1n,1p)に設けられ、ゲート電極7は、シリコン基板1の主面の素子形成領域上にゲート絶縁膜5を介在して設けられ、チャネル形成領域は、ゲート電極7の直下におけるシリコン基板1の表層部に設けられている。ソース領域及びドレイン領域は、チャネル形成領域のチャネル長(ゲート長)方向において、チャネル形成領域を挟むようにしてシリコン基板1の表層部に設けられている。
n型MISFET−Qnのソース領域及びドレイン領域は、図2(a)に示すように、エクステンション領域である一対のn型半導体領域(不純物拡散層)11、及びコンタクト領域である一対のn型半導体領域(不純物拡散層)14を有する構成になっている。n型半導体領域11は、ゲート電極7に整合してシリコン基板1の主面の素子形成領域1nに設けられている。n型半導体領域14は、ゲート電極7の側壁に設けられたサイドウォールスペーサ13に整合してシリコン基板1の主面の素子形成領域1nに設けられている。
p型MISFET−Qpのソース領域及びドレイン領域は、図2(b)に示すように、エクステンション領域である一対のp型半導体領域(不純物拡散層)12、及びコンタクト領域である一対のp型半導体領域(不純物拡散層)15を有する構成になっている。p型半導体領域12は、ゲート電極7に整合してシリコン基板1の主面の素子形成領域1pに設けられている。p型半導体領域14は、ゲート電極7の側壁に設けられたサイドウォールスペーサ13に整合してシリコン基板1の主面の素子形成領域1pに設けられている。
コンタクト領域であるn型半導体領域14は、エクステンション領域であるn型半導体領域11よりも高不純物濃度になっている。コンタクト領域であるp型半導体領域15は、エクステンション領域であるp型半導体領域12よりも高不純物濃度になっている。即ち、本実施形態1のn型及びp型MISFET(Qn,Qp)は、LDD構造になっている。
図1に示すように、シリコン基板1の主面上には、素子形成領域(1n,1p)及び素子分離領域2に亘って延在するゲート配線10が設けられている。ゲート配線10は、n型及びp型MISFET(Qn,Qp)の各々のゲート電極7と、これらのゲート電極7に一体的に連なる引き回し部分(配線部分)8とを有し、引き回し部分8には上層配線との電気的にな接続を行うためのコンタクト領域9が設けられている。
図2((a),(b))に示すように、n型及びp型MISFET(Qn,Qp)の各々の半導体領域(14,15)の表面には、低抵抗化を図るため、金属・半導体反応層として例えばコバルトシリサイド(CoSi)層16bが形成されている。また、図2((a),(b),(c))に示すように、ゲート配線10の表面には、低抵抗化を図るため、金属・半導体反応層として例えばコバルトシリサイド(CoSi)層16aが形成されている。これらのコバルトシリサイド層(16a,16b)は、例えばサリサイド(Salicide:Self Aligned Silicide)技術により、サイドウォールスペーサ13に整合して形成されている。即ち、本実施形態1のn型及びp型MISFET(Qn,Qp)は、サリサイド構造になっている。
ゲート配線10は、半導体膜と、この半導体膜上に設けられた金属・半導体反応層とを有する多層構造になっている。半導体膜としては例えばポリシリコン膜が用いられており、金属・半導体反応層としては例えばコバルトシリサイド層16aが用いられている。コバルトシリサイド層16aは、n型及びp型MISFET(Qn,Qp)の各々のゲート電極7、及び引き回し部分8を含むゲート配線10の全体に亘って形成されている。
図2((a),(b),(c))に示すように、シリコン基板1の主面上には、n型及びp型MISFET(Qn,Qp)を覆うようにして、例えば酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜17が設けられている。n型半導体領域14上及びp型半導体領域15上には、図2((a),(b))に示すように、層間絶縁膜17の表面からシリサイド層16bに到達する接続孔18aが設けられ、この接続孔18aの内部には導電性プラグ19が埋め込まれている。n型及びp型半導体領域(14,15)は、シリサイド層16a及び導電性プラグ19を介在して、層間絶縁膜17上を延在する配線20と電気的に接続されている。
ゲート配線10のコンタクト領域9上には、図2(c)に示すように、層間絶縁膜17の表面からシリサイド層16aに到達する接続孔18bが設けられ、この接続孔18bの内部には導電性プラグ19が埋め込まれている。ゲート配線10のコンタクト領域9は、導電性プラグ19を介在して、層間絶縁膜17上を延在する配線20と電気的に接続されている。
ゲート配線10は、ポリシリコン膜において、コンタクト領域9よりも不純物濃度が高い部分を有している。
次に、本実施形態1の半導体装置の製造について、図3乃至図15を用いて説明する。
まず、比抵抗10[Ωcm]程度の単結晶シリコンからなるp型のシリコン基板1を準備し、その後、シリコン基板1の主面に、素子形成領域1n及び1pを区画する素子分離領域2を形成する(図3(a),(b),(c)参照)。素子分離領域2は、これに限定されないが、例えば、シリコン基板1の主面に浅溝(例えば300[nm]程度の深さの溝)を形成し、その後、シリコン基板1の主面上に酸化シリコン膜からなる絶縁膜をCVD(Chemical Vapor Deposition)法で形成し、その後、絶縁膜が浅溝の内部に選択的に残るようにCMP(化学的機械研磨:Chemical Mechanical Polishing)法で平坦化することによって形成される。
次に、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nにp型ウエル領域4、素子形成領域1pにn型ウエル領域3を選択的に形成し、その後、図3に示すように、熱酸化処理を施してシリコン基板1の主面の素子形成領域1n及び1pに例えば厚さが2〜4[nm]程度の酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜5を形成する。
次に、図4((a),(b),(c))に示すように、素子形成領域1n及び1pの各々のゲート絶縁膜5上、並びに素子分離領域2上を含むシリコン基板1の主面上に、ゲート配線10の形成に使用される半導体膜として、例えば厚さが100〜300[nm]程度のポリシリコン膜6をCVD(Chemical Vapor Deposition)法で成膜する。
次に、ポリシリコン膜6に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する(不純物イオン注入(A))。本実施形態1では、この不純物イオン注入を制御し、ゲート配線10のコンタクト領域9となるシリコン膜6の部分に不純物がイオン注入されないようにする。
この不純物イオン注入では、n型MISFET−Qnのゲート電極7をn型化するための不純物イオン注入と、p型MISFET−Qpのゲート電極7をp型化するための不純物イオン注入とを分けて行う。0.2[μm]以降のCMIS(Complementary Metal Insulator Semiconductor)プロセスでは、微細化に伴うp型MISFETのショートチャネル効果を抑制するため、p型MISFETのゲート電極をp型化し、p型MISFETの構造を埋め込みチャネル型から表面チャネル型にしている。
ここで、n型MISFET−Qnのゲート電極7をn型化するための不純物イオン注入をn型化不純物イオン注入と呼び、p型MISFET−Qpのゲート電極7をp型化するための不純物イオン注入をp型化不純物イオン注入と呼ぶ。
n型化不純物イオン注入は、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図5((a),(b),(c))及び図15(a)に示すように、素子形成領域1p上の部分(p型MISFETのゲート電極となる部分)、及びゲート配線10のコンタクト領域9となる部分をマスクM1で選択的に覆った状態で行う。このn型化不純物イオン注入では、例えば、不純物としてリン(P)を使用し、加速エネルギーが20KeV程度、ドース量が6.0E15(6×1015[atoms/cm])程度の条件で行う。マスクM1としては、例えばフォトリソグラフィ技術によって形成されるフォトレジストマスクを用いる。
この工程において、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分のうち、マスクM1で覆われたシリコン膜6の部分、具体的には、p型MISFETのゲート電極となる部分(素子形成領域1p上の部分)、ゲート配線10の引き回し部分8となる部分の一部、及びゲート配線10のコンタクト領域9となる部分には、不純物のイオン注入は行われない。
一方、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分のうち、マスクM1で覆われていない部分、具体的には、n型MISFETのゲート電極7となる部分(素子形成領域1n上の部分)、及びゲート配線10の引き回し部分8となる部分の一部には、不純物のイオン注入が行われる。
p型化不純物イオン注入は、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図6((a),(b),(c))及び図15(b)に示すように、素子形成領域1n上の部分(n型MISFETのゲート電極となる部分)、及びゲート配線10のコンタクト領域9となる部分をマスクM2で選択的に覆った状態で行う。この不純物イオン注入では、例えば、不純物としてボロン(B)を使用し、加速エネルギーが5KeV程度、ドース量が4.0E15(4×1015[atoms/cm])程度の条件で行う。マスクM2としては、例えばフォトリソグラフィ技術によって形成されるフォトレジストマスクを用いる。
この工程において、ゲート配線10となるシリコン膜6の部分のうち、マスクM2で覆われたシリコン膜6の部分、具体的には、n型MISFETのゲート電極となる部分(素子形成領域1n上の部分)、ゲート配線10の引き回し部分8となる部分の一部、及びゲート配線10のコンタクト領域9となる部分には、不純物のイオン注入は行われない。
一方、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分のうち、マスクM2で覆われていない部分、具体的には、p型MISFETのゲート電極7となる部分(素子形成領域1p上の部分)、及びゲート配線10の引き回し部分8となる部分の一部には、不純物のイオン注入が行われる。
なお、本実施形態1では、p型化不純物イオン注入よりもn型化不純物イオン注入の方を先に行っているが、n型化不純物イオン注入の方をp型化不純物イオン注入よりも先に行ってもよい。
次に、マスクM2を除去した後、ポリシリコン膜6をパターンニングして、図7((a),(b),(c))に示すように、素子形成領域1n上に配置されたゲート電極7と、素子形成領域1p上に配置されたゲート電極7と、これらのゲート電極7に一体的に連なり、かつ素子分離領域2上に配置された引き回し部分8と、この引き回し部分8に設けられたコンタクト領域9とを有するゲート配線10を形成する。
次に、ゲート配線10のポリシリコン膜中の不純物を活性化させるための熱処理を施した後、図8((a),(b),(c))、及び図15(c)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pをマスクM3で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成する(不純物イオン注入(B))。マスクM3としては、例えばフォトリソグラフィ技術によって形成されるフォトレジストマスクを用いる。不純物イオン注入は、これに限定されないが、例えば3回に分けて行う。
1回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物として砒素(As)を使用し、加速エネルギーが3KeV程度、ドース量が1.0E15(1×1015[atoms/cm])程度の条件で行う。
2回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物としてボロン(B)を使用し、加速エネルギーが20KeV程度、ドース量が1.0E13(1×1013[atoms/cm])程度の条件で行う。
3回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物としてボロン(B)を使用し、加速エネルギーが10KeV程度、ドース量が5.6E13(1×1013[atoms/cm])程度の条件で行う。
この工程において、ゲート配線10のうち、マスクM3で覆われた部分、具体的には、素子形成領域1p上のゲート電極7、及び引き回し部分8の一部には、不純物のイオン注入は行われない。
一方、ゲート配線10のうち、マスクM3で覆われていない部分、具体的には、素子形成領域1n上のゲート電極7、引き回し部分8の一部、及びコンタクト領域9には、不純物のイオン注入が行われる。
次に、マスクM3を除去した後、図9((a),(b),(c))、及び図15(d)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nをマスクM4で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のp型半導体領域(エクステンション領域)12を形成する(不純物イオン注入(B))。マスクM4としては、例えばフォトリソグラフィ技術によって形成されるフォトレジストマスクを用いる。不純物イオン注入は、これに限定されないが、例えば3回に分けて行う。
1回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物として二フッ化ボロン(BF)を使用し、加速エネルギーが3KeV程度、ドース量が1.0E15(1×1015[atoms/cm])程度の条件で行う。
2回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物としてリン(P)を使用し、加速エネルギーが55KeV程度、ドース量が1.0E13(1×1013[atoms/cm])程度の条件で行う。
3回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物としてリン(P)を使用し、加速エネルギーが30KeV程度、ドース量が5.6E13(1×1013[atoms/cm])程度の条件で行う。
この工程において、ゲート配線10のうち、マスクM4で覆われた部分、具体的には、素子形成領域1n上のゲート電極7、及び引き回し部分8の一部には、不純物のイオン注入は行われない。
一方、ゲート配線10のうち、マスクM4で覆われていない部分、具体的には、素子形成領域1p上のゲート電極7、引き回し部分8の一部、及びコンタクト領域9には、不純物のイオン注入が行われる。
次に、マスク4を除去した後、図10((a),(b),(c))に示すように、ゲート電極7及び引き回し部分8を含むゲート配線10の側壁にサイドウォールスペーサ13を形成する。サイドウォールスペーサ13は、シリコン基板1の主面上の全面に例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜をCVD法で成膜し、その後、絶縁膜にRIE(Reactive Ion Etching)等の異方性エッチングを施すことによって形成される。サイドウォールスペーサ13は、ゲート配線10に整合して形成される。
次に、図11((a),(b),(c))、及び図15(e)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pをマスクM5で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nに不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のn型半導体領域(コンタクト)14を形成する(不純物イオン注入(C))。マスクM5としては、例えばフォトリソグラフィ技術によって形成されるフォトレジストマスクを用いる。不純物イオン注入は、これに限定されないが例えば2回に分けて行う。なお、図15(e)では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
1回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物として砒素(As)を使用し、加速エネルギーが40KeV程度、ドース量が4.0E15(1×1015[atoms/cm])程度の条件で行う。
2回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物としてリン(P)を使用し、加速エネルギーが55KeV程度、ドース量が2.0E13(1×1013[atoms/cm])程度の条件で行う。
この工程において、ゲート配線10のうち、マスクM5で覆われた部分、具体的には、素子形成領域1p上のゲート電極7、引き回し部分8の一部には、不純物のイオン注入は行われない。
一方、ゲート配線10のうち、マスクM5で覆われていない部分、具体的には、素子形成領域1n上のゲート電極7、引き回し部分8の一部、及びコンタクト領域9には、不純物のイオン注入が行われる。
次に、マスク5を除去した後、図12((a),(b),(c))、及び図15(f)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nをマスクM6で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pに不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のp型半導体領域(コンタクト)15を形成する(不純物イオン注入(C))。マスクM6としては、例えばフォトリソグラフィ技術によって形成されるフォトレジストマスクを用いる。不純物イオン注入は、これに限定されないが、例えば2回に分けて行う。なお、図15(f)では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
1回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物として二フッ化ボロン(BF)を使用し、加速エネルギーが25KeV程度、ドース量が2.0E15(1×1015[atoms/cm])程度の条件で行う。
2回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物としてボロン(B)を使用し、加速エネルギーが20KeV程度、ドース量が2.0E13(1×1013[atoms/cm])程度の条件で行う。
この工程において、ゲート配線10のうち、マスクM6で覆われた部分、具体的には、素子形成領域1n上のゲート電極7、引き回し部分8の一部には、不純物のイオン注入は行われない。
一方、ゲート配線10のうち、マスクM6で覆われていない部分、具体的には、素子形成領域1p上のゲート電極7、引き回し部分8の一部、及びコンタクト領域9には、不純物のイオン注入が行われる。
次に、マスクM6を除去した後、n型半導体領域11の形成工程、p型半導体領域12の形成工程、n型半導体領域14の形成工程、並びにp型半導体領域15の形成工程においてイオン注入された不純物(P,As,B,BF)を熱処理によって活性化させる。
なお、本実施形態1では、ゲート配線10のポリシリコン膜中の不純物を活性化させるための熱処理をエクステンション形成工程の前に行っているが、ゲート配線10のポリシリコン膜中の不純物の活性化は、半導体領域(11,12,14,15)中の不純物を活性化させる熱処理において行ってもよい。
次に、図13((a),(b),(c))に示すように、ゲート電極7及び引き回し部分8を含むゲート配線10の表面、並びに半導体領域(14,15)の表面に、金属・半導体反応層として例えばコバルトシリサイド層(16a,16b)を形成する。コバルトシリサイド層(16a,16b)は、自然酸化膜等を除去してゲート配線10の表面及び半導体領域(14,15)の表面を露出させた後、これらの表面上を含むシリコン基板1の主面上の全面に高融点金属膜としてコバルト(Co)膜をスパッタ法で形成し、その後、ゲート配線10のポリシリコン膜のSi、並びに半導体領域(14,15)のSiと、コバルト膜のCoとを反応させる熱処理を施し、その後、未反応のコバルト膜を選択的に除去することによって形成される。コバルトシリサイド層(16a,16b)は、サイドウォールスペーサ13に整合して形成される。この工程により、サリサイド構造のn型及びp型MISFET(Qn,Qp)がほぼ完成する。
次に、n型及びp型MISFET(Qn,Qp)上、及びゲート配線10上を含むシリコン基板1の主面上の全面に、例えば酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜17をCVD法で成膜し、その後、層間絶縁膜17の表面をCMP法で平坦化する。
次に、層間絶縁膜17をエッチングして、図14((a),(b),(c))に示すように、半導体領域(14,15)上に接続孔18a、ゲート配線10のコンタクト領域9上に接続孔18bを形成する。接続孔16aは、層間絶縁膜17の表面からコバルトシリサイド層16bに到達し、接続孔18bは、層間絶縁膜17の表面からコバルトシリサイド層16aに到達する。
次に、接続孔(18a,18b)内での良好な接続を行う(コンタクト抵抗の低減化図る)ため、有機物及び無機物汚染を除去する洗浄処理を行う。この洗浄処理では、APM洗浄(アルカリ処理)と、HPM洗浄(酸化性酸処理)とが実施される。
APM洗浄では、例えば
NHOH:H:HO=1:1:5(60℃,120sec)の洗浄液が使用される。
HPM洗浄では、例えば
HCl:H:HO=1:1:5(60℃,120sec)の洗浄液が使用される。
次に、接続孔(18a,18b)の内部に、金属等の導電物を埋め込んで導電性プラグ19を形成し、その後、層間絶縁膜17上に配線20を形成する。この工程により、図2に示す構造となる。
ところで、接続孔(18a,18b)は、層間絶縁膜17上に感光性レジスト膜を形成し、その後、接続孔を形成するためのパターンを持つフォトマスク(レチクル)を位置決めし、その後、露光処理を施して感光性レジスト膜にフォトマスクのパターンを転写し、その後、現像処理、及び洗浄・乾燥処理を施して、層間絶縁膜17上に感光性レジスト膜からなるマスク(エッチングマスク)を形成し、その後、エッチングマスクから露出する層間絶縁膜をエッチングすることによって形成されるため、フォトマスクの合わせずれにより、図64に示すように、接続孔18bがゲート配線から食み出た状態(ゲート配線に対して目外れした状態)で形成されることがある。
このような目外れが生じる場合、接続孔を形成する時のオーバーエッチングによりサイドウォールスペーサ13が削られてしまい、接続孔18bの中においてゲート配線10のポリシリコン膜6が露出する。また、このような目はずれが生じた場合、接続孔を形成した後のAPM洗浄によりサイドウォールスペーサ13が削られてしまい、接続孔18bの中においてゲート配線10のポリシリコン膜6が露出する。また、ゲート配線10のポリシリコン膜6の露出は、サイドウォールスペーサ13を形成する時のオーバーエッチングにおいても起こる。
ゲート配線10のポリシリコン膜6が露出した状態で接続孔18bの中をHPM洗浄すると、前述したように、ゲート配線10のポリシリコン膜とコバルトシリサイド層16aとの間で局部電池が形成され、コバルトシリサイド層16aが酸化されて異常酸化物が生成される。この異常酸化物は、ゲート配線10のポリシリコン膜中の不純物濃度が高いほど生成され易いため、異常酸化物の生成を抑制するためには、ゲート配線10のコンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くすることが有効である。
本実施形態1では、n型MISFET−Qnのゲート電極7をn型化するための不純物イオン注入工程(図5及び図15(a)参照)、及びp型MISFET−Qpのゲート電極7をp型化するための不純物イオン注入工程(図6及び図15(b)参照)において、ゲート配線10のコンタクト領域9となるシリコン膜6の部分をマスク(M1,M2)で覆った状態で、ポリシリコン膜6に不純物をイオン注入しているため、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分をマスク(M1,M2)で覆わない場合と比較して、ゲート配線10のコンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くすることができる。
このように、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分をマスク(M1,M2)で覆った状態で不純物イオン注入を行うことにより、ゲート配線10のコンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くすることができる。すなわち、ゲート配線10の一部である引き回し部分8では、接続孔18bが形成されるコンタクト領域9におけるポリシリコン膜の不純物濃度と、他の領域における不純物濃度が異なるように形成されており、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜の不純物濃度は他の領域における不純物濃度よりも低い濃度で形成されている。このため、局部電池作用に起因してゲート配線10のコンタクト領域9に発生する異常酸化物の生成を抑制することができる。
また、異常酸化物の生成を抑制することにより、ゲート配線10と上層の配線20との導通不良を抑制できるため、半導体装置の製造歩留まり向上を図ることができる。
相補型MISFETの製造プロセスでは、一般的に、n型MISFET−Qnのゲート電極7となるポリシリコン膜6の部分をn型化するための不純物をイオン注入する時、p型MISFET−Qpのゲート電極7となるポリシリコン膜6の部分をマスクM1で覆い、逆にp型MISFET−Qpのゲート電極7となるポリシリコン膜6の部分をp型化するための不純物をイオン注入する時、n型MISFET−Qnのゲート電極7となるポリシリコン膜6の部分をマスクM2で覆っている。本実施形態1では、n型MISFET−Qnのゲート電極7となるポリシリコン膜6をn型化するための不純物をイオン注入する時、p型MISFET−Qpのゲート電極7となるポリシリコン膜6の部分、及びゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分を同一のマスクM1で覆い、p型MISFET−Qpのゲート電極7となるポリシリコン膜6の部分をp型化するための不純物をイオン注入する時、n型MISFET−Qnのゲート電極7となるポリシリコン膜6の部分、及びゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分を同一のマスクM2で覆っている。
このようにして不純物イオン注入を行うことにより、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分を覆うマスクを新たに形成する必要がないため、製造コストを増加することなく、異常酸化物の生成を抑制することができ、また、半導体装置の製造歩留まり向上を図ることができる。
半導体装置の高集積化、低コスト化を実現させるためにはフォトマスク(レチクル)の枚数をいかにして低減させるかが重要な課題となっている。なぜならば、フォトマスク枚数の低減は、フォトマスクそのものの制作コストの低減のみならず、フォトマスクを用いたフォトレジストパターン形成のためのフォトレジストの塗布、感光、現像及び洗浄・乾燥の一連の処理を削減することができ、半導体装置のプロセスコストを大幅に低減できるからである。そして、更に、異物による不良発生率を低減でき、半導体装置の歩留まり及び信頼性を向上させることが可能となるからである。
ゲート配線10のコンタクト領域9におけるポリシリコン膜に全く不純物をイオン注入しなかった場合、コンタクト領域9が高抵抗になってしまう。これに対し、本実施形態1では、図15(c)及び(d)における不純物イオン注入(B)、並びに図15(e)及び(f)における不純物イオン注入(C)において、コンタクト領域9のポリシリコン膜に不純物をイオン注入しているため、コンタクト領域9の高抵抗化を抑制しつつ、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くしている。
また、ゲート配線10の微細化に伴う高抵抗化を抑制するため、ポリシリコン膜6上にその全体に亘ってコバルトシリサイド層が形成されている。従って、ゲート配線10全体の高抵抗化を抑制しつつ、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くしている。
なお、本実施形態1では、図5及び図15(a)に示すn型不純物イオン注入、並びに図6及び図15(b)に示すp型不純物イオン注入の両方において、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分をマスク(M1,M2)で覆う例について説明したが、何れか一方の不純物イオン注入において、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分をマスク(M1,M2)で覆うようにしてもよい。
また、接続孔18bを形成する工程におけるフォトマスクの合わせずれを考慮して、ゲート配線10のコンタクト領域9は、接続孔18bの平面積よりも大きくしておくことが望ましい。
ところで、ポリシリコン膜6は、図15(a)及び(b)に示すように、n型化及びp型化不純物イオン注入(A)によって、n型化領域と、p型化領域に分けられる。このn型領域とp型領域の境界部(図15(c)の点線部)では、相互拡散により、n型化領域及びp型領域の両方の部純物が存在するため、高不純物濃度となる。
実施形態1において、ゲート配線10は、ポリシリコン膜6のn型化領域とp型化領域の境界部からコンタクト領域9を避けるようにして形成されている。従って、実施形態1のように、ポリシリコン膜6のn型化領域とp型化領域の境界部にコンタクト領域9が位置しないようにゲート配線10を形成することだけでも、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くするこができる。
(実施形態2)
本実施形態2では、MISFETの製造で実施される3つのイオン注入((A),(B),(C))のうち、ソース領域及びドレイン領域である一対のエクステンション領域を形成するための不純物イオン注入(B)を制御して、ゲート配線のコンタクト領域における異常酸化物の生成を抑制する例について説明する。
図16乃至図22は、本発明の実施形態2である半導体装置に係わる図であり、
図16乃至図21は、半導体装置の製造工程を示す模式的断面図、
図22は、半導体装置の製造工程におけるマスクパターンを示す模式的平面図である。
なお、図16乃至図21において、
(a)は図1のa−a線に沿う位置での断面図、
(b)は図1のb−b線に沿う位置での断面図、
(c)は図1のc−c線に沿う位置での断面図である。
また、図22において、
(a)は図16のマスクパターン(M1)を示す平面図、
(b)は図17のマスクパターン(M2)を示す平面図、
(c)は図18のマスクパターン(M3)を示す平面図、
(d)は図19のマスクパターン(M4)を示す平面図、
(e)は図20のマスクパターン(M5)を示す平面図、
(f)は図21のマスクパターン(M6)を示す平面図である。
まず、前述の実施形態1と同様の工程を施してポリシリコン膜6を形成した後、ポリシリコン膜6に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する(不純物イオン注入(A))。この不純物イオン注入では、前述の実施形態1と同様に、n型化不純物イオン注入と、p型化不純物イオン注入とを分けて行う。
n型化不純物イオン注入は、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図16((a),(b),(c))及び図22(a)に示すように、素子形成領域1p上の部分(p型MISFETのゲート電極となる部分)、及びゲート配線10のコンタクト領域9となる部分をマスクM1で選択的に覆った状態で行う。不純物の種類及び導入条件、並びにマスクM1のパターンは、前述の実施形態1(図15(a)参照)と同様である。
p型化不純物イオン注入は、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図17((a),(b),(c))及び図22(b)に示すように、素子形成領域1n上の部分(n型MISFETのゲート電極となる部分)をマスクM2で選択的に覆った状態で行う。不純物の種類及び導入条件は、前述の実施形態1と同様であるが、マスクM2のパターンは、前述の実施形態1(図15(b)参照)と異なっている。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜の部分は、前述の実施形態1と異なり、マスクM2で覆われていないため、本実施形態2では、この部分にも不純物がイオン注入される。
次に、マスクM2を除去した後、ポリシリコン膜6をパターンニングしてゲート配線10を形成し、その後、ゲート配線10のポリシリコン膜中の不純物を活性化させるための熱処理を施した後、図18((a),(b),(c))、及び図22(c)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1p、及びゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM3で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物の種類及び導入条件は前述の実施形態1と同様であるが、マスクM3のパターンは前述の実施形態1(図15(c)参照)と異なっている。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9は、前述の実施形態1と異なり、マスクM3で覆われているため、本実施形態2では、ゲート配線10のコンタクト領域9には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスクM3を除去した後、図19((a),(b),(c))、及び図22(d)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1n、及びゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM4で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のp型半導体領域(エクステンション領域)12を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物の種類及び導入条件は前述の実施形態1と同様であるが、マスクM4のパターンは前述の実施形態1(図15(d)参照)と異なっている。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9は、前述の実施形態1と異なり、マスクM4で覆われているため、本実施形態2では、ゲート配線10のコンタクト領域9には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスク4を除去した後、前述の実施形態1と同様にゲート配線10の側壁にサイドウォールスペーサ13を形成し、その後、図20((a),(b),(c))、及び図22(e)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pをマスクM5で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nに不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のn型半導体領域(コンタクト)14を形成する(不純物イオン注入(C))。不純物の種類及び導入条件、並びにマスクM5のパターンは、前述の実施形態1(図15(e)参照)と同様である。なお、図22(e)では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
次に、マスク5を除去した後、図21((a),(b),(c))、及び図22(f)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nをマスクM6で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pに不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のp型半導体領域(コンタクト)15を形成する(不純物イオン注入(C))。不純物の種類及び導入条件、並びにマスク6のパターンは、前述の実施形態1(図15(f)参照)と同様である。なお、図22(f)では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
この後、前述の実施形態1と同様の工程を施してn型及びp型MISFETを形成し、その後、前述の実施形態1と同様の工程を施すことにより、図2に示す構造となる。
本実施形態2では、n型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成するための不純物イオン注入工程(図18及び図22(c)参照)において、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM3で覆った状態で素子形成領域1nに不純物をイオン注入し、p型MISFET−Qpのソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域(エクステンション領域)12を形成するための不純物イオン注入工程(図19及び図22(d)参照)において、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM4で覆った状態で、素子形成領域1nに不純物をイオン注入しているため、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスク(M3,M4)で覆わない場合と比較して、ゲート配線10のコンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くすることができる。すなわち、ゲート配線10の一部である引き回し部分8では、接続孔18bが形成されるコンタクト領域9におけるポリシリコン膜の不純物濃度と、他の領域における不純物濃度が異なるように形成されており、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜の不純物濃度は他の領域における不純物濃度よりも低い濃度で形成されている。
また、n型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域1p及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM3で覆い、p型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域(エクステンション領域)12を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域1n及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM4で覆っているため、ゲート配線10のコンタクト領域9を覆うマスクを新たに形成する必要がない。
従って、本実施形態2においても、前述の実施形態1と同様に、異常酸化物の生成を抑制することができ、また、半導体装置の製造歩留まり向上を図ることができる。更に、製造コストを増加することなく、これらの効果を得ることができる。
本実施形態2では、図22(b)における不純物イオン注入(A)、並びに図22(e)及び(f)における不純物イオン注入(C)において、コンタクト領域9のポリシリコン膜に不純物をイオン注入しているため、コンタクト領域9の高抵抗化を抑制しつつ、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くしている。
なお、本実施形態2では、n型半導体領域(エクステンション領域)11を形成するための不純物イオン注入(図18及び図22(c)参照)、並びにp型半導体領域(エクステンション領域)12を形成するための不純物イオン注入(図19及び図22(d)参照)の両方において、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスク(M3,M4)で覆う例について説明したが、何れか一方の不純物イオン注入において、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスク(M3,M4)で覆うようにしてもよい。
(実施形態3)
本実施形態3では、MISFETの製造プロセスに含まれる3つのイオン注入((A),(B),(C))のうち、ソース領域及びドレイン領域である一対のコンタクト領域を形成するための不純物イオン注入(C)を制御して、ゲート配線のコンタクト領域における異常酸化物の生成を抑制する例について説明する。
図23乃至図29は、本発明の実施形態3の半導体装置に係わる図であり、
図23乃至図28は、半導体装置の製造工程を示す模式的断面図、
図29は、半導体装置の製造工程におけるマスクパターンを示す模式的平面図である。
なお、図23乃至図28において、
(a)は図1のa−a線に沿う位置での断面図、
(b)は図1のb−b線に沿う位置での断面図、
(c)は図1のc−c線に沿う位置での断面図である。
また、図29において、
(a)は図23のマスクパターン(M1)を示す平面図、
(b)は図24のマスクパターン(M2)を示す平面図、
(c)は図25のマスクパターン(M3)を示す平面図、
(d)は図26のマスクパターン(M4)を示す平面図、
(e)は図27のマスクパターン(M5)を示す平面図、
(f)は図28のマスクパターン(M6)を示す平面図である。
まず、前述の実施形態1と同様の工程を施してポリシリコン膜6を形成した後、ポリシリコン膜6に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する(不純物イオン注入(A))。この不純物イオン注入では、前述の実施形態1と同様に、n型化不純物イオン注入と、p型化不純物イオン注入とを分けて行う。
n型化不純物イオン注入は、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図23((a),(b),(c))及び図29(a)に示すように、素子形成領域1p上の部分(p型MISFETのゲート電極となる部分)、及びゲート配線10のコンタクト領域9となる部分をマスクM1で選択的に覆った状態で行う。不純物の種類及び導入条件、並びにマスクM1のパターンは、前述の実施形態1(図15(a)参照)と同様である。
p型化不純物イオン注入は、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図24((a),(b),(c))及び図29(b)に示すように、素子形成領域1n上の部分(n型MISFETのゲート電極となる部分)をマスクM2で選択的に覆った状態で行う。不純物の種類及び導入条件は、前述の実施形態1と同様であるが、マスクM2のパターンは、前述の実施形態1(図15(b)参照)と異なっている。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜の部分は、前述の実施形態1と異なり、マスクM2で覆われていないため、本実施形態3では、この部分にも不純物がイオン注入される。
次に、マスクM2を除去した後、ポリシリコン膜6をパターンニングしてゲート配線10を形成し、その後、ゲート配線10のポリシリコン膜中の不純物を活性化させるための熱処理を施した後、図25((a),(b),(c))、及び図29(c)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pをマスクM3で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物の種類及び導入条件、並びにマスクM3のパターンは前述の実施形態1(図15(c)参照)と同様である。
次に、マスクM3を除去した後、図26((a),(b),(c))、及び図29(d)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nをマスクM4で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のp型半導体領域(エクステンション領域)12を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物の種類及び導入条件、並びにマスクM4のパターンは前述の実施形態1(図15(d)参照)と同様である。
次に、マスク4を除去した後、前述の実施形態1と同様にゲート配線10の側壁にサイドウォールスペーサ13を形成し、その後、図27((a),(b),(c))、及び図29(e)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1p、及びゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM5で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nに不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のn型半導体領域(コンタクト)14を形成する(不純物イオン注入(C))。不純物の種類及び導入条件は前述の実施形態1と同様であるが、マスクM5のパターンは、前述の実施形態1(図15(e)参照)と異なっている。なお、図29(e)では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9は、前述の実施形態1と異なり、マスクM5で覆われているため、本実施形態3では、ゲート配線10のコンタクト領域9には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスク5を除去した後、図28((a),(b),(c))、及び図29(f)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nをマスクM6で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pに不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のp型半導体領域(コンタクト)15を形成する(不純物イオン注入(C))。不純物の種類及び導入条件は前述の実施形態1と同様であるが、マスクM6のパターンは、前述の実施形態1(図15(f)参照)と異なっている。なお、図29(f)では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9は、前述の実施形態1と異なり、マスクM6で覆われているため、本実施形態3では、ゲート配線10のコンタクト領域9には、不純物のイオン注入は行われない。
この後、前述の実施形態1と同様の工程を施してn型及びp型MISFETを形成し、その後、前述の実施形態1と同様の工程を施すことにより、図2に示す構造となる。
本実施形態3では、n型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域(コンタクト領域)14を形成するための不純物イオン注入(図27及び図29(e)参照)において、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM5で覆った状態で素子形成領域1nに不純物をイオン注入し、p型MISFET−Qpのソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域(コンタクト領域)15を形成するための不純物イオン注入工程(図28及び図29(f)参照)において、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM6で覆った状態で、素子形成領域1pに不純物をイオン注入しているため、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスク(M5,M6)で覆わない場合と比較して、ゲート配線10のコンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くすることができる。すなわち、ゲート配線10の一部である引き回し部分8では、接続孔18bが形成されるコンタクト領域9におけるポリシリコン膜の不純物濃度と、他の領域における不純物濃度が異なるように形成されており、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜の不純物濃度は他の領域における不純物濃度よりも低い濃度で形成されている。
また、n型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域(コンタクト領域)14を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域1p及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM5で覆い、p型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域(コンタクト領域)15を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域1n及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM6で覆っているため、ゲート配線10のコンタクト領域9を覆うマスクを新たに形成する必要がない。
従って、本実施形態3においても、前述の実施形態1と同様に、異常酸化物の生成を抑制することができ、また、半導体装置の製造歩留まり向上を図ることができる。更に、製造コストを増加することなく、これらの効果を得ることができる。
本実施形態3では、図29(b)における不純物イオン注入(A)、並びに図29(c)及び(d)における不純物イオン注入(B)において、コンタクト領域9のポリシリコン膜に不純物をイオン注入しているため、コンタクト領域9の高抵抗化を抑制しつつ、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くしている。
なお、本実施形態3では、n型半導体領域(コンタクト領域)14を形成するための不純物イオン注入(図27及び図29(c)参照)、並びにp型半導体領域(コンタクト領域)15を形成するための不純物イオン注入(図28及び図29(d)参照)の両方において、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスク(M5,M6)で覆う例について説明したが、何れか一方の不純物イオン注入において、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスク(M5,M6)で覆うようにしてもよい。
また、前述の実施形態1〜3では、ポリシリコン膜の抵抗値を低減するための不純物イオン注入(A)、ゲート電極に整合した一対の半導体領域(エクステンション領域)を形成するための不純物イオン注入(B)、ゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した一対の半導体領域(コンタクト領域)を形成するための不純物イオン注入(C)のうち、何れか1つの不純物イオン注入において、ゲート配線10のコンタクト領域9に不純物をイオン注入しないようにしているが、これらの不純物イオン注入((A),(B),(C))のうちの何れか2つにおいて、ゲート配線10のコンタクト領域9に不純物をイオン注入しないようにしてもよい。
また、前述の実施形態1〜3では、相補型MISFETを有する半導体装置に本発明を適用しているが、本発明は、n型MISFET、p型MISFETのうちの何れか一方のMISFETを有する半導体装置にも適用できる。但し、この場合は、ゲート配線のコンタクト領域を覆うためのマスクを新たに追加する必要がある。
また、前述の実施形態1〜3では、2つのゲード電極を有するゲート配線10について説明したが、本発明は、1つのゲート電極を有するゲート配線にも適用でき、また、DRAM(Dynamic Random Access Memory)や、フラッシュメモリ等のワード線のように、複数のゲート電極を有するゲート配線にも適用できる。
(実施形態4)
本実施形態4では、n型及びp型MISFETのうち、のうち、n型MISFETを形成するための3つの不純物イオン注入((A),(B),(C))を制御して、ゲート配線のコンタクト領域における異常酸化物の生成を抑制する例について説明する。
図30乃至図36は、本発明の実施形態4の半導体装置に係わる図であり、
図30乃至図35は、半導体装置の製造工程を示す模式的断面図、
図36は、半導体装置の製造工程におけるマスクパターンを示す模式的平面図である。
なお、図30乃至図35において、
(a)は図1のa−a線に沿う位置での断面図、
(b)は図1のb−b線に沿う位置での断面図、
(c)は図1のc−c線に沿う位置での断面図である。
また、図36において、
(a)は図30のマスクパターン(M1)を示す平面図、
(b)は図31のマスクパターン(M2)を示す平面図、
(c)は図32のマスクパターン(M3)を示す平面図、
(d)は図33のマスクパターン(M4)を示す平面図、
(e)は図34のマスクパターン(M5)を示す平面図、
(f)は図35のマスクパターン(M6)を示す平面図である。
まず、前述の実施形態1と同様の工程を施してポリシリコン膜6を形成した後、ポリシリコン膜6に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する(不純物イオン注入(A))。この不純物イオン注入では、前述の実施形態1と同様に、n型化不純物イオン注入と、p型化不純物イオン注入とを分けて行う。
n型化不純物イオン注入は、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図30((a),(b),(c))及び図36(a)に示すように、素子形成領域1p上の部分(p型MISFETのゲート電極となる部分)、及びゲート配線10のコンタクト領域9となる部分をマスクM1で選択的に覆った状態で行う。不純物の種類及び導入条件、並びにマスクM1のパターンは、前述の実施形態1(図15(a)参照)と同様である。
p型化不純物イオン注入は、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図31((a),(b),(c))及び図36(b)に示すように、素子形成領域1n上の部分(n型MISFETのゲート電極となる部分)をマスクM2で選択的に覆った状態で行う。不純物の種類及び導入条件は、前述の実施形態1と同様であるが、マスクM2のパターンは、前述の実施形態1(図15(b)参照)と異なっている。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜の部分は、前述の実施形態1と異なり、マスクM2で覆われていないため、本実施形態2では、この部分にも不純物がイオン注入される。
次に、マスクM2を除去した後、ポリシリコン膜6をパターンニングしてゲート配線10を形成し、その後、ゲート配線10のポリシリコン膜中の不純物を活性化させるための熱処理を施した後、図32((a),(b),(c))、及び図36(c)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1p、及びゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM3で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物の種類及び導入条件は前述の実施形態1と同様であるが、マスクM3のパターンは前述の実施形態1(図15(c)参照)と異なっている。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9は、前述の実施形態1と異なり、マスクM3で覆われているため、本実施形態4では、ゲート配線10のコンタクト領域9には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスクM3を除去した後、図33((a),(b),(c))、及び図36(d)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nをマスクM4で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のp型半導体領域(エクステンション領域)12を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物の種類及び導入条件、並びにマスクM4のパターンは前述の実施形態1(図15(d)参照)と同様である。
次に、マスク4を除去した後、前述の実施形態1と同様にゲート配線10の側壁にサイドウォールスペーサ13を形成し、その後、図34((a),(b),(c))、及び図36(e)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1p、及びゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM5で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nに不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のn型半導体領域(コンタクト)14を形成する(不純物イオン注入(C))。不純物の種類及び導入条件は前述の実施形態1と同様であるが、マスクM5のパターンは、前述の実施形態1(図15(e)参照)と異なる。なお、図36(e)では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9は、前述の実施形態1と異なり、マスクM5で覆われているため、本実施形態4では、ゲート配線10のコンタクト領域9には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスク5を除去した後、図35((a),(b),(c))、及び図36(f)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nをマスクM6で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pに不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のp型半導体領域(コンタクト領域)15を形成する(不純物イオン注入(C))。不純物の種類及び導入条件、並びにマスク6のパターンは、前述の実施形態1(図15(f)参照)と同様である。なお、図36(f)では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
この後、前述の実施形態1と同様の工程を施してn型及びp型MISFETを形成し、その後、前述の実施形態1と同様の工程を施すことにより、図2に示す構造となる。
本実施形態4では、n型MISFETを形成するための3つの不純物イオン注入((A),(B),(C))、具体的には、n型MISFET−Qnのゲート電極7をn型化するための不純物イオン注入(図36(a)参照)において、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分をマスク1で覆った状態でポリシリコン膜6に不純物をイオン注入し、n型MISFET−Qnのソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成するための不純物イオン注入(図36(c)参照)、及びn型MISFET−Qnのソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域14を形成するための不純物イオン注入(図36(e)参照)において、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスク(M3,M5)で覆った状態で、素子形成領域1nに不純物をイオン注入しているため、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分、及びゲート配線10のコンタクト領域9をマスク(M1,M3,M5)で覆わない場合と比較して、ゲート配線10のコンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くすることができる。すなわち、本実施の形態3では、ゲート配線10の一部である引き回し部分8において、接続孔18bが形成されるコンタクト領域9には、n型の不純物のみを有する構造となっている。また、本実施の形態ではn型MISFET−Qnの例について示したが、p型MISFET−Qpの場合では接続孔18bが形成されるコンタクト領域9には、n型の不純物のみを有する構造となり、同様の効果を得ることができる。
すなわち、ゲート配線10の一部である引き回し部分8では、接続孔18bが形成されるコンタクト領域9におけるポリシリコン膜の不純物濃度と、他の領域における不純物濃度が異なるように形成されており、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜の不純物濃度は他の領域における不純物濃度よりも低い濃度で形成されている。
また、n型MISFET−Qnのゲート電極7をn型化するための不純物イオン注入において、p型MISFETのゲート電極7となるポリシリコン膜6の部分(素子形成領域1p上のポリシリコン膜6)及びゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分を同一のマスクM1で覆い、n型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域1p及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM3で覆い、n型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域(コンタクト領域)14を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域1p及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM5で覆っているため、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分を覆うマスク、及びゲート配線10のコンタクト領域9を覆うマスクを新たに形成する必要がない。
従って、本実施形態4においても、前述の実施形態1と同様に、異常酸化物の生成を抑制することができ、また、半導体装置の製造歩留まり向上を図ることができる。更に、製造コストの増加を招くことなく、これらの効果を得ることができる。
本実施形態4では、図36(b)における不純物イオン注入(A)、図36(d)における不純物イオン注入(B)、並びに図36(f)における不純物イオン注入(C)において、コンタクト領域9のポリシリコン膜に不純物をイオン注入しているため、コンタクト領域9の高抵抗化を抑制しつつ、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くしている。
なお、本実施形態4では、n型MISFET−Qnを形成するための3つの不純物イオン注入((A),(B),(C))を制御する例(図36(a),(c),(e)参照)について説明したが、p型MISFET−Qpを形成するための3つの不純物イオン注入を制御する場合でも同様の効果が得られる。
(実施形態5)
本実施形態5では、ゲート配線のコンタクト領域にイオン注入される不純物として、MISFETの製造プロセスに含まれる3つのイオン注入((A),(B),(C))のうち、ソース領域及びドレイン領域である一対のエクステンション領域を形成するための不純物イオン注入(B)、および、ソース領域及びドレイン領域である一対のコンタクト領域を形成するための不純物イオン注入(C)を制御して、ゲート配線のコンタクト領域における異常酸化物の生成を抑制する例について説明する。
図37乃至図43は、本発明の実施形態5の半導体装置に係わる図であり、
図37乃至図42は、半導体装置の製造工程を示す模式的断面図、
図43は、半導体装置の製造工程におけるマスクパターンを示す模式的平面図である。
なお、図37乃至図42において、
(a)は図1のa−a線に沿う位置での断面図、
(b)は図1のb−b線に沿う位置での断面図、
(c)は図1のc−c線に沿う位置での断面図である。
また、図43において、
(a)は図37のマスクパターン(M1)を示す平面図、
(b)は図38のマスクパターン(M2)を示す平面図、
(c)は図39のマスクパターン(M3)を示す平面図、
(d)は図40のマスクパターン(M4)を示す平面図、
(e)は図41のマスクパターン(M5)を示す平面図、
(f)は図42のマスクパターン(M6)を示す平面図である。
まず、前述の実施形態1と同様の工程を施してポリシリコン膜6を形成した後、ポリシリコン膜6に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する(不純物イオン注入(A))。この不純物イオン注入では、前述の実施形態1と同様に、n型化不純物イオン注入と、p型化不純物イオン注入とを分けて行う。
n型化不純物イオン注入は、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図37((a),(b),(c))及び図43(a)に示すように、素子形成領域1p上の部分(p型MISFETのゲート電極となる部分)、及びゲート配線10のコンタクト領域9となる部分をマスクM1で選択的に覆った状態で行う。不純物の種類及び導入条件、並びにマスクM1のパターンは、前述の実施形態1(図15(a)参照)と同様である。
p型化不純物イオン注入は、ゲート配線10となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図38((a),(b),(c))及び図43(b)に示すように、素子形成領域1n上の部分(n型MISFETのゲート電極となる部分)をマスクM2で選択的に覆った状態で行う。不純物の種類及び導入条件は、前述の実施形態1と同様であるが、マスクM2のパターンは、前述の実施形態1(図15(b)参照)と異なっている。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜の部分は、前述の実施形態1と異なり、マスクM2で覆われていないため、本実施形態5では、この部分にも不純物がイオン注入される。
次に、マスクM2を除去した後、ポリシリコン膜6をパターンニングしてゲート配線10を形成し、その後、ゲート配線10のポリシリコン膜中の不純物を活性化させるための熱処理を施した後、図39((a),(b),(c))、及び図43(c)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1p、及びゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM3で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物の種類及び導入条件は前述の実施形態1と同様であるが、マスクM3のパターンは前述の実施形態1(図15(c)参照)と異なっている。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9は、前述の実施形態1と異なり、マスクM3で覆われているため、本実施形態5では、ゲート配線10のコンタクト領域9には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスクM3を除去した後、図40((a),(b),(c))、及び図36(d)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nをマスクM4で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のp型半導体領域(エクステンション領域)12を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物の種類及び導入条件は前述の実施形態1と同様であるが、マスクM4のパターンは前述の実施形態1(図15(d)参照)と異なっている。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9は、前述の実施形態1と異なり、マスクM4で覆われているため、本実施形態5では、ゲート配線10のコンタクト領域9には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスク4を除去した後、前述の実施形態1と同様にゲート配線10の側壁にサイドウォールスペーサ13を形成し、その後、図41((a),(b),(c))、及び図43(e)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1p、及びゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM5で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nに不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のn型半導体領域(コンタクト)14を形成する(不純物イオン注入(C))。不純物の種類及び導入条件は前述の実施形態1と同様であるが、マスクM5のパターンは、前述の実施形態1(図15(e)参照)と異なる。なお、図41(e)では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9は、前述の実施形態1と異なり、マスクM5で覆われているため、本実施形態5では、ゲート配線10のコンタクト領域9には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスク5を除去した後、図42((a),(b),(c))、及び図43(f)に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域1n、及びゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM6で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pに不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のp型半導体領域(コンタクト領域)15を形成する(不純物イオン注入(C))。不純物の種類及び導入条件は前述の実施形態1と同様であるが、マスク6のパターンは、前述の実施形態1(図15(f)参照)と異なる。なお、図41(f)では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
この工程において、ゲート配線10のコンタクト領域9は、前述の実施形態1と異なり、マスク6で覆われているため、本実施形態5では、ゲート配線10のコンタクト領域9には、不純物のイオン注入は行われない。
この後、前述の実施形態1と同様の工程を施してn型及びp型MISFETを形成し、その後、前述の実施形態1と同様の工程を施すことにより、図2に示す構造となる。
本実施形態5では、不純物イオン注入(B)および(C)において、コンタクト領域9をマスクM3〜M6で覆っているため、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分、及びゲート配線10のコンタクト領域9をマスク(M1,M3,M4,M5,M6)で覆わない場合と比較して、ゲート配線10のコンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くすることができる。
すなわち、ゲート配線10の一部である引き回し部分8では、接続孔18bが形成されるコンタクト領域9におけるポリシリコン膜の不純物濃度と、他の領域における不純物濃度が異なるように形成されており、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜の不純物濃度は他の領域における不純物濃度よりも低い濃度で形成されている。
また、n型MISFET−Qnのゲート電極7をn型化するための不純物イオン注入において、p型MISFETのゲート電極7となるポリシリコン膜6の部分(素子形成領域1p上のポリシリコン膜6)及びゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分を同一のマスクM1で覆い、
n型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域1p及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM3で覆い、
p型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域(エクステンション領域)12を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域1n及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM4で覆い、
n型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域(コンタクト領域)14を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域1p及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM5で覆い、
p型MISFETのソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域(コンタクト領域)15を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域1n及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM6で覆っているため、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分を覆うマスク、及びゲート配線10のコンタクト領域9を覆うマスクを新たに形成する必要がない。
従って、本実施形態5においても、前述の実施形態1と同様に、異常酸化物の生成を抑制することができ、また、半導体装置の製造歩留まり向上を図ることができる。更に、製造コストの増加を招くことなく、これらの効果を得ることができる。
本実施形態5では、図43(b)における不純物イオン注入(A)において、コンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分に不純物をイオン注入しているため、コンタクト領域9の高抵抗化を抑制しつつ、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くしている。
なお、本実施形態5では、ゲート配線10のコンタクト領域9に導入される不純物として、p型MISFETのゲート電極をp型化するための不純物のみとした例(図43参照)について説明したが、n型MISFET−Qnのゲート電極7をn型化するための不純物のみとする場合でも同様の効果が得られる。
(実施形態6)
本実施形態6では、ゲート耐圧が異なる2水準の相補型MISFETにおいて、第1の水準の相補型MISFETのゲート電極を含むゲート配線のコンタクト領域には、第2の水準の相補型MISFETを形成するための不純物イオン注入を行わず、第2の水準の相補型MISFETのゲート電極を含むゲート配線のコンタクト領域には、第1の水準の相補型MISFETを形成するための不純物イオン注入を行わないようにし、各々のゲート配線のコンタクト領域における異常酸化物の生成を抑制する例について説明する。
を有する半導体装置に本発明を適用した例について説明する。
図44乃至図62は、本発明の実施形態6の半導体装置に係わる図であり、
図44は、半導体装置の概略構成を示す模式的平面図、
図45は、半導体装置の概略構成を示す模式的断面図、
図46乃至図55は、半導体装置の製造工程を示す模式的断面図、
図56は、図48のマスクパターン(M1)を示す模式的平面図、
図57は、図49のマスクパターン(M2)を示す模式的平面図、
図58は、図50のマスクパターン(M3)を示す模式的平面図、
図59は、図51のマスクパターン(M4)を示す模式的平面図、
図60は、図52のマスクパターン(M5)を示す模式的平面図、
図61は、図53のマスクパターン(M6)を示す模式的平面図、
図62は、図54のマスクパターン(M7)を示す模式的平面図、
図63は、図55のマスクパターン(M8)を示す模式的平面図である。
なお、図45において、
(a)は図44のa−a線に沿う断面図、
(b)は図44のb−b線に沿う断面図、
(c)は図44のc−c線に沿う断面図、
(d)は図44のa−a線に沿う断面図、
(e)は図44のb−b線に沿う断面図、
(f)は図44のc−c線に沿う断面図である。
また、図46乃至図55において、
(a)は図44のa−a線に沿う位置での断面図、
(b)は図44のb−b線に沿う位置での断面図、
(c)は図44のc−c線に沿う位置での断面図、
(d)は図44のd−d線に沿う位置での断面図、
(e)は図44のe−e線に沿う位置での断面図、
(f)は図44のf−f線に沿う位置での断面図である。
図44及び図45((a)乃至(f))に示すように、本実施形態6の半導体装置は、半導体基板として例えば単結晶シリコンからなるp型基板1(以下、シリコン基板と呼ぶ)を主体に構成されている。
シリコン基板1の主面(素子形成面,回路形成面)は、素子分離領域(非活性領域)2によって区画された素子形成領域(活性領域)1n、1p、1n1及び1p1を有し、素子形成領域1nには、p型ウエル領域4及びn型MISFET−Qn(図45(a)参照)が形成され、素子形成領域1pには、n型ウエル領域3及びp型MISFET−Qp(図45(b)参照)が形成され、素子形成領域1n1には、p型ウエル領域4及びn型MISFET−Qn1(図45(d)参照)が形成され、素子形成領域1p1には、n型ウエル領域3及びp型MISFET−Qp1(図45(e)参照)が形成されている。
n型及びp型MISFET(Qn,Qp)と、n型及びp型MISFET(Qn1,Qp2)は、ゲート耐圧が異なっている。n型及びp型MISFET(Qn,Qp)は、例えば1.8[V]或いは3.3[V]の電源電圧で駆動する低耐圧MISFETであり、n型及びp型MISFET(Qn1,Qp1)は、10〜12[V]の電源電圧で駆動する高耐圧MISFETである。なお、n型及びp型MISFET(Qn,Qp)、並びにゲート配線10は、前述の実施形態1と同様のため、本実施形態6での説明は一部省略している。
n型及びp型MISFET(Qn1,Qp1)は、主に、チャネル形成領域、ゲート絶縁膜25、ゲート電極27、ソース領域及びドレイン領域を有する構成になっている。ゲート絶縁膜25は、シリコン基板1の主面の素子形成領域(1n1,1p1)に設けられ、ゲート電極27は、シリコン基板1の主面の素子形成領域上にゲート絶縁膜25を介在して設けられ、チャネル形成領域は、ゲート電極27の直下におけるシリコン基板1の表層部に設けられている。ソース領域及びドレイン領域は、チャネル形成領域のチャネル長(ゲート長)方向において、チャネル形成領域を挟むようにしてシリコン基板1の表層部に設けられている。n型及びp型MISFET(Qn1,Qp1)のゲート絶縁膜25は、n型及びp型MISFET(Qn,Qp)のゲート絶縁膜5よりも膜厚が厚くなっている。
n型MISFET−Qn1のソース領域及びドレイン領域は、図45(d)に示すように、エクステンション領域である一対のn型半導体領域31、及びコンタクト領域である一対のn型半導体領域34を有する構成になっている。n型半導体領域31は、ゲート電極27に整合してシリコン基板1の主面の素子形成領域1n1に設けられている。n型半導体領域34は、ゲート電極27の側壁に設けられたサイドウォールスペーサ13に整合してシリコン基板1の主面の素子形成領域1n1に設けられている。
p型MISFET−Qp1のソース領域及びドレイン領域は、図45(e)に示すように、エクステンション領域である一対のp型半導体領域32、及びコンタクト領域である一対のp型半導体領域35を有する構成になっている。p型半導体領域32は、ゲート電極27に整合してシリコン基板1の主面の素子形成領域1p1に設けられている。p型半導体領域35は、ゲート電極27の側壁に設けられたサイドウォールスペーサ13に整合してシリコン基板1の主面の素子形成領域1p1に設けられている。
コンタクト領域であるn型半導体領域34は、エクステンション領域であるn型半導体領域31よりも高不純物濃度になっている。コンタクト領域であるp型半導体領域35は、エクステンション領域であるp型半導体領域32よりも高不純物濃度になっている。即ち、本実施形態6のn型及びp型MISFET(Qn1,Qp2)は、LDD構造になっている。
図44に示すように、シリコン基板1の主面上には、素子形成領域(1n1,1p1)及び素子分離領域2に亘って延在するゲート配線30が設けられている。ゲート配線30は、ゲート配線10と同様に、n型及びp型MISFET(Qn1,Qp1)の各々のゲート電極27と、これらのゲート電極27に一体的に連なる引き回し部分(配線部分)28とを有し、引き回し部分28には上層配線との電気的な接続を行うためのコンタクト領域29が設けられている。
図45((d),(e))に示すように、n型及びp型MISFET(Qn1,Qp1)の各々の半導体領域(34,35)の表面には、低抵抗化を図るため、金属・半導体反応層として例えばコバルトシリサイド(CoSi)層16bが形成されている。また、図45((d),(e),(f))に示すように、ゲート配線30の表面には、低抵抗化を図るため、金属・半導体反応層として例えばコバルトシリサイド(CoSi)層16aが形成されている。これらのコバルトシリサイド層(16a,16b)は、例えばサリサイド(Salicide:Self Aligned Silicide)技術により、サイドウォールスペーサ13に整合して形成されている。即ち、本実施形態6のn型及びp型MISFET(Qn1,Qp1)は、サリサイド構造になっている。
ゲート配線30は、半導体膜と、この半導体膜上に設けられた金属・半導体反応層とを有する多層構造になっている。半導体膜としては例えばポリシリコン膜が用いられており、金属・半導体反応層としては例えばコバルトシリサイド層16aが用いられている。コバルトシリサイド層16aは、n型及びp型MISFET(Qn1,Qp1)の各々のゲート電極27、及び引き回し部分28を含むゲート配線30の全体に亘って形成されている。
図45((a)乃至(f))に示すように、シリコン基板1の主面上には、n型及びp型MISFET(Qn,Qp,Qn1,Qp1)を覆うようにして、例えば酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜17が設けられている。n型半導体領域34上及びp型半導体領域35上には、図45((d),(e))に示すように、層間絶縁膜17の表面からシリサイド層16bに到達する接続孔18aが設けられ、この接続孔18aの内部には導電性プラグ19が埋め込まれている。n型及びp型半導体領域(34,35)は、シリサイド層16a及び導電性プラグ19を介在して、層間絶縁膜17上を延在する配線20と電気的に接続されている。
ゲート配線30のコンタクト領域29上には、図45(f)に示すように、層間絶縁膜17の表面からシリサイド層16aに到達する接続孔18bが設けられ、この接続孔18bの内部には導電性プラグ19が埋め込まれている。ゲート配線30のコンタクト領域2は、導電性プラグ19を介在して、層間絶縁膜17上を延在する配線20と電気的に接続されている。
ゲート配線30は、ポリシリコン膜において、コンタクト領域9よりも不純物濃度が高い部分を有している。
次に、本実施形態6の半導体装置の製造について、図46乃至図63を用いて説明する。
まず、比抵抗10[Ωcm]程度の単結晶シリコンからなるp型のシリコン基板1を準備し、その後、シリコン基板1の主面に、素子形成領域(1n,1p,1n1,1p1)を区画する素子分離領域2を形成する(図46参照)。
次に、シリコン基板1の主面の素子形成領域1n及び1n1にp型ウエル領域4、素子形成領域1p及び1p1にn型ウエル領域3を選択的に形成し、その後、図46に示すように、熱酸化処理を施してシリコン基板1の主面の素子形成領域(1n,1p,1n1,1p1)に例えば厚さが15〜20[nm]程度の酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜25を形成する。
次に、素子形成領域1n及び1pのゲート絶縁膜25を選択的に除去し、その後、熱酸化処理を施して、図47((a),(b))に示すように、素子形成領域(1n,1p)に例えば厚さが2〜4[nm]程度の酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜5を形成する。
次に、素子形成領域(1n,1p,1n1,1p1)の各々のゲート絶縁膜(5,25)上、並びに素子分離領域2上を含むシリコン基板1の主面上に、ゲート配線(10,30)の形成に使用される半導体膜として例えば厚さが100〜300[nm]程度のポリシリコン膜6をCVD(Chemical Vapor Deposition)法で成膜する。
次に、ポリシリコン膜6に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する(不純物イオン注入(A))。この不純物イオン注入では、前述の実施形態1と同様に、n型化不純物イオン注入と、p型化不純物イオン注入とを分けて行う。
n型化不純物イオン注入は、ゲート配線(10,30)となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図48((a)乃至(f))及び図56に示すように、素子形成領域(1p,1p1)上の部分(p型MISFETのゲート電極となる部分)、及びゲート配線(10,30)のコンタクト領域(9,29)となる部分をマスクM1で選択的に覆った状態で行う。不純物の種類及び導入条件は、前述の実施形態1と同様である。
この工程において、ゲート配線(10,30)となるポリシリコン膜6の部分のうち、マスクM1で覆われたシリコン膜6の部分、具体的には、p型MISFET(Qp,Qp1)のゲート電極(7,27)となる部分(素子形成領域1p及び1p1上の部分)、ゲート配線(10,30)の引き回し部分(8,28)となる部分の一部、及びゲート配線(10,30)のコンタクト領域(9,29)となる部分には、不純物のイオン注入は行われない。
一方、ゲート配線(10,30)となるポリシリコン膜6の部分のうち、マスクM1で覆われていない部分、具体的には、n型MISFET(Qn,Qn1)のゲート電極(7,27)となる部分(素子形成領域1n及び1n1上の部分)、及びゲート配線(10,30)の引き回し部分(8,28)となる部分の一部には、不純物のイオン注入が行われる。
p型化不純物イオン注入は、ゲート配線(10,30)となるポリシリコン膜6の部分(ゲート配線形成領域)において、図49((a)乃至(f))及び図57に示すように、素子形成領域1n及び1n1上の部分(n型MISFETのゲート電極となる部分)をマスクM2で選択的に覆った状態で行う。不純物の種類及び導入条件は、前述の実施形態1と同様である。
この工程において、ゲート配線(10,30)となるシリコン膜6の部分のうち、マスクM2で覆われたシリコン膜6の部分、具体的には、n型MISFET(Qn,Qn1)のゲート電極(7,27)となる部分(素子形成領域1n及び1n1上の部分)、及びゲート配線(10,30)の引き回し部分(8,28)となる部分の一部には、不純物のイオン注入は行われない。
一方、ゲート配線(10,30)となるポリシリコン膜6の部分のうち、マスクM2で覆われていない部分、具体的には、p型MISFET(Qp,Qp1)のゲート電極(7,27)となる部分(素子形成領域1p及び1p1上の部分)、ゲート配線(10,30)の引き回し部分(8,28)となる部分の一部、及びゲート配線(10,30)のコンタクト領域(9,29)となる部分には、不純物のイオン注入が行われる。
次に、マスクM2を除去した後、ポリシリコン膜6をパターンニングして、図44に示すパターンのゲート配線10及び30を形成する。
次に、ゲート配線10のポリシリコン膜中の不純物を活性化させるための熱処理を施した後、図50((a)乃至(f))、及び図58に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域(1p,1n1,1p1)、及びコンタクト領域29を含むゲート配線30の全体をマスクM3で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1nに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物の種類及び導入条件は、前述の実施形態1と同様である。
この工程において、ゲート配線10のうち、マスクM3で覆われた部分、具体的には、素子形成領域1p上のゲート電極7、及び引き回し部分8の一部には、不純物のイオン注入は行われない。一方、ゲート配線10のうち、マスクM3で覆われていない部分、具体的には、素子形成領域1n上のゲート電極7、引き回し部分8の一部、及びコンタクト領域9には、不純物のイオン注入が行われる。
また、この工程において、ゲート配線30の全体がマスクM3で覆われているため、コンタクト領域29を含めてゲード配線30には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスクM3を除去した後、図51((a)乃至(f))、及び図59に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域(1n,1n1,1p1)、及びコンタクト領域29を含むゲート配線30の全体をマスクM4で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1pに不純物をイオン注入して、ゲート電極7に整合した一対のp型半導体領域(エクステンション領域)12を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物の種類及び導入条件は、前述の実施形態1と同様である。
この工程において、ゲート配線10のうち、マスクM4で覆われた部分、具体的には、素子形成領域1n上のゲート電極7、及び引き回し部分8の一部には、不純物のイオン注入は行われない。一方、ゲート配線10のうち、マスクM4で覆われていない部分、具体的には、素子形成領域1p上のゲート電極7、引き回し部分8の一部、及びコンタクト領域9には、不純物のイオン注入が行われる。
また、この工程において、ゲート配線30の全体がマスクM4で覆われているため、コンタクト領域29を含めてゲード配線30には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスクM4を除去した後、図52((a)乃至(f))、及び図60に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域(1n,1p,1p1)、及びコンタクト領域9を含むゲート配線10の全体をマスクM5で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1n1に不純物をイオン注入して、ゲート電極27に整合した一対のn型半導体領域(エクステンション領域)31を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物イオン注入は、これに限定されないが、例えば3回に分けて行う。
1回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物として砒素(As)を使用し、加速エネルギーが6KeV程度、ドース量が2.0E15(2×1015[atoms/cm])程度の条件で行う。
2回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物としてボロン(B)を使用し、加速エネルギーが20KeV程度、ドース量が6.0E12(1×1012[atoms/cm])程度の条件で行う。
3回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物としてボロン(B)を使用し、加速エネルギーが10KeV程度、ドース量が4.0E13(1×1013[atoms/cm])程度の条件で行う。
この工程において、ゲート配線30のうち、マスクM5で覆われた部分、具体的には、素子形成領域1p1上のゲート電極27、及び引き回し部分28の一部には、不純物のイオン注入は行われない。一方、ゲート配線30のうち、マスクM5で覆われていない部分、具体的には、素子形成領域1n1上のゲート電極27、引き回し部分28の一部、及びコンタクト領域29には、不純物のイオン注入が行われる。
また、この工程において、ゲート配線10の全体がマスクM5で覆われているため、コンタクト領域9を含めてゲード配線10には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスクM5を除去した後、図53((a)乃至(f))、及び図61に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域(1n,1p,1n1)、及びコンタクト領域9を含むゲート配線10の全体をマスクM6で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1p1に不純物をイオン注入して、ゲート電極27に整合した一対のp型半導体領域(エクステンション領域)32を形成する(不純物イオン注入(B))。不純物イオン注入は、これに限定されないが、例えば3回に分けて行う。
1回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物として二フッ化ボロン(BF)を使用し、加速エネルギーが3KeV程度、ドース量が1.0E15(1×1015[atoms/cm])程度の条件で行う。
2回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物としてリン(P)を使用し、加速エネルギーが55KeV程度、ドース量が8.0E12(8×1012[atoms/cm])程度の条件で行う。
3回目の不純物イオン注入では、例えば、不純物としてリン(P)を使用し、加速エネルギーが30KeV程度、ドース量が4.0E13(1×1013[atoms/cm])程度の条件で行う。
この工程において、ゲート配線30のうち、マスクM6で覆われた部分、具体的には、素子形成領域1n1上のゲート電極27、及び引き回し部分28の一部には、不純物のイオン注入は行われない。一方、ゲート配線30のうち、マスクM6で覆われていない部分、具体的には、素子形成領域1p1上のゲート電極27、引き回し部分28の一部、及びコンタクト領域29には、不純物のイオン注入が行われる。
また、この工程において、ゲート配線10の全体がマスクM6で覆われているため、コンタクト領域9を含めてゲード配線10には、不純物のイオン注入は行われない。
次に、マスクM6を除去した後、前述の実施形態1と同様の方法で、ゲート電極7及び引き回し部分8を含むゲート配線10の側壁、並びにゲート電極27及び引き回し部分28を含むゲート配線30の側壁に、サイドウォールスペーサ13を形成する。
次に、図54((a)乃至(f))、及び図62に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域(1p,1p1)をマスクM7で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1n及び1n1に不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のn型半導体領域(コンタクト領域)14、並びにサイドウォールスペーサ13に整合した一対のn型半導体領域(コンタクト領域)34を形成する(不純物イオン注入(C))。不純物の種類及び導入条件としては、前述の実施形態1と同様である。なお、図62では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
この工程において、ゲート配線(10,30)のうち、マスクM7で覆われた部分、具体的には、素子形成領域(1p,1p1)上のゲート電極(7,27)、引き回し部分(8,28)の一部には、不純物のイオン注入は行われない。一方、ゲート配線(10,30)のうち、マスクM7で覆われていない部分、具体的には、素子形成領域(1n,1n1)上のゲート電極(7,27)、引き回し部分(8,28)の一部、及びコンタクト領域(9,29)には、不純物のイオン注入が行われる。
次に、マスクM7を除去した後、図55((a)乃至(f))、及び図63に示すように、シリコン基板1の主面の素子形成領域(1n,1n1)をマスクM8で選択的に覆った状態で、シリコン基板1の主面の素子形成領域1p及び1p1に不純物をイオン注入して、サイドウォールスペーサ13に整合した一対のn型半導体領域(コンタクト領域)15、並びにサイドウォールスペーサ13に整合した一対のn型半導体領域(コンタクト領域)35を形成する(不純物イオン注入(C))。不純物の種類及び導入条件としては、前述の実施形態1と同様である。なお、図63では発明の理解を容易にするため、サイドウォールスペーサ13の図示を省略している。
この工程において、ゲート配線(10,30)のうち、マスクM8で覆われた部分、具体的には、素子形成領域(1n,1n1)上のゲート電極(7,27)、引き回し部分(8,28)の一部には、不純物のイオン注入は行われない。一方、ゲート配線(10,30)のうち、マスクM8で覆われていない部分、具体的には、素子形成領域(1p,1p1)上のゲート電極(7,27)、引き回し部分(8,28)の一部、及びコンタクト領域(9,29)には、不純物のイオン注入が行われる。
次に、マスクM8を除去し、その後、半導体領域(11,12,14,15,31,32,34,35)の各々の不純物を活性化させる熱処理を施す。
次に、前述の実施形態1と同様の方法で、コバルトシリサイド層(16a,16b)、層間絶縁膜17、接続孔(18a,18b)、導電性プラグ19、及び配線20を形成する。これにより、図45に示す構造となる。
本実施形態1では、低耐圧のn型MISFETQnのソース領域及びドレイン領域である一対の半導体領域(エクステンション領域)11を形成するための不純物イオン注入(図58参照)において、高耐圧のMISFET(Qn1,Qp1)側のゲート配線30のコンタクト領域29をマスクM3で覆った状態で、素子形成領域1nに不純物をイオン注入し、低耐圧のp型MISFETQnのソース領域及びドレイン領域である一対の半導体領域(エクステンション領域)12を形成するための不純物イオン注入(図59参照)において、高耐圧のMISFET(Qn1,Qp1)側のゲート配線30のコンタクト領域29をマスクM4で覆った状態で、素子形成領域1pに不純物をイオン注入し、高耐圧のn型MISFETQn1のソース領域及びドレイン領域である一対の半導体領域(エクステンション領域)31を形成するための不純物イオン注入(図60参照)において、低耐圧のMISFET(Qn,Qp)側のゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM5で覆った状態で、素子形成領域1n1に不純物をイオン注入し、高耐圧のp型MISFETQp1のソース領域及びドレイン領域である一対の半導体領域(エクステンション領域)32を形成するための不純物イオン注入(図61参照)において、低耐圧のMISFET(Qn,Qp)側のゲート配線10のコンタクト領域9をマスクM6で覆った状態で、素子形成領域1p1に不純物をイオン注入しているため、ゲート配線10のコンタクト領域9をマスク(M3,M4)で覆わず、ゲート配線30のコンタクト領域29をマスク(M5,M6)で覆わない場合と比較して、ゲート配線10及び30の各々のコンタクト領域(9,29)におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を夫々低くすることができる。
また、一対のn型半導体領域(エクステンション領域)11を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域(1p,1n1,1p1)及びゲート配線30のコンタクト領域29を同一のマスクM3で覆い、
一対のp型半導体領域(エクステンション領域)12を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域(1n,1n1,1p1)及びゲート配線30のコンタクト領域29を同一のマスクM4で覆い、
一対のn型半導体領域(エクステンション領域)31を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域(1n,1p,1p1)及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM5で覆い、
一対のp型半導体領域(エクステンション領域)32を形成するための不純物イオン注入において、素子形成領域(1n,1p,1n1)及びゲート配線10のコンタクト領域9を同一のマスクM6で覆っているため、ゲート配線10及び30の各々のコンタクト領域(9,29)を覆うマスクを新たに形成する必要がない。
従って、本実施形態6においても、前述の実施形態1と同様に、異常酸化物の生成を抑制することができ、また、半導体装置の製造歩留まり向上を図ることができる。更に、製造コストを増加することなく、これらの効果を得ることができる。
本実施形態6では、図57における不純物イオン注入(A)において、ゲート配線10のコンタクト領域9となるポリシリコン膜6の部分、及びゲート配線30のコンタクト領域29となるポリシリコン膜6の部分に不純物をイオン注入し、図58及び図59における不純物イオン注入(B)において、ゲート配線10のコンタクト領域9に不純物をイオン注入し、図60及び図61における不純物イオン注入(B)において、ゲート配線30のコンタクト領域29に不純物をイオン注入しているため、コンタクト領域9の高抵抗化を抑制しつつ、コンタクト領域9におけるポリシリコン膜中の不純物濃度を低くしている。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前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において種々変更可能であることは勿論である。
例えば、実施形態1,2,3,4および5を各々組み合わせて実施することも可能であり、各々の効果を得ることができる。また、実施形態6のような2水準の相補型MISFETを形成する場合に、実施形態6と各実施形態1,2,3,4および5を各々組み合わせて実施することも勿論可能である。
例えば、前述の実施形態1〜6では、ゲート配線の半導体膜としてポリシリコン膜を用いた例について説明したが、本発明は、半導体膜として、単結晶シリコン膜、若しくは非晶質シリコン膜を用いた場合、或いは他の半導体膜を用いた場合においても適用できる。但し、導電性、成膜の難易度、信頼性、シリコン基板との線膨張係数差等を考慮すると、ポリシリコン膜が望ましい。
また、前述の実施形態1〜6では、ゲート配線の金属・半導体化合物層として、コバルトシリサイド層を用いた例について説明したが、本発明は、タングステンシリサイド(WSi)層、チタンシリサイド(TiSi)、ニッケルシリサイド(NiSi)層等の他の金属・半導体化合物層を用いた場合においても適用できる。特に、CoSiは細幅配線における抵抗上昇が小さいため、ディープサブミクロンデバイスにおいて広く使用されている。
また、前述の実施形態1〜6では、接続孔18bの中に埋め込まれた導電性プラグ19を介してゲート配線のコンタクト領域と上層の配線20とを電気的に接続する例について説明したが、本発明は、接続孔18bの中に配線20の一部を埋め込んで、ゲート配線のコンタクト領域と上層の配線20とを電気的に接続する場合においても適用できる。
本発明の実施形態1である半導体装置の概略構成を示す模式的平面図である。 本発明の実施形態1である半導体装置の概略構成を示す模式的断面図であり、(a)は図1のa−a線に沿う断面図、(b)は図1のb−b線に沿う断面図、(c)は図1のc−c線に沿う断面図である。 本発明の実施形態1である半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図3に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図4に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図5に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図6に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図7に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図8に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図9に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図10に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図11に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図12に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図13に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態1である半導体装置の製造において、マスクパターンを示す模式的平面図であり、(a)は図5のマスクパターン(M1)を示す平面図、(b)は図6のマスクパターン(M2)を示す平面図、(c)は図8のマスクパターン(M3)を示す平面図、(d)は図9のマスクパターン(M4)を示す平面図、(e)は図11のマスクパターン(M5)を示す平面図、(f)は図12のマスクパターン(M6)を示す平面図である。 本発明の実施形態2である半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図16に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図17に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図18に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図19に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図20に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態2である半導体装置の製造において、マスクパターンを示す模式的平面図であり、(a)は図16のマスクパターン(M1)を示す平面図、(b)は図17のマスクパターン(M2)を示す平面図、(c)は図18のマスクパターン(M3)を示す平面図、(d)は図19のマスクパターン(M4)を示す平面図、(e)は図20のマスクパターン(M5)を示す平面図、(f)は図21のマスクパターン(M6)を示す平面図である。 本発明の実施形態3である半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図23に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図24に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図25に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図26に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図27に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態3である半導体装置の製造において、マスクパターンを示す模式的平面図であり、(a)は図23のマスクパターン(M1)を示す平面図、(b)は図24のマスクパターン(M2)を示す平面図、(c)は図25のマスクパターン(M3)を示す平面図、(d)は図26のマスクパターン(M4)を示す平面図、(e)は図27のマスクパターン(M5)を示す平面図、(f)は図28のマスクパターン(M6)を示す平面図である。 本発明の実施形態4である半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図30に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図31に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図32に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図33に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図34に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態4である半導体装置の製造において、マスクパターンを示す模式的断面図であり、(a)は図30のマスクパターン(M1)を示す平面図、(b)は図31のマスクパターン(M2)を示す平面図、(c)は図32のマスクパターン(M3)を示す平面図、(d)は図33のマスクパターン(M4)を示す平面図、(e)は図34のマスクパターン(M5)を示す平面図、(f)は図35のマスクパターン(M6)を示す平面図である。 本発明の実施形態5である半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図37に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図38に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図39に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図40に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図41に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態5である半導体装置の製造において、マスクパターンを示す模式的断面図であり、(a)は図37のマスクパターン(M1)を示す平面図、(b)は図38のマスクパターン(M2)を示す平面図、(c)は図39のマスクパターン(M3)を示す平面図、(d)は図40のマスクパターン(M4)を示す平面図、(e)は図41のマスクパターン(M5)を示す平面図、(f)は図42のマスクパターン(M6)を示す平面図である。 本発明の実施形態6である半導体装置の概略構成を示す模式的平面図である。 本発明の実施形態6である半導体装置の概略構成を示す模式的断面図であり、(a)は図44のa−a線に沿う断面図、(b)は図44のb−b線に沿う断面図、(c)は図44のc−c線に沿う断面図、(d)は図44のd−d線に沿う断面図、(e)は図44のe−e線に沿う断面図、(f)は図44のf−f線に沿う断面図である。 本発明の実施形態6である半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図46に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図47に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図48に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図49に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図50に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図51に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図52に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図53に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図54に続く半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 図48のマスクパターン(M1)を示す模式的平面図である。 図49のマスクパターン(M2)を示す模式的平面図である。 図50のマスクパターン(M3)を示す模式的平面図である。 図51のマスクパターン(M4)を示す模式的平面図である。 図52のマスクパターン(M5)を示す模式的平面図である。 図53のマスクパターン(M6)を示す模式的平面図である。 図54のマスクパターン(M7)を示す模式的平面図である。 図55のマスクパターン(M8)を示す模式的平面図である。 従来の問題点を説明するための図であり、ゲート配線のコンタクト領域における模式的断面図である。 従来の問題点を説明するための図であり、ゲート配線のコンタクト領域における模式的斜視図である。 従来の一例を示す図であり、ゲート耐圧が異なる2水準の相補型MOSFETを有する半導体装置の製造プロセスにおいて、ゲート配線のコンタクト領域のポリシリコン膜中に注入される不純物の種類及び注入量を示す図である。 従来の一例を示す図であり、ゲート耐圧が異なる2水準の相補型MOSFETを有する半導体装置において、ゲート配線のコンタクト領域におけるポリシリコン膜中の不純物濃度とコンタクト抵抗との関係を示す図である。
符号の説明
1…p型半導体基板、1n,1n1,1p,1p1…素子形成領域(活性領域)、2…素子分離領域(非活性領域)、3…n型ウエル領域、4…p型ウエル領域、
5…ゲート絶縁膜、6…ポリシリコン膜、7…ゲート電極、8…引き回し部分(配線部分)、9…コンタクト領域、10…ゲート配線、
11,14…n型半導体領域、12,15…p型半導体領域、
16a,16b…シリサイド層、17…層間絶縁膜、18a,18b…接続孔、19…導電性プラグ、20…配線、21…異常酸化物、
25…ゲート絶縁膜、27…ゲート電極、28…引き回し部分(配線部分)、29…コンタクト領域、
31,34…n型半導体領域、32,35…p型半導体領域、
M1〜M8…マスク、Qn,Qp,Qn1,Qp1…MISFET

Claims (41)

  1. 電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
    半導体基板の主面上に半導体膜を形成する工程と、
    前記半導体膜に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する工程と、
    前記半導体膜をパターンニングして、ゲート電極、及びコンタクト領域を含む配線を形成する工程と、
    前記配線の表面に、金属・半導体反応層を形成する工程と、
    前記配線を覆うようにして前記半導体基板の主面上に絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜をエッチングして、配線のコンタクト領域上に接続孔を形成する工程とを有し、
    前記不純物のイオン注入工程は、前記配線のコンタクト領域となる前記半導体膜の部分をマスクで覆った状態で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記半導体基板の主面に不純物をイオン注入して、前記ゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、
    前記半導体基板の主面に不純物をイオン注入して、前記サイドウォールスペーサに整合した半導体領域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。
  3. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記接続孔の中に導電性プラグを形成する工程と、
    前記絶縁膜上を延在し、かつ前記導電性プラグと電気的に接続された上層配線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。
  4. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体膜は、シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
    半導体基板の主面上に半導体膜を形成する工程と、
    前記半導体膜をパターンニングして、前記ゲート電極、及びコンタクト領域を含む配線を形成する工程と、
    前記配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で、前記半導体基板の主面に不純物をイオン注入して、前記ゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記配線の表面に、金属・半導体反応層を形成する工程と、
    前記配線を覆うようにして前記半導体基板の主面上に絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜をエッチングして、前記配線のコンタクト領域上に接続孔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。
  6. 請求項5に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記半導体膜に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する工程と、
    前記ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、
    前記半導体基板の主面に不純物をイオン注入して、前記サイドウォールスペーサに整合した半導体領域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。
  7. 請求項5に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記接続孔の中に導電性プラグを形成する工程と、
    前記絶縁膜上を延在し、かつ前記導電性プラグと電気的に接続された上層配線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。
  8. 請求項5に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体膜は、シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
    半導体基板の主面上に半導体膜を形成する工程と、
    前記半導体膜をパターンニングして、前記ゲート電極、及びコンタクト領域を含む配線を形成する工程と、
    前記ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、
    前記配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で、前記半導体基板の主面に不純物をイオン注入して、前記サイドウォールスペーサに整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記配線の表面に、金属・半導体反応層を形成する工程と、
    前記配線を覆うようにして前記半導体基板の主面上に絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜をエッチングして、前記配線のコンタクト領域上に接続孔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。
  10. 請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記半導体膜に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する工程と、
    前記半導体基板の主面に不純物をイオン注入して、前記ゲート電極に整合した半導体領域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。
  11. 請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記接続孔の中に導電性プラグを形成する工程と、
    前記絶縁膜上を延在し、かつ前記導電性プラグと電気的に接続された上層配線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。
  12. 請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体膜は、シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 半導体基板の主面上にゲート電極が形成された電界効果トランジスタと、
    前記ゲート電極、及びコンタクト領域を含み、半導体膜上に金属・半導体反応層が設けられた配線と、
    前記配線を覆うようにして前記半導体基板の主面上に設けられた絶縁膜と、
    前記配線のコンタクト領域に対応して前記絶縁膜に形成された接続孔とを有し、
    前記配線は、前記コンタクト領域よりも不純物濃度が高い部分を有することを特徴とする半導体装置。
  14. 請求項13に記載の半導体装置において、
    更に、前記絶縁膜上に配置され、かつ前記接続孔を通して前記配線と電気的に接続された上層配線を有することを特徴とする半導体装置。
  15. 請求項13に記載の半導体装置において、
    更に、前記接続孔の中に埋め込まれた導電性プラグと、前記絶縁膜上に配置され、かつ前記導電プラグを介して前記配線と電気的に接続された上層配線とを有することを特徴とする半導体装置。
  16. 請求項13に記載の半導体装置において、
    前記電界効果トランジスタは、
    更に、前記半導体基板の主面に形成されたゲート絶縁膜と、
    前記半導体基板の主面に前記ゲート電極に整合して形成された第1の半導体領域と、
    前記ゲート電極の側壁に設けられたサイドウォールスペーサと、
    前記半導体基板の主面に前記サイドウォールスペーサに整合して形成された第2の半導体領域とを有することを特徴とする半導体装置。
  17. 請求項13に記載の半導体装置において、
    前記半導体膜は、シリコン膜であることを特徴とする半導体装置。
  18. 半導体基板の主面の第1の素子形成領域上に第1のゲート電極が設けられた第1導電型電界効果トランジスタと、
    前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に第2のゲート電極が設けられた第2導電型電界効果トランジスタとを有する半導体装置の製造方法であって、
    前記第1及び第2の素子形成領域上を含む前記半導体基板の主面上に半導体膜を形成する工程と、
    前記半導体膜に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する工程と、
    前記半導体膜をパターンニングして、前記第1のゲート電極、前記第2のゲード電極、及びコンタクト領域を含む配線を形成する工程と、
    前記配線の表面に、金属・半導体反応層を形成する工程と、
    前記配線を覆うようにして前記半導体基板の主面上に絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜をエッチングして、前記配線のコンタクト領域上に接続孔を形成する工程とを有し、
    前記不純物のイオン注入工程は、前記配線のコンタクト領域となる前記半導体膜の部分をマスクで覆った状態で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  19. 請求項18に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記不純物のイオン注入工程は、
    前記第2のゲート電極となる前記半導体膜の部分、及び前記配線のコンタクト領域となる前記半導体膜の部分をマスクで覆った状態で、前記第1のゲート電極となる前記半導体膜の部分に不純物をイオン注入する第1の工程と、
    前記第1のゲート電極となる前記半導体膜の部分をマスクで覆った状態で、前記第2のゲート電極となる前記半導体膜の部分に不純物をイオン注入する第2の工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  20. 請求項18に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記不純物のイオン注入工程は、
    前記第2のゲート電極となる前記半導体膜の部分、及び前記配線のコンタクト領域となる前記半導体膜の部分をマスクで覆った状態で、前記第1のゲート電極となる前記半導体膜の部分に不純物をイオン注入する第1の工程と、
    前記第1のゲート電極となる前記半導体膜の部分、及び前記配線のコンタクト領域となる前記半導体膜の部分をマスクで覆った状態で、前記第2のゲート電極となる前記半導体膜の部分に不純物をイオン注入する第2の工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  21. 請求項18に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記第1の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第1のゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第2の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第2のゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第1及び第2のゲート電極の各々の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、
    前記第1の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第1のゲード電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第2の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第2のゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域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。
  22. 請求項18に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記接続孔の中に導電性プラグを形成する工程と、
    前記絶縁膜上を延在し、かつ前記導電性プラグと電気的に接続された上層配線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。
  23. 請求項18に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体膜は、シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  24. 半導体基板の主面の第1の素子形成領域上に第1のゲート電極が設けられた第1導電型電界効果トランジスタと、
    前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に第2のゲート電極が設けられた第2導電型電界効果トランジスタとを有する半導体装置の製造方法であって、
    前記第1及び第2の素子形成領域上を含む前記半導体基板の主面上に半導体膜を形成する工程と、
    前記半導体膜をパターンニングして、前記第1のゲート電極、前記第2のゲート電極、及びコンタクト領域を含む配線を形成する工程と、
    前記第1の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第1のゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第2の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第2のゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記配線の表面に、金属・半導体反応層を形成する工程と、
    前記配線を覆うようにして前記半導体基板の主面上に絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜をエッチングして、前記配線のコンタクト領域上に接続孔を形成する工程とを有し、
    前記第1の素子形成領域への不純物イオン注入は、前記第2の素子形成領域及び前記配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  25. 請求項24に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第2の素子形成領域への不純物イオン注入は、前記第1の素子形成領域及び前記配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  26. 請求項24に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記半導体膜に、抵抗値を低減するための不純物を導入する工程と、
    前記第1及び第2のゲート電極の各々の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、
    前記第1の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第1のゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第2の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第2のゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域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。
  27. 請求項24に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記接続孔の中に導電性プラグを形成する工程と、
    前記絶縁膜上を延在し、かつ前記導電性プラグと電気的に接続された上層配線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。
  28. 請求項24に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体膜は、シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  29. 半導体基板の主面の第1の素子形成領域上に第1のゲート電極が設けられた第1導電型電界効果トランジスタと、
    前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に第2のゲート電極が設けられた第2導電型電界効果トランジスタとを有する半導体装置の製造方法であって、
    前記第1及び第2の素子形成領域上を含む前記半導体基板の主面上に半導体膜を形成する工程と、
    前記半導体膜をパターンニングして、前記第1のゲート電極、前記第2のゲート電極、及びコンタクト領域を含む配線を形成する工程と、
    前記第1及び第2のゲート電極の各々の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、
    前記第1の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第1のゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第2の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第2のゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記配線の表面に、金属・半導体反応層を形成する工程と、
    前記配線を覆うようにして前記半導体基板の主面上に絶縁膜を形成する工程と、
    前記配線のコンタクト領域に対応して前記絶縁膜に接続孔を形成する工程とを有し、
    前記第1の素子形成領域への不純物イオン注入は、前記第2の素子形成領域及び前記配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  30. 請求項29に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第2の素子形成領域への不純物イオン注入は、前記第1の素子形成領域及び前記配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  31. 請求項29に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記半導体膜に、抵抗値を低減するための不純物を導入する工程と、
    前記第1の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第1のゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第2の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第2のゲート電極に整合した半導体領域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。
  32. 請求項29に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記接続孔の中に導電性プラグを形成する工程と、
    前記絶縁膜上を延在し、かつ前記導電性プラグと電気的に接続された上層配線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。
  33. 請求項29に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体膜は、シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  34. 半導体基板の主面の第1の素子形成領域上に第1のゲート電極が設けられた第1導電型電界効果トランジスタと、
    前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に第2のゲート電極が設けられた第2導電型電界効果トランジスタと、
    前記第1のゲート電極、前記第2のゲート電極、及びコンタクト領域を含み、半導体膜上に金属・半導体反応層が形成された配線と、
    前記配線を覆うようにして前記半導体基板の主面上に形成された絶縁膜と、
    前記配線のコンタクト領域に対応して前記絶縁膜に形成された接続孔とを有し、
    前記配線は、前記コンタクト領域よりも不純物濃度が高い部分を有することを特徴とする半導体装置。
  35. 請求項34に記載の半導体装置において、
    前記半導体膜は、シリコン膜であることを特徴とする半導体装置。
  36. 半導体基板の主面の第1の素子形成領域上に第1のゲート電極が設けられた第1導電型電界効果トランジスタと、
    前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に第2のゲート電極が設けられた第2導電型電界効果トランジスタとを有する半導体装置の製造方法であって、
    前記第1及び第2の素子形成領域上を含む前記半導体基板の主面上に半導体膜を形成する工程と、
    前記半導体膜に不純物をイオン注入する工程と、
    前記半導体膜をパターンニングして、前記第1のゲート電極、前記第2のゲート電極、及びコンタクト領域を含む配線を形成する工程と、
    前記第1の素子形成領域に第1の不純物をイオン注入して、前記第1のゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第2の素子形成領域に第2の不純物をイオン注入して、前記第2のゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第1及び第2のゲート電極の各々の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、
    前記第1の素子形成領域に第3の不純物をイオン注入して、前記第1のゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第2の素子形成領域に第4の不純物をイオン注入して、前記第2のゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記配線の表面に、金属・半導体反応層を形成する工程と、
    前記配線を覆うようにして前記半導体基板の主面上に絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜をエッチングして、配線のコンタクト領域上に接続孔を形成する工程とを有し、
    前記導電膜への不純物イオン注入工程は、前記第2のゲート電極となる前記半導体膜の部分、及び前記配線のコンタクト領域となる前記半導体膜の部分をマスクで覆った状態で、前記第1のゲート電極となる前記半導体膜の部分に不純物をイオン注入する工程を含み、
    前記第1及び第3の不純物イオン注入は、前記第2の素子形成領域及び前記配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  37. 請求項36に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体膜は、シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  38. 半導体基板の主面の第1の素子形成領域上に第1のゲート絶縁膜を介在して第1のゲート電極が設けられた第1導電型電界効果トランジスタと、
    前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に第2のゲート絶縁膜を介在して第2のゲート電極が設けられた第2導電型電界効果トランジスタと、
    前記半導体基板の主面の第3の素子形成領域上に、前記第1のゲート絶縁膜よりも厚い第3のゲート絶縁膜を介在して第3のゲート電極が設けられた第1導電型電界効果トランジスタと、
    前記半導体基板の主面の第4の素子形成領域上に、前記第2のゲート絶縁膜よりも厚い第4のゲート絶縁膜を介在して第4のゲート電極が設けられた第2導電型電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
    前記第1、第2、第3及び第4の素子形成領域上を含む前記半導体基板の主面上に半導体膜を形成する工程と、
    前記半導体膜をパターンニングして、前記第1のゲート電極、前記第2のゲート電極、及びコンタクト領域を含む第1の配線、並びに、前記第3のゲート電極、前記第4のゲート電極、及びコンタクト領域を含む第2の配線を形成する工程と、
    前記第2乃至第4の素子形成領域、及び前記第2の配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で、前記第1の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第1のゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第1、第3及び第4の素子形成領域、並びに前記第2の配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で、前記第2の素子形成領域に不純物を導入して、前記第2のゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第1、第2及び第4の素子形成領域、並びに前記第1の配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で、前記第3の素子形成領域に不純物を導入して前記第3のゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第1、第2及び第3の素子形成領域、並びに前記第1の配線のコンタクト領域をマスクで覆った状態で、前記第4の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第4のゲート電極に整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第1及び第2の配線の各々の表面に、金属・半導体反応層を形成する工程と、
    前記第1及び第2の配線を覆うようにして前記半導体基板の主面上に絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜をエッチングして、前記第1及び第2の配線の各々のコンタクト領域上に接続孔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。
  39. 請求項38に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記半導体膜に、抵抗値を低減するための不純物をイオン注入する工程を有し、
    前記不純物のイオン注入工程は、
    前記第1のゲート電極となる前記半導体膜の部分、前記第3のゲート電極となる前記半導体膜の部分、前記第1の配線のコンタトク領域となる前記半導体膜の部分、及び前記第2の配線のコンタクト領域となる前記半導体膜の部分をマスクで覆った状態で、前記第2のゲート電極となる前記半導体膜の部分、及び前記第4のゲート電極となる前記半導体膜の部分に不純物をイオン注入する第1の工程と、
    前記第1のゲート電極となる前記半導体膜の部分、及び前記第3のゲート電極となる前記半導体膜の部分をマスクで覆った状態で、前記第2のゲート電極となる前記半導体膜の部分、及び前記第4のゲート電極となる前記半導体膜の部分に、不純物をイオン注入する第2の工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  40. 請求項38に記載の半導体装置の製造方法において、
    更に、前記第1乃至第4のゲート電極の各々の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工程と、
    前記第2及び第4の素子形成領域上をマスクで覆った状態で、前記第1及び第3の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第1のゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域、及び前記第3のゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域を形成する工程と、
    前記第1及び第3の素子形成領域上をマスクで覆った状態で、前記第2及び第4の素子形成領域に不純物をイオン注入して、前記第2のゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域、及び前記第4のゲート電極の側壁のサイドウォールスペーサに整合した半導体領域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。
  41. 請求項38に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体膜は、シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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