JP2016127193A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
DRAM(Dynamic Random Access Memory)においては、トランジスタのソースとドレインとを入れ替えることなく使用する回路パターン部がある。このような回路パターン部に対して、従来よりも駆動電圧を上げる場合、特許文献1に開示されているように、第3の不純物拡散領域(P型不純物拡散層)を、ソースを構成する第1の不純物拡散領域(高濃度N型不純物領域)及び第2の不純物拡散領域(LDD拡散領域)の周囲にのみ形成したトランジスタを採用することがある。こうすることで、ドレインの電界を緩和し、ソース・ドレイン間のパンチスルーを防止している。
In a DRAM (Dynamic Random Access Memory), there is a circuit pattern portion that is used without switching the source and drain of a transistor. In the case where the drive voltage is higher than that in the conventional circuit pattern portion, as disclosed in
特許文献1で開示されたトランジスタは、第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を挟むように形成され、ソース・ドレインを形成する1対の第2導電型の第1の不純物拡散領域と、前記第1の不純物拡散領域の間に形成され、前記第1の不純物拡散領域よりも低濃度で且つ同一導電型の第2の不純物拡散領域と、前記ソースを構成する第1の不純物拡散領域と第2の不純物拡散領域の周辺に形成され、前記ドレインを構成する第1の不純物拡散領域と第2の不純物拡散領域の周辺よりも高い第1導電型の不純物濃度を有する第3の不純物拡散領域とを有する構造となっている。第3の不純物拡散領域は、ドレインとは非対称となっている。第3の不純物拡散領域は、ゲート電極を形成した後であって第2の不純物拡散領域を形成した後に、ドレインをレジストで覆い、ソースに第1導電型のイオンを打ち込むことで形成されている。
The transistor disclosed in
また、特許文献2には、特許文献1に記載の第3の不純物拡散領域に相当するチャネルイオン注入領域がソースを確実に包み込めるように、基板に対して斜め方向からチャネルイオン注入を行う方法が開示されている。
Further,
以下の分析は、本願発明者により与えられる。 The following analysis is given by the inventor.
しかしながら、特許文献2に記載の半導体装置の製造方法のように、2つのゲート間にある共通のソース領域に、基板に対して斜め方向からチャネルイオン注入を行っても、チャネルイオン注入領域がLDD形成用注入領域を十分に覆うことができない可能性がある。つまり、特許文献2では、チャネルイオン注入する際、2つのゲート間のソース領域で開口した注入用レジストマスクを形成しており、微細化に伴い、2つのゲート間の間隔が狭くなり、注入用レジストマスクの開口のアスペクト比が相当大きくなるため、斜め方向からチャネルイオン注入を行っても、シャドーイングの影響で、その斜め注入角度(基板上面に対する垂直方向からの角度)が小さい角度でしかチャネルイオン注入できなくなり、LDD形成用注入領域を十分に覆うようにチャネルイオン注入領域を形成できなくなる可能性がある。なお、シャドーイングの影響を小さくするために注入用レジストマスクを薄くすることが考えられるが、注入用レジストマスクを薄くすると注入されるチャネルイオンが注入用レジストマスクを突き抜けてしまう可能性があるので、注入用レジストマスクを安易に薄くできない。
However, even when channel ion implantation is performed on the common source region between the two gates from an oblique direction with respect to the substrate as in the method of manufacturing a semiconductor device described in
第1の視点に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板に、素子分離領域で囲まれた活性領域を形成する工程と、前記活性領域上を横断するように設けられ、互いに隣り合う第1ゲート配線及び第2ゲート配線を形成する工程と、前記活性領域、前記第1ゲート配線、及び、前記第2ゲート配線を覆うようにオフセット膜を形成する工程と、前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線との間の領域にある前記オフセット膜の一部が露出する開口部を有するレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクとして、前記開口部から露出した前記オフセット膜をエッチングする工程と、前記レジスト膜を除去する工程と、前記オフセット膜をマスクとして、前記活性領域に第1不純物を注入することにより、前記活性領域上に第1不純物拡散層を形成する工程と、前記オフセット膜をマスクとして、前記活性領域に第2不純物を注入することにより、前記活性領域上にて前記第1不純物拡散層の底面乃至側面を覆う第2不純物拡散層を形成する工程と、前記第1ゲート配線及び前記第2ゲート配線のそれぞれの側壁に前記オフセット膜を介してサイドウォール膜を形成する工程と、前記第1ゲート配線、前記第2ゲート配線、及び前記サイドウォール膜をマスクとして、前記活性領域に第3不純物を注入することにより、前記活性領域上に第3不純物拡散層を形成する工程と、を含む。 A method of manufacturing a semiconductor device according to a first aspect includes a step of forming an active region surrounded by an element isolation region on a semiconductor substrate, and a first gate adjacent to each other provided so as to cross the active region Forming a wiring and a second gate wiring; forming an offset film so as to cover the active region; the first gate wiring; and the second gate wiring; and the first gate wiring and the second gate wiring. Forming a resist film having an opening exposing a part of the offset film in a region between the gate wiring and etching the offset film exposed from the opening using the resist film as a mask; Removing the resist film, and implanting a first impurity into the active region using the offset film as a mask, thereby expanding the first impurity on the active region. A second impurity diffusion layer that covers a bottom surface or a side surface of the first impurity diffusion layer on the active region by injecting a second impurity into the active region using the offset film as a mask. Forming a sidewall film on the respective sidewalls of the first gate wiring and the second gate wiring via the offset film, the first gate wiring, the second gate wiring, and Forming a third impurity diffusion layer on the active region by injecting a third impurity into the active region using the sidewall film as a mask.
第2の視点に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された素子分離領域と、前記半導体基板において前記素子分離領域によって区画された活性領域と、前記活性領域上を横断するように設けられるとともに、互いに隣り合う第1ゲート配線及び第2ゲート配線と、前記第1ゲート配線及び前記第2ゲート配線の側壁を覆うオフセット膜と、前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線の側壁を、前記オフセット膜を介して覆うサイドウォール膜と、を備え、前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線とが互いに対向する側にある、前記第1ゲート配線の第1方向の側にある前記サイドウォール膜と、前記第2ゲート配線の前記第1方向とは反対の第2方向の側にある前記サイドウォール膜とは、前記オフセット膜が前記活性領域に最も近くなった最底部の水平方向に面した側壁を覆い、前記第1ゲート配線の前記第2方向の側にある前記サイドウォール膜と、前記第2ゲート配線の前記第1の方向の側に面した前記サイドウォール膜とは、前記オフセット膜が前記活性領域に最も近くなった最底部の水平方向に面した側壁を覆わない。 A semiconductor device according to a second aspect crosses over the semiconductor substrate, an element isolation region formed on the semiconductor substrate, an active region partitioned by the element isolation region in the semiconductor substrate, and the active region. A first gate line and a second gate line adjacent to each other, an offset film covering sidewalls of the first gate line and the second gate line, the first gate line and the second gate line A sidewall film that covers the sidewall of the first gate wiring with the offset film interposed therebetween, wherein the first gate wiring and the second gate wiring are on opposite sides of the first gate wiring in the first direction. And the sidewall film on the side of the second gate wiring in the second direction opposite to the first direction, the offset film is the active film. Covering the side wall facing the horizontal direction of the bottommost portion closest to the region, the sidewall film on the second direction side of the first gate wiring, and the first gate wiring in the first direction The side wall film facing the side does not cover the side wall facing the horizontal direction at the bottom of the offset film closest to the active region.
第3の視点に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された素子分離領域と、前記半導体基板において前記素子分離領域によって区画された活性領域と、前記活性領域上を横断するように設けられるとともに、互いに隣り合う第1ゲート配線及び第2ゲート配線と、前記第1ゲート配線における前記第2ゲート配線側である第1方向にある側面に設けられた第1オフセット膜と、前記第1ゲート配線における前記第1方向とは反対側でなる第2方向にある側面に設けられた第2オフセット膜と、前記第2ゲート配線における前記第2方向にある側面に設けられた第3オフセット膜と、前記第2ゲート配線における前記第1の方向にある側面に設けられた第4オフセット膜と、前記第1オフセット膜上に積み重ねられた第1サイドウォール膜と、前記第2オフセット膜上に積み重ねられた第2サイドウォール膜と、前記第3オフセット膜上に積み重ねられた第3サイドウォール膜と、前記第4オフセット膜上に積み重ねられた第4サイドウォール膜と、を備え、前記活性領域の上面に対して垂直方向における前記第1サイドウォール膜と前記半導体基板との間に、前記第1オフセット膜が多くとも部分的に存在し、前記活性領域の上面に対して垂直方向における前記第3サイドウォール膜と前記半導体基板との間に、前記第3オフセット膜が多くとも部分的に存在し、前記活性領域の上面に対して垂直方向における前記第2サイドウォール膜と前記半導体基板との間に、前記第2オフセット膜が全体的に存在し、前記活性領域の上面に対して垂直方向における前記第4サイドウォール膜と前記半導体基板との間に、前記第4オフセット膜が全体的に存在する。 A semiconductor device according to a third aspect crosses over a semiconductor substrate, an element isolation region formed on the semiconductor substrate, an active region partitioned by the element isolation region in the semiconductor substrate, and the active region. A first gate line and a second gate line adjacent to each other, and a first offset film provided on a side surface in the first direction on the second gate line side of the first gate line, A second offset film provided on a side surface of the first gate wiring in the second direction opposite to the first direction; and a second offset film provided on a side surface of the second gate wiring in the second direction. A third offset film, a fourth offset film provided on a side surface of the second gate wiring in the first direction, and a first stacked on the first offset film. A sidewall film, a second sidewall film stacked on the second offset film, a third sidewall film stacked on the third offset film, and a second sidewall film stacked on the fourth offset film. 4 sidewall films, and the first offset film is at least partially present between the first sidewall film and the semiconductor substrate in a direction perpendicular to the upper surface of the active region, The third offset film is at least partially present between the third sidewall film and the semiconductor substrate in a direction perpendicular to the upper surface of the active region, and is perpendicular to the upper surface of the active region. The second offset film is entirely present between the second sidewall film and the semiconductor substrate, and the vertical offset is perpendicular to the upper surface of the active region. 4 between the side wall film and said semiconductor substrate, said fourth offset film exists as a whole.
本発明によれば、微細化しても第1不純物拡散層の底面乃至側面を十分に覆う第2不純物拡散層を形成できる。 According to the present invention, it is possible to form the second impurity diffusion layer that sufficiently covers the bottom surface or the side surface of the first impurity diffusion layer even when miniaturized.
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本出願において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Note that, in the present application, where reference numerals are attached to the drawings, these are only for the purpose of helping understanding, and are not intended to be limited to the illustrated embodiments.
[実施形態1]
実施形態1に係る半導体装置について図面を用いて説明する。図1は、実施形態1に係る半導体装置におけるトランジスタ部分及びその周辺部分の構成を模式的に示した図2のX−X´間の断面図である。図2は、実施形態1に係る半導体装置におけるトランジスタ部分及びその周辺部分の構成を模式的に示した部分平面図である。
[Embodiment 1]
A semiconductor device according to
実施形態1に係る半導体装置は、トランジスタ部分及びその周辺部分において、素子分離領域11で区画された1つの活性領域12上を横断する2本のゲート配線13を有する2つ組のN型トランジスタ2、3を有する。
The semiconductor device according to the first embodiment includes a pair of N-
実施形態1に係る半導体装置は、半導体基板10(例えば、シリコン基板)に形成された素子分離溝10aに素子分離領域11が埋め込まれている。素子分離領域11は、STI(Shallow Trench Isolation)構造となっている。素子分離領域11は、素子分離溝10aにおいて、素子分離溝10aの底面乃至壁面に沿って形成されたライナ絶縁膜11a(例えば、シリコン窒化膜)を介して埋込絶縁膜11b(例えば、シリコン酸化膜)が埋め込まれている。素子分離領域11で囲まれた領域の半導体基板10の部分は、活性領域12となる。半導体基板10には、活性領域12においてP型不純物が注入されたウェル(図示せず)が形成されている。
In the semiconductor device according to the first embodiment, the
活性領域12上には、ゲート絶縁膜(図示せず;例えば、シリコン酸化膜)を介してゲート配線13が形成されている。ゲート配線13は、Y方向に延在し、活性領域12上を横断するように形成されている。ゲート配線13は、活性領域12上に2本あり、平行に配されている。ゲート配線13は、下から第1DOPOS膜13a(ドープポリシリコン膜)、第2DOPOS膜13b(ドープポリシリコン膜)、導電積層膜13c(例えば、WSi/TiN/Ti膜:タングステンシリサイド/窒化チタン/チタン膜)、W膜13d(タングステン膜)、マスク窒化膜13e(例えば、シリコン窒化膜)の順に積層して形成されている。マスク窒化膜13eは、上部の2本のゲート配線13が互いに対向する側の角部がエッチングによって凹んだ凹部18aを有する。ゲート配線13の側壁の両側には、オフセット窒化膜15(例えば、シリコン窒化膜)及びオフセット酸化膜16(例えば、シリコン酸化膜)を介してサイドウォール膜21aが形成されている。2本のゲート配線13が互いに対向する側の反対側にある部分のサイドウォール膜21aと活性領域12との間には、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16が介在している。一方、2本のゲート配線が互いに対向する側にあるサイドウォール膜21aと活性領域12との間にはオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16が介在しない部分がある。
A
活性領域12には、2本のゲート配線13が互いに対向する側の反対側の領域に、ドレインとなるN型高濃度不純物拡散層22a、22bが形成されている。また、活性領域12には、2本のゲート配線13が互いに対向する側(2本のゲート配線13の間)の領域に、2つのN型トランジスタ2、3に共通で使用される共通ソースとなるN型高濃度不純物拡散層22cが形成されている。
In the
活性領域12には、サイドウォール膜21aの直下付近にてN型高濃度不純物拡散層22a、22bと接続されたP型低濃度不純物拡散層20a、20bが形成されている。P型低濃度不純物拡散層20a、20bは、N型高濃度不純物拡散層22a、22bよりも浅く形成されている。また、活性領域12には、サイドウォール膜21aの直下付近にてN型高濃度不純物拡散層22cと接続されたN型低濃度不純物拡散層19が形成されている。つまり、N型高濃度不純物拡散層22cは、N型低濃度不純物拡散層19を貫通する様に形成されている。N型低濃度不純物拡散層19は、N型高濃度不純物拡散層22cよりも浅く形成されている。さらに、活性領域12には、N型低濃度不純物拡散層19の下面乃至側壁を覆うようにP型非対称注入層20cが形成されている。P型非対称注入層20cは、N型高濃度不純物拡散層22cの少なくとも側壁(N型低濃度不純物拡散層19と接している部分を除く)を覆う。N型低濃度不純物拡散層19は、N型高濃度不純物拡散層22cよりもN型不純物の濃度が低い。P型低濃度不純物拡散層20a、20b及びP型非対称注入層20cのP型不純物の濃度は、半導体基板10におけるウェル(図示せず)のP型不純物の濃度よりも高い。P型低濃度不純物拡散層20a、20bは、P型非対称注入層20cよりも浅く、かつ、P型不純物の濃度もP型非対称注入層20cよりも低い。
In the
一方(図1の右側)のゲート配線13、N型高濃度不純物拡散層22c、及び、N型高濃度不純物拡散層22aは、N型トランジスタ2を構成し、他方(図1の左側)のゲート配線13、N型高濃度不純物拡散層22c、及び、N型高濃度不純物拡散層22bは、N型トランジスタ3を構成する。
One (the right side in FIG. 1)
N型トランジスタ2、3、サイドウォール膜21a及び素子分離領域11上には、ライナ窒化膜23(例えば、シリコン窒化膜)を介して層間絶縁膜24(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜24の上面は、ライナ窒化膜23の最上面と面一となるように平坦化されている。層間絶縁膜24及びライナ窒化膜23には、N型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cに通ずる開口部25a、25b、25cが形成されている。開口部25a、25b、25cに面するN型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cの部分には、シリサイド層26a、26b、26cが形成されている。開口部25a、25b、25c乃至その上部付近には、コンタクトプラグ27、28、29が形成されている。コンタクトプラグ27、28、29は、開口部25a、25b、25cの底面乃至側壁及びその上部の周縁部に沿って形成されたバリア膜27c、28c、29c(例えば、TiN膜:窒化チタン膜)を介してプラグ部27a、28a、29a及びパッド部27b、28b、29b(例えば、W膜:タングステン膜)が形成されている。プラグ部27a、28a、29aは、開口部25a、25b、25c内に埋め込まれた部分である。パッド部27b、28b、29bは、層間絶縁膜24の上面よりも上に形成された部分である。プラグ部27a、28a、29aと、パッド部27b、28b、29bとは一体となっている。
An interlayer insulating film 24 (for example, a silicon oxide film) is formed on the N-
なお、ライナ窒化膜23及びマスク窒化膜13eには、各ゲート配線13のW膜13dに通ずる開口部(図示せず)が形成されており、当該開口部乃至その上部付近にコンタクトプラグ30、31が形成されている。コンタクトプラグ30、31は、コンタクトプラグ27、28、29と同様な構成となっている。
The
次に、実施形態1に係る半導体装置の製造方法について図面を用いて説明する。図3〜図17は、実施形態1に係る半導体装置におけるトランジスタ部分及びその周辺部分の製造方法を模式的に示した断面図である。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. 3 to 17 are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a transistor portion and its peripheral portion in the semiconductor device according to the first embodiment.
まず、半導体基板10(例えば、シリコン基板)上に所定深さ(例えば、300nm程度)の素子分離溝10aを形成する(ステップA1;図3参照)。これにより、活性領域12が規定される。
First, an
次に、素子分離溝10aの側壁乃至底面に沿うように半導体基板10上にライナ絶縁膜11a(例えば、シリコン窒化膜)を形成し、さらに、ライナ絶縁膜11a上に、素子分離溝10a内を埋め込むように、SOD(Spin On Dielectrics)法や流動性CVD(Flowable Chemical Vapor Deposition)法などの手法を用いて埋込絶縁膜11b(例えば、シリコン酸化膜)を堆積する(ステップA2;図3参照)。
Next, a
次に、半導体基板10の上面と、埋込絶縁膜11b及びライナ絶縁膜11aの上面とが面一となるように、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により余分な埋込絶縁膜11b及びライナ絶縁膜11aを研磨することにより、STI構造の素子分離領域11を形成する(ステップA3;図3参照)。
Next, the extra buried insulating
次に、半導体基板10の表面に対して垂直方向からP型不純物を注入することにより、活性領域12内にPウェル(図示せず)を形成する(ステップA4;図3参照)。
Next, a P-type impurity is implanted from the direction perpendicular to the surface of the
次に、活性領域12の半導体基板10上にゲート絶縁膜(図示せず)を形成し、その後、ゲート絶縁膜及び素子分離領域11上に、ゲート配線13を形成するための第1DOPOS膜13a(ドープポリシリコン膜)、第2DOPOS膜13b(ドープポリシリコン膜)、導電積層膜13c(例えば、WSi/TiN/Ti膜:タングステンシリサイド/窒化チタン/チタン膜)、W膜13d(タングステン膜)、マスク窒化膜13e(例えば、シリコン窒化膜)をこの順に成膜する(ステップA5;図3参照)。尚、第1DOPOS膜と第2DOPOS膜の不純物ドープ量は、それぞれ異なるが、同じであってもよい。
Next, a gate insulating film (not shown) is formed on the
次に、マスク窒化膜13e上にゲートパターンを形成するためのレジスト膜(図示せず)を形成し、その後、ゲートパターンをマスク窒化膜13eに転写し、その後、マスク窒化膜13eをマスクとしてW膜13d乃至第1DOPOS膜13aまでをエッチングする(ステップA6;図3参照)。これにより、活性領域12上を横断する2本のゲート配線13が形成される。ゲート配線13の活性領域12の最表面(半導体基板10の表面)からの高さは、例えば、270nm程度とすることができる。また、L/S幅(ラインアンドスペース幅)は、例えば、22nm/22nmとすることができる。
Next, a resist film (not shown) for forming a gate pattern is formed on the
次に、ゲート配線13を覆うように半導体基板10の全面に、オフセット窒化膜15(シリコン窒化膜)を所定膜厚(例えば、5nm)、オフセット酸化膜16(シリコン酸化膜)を所定膜厚(例えば、5nm)、この順で成膜する(ステップA7;図4参照)。ここでは、オフセット膜として、オフセット窒化膜15とオフセット酸化膜16との積層膜としているが、オフセット窒化膜又はオフセット酸化膜の単層であってもよい。なお、イオン注入を考慮すると、イオン注入透過性の悪いオフセット窒化膜を単層で使用するのが都合よい。
Next, an offset nitride film 15 (silicon nitride film) is formed on the entire surface of the
次に、オフセット酸化膜16上にレジスト膜17を所定膜厚(例えば、オフセット酸化膜16の上面の最低面から370nm)で塗布する(ステップA8;図5参照)。ここで、レジスト膜17には、例えば、KrFレジストを用いることができるが、目標とする膜厚、現像後の開口径が達成できれば、i線用レジストでも、ArFレジストでも構わない。
Next, a resist
次に、活性領域12上の2本のゲート配線13間にレチクルを使用しながら露光し、現像する(ステップA9;図6参照)。これにより、2本のゲート配線13間、及びその上部のレジスト膜17は除去され、図6のように、レジスト膜17に開口部17aが形成される。
Next, exposure is performed using a reticle between the two
次に、レジスト膜17をマスクとして、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16を選択的にエッチング(例えば、異方性のドライエッチングでエッチバック)する(ステップA10;図7参照)。この時、開口部17a内の2本のゲート配線13間に位置するオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16に加え、2本のゲート配線13の上面の角部に位置するオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16並びにマスク窒化膜13eが除去され、凹部18a及び開口部18bが形成される。なお、それ以外の2本のゲート配線13間の側壁に位置するオフセット窒化膜15とオフセット酸化膜16はサイドウォール状に残すことができる。ここでのドライエッチングでは、CF4やC2F4などのようなCxFy系(フロロカーボン系)のガスを主に使用して、半導体基板10(シリコン)のエッチングレートを極力抑えるように調整する。
Next, using the resist
次に、レジスト膜(図7の17)を除去する(ステップA11;図8参照)。 Next, the resist film (17 in FIG. 7) is removed (step A11; see FIG. 8).
次に、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16をマスクとして、開口部18bから露出する活性領域12に、N型不純物(例えば、リン)をイオン注入することにより、N型低濃度不純物拡散層19を形成する(ステップA12;図9参照)。この時のイオン注入条件は、例えば、E(注入エネルギー)=4.0kev、φ(ドーズ量)=1.0×1014atoms/cm2とすることができ、この場合、N型低濃度不純物拡散層19の活性領域12での注入深さは8.5nmに達する。
Next, an N-type impurity (for example, phosphorus) is ion-implanted into the
次に、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16をマスクとして、P型不純物(例えば、ボロン)を、活性領域12の上面に対して垂直方向から所定範囲の角度(例えば、17度)の方向から活性領域12にイオン注入することにより、活性領域12において、N型低濃度不純物拡散層19の下面乃至側面を覆うようにP型非対称注入層20cを形成する(ステップA13;図10参照)。
Next, using the offset
ここで、ステップA13における所定範囲の角度は、固定ではなく適時調整可能な範囲の角度とする。例えば、17度以上かつ20度以下であっても問題はない。また、開口部18bから露出した活性領域12以外のドレインに相当する部分にも、P型非対称注入層20cよりも浅く、かつ、P型不純物の濃度もP型非対称注入層20cよりも低いP型低濃度不純物拡散層20a、20bが形成される。
Here, the angle in the predetermined range in step A13 is not fixed but is an angle in a range that can be adjusted in a timely manner. For example, there is no problem even if it is 17 degrees or more and 20 degrees or less. Also, the portion corresponding to the drain other than the
なお、P型低濃度不純物拡散層20a、20bは必須ではない。P型低濃度不純物拡散層20a、20bは、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16がマスクとなり、P型不純物の濃度がかなり抑えられるため、N型トランジスタ2、3への悪影響はない。さらに、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16が、厚くなってP型不純物が透過できず、P型低濃度不純物拡散層20a、20bが形成できなくとも特段問題はない。
Note that the P-type low-concentration impurity diffusion layers 20a and 20b are not essential. The P-type low-concentration impurity diffusion layers 20a and 20b have no adverse effect on the N-
ステップA13でのイオン注入条件は、例えば、E(注入エネルギー)=10.0kev、 φ(ドーズ量)=4.2×1013atoms/cm2とすることができる。この場合、2本のゲート配線13間におけるP型非対称注入層20cの活性領域12での注入深さは33.0nmに達し、2本のゲート配線13の各々のトレインとなるP型低濃度不純物拡散層20a、20bの活性領域12での注入深さは15nmに達する。
The ion implantation conditions in step A13 can be, for example, E (implantation energy) = 10.0 kev and φ (dose amount) = 4.2 × 10 13 atoms / cm 2 . In this case, the implantation depth in the
次に、半導体基板10の全面を覆うようにLDD絶縁膜21を成膜する(ステップA14;図11参照)。ここで、LDD絶縁膜21は、例えば、縦型LPCVD炉を用いて成膜することができる。また、LDD絶縁膜21の膜厚は、例えば、60nmとすることができる。
Next, an
次に、LDD絶縁膜(図11の21)、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16を選択的に、異方性ドライエッチングでエッチバックすることにより、2本のゲート配線13のそれぞれの両側の側壁に非対称のサイドウォール膜21aを形成する(ステップA15;図12参照)。ここで、2本のゲート配線13が互いに対向する側の反対側にある部分のサイドウォール膜21aと活性領域12との間にはオフセット窒化膜15とオフセット酸化膜16が介在しているが、2本のゲート配線13が互いに対向する側にあるサイドウォール膜21aと活性領域12との間にはオフセット窒化膜15とオフセット酸化膜16が介在しない部分がある。
Next, the LDD insulating film (21 in FIG. 11), the offset
次に、2本のゲート配線13及びサイドウォール膜21aをマスクとして、活性領域12にN型不純物(例えば、リンとヒ素)をイオン注入することにより、2本のゲート配線13と各々のサイドウォール膜21aがない露出した活性領域12にN型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cを形成する(ステップA16;図13参照)。
Next, N-type impurities (for example, phosphorus and arsenic) are ion-implanted into the
ここで、ステップA16のイオン注入条件は、例えば、N型不純物のうちリンがE(注入エネルギー)=15.0kev、φ(ドーズ量)=4.0×1013atoms/cm2とし、N型不純物のうちヒ素がE(注入エネルギー)=18.0kev、φ(ドーズ量)=3.0×1015atoms/cm2とすることができる。また、この2本のゲート配線13の共通ソース及び各ドレインでの活性領域12でのN型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cの注入深さは、35.0nmとすることができる。N型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cは、P型低濃度不純物拡散層20a、20b及びN型低濃度不純物拡散層19の深さよりも深い。
Here, the ion implantation conditions in step A16 are, for example, that phosphorus among N-type impurities is E (implantation energy) = 15.0 kev, φ (dose amount) = 4.0 × 10 13 atoms / cm 2, and N-type. Among the impurities, arsenic can be E (implantation energy) = 18.0 kev and φ (dose amount) = 3.0 × 10 15 atoms / cm 2 . Further, the implantation depth of the N-type high concentration
次に、N2雰囲気下、980℃の熱処理を加えることにより、N型低濃度不純物拡散層19、P型低濃度不純物拡散層20a、20b、P型非対称注入層20c、及び、N型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cを活性化させる(ステップA17;図14参照)。
Next, by performing a heat treatment at 980 ° C. in an N 2 atmosphere, the N-type low-concentration
次に、半導体基板10の全面を覆う様にライナ窒化膜23(例えば、シリコン窒化膜)を形成する(ステップA18;図14参照)。ここで、ライナ窒化膜23は、例えば、縦型LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)炉で成膜し、膜厚を25nmとすることができる。ライナ窒化膜23は、次工程の改質処理(熱処理)で酸化が層間絶縁膜(図15の24)以外に及ぶのを防ぐ役割を果たす。
Next, a liner nitride film 23 (for example, a silicon nitride film) is formed so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate 10 (step A18; see FIG. 14). Here, the
次に、半導体基板10の全面に層間絶縁膜24を形成する(ステップA19;図15参照)。ここで、層間絶縁膜24は、例えば、SOD(Spin On Dielectric)膜を塗布し、熱処理(スチームアニール)で酸化膜に改質することによって形成することができる。
Next, an
次に、CMP(Chemical Mechanical Polishing)で、ライナ窒化膜23の上面が現れるまで、層間絶縁膜24を平坦化する(ステップA20;図16参照)。
Next, the
次に、隣り合うN型トランジスタ2、3のドレイン及び共通ソースとなるN型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cに接続するための開口部25a、25b、25cを形成し、その後、開口部25a、25b、25cから露出するN型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cにシリサイド層26a、26b、26cを形成する(ステップA21;図17参照)。開口部25a、25b、25cを形成する際、図2のコンタクトプラグ30、31の位置にてゲート配線13のW膜13dに通ずる開口部(図示せず)を形成する。
Next,
次に、開口部25a、25b、25cの側壁乃至底面を含む半導体基板10の全面にバリア膜27c、28c、29c用のバリア膜(例えば、TiN膜:窒化チタン膜)を成膜し、その後、開口部25a、25b、25cを埋め込むようにプラグ部27a、28a、29a及びパッド部27b、28b、29b用の導電膜(例えば、W膜:タングステン膜)を成膜する(ステップA22;図1参照)。
Next, a barrier film (for example, TiN film: titanium nitride film) for the
最後に、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、バリア膜27c、28c、29c用のバリア膜、及び、プラグ部27a、28a、29a及びパッド部27b、28b、29b用の導電膜をエッチングすることにより、コンタクトプラグ27、28、29を形成する(ステップA23;図1、図2参照)。この際、各々ゲート配線13と接続されるコンタクトプラグ(図2の30、31)も形成される。
Finally, by using a lithography technique and an etching technique, the barrier films for the
なお、発明者は、以上のような実施形態1に係る半導体装置及びその製造方法を発明するにあたり、N型トランジスタの駆動電圧を2.7vから2.9vに変更する必要が生じたため、図18〜図24に示される比較例に係る半導体装置の製造フローを考案した。
Since the inventor needed to change the driving voltage of the N-type transistor from 2.7 v to 2.9 v in inventing the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to
比較例に係る半導体装置の製造フローでは、まず、実施形態1のステップA1〜ステップA7と同様に、半導体基板10に素子分離領域11、ゲート配線13、オフセット窒化膜15、及び、オフセット酸化膜16を形成し、その後、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16を選択的に異方性のドライエッチングでエッチバックする(ステップB1;図18参照)。これにより、2本のゲート配線13のそれぞれの両側の側壁にサイドウォール状のオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16が形成される
In the manufacturing flow of the semiconductor device according to the comparative example, first, similarly to Step A1 to Step A7 of
次に、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16並びにゲート配線13をマスクとして、露出する活性領域12に、N型不純物(例えば、リン)をイオン注入することにより、N型低濃度不純物拡散層19d、19e、19fを形成する(ステップB2;図19参照)。
Next, an N-type impurity (for example, phosphorus) is ion-implanted into the exposed
次に、リソグラフィ技術により、P型非対称注入層20dを形成するためのレジスト膜17を形成し、その後、レジスト膜17をマスクとして、P型不純物(例えば、ボロン)を、半導体基板10の上面に対して垂直方向から所定範囲の角度(約10度)の方向から半導体基板10にイオン注入することにより、活性領域12において、N型低濃度不純物拡散層19fの下にP型非対称注入層20dを形成する(ステップB3;図20参照)。
Next, a resist
次に、半導体基板10の全面を覆うようにLDD絶縁膜21を成膜する(ステップB4;図21参照)。
Next, an
次に、LDD絶縁膜(図21の21)を選択的に、異方性ドライエッチングでエッチバックすることにより、2本のゲート配線13のそれぞれの両側の側壁に左右対称のサイドウォール膜21aを形成する(ステップB5;図22参照)。
Next, the LDD insulating film (21 in FIG. 21) is selectively etched back by anisotropic dry etching, whereby
次に、2本のゲート配線13及びサイドウォール膜21aをマスクとして、活性領域12にN型不純物(例えば、リンとヒ素)をイオン注入することにより、N型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cを形成する(ステップB6;図23参照)。なお、N型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cは、P型低濃度不純物拡散層19d、19e、19fの深さよりも深い。
Next, by using the two
最後に、ステップA17〜ステップA23と同様に、ライナ窒化膜23、層間絶縁膜24、開口部25a、25b、25c、シリサイド層26a、26b、26c、及び、コンタクトプラグ27、28、29を形成する(ステップB7;図24参照)。
Finally, the
以上のような比較例に係る半導体装置の製造フローでは、図20に示されるように、N型低濃度不純物拡散層19fの下にP型非対称注入層20dを導入することにより、ドレインの電界を緩和し、HC(Hot Carrier)耐性劣化による信頼性低下を防止しようと考えた。
In the manufacturing flow of the semiconductor device according to the comparative example as described above, as shown in FIG. 20, by introducing the P-type
しかしながら、比較例のP型非対称注入層20dは、2つのゲート配線13間にある共通ソースとなるN型低濃度不純物拡散層19fの両側壁を覆うことができず、パンチスルーの防止に寄与できないことが分かった。その原因は、P型非対称注入層20dの形成の際、2つのゲート配線13間に開口17bを有するレジスト膜17を使用しているが、そのレジスト膜17の膜厚は370nmであるのに対し、開口17bは、上部径が44nm(開口部の下部径22nm)であり、かつ、相当に大きなアスペクト比(8以上)を有する開口である。そのため、斜め注入を実施しても、その斜め注入角度がせいぜい10度と限界があり、N型低濃度不純物拡散層19fの側壁を十分に覆うようにP型非対称注入層20dを形成することができなかった。
However, the P-type
そこで、実施形態1に係る半導体装置の製造方法では、P型非対称注入層20cの形成にあたって、イオン注入時のマスクとして、比較例の図20にあるようなレジスト膜17は使用しない代わりに、図10のように、2つのN型トランジスタ2、3を覆うオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16、並びにマスク窒化膜13eをイオン注入時のマスクとして使用する。
Therefore, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, when forming the P-type
オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16を形成し(図4参照)、その後、P型非対称注入層20cの注入でマスクされていない部分、即ち、2つのゲート配線13間にあるオフセット酸化膜16の部分を露出する開口17aを有するレジスト膜17を形成し(図6参照)、レジスト膜17をマスクとしてドライエッチングする(図7参照)。その後、レジスト膜17を除去し(図8参照)、残ったオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16をイオン注入用のマスクとしてイオン注入によりN型低濃度不純物拡散層19を形成し(図9参照)、その後、斜めイオン注入装置を使ってN型低濃度不純物拡散層19の側壁を覆うようにP型非対称注入層20cを形成する(図10参照)。
An offset
このように、実施形態1では、P型非対称注入層20cを形成する工程において、マスクとして、レジスト膜を使用せず、ゲート配線13側面を覆う10nm足らずの絶縁膜(オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16)を使用するため、イオン注入される部分の開口のアスペクト比が小さくなる。アスペクト比を高さ/開口上部径でみると、比較例の図20にあるレジスト膜17をマスクとした場合は、8.4(370nm/44nm)であったものが、実施形態1の10にあるオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16並びにマスク窒化膜13eをマスクとした場合では、6.1(270nm/44nm)まで改善できる。これにより、P型非対称注入層20cの形成では、ゲート配線13側の壁面とのなす角が17〜20度になる斜め注入機を使いながらも、N型低濃度不純物拡散層19の側壁を十分に覆うことができるP型非対称注入層20cを形成することが可能になる。
As described above, in the first embodiment, in the step of forming the P-type
これにより、ドレインの電界を緩和し、ソース・ドレイン間のHC(Hot Carrier)耐性劣化による信頼性低下を防止できるようになり、製品の信頼性を著しく向上させることができる。図25に実施形態1を適用した場合のトランジスタ寿命を示すが、比較例を適用した場合のトランジスタ寿命の3〜4倍の向上が確認できた。 As a result, the electric field of the drain can be relaxed, and a decrease in reliability due to deterioration of HC (Hot Carrier) resistance between the source and drain can be prevented, and the reliability of the product can be significantly improved. FIG. 25 shows the transistor lifetime when the first embodiment is applied, and it was confirmed that the transistor lifetime was improved by 3 to 4 times when the comparative example was applied.
実施形態1によれば、P型非対称注入層20cを形成する工程(ステップA13;図10参照)において、マスクとして、レジスト膜よりも薄いオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16を使用しているため、斜めイオン注入時の注入角度に自由度が広がり、斜めイオン注入の効果をフルに発揮させることができ、トランジスタ性能を向上させることができる。また、ソース及び共通ソースを非対称構造とするに至って、レジスト膜で形成する際のレジスト膜厚の制限をなくすことができる。さらに、2本のゲート配線13が互いに対向する側の角部がエッチングによって凹んだ凹部18aを有するため、斜めイオン注入時の注入角度の自由度をさらに広げることができる。
According to the first embodiment, the offset
[実施形態2]
本発明の実施形態2に係る半導体装置について図面を用いて説明する。図26は、実施形態2に係る半導体装置の構成を模式的に示した図31の領域Rの平面図である。図27は、実施形態2に係る半導体装置の構成を模式的に示した図31の領域Rにおける図26よりも下層から見た平面図である。図28は、実施形態2に係る半導体装置の構成を模式的に示した図26及び図27のX1−X1´間の断面図である。図29は、実施形態2に係る半導体装置の構成を模式的に示した図26及び図27のX2−X2´間の断面図である。図30は、実施形態2に係る半導体装置の構成を模式的に示した図26及び図27のX3−X3´間の断面図である。図31は、実施形態2に係る半導体装置の構成を模式的に示した平面図である。
[Embodiment 2]
A semiconductor device according to
実施形態2は、実施形態1の構成を、DRAMチップとなる半導体装置1の周辺回路部32にあるサブワードドライバ部32aのN型トタンジスタ領域33に適用したものである。図26は、メモリセル部35とサブワードドライバ部32aの一部をキャパシタ84が形成された層までを示した平面図である。また、図27は、図26と同じ領域のキャパシタ84よりも前工程段階である周辺コンタクトプラグ50、51、52、56、57、58が形成れた層までを示した平面図である。図31は、DRAMチップとなる半導体装置1全体の概略図であり、太線で囲った領域Rが、図26及び図27で示される領域に該当する。図26及び図27のX1−X1´の実線下にあるU字型の第1N型周辺ゲート配線39が形成された部分は、実施形態1が適用されており、基本的な構成は実施形態1と同様である。また、図26及び図27のX1−X1´間の多層配線層99まで形成された断面を図28に示す。さらに、比較として、図26及び図27のメモリセル部35のX2−X2´間の断面を図29に示し、図26及び図27のN型トランジスタ領域33で実施形態1を適用していない部分のX3−X3´間の断面を図30に示す。
In the second embodiment, the configuration of the first embodiment is applied to the N-
半導体装置1は、メモリセル部35と、周辺回路部32と、を有する(図31参照)。メモリセル部35は、マトリックス状に配置された複数のメモリセル(図示せず)を有する部分である。周辺回路部32は、メモリセル部35の周辺に配置された回路部である。周辺回路部32は、サブワードドライバ部32aと、センスアンプ部32bと、クロス部32cと、を有する。サブワードドライバ部32aは、ワード線(図26、図27の48)の電位を駆動する回路部である。サブワードドライバ部32aは、メモリセル部35のY方向の両側に配置されている。センスアンプ部32bは、メモリセル(図示せず)からビット線(図26、図27の59)を介して読み出されたデータの電位を増幅する回路部である。センスアンプ部32bは、メモリセル部35のX方向の両側に配置されている。クロス部32cは、制御回路(図示せず)からの制御信号をサブワードドライバ部32a及びセンスアンプ部32bに中継伝達する回路部である。クロス部32cは、サブワードドライバ部32aとセンスアンプ部32bとの交差する部分に配置されている。センスアンプ部32bでは、N型トランジスタ領域33と、P型トランジスタ領域34と、を有する(図26、図27参照)。
The
N型トランジスタ領域33では、第1活性領域41上に絶縁膜(図示せず)を介して第1N型周辺ゲート配線39が形成されている(図26、図27参照)。また、N型トランジスタ領域33では、第1活性領域41における共通ソースが周辺コンタクトプラグ51を介してW(タングステン)配線66と電気的に接続され、ドレインが周辺コンタクトプラグ51を介してW配線37と電気的に接続されている。また、N型トランジスタ領域33では、第1N型周辺ゲート配線39が第1P型周辺ゲート配線38と接続されている。また、N型トランジスタ領域33では、第3活性領域43上に絶縁膜(図示せず)を介して第2N型周辺ゲート配線40が形成されている。また、N型トランジスタ領域33では、第3活性領域43における共通ソースが周辺コンタクトプラグ52を介してW配線66と電気的に接続され、ドレインが周辺コンタクトプラグ52を介してW配線37と電気的に接続されている。また、N型トランジスタ領域33では、第2N型周辺ゲート配線40が周辺コンタクトプラグ57を介してW配線67と電気的に接続されている。
In the N-
P型トランジスタ領域34では、第4活性領域44上に絶縁膜(図示せず)を介して第1P型周辺ゲート配線38が形成されている(図26、図27参照)。また、P型トランジスタ領域34では、第4活性領域44におけるソース/ドレインの一方が周辺コンタクトプラグ50を介してW配線37と電気的に接続され、他方が周辺コンタクトプラグ50を介してW配線64と電気的に接続されている。また、P型トランジスタ領域34では、第1P型周辺ゲート配線38が周辺コンタクトプラグ56を介してW配線65と電気的に接続されている。
In the P-
メモリセル部35では、第2活性領域42上に絶縁膜(図示せず)を介してワード線48が形成されている(図26、図27参照)。また、メモリセル部35では、第2活性領域42における共通ソースがビット線59と電気的に接続され、ドレインがキャパシタ84と電気的に接続されている。また、メモリセル部35では、第1P型周辺ゲート配線38が周辺コンタクトプラグ58を介してW配線65と電気的に接続されている。
In the
図26、図27のN型トランジスタ領域33におけるX1−X1´間の実線下では、図28のようになっており、詳細には以下の通りである。
Under the solid line between X1 and X1 ′ in the N-
半導体基板10(例えば、シリコン基板)に形成された素子分離溝10aに素子分離領域11が埋め込まれている。素子分離領域11は、STI構造となっている。素子分離領域11は、素子分離溝10aにおいて、素子分離溝10aの底面乃至壁面に沿って形成されたライナ絶縁膜11a(例えば、シリコン窒化膜)を介して埋込絶縁膜11b(例えば、シリコン酸化膜)が埋め込まれた構成となっている。素子分離領域11で囲まれた領域の半導体基板10の部分は、第1活性領域41となる。半導体基板10には、第1活性領域41においてP型不純物が注入されたウェル(図示せず)が形成されている。
An
第1活性領域41上には、ゲート絶縁膜(図示せず;例えば、シリコン酸化膜)を介して第1N型周辺ゲート配線39が形成されている。第1N型周辺ゲート配線39は、Y方向に延在し、第1活性領域41上を横断するように形成されている。第1N型周辺ゲート配線39は、1つの第1活性領域41上に2本あり、平行に配されており、互いに接続されていない。第1N型周辺ゲート配線39は、下から第1DOPOS膜13a(ドープポリシリコン膜)、第2DOPOS膜13b(ドープポリシリコン膜)、導電積層膜13c(例えば、WSi/TiN/Ti膜:タングステンシリサイド/窒化チタン/チタン膜)、W膜13d(タングステン膜)、マスク窒化膜13e(例えば、シリコン窒化膜)の順に積層して形成されている。マスク窒化膜13eは、上部の2本の第1N型周辺ゲート配線39が互いに対向する側の角部がエッチングによって凹んだ凹部18aを有する。第1N型周辺ゲート配線39の側壁の両側には、オフセット窒化膜15(例えば、シリコン窒化膜)及びオフセット酸化膜16(例えば、シリコン酸化膜)を介してサイドウォール膜21aが形成されている。2本の第1N型周辺ゲート配線39が互いに対向する側の反対側にある部分のサイドウォール膜21aと第1活性領域41との間には、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16が介在している。一方、2本のゲート配線が互いに対向する側にあるサイドウォール膜21aと第1活性領域41との間にはオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16が介在しない部分がある。
On the first
第1活性領域41には、2本の第1N型周辺ゲート配線39が互いに対向する側の反対側の領域に、ドレインとなるN型高濃度不純物拡散層22a、22bが形成されている。また、第1活性領域41には、2本の第1N型周辺ゲート配線39が互いに対向する側(2本の第1N型周辺ゲート配線39の間)の領域に、2つのN型トランジスタ2、3の共通で使用される共通ソースとなるN型高濃度不純物拡散層22cが形成されている。
In the first
第1活性領域41には、サイドウォール膜21aの直下付近にてN型高濃度不純物拡散層22a、22bと接続されたP型低濃度不純物拡散層20a、20bが形成されている。P型低濃度不純物拡散層20a、20bは、N型高濃度不純物拡散層22a、22bよりも浅く形成されている。また、第1活性領域41には、サイドウォール膜21aの直下付近にてN型高濃度不純物拡散層22cと接続されたN型低濃度不純物拡散層19aが形成されている。つまり、N型高濃度不純物拡散層22cは、N型低濃度不純物拡散層19aを貫通するように形成されている。N型低濃度不純物拡散層19aは、N型高濃度不純物拡散層22cよりも浅く形成されている。さらに、第1活性領域41には、N型低濃度不純物拡散層19aの下面乃至側壁を覆うようにP型非対称注入層20cが形成されている。P型非対称注入層20cは、N型高濃度不純物拡散層22cの少なくとも側壁(N型低濃度不純物拡散層19aと接している部分を除く)を覆う。N型低濃度不純物拡散層19aは、N型高濃度不純物拡散層22cよりもN型不純物の濃度が低い。P型低濃度不純物拡散層20a、20b及びP型非対称注入層20cの不純物濃度は、半導体基板10におけるウェル(図示せず)のP型不純物の濃度よりも高い。P型低濃度不純物拡散層20a、20bは、P型非対称注入層20cよりも浅く、かつ、P型不純物の濃度もP型非対称注入層20cよりも低い。
In the first
一方(図28の右側)の第1N型周辺ゲート配線39、N型高濃度不純物拡散層22c、及び、N型高濃度不純物拡散層22aは、N型トランジスタ2を構成し、他方(図28の左側)の第1N型周辺ゲート配線39、N型高濃度不純物拡散層22c、及び、N型高濃度不純物拡散層22bは、N型トランジスタ3を構成する。
One (the right side of FIG. 28) first N-type
N型トランジスタ2、3、サイドウォール膜21a及び素子分離領域11上には、ライナ窒化膜23(例えば、シリコン窒化膜)を介して層間絶縁膜24(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜24の上面は、ライナ窒化膜23の最上面と面一となるように平坦化されている。層間絶縁膜24及びライナ窒化膜23には、N型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cに通ずる開口部25が形成されている。開口部25に面するN型高濃度不純物拡散層22a、22b、22cの部分には、シリサイド層26a、26b、26cが形成されている。開口部25には、周辺コンタクトプラグ51が形成されている。周辺コンタクトプラグ51は、開口部25の底面乃至側壁に沿って形成されたバリア膜53a(例えば、TiN膜:窒化チタン膜)を介してプラグ部54a(例えば、W膜:タングステン膜)が形成されている。
An interlayer insulating film 24 (for example, a silicon oxide film) is formed on the N-
周辺コンタクトプラグ51を含む層間絶縁膜24上の所定の位置にW(タングステン)配線37及びW配線66が形成されている。W配線37は、周辺コンタクトプラグ51を介してドレインとなるN型高濃度不純物拡散層22a、22bに電気的に接続される配線であり、周辺コンタクトプラグ51を含む層間絶縁膜24上の所定の位置にWN膜37a(窒化タングステン膜)を介してW膜37b(タングステン膜)が形成された構成となっている。W配線66は、周辺コンタクトプラグ51を介して共通ソースとなるN型高濃度不純物拡散層22cに電気的に接続される配線であり、周辺コンタクトプラグ51を含む層間絶縁膜24上の所定の位置にWN膜66aを介してW膜66bが形成された構成となっている。
W (tungsten)
W配線37、66を含む層間絶縁膜24上の全面にストッパ窒化膜60(例えば、シリコン窒化膜)を介して層間絶縁膜61(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜61及びストッパ窒化膜60には、W配線66に通ずる下穴62が形成されており、当該下穴62にビアプラグ63が形成されている。ビアプラグ63は、下穴62内に、下穴62の底面乃至壁面に沿って形成されたTiN膜63aを介してW膜63bが埋め込まれた構成となっている。
An interlayer insulating film 61 (for example, a silicon oxide film) is formed on the entire surface of the
ビアプラグ63を含む層間絶縁膜61上の所定の位置に第1配線93(例えば、銅)が形成されている。第1配線93を含む層間絶縁膜61上の全面に層間絶縁膜94(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜94上の所定の位置に第2配線95(例えば、銅)が形成されている。第2配線95を含む層間絶縁膜94上の全面に層間絶縁膜96(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜96上の所定の位置に第3配線97(例えば、銅)が形成されている。第3配線97を含む層間絶縁膜96上の全面に層間絶縁膜98(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。配線93、95、97及び層間絶縁膜94、96、98は、多層配線層99を構成する。
A first wiring 93 (for example, copper) is formed at a predetermined position on the
図26、図27のN型トランジスタ領域33におけるX2−X2´間の実線下では、図29のようになっており、詳細には以下の通りである。
In the N-
半導体基板10(例えば、シリコン基板)に形成された素子分離溝10aに素子分離領域11が埋め込まれている。素子分離領域11は、STI構造となっている。素子分離領域11は、素子分離溝10aにおいて、素子分離溝10aの底面乃至壁面に沿って形成されたライナ絶縁膜11a(例えば、シリコン窒化膜)を介して埋込絶縁膜11b(例えば、シリコン酸化膜)が埋め込まれている。素子分離領域11で囲まれた領域の半導体基板10の部分は、第2活性領域42となる。半導体基板10には、第2活性領域42においてP型不純物が注入されたウェル(図示せず)が形成されている。素子分離領域11を含む半導体基板10上には、マスク酸化膜76(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。
An
マスク酸化膜76及び半導体基板10には、ワード線48を埋め込むための2本のトレンチ70が形成されている。トレンチ70は、Y方向に延在し、第2活性領域42上を横断するように形成されている。トレンチ70の下部には、絶縁膜72を介してワード線48が埋め込まれている。絶縁膜72は、トレンチ70の底面乃至側壁に沿って形成されている。ワード線48は、絶縁膜72に沿って形成されたTiN膜48a(窒化チタン膜)を介してW膜48b(タングステン膜)が埋め込まれた構成となっている。トレンチ70の上部には、ワード線48上にてキャップ絶縁膜73(例えば、シリコン窒化膜)が埋め込まれている。キャップ絶縁膜73を含むマスク酸化膜76上には層間絶縁膜77(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。
In the
層間絶縁膜77及びマスク酸化膜76には、共通ソースとなる部分の半導体基板10に通ずる開口部71が形成されている。開口部71から表れる半導体基板1には、ビット線59に電気的に接続するためのN型不純物が注入されたビットN型高濃度不純物拡散層75が形成されている。ビットN型高濃度不純物拡散層75は、埋込型トランジスタ4、5の共通ソースとなる。ビットN型高濃度不純物拡散層75上には、ビット線59が形成されている。ビット線59は、開口部71の壁面と接していない。ビット線59は、下から第2DOPOS膜13b(ドープポリシリコン膜)、導電積層膜13c(例えば、WSi/TiN/Ti膜:タングステンシリサイド/窒化チタン/チタン膜)、W膜13d(タングステン膜)、マスク窒化膜13e(例えば、シリコン窒化膜)の順に積層して形成されている。ビット線59及び開口部71を含む層間絶縁膜77上には、オフセット窒化膜15(例えば、シリコン窒化膜)及びライナ窒化膜23(例えば、シリコン窒化膜)を介して層間絶縁膜24(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。ビット線59と開口部71との間の隙間には、オフセット窒化膜15が埋め込まれた状態となっている。層間絶縁膜24の上面は、ライナ窒化膜23の上面と面一になっている。
In the
層間絶縁膜24、オフセット酸化膜16、オフセット窒化膜15、層間絶縁膜77及びマスク酸化膜76には、ドレインとなる部分の半導体基板10に通ずる開口部78が形成されている。開口部78から表れる半導体基板1には、容量コンタクトプラグ80に電気的に接続するためのN型不純物が注入された容量N型高濃度不純物拡散層74が形成されている。容量N型高濃度不純物拡散層74は、埋込型トランジスタ4、5のドレインとなる。開口部78には、開口部78の側壁面に形成されたライナ絶縁膜79(例えば、シリコン窒化膜)を介して容量コンタクトプラグ80が形成されている。容量コンタクトプラグ80は、容量N型高濃度不純物拡散層74と接続されるDOPOS膜81を有し、DOPOS膜81(ドープポリシリコン膜)の上部にシリサイド層26fが形成されている。容量コンタクトプラグ80は、開口部78におけるシリサイド層26f上にて壁面乃至底面に沿って形成されたバリア膜53b(例えば、TiN膜:窒化チタン膜)を介してプラグ部54b(例えば、W膜:タングステン膜)が形成されている。
In the
層間絶縁膜24上には、ストッパ窒化膜60(例えば、シリコン窒化膜)を介して層間絶縁膜82(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜82及びストッパ窒化膜60には、容量コンタクトプラグ80に通ずる開口部83が形成されている。開口部83内には、開口部83の底面乃至側壁に沿って形成された下部電極85が形成されている。下部電極85を含む層間絶縁膜82上の所定の位置には、下部電極85及び層間絶縁膜82の表面に沿って形成された容量絶縁膜86を介して上部電極87が形成されている。上部電極87は、開口部83内にて充填されている。下部電極85、容量絶縁膜86、及び上部電極87は、キャパシタ84となる。キャパシタ84を含む層間絶縁膜82上には、層間絶縁膜88(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜88上の所定の位置にプレート電極90を介してプレート窒化膜91(例えば、シリコン窒化膜)が形成されている。プレート電極90及びプレート窒化膜91を含む層間絶縁膜88上には層間絶縁膜92(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。
On the
層間絶縁膜92上の所定の位置に第1配線93(例えば、銅)が形成されている。第1配線93を含む層間絶縁膜92上の全面に層間絶縁膜94(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜94上の所定の位置に第2配線95(例えば、銅)が形成されている。第2配線95を含む層間絶縁膜94上の全面に層間絶縁膜96(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜96上の所定の位置に第3配線97(例えば、銅)が形成されている。第3配線97を含む層間絶縁膜96上の全面に層間絶縁膜98(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。配線93、95、97及び層間絶縁膜94、96、98は、多層配線層99を構成する。
A first wiring 93 (for example, copper) is formed at a predetermined position on the
図26、図27のN型トランジスタ領域33におけるX3−X3´間の実線下では、図30のようになっており、詳細には以下の通りである。
In the N-
半導体基板10(例えば、シリコン基板)に形成された素子分離溝10aに素子分離領域11が埋め込まれている。素子分離領域11は、STI構造となっている。素子分離領域11は、素子分離溝10aにおいて、素子分離溝10aの底面乃至壁面に沿って形成されたライナ絶縁膜11a(例えば、シリコン窒化膜)を介して埋込絶縁膜11b(例えば、シリコン酸化膜)が埋め込まれた構成となっている。素子分離領域11で囲まれた領域の半導体基板10の部分は、第3活性領域43となる。半導体基板10には、第3活性領域43においてP型不純物が注入されたウェル(図示せず)が形成されている。
An
第3活性領域43上には、ゲート絶縁膜(図示せず;例えば、シリコン酸化膜)を介して第2N型周辺ゲート配線40が形成されている。第2N型周辺ゲート配線40は、X方向に延在し、第3活性領域43上を横断するように形成されている。第2N型周辺ゲート配線40は、1つの第3活性領域43上に2本あり、平行に配されており、互いに接続されていない。第2N型周辺ゲート配線40は、下から第1DOPOS膜13a(ドープポリシリコン膜)、第2DOPOS膜13b(ドープポリシリコン膜)、導電積層膜13c(例えば、WSi/TiN/Ti膜:タングステンシリサイド/窒化チタン/チタン膜)、W膜13d(タングステン膜)、マスク窒化膜13e(例えば、シリコン窒化膜)の順に積層して形成されている。第2N型周辺ゲート配線40の側壁の両側には、オフセット窒化膜15(例えば、シリコン窒化膜)及びオフセット酸化膜16(例えば、シリコン酸化膜)を介してサイドウォール膜21aが形成されている。
A second N-type
第3活性領域43には、2本の第2N型周辺ゲート配線40が互いに対向する側の反対側の領域に、ドレインとなるN型高濃度不純物拡散層22d、22eが形成されている。また、第3活性領域43には、2本の第2N型周辺ゲート配線40が互いに対向する側(2本の第2N型周辺ゲート配線40の間)の領域に、2つのN型トランジスタ2、3の共通で使用される共通ソースとなるN型高濃度不純物拡散層22fが形成されている。
In the third
第3活性領域43には、サイドウォール膜21aの直下付近にてN型高濃度不純物拡散層22d、22eと接続されたN型低濃度不純物拡散層19b、19cが形成されている。N型低濃度不純物拡散層19b、19cは、N型高濃度不純物拡散層22a、22bよりも浅く形成され、かつ、N型不純物の濃度が低い。また、第3活性領域43には、サイドウォール膜21aの直下付近にてN型高濃度不純物拡散層22fと接続されたN型低濃度不純物拡散層19dが形成されている。つまり、N型高濃度不純物拡散層22fは、N型低濃度不純物拡散層19dを貫通するように形成されている。N型低濃度不純物拡散層19dは、N型高濃度不純物拡散層22fよりも浅く形成されている。N型低濃度不純物拡散層19dは、N型高濃度不純物拡散層22fよりもN型不純物の濃度が低い。
In the third
一方(図30の右側)の第2N型周辺ゲート配線40、N型高濃度不純物拡散層22d、及び、N型高濃度不純物拡散層22fは、N型トランジスタ6を構成し、他方(図30の左側)の第2N型周辺ゲート配線40、N型高濃度不純物拡散層22e、及び、N型高濃度不純物拡散層22fは、N型トランジスタ7を構成する。
One (the right side of FIG. 30) second N-type
N型トランジスタ6、7、サイドウォール膜21a及び素子分離領域11上には、ライナ窒化膜23(例えば、シリコン窒化膜)を介して層間絶縁膜24(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜24の上面は、ライナ窒化膜23の最上面と面一となるように平坦化されている。層間絶縁膜24及びライナ窒化膜23には、N型高濃度不純物拡散層22d、22eに通ずる開口部49が形成されている。開口部49に面するN型高濃度不純物拡散層22d、22eの部分には、シリサイド層26d、26eが形成されている。開口部49には、周辺コンタクトプラグ52が形成されている。周辺コンタクトプラグ52は、開口部49の底面乃至側壁に沿って形成されたバリア膜53c(例えば、TiN膜:窒化チタン膜)を介してプラグ部54c(例えば、W膜:タングステン膜)が形成されている。
On the N-
周辺コンタクトプラグ52を含む層間絶縁膜24上の所定の位置にW(タングステン)配線37が形成されている。W配線37は、周辺コンタクトプラグ52を介してドレインとなるN型高濃度不純物拡散層22d、22eに電気的に接続される配線であり、周辺コンタクトプラグ52を含む層間絶縁膜24上の所定の位置にWN膜37a(窒化タングステン膜)を介してW膜37b(タングステン膜)が形成された構成となっている。W配線37を含む層間絶縁膜24上の全面にストッパ窒化膜60(例えば、シリコン窒化膜)を介して層間絶縁膜61(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。
A W (tungsten)
ビアプラグ63を含む層間絶縁膜61上の所定の位置に第1配線93(例えば、銅)が形成されている。第1配線93を含む層間絶縁膜61上の全面に層間絶縁膜94(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜94上の所定の位置に第2配線95(例えば、銅)が形成されている。第2配線95を含む層間絶縁膜94上の全面に層間絶縁膜96(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。層間絶縁膜96上の所定の位置に第3配線97(例えば、銅)が形成されている。第3配線97を含む層間絶縁膜96上の全面に層間絶縁膜98(例えば、シリコン酸化膜)が形成されている。配線93、95、97及び層間絶縁膜94、96、98は、多層配線層99を構成する。
A first wiring 93 (for example, copper) is formed at a predetermined position on the
次に、実施形態2に係る半導体装置の製造方法について図面を用いて説明する。図32〜図50は、実施形態2に係る半導体装置の製造方法を模式的に示した図26及び図27の(a)X1−X1´間、(b)X2−X2´間、(c)X3−X3´間に相当する断面図である。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. 32 to 50 schematically show the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment, and are (a) between X1 and X1 ′, (b) between X2 and X2 ′, and (c) in FIGS. It is sectional drawing corresponded between X3-X3 '.
まず、半導体基板10(例えば、シリコン基板)上に所定深さ(例えば、300nm程度)の素子分離溝10aを形成する(ステップC1;図32参照)。これにより、活性領域41、42、43が規定される。ここで、サブワードドライバ部32aの第1N型周辺ゲート配線39に対応する活性領域を第1活性領域41(図32(a)参照)とし、第2N型周辺ゲート配線40に対応する活性領域を第3活性領域43(図32(c)参照)とし、メモリセル部35内の活性領域の内の1つに対応するものを第2活性領域42(図32(b)参照)とする。
First, an
次に、素子分離溝10aの側壁乃至底面に沿うように半導体基板10上にライナ絶縁膜11a(例えば、シリコン窒化膜)を形成し、さらに、ライナ絶縁膜11a上に、素子分離溝10a内を埋め込むように、SOD(Spin On Dielectrics)法や流動性CVD(Flowable Chemical Vapor Deposition)法などの手法を用いて埋込絶縁膜11b(例えば、シリコン酸化膜)を堆積する(ステップC2;図32参照)。
Next, a
次に、半導体基板10の上面と、埋込絶縁膜11b及びライナ絶縁膜11aの上面とが面一となるように、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により余分な埋込絶縁膜11b及びライナ絶縁膜11aを研磨することにより、STI構造の素子分離領域11を形成する(ステップC3;図32参照)。
Next, the extra buried insulating
次に、リソグラフィ技術及びイオン注入技術を用いて、活性領域41、42、43内の半導体基板10の表面に対して垂直方向からP型不純物を注入することによりPウェル(図示せず)を形成し、第4活性領域44内の半導体基板10の表面に対して垂直方向からN型不純物を注入することによりNウェル(図示せず)を形成する(ステップC4;図32、図27参照)。
Next, by using a lithography technique and an ion implantation technique, a P-type impurity is implanted from a direction perpendicular to the surface of the
次に、周知の方法により、メモリセル部(図27の35)において、素子分離領域11を含む半導体基板10の全面にマスク酸化膜76(例えば、シリコン酸化膜)を形成し、その後、マスク酸化膜76及び半導体基板10にワード線48用のトレンチ70を形成し、その後、トレンチ70の下部に絶縁膜72(例えば、シリコン酸化膜)を介してTiN膜48a及びW膜48bが形成されたワード線48を形成し、その後、トレンチ70におけるワード線48上にキャップ絶縁膜73(例えば、シリコン窒化膜)を埋め込み、その後、キャップ絶縁膜73を含むマスク酸化膜76上に層間絶縁膜77(例えば、シリコン酸化膜)を形成し、その後、共通ソースとなる部分の半導体基板10に通ずる開口部71を形成し、その後、開口部71から表れる半導体基板10にビットN型高濃度不純物拡散層75を形成する(ステップC5;図32参照)。これにより、第2活性領域42が2本のワード線48で更に3つの領域に区画される。
Next, a mask oxide film 76 (for example, a silicon oxide film) is formed on the entire surface of the
次に、第1活性領域41及び第3活性領域43上にゲート絶縁膜(図示せず)を形成し、その後、当該ゲート絶縁膜上に第1DOPOS膜13a(ドープポリシリコン膜)を形成し、その後、第1活性領域41及び第3活性領域43の第1DOPOS膜13a上、及び、第2活性領域42の層間絶縁膜77及びビットN型高濃度不純物拡散層75上のそれぞれに第2DOPOS膜13b(ドープポリシリコン膜)、導電積層膜13c(例えば、WSi/TiN/Ti膜:タングステンシリサイド/窒化チタン/チタン膜)、W膜13d(タングステン膜)、マスク窒化膜13e(例えば、シリコン窒化膜)をこの順に成膜する(ステップC6;図32参照)。尚、第1DOPOS膜と第2DOPOS膜の不純物ドープ量は、それぞれ異なるが、同じであってもよい。
Next, a gate insulating film (not shown) is formed on the first
次に、マスク窒化膜13e上にレジスト膜(図示せず)を形成し、その後、当該レジスト膜のゲートパターンをマスク窒化膜13eに転写し、その後、そのマスク窒化膜13eをマスクに、第1活性領域41及び第3活性領域43ではW膜13dから第1DOPOS膜13aまで、及び、第2活性領域42ではW膜13dから第2DOPOS膜13bまでをそれぞれエッチングする(ステップC7;図32参照)。これにより、第1活性領域41上を横断する一対の第1N型周辺ゲート配線39と、第3活性領域43上を横断する一対の第2N型周辺ゲート配線40と、第2活性領域42上を横断するビット線59と、が形成される。また、ステップC7では、サブワードドライバ部32aにおいて、図27で示される第1P型周辺ゲート配線38も第1N型周辺ゲート配線39と同じ材料構成で同時に形成される(図27参照)。
Next, a resist film (not shown) is formed on the
ここで、第1N型周辺ゲート配線39及び第2N型周辺ゲート配線40は、対応する活性領域41、43の最表面からの高さは270nm程度とすることができる。また、第1N型周辺ゲート配線39のL/S幅は、例えば、22nm/25nmとすることができる。また、第2N型周辺ゲート配線40のL/S幅は、例えば、20nm/30nmとすることができる。
Here, in the first N-type
次に、第1N型周辺ゲート配線39、第2N型周辺ゲート配線40、及びビット線59を覆うように半導体基板10の全面に、オフセット窒化膜15(シリコン窒化膜)を所定膜厚(例えば、5nm)、オフセット酸化膜16(シリコン酸化膜)を所定膜厚(例えば、5nm)、この順で成膜する(ステップC8;図33参照)。ここでは、オフセット窒化膜15とオフセット酸化膜16との積層膜を成膜しているが、オフセット窒化膜又はオフセット酸化膜の単層であってもよい。なお、イオン注入を考慮すると、イオン注入透過性の悪いオフセット窒化膜を単層で使用するのが都合よい。
Next, an offset nitride film 15 (silicon nitride film) is formed on the entire surface of the
次に、オフセット酸化膜16上にレジスト膜17を所定膜厚(例えば、オフセット酸化膜16の上面の最低面から370nm)で塗布する(ステップC9;図34参照)。ここで、レジスト膜17には、例えば、KrFレジストを用いることができるが、目標とする膜厚、現像後の開口径が達成できれば、i線用レジストでも、ArFレジストでも構わない。
Next, a resist
次に、第2活性領域42上の2本の第1N型周辺ゲート配線39間、及び、第3活性領域43の全域のそれぞれにレチクルを使用しながら露光し、現像する(ステップC10;図35参照)。これにより、2本の第1N型周辺ゲート配線39間、及びその上部、並びに、第3活性領域43の全域のレジスト膜17は除去され、図35(a)のように、レジスト膜17に開口部17aが形成される。なお、図示されていないが、第4活性領域(図27の44)の全域のレジスト膜17も除去される。
Next, exposure is performed between the two first N-type peripheral gate wirings 39 on the second
次に、レジスト膜17をマスクとして、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16を選択的に異方性のドライエッチングでエッチバックする(ステップC11;図36参照)。
Next, using the resist
ステップC11において、第1活性領域41では、開口部17a内の2本の第1N型周辺ゲート配線39間に位置するオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16に加え、2本のゲート配線13の上面の角部に位置するオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16並びにマスク窒化膜13eが除去され、凹部18a及び開口部18bが形成される。なお、凹部18aについては、やや強調した図になっている。それ以外の第1N型周辺ゲート配線39間の側壁に位置するオフセット窒化膜15とオフセット酸化膜16はサイドウォール状に残すことができる。
In Step C11, in the first
また、ステップC11において、第3活性領域43では、レジスト膜17に覆われていないので、第2N型周辺ゲート配線40の両側の側壁部のみにサイドウォール状のオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16を残すことができる。また、図示されていないが、第4活性領域(図27の44)でも、レジスト膜17に覆われていないので、第1P型周辺ゲート配線(図27の38)の両側の側壁部のみにオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16を残すことができる。
In Step C11, since the third
ステップC11でのドライエッチングでは、CF4やC2F4などのようなCxFy系(フロロカーボン系)のガスを主に使用して、半導体基板10(シリコン)のエッチングレートを極力抑えるように調整する。 In the dry etching in step C11, CF 4 and C 2 F 4 C x F y type, such as using mainly (fluorocarbon) gas, suppressed as much as possible as the etching rate of the semiconductor substrate 10 (silicon) Adjust to.
次に、レジスト膜(図36の17)を除去する(ステップC12;図37参照)。 Next, the resist film (17 in FIG. 36) is removed (step C12; see FIG. 37).
次に、第4活性領域(図27の44)及びメモリセル部35の全域にレジスト膜(図示せず)を形成し、その後、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16をマスクとして、開口部18bから露出する第1活性領域41、及び、第3活性領域43に、N型不純物(例えば、リン)をイオン注入することにより、N型低濃度不純物拡散層19a、19b、19c、19dを形成する(ステップC13;図38参照)。この時のイオン注入条件は、例えば、E(注入エネルギー)=4.0kev、φ(ドーズ量)=1.0×1014atoms/cm2とすることができ、N型低濃度不純物拡散層19a、19b、19c、19dの注入深さは、8.5nmに達する。
Next, a resist film (not shown) is formed all over the fourth active region (44 in FIG. 27) and the
次に、第4活性領域(図27の44)及びメモリセル部35上のレジスト膜(図示せず)を除去する(ステップC14)。
Next, the resist film (not shown) on the fourth active region (44 in FIG. 27) and the
次に、第4活性領域(図27の44)以外の領域をレジスト膜(図示せず)で覆い、その後、第4活性領域44にP型不純物(例えば、ボロン)をイオン注入することにより、P型低濃度不純物拡散層(図示せず)を形成する(ステップC15)。
Next, a region other than the fourth active region (44 in FIG. 27) is covered with a resist film (not shown), and then a P-type impurity (for example, boron) is ion-implanted into the fourth
次に、第4活性領域(図27の44)以外の領域上のレジスト膜(図示せず)を除去する(ステップC16)。 Next, the resist film (not shown) on the region other than the fourth active region (44 in FIG. 27) is removed (step C16).
次に、第1活性領域41以外の領域をレジスト膜46で覆い、その後、P型不純物(例えば、ボロン)を、半導体基板10の上面に対して垂直方向から所定範囲の角度(例えば、17度)の方向から半導体基板10にイオン注入することにより、第1活性領域41にN型低濃度不純物拡散層19aの下面乃至側面を覆うようにP型非対称注入層20cを形成する(ステップC17;図39参照)。
Next, a region other than the first
ここで、ステップC17における所定範囲の角度は、固定ではなく適時調整の範囲とする。例えば、20度であっても問題はない。また、開口部18bから露出した領域以外のドレインに相当する領域の第1活性領域41にも、P型非対称注入層20cよりも深さの浅いP型低濃度不純物拡散層20a、20bが形成される。
Here, the angle of the predetermined range in step C17 is not fixed, but is a range for timely adjustment. For example, there is no problem even if it is 20 degrees. In addition, P-type low-concentration impurity diffusion layers 20a and 20b having a depth smaller than that of the P-type
なお、P型低濃度不純物拡散層20a、20bは必須ではない。P型低濃度不純物拡散層20a、20bは、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16がマスクとなり、P型不純物の濃度がかなり抑えられるため、N型トランジスタ2、3への悪影響はない。さらに、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16が、厚くなってP型不純物が透過できず、P型低濃度不純物拡散層20a、20bが形成できなくとも特段問題はない。
Note that the P-type low-concentration impurity diffusion layers 20a and 20b are not essential. The P-type low-concentration impurity diffusion layers 20a and 20b have no adverse effect on the N-
ステップC17でのイオン注入条件は、例えば、E(注入エネルギー)=10.0kev、φ(ドーズ量)=4.2×1013atoms/cm2とすることができる。この場合、この2本の第1N型周辺ゲート配線39間の共通ソースとなる第1活性領域41での注入深さは33.0nm、2本の第1N型周辺ゲート配線39の各々のドレインとなる第1活性領域41での注入深さは15nmに達する。
The ion implantation conditions in step C17 can be, for example, E (implantation energy) = 10.0 kev and φ (dose amount) = 4.2 × 10 13 atoms / cm 2 . In this case, the implantation depth in the first
次に、半導体基板10の全面を覆うようにLDD絶縁膜21を成膜する(ステップC18;図40参照)。ここで、LDD絶縁膜21は、例えば、縦型LPCVD炉を用いて成膜することができる。また、LDD絶縁膜21の膜厚は、例えば、60nmとすることができる。
Next, an
次に、メモルセル部(図27の35)以外の領域をレジスト膜47で覆う(ステップC19;図41参照)。 Next, a region other than the memole cell portion (35 in FIG. 27) is covered with a resist film 47 (step C19; see FIG. 41).
次に、メモリセル部(図27の35)に形成されたLDD絶縁膜21及びオフセット酸化膜16を除去し、その後、レジスト膜(図41の47)を除去する(ステップC20;図42参照)。ここで、LDD絶縁膜21及びオフセット酸化膜16の除去では、レジスト膜(図41の47)をマスクとし、例えば、フッ酸系の薬液を用いることができる。
Next, the
次に、メモリセル部35上にレジスト膜(図示せず)を形成し、LDD絶縁膜21、オフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16を選択的に異方性のドライエッチングでエッチバックすることにより、第1N型周辺ゲート配線39及び第2N型周辺ゲート配線40のそれぞれの両側の側壁にサイドウォール膜21aを形成し、その後、メモリセル部35上のレジスト膜(図示せず)を除去する(ステップC21;図43参照)
Next, a resist film (not shown) is formed on the
ここで、2本の第1N型周辺ゲート配線39が互いに対向する側の反対側にある部分のサイドウォール膜21aと第1活性領域41との間にはオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16が介在しているが、2本の第1N型周辺ゲート配線39が互いに対向する側にある部分のサイドウォール膜21aと第1活性領域41との間にはオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16が介在しない部分がある。第2N型周辺ゲート配線40の両側にあるサイドウォール膜21aと第3活性領域43との間にはオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16が介在している。なお、図示されていないが、第4活性領域(図27の44)でも第1P型周辺ゲート配線38の両側にあるサイドウォール膜21aと第4活性領域(図27の44)との間にはオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16が介在している。
Here, the offset
次に、メモリセル部(図27の35)及びP型トランジスタ領域(図27の34)上にレジスト膜(図示せず)を形成し、その後、N型不純物(例えば、リン、ヒ素)をイオン注入することにより、第1活性領域41と第3活性領域43の露出部分にN型高濃度不純物拡散層22a〜22fを形成し、その後、メモリセル部(図27の35)及びP型トランジスタ領域(図27の34)上にレジスト膜(図示せず)を除去する(ステップC22;図44参照)。
Next, a resist film (not shown) is formed on the memory cell portion (35 in FIG. 27) and the P-type transistor region (34 in FIG. 27), and then N-type impurities (for example, phosphorus and arsenic) are ionized. By implantation, N-type high concentration impurity diffusion layers 22a to 22f are formed in the exposed portions of the first
ここで、ステップC22のイオン注入条件は、例えば、N型不純物のうちリンがE(注入エネルギー)=15.0kev、φ(ドーズ量)=4.0×1013atoms/cm2とし、N型不純物のうちヒ素がE(注入エネルギー)=18.0kev、φ(ドーズ量)=3.0×1015atoms/cm2とすることができる。また、共通ソース及び各ドレインとなる活性領域41、43での注入深さは、35.0nmとすることができる。
Here, the ion implantation conditions in step C22 are, for example, that phosphorous of N-type impurities is E (implantation energy) = 15.0 kev, φ (dose amount) = 4.0 × 10 13 atoms / cm 2, and N-type. Among the impurities, arsenic can be E (implantation energy) = 18.0 kev and φ (dose amount) = 3.0 × 10 15 atoms / cm 2 . Moreover, the implantation depth in the
次に、第4活性領域(図27の44)以外の領域にレジスト膜(図示せず)を形成し、その後、P型不純物(例えば、ボロンやゲルマニウムなど)をイオン注入することにより、第4活性領域(図27の44)の露出部分にP型高濃度不純物拡散層(図示せず)を形成し、その後、第4活性領域(図27の44)以外の領域にレジスト膜(図示せず)を除去する(ステップC23)。 Next, a resist film (not shown) is formed in a region other than the fourth active region (44 in FIG. 27), and then a P-type impurity (for example, boron or germanium) is ion-implanted, thereby A P-type high-concentration impurity diffusion layer (not shown) is formed in an exposed portion of the active region (44 in FIG. 27), and then a resist film (not shown) is formed in a region other than the fourth active region (44 in FIG. 27). ) Is removed (step C23).
次に、各不純物拡散層19a〜19d、20a、20b、22a〜22f及びP型非対称注入層20cを、N2雰囲気下、980℃の熱処理を加えることで活性化させる(ステップC24;図45参照)。
Next, the impurity diffusion layers 19a to 19d, 20a, 20b, 22a to 22f and the P-type
次に、半導体基板10の全面を覆うようにライナ窒化膜23(例えば、シリコン窒化膜)を形成する。ここで、ライナ窒化膜23は、例えば、縦型LPCVD炉で成膜し、膜厚を25nmとすることができる(ステップC25;図45参照)。また、ライナ窒化膜23は、次工程の改質処理(熱処理)で酸化が層間絶縁膜(図15の24)以外に及ぶのを防ぐ役割を果たす。
Next, a liner nitride film 23 (for example, a silicon nitride film) is formed so as to cover the entire surface of the
次に、半導体基板10の全面に層間絶縁膜24を形成する(ステップC26;図46参照)。ここで、層間絶縁膜24は、例えば、SOD膜を塗布し、熱処理(スチームアニール)で酸化膜に改質することによって形成することができる。
Next, the
次に、CMPで、ライナ窒化膜23の上面が表れるまで、層間絶縁膜24を平坦化する(ステップC27;図47参照)。
Next, the
次に、周知の手法を用いて、層間絶縁膜24及びライナ窒化膜において、第2活性領域42のドレインとなる部分に通ずる開口部78を形成し、その後、開口部78から露出する第2活性領域42に、N型不純物(例えば、リン)をイオン注入することにより容量N型高濃度不純物拡散層74を形成し、その後、開口部78の側壁にライナ絶縁膜79を形成し、その後、開口部78の下部に充填されたDOPOS膜81(ドープポリシリコン膜)を形成する(ステップC28;図48参照)。
Next, in the
次に、周知の手法を用いて、サブワードドライバ部(図27の32a)内の共通ソース及びドレインとなる部分に通ずる開口部25、49と、サブワードドライバ部32aの各周辺ゲート配線38、39、40に通ずる開口部(図示せず、図26、図27参照)と、メモリセル部35の端部でワード線48に通ずる開口部(図示せず、図26、図27参照)と、を形成し、その後、各開口部25、49(図示しない開口部を含む)から露出する部分(N型高濃度不純物拡散層22a〜22f等)と、開口部78から露出するDOPOS膜81とのそれぞれにシリサイド層26a〜26f(図示しないシリサイド層を含む、例えば、CoSi)を形成する(ステップC29;図49参照)。
Next, using well-known techniques,
次に、周知の手法を用いて、各開口部25、49、78(図示しない開口部を含む)の上部にバリア膜53a〜53cを介してプラグ部54a〜54cが充填し、その後、サブワードドライバ部32aにおける層間絶縁膜24上の所定の位置に、プラグ部54a、54bと接続されたW(タングステン)配線37(W膜37b:タングステン膜/WN膜37a:窒化タングステン膜)を形成する(ステップC30;図50参照)。
Next, using a well-known technique, the
最後に、周知の方法により、ストッパ窒化膜60、層間絶縁膜61、ビアプラグ63(W膜63b(タングステン膜)/TiN膜63a(窒化チタン膜))、層間絶縁膜82、キャパシタ84(上部電極87、容量絶縁膜86、下部電極85)、層間絶縁膜88、プレート電極90、プレート窒化膜91、層間絶縁膜92、多層配線層99(第1配線93、層間絶縁膜94、第2配線95、層間絶縁膜96、第3配線97、層間絶縁膜98)を形成する(ステップC31;図28〜図30参照)。
Finally, a
(効果)
実施形態2によれば、実施形態1と同様に、P型非対称注入層20cを形成する工程(ステップC17;図39参照)において、マスクとして、レジスト膜よりも薄いオフセット窒化膜15及びオフセット酸化膜16を使用しているため、斜めイオン注入時の注入角度に自由度が広がり、斜めイオン注入の効果をフルに発揮させることができ、トランジスタ性能を向上させることができる。また、ソース及び共通ソースを非対称構造とするに至って、レジスト膜で形成する際のレジスト膜厚の制限をなくすことができる。また、2本の第1N型周辺ゲート配線39が互いに対向する側の角部がエッチングによって凹んだ凹部18aを有するため、斜めイオン注入時の注入角度の自由度をさらに広げることができる。
(effect)
According to the second embodiment, as in the first embodiment, in the step of forming the P-type
なお、実施形態2では、図26及び図27で示される2つの第1N型周辺ゲート配線39間の共通ソースとなる部分について、実施形態1を適用したが、2つの第2N型周辺ゲート配線40間の共通ソースとなる部分についても適用できる。
In the second embodiment, the first embodiment is applied to the portion serving as a common source between the two first N-type
また、実施形態1、2は、N型トランジスタ(図1、図28の2、3)に用いた例を示しているが、P型トランジスタでも適用でき、同じ効果を得ることが確認されている。さらに、実施形態1、2は、DRAMに限定されず、デバイス全般においても適用することができる。
Moreover, although
(付記)
第1の視点に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板に、素子分離領域で囲まれた活性領域を形成する工程と、前記活性領域上を横断するように設けられ、互いに隣り合う第1ゲート配線及び第2ゲート配線を形成する工程と、前記活性領域、前記第1ゲート配線、及び、前記第2ゲート配線を覆うようにオフセット膜を形成する工程と、前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線との間の領域にある前記オフセット膜の一部が露出する開口部を有するレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクとして、前記開口部から露出した前記オフセット膜をエッチングする工程と、前記レジスト膜を除去する工程と、前記オフセット膜をマスクとして、前記活性領域に第1不純物を注入することにより、前記活性領域上に第1不純物拡散層を形成する工程と、前記オフセット膜をマスクとして、前記活性領域に第2不純物を注入することにより、前記活性領域上にて前記第1不純物拡散層の底面乃至側面を覆う第2不純物拡散層を形成する工程と、前記第1ゲート配線及び前記第2ゲート配線のそれぞれの側壁に前記オフセット膜を介してサイドウォール膜を形成する工程と、前記第1ゲート配線、前記第2ゲート配線、及び前記サイドウォール膜をマスクとして、前記活性領域に第3不純物を注入することにより、前記活性領域上に第3不純物拡散層を形成する工程と、を含む。
(Appendix)
A method of manufacturing a semiconductor device according to a first aspect includes a step of forming an active region surrounded by an element isolation region on a semiconductor substrate, and a first gate adjacent to each other provided so as to cross the active region Forming a wiring and a second gate wiring; forming an offset film so as to cover the active region; the first gate wiring; and the second gate wiring; and the first gate wiring and the second gate wiring. Forming a resist film having an opening exposing a part of the offset film in a region between the gate wiring and etching the offset film exposed from the opening using the resist film as a mask; Removing the resist film, and implanting a first impurity into the active region using the offset film as a mask, thereby expanding the first impurity on the active region. A second impurity diffusion layer that covers a bottom surface or a side surface of the first impurity diffusion layer on the active region by injecting a second impurity into the active region using the offset film as a mask. Forming a sidewall film on the respective sidewalls of the first gate wiring and the second gate wiring via the offset film, the first gate wiring, the second gate wiring, and Forming a third impurity diffusion layer on the active region by injecting a third impurity into the active region using the sidewall film as a mask.
前記半導体装置の製造方法において、前記第1不純物拡散層は、N型又はP型の不純物拡散層であり、前記第2不純物拡散層は、前記第1不純物拡散層とは反対導電型の不純物拡散層であり、前記第3不純物拡散層は、前記第1不純物拡散層とは同一導電型の不純物拡散層とすることができる。 In the method of manufacturing a semiconductor device, the first impurity diffusion layer is an N-type or P-type impurity diffusion layer, and the second impurity diffusion layer is an impurity diffusion having a conductivity type opposite to that of the first impurity diffusion layer. The third impurity diffusion layer may be an impurity diffusion layer having the same conductivity type as the first impurity diffusion layer.
前記半導体装置の製造方法において、前記第2不純物拡散層を形成する工程では、前記第2不純物の注入で、前記活性領域の上面に対して垂直方向から所定範囲の角度の方向から前記活性領域に注入することができる。 In the method of manufacturing the semiconductor device, in the step of forming the second impurity diffusion layer, the second impurity is implanted into the active region from a direction perpendicular to the upper surface of the active region. Can be injected.
前記半導体装置の製造方法において、前記所定範囲の角度は、17度以上かつ20度以下とすることができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device, the angle in the predetermined range may be not less than 17 degrees and not more than 20 degrees.
前記半導体装置の製造方法において、前記第2不純物拡散層を形成する工程では、前記オフセット膜で覆われた前記活性領域にも前記第2不純物を注入することにより、前記オフセット膜で覆われ前記活性領域上の位置に第4不純物拡散層を形成することができる。 In the method of manufacturing the semiconductor device, in the step of forming the second impurity diffusion layer, the active region covered with the offset film is implanted into the active region, thereby covering the active region covered with the offset film. A fourth impurity diffusion layer can be formed at a position on the region.
前記半導体装置の製造方法において、前記第4不純物拡散層は、前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線とが互いに対向する側の反対側の前記活性領域上に形成された前記第3不純物拡散層に接続することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device, the fourth impurity diffusion layer is formed of the third impurity diffusion layer formed on the active region opposite to the side where the first gate wiring and the second gate wiring face each other. Can be connected to the layer.
前記半導体装置の製造方法において、前記オフセット膜は、絶縁膜とすることができる。 In the semiconductor device manufacturing method, the offset film may be an insulating film.
前記半導体装置の製造方法において、前記オフセット膜は、シリコン窒化膜を含む絶縁膜とすることができる。 In the semiconductor device manufacturing method, the offset film may be an insulating film including a silicon nitride film.
前記半導体装置の製造方法において、前記サイドウォール膜は、絶縁膜とすることができる。 In the semiconductor device manufacturing method, the sidewall film may be an insulating film.
前記半導体装置の製造方法において、前記サイドウォール膜は、シリコン酸化膜とすることができる。 In the semiconductor device manufacturing method, the sidewall film may be a silicon oxide film.
前記半導体装置において、前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線とが互いに対向する側の前記活性領域上に、第1導電型の第1不純物拡散層と、第2導電型であるとともに、前記第1不純物拡散層の底面乃至側壁を覆う第2不純物拡散層と、を有することができる。 In the semiconductor device, a first impurity diffusion layer of a first conductivity type and a second conductivity type are formed on the active region on a side where the first gate wiring and the second gate wiring face each other. A second impurity diffusion layer covering a bottom surface or a side wall of the first impurity diffusion layer.
前記半導体装置において、前記第1導電型は、p型又はn型であり、前記第2導電型は、前記第1導電型とは反対導電型とすることができる。 In the semiconductor device, the first conductivity type may be a p-type or an n-type, and the second conductivity type may be a conductivity type opposite to the first conductivity type.
前記半導体装置において、前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線とが互いに対向する側及びその反対側のそれぞれの前記活性領域上に、前記第1導電型であるとともに、前記第1不純物拡散層を貫通する第3不純物拡散層を有することができる。 In the semiconductor device, the first impurity diffusion layer has the first conductivity type on the active region on the side where the first gate wiring and the second gate wiring face each other and on the opposite side thereof. A third impurity diffusion layer penetrating through the first impurity diffusion layer.
前記半導体装置において、前記第1不純物拡散層の不純物濃度は、前記第3不純物拡散層の不純物濃度よりも低くすることができる。 In the semiconductor device, the impurity concentration of the first impurity diffusion layer may be lower than the impurity concentration of the third impurity diffusion layer.
前記半導体装置において、前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線とが互いに対向する側の反対側の前記活性領域上にある前記第3不純物拡散層と前記第2不純物拡散層との間に、前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線とが互いに対向する側の反対側の前記活性領域上にある前記第3不純物拡散層と接続され、前記第2導電型である第4不純物拡散層を有することができる。 In the semiconductor device, between the third impurity diffusion layer and the second impurity diffusion layer on the active region opposite to the side where the first gate wiring and the second gate wiring face each other, The first gate line and the second gate line are connected to the third impurity diffusion layer on the active region opposite to the opposite side, and a fourth impurity diffusion layer of the second conductivity type is formed. Can have.
前記半導体装置において、前記第4不純物拡散層は、前記第2不純物拡散層よりも浅くすることができる。 In the semiconductor device, the fourth impurity diffusion layer may be shallower than the second impurity diffusion layer.
前記半導体装置において、前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線とが互いに対向する側の前記活性領域上に、第1導電型の第1不純物拡散層と、第2導電型であるとともに、前記第1不純物拡散層の底面乃至側壁を覆う第2不純物拡散層と、を有することができる。 In the semiconductor device, a first impurity diffusion layer of a first conductivity type and a second conductivity type are formed on the active region on a side where the first gate wiring and the second gate wiring face each other. A second impurity diffusion layer covering a bottom surface or a side wall of the first impurity diffusion layer.
前記半導体装置において、前記第1導電型は、p型又はn型であり、前記第2導電型は、前記第1導電型とは反対導電型とすることができる。 In the semiconductor device, the first conductivity type may be a p-type or an n-type, and the second conductivity type may be a conductivity type opposite to the first conductivity type.
なお、本発明の全開示(特許請求の範囲及び図面を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。また、本願に記載の数値及び数値範囲については、明記がなくともその任意の中間値、下位数値、及び、小範囲が記載されているものとみなされる。 It should be noted that the embodiments or examples can be changed or adjusted within the scope of the entire disclosure (including claims and drawings) of the present invention and based on the basic technical concept. In addition, various combinations or selections of various disclosed elements (including each element of each claim, each element of each embodiment or example, each element of each drawing, etc.) are possible within the scope of the entire disclosure of the present invention. It is. That is, the present invention naturally includes various variations and modifications that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the drawings, and the technical idea. Further, regarding numerical values and numerical ranges described in the present application, it is considered that any intermediate value, lower numerical value, and small range are described even if not specified.
1 半導体装置
2、3 N型トランジスタ
4、5 埋込型トランジスタ
6、7 N型トランジスタ
10 半導体基板
10a 素子分離溝
11 素子分離領域
11a ライナ絶縁膜
11b 埋込絶縁膜
12 活性領域
13 ゲート配線
13a 第1DOPOS膜
13b 第2DOPOS膜
13c 導電積層膜
13d W膜
13e マスク窒化膜
15 オフセット窒化膜(オフセット膜)
16 オフセット酸化膜(オフセット膜)
17 レジスト膜
17a、17b 開口
18a 凹部
18b 開口部
19、19a〜19f N型低濃度不純物拡散層(第1不純物拡散層)
20a、20b P型低濃度不純物拡散層(第4不純物拡散層)
20c P型非対称注入層(第2不純物拡散層)
20d P型非対称注入層
21 LDD絶縁膜
21a サイドウォール膜
22a、22b、22c N型高濃度不純物拡散層(第3不純物拡散層)
22d、22e、22f N型高濃度不純物拡散層(第3不純物拡散層)
23 ライナ窒化膜
24 層間絶縁膜
25、25a、25b、25c 開口部
26a、26b、26c、26d、26e、26f シリサイド層
27、28、29、30、31 コンタクトプラグ
27a、28a、29a プラグ部
27b、28b、29b パッド部
27c、28c、29c バリア膜
32 周辺回路部
32a サブワードドライバ部
32b センスアンプ部
32c クロス部
33 N型トランジスタ領域
34 P型トランジスタ領域
35 メモリセル部
37 W配線
37a WN膜
37b W膜
38 第1P型周辺ゲート配線
39 第1N型周辺ゲート配線
40 第2N型周辺ゲート配線
41 第1活性領域
42 第2活性領域
43 第3活性領域
44 第4活性領域
46、47 レジスト膜
48 ワード線
48a TiN膜
48b W膜
49 開口部
50、51、52 周辺コンタクトプラグ
53a、53b、53c バリア膜
54a、54b、54c プラグ部
56、57、58 周辺コンタクトプラグ
59 ビット線
60 ストッパ窒化膜
61 層間絶縁膜
62 下穴
63 ビアプラグ
63a TiN膜
63b W膜
64、65、66、67 W配線
66a WN膜
66b W膜
70 トレンチ
71 開口部
72 絶縁膜
73 キャップ絶縁膜
74 容量N型高濃度不純物拡散層
75 ビットN型高濃度不純物拡散層
76 マスク酸化膜
77 層間絶縁膜
78 開口部
79 ライナ絶縁膜
80 容量コンタクトプラグ
81 DOPOS膜
82 層間絶縁膜
83 開口部
84 キャパシタ
85 下部電極
86 容量絶縁膜
87 上部電極
88 層間絶縁膜
90 プレート電極
91 プレート窒化膜
92 層間絶縁膜
93 第1配線
94 層間絶縁膜
95 第2配線
96 層間絶縁膜
97 第3配線
98 層間絶縁膜
99 多層配線層
DESCRIPTION OF
16 Offset oxide film (offset film)
17 resist
20a, 20b P-type low concentration impurity diffusion layer (fourth impurity diffusion layer)
20c P-type asymmetric injection layer (second impurity diffusion layer)
20d P-type
22d, 22e, 22f N-type high concentration impurity diffusion layer (third impurity diffusion layer)
23 liner nitride film 24 interlayer insulating film 25, 25a, 25b, 25c opening 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f silicide layer 27, 28, 29, 30, 31 contact plug 27a, 28a, 29a plug part 27b, 28b, 29b Pad part 27c, 28c, 29c Barrier film 32 Peripheral circuit part 32a Sub word driver part 32b Sense amplifier part 32c Cross part 33 N-type transistor area 34 P-type transistor area 35 Memory cell part 37 W wiring 37a WN film 37b W film 38 1st P-type peripheral gate wiring 39 1st N-type peripheral gate wiring 40 2nd N-type peripheral gate wiring 41 1st active region 42 2nd active region 43 3rd active region 44 4th active region 46, 47 Resist film 48 Word line 48a TiN film 48b W film 49 Opening 50, 51, 52 Peripheral contact plug 53a, 53b, 53c Barrier film 54a, 54b, 54c Plug 56, 57, 58 Peripheral contact plug 59 Bit line 60 Stopper nitride film 61 Interlayer insulating film 62 Pilot hole 63 Via plug 63a TiN Film 63b W film 64, 65, 66, 67 W wiring 66a WN film 66b W film 70 Trench 71 Opening 72 Insulating film 73 Cap insulating film 74 Capacitance N type high concentration impurity diffusion layer 75 Bit N type high concentration impurity diffusion layer 76 Mask oxide film 77 Interlayer insulating film 78 Opening 79 Liner insulating film 80 Capacitor contact plug 81 DOPOS film 82 Interlayer insulating film 83 Opening 84 Capacitor 85 Lower electrode 86 Capacitor insulating film 87 Upper electrode 88 Interlayer insulating film 90 Plate electrode 91 Plate nitriding Membrane 92 layers Insulating film 93 First wiring 94 Interlayer insulating film 95 Second wiring 96 Interlayer insulating film 97 Third wiring 98 Interlayer insulating film 99 Multilayer wiring layer
Claims (20)
前記活性領域上を横断するように設けられ、互いに隣り合う第1ゲート配線及び第2ゲート配線を形成する工程と、
前記活性領域、前記第1ゲート配線、及び、前記第2ゲート配線を覆うようにオフセット膜を形成する工程と、
前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線との間の領域にある前記オフセット膜の一部が露出する開口部を有するレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜をマスクとして、前記開口部から露出した前記オフセット膜をエッチングする工程と、
前記レジスト膜を除去する工程と、
前記オフセット膜をマスクとして、前記活性領域に第1不純物を注入することにより、前記活性領域上に第1不純物拡散層を形成する工程と、
前記オフセット膜をマスクとして、前記活性領域に第2不純物を注入することにより、前記活性領域上にて前記第1不純物拡散層の底面乃至側面を覆う第2不純物拡散層を形成する工程と、
前記第1ゲート配線及び前記第2ゲート配線のそれぞれの側壁に前記オフセット膜を介してサイドウォール膜を形成する工程と、
前記第1ゲート配線、前記第2ゲート配線、及び前記サイドウォール膜をマスクとして、前記活性領域に第3不純物を注入することにより、前記活性領域上に第3不純物拡散層を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 Forming an active region surrounded by an element isolation region on a semiconductor substrate;
A step of forming a first gate line and a second gate line adjacent to each other provided to cross the active region;
Forming an offset film so as to cover the active region, the first gate wiring, and the second gate wiring;
Forming a resist film having an opening exposing a part of the offset film in a region between the first gate wiring and the second gate wiring;
Etching the offset film exposed from the opening using the resist film as a mask;
Removing the resist film;
Forming a first impurity diffusion layer on the active region by implanting a first impurity into the active region using the offset film as a mask;
Forming a second impurity diffusion layer covering a bottom surface or a side surface of the first impurity diffusion layer on the active region by injecting a second impurity into the active region using the offset film as a mask;
Forming a sidewall film on the respective sidewalls of the first gate wiring and the second gate wiring via the offset film;
Forming a third impurity diffusion layer on the active region by injecting a third impurity into the active region using the first gate wiring, the second gate wiring, and the sidewall film as a mask;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
前記第2不純物拡散層は、前記第1不純物拡散層とは反対導電型の不純物拡散層であり、
前記第3不純物拡散層は、前記第1不純物拡散層とは同一導電型の不純物拡散層である請求項1記載の半導体装置の製造方法。 The first impurity diffusion layer is an N-type or P-type impurity diffusion layer,
The second impurity diffusion layer is an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the first impurity diffusion layer,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the third impurity diffusion layer is an impurity diffusion layer having the same conductivity type as that of the first impurity diffusion layer.
前記半導体基板上に形成された素子分離領域と、
前記半導体基板において前記素子分離領域によって区画された活性領域と、
前記活性領域上を横断するように設けられるとともに、互いに隣り合う第1ゲート配線及び第2ゲート配線と、
前記第1ゲート配線及び前記第2ゲート配線の側壁を覆うオフセット膜と、
前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線の側壁を、前記オフセット膜を介して覆うサイドウォール膜と、
を備え、
前記第1ゲート配線と前記第2ゲート配線とが互いに対向する側にある、前記第1ゲート配線の第1方向の側にある前記サイドウォール膜と、前記第2ゲート配線の前記第1方向とは反対の第2方向の側にある前記サイドウォール膜とは、前記オフセット膜が前記活性領域に最も近くなった最底部の水平方向に面した側壁を覆い、
前記第1ゲート配線の前記第2方向の側にある前記サイドウォール膜と、前記第2ゲート配線の前記第1の方向の側にある前記サイドウォール膜とは、前記オフセット膜が前記活性領域に最も近くなった最底部の水平方向に面した側壁を覆わない半導体装置。 A semiconductor substrate;
An element isolation region formed on the semiconductor substrate;
An active region partitioned by the element isolation region in the semiconductor substrate;
A first gate line and a second gate line adjacent to each other provided to traverse the active region;
An offset film covering sidewalls of the first gate wiring and the second gate wiring;
A sidewall film that covers sidewalls of the first gate wiring and the second gate wiring through the offset film;
With
The sidewall film on the first direction side of the first gate wiring, the first gate wiring and the second gate wiring facing each other; and the first direction of the second gate wiring; The sidewall film on the opposite second direction side covers the horizontally-facing side wall of the bottom where the offset film is closest to the active region,
The sidewall film on the second direction side of the first gate wiring and the sidewall film on the first direction side of the second gate wiring are such that the offset film is in the active region. A semiconductor device which does not cover the side wall facing the horizontal direction of the bottommost part which is closest.
第1導電型の第1不純物拡散層と、
第2導電型であるとともに、前記第1不純物拡散層の底面乃至側壁を覆う第2不純物拡散層と、
を有する請求項11記載の半導体装置。 On the active region on the side where the first gate line and the second gate line face each other,
A first impurity diffusion layer of a first conductivity type;
A second impurity diffusion layer having a second conductivity type and covering a bottom surface or a side wall of the first impurity diffusion layer;
The semiconductor device according to claim 11.
前記第2導電型は、前記第1導電型とは反対導電型である請求項12記載の半導体装置。 The first conductivity type is p-type or n-type,
The semiconductor device according to claim 12, wherein the second conductivity type is a conductivity type opposite to the first conductivity type.
前記半導体基板上に形成された素子分離領域と、
前記半導体基板において前記素子分離領域によって区画された活性領域と、
前記活性領域上を横断するように設けられるとともに、互いに隣り合う第1ゲート配線及び第2ゲート配線と、
前記第1ゲート配線における前記第2ゲート配線側である第1方向にある側面に設けられた第1オフセット膜と、
前記第1ゲート配線における前記第1方向とは反対側でなる第2方向にある側面に設けられた第2オフセット膜と、
前記第2ゲート配線における前記第2方向にある側面に設けられた第3オフセット膜と、
前記第2ゲート配線における前記第1の方向にある側面に設けられた第4オフセット膜と、
前記第1オフセット膜上に積み重ねられた第1サイドウォール膜と、
前記第2オフセット膜上に積み重ねられた第2サイドウォール膜と、
前記第3オフセット膜上に積み重ねられた第3サイドウォール膜と、
前記第4オフセット膜上に積み重ねられた第4サイドウォール膜と、
を備え、
前記活性領域の上面に対して垂直方向における前記第1サイドウォール膜と前記半導体基板との間に、前記第1オフセット膜が多くとも部分的に存在し、
前記活性領域の上面に対して垂直方向における前記第3サイドウォール膜と前記半導体基板との間に、前記第3オフセット膜が多くとも部分的に存在し、
前記活性領域の上面に対して垂直方向における前記第2サイドウォール膜と前記半導体基板との間に、前記第2オフセット膜が全体的に存在し、
前記活性領域の上面に対して垂直方向における前記第4サイドウォール膜と前記半導体基板との間に、前記第4オフセット膜が全体的に存在する半導体装置。 A semiconductor substrate;
An element isolation region formed on the semiconductor substrate;
An active region partitioned by the element isolation region in the semiconductor substrate;
A first gate line and a second gate line adjacent to each other provided to traverse the active region;
A first offset film provided on a side surface in the first direction on the second gate wiring side of the first gate wiring;
A second offset film provided on a side surface in a second direction opposite to the first direction in the first gate wiring;
A third offset film provided on a side surface in the second direction of the second gate wiring;
A fourth offset film provided on a side surface of the second gate wiring in the first direction;
A first sidewall film stacked on the first offset film;
A second sidewall film stacked on the second offset film;
A third sidewall film stacked on the third offset film;
A fourth sidewall film stacked on the fourth offset film;
With
The first offset film is at least partially present between the first sidewall film and the semiconductor substrate in a direction perpendicular to the upper surface of the active region;
The third offset film is at least partially present between the third sidewall film and the semiconductor substrate in a direction perpendicular to the upper surface of the active region;
The second offset film is entirely present between the second sidewall film and the semiconductor substrate in a direction perpendicular to the upper surface of the active region,
A semiconductor device in which the fourth offset film entirely exists between the fourth sidewall film and the semiconductor substrate in a direction perpendicular to the upper surface of the active region.
第1導電型の第1不純物拡散層と、
第2導電型であるとともに、前記第1不純物拡散層の底面乃至側壁を覆う第2不純物拡散層と、
を有する請求項18記載の半導体装置。 On the active region on the side where the first gate line and the second gate line face each other,
A first impurity diffusion layer of a first conductivity type;
A second impurity diffusion layer having a second conductivity type and covering a bottom surface or a side wall of the first impurity diffusion layer;
The semiconductor device according to claim 18.
前記第2導電型は、前記第1導電型とは反対導電型である請求項19記載の半導体装置。 The first conductivity type is p-type or n-type,
The semiconductor device according to claim 19, wherein the second conductivity type is a conductivity type opposite to the first conductivity type.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200051650A (en) | 2017-09-06 | 2020-05-13 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device |
| CN112397512A (en) * | 2019-08-19 | 2021-02-23 | 美光科技公司 | Method of forming a microelectronic device, and related microelectronic device, memory device and electronic system |
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- 2015-01-07 JP JP2015001266A patent/JP2016127193A/en active Pending
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