首页 / 半导体器件

半导体器件实质审查 发明

技术领域

[0003] 本发明涉及半导体器件,例如,本发明涉及可以被应用于具有电阻元件的半导体器件的技术。

相关背景技术

[0004] 为了制造半导体器件,元件隔离区域形成在半导体衬底上,诸如MISFET(金属绝缘体半导体场效应晶体管)的半导体元件和电阻元件形成在半导体衬底中的、由器件隔离面积限定的有源面积中,并且多层布线结构形成在半导体衬底上。还存在使用SOI衬底作为半导体衬底的技术。
[0005] 以下列出了所公开的技术。
[0006] [专利文献1]日本未审查专利申请公开号2007‑242660
[0007] [专利文献2]日本未审查专利申请公开号H09‑219493
[0008] 专利文献1和专利文献2公开了涉及具有电阻元件的半导体器件的技术。

具体实施方式

[0042] 在以下实施例中,为方便起见,将分为多个节或实施例来进行描述,但是除具体说明之外,多个节或实施例并非相互独立,并且他们与修改示例、细节、补充描述或者部分或全部其他的描述有关。在以下实施例中,除了数值被明确指示且原则上被明确限定为具体数值的情况以外,元素的数量等(包括元素的数量、数值、量、范围等)不限于具体数值,但是可以不小于或等于具体数值。此外,在以下实施例中,当然,除了特别指定的情况以及原则上认为它们显然是必要的情况之外,构成元素(包括元素步骤等)不一定是必要的。类似地,在以下实施例中,当提及组件等的形状、位置关系等时,除了具体指定的情况和原则上认为显而易见的情况等之外,假设形状等与形状等基本近似或相似。这同样适用于上述数值和范围。
[0043] 在下文中,将参考附图来详细描述实施例。在用于解释实施例的所有附图中,具有相同功能的构件由相同的附图标记表示,并且其重复描述被省略。在以下实施例中,除特别必要外,相同或相似部分的描述原则上不再赘述。
[0044] 在实施例中使用的附图中,为了使得附图更容易看清,即使在截面图的情况下也可以省略阴影。此外,即使在平面图的情况下,也可以使用阴影来使得绘图更容易看到。
[0045] (实施例)
[0046] <半导体器件的结构>
[0047] 将参考附图来描述本实施例的半导体器件。图1是本实施例的半导体器件的局部放大平面图,并且图2至图6是本实施例的半导体器件的局部放大截面图。图1中A‑A线的截面图几乎对应于图2,图1中B‑B线的截面图几乎对应于图3,图1中C‑C线的截面图几乎对应于图4,并且图1中D‑D线的截面图几乎对应于图5。图1至图5对应于其中形成电阻元件3的电阻元件形成区域1B的平面图和截面图中的每一个图,并且图6对应于其中形成MISFET 2的MISFET形成区域1A的截面图。进一步地,图1所示的X方向和Y方向是与SOI衬底1的主表面基本平行的方向,并且X方向和Y方向彼此垂直。
[0048] 图1至图6中所示的本实施例的半导体器件是使用SOI(SOI:绝缘体上硅)衬底1的半导体器件。
[0049] 如图2至图6所示,SOI衬底1具有作为支撑衬底的化学物(支撑衬底)SB、在半导体衬底SB的主表面上形成的绝缘层(掩埋绝缘膜)BX以及在绝缘层BX的上表面上形成的半导体层SM。半导体衬底SB是用于支撑绝缘层BX之上的结构的支撑衬底,并且绝缘层BX也是半导体衬底。
[0050] 半导体衬底SB优选为例如由p‑型单晶硅制成的单晶硅衬底。例如,半导体衬底SB可以由电阻率为约1Ωcm至10Ωcm的单晶硅形成。半导体衬底SB的厚度可以是例如大约700μm至750μm。绝缘层BX优选为氧化硅膜,并且绝缘层BX的厚度可以为例如约10nm至20nm。当绝缘层BX为氧化硅膜时,绝缘层BX可以被视为掩埋式氧化膜,即,BOX(Buried Oxide)层。半导体层SM由单晶硅等制成。例如,半导体层SM可以由电阻率为约1Ωcm至10Ωcm的单晶硅形成。半导体层SM也可以被视为SOI层。半导体层SM的厚度比作为支撑衬底的半导体衬底SB的厚度薄,半导体层SM的厚度可以为例如约15nm至25nm。这些半导体衬底SB、绝缘层BX和半导体层SM、SOI衬底1被形成。
[0051] 如图2至图6所示,元件隔离区域(元件隔离结构)ST形成在SOI衬底1中。元件隔离区域ST由埋入元件隔离槽(元件隔离的沟槽)中的绝缘膜(例如,氧化硅膜)制成。元件隔离槽和填充元件隔离槽的元件隔离区域ST贯穿半导体层SM和绝缘层BX中的每一个层,并且元件隔离区域ST的底部部分在厚度方向上,达到半导体衬底SB的中间。即,元件隔离区域(元件隔离结构)ST被形成为使得元件隔离区域ST被嵌入在半导体层SM、绝缘层BX和半导体衬底SB之上形成的元件隔离槽中。
[0052] 本实施例的SOI衬底1具有MISFET形成区域1A和电阻元件形成区域1B,MISFET形成区域1A是形成MISFET的区域,电阻元件形成区域1B是形成电阻元件的区域。MISFET形成区域1A和电阻元件形成区域1B对应于同一SOI衬底1的主表面中彼此不同的平面区域。MISFET形成区域1A和电阻元件形成区域1B分别由例如如图1所示的元件隔离区域ST分割,由相应元件隔离区域ST包围。因此,MISFET形成区域1A和电阻元件形成区域1B可以被分别视为被元件隔离区域ST包围的有源区域。
[0053] MISFET(金属绝缘体半导体场效应晶体管)2形成在MISFET形成区域1A中的半导体层SM上。进而,电阻元件形成区域1B的半导体层SM、电阻元件3被形成。在SOI衬底1中,MISFET形成区域1A的半导体层SM和电阻元件形成区域1B的半导体层SM分别被元件隔离区域ST中的平面分割包围。
[0054] 此处,MISFET形成区域1A的半导体层SM被称为半导体层SMa,附图标记为SMa,电阻元件形成区域1B的半导体层SM被称为半导体层SMb,附图标记为SMb。半导体层SMa和半导体层SMb具有彼此相同的厚度。
[0055] MISFET形成区域1A的半导体层SM,即,半导体层SMa,侧表面与元件隔离区域ST接触,底表面与绝缘层BX接触,半导体层SMa变成了被绝缘层BX和元件隔离区域ST包围的状态。即,半导体层SMa的底表面被绝缘层BX覆盖,半导体层SMa的侧表面被元件隔离区域ST覆盖。此外,电阻元件形成区域1B的半导体层SM,即,半导体层SMb,侧表面与元件隔离区域ST接触,底表面与绝缘层BX接触,其成为被绝缘层BX和元件隔离区域ST包围的状态。即,半导体层SMb的底表面被绝缘层BX覆盖,半导体层SMb的侧表面被元件隔离区域ST覆盖。在每个平面图中,半导体层SMa和半导体层SMb被元件隔离区域ST包围,因此,被元件隔离区域ST彼此间隔开。
[0056] 首先,将描述在MISFET形成区域1A中形成的MISFET 2(参见图6)。
[0057] MISFET2具有穿过半导体层SMa上的栅极绝缘膜GF形成的栅电极GE。栅电极GE由例如多晶硅制成。在栅电极GE的侧壁上,侧壁隔离物SW2被形成为侧壁绝缘膜。
[0058] 半导体层(外延半导体)EP形成在半导体层SMa的、位于包括栅电极GE和侧壁SW2的结构两侧的区域上。即,半导体层EP形成在半导体层SMa的、未被栅电极GE和侧壁SW2覆盖的区域上。半导体层EP是通过外延生长形成的外延半导体层,例如由硅(单晶硅)制成。
[0059] 此处,在包括栅电极GE和侧壁间隔物SW2的结构两侧上形成的半导体层EP中的一个半导体层EP被称为半导体部分(外延半导体部分)EP1a,另一个被称为半导体部分(外延半导体部分)EP1b。即,在半导体层SMa上形成的半导体层EP具有在半导体层SMa上彼此间隔形成的半导体部EP1a、EP1b。半导体部分EP1a和半导体部分EP1b经由其之间的栅电极GE和侧壁间隔物SW2彼此间隔开。因此,半导体部分EP1a和半导体部分EP1b由彼此相同的材料(此处是单晶硅)制成,并且也具有彼此相同的厚度。在平面图中,栅电极GE被设置在半导体部分EP1a和半导体部分EP1b之间。
[0060] 在MISFET形成区域1A中,MISFET 2的源极‑漏极区域(用于源极或漏极的半导体区域)被形成在半导体层EP、SMa中。具体地,在半导体层SMa中形成的n‑型半导体区域EX以及在半导体层EP和半导体层SMa的每一个层中形成的n+型半导体区域SD、LDD(轻掺杂漏极Lightly Doped Drain)结构的源极漏极区域被形成。n+型半导体区域SD的杂质浓度(n型杂质浓度)比n‑型半导体区域EX的杂质浓度(n型杂质浓度)高。
[0061] 在MISFET形成区域1A中,n‑型半导体区域EX被形成在半导体层SMa的位于侧壁间隔物SW2正下方的区域中。在MISFET形成区域1A中,n+型半导体区域SD被形成在半导体层EP之上以及位于半导体层EP下方的半导体层SMa的区域之上。在半导体层SMa中,位于栅电极GE正下方的区域成为MISFET 2的沟道形成区域。n‑半导体区域EX被形成在沟道形成区域EX的两侧上,与沟道形成区域EX接触。n+型半导体区域SD与n‑型半导体区域EX相邻,并且n‑型半导体区域EX介于n+型半导体区域SD与沟道形成区域之间。
[0062] 在栅电极GE和侧壁间隔物SW2两侧上形成的两个(一对)n+半导体区域SD中的一个n+半导体区域SD是构成MISFET 2的源极区域,并且另一个是构成MISFET 2的漏极区域。包括源极区域的n+型半导体区域SD被形成在半导体EP1a和下层半导体层SMa之上,并且包括漏极区域的n+型半导体区域SD被形成在半导体EP1b和下层半导体层SMa之上。
[0063] 金属硅化物层(金属化合物层)MS分别形成在栅电极GE和n+半导体区域SD的表面(上层)上。更具体地,金属硅化物层MS被形成在构成n+型半导体区域SD的半导体层EP(半导体部分EP1a、EP1a)的表面(上层部分)上。
[0064] 接着,将对在电阻元件形成区域1B中形成的电阻元件3进行描述(参见图1至图5)。
[0065] 在半导体层SMb(外延半导体)EP上形成半导体层。在电阻元件形成区域1B中,半导体层EP未形成在整个半导体层SMb上,而是部分地形成在半导体层SMb上。半导体层EP是通过外延生长形成的外延半导体层,例如由硅(单晶硅)制成。
[0066] 在半导体层SMb上形成的半导体层EP具有在半导体层SMb上彼此分离地形成的半导体部分(外延半导体部分)EP2a、EP2b。因此,半导体部分EP2a和半导体部分EP2b通过外延生长形成,由彼此相同的材料(此处是单晶硅)制成,并且也具有彼此相同的厚度。
[0067] 在电阻元件形成区域1B上形成的半导体层EP(半导体部分EP2a、EP2b)以及在MISFET形成区域1A上形成的半导体层EP(半导体部分EP1a、EP1b)在相同的步骤(相同的外延生长步骤)中形成)。因此,在电阻元件形成区域1B上形成的半导体层EP(半导体部分EP2a、EP2b)以及在MISFET形成区域1A上形成的半导体层EP(半导体部分EP1a、EP1b)由彼此相同的材料制成(此处是单晶硅),也具有彼此相同的厚度。
[0068] 电阻元件3、半导体层SMb上形成的半导体层EP和半导体层SMb(半导体部分EP2a、EP2b),如果半导体层SMb、EP由硅制成,则电阻元件3可以被视为硅电阻元件。
[0069] 在图1至图5的情况下,半导体部分EP2a形成在半导体层SMb上、处于半导体层SMb的延伸方向(X方向)上的一个端部处,半导体部分EP2b形成在半导体层SMb上、处于半导体层SMb的延伸方向(X方向)上的另一端部处。半导体部分EP2a和半导体部分EP2b彼此分离。
[0070] 半导体层SMb具有位于半导体部分EP2a正下方的区域(连接部分、端部)RG1a、位于半导体部分EP2b正下方的区域(连接部分、端部)RG1b、以及区域(元件部分、中央部分)RG2,区域RG2位于区域RG1a和区域RG1b之间,并且其上没有形成半导体层EP。半导体部分EP2a形成在半导体层SMb的区域RG1a上,半导体部分EP2b形成在半导体层SMb的区域RG1b上,但是半导体层EP不形成在半导体层SMb的区域RG2上。区域RG1a也可以被视为半导体层SMb的、其上形成半导体部分EP2a的区域。另外,区域RG1b也可以被视为半导体层SMb的、其上形成半导体部EP2b的区域。此外,区域RG2可以被视为半导体层SMb的、没有形成半导体层EP的区域。
[0071] 金属硅化物层(金属化合物层)MS形成在半导体部分EP2a和半导体部分EP2b的每个表面(上层部分)上。与金属硅化物层MS相对应的半导体层SMb的表面没有形成。在半导体层SMb中,未被半导体层EP(半导体部分EP2a、EP2b)覆盖的区域RG2的表面(上表面)被绝缘膜图案(经图案化的绝缘膜)ZMP2覆盖。另外,在半导体部分EP2a、EP2b的相应表面(上表面)之中,未形成金属硅化物层MS的区域也被经图案化的绝缘膜ZMP2覆盖。进一步地,半导体层SMb的表面上的绝缘膜图案ZMP2位于区域RG2中,使得每个半导体部分EP2a、EP2b的表面上的绝缘膜图案ZMP2被一体地连接,绝缘膜图案ZMP2也形成于每个半导体部分EP2a、EP2b的侧表面(彼此面对的侧表面)上。为此,金属硅化物层MS形成在相应半导体部分EP2a、EP2b未被绝缘膜图案ZMP2覆盖的表面区域中,并且绝缘膜图案ZMP2是用作硅化物阻挡层来防止形成金属硅化物层MS的膜。
[0072] 绝缘膜(层间绝缘膜)L1形成在SOI衬底1的主表面上,以作为层间绝缘膜来覆盖栅电极GE、侧壁间隔物SW2、半导体层SM、EP和金属硅化物层MS。贯穿绝缘膜L1的接触孔(通孔、孔)CT形成在绝缘膜L1中,并且导电插塞(接触插塞)PG形成(嵌入)在接触孔CT中。多个插塞PG被形成,并且多个插塞PG包括与栅电极GE连接的插塞PG、与n+半导体区域SD连接的插塞PG、与半导体部分EP2a连接的插塞PG以及与半导体部分EP2b连接的插塞PG。每个插塞PG的底表面与金属硅化物层MS接触。
[0073] 此处,在n+型半导体区域SD上布置并且与n+型半导体区域SD电连接的插塞PG被称为插塞PG1a。此外,在栅电极GE上布置并且与栅电极GE电连接的插塞PG被称为插塞PG1b。此外,在半导体部分EP2a上布置并且与半导体部分EP2a电连接的插塞PG被称为插塞PG2a。此外,在半导体部分EP2b上布置并且与半导体部分EP2b电连接的插塞PG被称为插塞PG2b。具有内嵌式插塞PG2a的接触孔CT被称为接触孔CT2a,并且具有内嵌式插塞PG2b的接触孔CT被称为接触孔CT2b。
[0074] 插塞PG1a与n+型半导体区域SD的表面(上层部分)上形成的金属硅化物层MS接触,并且经由金属硅化物层MS而与n+型半导体区域SD电连接。此外,插塞PG1b与栅电极GE的表面(上层部分)上形成的金属硅化物层MS接触,并且经由金属硅化物层MS而与栅电极GE电连接。此外,插塞PG2a与半导体部分EP2a的表面(上层部分)上形成的金属硅化物层MS接触,并且借助金属硅化物层MS而与半导体部分EP2a电连接。此外,插塞PG2b与半导体部分EP2b的表面(上层部分)上形成的金属硅化物层MS接触,并且借助金属硅化物层MS而被电连接到半导体部分EP2b。
[0075] 在绝缘膜L1上嵌入插塞PG,形成绝缘膜L2,在绝缘膜L2中形成槽(布线槽),形成(嵌入)布线M1。布线M1经由插塞PG而与n+半导体区域SD、栅电极GE、半导体部分EP2a、半导体部分EP2b等电连接。
[0076] 此处,与插塞PG2a连接的布线M1被称为布线M1a。此外,与插塞PG2连接的布线M1被称为布线M1b。布线M1a与上表面的插塞PG2a接触,并且电连接到插塞PG2a。此外,布线M1b与上表面的插塞PG2b接触,并且电连接到插塞PG2b。因此,布线M1a经由插塞PG2a而与半导体部分EP2a表面的金属硅化物层MS电连接,并且进而经由金属硅化物层MS而与半导体部分EP2a电连接。此外,布线M1b经由插塞PG2b而与半导体部分EP2b的表面的金属硅化物层MS电连接,并且进而经由金属硅化物层MS而与半导体部分EP2b电连接。
[0077] 尽管位于比布线M1更上层的布线被形成,但是绝缘膜L2和布线M1之上的结构将不再示出和描述。
[0078] 电阻元件3包括电阻元件形成区域1B的半导体层SM(即,半导体层SMb),在半导体层SMb上形成半导体层EP(具体而言为半导体部分EP2a、EP2b)。从布线M1a,通过插塞PG2a,预定电位(电压)被施加到半导体部分EP2a表面的金属硅化物层MS,同样,从布线M1b,通过插塞PG2b,预定电位(电压)被施加到半导体部分EP2b的表面的金属硅化物层MS。当布线M1a的电位(电压)与布线M1b的电位(电压)之间存在差时,即,当插塞PG2a的电位(电压)与插塞PG2b的电位(电压)之间存在差时,电流流过电阻元件3。例如,如果布线M1a的电位(电压)高于布线M1b的电位(电压),则高电位(高电压)从插塞PG2a施加到半导体部分EP2a的表面的金属硅化物层MS,低电位(低电压)从插塞PG2b被施加到半导体部分EP2b的表面的金属硅化物层MS。结果,电流通过半导体部分EP2a表面上的金属硅化物层MS、半导体部分EP2a、位于区域RG1a中的半导体层SMb、位于区域RG2中的半导体层SMb、位于区域RG1b中的半导体层SMb、半导体部分EP2b和位于半导体部分EP2b表面上的金属硅化物层MS,从插塞PG2a流向插塞PG2b。此外,如果布线M1b的电位(电压)高于布线M1a的电位(电压),则高电位(高电压)从插塞PG2b施加到半导体部分EP2b的表面的金属硅化物层MS,同时低电位(低电压)从插塞PG2a施加到半导体部分EP2a表面的金属硅化物层MS。结果,电流通过半导体部分EP2b表面上的金属硅化物层MS、半导体部分EP2b、位于区域RG1b中的半导体层SMb、位于区域RG2中的半导体层SMb、位于区域RG1a中的半导体层SMb、半导体部分EP2a和位于半导体部分EP2a表面上的金属硅化物层MS,从插塞PG2b流向插塞PG2a。
[0079] 主要确定电阻元件3的电阻的是半导体层SMb的区域RG2。因为,半导体层SMb的区域RG2由于厚度薄,所以在半导体层SMb的区域RG2中,与电流流动方向基本垂直的截面区域减小。通过减小半导体层SMb的区域RG2的厚度,可以增加电阻元件3的电阻。电阻元件3的电阻值也由半导体层SMb的区域RG2中的杂质浓度来限定,通过降低半导体层SMb的区域RG2中的杂质浓度,电阻元件3的电阻值增加,同样,通过增加半导体层SMb的区域RG2中的杂质浓度,电阻元件3的电阻值减小。
[0080] 图7是示出本实施例的半导体器件中包括的电路示例的电路图。
[0081] 电阻元件3可以在各种电路中使用,在图7中,使用电阻元件3用作偏置电流发生部分4的组件。MISFET 2也可以在各种电路中使用,但在图7的情况下,MISFET 2被连接到偏置电流发生部分4。
[0082] <制造半导体器件的方法>
[0083] 将参考附图来描述本实施例的半导体器件的制造方法。图8至图25是制造本实施例的半导体器件的方法期间的局部放大截面图。在图8至图25的每个图中,与上述图6相对应的截面(MISFET形成区域1A的截面)以及与上述图2相对应的截面(电阻元件形成区域1B的截面)被示出。
[0084] 首先,如图8所示,制备SOI衬底1。从图8可以看出,SOI衬底1包括作为支撑衬底的半导体衬底SB、在半导体衬底SB的主表面上形成的绝缘层BX、在绝缘层BX的上表面上形成的半导体层SM等。
[0085] 尽管制造SOI衬底1的方法没有限制,但是SOI衬底1可以通过例如SIMOX(硅注入氧化物法)、键合法、智能切割工艺等来制造。
[0086] 接下来,如图9所示,元件隔离区域ST形成在SOI衬底1中。
[0087] 为了形成元件隔离区域ST,例如,贯穿半导体层SM和绝缘层BX中的每一个层并且底部部分到达衬底SB的元件隔离槽ST1通过使用光刻技术和干法蚀刻技术等而形成在SOI衬底1(半导体层SM)的主表面上。由于元件隔离槽ST1贯穿半导体层SM和绝缘层BX中的每一个层,使得底部部分到达衬底SB(即,元件隔离槽ST1的底部部分在其厚度方向上位于衬底SB的中间位置),衬底SB在元件隔离槽ST1的底部部分处被暴露。然后,元件隔离区域ST可以通过使用成膜技术和CMP技术等在元件隔离槽ST1中嵌入绝缘膜来形成。例如,通过形成绝缘膜使得元件隔离槽ST1被绝缘膜掩埋,并且通过使用CMP(化学机械抛光)法等去除元件隔离槽ST1外部的绝缘膜,由元件隔离槽ST1中嵌入的绝缘膜制成的元件隔离区域ST被形成在SOI衬底1的主表面上。
[0088] 在SOI衬底1中,通过形成元件隔离区域ST,半导体层SM被划分为多个区段(即,有源区域),并且构成相应有源区域的半导体层SM被元件隔离区域ST包围。位于MISFET形成区域1A中的半导体层SM是半导体层SMa,并且位于电阻元件形成区域1B中的半导体层SM是半导体层SMb。每个半导体层SMa、SMb的底表面与绝缘层BX接触。此外,每个半导体层SMa、SMb的侧表面与元件隔离区域ST接触。
[0089] 接下来,如图10所示,在MISFET形成区域1A中,在SOI衬底1的主表面上,即,在半导体层SM(SMa)的主表面上,借助栅极绝缘膜GF形成栅电极GE。在栅电极GE的上部,可以形成具有与栅电极GE相同平面形状的绝缘膜(帽绝缘膜)CP。本实施例的栅电极GE的厚度例如为100nm。
[0090] 将描述栅极绝缘膜GF和栅电极GE形成步骤的具体示例。首先,在SOI衬底1的主表面上,即,在半导体层SM的主表面上,在形成用于栅极绝缘膜GF的绝缘膜之后,绝缘膜上针对栅电极GE的导电膜(例如,多晶硅膜)用于在导电膜上形成绝缘膜(绝缘膜稍后变成绝缘膜CP)。在该阶段中,针对栅电极GE的导电膜和其上的绝缘膜的层压膜形成在MISFET形成区域1A和电阻元件形成区域1B两者上。然后,通过使用光刻技术和蚀刻技术,将针对栅电极GE的导电膜和其上的绝缘膜的层压膜图案化,可以形成由经图案化的导电膜制成的栅电极GE。栅电极GE形成在MISFET形成区域1A中、在栅电极GE和半导体层SM之间,残留有栅极绝缘膜GF的绝缘膜,即,栅极绝缘膜GF。此外,在栅电极GE上,绝缘膜CP以与栅电极GE基本相同的平面形状图案化的状态被形成。在电阻元件形成区域1B中,针对栅电极GE的导电膜和其上的绝缘膜的整个层压膜被去除。此外,在栅极绝缘膜GF的绝缘膜中,除了被栅电极GE覆盖的部分之外,可以通过执行在针对栅电极GE的导电膜的图案化过程中执行的干法蚀刻,或者干法蚀刻之后的湿法蚀刻而被去除。这样,栅极绝缘膜GF和栅电极GE未形成在SOI衬底1中,而是形成在MISFET形成区域1A、电阻元件形成区域1B中。
[0091] 在下文中,MISFET形成区域1A上形成的栅极绝缘膜GF及GF上的栅电极GE和GE上的绝缘膜CP的层压体被称为层压体LM1。
[0092] 接下来,如图11所示,在SOI衬底1的主表面上,即,在半导体层SM的主表面上,为了覆盖层压体LM1,形成绝缘膜ZM1。绝缘膜ZM1例如由氧化硅膜形成,并且可以通过CVD(化学气相沉积)法等而形成。此处,当单个绝缘膜作为另一形式的绝缘膜ZM1时,绝缘膜ZM1也可以是通过将多个绝缘膜层压而获得的层压绝缘膜。
[0093] 接下来,如图11所示,光致抗蚀剂图案RP1使用光刻技术而形成在绝缘膜ZM1上。光致抗蚀剂图案RP1形成在电阻元件形成区域1B上,而不形成在MISFET形成区域1A上。
[0094] 绝缘膜ZM1然后使用各向异性蚀刻技术而被回蚀刻。通过该回蚀刻过程,如图12所示,在MISFET形成区域1A中,绝缘膜ZM1保留在层压体LM1的侧壁上,作为侧壁间隔物(侧壁绝缘膜)SW1。另外,在电阻元件形成区域1B中,绝缘膜ZM1保留在光致抗蚀剂图案RP1的下方,作为绝缘膜图案(经图案化的绝缘膜)ZMP1。同时,其他绝缘膜ZM1被去除。此后,如图13所示,光致抗蚀剂图案RP1通过灰化等被去除。
[0095] 这样,在MISFET形成区域1A中,侧壁间隔物(侧壁绝缘膜)SW1形成在层压体LM1的侧壁上、电阻元件形成区域1B中,绝缘膜图案ZMP1形成在半导体层SM上。在电阻元件形成区域1B中,半导体层SM具有被绝缘膜图案ZMP1覆盖的部分和未被绝缘膜图案ZMP1覆盖的部分。
[0096] 接下来,如图14所示,通过外延生长的方法,形成半导体层(外延层)EP。半导体层EP形成在半导体层SM的暴露表面上。在MISFET形成区域1A中,半导体层EP形成在未被层压体LM1和半导体层SMa的侧壁间隔物SW1覆盖的部分上。即,在MISFET形成区域1A中,半导体层EP形成在半导体层SMa的区域上,该区域位于包括层压体LM1和层压体LM1的侧壁上形成的侧壁间隔物SW1的结构的两侧上。此外,在电阻元件形成区域1B中,半导体层EP形成在半导体层SMb未被绝缘膜图案ZMP1覆盖的部分上。半导体层EP例如由硅(单晶硅)制成。如上所述,半导体层EP具有在MISFET形成区域1A上形成的半导体部分EP1a、EP1b以及在电阻元件形成区域1B上形成的半导体部分EP2a、EP2b。
[0097] 侧壁间隔物SW1和经图案化的绝缘体ZMP1然后如图15所示被蚀刻掉。在该蚀刻期间,还可以去除栅电极GE上的绝缘膜CP。此外,在该蚀刻中,与侧壁间隔物SW1和绝缘膜图案ZMP1相比,通过在半导体层EP、SM和栅电极GE难以蚀刻的条件下执行蚀刻,可以抑制或防止半导体层EP、SM和栅电极GE被蚀刻。
[0098] 接下来,如图16所示,诸如磷(P)或砷(As)的n型杂质被离子注入MISFET形成区域1A和电阻元件形成区域1B中的半导体层SM1(EP、SM)中。该离子注入在下文中被称为离子注入IM1并且在图16中由箭头示意性地指示。通过该离子注入IM1,在MISFET形成区域1A中,n型杂质被离子注入半导体层SM和EP中的栅电极GE的两侧上的区域中,从而形成n型半导体区域EX(延伸区域和LDD区域)。此外,在该离子注入IM1中,由于栅电极GE可以用作掩模(离子注入阻挡掩模),在MISFET形成区域1A中,位于半导体层SM的栅电极GE正下方的区域,n型杂质未被注入。此外,在该离子注入IM1中,n型杂质可以被注入到电阻元件形成区域1B中的几乎整个半导体层EP和SM中。
[0099] 接下来,如图17所示,侧壁间隔物SW2在栅电极GE的侧壁上形成为侧壁绝缘膜。侧壁间隔物SW2例如在SOI衬底1的主表面(整个主表面)上,通过形成用于形成侧壁间隔物SW2的绝缘膜来覆盖栅电极GE和半导体层EP,通过各向异性蚀刻技术执行回蚀,绝缘膜可以形成。
[0100] 侧壁间隔物SW2形成在MISFET形成区域1A中的栅电极GE的侧壁上。在图17中,在电阻元件形成区域1B中,示出了在半导体层EP的侧壁上没有形成侧壁间隔物SW2的情况。
[0101] 作为另一形式,当在MISFET形成区域1A中的栅电极GE的侧壁上形成侧壁间隔物SW2时,在电阻元件形成区域1B中,可以在半导体层EP的侧壁上形成侧壁间隔物。在该情况下,在电阻元件形成区域1B中的半导体层EP的侧壁上形成的侧壁间隔物由与MISFET形成区域1A中的栅电极GE的侧壁上形成的侧壁间隔物SW2相同的绝缘体制成。然而,半导体层EP的厚度(高度)小于栅电极GE(较低)的厚度(高度),在电阻元件形成区域1B中,半导体层EP侧壁上的侧壁间隔物几乎没有形成,因此,即使在半导体层EP的侧壁上形成侧壁间隔物,其尺寸(厚度)也小于侧壁间隔物SW2。因此,即使侧壁间隔物形成在电阻元件形成区域1B中的半导体层EP的侧壁上时,通过后续的蚀刻步骤(包括清洗过程),电阻元件形成区域1B中的半导体层EP的侧壁上的侧壁间隔物也可以被去除。
[0102] 接下来,如图18所示,诸如磷(P)或砷(As)的n型杂质被离子注入到MISFET形成区域1A和电阻元件形成区域1B中的半导体层EP和SM中。该离子注入在下文中被称为离子注入IM2并且在图18中由箭头示意性地指示。通过该离子注入IM2,在MISFET形成区域1A中,n型杂质被离子注入到半导体层EP和半导体层SM中的栅电极GE和侧壁间隔物SW2两侧上的区域中,从而形成n+型半导体区域SD。此外,在该离子注入IM2中,由于栅电极GE和侧壁间隔物SW2可以充当掩模(离子注入阻挡掩模),因此在MISFET形成区域1A中,位于半导体层SM的栅电极GE和侧壁间隔物SW2正下方的区域未被注入n型杂质。此外,在该离子注入IM2中,n型杂质可以被注入到电阻元件形成区域1B中的几乎整个半导体层EP和SM中。
[0103] 在MISFET形成区域1A中,在离子注入IM1中,半导体层EP和半导体层SMa中未被栅电极GE覆盖的区域,n型杂质被注入,在离子注入IM2中,半导体层EP、半导体层SMa中的栅电极GE以及未被侧壁间隔物SW2覆盖的区域,n型杂质被注入。离子注入IM2的剂量大于离子注入IM1的剂量,并且n+型半导体区域SD的n型半导体密度高于n‑型半导体区域EX。附加地,由于离子注入IM2的剂量大于离子注入IM1的剂量,电阻元件形成区域1B中的半导体层EP和SM的杂质浓度(n型杂质浓度)主要由离子注入IM2来限定。电阻元件形成区域1B中的半导体层EP和SM(即,半导体部分EP2a、EP2a和半导体层SMa)的杂质浓度(n型杂质浓度)与MISFET形成区域1A中的n+型半导体区域SD的杂质浓度(n‑型杂质浓度)基本相同。n‑型半导体区域EX和n+型半导体区域SD形成用于MISFET的源极或漏极的半导体区域(具有LDD(轻掺杂漏极)结构的半导体区域)。
[0104] 接下来,根据需要,活化退火被执行,活化退火是用于将目前引入的杂质活化的热处理。
[0105] 接下来,如图19所示,绝缘膜ZM2形成在SOI衬底1的主表面上,以覆盖MISFET形成区域1A中的栅电极GE、侧壁间隔物SW2和n+型半导体区域SD,并且覆盖电阻元件形成区域1B中的半导体层EP和SM。绝缘膜ZM2例如由氧化硅膜形成,并且可以通过CVD法等来形成。
[0106] 接下来,如图19所示,光致抗蚀剂图案RP2使用光刻技术形成在绝缘膜ZM2上。光致抗蚀剂图案RP2主要形成在电阻元件形成区域1B上。
[0107] 光致抗蚀剂图案RP2然后被用作蚀刻掩模来蚀刻绝缘膜ZM2。在该蚀刻步骤中,光致抗蚀剂图案RP2下方的绝缘膜ZM2保留为绝缘膜图案(经图案化的绝缘膜)ZMP2,另一绝缘膜ZM2被蚀刻去除。此后,光致抗蚀剂图案RP2通过灰化等被去除,并且图20示出了该步骤。在该图案中,在电阻元件形成区域1B、半导体层EP中,经图案化的绝缘膜ZMP2形成在SM上。
在电阻元件形成区域1B中,半导体层SMa未被半导体层EP覆盖的区域(对应于区域RG2)优选地被绝缘膜图案ZMP2覆盖。此外,在电阻元件形成区域1B中,绝缘膜图案ZMP2搭在半导体层EP的一部分EP2a(半导体部分EP2a)上,半导体层EP的上表面的一部分EP2a(半导体部分EP2a)被绝缘膜图案ZMP2覆盖。
[0108] 接下来,如图21所示,金属硅化物层(金属化合物层)MS通过自对准硅化物(Self Aligned Silicide)技术形成。在MISFET形成区域1A中,金属硅化物层MS形成在n+半导体区域SD的表面(上层部分)上,即,半导体层EP的表面(上层部分)和栅电极GE的表面(上层部分)上。此外,在电阻元件形成区域1B中,半导体层EP(半导体部分EP2a、EP2a)的表面的金属硅化物层MS形成在未被绝缘膜图案ZMP2覆盖的部分中。在电阻元件形成区域1B、半导体层SM的表面中,金属硅化物层MS未形成。
[0109] 金属硅化物层MS形成步骤例如可以如下执行。即,首先,在SOI衬底1的主表面上,金属膜(用于形成金属硅化物层MS的金属膜)形成在SOI衬底1的主表面上,以覆盖栅电极GE、侧壁间隔物SW2和MISFET形成区域1A中的n+型半导体区域SD,并且覆盖电阻元件形成区域1B中的半导体层EP、SM和绝缘膜图案ZMP2。金属膜例如由钴膜、镍膜或镍铂合金膜制成。然后,通过执行热处理,金属膜与MISFET形成区域1A中的栅电极GE和n+型半导体区域SD反应,并且与电阻元件形成区域1B中的半导体层EP(半导体部分EP2a、EP2a)反应。结果,金属硅化物层MS形成,金属硅化物层MS是金属(金属膜)和半导体(栅电极GE、n+型半导体区域SD和半导体层EP)之间的反应层(化合物层)。此后,未反应的金属膜被去除。图21示出了该步骤。当金属膜(形成金属硅化物层MS的金属膜)为镍膜时,金属硅化物层MS为镍硅化物层,并且当金属膜为镍铂合金膜时,金属硅化物层MS为镍铂硅化物层。
[0110] 在电阻元件形成区域1B中,尽管金属硅化物层MS形成在半导体层EP(半导体部分EP2a、EP2a)的表面的未被绝缘膜图案ZMP2覆盖的部分,在被绝缘膜图案ZMP2覆盖的部分,金属硅化物层MS未形成。此外,在电阻元件形成区域1B中,半导体层SMb未被半导体层EP覆盖的部分被绝缘膜图案ZMP2覆盖。因此,在电阻元件形成区域1B中,在半导体层SMb的表面,金属硅化物层MS未形成。绝缘膜图案ZMP2可以用作防止形成金属硅化物层MS的硅化物阻挡层。
[0111] 这样,MISFET 2形成在MISFET形成区域1A中,电阻元件3形成在电阻元件形成区域1B中。
[0112] 接下来,如图22所示,在SOI衬底1的主表面、栅电极GE、半导体层EP、SM上,形成绝缘膜作为层间绝缘膜(层间绝缘膜)L1,以覆盖侧壁间隔物SW2和金属硅化物层MS。
[0113] 可以使用绝缘膜L1,例如,氮化硅膜和氮化硅膜上的氧化硅膜之间的层压膜(氧化硅膜比氮化硅膜厚)或者氧化硅膜的单层膜。在形成绝缘膜L1之后,根据需要,还可以通过CMP法将绝缘膜L1的上表面抛光来增加绝缘膜L1的上表面的平坦度。
[0114] 接下来,如图23所示,使用绝缘膜L1上形成的光致抗蚀剂图案(未示出)作为蚀刻掩模,通过蚀刻绝缘膜L1(优选地干法蚀刻),绝缘膜L1中的接触孔(通孔、孔)形成CT。接触孔CT被形成为贯穿绝缘膜L1。在MISFET形成区域1A中,接触孔CT形成在栅电极GE和n+半导体区域SD上。此外,在电阻元件形成区域1B中,接触孔CT形成在半导体层EP(半导体部分EP2a、EP2a)上。在接触孔CT形成步骤中,金属硅化物层MS和半导体层EP与绝缘膜L1相比,SM难以被蚀刻的条件下,优选执行蚀刻。
[0115] 接下来,如图24所示,由钨(W)等制成的导电插塞PG形成在接触孔CT中,作为用于连接的导电部分。插塞PG可以如下形成。
[0116] 为了形成插塞PG,首先,在包括接触孔CT的内部(底部和侧壁上)的绝缘膜L1上,阻挡导体膜(例如,钛膜、氮化钛膜或它们的层压膜)通过溅射法或等离子体CVD法形成。然后,由钨膜等制成的主导体膜通过CVD法等而形成在阻挡导体膜上,以填充接触孔CT。之后,接触孔CT外部的绝缘膜L1上的不需要的主外膜和阻挡导体膜通过CMP法、回蚀法等被去除。结果,绝缘膜L1的上表面被暴露,并且插塞PG由接触孔CT中保留的阻挡导体膜和主导体膜形成。
[0117] 接下来,如图25所示,在绝缘膜L1上嵌入插塞PG,以形成用于形成布线的绝缘膜L2。绝缘膜L2可以是单个膜(单个绝缘膜)或层压膜(层压绝缘膜)。
[0118] 接下来,如图25所示,作为第一层布线的布线M1使用单镶嵌法形成。具体而言,首先,在以光致抗蚀剂图案(未示出)为掩模,通过干法蚀刻在绝缘膜L2的预定面积中形成布线槽(用于嵌入布线M1的槽)之后,在主表面(即,包括底部和布线槽的侧壁的绝缘膜L2)上的SOI衬底1形成阻挡导体膜(阻挡金属膜)。作为阻挡导体膜,例如,可以使用氮化钛膜、钽膜、氮化钽膜等。随后,通过CVD法或溅射法在阻挡导体膜上形成铜的种子层,并且通过进一步使用电解电镀法等在种子层上形成铜镀膜(主导体膜)。通过镀铜膜嵌入布线槽内部。然后,通过CMP法,去除除布线槽以外区域中的镀铜膜、种子层和阻挡金属膜,在布线槽中形成以铜为主导电材料的第一布线层M1。
[0119] 此后,为了通过双镶嵌方法等形成第二层和后续布线,此处将省略其图示和描述。比布线M1更上层的布线不限于镶嵌布线,也可以通过对布线用导电膜进行图案化来形成,例如,也可以是钨布线或铝布线。
[0120] 如上所述,本实施例的半导体器件被制造。
[0121] <研究示例>
[0122] 图26是本发明人研究的一个示例的半导体器件的局部截面图。图26示出了形成电阻元件103的区域的截面图。
[0123] 如图26所示,在研究示例的半导体器件中,电阻元件103形成在元件隔离区域ST上。在电阻元件103的两端部的表面上,形成金属硅化物层MS。绝缘膜L1是覆盖电阻元件103的层间绝缘膜,插塞PG102a、PG102b被连接至电阻元件103的两端部表面的金属硅化物层MS。电阻元件103由多晶硅制成,其可以由与栅电极(对应于栅电极GE)具有相同层的多晶硅膜形成。即,通过将公共的多晶硅膜图案化,可以形成栅电极和电阻元件103。
[0124] 对于图26的研究示例,通过将公共的多晶硅膜图案化,可以形成栅电极和电阻元件103,但是电阻元件103的厚度不可避免地变得与栅电极的厚度相同。例如,当栅电极的厚度为100nm时,构成电阻元件103的多晶硅膜的厚度也为100nm。栅电极的厚度考虑MISFET的性质等来设计。因此,考虑电阻元件103所需的特性(即,电阻元件的厚度)来设置栅电极的厚度是困难的。例如,如果电阻元件103的厚度被减小,则电阻元件103的电阻值增大,当减小电阻元件103的厚度时,由于栅电极的厚度也减小,因此很难通过减小电阻元件103的厚度来增大电阻元件103的电阻值。
[0125] 因此,为了增大图26的研究示例中的电阻元件103的电阻,减小构成电阻元件103的多晶硅膜中的杂质浓度是有效的。如果减小构成电阻元件103的多晶硅膜中的杂质浓度,由于电阻元件103的电阻率增加,因此可以增加电阻元件103的电阻值。因此,通过减小构成电阻元件103的多晶硅膜中的杂质浓度,即使在不减小电阻元件103的厚度的情况下,也可以增大电阻元件103的电阻值。
[0126] 然而,当减小构成电阻元件103的多晶硅膜中的杂质浓度时,会出现电阻元件103的电阻的温度系数(电阻温度系数)增加的缺点。此处,电阻温度系数对应于表示每温度1℃电阻变化的比率的系数。当电阻元件103的电阻温度系数增加时,电阻元件103的电阻值的温度相关性增加,并且半导体器件的环境温度发生变化,由于半导体器件因发热而产生的温度变化等,电阻元件103的电阻值会发生很大变化,使用电阻元件103的电路的特性可能会发生变化。这可能是降低半导体器件可靠性的一个因素。
[0127] 当在用于形成MISFET的n+半导体区域SD的离子注入过程中将杂质引入到构成电阻元件103的多晶硅膜中时,构成电阻元件103的多晶硅膜中的杂质浓度变得相当高。在该情况下,虽然电阻元件103的电阻温度系数的增加被抑制,但是由于电阻元件103的电阻率降低,因此很难增加电阻元件103的电阻。因此,当构成电阻元件103的多晶硅膜的杂质浓度低于源极/漏极区域(n+型半导体区域SD)的杂质浓度时,将杂质离子注入构成电阻元件103的多晶硅膜中的步骤需要与形成源极/漏极区域的离子注入步骤分离执行,从而导致半导体器件的制造步骤增加,并且增加了半导体器件的制造成本。
[0128] 此外,在不降低构成电阻元件103的多晶硅膜中的杂质浓度并且不减小电阻元件103的厚度的情况下,当试图增加电阻元件103的电阻值时,电阻元件的长度103(沿电流流动方向的长度)必须增加。在半导体器件中,由于放置电阻元件103所需的区域增大,因此在半导体器件的小型化(面积减少)方面是不利的。
[0129] <主要特征和效果>
[0130] 本实施例的主要特征之一,是形成电阻元件3、构成SOI衬底的半导体层SM以及半导体层SM上形成的外延半导体层(半导体层EP)。
[0131] 具体而言,如图2‑图5所示,半导体层SMb是位于电阻元件形成区域1B中的半导体层SM,在半导体层SMb上形成半导体层EP(外延半导体层),形成电阻元件3。半导体层EP具有在半导体层SMb上彼此分离形成的两个半导体部分EP2a、EP2b。半导体层SMb包括其上形成半导体部分EP2a的区域RG1a(第一连接部分)以及其上形成半导体部分EP2b的区域RG1b(第二连接部分),在区域RG1a和区域RG1b之间的区域RG2(元件部分),其上没有形成半导体层EP。
[0132] 在本实施例中,构成电阻元件3的半导体层SMb具有未形成半导体层EP的区域RG2,通过该区域RG2,可以增大电阻元件3的电阻。即,位于区域RG2中的半导体层SMb上没有形成半导体层EP,区域RG2中的电阻元件3的厚度比各区域RG1a、RG1b中的电阻元件3的厚度薄。因此,可以通过该区域RG2来增加电阻元件3的电阻。具体地,半导体层SMb(见图2)的厚度T1比栅电极GE的厚度薄,优选为30nm以下(T1≤30nm)。位于区域RG2,并且其厚度T1是薄(小)的半导体层SMb,通过电阻元件3的电流路径,可以增加电阻元件3的电阻值,因为构成电阻元件3的半导体层SMb的高杂质浓度(特别是位于区域RG2中的部分),在抑制电阻元件3的电阻温度系数增加时,可以增加电阻元件3的电阻值。即使在增加半导体层SMb的区域RG2中的杂质浓度时,也可以增加电阻元件3的电阻值,可以抑制电阻元件3的电阻温度系数。因此,半导体器件的环境温度变化,由于半导体器件的这种发热引起的温度变化,可以抑制电阻元件3的电阻值变化,可以抑制或防止利用电阻元件3特性的电路变化,可以提高半导体器件的可靠性。进一步地,厚度T1为薄半导体层SMb的区域RG2,通过操作电阻元件3的电阻值,可以抑制保证所需电阻值的电阻元件3的长度(沿电流流动方向的长度)。因此,在半导体器件中,可以抑制需要放置电阻元件3的区域,这有利于半导体器件的小型化(减小面积)。
[0133] 半导体部分EP2a、EP2b和半导体层SMb的杂质浓度,特别是半导体层SMb的区域RG221 3
的杂质浓度,优选为1×10 /cm以上。因此,可以精确地抑制电阻元件3的电阻温度系数的增加。注意,本实施例的杂质浓度例如是n型杂质浓度。
[0134] 例如,当构成电阻元件的硅区域中的杂质浓度约为1×1019/cm3~1×1020/cm3时,电阻元件的电阻温度系数为1000ppm/℃或更多,并且电阻值因100℃的温度变化而变化10%或更多。因此,通过将半导体层SMb的区域RG2中的半导体层SMb的杂质浓度设置为1×
21 3
10 /cm以上,电阻元件3的电阻值的变化率可以被减小,作为结果,电阻元件3的电阻值的温度相关性可以被有效降低。例如,电阻元件3的电阻温度系数可以被设置为100ppm/℃或更少。
[0135] 附加地,在形成MISFET的源极/漏极区域(n+型半导体区域SD)的离子注入步骤(对应于离子注入IM2)中,杂质离子可以被注入到半导体部分EP2a、EP2b以及半导体部分SMb中。结果,半导体部分EP2a、EP2b和半导体层SMb的杂质浓度(特别是半导体层SMb的区域RG2的杂质浓度)可以被设置为与MISFET(n+型半导体区域SD)的源极/漏极区域的杂质浓度(在21 3
本实施例中为n‑型杂质浓度)基本相同,并且例如可以被设置为1×10 /cm以上。结果,可以增大半导体层SMb的区域RG2的杂质浓度,并且抑制电阻元件3的电阻温度系数的增加,并且可以共同执行将杂质离子注入到半导体层SMb的区域RG2中的离子注入步骤以及形成源极/漏极区域(n+型半导体区域SD)的离子注入步骤,从而抑制半导体器件的制造步骤数量。
因此,可以抑制半导体器件的制造成本。
[0136] 此外,MISFET 2和电阻元件3通过使用SOI衬底1的半导体层SM形成,并且MISFET 2的沟道区域形成在位于栅电极GE正下方的半导体层SMa中。因此,半导体层SMb的区域RG2的厚度T1基本上等于位于MISFET的栅电极GE正下方的半导体层SMa的厚度。半导体层SMa和半导体层SMb各自的厚度优选为30nm以下,并且优选为3nm至30nm。
[0137] 此外,如以上图7所示,当电阻元件3在偏置电流发生部分4中使用时,因为电阻元件3的电阻值,可能需要相当大的电阻值。例如,可能需要2kΩ或更大的薄层电阻作为电阻元件3。此外,当电阻元件3用于偏置电流发生部分4时,可能需要电阻元件3的电阻温度系数较小。在本实施例中,位于区域RG2中并且其上没有形成半导体层EP的半导体层SMb是电阻元件3的电流路径,半导体层SMb(特别是位于区域RG2中的部分)即使增加杂质浓度,也可以增加电阻元件3的电阻值。因此,在减小电阻元件3的电阻值变化率的同时,可以增加电阻元件3的电阻值,即使在偏置电流发生部分4中使用电阻元件3时,也可以准确地提高半导体器件的可靠性,从而抑制放置电阻元件3所需的面积,可以减小半导体器件的尺寸(面积减小)。例如,即使当电阻元件3需要2kΩ或更大的薄层电阻时,通过抑制放置电阻元件3所需的面积,可以减小半导体器件的尺寸(减小面积)。
[0138] 此处,与本实施例不同,假设在半导体层SMb上没有形成半导体层EP(半导体部分EP2a、EP2b)。在该情况下,每个插塞PG2a、PG2b将被连接到半导体层SMb,而不是每个半导体部分EP2a、EP2b。然而,在该情况下,在形成接触孔CT时,由于半导体层SMb的厚度薄,担心每个接触孔CT2a、CT2b贯穿半导体层SMb。如果接触孔(CT2a和/或CT2b)贯穿半导体层SMb,则绝缘层BX在接触孔(CT2a和/或CT2b)的底部被暴露,由此暴露的绝缘层BX也被蚀刻。因此,接触孔(CT2a和/或CT2b)也可以穿透绝缘层BX。这是因为,形成接触孔CT的步骤在绝缘膜L1比半导体层SM更容易被蚀刻的条件下执行。因此,如果绝缘层BX在接触孔CT的底部部分处被暴露,则接触孔CT是绝缘层BX,因为当所暴露的绝缘层BX很可能被上述条件蚀刻时,接触孔(CT2a和/或CT2b)有可能穿透绝缘层BX。此外,如果接触孔(CT2a和/或CT2b)穿透绝缘层BX,则插塞(PG2a和/或PG2b)借助绝缘层BX而被连接到半导体衬底SB。因此,应防止接触孔CT2a、CT2b到达绝缘层BX。
[0139] 相比之下,在本实施例中,半导体部分EP2a形成在半导体层SMb的区域RG1a上,半导体部分EP2b形成在半导体层SMb的区域RG1b上,插塞PG2a被布置在半导体部分EP2a上并且与半导体部分EP2a电连接,并且插塞PG2b被布置在半导体部分EP2b上并与半导体部分EP2b电连接。因此,当接触孔CT形成时,接触孔(CT2a和/或CT2b)可以被准确地防止穿透半导体部分EP和半导体层SMb中的每一个层。即,由于接触孔CT2a形成在半导体部分EP2a上,因此接触孔CT2a必须贯穿半导体部分EP2a和半导体层SMb中的每一个层,使得接触孔CT2a到达绝缘层BX。然而,在本实施例中,由于存在半导体部分EP2a,因此接触孔CT2a难以到达绝缘层BX。此外,由于接触孔CT2b形成在半导体部分EP2b上,因此接触孔CT2b必须贯穿半导体部分EP2b和半导体层SMb中的每一个层,使得接触孔CT2b到达绝缘层BX。然而,在本实施例中,由于存在半导体部分EP2b,因此接触孔CT2b难以到达绝缘层BX。
[0140] 因此,当形成接触孔CT时,可以防止接触孔(CT2a和/或CT2b)到达绝缘层BX。因此,接触孔CT2a、CT2b可以被准确地防止穿透绝缘层BX,从而可以准确地防止插塞PG2a、PG2b借助绝缘层BX连接到半导体衬底SB。因此,半导体器件的可靠性可以被提高。此外,可以提高半导体器件的制造成品率。
[0141] 此外,与本实施例不同,当半导体层EP没有形成在半导体层SMb(半导体部分EP2a、EP2b)上时,金属硅化物层MS形成在半导体层SMb中。然而,由于半导体层SMb的厚度较薄,所以有可能不能很好地形成金属硅化物层MS。
[0142] 另一方面,在本实施例中,如图2至图5所示,半导体部分EP2a、EP2b形成在半导体层SMb上,并且金属硅化物层MS形成在每个半导体部分EP2a、EP2b的表面(上层部分)上。因此,在电阻元件形成区域1B中,存在半导体部分EP2a、EP2b,可以增加用于形成金属硅化物层MS(此处是半导体层EP和半导体层SMb)的半导体区域的厚度,金属硅化物层MS可以精确地形成。
[0143] 半导体层SMb上形成的半导体层EP(半导体部分EP2a、EP2b)的厚度可以是例如大约20nm至60nm。
[0144] 构成电阻元件3的半导体部分EP2a、EP2b可以在与构成MISFET2的源极/漏极区域(n+型半导体区域SD)的半导体层EP(半导体部分EP1a、EP1b)相同的过程中,通过外延生长而形成。因此,不需要增加外延生长步骤来形成半导体部分EP2a、EP2b。在电阻元件形成区域1B上形成半导体部分EP2a、EP2b的外延生长步骤以及在MISFET形成区域1A上形成半导体层EP的外延生长步骤可以通用,可以抑制半导体器件的制造步骤数量。因此,可以抑制半导体器件的制造成本。
[0145] 在本实施例中,金属硅化物层MS形成在每个半导体部分EP2a、EP2b的上表面上,并且每个插塞PG2a、PG2b被连接到金属硅化物层MS。因此,与在不形成金属硅化物层MS的情况下,每个插塞PG2a、PG2b被直接连接到半导体部分EP2a、EP2b相比,可以减小每个插塞PG2a、PG2b的连接电阻。
[0146] 在半导体部分EP2a的上表面中,金属硅化物层MS优选地与半导体部分EP2a的侧面H1分离预定距离(例如,10nm或更大)。类似地,在半导体部分EP2b的上表面中,金属硅化物层MS优选地与半导体部分EP2b的侧面H2分离预定距离(例如,10nm或更大)。因此,当通过将绝缘膜ZM2图案化来形成绝缘膜图案ZMP2时,诸如即使稍微发生光掩模的未对准,也有可能以防止形成区域RG2中的半导体层SMb的表面上的金属硅化物层MS。因此,可以确保针对光掩模未对准的裕度,容易执行制造半导体器件的方法,从而便于过程控制。
[0147] 顺便提及,半导体部分EP2a的上表面的侧面H1对应于面向半导体部分EP2b的侧面,此外,半导体部分EP2b的上表面的侧面H2对应于面向半导体部分EP2a的侧面。
[0148] <修改示例>
[0149] 接下来,将描述本实施例器件的修改。
[0150] 图27是本实施例的第一修改示例的半导体器件的主部分截面图。在图27中,与上述图6相对应的截面(MISFET形成区域1A的截面)以及与上述图2相对应的截面(电阻元件形成区域1B的截面)被示出。
[0151] 在图27的情况下(第一修改示例),在MISFET形成区域1A中,在半导体衬底SB中形成p‑型半导体区域(p‑型阱)PW1。p‑型半导体区域PW1的杂质浓度(p‑型杂质浓度)高于半导体衬底SB的杂质浓度(p‑型杂质浓度)。p‑型半导体区域PW1与绝缘层BX相邻。p‑型半导体区域PW1位于半导体层SMa下方,绝缘层BX介于p‑型半导体区域PW1与半导体层SMa之间。通过向p‑型半导体区域PW1提供预定电位,可以控制MISFET 2的阈值电压。
[0152] 在半导体衬底SB中,在p‑型半导体区域PW1的下方,以与p‑型半导体区域PW1邻接的方式形成n型半导体区域NW1。此外,在半导体衬底SB中,n型半导体区域NW2形成在元件隔离区域ST的下方,p‑型半导体区域PW1的侧表面被元件隔离区域ST和n型半导体区域NW2包围。因此,p‑型半导体区域PW1由于被绝缘层BX和元件隔离区域ST以及n型半导体区域NW1、NW2包围的状态,MISFET形成区域1A的p‑型半导体区域PW1、电阻元件形成区域1B可以将半导体衬底SB电分离。
[0153] 在图27的情况下(第一修改示例),在电阻元件形成区域1B中,未形成与半导体衬底SB中的p‑型半导体区域PW1相对应的区域。因此,在电阻元件形成区域1B的半导体衬底SB16 3
中,与绝缘层BX邻接的区域的杂质浓度(p‑型杂质浓度)较低,例如可以小于1×10 /cm 。在电阻元件形成区域1B的半导体衬底SB中,与绝缘层BX邻接的区域的杂质浓度(p‑型杂质浓度)被降低,使得在电阻元件形成区域1B中的半导体层SMb与半导体衬底SB之间形成的寄生电容可以被抑制。
[0154] 图28是本实施例的第二修改示例的半导体器件的主要部分截面图,其对应于上述图27。
[0155] 在图28的情况下(第二修改示例),在电阻元件形成区域1B中,在半导体衬底SBs中形成p‑型半导体区域(p‑型阱)PW2。p‑型半导体区域PW2的杂质浓度(p‑型杂质浓度)高于半导体衬底SB的杂质浓度(p‑型杂质浓度)。p‑型半导体区域PW2与绝缘层BX邻接。p‑型半导体区域PW2位于半导体层SMb下方,绝缘层BX介于p‑型半导体区域PW2与半导体层SMb之间。p‑16 3 18 3
型半导体区域PW2的p‑型杂质浓度例如可以为约1×10 /cm ~1×10 /cm。可以使得p‑型半导体区域PW2的杂质浓度(p‑型杂质浓度)与p‑型半导体区域PW1的杂质浓度(p‑型杂质浓度)相同,并且然后p‑型半导体区域PW2和p‑型半导体区域PW1可以通过相同的离子注入过程而形成。通过向p‑型半导体区域PW2提供预定电位,可以控制(改变)电阻元件3的电阻。另外,图28的第二修改示例与图27的第一修改示例基本相似。
[0156] 图29是本实施例的第三修改示例的半导体器件的主要部分截面图,其对应于上述图27。
[0157] 在图29的情况下(第三修改示例),在半导体衬底SBs中,在p‑型半导体区域PW2的下方,以与p‑型半导体区域PW2邻接的方式形成n型半导体区域NW3。此外,在半导体衬底SB中,n型半导体区域NW2形成在元件隔离区域ST下方,p‑型半导体区域PW2的侧表面被元件隔离区域ST和n型半导体区域NW2包围。因此,p‑型半导体区域PW2由于被绝缘层BX和元件隔离区域ST以及n‑型半导体区域NW2、NW3包围的状态,MISFET形成区域1A的p‑型半导体区域以及电阻元件形成区域1B(p‑型半导体区域)的p‑型半导体区域PW1和半导体衬底SB更准确地说,能够电分离。否则,图29的第三修改示例与图28的第二修改示例基本相似。
[0158] 以上基于实施例详细描述了本发明人的发明,但是本发明不限于上述实施例,并且当然可以在不脱离其主旨的情况下进行各种修改。

当前第1页 第1页 第2页 第3页