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JP2000216377A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP2000216377A
JP2000216377A JP11011913A JP1191399A JP2000216377A JP 2000216377 A JP2000216377 A JP 2000216377A JP 11011913 A JP11011913 A JP 11011913A JP 1191399 A JP1191399 A JP 1191399A JP 2000216377 A JP2000216377 A JP 2000216377A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
silicon nitride
nitride film
semiconductor device
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11011913A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriaki Oda
典明 小田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP11011913A priority Critical patent/JP2000216377A/en
Publication of JP2000216377A publication Critical patent/JP2000216377A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device, capable of preventing or suppressing deterioration of hot-carrier resistance of N-channel MOS transistor and increased the shift in threshold voltage of P-channel MOS transistors. SOLUTION: After a nitride silicon film 9 covering an NMOS transistor 50A and a PMOS transistor 50B on a silicon wafer 1 is formed, argon ions are implanted to the nitride silicon film 9 to relax its internal stress. This lowers the effects caused by the high internal stress in the nitride silicon film 9 to lower an internal stress in gate oxide films 4A and 4B of the transistors 50A and 50B. The nitride silicon film 9 functions as an etching stopper during the etching process of a BPSG film 11 formed on it.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、さらに言えば、半導体基板上に形成された電
界効果トランジスタと、その電界効果トランジスタを覆
う層間絶縁膜と、その層間絶縁膜上に形成され且つその
層間絶縁膜に形成された貫通孔を介して前記電界効果ト
ランジスタに接続された配線層とを備えた半導体装置の
製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a field effect transistor formed on a semiconductor substrate, an interlayer insulating film covering the field effect transistor, and The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device including a wiring layer formed and connected to the field-effect transistor via a through hole formed in the interlayer insulating film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化によって半
導体素子はますます微細化されており、それに伴って、
半導体基板の表面に形成された素子分離領域とコンタク
ト孔との距離はますます小さくなっている。このため、
素子分離領域に対するコンタクト孔形成用マスクの重ね
合わせ余裕(マージン)はますます減少し、その結果、
金属−酸化物−半導体(Metal-Oxide-Semiconductor、
MOS)型の電界効果トランジスタ(以下、MOSトラ
ンジスタという)の「接合リーク電流」という問題が非
常に生じやすくなっている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor elements have been increasingly miniaturized due to higher integration of semiconductor devices.
The distance between an element isolation region formed on the surface of a semiconductor substrate and a contact hole is becoming smaller. For this reason,
The overlap margin (margin) of the contact hole forming mask with respect to the element isolation region is further reduced, and as a result,
Metal-Oxide-Semiconductor,
The problem of “junction leakage current” of a MOS (Field Effect Transistor) type transistor (hereinafter referred to as MOS transistor) is very likely to occur.

【0003】すなわち、一般に、半導体基板の表面には
酸化シリコン(SiO2)膜を用いて素子分離領域が形
成され、その素子分離領域によって多数の活性領域が画
定される。そして、それら活性領域内に、MOSトラン
ジスタなどの種々の半導体素子が形成される。これらM
OSトランジスタは、酸化シリコンからなる層間絶縁膜
を介してその上に形成される配線層と電気的に接続され
る必要があるため、その層間絶縁膜にはその層間絶縁膜
を貫通する多数のコンタクト孔やコンタクト溝(以下の
説明では、両者を含めて「コンタクト孔」と略す)がエ
ッチング法により形成される。その配線層は、これらコ
ンタクト孔やコンタクト溝を介して延在する導電体(コ
ンタクト・プラグ)により、MOSトランジスタに電気
的に接続される。あるいは、配線層を構成する導電体が
直接、MOSトランジスタに電気的に接続される。
That is, generally, an element isolation region is formed on a surface of a semiconductor substrate using a silicon oxide (SiO 2 ) film, and a large number of active regions are defined by the element isolation region. Then, various semiconductor elements such as MOS transistors are formed in these active regions. These M
Since an OS transistor needs to be electrically connected to a wiring layer formed thereon via an interlayer insulating film made of silicon oxide, the interlayer insulating film has a large number of contacts penetrating the interlayer insulating film. Holes and contact grooves (hereinafter, abbreviated as “contact holes” including both of them) are formed by an etching method. The wiring layer is electrically connected to the MOS transistor by a conductor (contact plug) extending through the contact hole or the contact groove. Alternatively, the conductor forming the wiring layer is directly electrically connected to the MOS transistor.

【0004】素子分離領域に対するコンタクト孔形成用
マスクの重ね合わせ余裕が減少すると、そのマスク自体
の重ね合わせ誤差やそのマスク上のパターンの位置ずれ
などにより、コンタクト孔のパターンの位置がMOSト
ランジスタの所望の接続箇所からずれてしまい、素子分
離領域の一部に重なってしまう危険性が増加する。コン
タクト孔のパターンが素子分離領域の一部に重なると、
酸化シリコンからなる層間絶縁膜にコンタクト孔を形成
するエッチング工程において、素子分離領域を形成する
酸化シリコン膜の一部がオーバーエッチングにより除去
されてしまい、素子分離領域の近傍で半導体基板がコン
タクト孔内に露出しやすくなる。
When the overlap margin of the contact hole forming mask with respect to the element isolation region is reduced, the position of the contact hole pattern is not desired by the MOS transistor due to the overlay error of the mask itself and the displacement of the pattern on the mask. And the risk of overlapping with a part of the element isolation region increases. When the contact hole pattern overlaps part of the element isolation region,
In an etching step of forming a contact hole in an interlayer insulating film made of silicon oxide, a part of the silicon oxide film forming an element isolation region is removed by over-etching, and the semiconductor substrate is placed in the contact hole near the element isolation region. It becomes easy to be exposed.

【0005】MOSトランジスタのソース・ドレイン領
域は通常、素子分離領域に接して形成されるため、この
状態になると、後の工程でコンタクト孔内に充填される
コンタクト・プラグと、ソース・ドレイン領域が半導体
基板との間に形成するp−n接合との間に、所望の距離
を確保できなくなる。その結果、このp−n接合を介し
て流れるリーク電流、すなわち「接合リーク電流」が生
じやすくなるのである。
Since the source / drain region of a MOS transistor is usually formed in contact with an element isolation region, in this state, a contact plug and a source / drain region to be filled in a contact hole in a later step are formed. A desired distance cannot be secured between the semiconductor substrate and a pn junction formed between the semiconductor substrate and the semiconductor substrate. As a result, a leak current flowing through the pn junction, that is, a “junction leak current” is likely to occur.

【0006】素子分離領域の酸化シリコン膜のエッチン
グ量が大きくなると、コンタクト・プラグがそのp−n
接合に接触してしまうこともある。こうなると、常に
「接合リーク電流」が流れることになる。
When the etching amount of the silicon oxide film in the element isolation region increases, the contact plug becomes
It may come into contact with the joint. In this case, "junction leakage current" always flows.

【0007】「接合リーク電流」は、当該半導体装置の
消費電流を増加させるだけでなく、当該半導体装置に形
成された回路の誤動作の原因ともなり、信頼性の低下に
つながるので、確実に防止することが望まれる。そこ
で、従来より、MOSトランジスタと配線層との間に窒
化シリコン(Si34)膜を設け、その窒化シリコン膜
の上に層間絶縁膜を形成することにより、その層間絶縁
膜にコンタクト孔を形成する際のエッチング・ストッパ
として使用する方法が提案されている。その一例を図8
および図9に示す。
The "junction leakage current" not only increases the current consumption of the semiconductor device, but also causes a malfunction of a circuit formed in the semiconductor device and leads to a reduction in reliability. It is desired. Therefore, conventionally, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film is provided between a MOS transistor and a wiring layer, and an interlayer insulating film is formed on the silicon nitride film to form a contact hole in the interlayer insulating film. A method has been proposed for use as an etching stopper when forming. An example is shown in FIG.
And FIG.

【0008】まず最初に、図8(a)に示すように、半
導体基板101の表面領域に設けられた浅い溝(トレン
チ)に酸化シリコンを埋設して素子分離領域103を形
成する。この素子分離領域103により、半導体基板1
01の表面領域に多数の活性領域が画定される。しか
し、ここでは、説明を簡素化するため、隣接する二つの
活性領域のみについて説明する。
First, as shown in FIG. 8A, silicon oxide is buried in a shallow groove (trench) provided in a surface region of a semiconductor substrate 101 to form an element isolation region 103. This element isolation region 103 allows the semiconductor substrate 1
A number of active areas are defined in the 01 surface area. However, here, only two adjacent active regions will be described to simplify the description.

【0009】次に、一方の活性領域に対してp型不純物
を選択的にイオン注入し、pウェル102Aを形成す
る。同様に、他方の活性領域に対してn不純物を選択的
にイオン注入し、nウェル102Bを形成する。図8
(a)に示すように、pウェル102Aとnウェル10
2Bは、素子分離領域103を挟んで隣接している。
Next, a p-type impurity is selectively ion-implanted into one of the active regions to form a p-well 102A. Similarly, an n impurity is selectively implanted into the other active region to form an n well 102B. FIG.
As shown in (a), p-well 102A and n-well 10A
2B are adjacent to each other with the element isolation region 103 interposed therebetween.

【0010】その後、pウェル102Aとnウェル10
2B内にそれぞれ、公知の方法により、nチャネルMO
Sトランジスタ(以下、NMOSトランジスタという)
150AとpチャネルMOSトランジスタ(以下、PM
OSトランジスタという)150Bを形成する。
Then, the p-well 102A and the n-well 10
2B, the n-channel MOs are respectively formed by known methods.
S transistor (hereinafter referred to as NMOS transistor)
150A and a p-channel MOS transistor (hereinafter referred to as PM
An OS transistor (referred to as OS transistor) 150B is formed.

【0011】図8(a)に示すように、NMOSトラン
ジスタ150Aは、pウェル102Aの表面に形成され
たゲート酸化膜104Aと、ゲート酸化膜104A上に
形成されたゲート電極105Aと、ゲート酸化膜104
Aの両側でpウェル102Aの表面に配置された一対の
絶縁性側壁106Aと、pウェル102Aの表面領域内
に形成された一対のn型ソース・ドレイン領域107A
とから構成される。同様に、PMOSトランジスタ15
0Bは、nウェル102Bの表面に形成されたゲート酸
化膜104Bと、ゲート酸化膜104B上に形成された
ゲート電極105Bと、ゲート酸化膜104Bの両側で
nウェル102Bの表面に配置された一対の絶縁性側壁
106Bと、nウェル102Bの表面領域内に形成され
た一対のp型ソース・ドレイン領域107Bとから構成
される。
As shown in FIG. 8A, an NMOS transistor 150A has a gate oxide film 104A formed on the surface of a p-well 102A, a gate electrode 105A formed on the gate oxide film 104A, and a gate oxide film. 104
A, a pair of insulating side walls 106A disposed on the surface of the p-well 102A on both sides, and a pair of n-type source / drain regions 107A formed in the surface region of the p-well 102A.
It is composed of Similarly, the PMOS transistor 15
0B is a gate oxide film 104B formed on the surface of the n-well 102B, a gate electrode 105B formed on the gate oxide film 104B, and a pair of gate electrodes disposed on the surface of the n-well 102B on both sides of the gate oxide film 104B. It comprises an insulating side wall 106B and a pair of p-type source / drain regions 107B formed in the surface region of the n-well 102B.

【0012】次に、半導体基板101の全体に、層間絶
縁膜として機能する酸化シリコン膜108を堆積し、N
MOSトランジスタ150AとPMOSトランジスタ1
50Bを覆う。続いて、酸化シリコン膜108の上に窒
化シリコン膜109を堆積する。この時の状態は、図8
(a)に示すようになる。
Next, a silicon oxide film 108 functioning as an interlayer insulating film is deposited on the entire semiconductor substrate 101,
MOS transistor 150A and PMOS transistor 1
Cover 50B. Subsequently, a silicon nitride film 109 is deposited on the silicon oxide film 108. The state at this time is shown in FIG.
As shown in FIG.

【0013】続いて、図8(b)に示すように、窒化シ
リコン膜109の上に他の層間絶縁膜として機能するB
PSG(BoroPhosphoSilicate Glass)膜111を形成
する。そして、フォトレジスト膜112をマスクに用い
て、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching、
RIE)法によりBPSG膜111のみを選択的にエッ
チングし、BPSG膜111を貫通するコンタクト孔1
13Aと113Bを形成する。BPSG膜111は酸化
シリコン膜の一種であるから、BPSG膜111のエッ
チング工程では、窒化シリコン膜109がエッチング・
ストッパとして機能する。このため、窒化シリコン膜1
09の下方にある酸化シリコン膜108はエッチングさ
れない。
Subsequently, as shown in FIG. 8B, a layer of B which functions as another interlayer insulating film is formed on the silicon nitride film 109.
A PSG (BoroPhosphoSilicate Glass) film 111 is formed. Then, using the photoresist film 112 as a mask, reactive ion etching (Reactive Ion Etching,
Only the BPSG film 111 is selectively etched by the RIE method, and the contact hole 1 penetrating the BPSG film 111 is formed.
13A and 113B are formed. Since the BPSG film 111 is a kind of silicon oxide film, in the etching process of the BPSG film 111, the silicon nitride film 109 is etched.
Functions as a stopper. Therefore, the silicon nitride film 1
The silicon oxide film 108 below the portion 09 is not etched.

【0014】次に、図8(c)に示すように、同じフォ
トレジスト膜112をマスクに用いて、異なるエッチン
グ条件下で、RIE法により順に窒化シリコン膜109
と酸化シリコン膜108とをそれぞれエッチングし、B
PSG膜111、窒化シリコン膜109および酸化シリ
コン膜108のすべてを貫通するコンタクト孔113A
aと113Baを形成する。コンタクト孔113Aaと
113Baは、BPSG膜111を貫通するコンタクト
孔113Aと113Bの直下に位置している。コンタク
ト孔113Aaの底部はNMOSトランジスタ150A
の一方のソース・ドレイン領域107Aに達し、コンタ
クト孔113Baの底部はPMOSトランジスタ150
Bの一方のソース・ドレイン領域107Bに達してい
る。
Next, as shown in FIG. 8C, using the same photoresist film 112 as a mask, the silicon nitride film 109 is sequentially formed by RIE under different etching conditions.
And the silicon oxide film 108 are etched respectively,
Contact hole 113A penetrating all of PSG film 111, silicon nitride film 109 and silicon oxide film 108
a and 113Ba are formed. The contact holes 113Aa and 113Ba are located immediately below the contact holes 113A and 113B penetrating the BPSG film 111. The bottom of the contact hole 113Aa is an NMOS transistor 150A.
Reaches one source / drain region 107A, and the bottom of the contact hole 113Ba is
B reaches one of the source / drain regions 107B.

【0015】コンタクト孔113Baは、正しくは、コ
ンタクト孔113Baの底部が素子分離領域103に重
なることなしにソース・ドレイン領域107B上に配置
されるべきである。しかし、図8(c)では、フォトレ
ジスト膜112の重ね合わせ誤差に起因して紙面に向か
って左側にずれた状態として描かれている。
The contact hole 113Ba should be correctly arranged on the source / drain region 107B without the bottom of the contact hole 113Ba overlapping the element isolation region 103. However, FIG. 8C illustrates a state in which the photoresist film 112 is shifted leftward toward the paper surface due to an overlay error.

【0016】フォトレジスト膜112を除去した後、図
9に示すように、半導体基板101の全体を覆うように
チタン膜と窒化チタン膜(いずれも図示せず)をBPS
G膜111上に積層形成し、バリアメタル膜114を形
成する。バリアメタル膜114は、コンタクト孔113
Aaと113Baから露出したpウェル102Aとnウ
ェル102Bの表面と、コンタクト孔113Aaと11
3Baの側壁とに接触する。
After removing the photoresist film 112, as shown in FIG. 9, a titanium film and a titanium nitride film (both not shown) are covered with BPS so as to cover the entire semiconductor substrate 101.
A barrier metal film 114 is formed by lamination on the G film 111. The barrier metal film 114 has a contact hole 113
Surfaces of p-well 102A and n-well 102B exposed from Aa and 113Ba, and contact holes 113Aa and
It contacts the side wall of 3Ba.

【0017】続いて、このバリアメタル膜114上に、
コンタクト孔113Aaと113Baの内部空間を塞ぐ
程度の厚いタングステン膜115を堆積した後、化学機
械研磨(Chemical Mechanical Polishing、CMP)法
により、BPSG膜111が露出するまでバリアメタル
膜114およびタングステン膜115の研磨を行う。こ
れにより、バリアメタル膜114とタングステン膜11
5はコンタクト孔113Aaと113Baの内部にのみ
選択的に残される。こうしてコンタクト孔113Aaと
113Baの内部に残されたバリアメタル膜114とタ
ングステン膜115は、それぞれコンタクト・プラグ1
41を構成する。これらのコンタクト・プラグ141の
底部は、対応するソース・ドレイン領域107Aと10
7Bにそれぞれ接触している。
Subsequently, on the barrier metal film 114,
After depositing a tungsten film 115 thick enough to close the internal space between the contact holes 113Aa and 113Ba, the barrier metal film 114 and the tungsten film 115 are removed by chemical mechanical polishing (CMP) until the BPSG film 111 is exposed. Perform polishing. Thereby, the barrier metal film 114 and the tungsten film 11
5 is selectively left only inside the contact holes 113Aa and 113Ba. Thus, the barrier metal film 114 and the tungsten film 115 left inside the contact holes 113Aa and 113Ba form the contact plug 1
41. The bottoms of these contact plugs 141 correspond to the corresponding source / drain regions 107A and 107A.
7B.

【0018】さらに、BPSG膜111上に窒化チタン
膜116と、AlCu膜のようなアルミニウム合金膜1
17と、窒化チタン膜118とを順に積層形成する。そ
の後、これら三つの膜116と117と118をパター
ン化し、図9に示すような3層構造の配線層119をB
PSG膜111上に形成する。この配線層119の所定
の配線は、コンタクト・プラグ141を介して対応する
ソース・ドレイン領域107Aと107Bにそれぞれ接
続されている。
Further, a titanium nitride film 116 and an aluminum alloy film 1 such as an AlCu film are formed on the BPSG film 111.
17 and a titanium nitride film 118 are sequentially stacked. Thereafter, the three films 116, 117 and 118 are patterned to form a three-layer wiring layer 119 as shown in FIG.
It is formed on the PSG film 111. The predetermined wiring of the wiring layer 119 is connected to the corresponding source / drain regions 107A and 107B via the contact plug 141, respectively.

【0019】実際には、この後の工程で、配線層119
を覆うようにBPSG膜111上に低誘電率膜や酸化シ
リコン膜などを他の層間絶縁膜として形成し、さらに他
の配線層やパッシベーション膜などを形成して当該半導
体装置が完成する。しかし、これらの工程は本発明とは
無関係であるため、それらについての説明は省略する。
Actually, in a subsequent step, the wiring layer 119 is formed.
A low dielectric constant film, a silicon oxide film, or the like is formed as another interlayer insulating film on the BPSG film 111 so as to cover the BPSG film 111, and further another wiring layer, a passivation film, and the like are formed to complete the semiconductor device. However, these steps are irrelevant to the present invention, and a description thereof will be omitted.

【0020】上述した従来の半導体装置の製造方法で
は、図8(c)に示すように、コンタクト孔113Ba
の位置が正しい位置からずれてその一部が素子分離領域
103に重なっていても、素子分離領域103を形成す
る酸化シリコン膜のエッチング量は、ほとんど無視でき
る程度に小さい。これは、BPSG膜111と窒化シリ
コン膜109をそれぞれエッチングした後に、酸化シリ
コン膜108のみをエッチングするので、素子分離領域
103を形成する酸化シリコン膜のオーバーエッチング
時間が大幅に短縮され、その結果、そのエッチング量も
減少するからである。換言すれば、素子分離領域103
を形成する酸化シリコン膜のエッチング制御性が高めら
れるからである。
In the above-described conventional method of manufacturing a semiconductor device, as shown in FIG.
Is shifted from the correct position and a part thereof overlaps the element isolation region 103, the etching amount of the silicon oxide film forming the element isolation region 103 is almost negligibly small. This is because only the silicon oxide film 108 is etched after the BPSG film 111 and the silicon nitride film 109 are respectively etched, so that the over-etching time of the silicon oxide film forming the element isolation region 103 is greatly reduced. This is because the etching amount also decreases. In other words, the element isolation region 103
This is because the controllability of the etching of the silicon oxide film forming the silicon oxide film is improved.

【0021】このようにして、コンタクト孔113Ba
内に充填されるコンタクト・プラグ141と、ソース・
ドレイン領域107Bが半導体基板101との接合部分
に形成するp−n接合との間には、十分な距離が確保さ
れる。よって、「接合リーク電流」が防止される。
Thus, the contact hole 113Ba
A contact plug 141 filled in the inside and a source
A sufficient distance is secured between the drain region 107B and the pn junction formed at the junction with the semiconductor substrate 101. Therefore, "junction leak current" is prevented.

【0022】なお、上述した従来の半導体装置の製造方
法では、窒化シリコン膜109により「接合リーク電
流」が防止されるため、コンタクト孔113Aaと11
3Baの形成後に「接合リーク電流」を抑制するために
行われていたイオン注入工程が不要となる。このため、
工程数が低減されるという利点もある。
In the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device, the "junction leakage current" is prevented by the silicon nitride film 109, so that the contact holes 113Aa and
The ion implantation step performed to suppress the “junction leakage current” after the formation of 3Ba is not required. For this reason,
There is also an advantage that the number of steps is reduced.

【0023】上述した従来の半導体装置の製造方法で使
用される窒化シリコン膜109は、BPSG膜111の
エッチング工程におけるエッチング・ストッパの役目を
果たす以外に、窒化シリコン膜109の上方に形成され
る層間絶縁膜に含まれる水分が、MOSトランジスタ1
50A、150Bのゲート絶縁膜104A、104Bに
到達するのを阻止し、それらMOSトランジスタ150
Aと150Bの特性の劣化を防止する役目も持ってい
る。
The silicon nitride film 109 used in the above-described conventional method of manufacturing a semiconductor device serves as an etching stopper in the etching process of the BPSG film 111 and also serves as an interlayer formed above the silicon nitride film 109. The moisture contained in the insulating film causes the MOS transistor 1
50A and 150B are prevented from reaching the gate insulating films 104A and 104B.
It also has the role of preventing deterioration of the characteristics of A and 150B.

【0024】すなわち、微細化による素子分離領域10
3とコンタクト孔113Aa、113Baとの距離の減
少と共に、配線層119内での各配線間の間隔も短縮化
され、それに伴ってそれら配線間の寄生容量値が増加す
る。その結果、回路の動作速度が遅くなるだけでなく、
消費電力も大きくなる。そこで、これを抑制するため
に、従来より、BPSG膜111に代えて種々の低誘電
率膜が層間絶縁膜として使用されてきている。例えば、
SiOF(Silicon OxyFluoride)、HSQ(Hydrogen
SilsesQuioxane)、BCB(Benzo Cyclo-Butene)、有
機SOG(Spin On Glass)材、フッ素化アモルファス
・カーボンなどである。
That is, the element isolation region 10 by miniaturization
As the distance between the wiring 3 and the contact holes 113Aa and 113Ba decreases, the distance between the wirings in the wiring layer 119 also decreases, and the parasitic capacitance between the wirings increases accordingly. As a result, not only does the operating speed of the circuit slow down,
The power consumption also increases. Therefore, in order to suppress this, conventionally, various low dielectric constant films have been used as interlayer insulating films instead of the BPSG film 111. For example,
SiOF (Silicon OxyFluoride), HSQ (Hydrogen
SilsesQuioxane), BCB (Benzo Cyclo-Butene), organic SOG (Spin On Glass) material, fluorinated amorphous carbon, and the like.

【0025】しかし、これらの低誘電率膜は多孔質であ
るため、大気中の水分を吸収しやすい性質がある。この
ため、製造工程中の熱処理の際に印加される熱や当該半
導体装置の動作時の発熱によって高温になると、これら
低誘電率膜に含まれる水分がその下方のMOSトランジ
スタ150A、150Bに向かって拡散しやすい。その
水分がゲート酸化膜104A、104Bに到達すると、
半導体基板101とゲート酸化膜104A、104Bの
界面やゲート酸化膜104A、104B中にトラップ準
位が生成され、その結果、例えばホットキャリア耐性が
低下するなどして、MOSトランジスタ150A、15
0Bの特性が劣化するのである。
However, since these low dielectric constant films are porous, they have a property of easily absorbing atmospheric moisture. For this reason, when the temperature becomes high due to the heat applied during the heat treatment during the manufacturing process or the heat generated during the operation of the semiconductor device, the moisture contained in these low dielectric constant films is directed toward the MOS transistors 150A and 150B thereunder. Easy to spread. When the moisture reaches the gate oxide films 104A and 104B,
A trap level is generated at the interface between the semiconductor substrate 101 and the gate oxide films 104A and 104B and in the gate oxide films 104A and 104B. As a result, for example, the hot carrier resistance is reduced and the MOS transistors 150A and 150
The characteristics of 0B are degraded.

【0026】しかし、これら低誘電率膜からなる層間絶
縁膜の下に窒化シリコン膜109が存在すれば、それら
低誘電率膜に含まれる水分の拡散は窒化シリコン膜10
9によって確実に遮断されるので、その水分がゲート絶
縁膜104A、104Bに到達することがなくなる。こ
うして、MOSトランジスタ150A、150Bの特性
の劣化が防止されるのである。
However, if the silicon nitride film 109 exists under the interlayer insulating film made of the low dielectric constant film, the diffusion of the moisture contained in the low dielectric constant film will
9 prevents the moisture from reaching the gate insulating films 104A and 104B. Thus, the deterioration of the characteristics of the MOS transistors 150A and 150B is prevented.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】図8および図9に示し
た従来の半導体装置の製造方法では、酸化シリコン膜1
08を設けることにより、上述した理由によって「接合
リーク電流」が防止されるが、一方では以下に述べるよ
うな新たな問題が生じる。
In the conventional method of manufacturing a semiconductor device shown in FIGS.
By providing 08, “junction leakage current” is prevented for the above-described reason, but on the other hand, a new problem described below occurs.

【0028】すなわち、図8および図9に示した従来の
半導体装置の製造方法では、酸化シリコン膜108の上
に窒化シリコン膜109が形成されるが、この窒化シリ
コン膜108はエッチング・ストッパとしての機能を確
保するために、通常20nm以上の厚さを持つ。他方、
窒化シリコン膜109は109dyne/cm2以上の高
い引張り応力を持つことが知られている。窒化シリコン
膜109の持つこの高い引張り応力は、その下方にある
酸化シリコン膜108に影響を与え、その酸化シリコン
膜108の内部応力を高くする。酸化シリコン膜108
の高められた内部応力はさらに、その下方にあるゲート
電極105A、105Bとゲート酸化膜104A、10
4Bに影響を与え、それらの内部応力を増大させる。
That is, in the conventional method of manufacturing a semiconductor device shown in FIGS. 8 and 9, a silicon nitride film 109 is formed on a silicon oxide film 108. This silicon nitride film 108 serves as an etching stopper. In order to ensure the function, it usually has a thickness of 20 nm or more. On the other hand,
It is known that the silicon nitride film 109 has a high tensile stress of 10 9 dyne / cm 2 or more. The high tensile stress of the silicon nitride film 109 affects the underlying silicon oxide film 108 and increases the internal stress of the silicon oxide film 108. Silicon oxide film 108
The increased internal stress further reduces the gate electrodes 105A, 105B and the gate oxide films 104A,
4B and increase their internal stress.

【0029】このようにしてゲート酸化膜104A、1
04Bの内部応力が増大すると、ゲート酸化膜104A
とpウェル102Aとの界面、あるいはゲート酸化膜1
04Bとnウェル102Bとの界面に界面準位が形成さ
れやすくなる。また、ゲート酸化膜104Aと104B
の内部の固定電荷量も増加しやすくなる。
In this manner, the gate oxide films 104A, 104
When the internal stress of the gate oxide film 104A increases, the internal stress of the gate oxide film 104A increases.
Interface between gate and p-well 102A or gate oxide film 1
An interface state is likely to be formed at the interface between 04B and n-well 102B. Also, the gate oxide films 104A and 104B
The amount of fixed charges inside the semiconductor device also tends to increase.

【0030】その結果、pウェル102AのNMOSト
ランジスタ150Aでは、ホットキャリア耐性が劣化し
やすくなるという問題が生じる。また、nウェル102
BのPMOSトランジスタ150Bでは、スロートラッ
プ(slow trapping)によってしきい値電圧のシフト量
が増加しやすくなるという問題が生じる。これら二つの
問題は、いずれもNMOSトランジスタ150AとPM
OSトランジスタ150Bの信頼性の低下につながるも
のである。
As a result, in the NMOS transistor 150A of the p-well 102A, there arises a problem that the hot carrier resistance is easily deteriorated. Also, the n-well 102
In the B PMOS transistor 150B, there is a problem that the amount of shift of the threshold voltage tends to increase due to slow trapping. Both of these problems are caused by the NMOS transistor 150A and the PM transistor 150A.
This leads to a decrease in the reliability of the OS transistor 150B.

【0031】そこで、本発明の目的は、内蔵する電界効
果トランジスタの信頼性を高めることができる半導体装
置の製造方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can increase the reliability of a built-in field effect transistor.

【0032】本発明の他の目的は、nチャネル電界効果
トランジスタのホットキャリア耐性の劣化と、pチャネ
ル電界効果トランジスタのしきい値電圧のシフト量の増
加を防止ないし抑制できる半導体装置の製造方法を提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing or suppressing deterioration of hot carrier resistance of an n-channel field effect transistor and an increase in a shift amount of a threshold voltage of a p-channel field effect transistor. To provide.

【0033】[0033]

【課題を解決するための手段】(1) 本発明の半導体
装置の製造方法は、半導体基板上に電界効果トランジス
タを形成する工程と、窒化シリコン膜を前記電界効果ト
ランジスタを覆うように形成する工程と、前記窒化シリ
コン膜に所定のイオンを注入してその窒化シリコン膜の
内部応力を緩和する工程と、前記イオンが注入された前
記窒化シリコン膜の上に第1層間絶縁膜を形成する工程
と、前記窒化シリコン膜をエッチングストッパとして前
記第1層間絶縁膜を選択的にエッチングし、もってその
第1層間絶縁膜を貫通する第1接続孔を形成する工程
と、前記第1接続孔を介して前記窒化シリコン膜を選択
的にエッチングし、もってその窒化シリコン膜を貫通し
且つ前記第1接続孔と連通する第2接続孔を形成する工
程と、前記第1接続孔と前記第2接続孔を介して前記電
界効果トランジスタのソース・ドレイン領域に接続され
る配線層を前記第1層間絶縁膜の上に形成する工程とを
含み、前記窒化シリコン膜へのイオン注入工程でその窒
化シリコン膜の内部応力を緩和することによって、前記
電界効果トランジスタのゲート絶縁膜の応力を低減する
ようにしたことを特徴とする。
(1) In a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a field effect transistor on a semiconductor substrate and a step of forming a silicon nitride film so as to cover the field effect transistor Implanting predetermined ions into the silicon nitride film to reduce internal stress in the silicon nitride film, and forming a first interlayer insulating film on the silicon nitride film into which the ions have been implanted. Selectively etching the first interlayer insulating film using the silicon nitride film as an etching stopper, thereby forming a first connection hole penetrating the first interlayer insulating film; Selectively etching the silicon nitride film to form a second connection hole penetrating the silicon nitride film and communicating with the first connection hole; Forming a wiring layer connected to the source / drain region of the field-effect transistor via the second connection hole on the first interlayer insulating film, wherein the step of ion-implanting the silicon nitride film comprises: The present invention is characterized in that the stress of the gate insulating film of the field effect transistor is reduced by relaxing the internal stress of the silicon nitride film.

【0034】(2) 本発明の半導体装置の製造方法で
は、半導体基板上に形成された電界効果トランジスタを
覆うように窒化シリコン膜を形成した後、その窒化シリ
コン膜に所定のイオンを注入し、もってその窒化シリコ
ン膜の内部応力すなわち機械的ストレスを緩和してい
る。このため、その窒化シリコン膜の持つ大きな内部応
力に起因する電界効果トランジスタのゲート電極ひいて
はゲート絶縁膜の内部応力の増加が防止ないし抑制され
る。その結果、ゲート絶縁膜と半導体基板との界面での
界面準位の形成が防止ないし抑制されると共に、ゲート
絶縁膜の内部での固定電荷量の増加も防止ないし抑制さ
れる。
(2) In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming a silicon nitride film so as to cover a field effect transistor formed on a semiconductor substrate, predetermined ions are implanted into the silicon nitride film. Thus, the internal stress of the silicon nitride film, that is, the mechanical stress is reduced. For this reason, an increase in the internal stress of the gate electrode of the field effect transistor and hence of the gate insulating film due to the large internal stress of the silicon nitride film is prevented or suppressed. As a result, the formation of interface states at the interface between the gate insulating film and the semiconductor substrate is prevented or suppressed, and the increase in the amount of fixed charges inside the gate insulating film is also prevented or suppressed.

【0035】よって、NMOSトランジスタのホットキ
ャリア耐性の劣化を防止ないし抑制できると共に、スロ
ートラップに起因するPMOSトランジスタのしきい値
電圧のシフト量の増加も防止ないし抑制できる。すなわ
ち、内蔵する電界効果トランジスタの信頼性を高めるこ
とが可能となる。
Accordingly, it is possible to prevent or suppress the deterioration of the hot carrier resistance of the NMOS transistor, and also to prevent or suppress the increase in the shift amount of the threshold voltage of the PMOS transistor due to the slow trap. That is, the reliability of the built-in field effect transistor can be improved.

【0036】(3) なお、特開昭61−156837
号公報には、配線層が窒化チタン(TiN)からなるバ
リア層を持つ場合に、このバリア層にアルゴンをイオン
注入することによりそのバリア層のストレスを緩和する
半導体装置の製造方法が開示されている。しかし、当該
公報に記載の半導体装置の製造方法では、アルゴンイオ
ンの注入は、窒化チタンからなるバリア層のストレスに
起因してそのバリア層の上の配線層の断線や位置ずれを
防止することを目的として行われるものである。
(3) Incidentally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-156837
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2002-122,086 discloses a method of manufacturing a semiconductor device in which, when a wiring layer has a barrier layer made of titanium nitride (TiN), the barrier layer is stressed by ion-implanting argon into the barrier layer. I have. However, in the method of manufacturing a semiconductor device described in the publication, the implantation of argon ions prevents the disconnection and displacement of the wiring layer on the barrier layer made of titanium nitride due to the stress of the barrier layer. This is done for the purpose.

【0037】したがって、窒化シリコン膜の内部ストレ
スが電界効果トランジスタに与える悪影響を排除ないし
抑制して、電界効果トランジスタの信頼性を改善するこ
とを目的とする本発明とは明らかに異なる。
Therefore, the present invention is clearly different from the present invention which aims at improving or improving the reliability of the field effect transistor by eliminating or suppressing the adverse effect of the internal stress of the silicon nitride film on the field effect transistor.

【0038】(4) 本発明の半導体装置の好ましい例
では、前記窒化シリコン膜へのイオン注入工程の注入条
件が、前記窒化シリコン膜に注入されたイオンの濃度分
布がその窒化シリコン膜の厚さ方向の略中央で最大にな
るように設定される。この場合に、イオン注入による窒
化シリコン膜の内部応力の緩和効果が極大となるからで
ある。
(4) In a preferred example of the semiconductor device of the present invention, the implantation conditions in the ion implantation step into the silicon nitride film are such that the concentration distribution of the ions implanted into the silicon nitride film is determined by the thickness of the silicon nitride film. It is set to be maximum at the approximate center of the direction. In this case, the effect of relaxing the internal stress of the silicon nitride film by the ion implantation is maximized.

【0039】本発明の半導体装置の他の好ましい例で
は、前記電界効果トランジスタを形成する工程と前記窒
化シリコン膜を形成する工程との間に、第2層間絶縁膜
を形成する工程を含んでいて、前記窒化シリコン膜はそ
の第2層間絶縁膜の上に形成されており、さらに、前記
第1接続孔と前記第2接続孔を介してその第2層間絶縁
膜を選択的にエッチングすることにより、その第2層間
絶縁膜を貫通し且つ前記第1接続孔および前記第2接続
孔と連通する第3接続孔を形成する工程を含む。
In another preferred embodiment of the semiconductor device of the present invention, a step of forming a second interlayer insulating film is included between the step of forming the field-effect transistor and the step of forming the silicon nitride film. The silicon nitride film is formed on the second interlayer insulating film, and further selectively etching the second interlayer insulating film through the first connection hole and the second connection hole. Forming a third connection hole penetrating the second interlayer insulating film and communicating with the first connection hole and the second connection hole.

【0040】この場合、前記窒化シリコン膜に注入され
たイオンがその窒化シリコン膜を貫通しても、その下に
前記第2層間絶縁膜があるため、そのイオンが前記半導
体基板の中に入り込む危険性を除去できる利点がある。
In this case, even if the ions implanted into the silicon nitride film penetrate the silicon nitride film, there is a danger that the ions may enter the semiconductor substrate because the second interlayer insulating film exists below the silicon nitride film. There is an advantage that the property can be eliminated.

【0041】本発明の半導体装置のさらに他の好ましい
例では、前記窒化シリコン膜が、他の膜を形成する工程
を含まずに前記電界効果トランジスタの上に形成され
て、その窒化シリコン膜はその電界効果トランジスタに
接触する。この場合、次のような利点が得られる。
In still another preferred embodiment of the semiconductor device of the present invention, the silicon nitride film is formed on the field effect transistor without including a step of forming another film, and the silicon nitride film is formed on the field effect transistor. Contact field effect transistor. In this case, the following advantages are obtained.

【0042】すなわち、前記電界効果トランジスタと前
記窒化シリコン膜の間に第2層間絶縁膜が存在すると、
その第2層間絶縁膜に含まれている水分が前記電界効果
トランジスタに影響を与える恐れがある。しかし、この
場合には第2層間絶縁膜が存在しないので、その影響を
なくすことができる。よって、第2層間絶縁膜が存在す
る場合に比べて、電界効果トランジスタのしきい値電圧
のシフト量が減少し、ホットキャリア耐性が向上する、
換言すれば、前記電界効果トランジスタの信頼性がいっ
そう改善される利点がある。
That is, when a second interlayer insulating film exists between the field effect transistor and the silicon nitride film,
Moisture contained in the second interlayer insulating film may affect the field effect transistor. However, in this case, since the second interlayer insulating film does not exist, the influence can be eliminated. Therefore, as compared with the case where the second interlayer insulating film exists, the shift amount of the threshold voltage of the field effect transistor is reduced, and the hot carrier resistance is improved.
In other words, there is an advantage that the reliability of the field effect transistor is further improved.

【0043】前記窒化シリコン膜は、20nm以上、6
0nm以下の厚さを有しているのが好ましい。エッチン
グ・ストッパとしての機能を確保するには、20nm以
上の厚さが必要だからである。他方、60nmを越える
と、前記窒化シリコン膜の内部応力が過大となり、イオ
ン注入によっても緩和できなくなる恐れがあるからであ
る。
The silicon nitride film has a thickness of 20 nm or more,
It preferably has a thickness of 0 nm or less. This is because a thickness of 20 nm or more is necessary to secure the function as an etching stopper. On the other hand, if the thickness exceeds 60 nm, the internal stress of the silicon nitride film becomes excessive, and it may not be able to be alleviated by ion implantation.

【0044】前記窒化シリコン膜に注入されるイオン
は、不活性ガスのイオンであるのが好ましい。前記窒化
シリコン膜に注入されたイオンが、何らかの原因で半導
体基板中に入り込んでも、そのイオンによって前記電界
効果トランジスタの特性が変化し難いからである。
The ions implanted into the silicon nitride film are preferably ions of an inert gas. This is because even if ions implanted in the silicon nitride film enter the semiconductor substrate for some reason, it is difficult for the ions to change the characteristics of the field effect transistor.

【0045】不活性ガスのイオンの中では、アルゴン・
イオンまたはヘリウム・イオンがより好ましい。前記窒
化シリコン膜へのイオン注入工程に使用しやすいからで
ある。
Among the ions of the inert gas, argon
Ions or helium ions are more preferred. This is because it can be easily used in the step of implanting ions into the silicon nitride film.

【0046】前記窒化シリコン膜に注入されるイオンと
しては、ボロン・イオンを用いてもよい。ボロン・イオ
ンは、一般の半導体装置の製造工程においてイオン注入
工程に頻繁に使われており、使用しやすいからである。
As the ions to be implanted into the silicon nitride film, boron ions may be used. This is because boron ions are frequently used in an ion implantation process in a general semiconductor device manufacturing process and are easy to use.

【0047】(5) 本発明において使用する前記窒化
シリコン膜としては、その組成等に制限はなく、前記第
1層間絶縁膜のエッチング工程でエッチング・ストッパ
として機能するものであれば、任意の窒化シリコン膜が
使用可能である。
(5) The composition of the silicon nitride film used in the present invention is not limited, and any silicon nitride film can be used as long as it functions as an etching stopper in the step of etching the first interlayer insulating film. A silicon film can be used.

【0048】本発明における前記窒化シリコン膜へのイ
オン注入の注入条件は、使用する窒化シリコン膜に応じ
てその内部応力を緩和できるように、任意に設定可能で
ある。
The conditions for the ion implantation into the silicon nitride film according to the present invention can be set arbitrarily so that the internal stress can be reduced according to the silicon nitride film to be used.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施の形
態を添付図面を参照しながら具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.

【0050】(第1実施形態)図1〜図3は、本発明の
第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す。
(First Embodiment) FIGS. 1 to 3 show a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【0051】まず最初に、図1(a)に示すように、公
知の方法により、シリコン基板1の表面領域に設けられ
た浅い溝(トレンチ)に酸化シリコンを埋設して素子分
離領域3を形成する。この素子分離領域3により、シリ
コン基板1の表面領域に多数の活性領域が画定される。
しかし、ここでは、説明を簡素化するため、隣接する二
つの活性領域のみについて説明する。
First, as shown in FIG. 1A, silicon oxide is buried in a shallow groove (trench) provided in a surface region of a silicon substrate 1 to form an element isolation region 3 by a known method. I do. A large number of active regions are defined in the surface region of the silicon substrate 1 by the element isolation regions 3.
However, here, only two adjacent active regions will be described to simplify the description.

【0052】次に、パターン化されたフォトレジスト膜
(図示せず)をマスクに用いてイオン注入を行い、一方
の活性領域に対してp型不純物を選択的に導入する。同
様にイオン注入を行い、他方の活性領域に対してn型不
純物を選択的に導入する。その後、注入した不純物の活
性化のための熱処理を行い、二つの活性領域にpウェル
2Aとnウェル2Bをそれぞれ形成する。図1(a)に
示すように、pウェル2Aとnウェル2Bは、素子分離
領域3を挟んで隣接している。
Next, ion implantation is performed using a patterned photoresist film (not shown) as a mask, and p-type impurities are selectively introduced into one of the active regions. Similarly, ion implantation is performed, and an n-type impurity is selectively introduced into the other active region. Thereafter, heat treatment for activating the implanted impurities is performed to form a p-well 2A and an n-well 2B in the two active regions, respectively. As shown in FIG. 1A, the p well 2A and the n well 2B are adjacent to each other with the element isolation region 3 interposed therebetween.

【0053】続いて、熱酸化法によりシリコン基板1の
全表面に酸化シリコン膜(図示せず)を形成した後、そ
の酸化シリコン膜の上にCVD法によりポリシリコン膜
(図示せず)を堆積する。それら酸化シリコン膜および
ポリシリコン膜を同時にパターン化することにより、p
ウェル2A上に酸化シリコンのゲート酸化膜4Aとポリ
シリコンのゲート電極5Aを形成し、nウェル2B上に
酸化シリコンのゲート酸化膜4Bとポリシリコンのゲー
ト電極5Bを形成する。
Subsequently, after a silicon oxide film (not shown) is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 by the thermal oxidation method, a polysilicon film (not shown) is deposited on the silicon oxide film by the CVD method. I do. By simultaneously patterning the silicon oxide film and the polysilicon film, p
A silicon oxide gate oxide film 4A and a polysilicon gate electrode 5A are formed on the well 2A, and a silicon oxide gate oxide film 4B and a polysilicon gate electrode 5B are formed on the n-well 2B.

【0054】次に、CVD法により、シリコン基板1上
の全体を覆うように酸化シリコン膜(図示せず)を堆積
した後、その酸化シリコン膜を異方性のRIE法により
エッチバックし、ゲート電極5Aと5Bの側部に酸化シ
リコンからなる一対の側壁6Aと6Bをそれぞれ形成す
る。
Next, after depositing a silicon oxide film (not shown) so as to cover the entire surface of the silicon substrate 1 by the CVD method, the silicon oxide film is etched back by the anisotropic RIE method to form a gate. A pair of side walls 6A and 6B made of silicon oxide are formed on the sides of the electrodes 5A and 5B, respectively.

【0055】続いて、ゲート電極5A、5Bと側壁6
A、6Bとをマスクにして、pウェル2Aにn型不純物
のイオン注入を行い、pウェル2Aの表面領域に一対の
n型ソース・ドレイン領域7Aを自己整合的に形成す
る。このとき、ゲート電極5Aにも同じn型不純物が導
入される。同様にして、nウェル2Bにp型不純物のイ
オン注入を行い、nウェル2Bの表面領域に一対のp型
ソース・ドレイン領域7Bを自己整合的に形成する。こ
のとき、ゲート電極5Bにも同じp型不純物が導入され
る。
Subsequently, the gate electrodes 5A and 5B and the side walls 6
Using A and 6B as masks, ions of an n-type impurity are implanted into the p-well 2A, and a pair of n-type source / drain regions 7A are formed in the surface region of the p-well 2A in a self-aligned manner. At this time, the same n-type impurity is also introduced into gate electrode 5A. Similarly, ions of a p-type impurity are implanted into the n-well 2B, and a pair of p-type source / drain regions 7B are formed in the surface region of the n-well 2B in a self-aligned manner. At this time, the same p-type impurity is also introduced into gate electrode 5B.

【0056】こうして、pウェル2Aには、ゲート酸化
膜4A、ゲート電極5A、一対の側壁6A、および一対
のソース・ドレイン領域7AからなるNMOSトランジ
スタ50Aが形成される。nウェル2Bには、ゲート酸
化膜4B、ゲート電極5B、一対の側壁6B、および一
対のソース・ドレイン領域7BからなるPMOSトラン
ジスタ50Bが形成される。
Thus, an NMOS transistor 50A including the gate oxide film 4A, the gate electrode 5A, the pair of side walls 6A, and the pair of source / drain regions 7A is formed in the p well 2A. In the n-well 2B, a PMOS transistor 50B including a gate oxide film 4B, a gate electrode 5B, a pair of side walls 6B, and a pair of source / drain regions 7B is formed.

【0057】なお、ソース・ドレイン領域7A、7Bと
ゲート電極5A、5Bには、公知の方法により、チタン
・シリサイド膜やコバルト・シリサイド膜を形成しても
よい。その場合、ソース・ドレイン領域7A、7Bとゲ
ート電極5A、5Bを低抵抗化することができる。
Note that a titanium silicide film or a cobalt silicide film may be formed on the source / drain regions 7A and 7B and the gate electrodes 5A and 5B by a known method. In this case, the resistance of the source / drain regions 7A and 7B and the gate electrodes 5A and 5B can be reduced.

【0058】次に、常圧CVD法により、シリコン基板
1上の全体を覆うように、第1層間絶縁膜として機能す
る酸化シリコン膜8を堆積する。この酸化シリコン膜8
は、厚さが約100nmであり、NMOSトランジスタ
50AとPMOSトランジスタ50Bに接触している。
Next, a silicon oxide film 8 functioning as a first interlayer insulating film is deposited by normal pressure CVD so as to cover the entire surface of the silicon substrate 1. This silicon oxide film 8
Has a thickness of about 100 nm and is in contact with the NMOS transistor 50A and the PMOS transistor 50B.

【0059】続いて、酸化シリコン膜8の上に、エッチ
ング・ストッパとして機能する窒化シリコン膜9を堆積
する。この窒化シリコン膜8の厚さは20nm以上とす
る。厚さが20nm未満の場合、エッチング・ストッパ
としての機能が不十分となるからである。窒化シリコン
膜8の好ましい厚さは、20〜60nmである。厚さが
60nmを超えると、窒化シリコン膜8の内部応力が過
大となって、その内部応力を次のイオン注入工程で十分
に緩和できなくなるからである。
Subsequently, a silicon nitride film 9 functioning as an etching stopper is deposited on the silicon oxide film 8. The thickness of this silicon nitride film 8 is 20 nm or more. If the thickness is less than 20 nm, the function as an etching stopper becomes insufficient. The preferred thickness of the silicon nitride film 8 is 20 to 60 nm. If the thickness exceeds 60 nm, the internal stress of the silicon nitride film 8 becomes excessive, and the internal stress cannot be sufficiently reduced in the next ion implantation step.

【0060】窒化シリコン膜8の形成は、例えば、Si
Cl22およびNH3をそれぞれシリコンと窒素の原料
ガスとして使用し、シリコン基板1の温度を650〜8
00℃に設定し、ガス圧力を0.1Torr〜100T
orrに設定する減圧CVD法によって行うことができ
る。
The formation of the silicon nitride film 8 is performed, for example, by using Si
Cl 2 H 2 and NH 3 are used as source gases of silicon and nitrogen, respectively, and the temperature of the silicon substrate 1 is set to 650 to 8
Set to 00 ° C and gas pressure from 0.1 Torr to 100T
It can be performed by a low pressure CVD method set to orr.

【0061】次に、窒化シリコン膜9の持つ大きな内部
応力を緩和するため、図1(b)に示すように、窒化シ
リコン膜9にアルゴン・イオン10をイオン注入する。
このイオン注入の条件は、注入されたイオン量の分布が
シリコン窒化膜9の膜厚方向の中央付近にピークをもつ
ように設定される。これは、この場合に窒化シリコン膜
9の内部応力を緩和する作用が最大になるからである。
Next, as shown in FIG. 1B, argon ions 10 are ion-implanted into the silicon nitride film 9 in order to reduce the large internal stress of the silicon nitride film 9.
The conditions for this ion implantation are set so that the distribution of the amount of implanted ions has a peak near the center in the thickness direction of the silicon nitride film 9. This is because in this case, the effect of relaxing the internal stress of the silicon nitride film 9 is maximized.

【0062】アルゴン・イオン10の注入条件は、例え
ば、加速エネルギー10〜30keV、ドーズ量1×1
15〜3×1015cm-2である。なお、注入するイオン
種としては、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが好
ましい。それは、注入されたイオンが窒化シリコン膜9
と酸化シリコン膜8を貫通してシリコン基板1の内部に
入り込んでも、MOSトランジスタ50A、50Bの特
性が変化し難いという利点があるからである。
The conditions for implanting argon ions 10 are, for example, an acceleration energy of 10 to 30 keV and a dose of 1 × 1.
0 15 to 3 × 10 15 cm −2 . Note that as an ion species to be implanted, an inert gas such as argon or helium is preferable. The reason is that the implanted ions are
This is because there is an advantage that the characteristics of the MOS transistors 50A and 50B are unlikely to change even if they penetrate through the silicon oxide film 8 and enter the inside of the silicon substrate 1.

【0063】さらに、常圧CVD法により、図1(c)
に示すように、窒化シリコン膜9の上に、第2層間絶縁
膜として機能するBPSG膜11(厚さ約1.4μm)
を形成する。その後、CMP法によりBPSG膜11の
表面を研磨して平坦化する。このとき、ゲート電極5
A、5Bの頂部からBPSG膜11の表面までの高さ
(厚さ)が、所望の値(例えば約0.6μm)となるよ
うに研磨条件を設定する。この高さは、形成するコンタ
クト孔のアスペクト比とを考慮して、コンタクト孔の加
工時に問題が生じないように設定する。
Further, by the normal pressure CVD method, FIG.
As shown in FIG. 5, a BPSG film 11 (having a thickness of about 1.4 μm) functioning as a second interlayer insulating film is formed on the silicon nitride film 9.
To form Thereafter, the surface of the BPSG film 11 is polished and flattened by the CMP method. At this time, the gate electrode 5
The polishing conditions are set so that the height (thickness) from the tops of A and 5B to the surface of the BPSG film 11 becomes a desired value (for example, about 0.6 μm). The height is set in consideration of the aspect ratio of the contact hole to be formed so as not to cause a problem when processing the contact hole.

【0064】続いて、BPSG膜11の上に、パターン
化したフォトレジスト膜12を形成する。その後、RI
E法により、フォトレジスト膜12をマスクに用いてB
PSG膜11のみを選択的にエッチングし、BPSG膜
11を貫通するコンタクト孔13A、13Bを形成す
る。このドライ・エッチング工程では、窒化シリコン膜
9がエッチング・ストッパとして確実に機能するよう
に、窒化シリコン膜9に対してBPSG膜11のエッチ
ング速度が十分に大きくなる(すなわち、選択比が十分
に大きくなる)ように、エッチング条件を設定する。例
えば、C48、CO、Ar、O2の混合ガスをエッチン
グ・ガスとして使用し、そのガス圧力を約30mTor
r、温度を20℃、供給パワーを700Wとする。
Subsequently, a patterned photoresist film 12 is formed on the BPSG film 11. Then RI
Using the photoresist film 12 as a mask,
By selectively etching only the PSG film 11, contact holes 13A and 13B penetrating the BPSG film 11 are formed. In this dry etching step, the etching rate of the BPSG film 11 with respect to the silicon nitride film 9 becomes sufficiently high so that the silicon nitride film 9 functions reliably as an etching stopper (that is, the selectivity is sufficiently large). Etching conditions are set as follows. For example, a mixed gas of C 4 F 8 , CO, Ar, and O 2 is used as an etching gas, and the gas pressure is set to about 30 mTorr.
r, the temperature is 20 ° C., and the supply power is 700 W.

【0065】次に、図2(a)に示すように、同じフォ
トレジスト膜12をマスクに用い、エッチング条件を変
えたRIE法により、窒化シリコン膜9と酸化シリコン
膜8を順にドライ・エッチングし、BPSG膜11と窒
化シリコン膜9と酸化シリコン膜8を貫通するコンタク
ト孔13Aa、13Baを形成する。これらエッチング
工程のエッチング条件は、例えば次のように設定する。
Next, as shown in FIG. 2A, using the same photoresist film 12 as a mask, the silicon nitride film 9 and the silicon oxide film 8 are sequentially dry-etched by RIE under different etching conditions. Then, contact holes 13Aa and 13Ba penetrating the BPSG film 11, the silicon nitride film 9, and the silicon oxide film 8 are formed. The etching conditions for these etching steps are set, for example, as follows.

【0066】窒化シリコン膜9のエッチングでは、CH
3とCF4の混合ガスをエッチング・ガスとして使用
し、そのガス圧力を約30mTorr、温度を20℃、
供給パワーを800Wとする。酸化シリコン膜8のエッ
チングでは、C48とCOとArとO2の混合ガスをエ
ッチング・ガスとして使用し、そのガス圧力を約30m
Torr、温度を20℃、供給パワーを700Wとす
る。
In the etching of the silicon nitride film 9, CH
A mixed gas of F 3 and CF 4 is used as an etching gas, the gas pressure is about 30 mTorr, the temperature is 20 ° C.,
The supply power is 800 W. In the etching of the silicon oxide film 8, a mixed gas of C 4 F 8 , CO, Ar and O 2 is used as an etching gas, and the gas pressure is set to about 30 m.
Torr, temperature 20 ° C., supply power 700 W.

【0067】コンタクト孔13Aa、13Baの平面形
状は、例えば矩形あるいは円形である。コンタクト孔1
3Aa、13Baの底部は、対応するソース・ドレイン
領域7A、7Bにそれぞれ達している。
The planar shape of the contact holes 13Aa and 13Ba is, for example, rectangular or circular. Contact hole 1
The bottoms of 3Aa and 13Ba reach the corresponding source / drain regions 7A and 7B, respectively.

【0068】コンタクト孔13Baは、正しくは、コン
タクト孔13Baの底部が素子分離領域3に重なること
なしにソース・ドレイン領域7B上に配置されるべきで
ある。しかし、図2(a)では、フォトレジスト膜12
の重ね合わせ誤差に起因して紙面に向かって左側にずれ
た状態として描かれている。
Correctly, the contact hole 13Ba should be disposed on the source / drain region 7B without the bottom of the contact hole 13Ba overlapping the element isolation region 3. However, in FIG. 2A, the photoresist film 12
Are shifted to the left as viewed in the drawing due to the superposition error.

【0069】次に、フォトレジスト膜12を除去した
後、図2(b)に示すように、スパッタ法により、BP
SG膜11の上にチタン膜(厚さ:約30nm)と窒化
チタン膜(厚さ:約50nm)(いずれも図示せず)を
順に積層形成する。それらチタン膜および窒化チタン膜
は、バリアメタル膜14を形成する。バリアメタル膜1
4は、コンタクト孔13Aaと13Baから露出したp
ウェル2Aとnウェル2Bの表面と、コンタクト孔13
Aaと13Baの側壁とに接触する。
Next, after the photoresist film 12 is removed, as shown in FIG.
On the SG film 11, a titanium film (thickness: about 30 nm) and a titanium nitride film (thickness: about 50 nm) (both not shown) are sequentially stacked. The titanium film and the titanium nitride film form the barrier metal film 14. Barrier metal film 1
4 is p exposed from the contact holes 13Aa and 13Ba.
The surface of the well 2A and the n-well 2B and the contact hole 13
It contacts the side walls of Aa and 13Ba.

【0070】続いて、このバリアメタル膜14上に、減
圧CVD法により、コンタクト孔13Aaと13Baの
内部空間を塞ぐ程度の厚いタングステン膜15(厚さ約
0.5μm)を堆積した後、CMP法により、BPSG
膜11が露出するまでバリアメタル膜14およびタング
ステン膜15の研磨を行う。こうして、バリアメタル膜
14とタングステン膜15は、コンタクト孔13Aaと
13Baの内部に選択的に残される。コンタクト孔13
Aaと13Baの内部に残されたバリアメタル膜14と
タングステン膜15は、それぞれコンタクト・プラグ4
1を構成する。これらコンタクト・プラグ41の底部
は、対応するソース・ドレイン領域7Aと7Bにそれぞ
れ接触している。
Subsequently, a tungsten film 15 (thickness: about 0.5 μm) is deposited on the barrier metal film 14 by a low pressure CVD method so as to close the internal space of the contact holes 13Aa and 13Ba. BPSG
Polishing of the barrier metal film 14 and the tungsten film 15 is performed until the film 11 is exposed. Thus, the barrier metal film 14 and the tungsten film 15 are selectively left inside the contact holes 13Aa and 13Ba. Contact hole 13
The barrier metal film 14 and the tungsten film 15 left inside Aa and 13Ba are respectively
1. The bottoms of these contact plugs 41 are in contact with the corresponding source / drain regions 7A and 7B, respectively.

【0071】続いて、スパッタ法により、BPSG膜1
1上に、窒化チタン膜16と、例えばAlCuなどから
なるアルミニウム合金膜17と、窒化チタン膜18とを
順に積層形成する。窒化チタン膜16、アルミニウム合
金膜17、窒化チタン膜18の厚さは、それぞれ約50
nm、約0.5μm、約50nmである。その後、フォ
トリソグラフィ法およびRIE法により、窒化チタン膜
16、アルミニウム合金膜17、および窒化チタン膜1
8を同時にパターン化し、三層構造の第1配線層19を
BPSG膜11上に形成する。この第1配線層19の所
定の配線は、コンタクト・プラグ41を介して対応する
ソース・ドレイン領域7Aと7Bにそれぞれ接続されて
いる。
Subsequently, the BPSG film 1 was formed by sputtering.
On top of this, a titanium nitride film 16, an aluminum alloy film 17 made of, for example, AlCu, and a titanium nitride film 18 are sequentially laminated. Each of the titanium nitride film 16, the aluminum alloy film 17, and the titanium nitride film 18 has a thickness of about 50.
nm, about 0.5 μm, and about 50 nm. Thereafter, the titanium nitride film 16, the aluminum alloy film 17, and the titanium nitride film 1 are formed by photolithography and RIE.
8 are simultaneously patterned to form a first wiring layer 19 having a three-layer structure on the BPSG film 11. The predetermined wiring of the first wiring layer 19 is connected to the corresponding source / drain regions 7A and 7B via the contact plug 41, respectively.

【0072】なお、窒化チタン膜18は、フォトリソグ
ラフィ工程において露光光の反射防止膜として働く。
The titanium nitride film 18 functions as an anti-reflection film for exposure light in a photolithography process.

【0073】次に、図3に示すように、高密度プラズマ
CVD法により、BPSG膜11の上に厚さ約50nm
のライナー酸化膜20を形成し、配線層19を覆う。ラ
イナー酸化膜20の上には、さらに低誘電率膜21を形
成する。低誘電率膜21は、第3層間絶縁膜として機能
するものであり、例えばSiOF、HSQ、BCB、有
機SOG材、フッ素化アモルファス・カーボンなどの材
料によって形成される。
Next, as shown in FIG. 3, a high-density plasma CVD
Is formed to cover the wiring layer 19. On the liner oxide film 20, a low dielectric constant film 21 is further formed. The low dielectric constant film 21 functions as a third interlayer insulating film, and is formed of a material such as SiOF, HSQ, BCB, an organic SOG material, or fluorinated amorphous carbon.

【0074】続いて、プラズマCVD法により、低誘電
率膜21の上に厚さ約1.4μmの酸化シリコン膜22
を形成した後、CMP法により酸化シリコン膜22の表
面を平坦化する。この時、配線層19の頂部から低誘電
率膜21の表面までの高さ(厚さ)が約0.6μmとな
るように、研磨条件を設定する。その理由は、BPSG
膜11について先に述べたのと同じである。
Subsequently, a silicon oxide film 22 having a thickness of about 1.4 μm is formed on the low dielectric constant film 21 by a plasma CVD method.
Is formed, the surface of the silicon oxide film 22 is flattened by the CMP method. At this time, the polishing conditions are set so that the height (thickness) from the top of the wiring layer 19 to the surface of the low dielectric constant film 21 is about 0.6 μm. The reason is BPSG
This is the same as described above for the film 11.

【0075】次に、フォトリソグラフィー法とRIE法
により、低誘電率膜21と酸化シリコン膜22を貫通す
るビア・ホール23を形成する。このビア・ホール23
は、下方にある第1配線層19の対応する配線に接続さ
れている。
Next, via holes 23 penetrating the low dielectric constant film 21 and the silicon oxide film 22 are formed by photolithography and RIE. This via hole 23
Are connected to the corresponding wiring of the first wiring layer 19 below.

【0076】さらに、スパッタ法により、酸化シリコン
膜22の上にチタン膜(厚さ:約30nm)と窒化チタ
ン膜(厚さ:約50nm)(いずれも図示せず)を順に
積層形成する。それらチタン膜および窒化チタン膜は、
バリアメタル膜24を形成する。バリアメタル膜24
は、ビア・ホール23から露出した配線層19の対応す
る配線の表面と、ビア・ホール23の側壁とに接触す
る。
Further, a titanium film (thickness: about 30 nm) and a titanium nitride film (thickness: about 50 nm) (both not shown) are sequentially formed on the silicon oxide film 22 by sputtering. These titanium films and titanium nitride films are:
A barrier metal film 24 is formed. Barrier metal film 24
Contacts the surface of the wiring corresponding to the wiring layer 19 exposed from the via hole 23 and the side wall of the via hole 23.

【0077】続いて、このバリアメタル24の上に、減
圧CVD法により、ビア・ホール23の内部空間を塞ぐ
程度の厚いタングステン膜25(厚さ約0.5μm)を
堆積する。その後、CMP法により、酸化シリコン膜2
2が露出するまでバリアメタル膜24とタングステン膜
25を研磨し、ビア・ホール23の内部にのみ選択的に
残す。こうして、ビア・ホール23の内部にバリアメタ
ル24とタングステン膜25からなるビア・プラグ42
を形成する。ビア・プラグ42の底部は、配線層19の
対応する配線に接触している。
Subsequently, a tungsten film 25 (thickness: about 0.5 μm) thick enough to close the internal space of the via hole 23 is deposited on the barrier metal 24 by a low pressure CVD method. Then, the silicon oxide film 2 is formed by the CMP method.
The barrier metal film 24 and the tungsten film 25 are polished until the layer 2 is exposed, and is selectively left only inside the via hole 23. Thus, the via plug 42 made of the barrier metal 24 and the tungsten film 25 is provided inside the via hole 23.
To form The bottom of the via plug 42 is in contact with the corresponding wiring of the wiring layer 19.

【0078】次に、スパッタ法により、酸化シリコン膜
22の上に窒化チタン膜26と、AlCuなどのアルミ
ニウム合金膜27と、窒化チタン膜28とを順に積層形
成する。窒化チタン膜26、アルミニウム合金膜27、
窒化チタン膜28の厚さは、それぞれ約50nm、約
0.5μm、約50nmである。その後、フォトリソグ
ラフィー法およびRIE法により、窒化チタン膜26、
アルミニウム合金膜27、および窒化チタン膜28をパ
ターン化し、酸化シリコン膜22の上に第2配線層29
を形成する。
Next, a titanium nitride film 26, an aluminum alloy film 27 such as AlCu, and a titanium nitride film 28 are sequentially formed on the silicon oxide film 22 by sputtering. Titanium nitride film 26, aluminum alloy film 27,
The thickness of the titanium nitride film 28 is about 50 nm, about 0.5 μm, and about 50 nm, respectively. Thereafter, the titanium nitride film 26 is formed by photolithography and RIE.
The aluminum alloy film 27 and the titanium nitride film 28 are patterned to form a second wiring layer 29 on the silicon oxide film 22.
To form

【0079】なお、窒化チタン膜28は、フォトリソグ
ラフィー工程において露光光の反射防止膜として機能す
る。
Note that the titanium nitride film 28 functions as an anti-reflection film for exposure light in a photolithography process.

【0080】最後に、酸化シリコン膜22の上に、厚さ
約0.3μmの酸化窒化シリコン(Silicon Oxynitrid
e、SiON)膜からなるカバー膜30を形成し、第2
配線層29を覆う。
Finally, a silicon oxynitride (Silicon Oxynitrid) having a thickness of about 0.3 μm is formed on the silicon oxide film 22.
e, SiON) film, and a second cover film 30 is formed.
The wiring layer 29 is covered.

【0081】こうして、図3に示すように、シリコン基
板1上にNMOSトランジスタ50AとPMOSトラン
ジスタ50Bを内蔵した半導体装置が完成する。
Thus, as shown in FIG. 3, a semiconductor device having the NMOS transistor 50A and the PMOS transistor 50B built on the silicon substrate 1 is completed.

【0082】本発明の第1実施形態の半導体装置の製造
方法では、以上述べたところから明らかなように、シリ
コン基板1上に形成されたNMOSトランジスタ50A
とPMOSトランジスタ50Bを覆うように窒化シリコ
ン膜8を形成した後、その窒化シリコン膜9にアルゴン
・イオンを注入し、もってその窒化シリコン膜9の内部
応力すなわち機械的ストレスを緩和している。このた
め、その窒化シリコン膜9の持つ大きな内部応力に起因
するNMOSトランジスタ50AとPMOSトランジス
タ50Bのゲート電極5A、5Bひいてはゲート絶縁膜
4A、4Bの内部応力の増加が防止ないし抑制される。
その結果、ゲート絶縁膜4A、4Bとシリコン基板1と
の界面での界面準位の形成が防止ないし抑制されると共
に、ゲート絶縁膜4A、4Bの内部での固定電荷量の増
加も防止ないし抑制される。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, as is apparent from the above description, the NMOS transistor 50A formed on the silicon substrate 1
Then, after forming the silicon nitride film 8 so as to cover the PMOS transistor 50B, argon ions are implanted into the silicon nitride film 9 to reduce internal stress, that is, mechanical stress of the silicon nitride film 9. For this reason, an increase in the internal stress of the gate electrodes 5A and 5B of the NMOS transistor 50A and the PMOS transistor 50B and the gate insulating films 4A and 4B due to the large internal stress of the silicon nitride film 9 is prevented or suppressed.
As a result, the formation of the interface state at the interface between the gate insulating films 4A and 4B and the silicon substrate 1 is prevented or suppressed, and the increase in the fixed charge amount inside the gate insulating films 4A and 4B is also prevented or suppressed. Is done.

【0083】よって、NMOSトランジスタ50Aのホ
ットキャリア耐性の劣化を防止ないし抑制できると共
に、スロートラップに起因するPMOSトランジスタ5
0Bのしきい値電圧のシフト量の増加も防止ないし抑制
できる。すなわち、内蔵するNMOSトランジスタ50
AとPMOSトランジスタ50Bの信頼性を高めること
が可能となる。 (試験結果)次に、上述した本発明の第1実施形態の半
導体装置の製造方法を用いて実際に半導体装置を作製
し、その特性を評価した結果について述べる。
Therefore, deterioration of the hot carrier resistance of the NMOS transistor 50A can be prevented or suppressed, and the PMOS transistor 5A caused by the slow trap can be prevented.
An increase in the shift amount of the threshold voltage of 0B can also be prevented or suppressed. That is, the built-in NMOS transistor 50
A and the reliability of the PMOS transistor 50B can be improved. (Test Result) Next, a result of actually manufacturing a semiconductor device by using the above-described method for manufacturing a semiconductor device of the first embodiment of the present invention and evaluating its characteristics will be described.

【0084】作製した半導体装置では、NMOSトラン
ジスタ50AとPMOSトランジスタ50Bのゲート電
極5A、5Bの長さと幅は、それぞれ0.18μm、1
0μm、ゲート酸化膜4A、4Bの厚さは共に4nm、
ソース・ドレイン領域7A、7Bの深さは100nmと
した。コンタクト孔13Aa、13Baの平面形状は直
径0.24μmの円形とした。コンタクト孔13Baと
対応する素子分離領域3の重なり量は、0.1μmとし
た。
In the manufactured semiconductor device, the length and width of the gate electrodes 5A and 5B of the NMOS transistor 50A and the PMOS transistor 50B are 0.18 μm and 1 μm, respectively.
0 μm, the thickness of each of the gate oxide films 4A and 4B is 4 nm,
The depth of the source / drain regions 7A and 7B was 100 nm. The planar shape of the contact holes 13Aa and 13Ba was a circle having a diameter of 0.24 μm. The amount of overlap between the contact hole 13Ba and the corresponding element isolation region 3 was 0.1 μm.

【0085】また、酸化シリコン膜8をドライエッチン
グしてコンタクト孔13Aa、13Baを形成する工程
では、オーバーエッチング率を所望のエッチング量すな
わち酸化シリコン膜8の全厚に対して20%とした。
In the step of forming the contact holes 13Aa and 13Ba by dry-etching the silicon oxide film 8, the overetching rate was set to a desired etching amount, that is, 20% with respect to the total thickness of the silicon oxide film 8.

【0086】そして、窒化シリコン膜9の膜厚を変えな
がら、NMOSトランジスタ50Aの一対のソース・ド
レイン領域7A間に4Vの電圧を印加し、接合リーク電
流の変化を測定したところ、図5のような結果が得られ
た。
Then, while changing the thickness of the silicon nitride film 9, a voltage of 4 V was applied between the pair of source / drain regions 7A of the NMOS transistor 50A, and the change in the junction leak current was measured. As shown in FIG. Results were obtained.

【0087】図5から分かるように、窒化シリコン膜9
の厚さの増加と共に接合リーク電流は減少している。膜
厚が20nm以下の範囲では、接合リーク電流の減少の
度合いが著しく、この範囲で約1/100に減少してい
る。この結果から、窒化シリコン膜9の厚さを20nm
以上に設定すれば、図8と図9を参照して先に述べた従
来の製造方法の場合と同様に、接合リーク電流を十分に
抑制できることが確認された。
As can be seen from FIG. 5, the silicon nitride film 9
The junction leakage current decreases with an increase in the thickness of the semiconductor substrate. When the film thickness is in the range of 20 nm or less, the degree of reduction in the junction leak current is remarkable, and in this range, it is reduced to about 1/100. From this result, the thickness of the silicon nitride film 9 was set to 20 nm.
With the above setting, it has been confirmed that the junction leakage current can be sufficiently suppressed as in the case of the conventional manufacturing method described above with reference to FIGS.

【0088】窒化シリコン膜9を形成することにより、
接合リーク電流が抑制される理由は、以下の通りであ
る。
By forming the silicon nitride film 9,
The reason why the junction leakage current is suppressed is as follows.

【0089】窒化シリコン膜9を形成しない場合、すな
わち、窒化シリコン膜厚が「0」の場合には、第1およ
び第2の層間絶縁膜である酸化シリコン膜8とBPSG
膜11は同時にエッチングされる。この時の被エッチン
グ量(膜厚)は約0.8μmである。これに対して、窒
化シリコン膜9を形成した場合、酸化シリコン膜8のエ
ッチング工程に先立って、窒化シリコン膜9をエッチン
グ・ストッパとして使用しながらBPSG膜11がエッ
チングされる。従って、酸化シリコン膜8のエッチング
工程では酸化シリコン膜8のみがエッチングされ、この
時の被エッチング量(膜厚)は約0.1μm(=100
nm)である。
When the silicon nitride film 9 is not formed, that is, when the silicon nitride film thickness is “0”, the silicon oxide film 8 as the first and second interlayer insulating films and the BPSG
The film 11 is etched at the same time. At this time, the etching amount (film thickness) is about 0.8 μm. On the other hand, when the silicon nitride film 9 is formed, the BPSG film 11 is etched using the silicon nitride film 9 as an etching stopper before the silicon oxide film 8 is etched. Therefore, in the etching process of the silicon oxide film 8, only the silicon oxide film 8 is etched, and the etching amount (film thickness) at this time is about 0.1 μm (= 100 μm).
nm).

【0090】このように、窒化シリコン膜9を形成した
場合には、窒化シリコン膜9を形成しない場合に比べ
て、酸化シリコン膜8のエッチング工程での被エッチン
グ量(膜厚)が大きく(約1/8に)減少する。従っ
て、酸化シリコン膜8のエッチング工程において、酸化
シリコン膜8のオーバーエッチング量ができるだけ小さ
くなるようにエッチング深さを精密に制御することが可
能である。換言すれば、酸化シリコン膜8のオーバーエ
ッチング率が同じでも、酸化シリコン膜8の被エッチン
グ量(膜厚)が大きく減少するので、当該エッチング工
程におけるエッチング深さの制御性が向上する。このた
め、コンタクト孔13Ba内に露出した素子分離領域3
の酸化シリコン膜のエッチング量が小さくなる。
As described above, when the silicon nitride film 9 is formed, the amount to be etched (film thickness) in the etching step of the silicon oxide film 8 is larger than that in the case where the silicon nitride film 9 is not formed (approximately).に). Therefore, in the etching process of the silicon oxide film 8, it is possible to precisely control the etching depth so that the over-etching amount of the silicon oxide film 8 becomes as small as possible. In other words, even if the over-etching rate of the silicon oxide film 8 is the same, the etching amount (film thickness) of the silicon oxide film 8 is greatly reduced, so that the controllability of the etching depth in the etching step is improved. For this reason, the element isolation region 3 exposed in the contact hole 13Ba
The etching amount of the silicon oxide film becomes small.

【0091】よって、素子分離領域3の酸化シリコン膜
がエッチングされることに起因して、コンタクト孔13
Ba内のコンタクト・プラグ41が、ソース・ドレイン
領域7Bがシリコン基板1との界面に形成するp−n接
合に接近または接触する恐れがなくなり、その結果、そ
のp−n接合を介して生じるリーク電流の増加が防止さ
れる。
Therefore, the contact hole 13 is formed due to the etching of the silicon oxide film in the element isolation region 3.
There is no danger that the contact plug 41 in Ba approaches or comes into contact with a pn junction formed at the interface between the source / drain region 7B and the silicon substrate 1, and as a result, leakage occurring through the pn junction An increase in current is prevented.

【0092】さらに、窒化シリコン膜9の厚さを変えな
がら、NMOSトランジスタ50Aのホットキャリアの
寿命と、PMOSトランジスタ50Bのしきい値電圧の
シフト量を測定した。ホットキャリアの寿命の測定は、
NMOSトランジスタ50Aの基板電圧が最大の値とな
るようにゲート電圧を印加しながら室温で行った。図9
の値は、反転オン電流が10%劣化するまでの時間であ
る。また、しきい値電圧のシフト量の測定は、PMOS
トランジスタ50Bに2.0Vのゲート電圧を印加し、
その状態を温度175℃の雰囲気中で1000時間、保
持して行った。図9の値は、1000時間経過後に測定
して得たしきい値電圧値が、初期のしきい値電圧値から
変化した量である。
Further, while changing the thickness of the silicon nitride film 9, the lifetime of hot carriers of the NMOS transistor 50A and the shift amount of the threshold voltage of the PMOS transistor 50B were measured. To measure the lifetime of a hot carrier,
The test was performed at room temperature while applying a gate voltage so that the substrate voltage of the NMOS transistor 50A became the maximum value. FIG.
Is the time required for the reversal ON current to degrade by 10%. The measurement of the shift amount of the threshold voltage is performed by using a PMOS.
A gate voltage of 2.0 V is applied to the transistor 50B,
This state was held in an atmosphere at a temperature of 175 ° C. for 1000 hours. The value in FIG. 9 is the amount by which the threshold voltage value measured after 1000 hours has elapsed has changed from the initial threshold voltage value.

【0093】その結果、図4のグラフが得られた。図4
には、比較のために、図8と図9で説明した従来の半導
体装置の製造方法を用いて作製した半導体装置について
の結果も示してある。
As a result, the graph of FIG. 4 was obtained. FIG.
8 also shows, for comparison, results of a semiconductor device manufactured by using the conventional method for manufacturing a semiconductor device described with reference to FIGS.

【0094】図4において、曲線A1およびB1は、本
発明の第1実施形態の半導体装置の製造方法を用いた場
合のNMOSトランジスタ50Aのホットキャリア寿命
と、PMOSトランジスタ50Bのしきい値電圧シフト
量をそれぞれ示す。曲線A2およびB2は、従来の半導
体装置の製造方法を用いた場合のNMOSトランジスタ
50Aのホットキャリア寿命と、PMOSトランジスタ
50Bのしきい値電圧シフト量をそれぞれ示す。
In FIG. 4, curves A1 and B1 show the hot carrier lifetime of the NMOS transistor 50A and the threshold voltage shift amount of the PMOS transistor 50B when the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is used. Are respectively shown. Curves A2 and B2 show the hot carrier lifetime of the NMOS transistor 50A and the shift amount of the threshold voltage of the PMOS transistor 50B, respectively, when the conventional semiconductor device manufacturing method is used.

【0095】図4の曲線A1とA2から分かるように、
アルゴン・イオンが注入された窒化シリコン膜9を設け
ることにより、NMOSトランジスタ50Aのホットキ
ャリアの寿命(曲線A1)は、従来の方法による場合
(曲線A2)に比べて延びている。これは、窒化シリコ
ン膜9の内部応力を緩和することにより、NMOSトラ
ンジスタ50Aのホットキャリア耐性が改善されること
を意味する。
As can be seen from the curves A1 and A2 in FIG.
By providing the silicon nitride film 9 into which argon ions have been implanted, the lifetime of the hot carriers of the NMOS transistor 50A (curve A1) is longer than that of the conventional method (curve A2). This means that the hot stress resistance of the NMOS transistor 50A is improved by relaxing the internal stress of the silicon nitride film 9.

【0096】また、NMOSトランジスタ50Aのホッ
トキャリアの寿命は、窒化シリコン膜厚が1nm〜10
nmの範囲で最長である、すなわちホットキャリア耐性
が最良である。そして、窒化シリコン膜厚が10nmを
越えると、窒化シリコン膜厚の増加に伴ってホットキャ
リアの寿命は徐々に短くなる、すなわちホットキャリア
耐性が徐々に劣化することも分かる。これは、窒化シリ
コン膜9の膜厚の増加に伴って、窒化シリコン膜9がゲ
ート酸化膜4Aに及ぼすストレスが増えるため、ゲート
酸化膜4Aとpウェル2Aの界面に界面準位が形成され
やすくなると共に、pウェル2A上のゲート酸化膜4A
の内部の固定電荷が増加するからである。
The lifetime of the hot carrier of the NMOS transistor 50A is determined when the thickness of the silicon nitride film is 1 nm to 10 nm.
It is the longest in the range of nm, that is, the hot carrier resistance is the best. When the thickness of the silicon nitride film exceeds 10 nm, the lifetime of the hot carrier gradually decreases with an increase in the thickness of the silicon nitride film, that is, the hot carrier resistance gradually deteriorates. This is because the stress exerted on the gate oxide film 4A by the silicon nitride film 9 increases as the thickness of the silicon nitride film 9 increases, so that an interface state is easily formed at the interface between the gate oxide film 4A and the p-well 2A. And a gate oxide film 4A on the p-well 2A.
This is because the fixed electric charge inside the element increases.

【0097】図4の曲線B1とB2から分かるように、
アルゴン・イオンが注入された窒化シリコン膜9を設け
ることにより、PMOSトランジスタ50Bのしきい値
電圧のシフト量(曲線B1)は、従来の方法による場合
(曲線B2)に比べて減少している。これは、窒化シリ
コン膜9の内部応力を緩和することにより、PMOSト
ランジスタ50Bのしきい値電圧のシフト量が抑制され
ることを意味する。
As can be seen from the curves B1 and B2 in FIG.
By providing the silicon nitride film 9 into which the argon ions are implanted, the shift amount of the threshold voltage of the PMOS transistor 50B (curve B1) is reduced as compared with the case of the conventional method (curve B2). This means that the shift amount of the threshold voltage of the PMOS transistor 50B is suppressed by relaxing the internal stress of the silicon nitride film 9.

【0098】さらに、PMOSトランジスタ50Bのし
きい値電圧のシフト量は、窒化シリコン膜9の膜厚の増
加と共に徐々に増加することも分かる。これは、窒化シ
リコン膜9の膜厚の増加に伴ってゲート酸化膜4Bに及
ぼすストレスが増え、その結果、ゲート酸化膜4Bとn
ウェル2Bの界面に界面準位が形成されやすくなると共
に、nウェル2B上のゲート酸化膜4Bの内部の固定電
荷が増加するからである。
Further, it can be seen that the shift amount of the threshold voltage of the PMOS transistor 50B gradually increases as the thickness of the silicon nitride film 9 increases. This is because the stress applied to the gate oxide film 4B increases as the thickness of the silicon nitride film 9 increases, and as a result, the gate oxide film 4B and n
This is because an interface state is easily formed at the interface of the well 2B and the fixed charge inside the gate oxide film 4B on the n-well 2B increases.

【0099】図4および図5の試験結果から明らかなよ
うに、本発明の第1実施形態の半導体装置の製造方法に
よれば、ゲート酸化膜4A、4Bに加わる応力が緩和さ
れるため、NMOSトランジスタ50Aのホットキャリ
ア耐性の劣化やPMOSトランジスタ50Bのしきい値
電圧のシフト量の増加が抑制され、信頼性の高い半導体
装置が得られることが確認された。
As is clear from the test results shown in FIGS. 4 and 5, according to the method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the present invention, the stress applied to the gate oxide films 4A and 4B is reduced, so that the NMOS It has been confirmed that deterioration of the hot carrier resistance of the transistor 50A and an increase in the shift amount of the threshold voltage of the PMOS transistor 50B are suppressed, and a highly reliable semiconductor device can be obtained.

【0100】(第2実施形態)図6および図7は、本発
明の第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す。この
方法は、第1実施形態の半導体装置の製造方法におい
て、第1層間絶縁膜として機能する酸化シリコン膜8を
省略したものである。よって、図6および図7において
第1実施形態の方法の場合と同じ要素には同じ符号を付
すことにより、同一構成・処理についての説明を省略す
る。
(Second Embodiment) FIGS. 6 and 7 show a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. This method is different from the method for manufacturing a semiconductor device of the first embodiment in that the silicon oxide film 8 functioning as a first interlayer insulating film is omitted. Therefore, in FIGS. 6 and 7, the same components as those in the method of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the same configurations and processes will be omitted.

【0101】まず最初に、第1実施形態の半導体装置の
製造方法と同様にして、図6(a)に示す構造を得る。
First, the structure shown in FIG. 6A is obtained in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.

【0102】次に、第1実施形態の場合と同様にして、
シリコン基板1の全体にわたってエッチング・ストッパ
として使用される厚い窒化シリコン膜9を堆積し、基板
1上に形成されたNMOSトランジスタ50AとPMO
Sトランジスタ50Bを覆う。第1実施形態における酸
化シリコン膜8が存在しないので、図6(a)に示すよ
うに、窒化シリコン膜9がNMOSトランジスタ50A
とPMOSトランジスタ50Bに接触している。
Next, as in the case of the first embodiment,
A thick silicon nitride film 9 used as an etching stopper is deposited over the entire silicon substrate 1, and the NMOS transistor 50A and the PMO
Covers the S transistor 50B. Since the silicon oxide film 8 according to the first embodiment does not exist, as shown in FIG.
And the PMOS transistor 50B.

【0103】その後、図6(b)に示すように、第1実
施形態の場合と同様にして、窒化シリコン膜9にアルゴ
ン・イオン10をイオン注入し、窒化シリコン膜9の内
部応力を緩和する。このイオン注入工程の後の工程は、
第1実施形態の場合(図2(b)〜図3参照)と同じで
ある。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, argon ions 10 are ion-implanted into the silicon nitride film 9 to relax the internal stress of the silicon nitride film 9 as in the first embodiment. . After this ion implantation step,
This is the same as the case of the first embodiment (see FIGS. 2B to 3).

【0104】こうして、図7(b)に示す構成の半導体
装置が完成する。この半導体装置の構造は、第1実施形
態の半導体装置においてその酸化シリコン膜8を除去し
たものに相当する。
Thus, the semiconductor device having the structure shown in FIG. 7B is completed. The structure of this semiconductor device corresponds to the semiconductor device of the first embodiment in which the silicon oxide film 8 has been removed.

【0105】この第2実施形態の半導体装置の製造方法
においても、第1実施形態の場合と同一の効果が得られ
ることは明らかである。しかし、この第2実施形態の半
導体装置の製造方法では、NMOSトランジスタ50A
およびPMOSトランジスタ50Bとシリコン窒化膜9
の間に、酸化シリコン膜を形成していないため、この酸
化シリコン膜に含まれる水分がトランジスタ50A、5
0Bのゲート酸化膜4A、4Bに悪影響を及ぼすことが
ない。したがって、第1実施形態におけるNMOSトラ
ンジスタ50Aのホットキャリア耐性の劣化の防止ない
し抑制と、PMOSトランジスタ50Bのしきい値電圧
シフト量の増加の防止ないし抑制の効果が、いっそう向
上する利点がある。すなわち、内蔵するNMOSトラン
ジスタ50AとPMOSトランジスタ50Bの信頼性
を、第1実施形態の場合よりもいっそう高めることが可
能となる。
It is apparent that the same effect as that of the first embodiment can be obtained in the method of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment. However, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment, the NMOS transistor 50A
And PMOS transistor 50B and silicon nitride film 9
Since no silicon oxide film is formed between the transistors 50A and 50A,
0B does not adversely affect the gate oxide films 4A and 4B. Therefore, there is an advantage that the effect of preventing or suppressing the deterioration of the hot carrier resistance of the NMOS transistor 50A and the effect of preventing or suppressing the increase in the threshold voltage shift amount of the PMOS transistor 50B in the first embodiment are further improved. That is, the reliability of the built-in NMOS transistor 50A and PMOS transistor 50B can be further enhanced as compared with the case of the first embodiment.

【0106】なお、上述した第1および第2の実施形態
では、窒化シリコン膜が層間絶縁膜にコンタクト孔を形
成する際のエッチング・ストッパとして用いられている
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば窒
化シリコン膜を、配線用の溝を層間絶縁膜に形成する際
のエッチング・ストッパとして用いる場合などにも適用
可能である。
In the first and second embodiments described above, the silicon nitride film is used as an etching stopper when forming a contact hole in the interlayer insulating film. However, the present invention is not limited to this. However, the present invention can be applied to a case where a silicon nitride film is used as an etching stopper when a wiring groove is formed in an interlayer insulating film.

【0107】[0107]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の半導体装置
の製造方法によれば、nチャネル電界効果トランジスタ
のホットキャリア耐性の劣化と、pチャネル電界効果ト
ランジスタのしきい値電圧のシフト量の増加を防止ない
し抑制できる。このため、内蔵する電界効果トランジス
タの信頼性を高めることができる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, deterioration of hot carrier resistance of an n-channel field effect transistor and an increase in a shift amount of a threshold voltage of a p-channel field effect transistor are increased. Can be prevented or suppressed. Therefore, the reliability of the built-in field effect transistor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態の半導体装置の製造方法
の各工程を示す要部概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part showing each step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態の半導体装置の製造方法
の各工程を示す要部概略断面図で、図1の続きである。
FIG. 2 is a main part schematic cross-sectional view showing each step of the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, which is a continuation of FIG. 1;

【図3】本発明の第1実施形態の半導体装置の製造方法
の各工程を示す要部概略断面図で、図2の続きである。
FIG. 3 is a main part schematic cross-sectional view showing each step of the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment of the present invention, which is a continuation of FIG. 2;

【図4】本発明の第1実施形態の半導体装置の製造方法
および従来の半導体装置の製造方法により製造された半
導体装置について、ホットキャリア寿命およびしきい値
電圧シフト量と、窒化シリコン膜の膜厚との関係を示す
グラフである。
FIG. 4 shows the hot carrier lifetime, the threshold voltage shift amount, and the thickness of the silicon nitride film of the semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment of the present invention and the conventional semiconductor device manufacturing method. It is a graph which shows the relationship with thickness.

【図5】本発明の第1実施形態の半導体装置の製造方法
により製造された半導体装置の接合リーク電流と窒化シ
リコン膜の膜厚との関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a junction leak current and a thickness of a silicon nitride film of a semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施形態の半導体装置の製造方法
の各工程を示す要部概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a main part showing each step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2実施形態の半導体装置の製造方法
の各工程を示す要部概略断面図で、図6の続きである。
7 is a fragmentary schematic cross-sectional view showing each step of a method for manufacturing a semiconductor device of the second embodiment of the present invention, and is a continuation of FIG. 6;

【図8】従来の半導体装置の製造方法の各工程を示す要
部概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a main part showing each step of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図9】従来の半導体装置の製造方法の各工程を示す要
部概略断面図で、図8の続きである。
9 is a main part schematic cross-sectional view showing each step of a conventional semiconductor device manufacturing method, and is a continuation of FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2A pウェル 2B nウェル 3 素子分離領域 4A、4B ゲート酸化膜 5A、5B ゲート電極 6A、6B 側壁 7A、7B ソース・ドレイン領域 8 酸化シリコン膜 9 窒化シリコン膜 10 アルゴン・イオン 11 BPSG膜 12 フォトレジスト膜 13A、13B コンタクト孔 13Aa、13Ba コンタクト孔 14 バリアメタル膜 15 タングステン膜 16、18 窒化チタン膜 17 アルミニウム合金膜 19 第1配線層 20 ライナ酸化膜 21 低誘電率膜 22 酸化シリコン膜 23 ビア・ホール 24 バリアメタル膜 25 タングステン膜 26、28 窒化チタン膜 27 アルミニウム合金膜 29 第2配線層 30 カバー膜(SiON膜) 41 コンタクト・プラグ 42 ビア・プラグ 50A NMOSトランジスタ 50B PMOSトランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2A p well 2B n well 3 Element isolation region 4A, 4B Gate oxide film 5A, 5B Gate electrode 6A, 6B Side wall 7A, 7B Source / drain region 8 Silicon oxide film 9 Silicon nitride film 10 Argon ion 11 BPSG film REFERENCE SIGNS LIST 12 photoresist film 13A, 13B contact hole 13Aa, 13Ba contact hole 14 barrier metal film 15 tungsten film 16, 18 titanium nitride film 17 aluminum alloy film 19 first wiring layer 20 liner oxide film 21 low dielectric constant film 22 silicon oxide film 23 Via hole 24 Barrier metal film 25 Tungsten film 26, 28 Titanium nitride film 27 Aluminum alloy film 29 Second wiring layer 30 Cover film (SiON film) 41 Contact plug 42 Via plug 50A NMOS transistor 0B PMOS transistor

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に電界効果トランジスタを
形成する工程と、 窒化シリコン膜を前記電界効果トランジスタを覆うよう
に形成する工程と、 前記窒化シリコン膜に所定のイオンを注入してその窒化
シリコン膜の内部応力を緩和する工程と、 前記イオンが注入された前記窒化シリコン膜の上に第1
層間絶縁膜を形成する工程と、 前記窒化シリコン膜をエッチングストッパとして前記第
1層間絶縁膜を選択的にエッチングし、もってその第1
層間絶縁膜を貫通する第1接続孔を形成する工程と、 前記第1接続孔を介して前記窒化シリコン膜を選択的に
エッチングし、もってその窒化シリコン膜を貫通し且つ
前記第1接続孔と連通する第2接続孔を形成する工程
と、 前記第1接続孔と前記第2接続孔を介して前記電界効果
トランジスタのソース・ドレイン領域に接続される配線
層を前記第1層間絶縁膜の上に形成する工程とを含み、 前記窒化シリコン膜へのイオン注入工程でその窒化シリ
コン膜の内部応力を緩和することによって、前記電界効
果トランジスタのゲート絶縁膜の応力を低減するように
したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a field effect transistor on a semiconductor substrate; a step of forming a silicon nitride film so as to cover the field effect transistor; and implanting predetermined ions into the silicon nitride film to form the silicon nitride film. Relieving the internal stress of the film; and forming a first layer on the silicon nitride film into which the ions have been implanted.
Forming an interlayer insulating film; and selectively etching the first interlayer insulating film using the silicon nitride film as an etching stopper.
Forming a first connection hole penetrating the interlayer insulating film; and selectively etching the silicon nitride film through the first connection hole, thereby penetrating the silicon nitride film and forming the first connection hole with the first connection hole. Forming a communicating second connection hole; and forming a wiring layer connected to the source / drain region of the field effect transistor through the first connection hole and the second connection hole on the first interlayer insulating film. Forming the silicon nitride film by reducing the internal stress of the silicon nitride film in the ion implantation step of the silicon nitride film, thereby reducing the stress of the gate insulating film of the field effect transistor. Manufacturing method of a semiconductor device.
【請求項2】 前記窒化シリコン膜へのイオン注入工程
の注入条件は、前記窒化シリコン膜に注入されたイオン
の濃度分布がその窒化シリコン膜の厚さ方向の略中央で
最大になるように設定される請求項1に記載の半導体装
置の製造方法。
2. The implantation conditions in the step of implanting ions into the silicon nitride film are set such that the concentration distribution of ions implanted into the silicon nitride film is maximized substantially at the center in the thickness direction of the silicon nitride film. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記電界効果トランジスタを形成する工
程と前記窒化シリコン膜を形成する工程との間に、第2
層間絶縁膜を形成する工程を含んでいて、前記窒化シリ
コン膜はその第2層間絶縁膜の上に形成されており、さ
らに、前記第1接続孔と前記第2接続孔を介してその第
2層間絶縁膜を選択的にエッチングすることにより、そ
の第2層間絶縁膜を貫通し且つ前記第1接続孔および前
記第2接続孔と連通する第3接続孔を形成する工程を含
んでいる請求項1または2に記載の半導体装置の製造方
法。
3. A second step between the step of forming the field-effect transistor and the step of forming the silicon nitride film.
A step of forming an interlayer insulating film, wherein the silicon nitride film is formed on the second interlayer insulating film, and further includes a second insulating film formed through the first connection hole and the second connection hole. A step of selectively etching the interlayer insulating film to form a third connection hole penetrating the second interlayer insulating film and communicating with the first connection hole and the second connection hole. 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to 1 or 2.
【請求項4】 前記窒化シリコン膜が、他の膜を形成す
る工程を含まずに前記電界効果トランジスタの上に形成
されていて、その窒化シリコン膜はその電界効果トラン
ジスタに接触している請求項1または2に記載の半導体
装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the silicon nitride film is formed on the field effect transistor without including a step of forming another film, and the silicon nitride film is in contact with the field effect transistor. 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to 1 or 2.
【請求項5】 前記窒化シリコン膜が20nm以上、6
0nm以下の厚さを有している請求項1〜4のいずれか
に記載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the silicon nitride film has a thickness of 20 nm or more.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a thickness of 0 nm or less.
【請求項6】 前記窒化シリコン膜に注入されるイオン
が、不活性ガスのイオンである請求項1〜5のいずれか
に記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the ions implanted into the silicon nitride film are ions of an inert gas.
【請求項7】 前記窒化シリコン膜に注入されるイオン
が、アルゴン・イオン、ヘリウム・イオン、およびボロ
ン・イオンからなる群から選ばれる少なくとも1種であ
る請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。
7. The method according to claim 1, wherein the ions implanted into the silicon nitride film are at least one selected from the group consisting of argon ions, helium ions, and boron ions. A method for manufacturing a semiconductor device.
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