JPH07105443B2 - 半導体装置の自己整合型コンタクトの製造方法 - Google Patents
半導体装置の自己整合型コンタクトの製造方法Info
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Description
コンタクトの製造方法に関することで、特に半導体基板
の上に第1,第2及び第3導電線が順に形成されている
半導体装置に、中間層である第2導電線とは絶縁された
状態で上記の第2導電線を貫くコンタクトホールの側壁
に形成されているシリコンスペーサーを熱酸化させた
後、第3導電線を連結してコンタクトの面積を減少さ
せ、半導体装置を高集積化することができる半導体装置
の自己整合型コンタクトの製造方法に関することであ
る。
置で導電線を上と下に連結させるコンタクトは、他の層
とは互いに絶縁されるべきである。
製造方法を3層の導電線を備える半導体装置を例えて見
ると次の通りである。
絶縁膜、一連の第2導電線、第2絶縁膜が順に形成さ
れ、上記の第2絶縁膜と第2導電線の所定の部分が除去
されて上記の第1導電線を露出させたコンタクトホール
が形成される。又、上記のコンタクトホールを埋める第
3導電線が第2導電線の間を経て第1導電線と連結され
る。上記のコンタクトホールを埋める第3導電線と第2
導電線の間には第2絶縁膜が介在されていて一定の距離
以上の間隔を維持している。
ルでの第3導電線と第2導電線との間隔を維持するため
に、コンタクトの設計の時、第3導電線のエッチングマ
スクとコンタクトホールのエッチングマスクは一定の設
計規則に従い、次のような要素を考慮すべきである。つ
まり、第一、パターン形成の時の誤配列余裕(misalignm
ent tolerance)、レンズ歪み(lens distortion) 、臨界
大きさ変化(critical dimension variation)、第二、マ
スクの間の整合(registration)、第三、コンタクトホー
ル内の絶縁膜の厚さなどのような要因などを考慮すべき
である。
要因などによってコンタクトの面積が増加する問題点が
ある。
明の目的は、第3導電線のコンタクトの製造の時、第2
導電線との絶縁をコンタクトホールの側壁にポリシリコ
ンでスペーサーを形成した後、上記のスペーサーを熱酸
化させて熱酸化膜を形成した後、コンタクトホールの形
成のためのエッチングマスクをコンタクトホールの大き
さより大きく形成して、コンタクトの面積を減少させる
ことができる半導体装置の自己整合型コンタクトの製造
方法を提供することにある。
するための本発明に従う半導体装置の自己整合型コンタ
クトの製造方法の特徴は、半導体基板の上に第1絶縁膜
と第2導電線及び第2絶縁膜を順に形成する工程と、上
記の半導体基板の第1導電線に予定された部分が露出さ
れるように第2絶縁膜と第2導電線及び第1絶縁膜を順
に除去してコンタクトホールを形成する工程と、上記の
露出されている半導体基板に不純物を注入して第1導電
線を形成する工程と、上記のコンタクトホールの内側の
第2導電線側壁及び第1導電線の上部に酸化膜を形成す
る工程と、上記の酸化膜と第2絶縁層の表面に窒化膜を
形成する工程と、上記の第2導電線及び第2絶縁膜側壁
の窒化膜の上にシリコンスペーサーを形成する工程と、
上記のシリコンスペーサーを所定の厚さに熱酸化させて
熱酸化膜を形成する工程と、上記のコンタクトホール内
部の露出されている窒化膜及び酸化膜と熱酸化膜及びコ
ンタクトホールの外部の窒化膜及び第2絶縁膜を所定の
厚さに除去して第1導電線を露出させ、上記のシリコン
スペーサーの表面に形成された熱酸化膜と第2絶縁膜は
所定の厚さを残すようにする工程と、上記の露出されて
いる第1導電線と接触する第3導電線を形成する工程を
含むことにある。
コンタクトの製造方法に関して添付図面を参照して詳細
に説明する。
う半導体装置のコンタクト製造工程図として、第3導電
線である金属配線を第1導電線であるソース/ドレイン
領域に接続させながら第2導電線であるゲート電極とは
絶縁させる方法に関して説明した例である。
半導体基板(11)の素子分離領域に予定された部分に
フィールド酸化膜(図示されない)を形成し、第1絶縁
膜であるゲート酸化膜(12)と第2導電線であるゲー
ト電極(13)になるポリシリコン層(図示されない)
及び第2絶縁膜である層間酸化膜(14)を順に形成す
る。その後、上記の半導体基板(11)の第1導電線領
域に予定された部分が露出するように層間酸化膜(1
4)、ポリシリコン層及びゲート酸化膜(12)を順に
除去してコンタクトホール(10)を形成する。この
時、上記のエッチングされたポリシリコン層パターンが
ゲート電極(13)になり、層間酸化膜(14)はゲー
ト電極(13)の上部のみに残るようになる。
半導体基板(11)に不純物を注入して第1導電線であ
るソース/ドレイン領域(15)を形成し、上記のゲー
ト電極(13)の側壁及びソース/ドレイン領域(1
5)の上部に薄い酸化膜(16)を300−500オン
グストローム程の厚さで形成する。その後、後続の熱酸
化工程の時、酸素の浸透を防ぐため上記の全ての表面に
障壁物質である窒化膜(17)をCVD方法で100−
500オングストローム程度の厚さで形成した後、上記
のゲート電極(13)及び層間酸化膜(14)の側壁に
通常のスペーサーの形成方法でシリコンスペーサー(1
8)を500−2000オングストローム程の厚さで形
成する。
る薄い酸化膜(16)は熱酸化法又は化学気相堆積(che
mical vapor deposition; 以下CVDという)方法で蒸
着することができ、ソース/ドレイン領域(15)より
先に形成することもできる。又上記のシリコンスペーサ
ー(18)は上記の窒化膜(17)の上に所定の厚さの
ポリ又は非晶質シリコン層(図示されない)を塗布した
後、全面を異方性エッチングして形成する。
極(13)及び層間酸化膜(14)のコンタクトホール
(10)の側壁に形成されたシリコンスペーサー(1
8)を所定の厚さに熱酸化させて一定の厚さの熱酸化膜
(19)を形成する。この時、上記のゲート電極(1
3)の上部及び側壁そしてソース/ドレイン領域(1
5)では熱酸化膜の成長の時、酸素の浸透を防止する窒
化膜(17)が形成されているので酸化膜が成長されな
い。上記のシリコンスペーサー(18)の表面の熱酸化
膜(19)は絶縁のための絶縁膜として、その厚さはソ
ース/ドレイン領域(15)の上部の薄い酸化膜(1
6)と窒化膜(17)の厚さの合せに比べて十分に厚く
形成する。これは後続エッチング工程の時、パターンの
余裕を考慮したことである。その後コンタクトマスクで
あるレジストパターン(20)を上記の熱酸化膜(1
9)と窒化膜(17)のコンタクトホール(10)側が
一部露出されるように形成する。
パターン(20)をマスクとしてソース/ドレイン領域
(15)の上部の薄い酸化膜(16)と窒化膜(17)
を順にエッチングしてソース/ドレイン領域(15)を
露出させる。この時、エッチングの厚さを適切に調節し
てゲート電極(13)の上部の層間酸化膜(14)とシ
リコンスペーサー(18)の表面に形成された熱酸化膜
(19)は十分に残るようにする。その後、上記のソー
ス/ドレイン領域(15)に接続される第3導電線であ
る金属配線(21)を上記のコンタクトホール(10)
に埋めてコンタクトを完成する。
域に接続させながらゲート電極とは絶縁させる方法に対
して説明したが、一般的に第3導電線が第2導電線の間
を経て第1導電線と接続され、上記の第2導電線とは絶
縁させるコンタクトに対して全体的に適用することがで
きる。
置の自己整合型コンタクト製造工程図として、図1
(b)の状態で後続の工程を進行した例である。
示されていることのように、半導体基板(11)の上に
ゲート絶縁膜(12)、ゲート電極(13)、層間酸化
膜(14)、ソース/ドレイン領域(15)、薄い酸化
膜(16)、窒化膜(17)及びシリコンスペーサー
(18)が既に説明した工程などにより形成させた状態
で、上記のシリコンスペーサー(18)を完全に熱酸化
させて熱酸化膜(22)を形成する。その後、上記の層
間酸化膜(14)の上の窒化膜(17)の表面に上記の
窒化膜(17)のコンタクトホール(10)側の一部を
露出させるレジストパターン(20)を形成する。この
時、上記の熱酸化膜(22)の厚さは後続のエッチング
工程を考慮してソース/ドレイン領域(15)の上部の
薄い酸化膜(16)と窒化膜(17)の厚さの合せに比
べて十分に厚く形成する。
パターン(20)により露出されているソース/ドレイ
ン領域(15)の上部の薄い酸化膜(16)と窒化膜
(17)をエッチングして、ソース/ドレイン領域(1
5)を露出させる。この時エッチングの厚さを適切に調
節してゲート電極(13)の上部の層間酸化膜(14)
及びゲート電極(13)の側壁に形成された熱酸化膜
(22)は十分に残るようにする。その後、上記のソー
ス/ドレイン領域(15)に接続される第3導電線であ
る金属配線(21)を形成する。
る半導体装置の自己整合型コンタクト製造方式は、第1
導電線と第3導電線を上と下に連結するためのコンタク
トホールの側壁に第2導電線とは絶縁されているシリコ
ンスペーサーを形成した後、上記のシリコンスペーサー
の一部又全部を熱酸化させて上記のシリコンスペーサー
の上部を絶縁した後、コンタクトホールを形成すること
によって、コンタクトホールの形成のためのコンタクト
マスクの余裕度が増加されてコンタクト領域の面積を減
少させることができる長所がある。
整合型コンタクトの前半の製造工程図である。
整合型コンタクトの後半の製造工程図である。
整合型コンタクトの製造工程図である。
電極、14…層間酸化膜、15…ソース/ドレイン領
域、16…薄い酸化膜、17…窒化膜、18…シリコン
スペーサー、19,22…熱酸化膜、20…レジストパ
ターン、21…金属配線。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板の上に第1絶縁膜と第2導電
線及び第2絶縁膜を順に形成する工程と、 上記の半導体基板の第1導電線に予定された部分が露出
されるように第2絶縁膜と第2導電線及び第1絶縁膜を
順に除去してコンタクトホールを形成する工程と、 上記の露出されている半導体基板に不純物を注入して第
1導電線を形成する工程と、 上記のコンタクトホールの内側の第2導電線側壁及び第
1導電線の上部に酸化膜を形成する工程と、 上記の酸化膜と第2絶縁層の表面に窒化膜を形成する工
程と、 上記の第2導電線及び第2絶縁膜の側壁の窒化膜の上に
シリコンスペーサーを形成する工程と、 上記のシリコンスペーサーを所定の厚さで熱酸化させて
熱酸化膜を形成する工程と、 上記のコンタクトホールの内部に露出されている窒化膜
及び酸化膜と熱酸化膜及びコンタクトホールの外部の窒
化膜及び第2絶縁膜を所定の厚さで除去して第1導電線
を露出させ、上記のシリコンスペーサーの表面に形成さ
れた熱酸化膜と第2絶縁膜は所定の厚さが残るようにす
る工程と、 上記の露出されている第1導電線と接触する第3導電線
を形成する工程とを含む半導体装置の自己整合型コンタ
クトの製造方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置の自己整合
型コンタクトの製造方法において、 上記のシリコンスペーサーの一部を熱酸化させて酸化膜
を形成する工程の代りにシリコンスペーサーの全てを熱
酸化させて酸化膜を形成する工程を含むことを特徴とす
る半導体装置の自己整合型コンタクトの製造方法。 - 【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置の自己整合
型コンタクトの製造方法において、 上記のシリコンスペーサーを形成する工程は上記の窒化
膜の上に所定の厚さのポリ又は非晶質シリコン層を形成
した後、全面を異方性エッチングして形成することを特
徴とする半導体装置の自己整合型コンタクトの製造方
法。
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1993
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