JPH03138934A - 異なる深さを有する窓のエッチング法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 反権光更 本発明は異なる深さの窓を有する集積回路の製作方法に
係る。

本且皿立ｌ見 集積回路技術は最も技術的に複雑なシリコン集積回路の
いくつかの要素が、１ミクロン以下の寸法をもつ点まで
進歩した。当業者には容易に認識されるであろうが、こ
の小さな寸法により、単一のシリコンウェハ上の単位面
積当りに比較的多数のデバイスが製作され、多数の要素
をもつ回路の製作が容易になる。

デバイスは基板上の誘電体層中に形成された一般に窓と
よばれる開口を通して、通常電気的接触が得られる。“
基板”とよばれる用語は、別の材料の下にありそれを支
える材料を意味するのに用いられる。しかし、デバイス
の数が増すとともに、デバイスへの電気的接触に伴う困
難も増す。なぜならば、できるだけ小さな電気的接触面
積を作る必要があり、多数の接触が必要だからである。

サブミクロンウェハレベルにおける電気的接触の一作成
方法は、それぞれのレベルの相互接続がたとえば酸化物
である誘電体層の上にある。いくつかのレベルのメタラ
イゼーションを用いる。しかし、誘電体上に金属相互接
続を置くことは、一般にメタライゼーションを行う前に
、誘電体層を平坦化することを必要とする。従って、こ
の方法は電気的接続作成の間層を簡単化するが、以下の
考察から明らかになるであろう別の問題を発生させる。

ゲート接触用の窓及びソース及びドレイン接触用の窓は
、一般に同時に誘電体層を通してエツチングされる。し
かし、ゲートの最上部は、ソース及びドレイン領域より
基板から離れている。従って、ゲート上の平坦化された
誘電体の高さは、ソース及びドレイン領域上の平坦化さ
れた誘電体より小さい。高さの差はたとえば５００ｎｍ
ないし８００ｒ２ｍにもなりうる。従って、ソース及び
ドレイン領域へ誘電体を貫いてエツチングするために。

ゲートの過剰エッチンングが起る。更に、ソース及びド
レイン領域へすべての窓をあけることに厳密さが必要に
なり、誘電体層厚の不均一さを補償するため、ソース及
びドレイン領域のわずかな過剰エツチングが必要となり
、それとともにすべての窓の開口を確実にするため、エ
ツチングプロセスの不均一性を補償する必要がある。ソ
ース及びドレイン領域の過剰エッチは必然的にゲート窓
も過剰エッチする。

しかし、ゲート構造の許容しうる過剰エツチングには、
しばしば制限がある。たとえば、自己整合シリサイド、
すなわちサリサイドは導電率を増すため、ゲート構造中
のポリシリコン上でしばしば用いられる。サリサイドは
典型的な場合約４０ｎｍないし１１００ｎの厚さで、サ
リサイドの有益な特性を保持するため、エツチングプロ
セス中その５０パ一セント以上が除去されてはならない
。ソース及びドレイン窓の開口を確実にするため、誘電
体の典型的な過剰エッチは、約５０パーセントである。

これらの３つの条件は、窓のエツチングが誘電体対シリ
サイドエッチの比が、少くとも約３０＝１、好ましくは
６ｏ：１の選択性をもっことを必要とする。この程度の
選択性をもつエツチングは、手におえない仕事となるこ
とを、当業者は認識するであろう。もちろん、もしゲー
ト構造がすべて多結晶シリコンなら、すなわちポリシリ
コンの著しい過剰エッチが好ましくないなら、同様の考
えが適用される。

そのような高い選択性のエツチングを見出す別の方法は
、ゲート電極の最上部を、窒化物のような絶縁層で被覆
することである。しかし、この方式は窒化物対酸化物エ
ッチ選択性が一般に、たとえば２：工ないしＳ：１と大
きくなく１通常選択性が大きくなるとともに、ウェハ上
での均一性が小さくなるため不利である。最後のパラグ
ラフで述べたように、より大きなエツチングの選択性が
望ましい。

加えて、多くのリンドープ誘電体は汚染物質を捕獲し、
窒化物は捕獲プロセスの有効性を損う可能性がある。

本１凱坐ｌ玲 集積回路製作の方法が述べられる。その方法において、
基板の選択された部分を露出するため、異なる深さの窓
があけられる。その方法は基板上に誘電体材料のプレー
ナ層を形成し、基板の一部分を露出する第１の窓を形成
するため、誘電体材料をエツチングし、第２の窓を部分
的にエツチングし、第１の窓の底に導電性材料を堆積さ
せ、第２の窓があくまで前記ｖｉ誘電体エツチング、す
なわち前記基板の一部を露出させることによる。第２の
窓は第１の窓より深い。堆積させた導電性材料は誘電体
材料に対して、高いエツチング選択性をもつ。エツチン
グの選択性は第１の窓の底で、材料の著しい過剰エツチ
ングを防止する。好ましい一実施例において、第１及び
第２の窓はフィールド酸化物上のゲートランナの選択さ
れた部分及びソース／ドレイン領域の選択された部分を
、それぞれ露出させる。別の好ましい実施例において、
堆積させた材料は金属である。

毘星至尺り 製作の中間段階における本発明に従い製作される集積回
路の断面図が第１図に描かれている。示されているのは
、基板１及びその上に配置されたゲート電極３；ソース
及びドレイン領域５．フィールド酸化物領域７；フィー
ルド酸化物領域上のゲートランナ９；誘電体層１１；及
びフォトレジスト１３である。

描かれているように、ソース及びドレイン領域はゲート
を極構造の反対側にある。ゲート構造３は絶縁性の偲壁
３１．ポリシリコン層３３及びシリサイド層３５を有す
る０層３３及び３５は基板上にＪｌｌ１次配置される。

すなわち１層３３は層３５より基板に近い、ゲートラン
ナは要素４１，４３及び４５を有し、それらはそれぞれ
ゲートの要素３１．３３及び３５と類似である。描かれ
ているゲートランナは図の面の上か下のいずれかにある
（図示されていない）もう１つのデバイスに接続されて
いる。

描かれている構造は当業者には周知の技術で製作され、
従って詳細に述べる必要はない。たとえば、誘電体材料
のプレーナ層の形成は、材料を堆積させ、周知の技術で
それを平坦化することにより行える。その最も厚い点に
おいて、誘電体層１１は約１２００ｎｍの厚さである。

誘電体はその最も薄い点で、約５００ｎｍの厚さである
。明らかなように、誘電体材料はゲートランナ上よりソ
ース／ドレイン領域上で厚い。典型的な場合、それはシ
リカを基本としたガラスである。ゲート上のシリサイド
は通常の技術で形成され、約６０ｎｍの厚さである。当
業者には容易に認識されるように、他の厚さ及び材料を
用いてもよい。

しかし、製作工程についての以下の点は、より詳細に注
意する必要がある。＃Ａ準的なりソグラフィ技術を用い
てレジスト中に電極用の窓をあけた後、適度な酸化物対
シリサイド選択性をもつ標準的なエツチングで、誘電体
のエツチングを始める。適度な選択性は１゜：１ないし
１５：１である。この窓エツチングは、ゲートランナ上
の第１の窓があくまで続く。最終的にソース／ドレイン
領域を露出させる第２の窓が、部分的にエツチングされ
る。終了点は周知の技術を用いて検出される。すべての
ゲートランナ上のすべての窓が完全に確実に開くように
、ある程度の過剰エツチングが望ましい、過剰エッチの
量はシリサイドのわずか２０ｎｍないし３０ｎｒｎがよ
く、シリサイドの全量の半分以下である。シリサイドを
わずかな量過剰エツチングしても、異なる深さ及びエツ
チングの選択性を考えると、ソース及びドレイン領域へ
のいずれの窓もあくことにはならない。

次に、ゲートランナの露出した部分、すなわち第１の窓
の底に、金属又は他の導電性材料を選択的に堆積させる
。当業者に周知の技術を用いて容易に選択的に堆積でき
る典型的な金属はタングステンである。タングステンの
厚さの選択は厳密さを要せず、２０ｎｍないし５０ｎｍ
の厚さの層で十分である。

ゲートランナ及びソース／ドレイン領域の両方の上への
選択的な堆積に比べ、ゲートランナ上へのタングステン
の選択的な堆積は、いくつかの利点をもつ、第１に、低
接触抵抗とソース／ドレイン領域の低接合漏れに対する
要件を、同時に満たすことは難しい。接合漏れの問題は
、ゲートランナには存在しない、第２に、タングステン
は窓製作を完了させるために用いられる酸化物エツチン
グに対し、非常に高い選択性をもつ。従って、ソース／
ドレイン領域用に第２の窓をあけるためにエツチングを
続ける時、タングステンは非常に有効なゲートランナの
エッチ停止の働きをし、ゲート構造が更にエツチングさ
れるのを防止する。

タングステンの堆積が完了した後、ソース／ドレイン領
域用の第２の窓のエツチングを始め、第２図に描かれた
構造が最終的に得られる。描かれているように、第１図
中の要素に加え、ゲートランナ及びメタライゼーション
２５の上に、タングステンＨＩ２３がある。

明らかなように、メタライゼーションの前の第２の窓に
より、ソース／ドレイン領域が露出される。すべての窓
へのメタライゼーション２５は、当業者には周知の技術
を用いて行われる。

ここで述べた実施例に代るものも考えられる。たとえば
、約１５００ｎｍと幾分厚い誘電体層を堆積させてもよ
く、ゲートランナ用の第１の窓を、窓フォトレジストを
上にのせエツチングした後、窓のエツチングを停止し。

フォトレジストを除去する。次にウェハを選択的なタン
グステン堆積容器に入れ、ゲートランナの露出した窓領
域上に、タングステンを選択的に堆積させる。次に、ウ
ェハを酸化容器に戻し、窓形成を完了する。非マスクエ
ッチで最後の酸化物エッチを行うが、最初の誘電体の厚
さは、もしフォトレジストが先に述べたように、最後の
エツチング用に残っているならば、最後の酸化物の厚さ
がそのままであったのと同じであるよう十分である。他
の実施例では、誘電体層が所望の厚さに平坦化された後
、たとえば２０ｎｍないし３０ｎｍのシリコン窒化物の
薄い層を堆積させる。次に、シリコン窒化物すなわち第
２の誘電体層をリソグラフィでパターン形成し、フォト
レジストマスクを用いて１選択的にエツチングする。窒
化物層がエツチングされた後、エツチングの化学を第１
の誘電体層をエツチングするエツチングの化学に変える
。このエツチングの化学はゲートランナ上のすべての窓
開口ができるまで続けられる。次に、フォトレジストを
除去し、ウェハを選択的タングステン堆積容器中に置く
、タングステンは窓開口により露出されたゲートランナ
の一部分上に。

選択的に堆積させる。タングステン堆積の後、窒化物を
エッチマスクとして用いて、窓エツチングを続ける。も
ちろん、選択的なタングステンはゲートランナ窓中のエ
ッチ停止の働きをする。もし必要なら、窒化物層はソー
ス／ドレイン領域中の窓があいた後、除去できる。

浅い方の底、すなわち第１の窓中に金属を堆積させる必
要はない１選択的に堆積でき、誘電体に対して高い選択
性をもつ任意の導電性材料を、堆積させられる。当業者
には他の変形も容易に考えられるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の方法に従う製作の中間段
階における集積回路のデバイスの新面図である。 ［主要部分の符号の説明］ ■・・・・・・・・・・・　・基板 ３・・・・・・・・・　・・・・・　・・・・・・・・
　ゲート電極５・・　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・　ドレイン領域７・・・・・・・・・・・
・・・・・・・フィールド酸化領域１１・・・・・・・
・・・・・・　・　　・・・・・・誘電体層１３・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・　フォトレジスト
３３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　ポリシ
リコン３５・・・・・・・・・・・・・・・・　・・・
・シリサイド層ＩＧ ＩＧ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板の選択された部分を露出させる ため、異なる高さの窓があけられる集積回路の製作方法
   において、 基板上に誘電体材料（１１）のプレーナ層 を形成する工程； 前記基板の一部を露出させる第１の窓をあ け、第２の窓を部分的にエッチングするため、前記誘電
   体材料（１１）をエッチングする工程； 前記第１の窓の底に導電性材料（２３）を 選択的に堆積させ、前記材料（２３）は前記誘電体（１
   １）に対して高いエッチ選択性をもつ工程；及び 前記第２の窓をあけるため、前記誘電体 （１１）をエッチングし、前記第２の窓は前記第１の窓
   より深く、前記基板（１）の一部分を更に露出させる工
   程が含まれることを特徴とする方法。 ２、請求項１に記載の方法において、前 記基板はフィールド酸化物（７）のゲートランナ（９）
   とソース及びドレイン領域（５）を含むデバイス領域を
   含み、前記誘電体材料（１１）は前記ゲートランナ（９
   ）上より前記ソース及びドレイン領域上で厚く、前記第
   １の窓はゲートランナとソース及びドレイン領域（５）
   を露出させる第２の窓を露出させる方法。 ３、請求項２に記載の方法において、前記選択的に堆積
   させる材料（２３）は金属から成る方法。 ４、請求項３に記載の方法において、前記金属はタング
   ステンから成る方法。 ５、請求項１に記載の方法において、前記誘電体はシリ
   コン酸化物から成る方法。 ６、請求項５に記載の方法において、前記シリコン酸化
   物の前記エッチングの前に、前記シリコン酸化物上にシ
   リコン窒化物の層を堆積させ、パターン形成する工程が
   更に含まれる方法。