DE19714687C2

DE19714687C2 - Halbleitervorrichtung mit einer Mehrschichtverbindungsstruktur

Info

Publication number: DE19714687C2
Application number: DE19714687A
Authority: DE
Inventors: Hirotada Kuriyama; Kazuhito Tsutsumi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 2001-10-04
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: FR2753005B1; CN1146045C; FR2753005A1; DE19714687A1; KR100253960B1; JPH1070198A; US6501178B1; KR19980018086A; JP3701405B2; CN1175090A; TW346682B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitereinrichtung, bei der ein Auf bau zum Bereitstellen von elektrischen Verbindungen zwischen einer Mehrzahl von leitenden Filmen verbessert wurde.

Ein Aufbau zum Bereitstellen von elektrischen Verbindungen zwischen einer Mehrzahl von leitenden Filmen oder Schichten, der in einer der Anmelderin be kannten Halbleitereinrichtung verwendet ist, wird zuerst mit einem SRAM als Beispiel erklärt. Allgemein ist eine Speicherzelle in einem SRAM aus insgesamt sechs Elementen gebildet. Sie enthält vier Elemente von N-Typ-Zugriffstran sistoren Q1 und Q2 und Treibertransistoren Q3 und Q4 und zwei Elemente von P-Typ Lade-Transistoren Q5 und Q6, wie in Fig. 10 gezeigt ist. In diesem Fall steigt jedoch die Größe der Speicherzelle an, da die sechs Elemente auf einem Substrat gebildet sind. Um diese Situation zu bewältigen, wurde die Größe der Speicherzelle durch Benutzung von TFT als die zwei P-Typ-Transistoren, durch Bilden der vier N-Typ Elemente auf dem Substrat und durch Bilden der zwei P-Typ TFT auf dem N-Typ Elementen reduziert. Als dieses Beispiel ist eine Speicherzelle bekannt, die zum Beispiel in Technical Digest "International Electron Devices Meeting 1991", S. 481-484 beschrieben wurde.

Fig. 11 bis 13 zeigen Speicherzellenmuster von einem solchen SRAM. Fig. 11 zeigt das Layout von aktiven Schichten 1a und 1b, eines Elementtrennbereiches 12, von ersten Polysiliziumfilmen 2a bis 2d und eines zweiten Polysilizium filmes 4, die alle auf einem Halbleitersubstrat gebildet sind. Weiter sind in Fig. 11 ein erster Polykontakt 3a zum Verbinden der aktiven Schicht 1b und des ersten Polysiliziumfilmes 2c miteinander, ein erster Polykontakt 3b zum Ver binden der aktiven Schicht 1a und des ersten Polysiliziumfilmes 2d miteinander und zweite Polykontakte 5a und 5b zum entsprechenden Verbinden der aktiven Schichten 1a und 1b mit dem zweiten Polysiliziumfilm 4 gezeigt.

Fig. 12 zeigt das Layout der dritten Polysiliziumfilme 6a und 6b und der vierten Polysiliziumfilme 8a und 8b. Weiter sind in Fig. 12 ein dritter Poly kontakt 7a zum Verbinden eines ersten Polysiliziumfilmes 2c und eines dritten Polysiliziumfilmes 6b miteinander, ein dritter Polykontakt 7b zum Verbinden eines ersten Polysiliziumfilmes 2d und eines dritten Polysiliziumfilmes 6a mit einander, ein vierter Polykontakt 9a zum Verbinden des dritten Polysilizium filmes 6b und eines vierten Polysiliziumfilmes 8a miteinander und ein vierter Polykontakt 9b zum Verbinden des dritten Polysiliziumfilmes 6a und des vier ten Polysiliziumfilmes 8a miteinander gezeigt.

Fig. 13 zeigt das Layout von Metallmustern oder Verbindungen 11a und 11b. Weiter sind in Fig. 13 ein Metallkontakt 10a zum Verbinden einer aktiven Schicht 1a und der Metallverbindung 11a miteinander und ein Metallkontakt 10b zum Verbinden einer aktiven Schicht 1b und der Metallverbindung 11b miteinander gezeigt.

In diesen Figuren ist jeder der ersten Polysiliziumfilme 2a bis 2d als Gateelek trode eines Substrattransistors gebildet. Der zweite Polysiliziumfilm 4 ist als ein Masse- bzw. Erdemuster oder -verbindung für jede Speicherzelle gebildet. Jeder der dritten Polysiliziumfilme 6a und 6b ist als eine Gateelektrode eines TFT (Dünnschichttransistors) gebildet. Jeder der vierten Polysiliziumfilme 8a und 8b ist als Source/Drain und eine Kanalschicht eines TFT gebildet. Schließ lich ist jede der Metallverbindungen 11a und 11b als eine Bitleitung gebildet.

Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' von Fig. 11 bis 13. In den Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie die, die in Fig. 11 bis 13 gezeigt sind, jeweils die gleichen Elemente des Aufbaus, wie die, die in Fig. 11 bis 13 gezeigt sind.

Wie in Fig. 14 gezeigt ist, enthält die Speicherzelle einen Gateoxidfilm 13a eines Volumen- bzw. Substrattransistors, Zwischenschichtisolierfilme 13b, 13c und 13e und einen Gateoxidfilm 13d eines TFT. Die ersten Polysiliziumfilme 2a bis 2d und der zweite Polysilizium 4 können aus Polysilizid sein, das aus einer Kombination von Polysilizum und einer Silizidschicht gebildet ist, ohne aus einer einzelnen Polysiliziumschicht alleine gebildet zu sein.

Ein durch Verbinden des ersten Polykontaktes 3, des dritten Polykontaktes 7b und des vierten Polykontaktes 9b von den in Fig. 11 bis 13 gezeigten Poly kontakten gebildeter Tandemkontaktaufbau wird so verstanden, wie er von Fig. 14 ersichtlich ist.

Die der Anmelderin bekannte SRAM-Zelle, die in dieser Art gebildet ist, weist die folgenden Schwierigkeiten auf.

1. Die vielen Polykontakte, wie z. B. die ersten bis vierten Polykontakte 3a, 3b, 5a, 5b, 7a, 7b, 9a und 9b, sind benötigt, um einen Kontakt mit den entsprechenden Polysiliziumschichten herzustellen. Daher sind eine Anzahl von Polykontaktmasken, häufige Photogravur und Ätzverfahren für die Polykon takte benötigt, was in komplexen Verfahren resultiert.
2. Es ist ein Verfahren des Reduzierens der Anzahl der Polykontaktmasken bekannt, das geteilter Kontaktaufbau genannt wird. Ein derartiger Aufbau wird z. B. in der US-PS 5 381 046 beschrieben. Fig. 15 zeigt im Querschnitt das allgemeine Prinzip des geteilten Kontaktaufbaus. Ein dritter Polysiliziumfilm 6 stellt einen Polykontakt gleichzeitig für eine aktive Schicht 1 und einen ersten Polysiliziumfilm 2 zum Bilden einer Gateelektrode eines Transistors bereit. Somit wird ein erster Polykontakt durch Bilden eines dritten Polykontaktes in einem geteilten Aufbau überflüssig, so daß die Anzahl der Polykontakte um eins reduziert werden kann. In jeder symmetrischen Zelle des der Anmelderin bekannten SRAM sind jedoch die zwei dritten Polykontakte innerhalb der Zelle aufgrund ihrer Symmetrie notwendig. Da der geteilte Kontakt mit den zwei Schichten (aktive Schicht 1 und erster Polysiliziumfilm 2 in dem der Anmelderin bekannten Beispiel) verbunden ist, ist es notwendig, die Größe des geteilten Kontaktes verglichen mit der des normalen Polykontaktes vom Standpunkt der Anforderung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung des geteilten Kontaktes mit den entsprechenden Schichten zu vergrößern. Als Ergebnis kommt eine Schwierigkeit hinzu, da die Zellengröße ansteigt.
3. Weiter sind als Beispiele eines TFT ein TFT mit unteren Gate, bei dem eine Gateelektrode unterhalb eines Polysiliziumfilmes zum Bilden von Source/Drain (S/D) und von Kanalbereichen bereitgestellt ist, und ein TFT mit oberen Gate, bei dem eine Gateelektrode oberhalb eines Polysiliziumfilmes zum Bilden von Source/Drain (S/D) und von Kanalbereichen bereitgestellt ist, be kannt. Die in Fig. 11 bis 14 gezeigten Zellen benutzen jeweils den TFT mit unterem Gate Allgemein ist der TFT mit oberem Gate in den Betriebseigen schaften dem TFT mit unterem Gate überlegen. Wenn der TFT mit oberem Gate und der geteilte direkte Kontaktaufbau angewendet werden, wird der Poly siliziumfilm für den P-Typ Source/Drain-(S/D)-Bereich des TFT in Kontakt mit einer aktiven Schicht des N-Typs gebracht. Allgemein ist die Verbindung einer aktiven Schicht des N-Typs mit einem Polysiliziumfilm des P-Typs so angepaßt, daß ein PN-Übergang verglichen mit dem N-Typ-Polysilizium zu dem P- Typ-Polysiliziumfilm gebildet wird. Wenn der PN-Übergang gebildet wird, dann wird ein nachteiliger Effekt auf den Betrieb jeder Zelle ausgeübt. Es war daher schwierig den geteilten direkten Kontakt und den TFT mit oberem Gate zusammen zu kombinieren.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitereinrichtung bereit zustellen, die die oben beschriebenen der Anmelderin bekannten Schwierig keiten löst.

Die Aufgabe wird durch die Halbleitereinrichtung von Anspruch 1 oder 2 ge löst.

Entsprechend einem Aspekt enthält die Halbleitereinrichtung einen ersten auf einem Halbleitersubstrat gebildeten leitenden Film, einen auf dem ersten leiten den Film mit einem ersten Isolierfilm, der dazwischen vorgesehen ist, gebilde ten zweiten leitenden Film, einen auf dem zweiten leitenden Film mit einem zweiten Isolierfilm, der dazwischen vorgesehen ist, gebildeten dritten leitenden Film. Ein säulenförmiger Verbindungsabschnitt durchdringt zumindest den zweiten Isolierfilm und den ersten Isolierfilm von dem dritten leitenden Film aus derart, daß der erste leitende Film und das Halbleitersubstrat erreicht werden. Der zweite leitende Film wird mit dem säulenförmigen Verbindungsab schnitt an seiner Endoberfläche in Kontakt gebracht und die Dicke des zweiten leitenden Filmes ist geringer als die des dritten leitenden Filmes.

Gemäß einem anderen Aspekt enthält eine Halbleitereinrichtung einen auf einem Halbleitersubstrat gebildeten ersten Isolierfilm, einen auf dem ersten leitenden Film gebildeten zweiten Isolierfilm, wobei ein erster Isolierfilm zwischen diesen gebildet ist, einen dritten leitenden Film, der auf dem zweiten leitenden Film gebildet ist, wobei zwischen diesen ein zweiter Isolierfilm vor gesehen ist. Ein säulenförmiger Verbindungsabschnitt durchdringt zumindest den zweiten Isolierfilm und den ersten Isolierfilm von dem dritten leitenden Film aus derart, daß er den ersten leitenden Film und das Halbleitersubstrat erreicht. Der zweite leitende Film wird an seiner Endoberfläche mit den säulen förmigen Verbindungsabschnitt in Kontakt gebracht und die Dicke des zweiten Isolierfilmes ist geringer als die des ersten Isolierfilmes.

Gemäß einem anderen Aspekt erstreckt sich bei der Halbleitereinrichtung ein Ende des ersten leitenden Filmes zu dem säulenförmigen Verbindungsabschnitt und die Länge des sich erstreckenden Endes ist gleich oder geringer als ein Teil oder eine Hälfte des Durchmessers des säulenförmigen Verbindungsabschnittes.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der erste lei tende Film an seiner Endoberfläche in Kontakt mit dem säulenförmigen Verbin dungsabschnitt gebracht.

Gemäß einem anderen Aspekt ist bei der Halbleitereinrichtung ein dritter Iso lierfilm zwischen dem Halbleitersubstrat und dem ersten leitenden Film gebil det. Der erste leitende Film ist als eine Gateelektrode eines Substrattransistors gebildet. Der zweite leitende Film ist als eine Kanalleitungsschicht eines TFT- Transistors gebildet und der dritte leitende Film ist als eine Gateelektrode des TFT-Transistors gebildet.

Gemäß einem anderen Aspekt weist das Halbleitersubstrat in der Halbleiterein richtung eine aktive Schicht des N-Typs auf. Und die dritte leitende Schicht und der säulenförmige Verbindungsabschnitt, der in Kontakt mit der aktiven Schicht des N-Typs ist, sind aus N-Typ-Polysilizium gebildet.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aufgrund der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht, die einen Zwischenschichtverbindungsaufbau einer Halbleitereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht, die ein Verfahren zur Herstellung der Halb leitereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht, die einen Zwischenschichtverbindungsaufbau einer Halbleitereinrichtung nach einer zweiten Ausführungsform zeigt;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht, die einen Zwischenschichtverbindungsaufbau einer Halbleitereinrichtung nach einer dritten Ausführungsform zeigt;

Fig. 5 eine Draufsicht, die einen Zwischenschichtverbindungsaufbau einer Halbleitereinrichtung nach einer vierten Ausführungsform zeigt;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht, die einen Zwischenschichtverbindungsaufbau der Halbleitereinrichtung nach der vierten Ausführungsform zeigt;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht, die eine in einer Halbleitereinrichtung nach der fünften Ausführungsform verwendete Speicherzelle zeigt;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht, die einen Zwischenschichtverbindungsaufbau einer Halbleitereinrichtung nach einer sechsten Ausführungsform zeigt;

Fig. 9 eine Draufsicht, die einen Zwischenschichtverbindungsaufbau der Halb leitereinrichtung nach einer sechsten Ausführungsform zeigt;

Fig. 10 ein Ersatzschaltbild, das eine SRAM-Speicherzelle zeigt;

Fig. 11 bis 13 ein Layout einer Speicherzelle, die in einer der Anmelderin bekannten Einrichtung verwendet wird;

Fig. 14 eine Querschnittsansicht einer Speichererzelle, die in einer der An melderin bekannten Einrichtung verwendet wird;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht, die einen Aufbau eines geteilten Kontaktes der der Anmelderin bekannten Einrichtung zeigt.

1. Ausführungsform

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Aufbau einer Zwischenschicht verbindung zeigt, d. h. einen Aufbau mit geteiltem Kontakt, der in einer Halb leitereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform verwendet wird. In der Figur enthält der Kontaktaufbau ein Siliziumsubstrat 14, eine aktive Schicht 1 des N-Typs des Siliziumsubstrates, einen Oxidfilm 12 als ein Elementtrenn bereich, einen Gateoxidfilm 13a, der als ein dritter Isolierfilm dient, ein erster Polysiliziumfilm 2, der als ein erster leitender Film dient, einen Zwischen schichtisolierfilm 13f, der als ein erster Isolierfilm dient, einen zweiten Poly siliziumfilm 8, der als ein zweiter leitender Film dient, einen Zwischenschichtisolierfilm 13g, der als ein zweiter Isolierfim dient, und einen dritten Polysiliziumfilm 6, der als ein dritter leitender Film dient.

Weiterhin enthält der Kontaktaufbau ein Loch 15 und einen Verbindungsab schnitt 16, der von dem dritten Polysiliziumfilm 6 derart hervorsteht, daß er das Loch 15 füllt.

Das Loch 15 durchdringt den zweiten Isolierfilm 13g, den zweiten Polysili ziumfilm 8 und den ersten Isolierfilm 13f. Weiter geht das Loch 15 durch den ersten Polysiliziumfilm 2 und den dritten Isolierfilm 13a derart hindurch, daß es die aktive Schicht 1 des Siliziumsubstrates 14 erreicht. Der säulenförmige Verbindungsabschnitt 16, der sich von dem dritten Polysiliziumfilm 6 erstreckt, füllt das Loch 15 auf und wird in leitenden Kontakt mit der aktiven Schicht 1, dem ersten Polysiliziumfilm 2 und dem zweiten Polysiliziumfilm 8 gebracht.

Obwohl es im folgenden im Detail beschrieben wird, ist Fig. 5 eine Draufsicht, die einen Aufbau mit geteiltem Kontakt zeigt. Eine Draufsicht des Aufbaus mit geteiltem Kontakt, der in Fig. 1 gezeigt ist, wird in einer zu Fig. 5 ähnlichen Art gezeigt. Daher kann verstanden werden, wie das Loch 15 einen zweiten leitenden Film derart durchdringt, daß ein Abschnitt des führenden Endes des zweiten leitenden Filmes 8 abgeschnitten wird und der Abschnitt des führenden Endes des ersten leitenden Filmes 2 begrenzt bzw. umschlossen wird.

Weiter wurden in der ersten Ausführungsform Überlegungen betreffend der Beziehung zwischen der Dicke des dritten Polysiliziumfilmes 6 und der Dicke des zweiten Polysiliziumfilmes 8 angestellt (der Polysiliziumfilm wird im folgenden zur Vereinfachung oft als "Poly" abgekürzt). Wenn die Dicke des dritten Poly 6 als Tpi eingestellt ist und die Dicke des zweiten Poly 8 als Tpj eingestellt ist, dann ist Tpi < Tpj. Die Dicke Tpj des zweiten Poly 8 kann be vorzugt gleich oder weniger als ein Teil bzw. eine Hälfte der Dicke Tpi des dritten Poly 6 sein. Bevorzugt liegt Tpi in dem Bereich von 100 nm bis 200 nm und Tpj ist bevorzugt gleich oder weniger als 50 nm. Wenn der zweite Poly 8 und der dritte Poly 6 als leitende Verbindung benutzt werden, wird eine Schicht mit niedrigerem Widerstand als der dritte Poly 6 benutzt. Daher ist der dritte Poly 6 dicker als der zweite Poly 8.

Ein Verfahren des Bildens eines Aufbaus mit geteiltem Kontakt der vorliegen den Ausführungsform wird im folgenden beschrieben. Fig. 2(A) bis 2(C) zeigen das Verfahren des Bildens des Aufbaus. Wie in Fig. 2(A) gezeigt ist, werden zuerst ein Elementtrennbereich 12, ein Oxidfilm 13a, ein erster Poly 2, ein Zwischenschichtisolierfilm 13f, ein zweiter Poly 8 und ein Zwischenschichtiso lierfilm 13g zuerst auf einem Siliziumsubstrat 14 gebildet. Danach wird ein Photogravurverfahren zum Bilden eines Polykontaktes durchgeführt und ein Resist 17 wird einem Bemustern ausgesetzt, so daß ein Loch 15 definiert wird.

Danach wird eine Ausnehmung 15 zum Bereitstellen eines Polykontaktes durch Trockenätzen, wie in Fig. 2(B) gezeigt ist, gebildet. Der zweite Poly 8 in der Ausnehmung 15 wird durch dieses Ätzen entfernt. Der Resist 17 wird nach dem Ätzen entfernt.

Als nächstes wird der dritte Poly 6, wie in Fig. 2(C) gezeigt ist, derart abge schieden, daß der Verbindungsabschnitt 16, der sich in einer säulenförmigen Form erstreckt, gebildet wird. Als Ergebnis werden die aktive Schicht 1, der erste Poly 2 und der zweite Poly 8 miteinander verbunden. Zu dieser Zeit wird der zweite Poly 8 mit dem dritten Poly 6 mit einer Endoberfläche (d. h. an der Seitenwand) des führenden Endes davon bzw. des zweiten Poly 8 verbunden.

Herkömmlicher Weise wurden drei Arten von Polykontakten oder zwei Arten von geteilten Kontakten benötigt, um die drei Polyschichten miteinander zu verbinden. Durch Anpassen des Aufbaus gemäß der vorliegenden Ausführungs form kann jedoch der Typ bzw. die Anzahl der. Polykontakte auf einen redu ziert werden, so daß die Anzahl der Masken reduziert werden kann. Da das Photogravurverfahren einmal durchgeführt werden kann, können die Verfah rensschritte vereinfacht werden.

In der vorliegenden oben beschriebenen Ausführungsform ist unter der An nahme, daß die Dicke des dritten Poly als Tpi definiert ist und die Dicke des zweiten Poly Tpj definiert ist, Tpi < Tpj. Speziell kann Tpi in einem Bereich von 100 nm bis 200 nm liegen, wohingegen Tpj bevorzugt gleich oder weniger als 50 nm beträgt. Somit wird das Kontaktätzen verglichen mit dem der Anmel derin bekannten leicht. Dies wird im folgenden beschrieben.

Bei dem normalen Trockenätzen ist das Polysilizium beim Oxidfilmätzen widerstandsfähig, während der Oxidfilm beim Polysiliziumätzen widerstands fähig ist. Daher wird ein Ätzen in drei Stufen benötigt, um das in Fig. 2(B) ge zeigte Kontakt ätzen zu realisieren. Die erste Stufe entspricht dem Oxidfilm ätzen des Zwischenschichtisolierfilmes 13g, die zweite Stufe entspricht dem Polyätzen des zweiten Polysiliziumfilmes 8 und die dritte Stufe entspricht dem Oxidfilmätzen eines Zwischenschichtisolierfilmes 13f. Daher wird ein Ätzver fahren komplex.

Da jedoch die Dicke Tpj des zweiten Poly 8 dünn gemacht wird, bevorzugt sehr dünn in der vorliegenden Ausführungsform, kann die Ausnehmung zum Bereitstellen eines Polykontaktes durch das Einstufenätzen gebildet werden. Ein Ätz verfahren wird durch das Oxidfilmätzen alleine durchgeführt. Der zweite Poly 8 wird nämlich nach dem Ätzen des zweiten Zwischenschichtisolierfilmes 13g geätzt. Da jedoch die Polydicke dünn ist, kann das Ätzverfahren durch ein Oxidfilmätzverfahren durchgeführt werden. Bei dem Aufbau mit geteiltem Kontakt gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, wird das Ätzverfahren durch Dünnmachen des zweiten Poly 8 einfach. Da weiter der dritte Poly 6 als die obere Schicht bereitgestellt ist, kann der dritte Poly 6 auch als eine dicke Polyschicht unabhängig vom Ätzen gebildet werden.

2. Ausführungsform

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die einen geteilten Kontakt zeigt, der in einer Halbleitereinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform benutzt wird. In der Figur bezeichnen die gleichen Bezugszeichen, wie die die in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, die gleichen oder entsprechende Elemente des Aufbaus, die in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, und die Beschreibung ihrer entsprechenden Ab schnitte wird zur Vermeidung von Wiederholungen weggelassen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde die Bedeutung der Beziehung der Dicken zwischen einem ersten Zwischenschichtisolierfilm 13f und einem zweiten Zwischenschichtisolierfilm 13g berücksichtigt. Wenn die Dicke des ersten Zwischenschichtisolierfilmes 13f als Toj definiert ist und die Dicke des zweiten Zwischenschichtisolierfilmes als Toi definiert ist, dann ist Toj << Toi. Die Dicke Toi des zweiten Zwischenschichtisolierfilmes 13g kann bevorzugt gleich oder weniger als 1/10 der Dicke Toj des ersten Zwischenschichtisolier filmes 13f betragen.

Damit wird sogar in dem Fall des Aufbaus mit geteiltem Kontakt gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Kontaktätzen einfach verglichen mit dem der Anmelderin bekannten Beispiels. Das der Anmelderin bekannte, verwendete Dreistufenätzen kann durch ein Zweistufenätzen ersetzt werden.

Bei diesem zweistufigen Ätzverfahren werden der zweite Zwischenschichtiso lierfilm 13g und ein zweiter Poly 8 einem Polyätzverfahren in der ersten Stufe ausgesetzt. Da der zweite Zwischenschichtisolierfilm 13g so dünn ist, kann sogar in diesem Fall eine Öffnung durch das Polyätzverfahren gebildet werden. Somit kann das Ätzverfahren leicht durch Bilden der Dicke Toi des zweiten Zwischenschichtisolierfilmes 13g kleiner als oder bevorzugt sehr viel dünner als Toj des ersten Zwischenschichtisolierfilmes 13f durchgeführt werden.

3. Ausführungsform

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Aufbau mit geteiltem Kontakt einer Halbleitereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt. In der Figur bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie die, die in Fig. 1 bis 3 ge zeigt sind, jeweils die gleichen oder entsprechende Elemente der Struktur, die in Fig. 1 bis 3 gezeigt sind, und eine detaillierte Beschreibung der entsprechen den Abschnitte wird weggelassen.

Sogar bei diesem Typ des Aufbaus mit geteiltem Kontakt sind eine aktive Schicht 1 des N-Typs, ein erster Poly 2 und ein zweiter Poly 8 miteinander durch einen dritten Poly 6 verbunden. Die vorliegende Ausführungsform ist eine Kombination der charakteristischen Merkmale der ersten und zweiten Ausführungsform.

So ist die Dicke Tpj des zweiten Poly 8 so eingestellt, daß sie dünner wird als die Dicke Tpi des dritten Poly 6 (Tpi < Tpj). Auch ist die Dicke Toi eines zweiten Zwischenschichtisolierfilmes 13g derart eingestellt, daß sie kleiner als die Dicke Toj des ersten Zwischenschichtisolierfilmes 13f ist (Toj << Toi). Das bedeutet, daß die Dicke Tpj des zweiten Poly 8 und die Dicke Toi des zweiten Isolierfilmes 13g in der Praxis extrem klein gemacht werden (Tpi, Toj << Tpj, Toi).

Aufgrund dem Vorsehen eines solchen Aufbaus kann eine Öffnung zum Bereit stellen eines Polykontaktes durch entweder das einstufige Ätzen oder das zweistufige Ätzen, die in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben sind, gebildet werden. Daher kann die Anzahl der Ätzverfahrensschritte redu ziert werden. Weiter kann ein Ätzverfahren gemäß dem Bereitstellen einer Ätzeinrichtung ausgewählt werden.

4. Ausführungsform

Fig. 5 zeigt einen Aufbau mit geteiltem Kontakt einer Halbleitereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform. Fig. 5 ist eine Ansicht, wie sie von oben gesehen wird, um eine ebene Anordnung des Aufbaus mit geteiltem Kon takt zu zeigen. In der Figur bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie die, die in Fig. 1 bis 4 gezeigt sind, jeweils die gleichen oder entsprechende Abschnitte wie die, die in Fig. 1 bis 4 gezeigt sind.

Bei dem Aufbau mit geteiltem Kontakt gemäß der vorliegenden Ausführungs form ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ein säulenförmiger Verbindungsabschnitt 16, der sich von einem dritten Poly 6 erstreckt, an dem führenden Endabschnitt des ersten Poly 2 und des zweiten Poly 8 angeordnet. Ein Teil (entsprechend dem Abschnitt, der durch eine Länge x1 in der Figur bezeichnet ist) des Verbin dungsabschnittes 16 ist in direktem Kontakt mit einer aktiven Schicht 1 ge bracht. Ein Teil (entsprechend dem Abschnitt, der durch eine Länge x2 in der Figur bezeichnet ist) des Verbindungsabschnittes 16 auf seiner anderen Seite schneidet einen Teil des führenden Endes des zweiten Poly 8 derart heraus, daß er den zweiten Poly 8 durchdringt, wodurch der Teil in Kontakt mit dem ersten Poly 2 gebracht wird. Der zweite Poly 8 stellt einen Kontakt mit dem Verbin dungsabschnitt 16 über die drei Seiten der Endoberfläche (Seitenoberfläche) des herausgeschnittenen Teiles davon her, so daß eine Leitung oder ein Strom durchgang zwischen dem zweiten Poly 8 und dem Verbindungsabschnitt 16 hergestellt ist. Der erste Poly 2 stellt einen Kontakt mit dem Verbindungsab schnitt 16 an einer oberen Oberfläche und einer Endoberfläche (Seitenoberfläche) des führenden Endes, das eine sich in den Verbindungsab schnitt 16 erstreckende Form aufweist, derart her, daß eine Leitung zwischen ihnen hergestellt ist.

Bei dem geteilten Kontakt, der in dieser Art gebildet ist, wurden Überlegungen zu einer Fläche (entsprechend einem Abschnitt, der durch die Länge x1 in der Figur bezeichnet ist) des Verbindungsabschnittes 16, die einen Kontakt mit der aktiven Schicht 1 herstellt, und zu einer Fläche (entsprechend einem Abschnitt, der durch die Länge x2, der in der Figur dargestellt ist) des Verbindungsab schnittes 16, die einen Kontakt mit dem ersten Poly 2 herstellt, angestellt. Eine Breite X1 eines Abschnitts der aktiven Schicht 1 wurde nämlich so eingestellt, daß sie größer ist als eine Breite X2 eines Abschnittes des ersten Poly 2 in Be zug zu einer Größenzuordnung für den Kontakt (d. h. X1 < X2).

In anderen Worten steht das führende Ende des ersten Poly 2 in den Verbin dungsabschnitt 16 herein, aber die Länge des sich erstreckenden führenden Ende ist derart reduziert, daß sie kleiner ist als ein Teil bzw. eine Hälfte der sich horizontal erstreckenden Länge des Verbindungsabschnittes 16. Das her vorstehende führende Ende davon ist kleiner gemacht als eine Hälfte bzw. ein Teil des Durchmessers des Verbindungsabschnittes 16.

Die folgenden Schwierigkeiten können aufgrund dem Bilden eines solchen Auf baues gelöst werden.

Bei dem Aufbau mit geteiltem Kontakt sind der Polysiliziumfilm und der Zwischenschichtisolierfilm jeweils um eine Schicht verglichen mit dem der An melderin bekannten Aufbau erhöht und ein Kontakt ist tiefer gebildet. Wenn der Kontakt tief gebildet wird und die querlaufende Breite davon schmal wird, entsteht normalerweise die Schwierigkeit, daß das Ätzgas schwer eingebracht werden kann, so daß die Ätzgeschwindigkeit verringert wird und das Ätzen im schlimmsten Fall kaum voranschreitet.

Fig. 6 zeigt einen Zustand, bei dem ein Kontaktätzen bis zu dem ersten Poly 2 durchgeführt wurde. Das folgende Ätzen wird in einem Bereich durchgeführt, der durch die gestrichelte Linie umgeben ist. Da jedoch der Kontakt in dem oben beschriebenen Aufbau tief gebildet ist, gibt es die Möglichkeit, daß, wenn die Breite X1 klein ist, daß Ätzen nicht voranschreitet. Wenn jedoch der Kon takt einmal vergrößert wird, wird auch die Zellengröße vergrößert. Daher wird die Breite X2 derart eingestellt, daß sie kleiner als die Breite X1 ist, so daß die Größe des vorliegenden Kontaktes auf der gleichen Größe wie die des der An melderin bekannten geteilten Kontaktes gehalten wird. Sogar wenn die Breite X2 klein gebildet ist, kann der erste Poly 2 mit dem dritten Poly 6 an einer Seitenwand Y des ersten Poly 2 im schlimmsten Fall verbunden werden, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Daher wird die Breite X1 so eingestellt, daß sie größer ist als die Breite X2 in dem geteilten Kontakt gemäß der vorliegenden Ausfüh rungsform (X1 < X2). Somit kann der geteilte Kontakt in der gleichen Größe wie der der Anmelderin bekannte verwirklicht werden.

5. Ausführungsform

Fig. 7 ist eine Ansicht, die einen Aufbau einer Halbleitereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt. Die vorliegende Figur ist eine Quer schnittsansicht, die einen Aufbau mit geteiltem Kontakt zeigt, der bei einem SRAM angewandt ist.

Von den in der ersten bis dritten Ausführungsform beschriebenen Strukturen ist die Struktur gemäß der dritten Ausführungsform die beste für Zelleigenschaf ten. Fig. 7 zeigt ein Beispiel, bei dem diese Struktur in dem SRAM angewandt ist.

In Fig. 7 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie die, die in Fig. 1 bis 6 ge zeigt sind, jeweils die gleichen oder entsprechende Abschnitte, wie die, die in Fig. 1 bis 6 gezeigt sind, so daß eine detaillierte Beschreibung von den ent sprechenden Abschnitten ausgelassen wird. Wie von der Figur der vorliegenden Ausführungsform gesehen werden kann, verbindet ein Verbindungsabschnitt 16, der sich von einem dritten Poly 6a erstreckt, elektrisch eine aktive Schicht 1b, ein erstes Poly 2d und ein zweites Poly 8b miteinander.

In dem SRAM, der in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist nur der erste Poly 2 als eine Gateelektrode eines Substrattransistors in einer Art ähnlich zu dem der Anmelderin bekannten Beispiel gebildet. Der zweite Poly 8 dient als ein leitender Film, der als ein Source/Drain und eine Kanal schicht des TFT gebildet ist, und der dritte Poly 6 dient als ein leitender Film, der als eine Gateelektrode des TFT bzw. Dünnfilmtransistors gebildet ist. Ver glichen mit dem Fall, bei dem das der Anmelderin bekannte Beispiel dreimal bzw. drei Schichten zum Bilden des Kontaktes benötigte, wie in Fig. 14 gezeigt ist, kann ein Verfahren aufgrund einer solchen Struktur stark vereinfacht werden.

Obwohl der der Anmelderin bekannte TFT von dem Typ des unteren Gates war, ist die vorliegende Ausführungsform des Typs vom oberen Gate, der exzellente Betriebseigenschaften aufweist. Wenn der der Anmelderin bekannte TFT mit oberem Gate und der geteilte Kontakt zusammen kombiniert sind, ergab sich eine Schwierigkeit eines PN-Überganges. Gemäß dem vorliegenden Aufbau ist ein Kontaktabschnitt des zweiten Poly 8b als P-Typ eingestellt und der dritte Poly 6a und der Verbindungsabschnitt 16 sind als N-Typ eingestellt. Somit sind die aktive Schicht 1b des N-Typs und der Verbindungsabschnitt 16 des dritten Poly 6a von dem gleichen N-Leitungstyp, so daß der Kontakt keinen PN-Über gang verursacht und kein Potentialabfall auftritt. Da der zweite Poly 8b und der dritte Poly 6a eine elektrische Verbindung zwischen P-Poly und N-Poly bilden, wird der PN-Übergang problemfrei.

Weiterhin sind die Dicke Tpj des zweiten Poly 8 und die Dicke Toi des Zwischenschichtisolierfilmes 13g derart dünn gebildet, daß das Ätzen für den Kontakt verbessert wird. Die TFT-Eigenschaften können aufgrund dieser ge dünnten Filme auch verbessert werden. Der Leckstrom gemäß einem AUS- Strom kann aufgrund des Dünnens der Dicke Tpj des zweiten Poly 8, der als Source/Drain und Kanalschicht des TFT dient, reduziert werden. Weiterhin kann, da der Gateoxidfilm des TFT durch Reduzierung der Dicke Toi des Zwischenschichtisolierfilmes 13g dünn wird, eine Verbesserung beim EIN- Strom erreicht werden.

Wie oben beschrieben wurde, kann die Schwierigkeit des Übergangs durch Be reitstellen des zweiten Poly 8 als Source/Drain und Kanalschicht des TFT und durch Bereitstellen des dritten Poly 6 als die Gateelektrode des TFT, wie in dem Aufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist, gelöst werden. Weiterhin können TFT mit oberem Gate mit guten Betriebseigenschaf ten angepaßt werden und die Betriebseigenschaften des Aufbaus kann weiter verbessert werden mit Berücksichtigung der Dicke-zu-Dicke-Beziehung. Wie oben beschrieben wurde, zeigt die vorliegende Ausführungsform ein Beispiel, bei dem die Betriebseigenschaften des SRAM durch eine Kombination eines TFT mit oberem Gate und einem direkten Kontaktaufbau verbessert sind.

6. Ausführungsform

Fig. 8 und 9 zeigen einen Polykontaktaufbau, der in einer Halbleitereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform verwendet ist. Fig. 8 ist eine Quer schnittsansicht, die den Polykontaktaufbau zeigt. Fig. 9 ist eine Draufsicht des Polykontaktaufbaues. Fig. 8 und 9 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen, wie die die in Fig. 1 bis 7 gezeigt sind, jeweils die gleichen oder entsprechende Ab schnitte, die in Fig. 1 bis 7 gezeigt sind, und die entsprechenden Abschnitte werden daher nicht im Detail beschrieben.

Bei dem Polykontaktaufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich ein Verbindungsabschnitt 18, der sich von einem dritten Poly 6 erstreckt, derart, daß das führende Ende eines zweiten Poly 8 herausgeschnitten wird. Weiter erstreckt sich der Verbindungsabschnitt 18 durch einen ersten Poly 2 derart, daß ein Substrat 14 und eine aktive Schicht 1 erreicht werden. Der Polykontaktaufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nämlich kein geteilter Aufbau, sondern ein Aufbau, bei dem beide Endoberflächen (Seitenoberflächen) des ersten Poly 2 und des zweiten Poly 8 in Kontakt mit einem Verbindungsabschnitt 16 des dritten Poly 8 gebracht sind. Sogar bei einem solchen Aufbau wird eine elektrische Verbindung zwischen drei Schichten verwirklicht und der Aufbau kann durch eine Polykontaktmaske gebildet werden.

Auch der Aufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann auf Struk turen des Bildens der Dicke des zweiten Poly 8 dünner als die des dritten Poly 6, wie in Fig. 1 gezeigt ist, oder des Bildens der Dicke des zweiten Zwischen schichtisolierfilms 13g dünner als die des ersten Zwischenschichtisolierfilms 13f, wie in Fig. 3 gezeigt ist, oder weiter des Bildens der Dicke des zweiten Poly 8 dünner als die des dritten Poly 6 und des Bildens der Dicke des ersten Zwischenschichtisolierfilmes 13g dünner als die des zweiten Zwischenschicht isolierfilmes 13f, wie in Fig. 4 gezeigt ist, angewendet werden. Weiter kann dieser Aufbau bei SRAM, wie in Fig. 7 gezeigt ist, angewandt werden. Die gleichen vorteilhaften Effekte, die oben beschrieben wurden, können erzielt werden.

Wie oben detailliert beschrieben wurde, sind ein erster leitender Film, ein erster Isolierfilm, ein zweiter leitender Film, ein zweiter Isolierfilm und ein dritter leitender Film auf einem Halbleitersubstrat gestapelt. Die Dicke des zweiten leitenden Filmes ist derart eingestellt, daß sie dünner ist als die des dritten leitenden Filmes. Weiter ist ein Polykontakt gebildet, der sich von dem dritten leitenden Film zu dem Substrat, dem ersten leitenden Film und dem zweiten leitenden Film erstreckt. Daher kann die Anzahl der Masken reduziert werden und die Prozeßschritte können vereinfacht werden. Weiterhin kann der Ätzprozeß vereinfacht werden.

Weiter ist die Dicke des zweiten Isolierfilmes dünner als die des ersten Iso lierfilmes und der Polykontakt ist so gebildet, daß er sich von dem dritten lei tenden Film zu dem Halbleitersubstrat, dem ersten leitenden Film und dem zweiten leitenden Film erstreckt. Es ist daher möglich die Anzahl der Masken zu reduzieren und die Prozeßschritte und den Ätzprozeß zu vereinfachen.

Weiterhin steht das Ende des ersten leitenden Filmes in den säulenförmigen Verbindungsabschnitt hinein und die Länge des hervorstehenden Endes ist kleiner als eine Hälfte des Durchmessers des säulenförmigen Verbindungsab schnittes. Es ist daher möglich, zu verhindern, daß die Abmessung des Poly kontaktes vergrößert wird. Seine Größe wird beibehalten.

Da weiterhin der erste leitende Film in Kontakt mit dem säulenförmigen Ver bindungsabschnitt an seiner Endoberfläche alleine in Kontakt gebracht wird, kann verhindert werden, daß die Abmessung des Polykontaktes erhöht wird und die Abmessung des Polykontaktes kann beibehalten werden.

Weiterhin ist der erste leitende Film als eine Gateelektrode eines Substrattran sistors gebildet, ist der zweite leitende Film als ein Kanalleitungsfilm eines TFT-Transistors gebildet und ist der dritte leitende Film als eine Gateelektrode TFT-Transistors gebildet. Es ist daher möglich, die Betriebseigenschaften des TFT zu verbessern.

Weiterhin weist das Halbleitersubstrat eine aktive Schicht des N-Typs auf und sind der säulenförmige Verbindungsabschnitt und ein dritter leitender Film, die in Kontakt mit der aktiven Schicht des N-Typs gebracht sind, aus einem N- Polysilizium gebildet. Daher tritt eine Schwierigkeit eines Überganges bei einem direkten Kontakt nicht auf und daher können stabile Betriebseigenschaf ten einer Halbleitereinrichtung erreicht werden.

Claims

1. Halbleitereinrichtung mit
einem auf einem Halbleitersubstrat (14) gebildeten ersten leitenden Film (2), einem auf dem ersten leitenden Film (2) gebildeten zweiten leitenden Film (8), wobei ein erster Isolierfilm (13f) dazwischen vorgesehen ist,
einem auf dem zweiten leitenden Film (8) gebildeten dritten leitenden Film (6), wobei ein zweiter Isolierfilm (13g) dazwischen vorgesehen ist, und einem säulenförmigen Verbindungsabschnitt (16), der von dem dritten leitenden Film (6) zumindest den zweiten Isolierfilm (13g) und den ersten Isolierfilm (13f) derart durchdringt, daß er mit dem ersten leitenden Film (2) und dem Halbleitersubstrat (14) in Verbindung gebracht ist, wobei der zweite leitende Film (8) an einer seitlichen Endoberfläche in Kontakt mit dem säulenförmigen Verbindungsabschnitt (16) gebracht ist und die Dicke des zweiten leitenden Filmes (8) kleiner ist als die des dritten leitenden Filmes (6).

2. Halbleitereinrichtung mit
einem auf einem Halbleitersubstrat (14) gebildeten ersten leitenden Film (2), einem auf dem ersten leitenden Film (2) gebildeten zweiten leitenden Film (8), wobei ein erster Isolierfilm (13f) dazwischen vorgesehen ist,
einem auf dem zweiten leitenden Film (8) gebildeten dritten leitenden Film (6), wobei ein zweiter Isolierfilm (13g)dazwischen vorgesehen ist, und einem säulenförmigen Verbindungsabschnitt (16), der von dem dritten leitenden Film (6) zumindest den zweiten Isolierfilm (13g) und den ersten Isolierfilm (13f) derart durchdringt, daß er mit dem ersten leitenden Film (2) und dem Halbleitersubstrat (14) in Verbindung gebracht ist,
wobei der zweite leitende Film (8) an einer seitlichen Endoberfläche in Kontakt mit dem säulenförmigen Verbindungsabschnitt (16) gebracht ist und die Dicke des zweiten Isolierfilmes (13g) kleiner ist als die des ersten Isolierfilmes (13f).

3. Halbleiter nach Anspruch 2, bei der die Dicke des zweiten leitenden Filmes (8) derart gebildet ist, daß sie kleiner ist als die des dritten leitenden Filmes (6).

4. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der sich ein Ende des ersten leitenden Filmes (2) in den säulenförmigen Verbindungsabschnitt (16) hinein erstreckt und die Lage des sich erstreckenden Endes gleich oder kleiner ist als eine Hälfte des Durchmessers des säulenförmigen Verbindungsabschnittes (16).

5. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der erste leitende Film (2) an seiner Endoberfläche in Kontakt mit dem säulenförmigen Verbindungsabschnitt (16) gebracht ist.

6. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der zwischen dem Halbleitersubstrat (14) und dem ersten leitenden Film (2) ein dritter Isolierfilm (13a) gebildet ist,
der erste leitende Film (2) als eine Gateelektrode eines Substrattransistors gebildet ist,
der zweite leitende Film (8) als ein Source/Drain und eine Kanalschicht eines TFT-Transistors gebildet ist und
der dritte leitende Film (6) als eine Gateelektrode des TFT- Transistors gebildet ist.

7. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 6,
bei der das Halbleitersubstrat (14) eine aktive Schicht (1) des N- Types aufweist und
der dritte leitende Film (6) und der säulenförmige Verbindungsabschnitt (16), die mit der aktiven Schicht (1) des N- Typs in Kontakt gebracht sind, aus einem Polysilizium des N-Types gebildet sind.