DE19853684A1 - Verfahren zur Herstellung eines Lastwiderstands - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Lastwiderstands

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lastwiderstandes, wie man ihn häufig in einem statischen Direktzugriffsspeicher verwendet. Die Verbindung zwischen verschiedenen leitenden Bereichen wie einem Gate und einem Source/Drain-Bereich wird gebildet, indem man eine Behandlung mit Wasserstoff an einer hochschmelzenden Metalloxidschicht durchführt, während die Lastwiderstände durch Anwendung einer Wasserstoffbehandlung mit anderen Parametern als die erstere gebildet werden. Ein nicht umzuwandelnder Teil der hochschmelzenden Metalloxidschicht bildet die Isolation.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Lastwiderstandes in einem statischen Direktzugriffsspeicher (SRAM).
Ein SRAM ist ein sehr häufig benutztes Schaltungselement in integrierten Schaltun­ gen, insbesondere in informationselektronischen Erzeugnissen. Die Herstellung von Schaltungselementen mit kleinen Abmessungen und hoher Integration ist inzwi­ schen ein Haupttrend bei der Fertigung. Ein Lastwiderstand ist eines der Schal­ tungselemente, aus denen eine SRAM-Zelle besteht. Den Lastwiderstand bildet man typisch aus einem schwach dotierten oder undotierten Polysiliziumteil.
Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer SRAM-Zelle. Die SRAM-Zelle enthält zwei Last­ widerstände R1, R2, zwei Pull-down-Transistoren Q1, Q2 und zwei Durchlaßtran­ sistoren Q3, Q4. Eine erste Polysiliziumschicht wird als Gate der Transistoren Q1, Q2, Q3 und Q4 verwendet, und für den Lastwiderstand wird eine zweite Polysilizi­ umschicht gebildet. Die zweite Polysiliziumschicht enthält einen hochohmigen Teil, der als Lastwiderstand dient, und einen niederohmigen Teil, der als Verbindung dient. Im Stand der Technik wird der niederohmige Teil, das heißt die Verbindung, durch starkes Dotieren eines Teils der zweiten Polysiliziumschicht gebildet, wäh­ rend der hochohmige Teil, das heißt der Lastwiderstand, durch einen schwach dotierten oder undotierten Teil der zweiten Polysiliziumschicht gebildet wird. Die Verbindung und der Lastwiderstand bilden einen Stromweg von der Stromquelle Vcc nach den Knoten A und B. Wie oben erwähnt, werden die Verbindung und der Lastwiderstand beide durch die zweite Polysiliziumschicht gebildet. Die Dicke der Verbindung und die des Lastwiderstandes sind somit gleich.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2A bis Fig. 2J wird nachfolgend ein konventionelles Verfahren zur Bildung eines Lastwiderstandes eines SRAM beschrieben.
In Fig. 2A wird ein Siliziumsubstrat 10 bereitgestellt. Auf dem Substrat 10 wird ein Transistor gebildet, der eine Gate-Oxidschicht 13, ein Gate 12, Source/Drain- Bereiche 14 und 16 und eine Feldoxidschicht 11 aufweist. Über dem Substrat 10 wird eine dielektrische Schicht 18 gebildet.
In Fig. 2B wird eine Photolackschicht 20 gebildet, die eine Öffnung aufweist, die einen Teil der dielektrischen Schicht 18 über den Source/Drain-Bereichen 14 und 16 und dem Gate 12 bloßlegt.
In Fig. 2C wird der bloßliegende Teil der dielektrischen Schicht 18 entfernt, um Durchgänge zum Bloßlegen der Source/Drain-Bereiche 14 und 16 und des Gate 12 zu bilden.
In Fig. 2D wird die Photolackschicht 20 entfernt. Es wird eine Polysiliziumschicht 22 gebildet. In Übereinstimmung mit einer bekannten Technik wird die Poly­ siliziumschicht 22 schwach mit Dotierungsmittel dotiert, oder alternativ wird die Polysiliziumschicht 22 undotiert gelassen.
In Fig. 2E wird eine Photolackschicht 24 gebildet, die Öffnungen aufweist, die Teile der Polysiliziumschicht 22 bloßlegen.
In Fig. 2F wird die bloßliegende Polysiliziumschicht 22 entfernt, um einen offenen Kreis zwischen den Source/Drain-Bereichen 14 und 16 und dem Gate 12 übrig­ zulassen. Danach wird die Photolackschicht 24 entfernt, wie in Fig. 2G gezeigt.
In Fig. 2H wird eine Photolackschicht 26 gebildet, um Teile der Polysiliziumschicht 22 zu bedecken. Die bedeckten Teile der Polysiliziumschicht 22 sind als Lastwider­ stände zu bilden, während die bloßliegenden Teile der Polysiliziumschicht 22 als Verbindungen zu bilden sind. In Fig. 21 werden die bloßliegenden Teile der Poly­ siliziumschicht 22 stark dotiert, um ihren elektrischen Widerstand zu vermindern. Somit umfassen die Verbindungen den leitenden Bestandteil 28 von Vcc, den leitenden Bestandteil 30 des Drain-Bereichs, den leitenden Bestandteil 36 des Source-Bereichs und den leitenden Bestandteil 32 des Gate.
In Fig. 2J wird die Photolackschicht 26 entfernt, um die mit 34, 38 bezeichneten Teile der Polysiliziumschicht 22 bloßzulegen, die als Lastwiderstände dienen.
Bei dem obigen Herstellungsverfahren zur Bildung von Lastwiderständen in einem SRAM wird zur Herstellung sowohl der Lastwiderstände als auch der Verbindungen eine Polysiliziumschicht gebildet. Die Lastwiderstände werden ohne oder mit schwacher Dotierung gebildet, während die Verbindungen durch starke Dotierung gebildet werden. Wie oben erwähnt, werden die Lastwiderstände mit der gleichen Dicke wie die Verbindungen gebildet. Mit zunehmender Integration wird der Last­ widerstand im allgemeinen mit einer verminderten Dicke gebildet, um einen Last­ widerstand mit genügend hohem elektrischen Widerstand zu bilden. Folglich wird die Dicke der Verbindungen vermindert, was deren Leitfähigkeit beeinflußt.
Weiterhin werden bei dem obigen Verfahren die Verbindungen durch starkes Dotie­ ren gebildet. Die stark dotierten Ionen in den Verbindungen können leicht aus dem Bereich der Verbindung heraus in den Lastwiderstand diffundieren. Dies vermindert die wirksame Länge des Lastwiderstandes und verursacht einen verminderten elek­ trischen Widerstand, wodurch die Güte des Schaltungselementes beeinflußt wird.
Ein weiteres Verfahren zur Vergrößerung des elektrischen Widerstandes des Last­ widerstandes besteht darin, die Breite zu vergrößern. Die immer mehr zunehmen­ de Integration schränkt die Vergrößerung der Breite jedoch sehr ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bildung eines Last­ widerstandes mit einem genügend hohen elektrischen Widerstand zu schaffen. Der Lastwiderstand wird mit begrenzten Abmessungen gebildet, ohne das Integrations­ bedürfnis des Schaltungselementes zu beeinflussen. Weiterhin wird der Lastwider­ stand durch Umwandlung einer hochschmelzenden Metalloxidschicht gebilden, die außerdem zur Herstellung einer Verbindung gebildet wird. Dadurch erhält man ein Schaltungselement mit einer ebeneren Oberfläche als ein konventionelles Schal­ tungselement. Weiterhin wird der Herstellungsprozeß sehr vereinfacht, da der Last­ widerstand und die Verbindung durch die gleiche hochschmelzende Metalloxid­ schicht gebildet werden.
Außerdem soll ein Verfahren zur Bildung eines Lastwiderstandes geschaffen werden, bei dem durch eine Behandlung mit Wasserstoff sowohl der elektrische Widerstand eines Lastwiderstandes als auch die Leitfähigkeit einer Verbindung nach Bedarf eingestellt werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bildung eines Lastwiderstandes wird ein Substrat bereitgestellt, das mindestens einen leitenden Bereich aufweist. Auf dem Substrat wird eine Isolationsschicht gebildet, die eine Öffnung aufweist, die den leitenden Bereich bloßlegt. Auf der Isolationsschicht wird eine hochschmelzende Metalloxidschicht gebildet, die die Öffnung ausfüllt. Es wird eine zweistufige Behandlung mit Wasserstoff durchgeführt, um die hochschmelzende Metalloxid­ schicht in einen Leiter mit einem niedrigen elektrischen Widerstand, einen Leiter mit einem hohen elektrischen Widerstand und einen Isolator umzuwandeln.
Bei dem oben erwähnten Verfahren wird die hochschmelzende Metalloxidschicht, die nicht durch Behandlung mit Wasserstoff umgewandelt wird, als ein Isolator gebildet. Der Isolator kann außerdem durch selektives Entfernen der hochschmel­ zenden Metalloxidschicht gebildet werden.
Der mit dem obigen Verfahren gebildete Lastwiderstand kann in einem statischen Direktzugriffsspeicher angewandt werden, während das bereitgestellte Substrat mindestens ein Metalloxid-Halbleiterbauelement enthält. Das Metalloxid- Bauelement enthält weiterhin ein Gate und einen Source/Drain-Bereich. Wie oben erwähnt, werden die Verbindungen zur elektrischen Verbindung der Source/Drain- Bereiche und die Lastwiderstände eines statischen Direktzugriffsspeichers gebildet, indem die hochschmelzende Metalloxidschicht einer Behandlung mit Wasserstoff unterzogen wird.
Sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung sind nur beispielhaft und erläuternd und beschränken die Erfindung, wie beansprucht, nicht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand von Beispielen und der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 einen konventionellen Schaltplan einer SRAM-Zelle,
Fig. 2A bis Fig. 2J einen konventionellen Herstellungsprozeß zur Bildung eines Lastwiderstandes eines SRAM,
Fig. 3A bis Fig. 3F einen Herstellungsprozeß zur Bildung eines Lastwiderstandes eines SRAM in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung,
Fig. 4A bis Fig. 4F einen Herstellungsprozeß zur Bildung eines Lastwiderstandes eines SRAM in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung, und
Fig. 5A bis Fig. 5F einen Herstellungsprozeß zur Bildung eines Lastwiderstandes eines SRAM in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung.
Hochschmelzendes Metalloxid wie Titanoxid (TiO2), Tantaloxid (Ta2O5), Eisenoxid (Fe2O3) und Bariumtitanoxid (BaTiO3) ist eine Art Isolierstoff mit sehr großem Band­ abstand. Durch eine Behandlung mit Wasserstoff wird Wasserstoff in Lücken in der atomaren Struktur oder Sauerstoff-Leerstellen im hochschmelzenden Metalloxid eingefügt, so daß die Lücken und die Leerstellen im nachfolgenden Prozeß nicht mit Sauerstoff besetzt werden. Für diese Behandlung mit Wasserstoff wird eine Behandlung mit einem Wasserstoffplasma oder eine Wärmebehandlung mit Wasserstoff für geeignet gehalten, obwohl möglicherweise auch andere Prozesse funktionieren. Einfacher ausgedrückt, die Sauerstoff-Leerstellen sind verschiedene Stellen, an denen Sauerstoff im hochschmelzenden Metalloxid angelagert werden kann. Die Behandlung mit Wasserstoff bewirkt, daß einige dieser Stellen, an denen Sauerstoff angelagert werden kann, nicht mit Sauerstoff besetzt werden. Man nimmt an, daß der Sauerstoffgehalt im hochschmelzenden Metalloxid ein Schlüs­ selfaktor ist, der die Leitfähigkeit bestimmt. Nach dieser Annahme hat das hoch­ schmelzende Material bei geringem Sauerstoffgehalt Eigenschaften, die einem Me­ tall nahekommen, und im Gegensatz dazu bei größerem Sauerstoffgehalt Leitungs­ eigenschaften, die einem Isolator nahekommen. Das heißt, das hochschmelzende Metalloxid mit geringem Sauerstoffgehalt hat eine höhere Leitfähigkeit, während das hochschmelzende Metalloxid mit größerem Sauerstoffgehalt eine niedrigere Leitfähigkeit hat. Weiterhin nimmt man an, daß einige Sauerstoffatome im hoch­ schmelzenden Metalloxid sogar ausgetrieben und durch die Wasserstoffatome er­ setzt werden. Der Reaktionsmechanismus für das Austreiben von Sauerstoff wird wie folgt dargestellt:
O2 → 1 O2 + 2e-
Wie der obige Mechanismus zeigt, werden zwei Mol Elektroden erzeugt, wenn ein Sauerstoffmolekül ausgetrieben oder ersetzt wird. Diese Elektronen sind beweg­ liche Ladungsträger, die die Leitfähigkeit der hochschmelzenden Metalloxidschicht vergrößern. Mit diesen beweglichen Elektronen wird das hochschmelzende Metall­ oxid von einem Isolator in einen N-leitenden Halbleiter umgewandelt. Wenn eine genügende Menge Sauerstoff im hochschmelzenden Metalloxid ausgetrieben oder durch Wasserstoff ersetzt wird, wird eine große Menge Elektronen erzeugt. Das hochschmelzende Metalloxid kann sogar von einem Isolator in einen Leiter um­ gewandelt werden.
Die Leitfähigkeit des hochschmelzenden Metalloxides hängt davon ab, wieviel Sauerstoff ausgetrieben oder ersetzt wird. Weiterhin ändert sich die Leitfähigkeit des hochschmelzenden Metalloxides mit der Menge der Elektronen, die durch Aus­ treiben von Sauerstoff erzeugt werden. Durch eine Behandlung mit einem Wasser­ stoffplasma oder eine Wärmebehandlung mit Wasserstoff kann der Sauerstoff­ gehalt im hochschmelzenden Metalloxid gesteuert oder eingestellt werden. Folglich können die Leitfähigkeit oder der Widerstand des hochschmelzenden Metalloxides auf einen vorbestimmten Pegel eingestellt werden. Je mehr die Behandlung mit Wasserstoff den Sauerstoffgehalt vermindert, desto größer ist die Leitfähigkeit und desto niedriger ist der Widerstand.
Das Verfahren, Wasserstoff in das hochschmelzende Metalloxid einzufügen, um die Leitfähigkeit einzustellen, ist im Detail beschrieben in "Semiconductor Electro­ des for Photoelectrolysis, S. 151, State University of New York, 1982" von Fu-Tai Liou, "Solid Electrochemical Modification of Semiconductors, Solid State Comm., Band 43, Nr. 8, S. 633-636, von C. Y. Yang et al. " und "Photoelectrolysis at Fe2O3/TiO2 Heterojunction Electrode, Journal of the Electrochemical Society, Band 129, Nr. 2, S. 342-345, 1982" von Fu-Tai Liou. All diese Aufsätze werden durch Bezugnahme vollständig hierin aufgenommen.
Fig. 3A bis Fig. 3F zeigen eine bevorzugte Ausführungsform zur Herstellung eines Lastwiderstandes eines SRAM.
In Fig. 3A werden auf einem Substrat 300 Halbleiter-Bauelemente 301a, 301b und eine Feldoxidschicht 302 gebildet. In dieser Ausführungsform werden als Beispiel für die Halbleiter-Bauelemente 301a und 301b Transistoren verwendet. Der Tran­ sistor 301a enthält ein Gate 303a, eine Gate-Oxidschicht 304a und Source/Drain- Bereiche 305a, 306a. Der Transistor 301b enthält ein Gate 303b, eine Gate-Oxid­ schicht 304b und Source/Drain-Bereiche 305b, 306b.
In Fig. 3B wird über dem Substrat 300 eine Isolationsschicht 307 gebildet. Die Isolationsschicht 307 enthält Öffnungen 308a, 308b, 308c und 308d, die das Gate 303a und die Source/Drain-Bereiche 305b, 306b bzw. 305b bloßlegen.
In Fig. 3C wird auf der Isolationsschicht 307 eine hochschmelzende Metalloxid­ schicht 309 gebildet, zum Beispiel eine TiO2-, Ta2O5-, Fe2O3- oder BaTiO3-Schicht. Die hochschmelzende Metalloxidschicht 309 füllt außerdem die Öffnungen 308a, 308b, 308c und 308d aus, zur elektrischen Verbindung mit dem Gate 303a und den Source/Drain-Bereichen 305b, 306b und 305b. Danach wird eine zweistufige Behandlung mit Wasserstoff durchgeführt, um die hochschmelzende Metalloxid­ schicht 309 von einem hochohmigen Material in einen Leiter mit einem höheren elektrischen Widerstand und einen Leiter mit niedrigem elektrischen Widerstand umzuwandeln. Diese zweistufige Behandlung mit Wasserstoff wird im Detail wie folgt durchgeführt.
In Fig. 3D wird auf der hochschmelzenden Metalloxidschicht 309 eine erste Maskenschicht 310 gebildet. Wie in der Figur gezeigt, werden Teile der hoch­ schmelzenden Metalloxidschicht 309 bloßgelegt, während die anderen Teile der hochschmelzenden Metalloxidschicht 309 von der ersten Maskenschicht 310 bedeckt werden. An der bloßliegenden hochschmelzenden Metalloxidschicht 309 wird eine erste Behandlung mit Wasserstoff durchgeführt. Dadurch wird die hochschmelzende Metalloxidschicht 309 von einem Isolator in einen Leiter mit hohem elektrischen Widerstand umgewandelt. Die umgewandelten Teile werden als Lastwiderstände in einem SRAM verwendet und sind mit 309a und 309b bezeichnet.
In Fig. 3E wird die Maskenschicht 310 entfernt. Auf der hochschmelzenden Metall­ oxidschicht 309 wird eine zweite Maskenschicht 311 gebildet. Es wird eine zweite Behandlung mit Wasserstoff durchgeführt, um von der zweiten Maskenschicht 311 unbedeckte Teile der hochschmelzenden Metalloxidschicht 309 umzuwandeln. Die umgewandelten Teile werden Leiter mit niedrigem elektrischem Widerstand, mit 309c, 309d, 309e, 309f, 309g und 309h bezeichnet, und können in dieser Ausführungsform als Verbindungen in einem SRAM verwendet werden, während die von der zweiten Maskenschicht 311 bedeckten Teile, mit 309i, 309j und 309k bezeichnet, ein Isolator bleiben. Die zweite Maskenschicht 311 wird dann entfernt, wie in Fig. 3F gezeigt. Als Folge werden die Lastwiderstände 309a und 309b und die Verbindungen 309c bis 309h mit einer viel ebeneren Oberfläche des Substrats 300 als bei einem konventionellen SRAM gebildet. Die ebenere Oberfläche ist vor­ teilhaft für den nachfolgenden Herstellungsprozeß. Außerdem muß im konven­ tionellen Prozeß der Lastwiderstand häufig mit verminderter Dicke gebildet werden, wenn ein Lastwiderstand mit einem hohen elektrischen Widerstand benötigt wird. Folglich wird die Dicke der Verbindungen vermindert, was deren Leitfähigkeit beeinflußt.
Fig. 4A bis Fig. 4F zeigen eine weitere bevorzugte Ausführungsform zur Herstel­ lung eines Lastwiderstandes eines SRAM.
In Fig. 4A werden auf einem Substrat 400 Halbleiter-Bauelemente 401a, 401b und eine Feldoxidschicht 402 gebildet. In dieser Ausführungsform werden als Beispiel für die Halbleiter-Bauelemente 401a und 401b Transistoren verwendet. Der Tran­ sistor 401a enthält ein Gate 403a, eine Gate-Oxidschicht 404a und Source/Drain- Bereiche 405a, 406a. Der Transistor 401b enthält ein Gate 403b, eine Gate- Oxidschicht 404b und Source/Drain-Bereiche 405b, 406b.
In Fig. 4B wird über dem Substrat 400 eine Isolationsschicht 407 gebildet. Die Isolationsschicht 407 enthält Öffnungen 408a, 408b, 408c und 408d, die das Gate 403a und die Source/Drain-Bereiche 405b, 406b bzw. 405b bloßlegen.
In Fig. 4C wird auf der Isolationsschicht 407 eine hochschmelzende Metalloxid­ schicht 409 gebildet, zum Beispiel eine TiO2-, Ta2O5-, Fe2O3- oder BaTiO3-Schicht. Die hochschmelzende Metalloxidschicht 409 füllt außerdem die Öffnungen 408a, 408b, 408c und 408d aus, zur elektrischen Verbindung mit dem Gate 403a und den Source/Drain-Bereichen 405b, 406b und 405b. Mittels Photolithographie und Ätzen wird die hochschmelzende Metalloxidschicht 407 selektiv entfernt. Das Entfernen der hochschmelzenden Metalloxidschicht 407 bildet somit einen Isolator. Das heißt, irgendwelche unerwünschten elektrischen Verbindungen zwischen Verbindungen, Lastwiderständen oder den Source/Drain-Bereichen werden dadurch verhindert. Danach wird eine zweistufige Behandlung mit Wasserstoff durch­ geführt, um die hochschmelzende Metalloxidschicht 409 von einem hochohmigen Material in einen Leiter mit einem höheren elektrischen Widerstand und einen Leiter mit niedrigem elektrischem Widerstand umzuwandeln. Diese zweistufige Behandlung mit Wasserstoff wird im Detail wie folgt durchgeführt.
In Fig. 4D wird auf der hochschmelzenden Metalloxidschicht 409 eine erste Maskenschicht 410 gebildet. Wie in der Figur gezeigt, werden Teile der hoch­ schmelzenden Metalloxidschicht 409 bloßgelegt, während die anderen Teile der hochschmelzenden Metalloxidschicht 409 von der ersten Maskenschicht 410 bedeckt werden. An der bloßliegenden hochschmelzenden Metalloxidschicht 409 wird eine erste Behandlung mit Wasserstoff durchgeführt. Dadurch wird die hoch­ schmelzende Metalloxidschicht 409 von einem Isolator in einen Leiter mit hohem elektrischem Widerstand umgewandelt. Die umgewandelten Teile werden als Last­ widerstände in einem SRAM verwendet und sind mit 409a und 409b bezeichnet. In diesem Verfahrensschritt wird die erste Maskenschicht 410 sowohl als Photo­ lackschicht als auch als Diffusionsbarrieren-Schicht verwendet.
In Fig. 4E wird die Maskenschicht 410 entfernt. Auf der hochschmelzenden Metall­ oxidschicht 409 wird eine zweite Maskenschicht 411 gebildet. Es wird eine zweite Behandlung mit Wasserstoff durchgeführt, um von der zweiten Maskenschicht 411 unbedeckte Teile der hochschmelzenden Metalloxidschicht 409 umzuwandeln. Die umgewandelten Teile werden Leiter mit niedrigem elektrischem Widerstand, mit 409c, 409d, 409e, 409f, 409g und 409h bezeichnet, und können in dieser Ausführungsform als Verbindungen in einem SRAM verwendet werden. Als Folge werden die Lastwiderstände 409a und 409b und die Verbindungen 409c bis 409h mit einer viel ebeneren Oberfläche des Substrats 400 als bei einem konventionellen SRAM gebildet. Die ebenere Oberfläche ist vorteilhaft für den nachfolgenden Herstellungsprozeß. Außerdem muß im konventionellen Prozeß der Lastwiderstand häufig mit verminderter Dicke gebildet werden, wenn ein Lastwiderstand mit einem hohen elektrischen Widerstand benötigt wird. Folglich wird die Dicke der Verbin­ dungen vermindert, was deren Leitfähigkeit beeinflußt.
In Fig. 4F wird die zweite Maskenschicht 311 entfernt. In dieser Ausführungsform sind die in Fig. 3E und 3F der vorhergehenden Ausführungsform gezeigten Isolatoren 309i bis 309k beseitigt, um irgendwelche unerwünschten elektrischen Verbindungen oder Kontakte zu vermeiden.
Fig. 5A bis Fig. 5F zeigen eine weitere bevorzugte Ausführungsform zur Herstel­ lung eines Lastwiderstandes eines SRAM.
In Fig. 5A werden auf einem Substrat 500 Halbleiter-Bauelemente 501a, 501b und eine Feldoxidschicht 502 gebildet. In dieser Ausführungsform werden als Beispiel für die Halbleiter-Bauelemente 501a und 501b Transistoren verwendet. Der Tran­ sistor 501a enthält ein Gate 503a, eine Gate-Oxidschicht 504a und Source/Drain- Bereiche 505a, 506a. Der Transistor 501b enthält ein Gate 503b, eine Gate- Oxidschicht 504b und Source/Drain-Bereiche 505b, 506b.
In Fig. 5B wird über dem Substrat 500 eine Isolationsschicht 507 gebildet. Die Isolationsschicht 507 enthält Öffnungen 508a, 508b, 508c und 508d, die das Gate 503a und die Source/Drain-Bereiche 505b, 506b bzw. 505b bloßlegen.
In Fig. 5C wird auf der Isolationsschicht 507 eine hochschmelzende Metalloxid­ schicht 509 gebildet, zum Beispiel eine TiO2-, Ta2O5-, Fe2O3- oder BaTiO3-Schicht. Die hochschmelzende Metalloxidschicht 509 füllt außerdem die Öffnungen 508a, 508b, 508c und 508d aus, zur elektrischen Verbindung mit dem Gate 503a und den Source/Drain-Bereichen 505b, 506b und 505b. Mittels Photolithographie und Ätzen wird die hochschmelzende Metalloxidschicht 407 selektiv entfernt. Das Entfernen der hochschmelzenden Metalloxidschicht 407 bildet somit einen Isolator. Das heißt, irgendwelche unerwünschten elektrischen Verbindungen zwischen Verbindungen, Lastwiderständen oder den Source/Drain-Bereichen werden dadurch verhindert. Danach wird eine zweistufige Behandlung mit Wasserstoff durch­ geführt, um die hochschmelzende Metalloxidschicht 509 von einem hochohmigen Material in einen Leiter mit einem höheren elektrischen Widerstand und einen Leiter mit niedrigem elektrischen Widerstand umzuwandeln. Diese zweistufige Behandlung mit Wasserstoff wird im Detail wie folgt durchgeführt.
In Fig. 5D wird eine erste Behandlung mit Wasserstoff an der hochschmelzenden Metalloxidschicht 509 durchgeführt. Dadurch wird die hochschmelzende Metall­ oxidschicht 509 von einem Isolator in einen Leiter mit hohem elektrischem Wider­ stand umgewandelt.
In Fig. 5E wird eine Maskenschicht 510 gebildet, um durch die erste Behandlung mit Wasserstoff umgewandelte Teile der hochschmelzenden Metalloxidschicht 509 zu bedecken. Die bedeckten Teile sind mit 509a und 509b bezeichnet. Es wird eine zweite Behandlung mit Wasserstoff durchgeführt, um von der zweiten Mas­ kenschicht 510 unbedeckte Teile der hochschmelzenden Metalloxidschicht 509c bis 509h umzuwandeln. Die umgewandelten Teile werden Leiter mit niedrigem elektrischen Widerstand, mit 509c, 509d, 509e, 509f, 509g und 509h bezeichnet, und können in dieser Ausführungsform als Verbindungen in einem SRAM verwen­ det werden. Als Folge bleiben die Teile 509a und 509b Leiter mit hohem elektri­ schem Widerstand und dienen als Lastwiderstände, während die umgewandelten Teile 509c bis 509g als Verbindungen mit niedrigem elektrischen Widerstand dienen. Die Verbindungen 509c bis 509h werden mit einer viel ebeneren Oberflä­ che des Substrats 500 als bei einem konventionellen SRAM gebildet. Die ebenere Oberfläche ist vorteilhaft für den nachfolgenden Herstellungsprozeß. In dieser Ausführungsform wird nur eine Maskenschicht benötigt, um sowohl Lastwider­ stände als auch lokale Verbindungen zu bilden. Außerdem werden ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform die Teile der hochschmelzenden Metalloxidschicht zwischen Verbindungen oder Lastwiderständen entfernt, um irgendwelche uner­ wünschten elektrischen Verbindungen oder Kontakte zu vermeiden.
Man beachte, daß die obigen Ausführungsformen anhand der Beispiele einer SRAM-Zelle vorgestellt wurden. Der Fachmann kann diese Technik auch auf die gemeinsame Bildung von Lastwiderständen und lokalen Verbindungen oder sogar Isolatoren aus der gleichen hochschmelzenden Metalloxidschicht unter Verwen­ dung von selektiven Behandlungen mit Wasserstoff anwenden. Dabei werden die lokalen Verbindungen gebildet, um verschiedene leitende Bereiche eines Substrats zu verbinden, und die Lastwiderstände werden als passive Elemente zum Aufbau einer Schaltung gebildet.
Anhand der Beschreibung und Ausführung der hier offenbarten Erfindung ergeben sich für den Fachmann weitere Ausführungsformen. Die Beschreibung und die Beispiele sind nur als Beispiele anzusehen, und der Schutzbereich der Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen.

Claims (22)

1. Verfahren zur Bildung eines Lastwiderstandes, dadurch gekennzeichnet, daß man
ein Substrat bereitstellt, das mindestens einen leitenden Bereich aufweist,
auf dem Substrat eine Isolationsschicht bildet, die eine Öffnung aufweist, die den leitenden Bereich bloßlegt,
auf der Isolationsschicht eine hochschmelzende Metalloxidschicht bildet, die die Öffnung ausfüllt, und
eine zweistufige Behandlung mit Wasserstoff durchführt, um die hochschmelzende Metalloxidschicht in einen Leiter mit einem niedrigen elektrischen Widerstand, einen Leiter mit einem hohen elektrischen Widerstand und einen Isolator umzu­ wandeln.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Bereich einen Source/Drain-Bereich eines Metalloxid-Halbleiterschaltungselementes auf­ weist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Bereich ein Gate eines Metalloxid-Halbleiterschaltungselementes aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die hochschmel­ zende Metalloxidschicht aus einem Material bildet, das man aus mindestens einem der Materialien TiO2, Ta2O5, Fe2O3 und BaTiO3 auswählt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweistufige Behandlung mit Wasserstoff weiterhin umfaßt, daß man
eine erste Maskenschicht bildet, die mindestens eine Öffnung aufweist, um einen ersten Teil der hochschmelzenden Metalloxidschicht bloßzulegen,
eine erste Behandlung mit Wasserstoff durchführt, um den bloßliegenden ersten Teil der hochschmelzenden Metalloxidschicht in den Leiter mit einem niedrigen elektrischen Widerstand umzuwandeln,
die erste Maskenschicht entfernt,
eine zweite Maskenschicht bildet, um einen zweiten Teil der hochschmelzenden Metalloxidschicht bloßzulegen, und
eine zweite Behandlung mit Wasserstoff durchführt, um den bloßliegenden zweiten Teil des hochschmelzenden Metalloxides in den Leiter mit einem hohen elektri­ schen Widerstand umzuwandeln, während ein dritter Teil des hochschmelzenden Metalloxides, ohne umgewandelt zu werden, als Isolator übriggelassen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Behandlung mit Wasserstoff mit einer längeren Wirkungsdauer als die zweite Behandlung mit Wasserstoff durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Wasserstoff eine Wärmebehandlung mit Wasserstoff umfaßt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Wasserstoff eine Behandlung mit einem Wasserstoffplasma umfaßt.
9. Verfahren zur Bildung eines Lastwiderstandes, dadurch gekennzeichnet, daß man
ein Substrat bereitstellt, das mindestens einen leitenden Bereich aufweist,
eine Isolationsschicht bildet, die eine Öffnung aufweist, die den leitenden Bereich bloßlegt,
auf der Isolationsschicht eine hochschmelzende Metalloxidschicht bildet, die die Öffnung ausfüllt,
einen Teil der hochschmelzenden Metalloxidschicht entfernt,
einen ersten übrigbleibenden Teil der hochschmelzenden Metalloxidschicht in einen Leiter mit einem hohen elektrischen Widerstand umwandelt und
einen zweiten übrigbleibenden Teil der hochschmelzenden Metalloxidschicht in einen Leiter mit einem niedrigen elektrischen Widerstand umwandelt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Bereich einen Source/Drain-Bereich eines Metalloxid-Halbleiterschaltungselementes auf­ weist.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Bereich ein Gate eines Metalloxid-Halbleiterschaltungselementes aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die hoch­ schmelzende Metalloxidschicht aus einem Material bildet, das man aus mindestens einem der Materialien TiO2, Ta2O5, Fe2O3 und BaTiO3 auswählt.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der ersten und der zweiten übrigbleibenden Teile der hochschmelzenden Metalloxid­ schicht eine Behandlung mit Wasserstoff umfaßt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Wasserstoff eine Wärmebehandlung mit Wasserstoff umfaßt.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Wasserstoff eine Behandlung mit einem Wasserstoffplasma umfaßt.
16. Verfahren zur Bildung eines Lastwiderstandes, dadurch gekennzeichnet, daß man
ein Substrat bereitstellt, das mindestens einen leitenden Bereich aufweist,
eine Isolationsschicht bildet, die eine Öffnung aufweist, die den leitenden Bereich bloßlegt,
auf der Isolationsschicht eine hochschmelzende Metalloxidschicht bildet, die die Öffnung ausfüllt,
einen Teil der hochschmelzenden Metalloxidschicht entfernt,
eine erste Behandlung mit Wasserstoff an der übrigbleibenden hochschmelzenden Metalloxidschicht durchführt, und
eine zweite Behandlung mit Wasserstoff an einem Teil der hochschmelzenden Metalloxidschicht durchführt.
17. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Bereich ein Gate eines Metalloxid-Halbleiterschaltungselementes aufweist.
18. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die hoch­ schmelzende Metalloxidschicht aus einem Material bildet, das man aus mindestens einem der Materialien TiO2, Ta2O5, Fe2O3 und BaTiO3 auswählt.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Wasserstoff eine Behandlung mit einem Wasserstoffplasma umfaßt.
20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Wasserstoff eine Wärmebehandlung mit Wasserstoff umfaßt.
21. Verfahren zur Bildung eines Lastwiderstandes eines dynamischen Direkt­ zugriffsspeichers, dadurch gekennzeichnet, daß man
ein Substrat bereitstellt, das mindestens ein Metalloxid-Halbleiterbauelement auf­ weist, das einen Source/Drain-Bereich und ein Gate aufweist,
eine Isolationsschicht bildet, die Öffnungen aufweist, die das Gate und den Source/Drain-Bereich bloßlegen,
auf der Isolationsschicht eine hochschmelzende Metalloxidschicht bildet, die die Öffnungen ausfüllt, und
eine zweistufige Behandlung mit Wasserstoff durchführt, um die hochschmelzende Metalloxidschicht in drei Teile mit verschiedener Leitfähigkeit umzuwandeln.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Teile der hochschmelzenden Metalloxidschicht einen Leiter mit einem niedrigen elektrischen Widerstand, einen Leiter mit einem hohen elektrischen Widerstand und einen Isolator aufweisen.
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