JPH0846197A - 高密度cmos用の簡略接触方法 - Google Patents
高密度cmos用の簡略接触方法Info
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- JPH0846197A JPH0846197A JP7147808A JP14780895A JPH0846197A JP H0846197 A JPH0846197 A JP H0846197A JP 7147808 A JP7147808 A JP 7147808A JP 14780895 A JP14780895 A JP 14780895A JP H0846197 A JPH0846197 A JP H0846197A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76897—Formation of self-aligned vias or contact plugs, i.e. involving a lithographically uncritical step
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 処理がほとんど複雑にならずにゲートの名目
中心と電極との間の必要な間隔を減少させる、MOSト
ランジスタのゲート、ソースおよびドレインに接点を形
成する自己位置合せ式方法を提供する。 【構成】 この方法は、LDD構造によって画定される
側壁の上に位置し、ソース接点またはドレイン接点を開
ける工程中にゲートを保護するのに十分なバッファ量だ
けゲートの上方に延びる側壁を提供する。
中心と電極との間の必要な間隔を減少させる、MOSト
ランジスタのゲート、ソースおよびドレインに接点を形
成する自己位置合せ式方法を提供する。 【構成】 この方法は、LDD構造によって画定される
側壁の上に位置し、ソース接点またはドレイン接点を開
ける工程中にゲートを保護するのに十分なバッファ量だ
けゲートの上方に延びる側壁を提供する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明の分野は、MOSトランジ
スタ製造の分野である。
スタ製造の分野である。
【0002】
【従来の技術】MOS回路の密度が高くなるにつれて、
位置合せの要件が厳しくなってきている。上側の相互接
続レベルからトランジスタへの接点を形成するなど特定
の段階が自己位置合せされない場合は、回路のレイアウ
トにおいて位置合せ誤差を見込んでおかなければならな
い。公差の累積により、回路密度を高めるという目的が
損なわれる。
位置合せの要件が厳しくなってきている。上側の相互接
続レベルからトランジスタへの接点を形成するなど特定
の段階が自己位置合せされない場合は、回路のレイアウ
トにおいて位置合せ誤差を見込んでおかなければならな
い。公差の累積により、回路密度を高めるという目的が
損なわれる。
【0003】当技術分野では、無境界接点などの複雑な
方式を使用してきた。通常は、ゲート上に絶縁側壁が形
成され、それによりソース/ドレイン開口部がゲートと
ある程度重なっても短絡を引き起こすことがない。これ
は望ましい結果を達成するが、処理がかなり複雑になり
コストがかかる。
方式を使用してきた。通常は、ゲート上に絶縁側壁が形
成され、それによりソース/ドレイン開口部がゲートと
ある程度重なっても短絡を引き起こすことがない。これ
は望ましい結果を達成するが、処理がかなり複雑になり
コストがかかる。
【0004】当技術分野は、最新の回路に必要とされる
高密度を達成する、より簡単で安価な方法が以前から求
められてきた。
高密度を達成する、より簡単で安価な方法が以前から求
められてきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、処理がほと
んど複雑にならずにゲートの名目中心と電極の間の必要
な間隔を減少させる、LDD構造を有するMOSトラン
ジスタのゲート、ソースおよびドレインへの接点を形成
する自己位置合せ式方法に関する。
んど複雑にならずにゲートの名目中心と電極の間の必要
な間隔を減少させる、LDD構造を有するMOSトラン
ジスタのゲート、ソースおよびドレインへの接点を形成
する自己位置合せ式方法に関する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、LDD
構造を画定する側壁の上に位置し、ソース接点またはド
レイン接点を開ける工程中にゲートを保護するのに十分
なバッファ厚だけゲートの上方に延びる、側壁を提供す
ることである。
構造を画定する側壁の上に位置し、ソース接点またはド
レイン接点を開ける工程中にゲートを保護するのに十分
なバッファ厚だけゲートの上方に延びる、側壁を提供す
ることである。
【0007】
【実施例】図2は、単結晶基板100を有し、その上
に、ゲート酸化物層102と、多結晶シリコン(ポリ)
110と、TEOS(オルトケイ酸四エチル)またはシ
リコン・ドープされた窒化ホウ素の150nmの犠牲被
膜120とを含むゲート・スタックが付着され、従来の
反応性イオン・エッチング(RIE)でパターン形成さ
れてMOSトランジスタ用のゲートになるべき構造を形
成する、集積回路の一部分の断面図を示す。被膜120
は、ソース接点とドレイン接点を開ける際にポリ・ゲー
ト110の上隅部を保護する窒化物側壁の形成を支援す
る一時的な層である。
に、ゲート酸化物層102と、多結晶シリコン(ポリ)
110と、TEOS(オルトケイ酸四エチル)またはシ
リコン・ドープされた窒化ホウ素の150nmの犠牲被
膜120とを含むゲート・スタックが付着され、従来の
反応性イオン・エッチング(RIE)でパターン形成さ
れてMOSトランジスタ用のゲートになるべき構造を形
成する、集積回路の一部分の断面図を示す。被膜120
は、ソース接点とドレイン接点を開ける際にポリ・ゲー
ト110の上隅部を保護する窒化物側壁の形成を支援す
る一時的な層である。
【0008】図3は、ポリ・ゲート110の側壁を熱酸
化して酸化物(Si02)層104を形成し、窒化物
(Si3N4)からなる共形層130を従来の方法で付着
した後に、その上にTEOS層140を付着した同じ領
域を示す。実例を挙げると、厚さ200nmのポリ・ゲ
ート層では被膜140は厚さ150nmである。次に、
反応性イオン・エッチング(RIE)によって構造物の
エッチングを行って、図4に示すように、ゲート・スタ
ック110の外側のポリシリコン120上でエッチング
を止めて窒化物と酸化物の側壁を残し、水平なTEOS
140および窒化物130を除去する。従来のオーバー
エッチングの間に被膜120の一部が除去されるとして
も、被膜120は後で除去されるので問題はない。この
処理の結果、窒化物スタブ132がゲート110上面の
上方に残り、窒化物130の水平部分がTEOS層14
0の残った幅広い側壁の下部に残る。
化して酸化物(Si02)層104を形成し、窒化物
(Si3N4)からなる共形層130を従来の方法で付着
した後に、その上にTEOS層140を付着した同じ領
域を示す。実例を挙げると、厚さ200nmのポリ・ゲ
ート層では被膜140は厚さ150nmである。次に、
反応性イオン・エッチング(RIE)によって構造物の
エッチングを行って、図4に示すように、ゲート・スタ
ック110の外側のポリシリコン120上でエッチング
を止めて窒化物と酸化物の側壁を残し、水平なTEOS
140および窒化物130を除去する。従来のオーバー
エッチングの間に被膜120の一部が除去されるとして
も、被膜120は後で除去されるので問題はない。この
処理の結果、窒化物スタブ132がゲート110上面の
上方に残り、窒化物130の水平部分がTEOS層14
0の残った幅広い側壁の下部に残る。
【0009】被膜140と120の残りの部分は、従来
のHF溶液(または、高温のリン酸)で除去し、その
後、ソース、ドレイン114およびポリ・ゲート110
を注入する。Tiを付着し、アニールして接触抵抗を小
さくするためにTiサリサイド112と114を形成す
る。窒化物の共形層150(例えば150nm)を付着
すると、図1に示した構造が残る。
のHF溶液(または、高温のリン酸)で除去し、その
後、ソース、ドレイン114およびポリ・ゲート110
を注入する。Tiを付着し、アニールして接触抵抗を小
さくするためにTiサリサイド112と114を形成す
る。窒化物の共形層150(例えば150nm)を付着
すると、図1に示した構造が残る。
【0010】図1において、ゲート110の隅の上方
に、文字Aで示され、ポリ・ゲート110の上面より上
に名目上は窒化物150の厚さBと被膜120の厚さの
合計の高さを有する保護側壁があることは明らかであ
る。この側壁は、被膜120の除去によって画定された
窒化物130のスタブ132の周りに位置合せされる。
誘電体層210(1000nmのPSG)を付着し平坦
化する。誘電体210を貫いて窒化物150上で止まる
RIEと、窒化物150を貫いてシリコン上で止まる2
回目のRIEによって、誘電体210中に接点開口部を
エッチングする。
に、文字Aで示され、ポリ・ゲート110の上面より上
に名目上は窒化物150の厚さBと被膜120の厚さの
合計の高さを有する保護側壁があることは明らかであ
る。この側壁は、被膜120の除去によって画定された
窒化物130のスタブ132の周りに位置合せされる。
誘電体層210(1000nmのPSG)を付着し平坦
化する。誘電体210を貫いて窒化物150上で止まる
RIEと、窒化物150を貫いてシリコン上で止まる2
回目のRIEによって、誘電体210中に接点開口部を
エッチングする。
【0011】この自己位置合せされた側壁バッファによ
り、ドレインの上の水平な窒化物層150を貫いて接点
孔を開ける窒化物除去エッチングがポリ・ゲート110
上面の窒化物をも貫通する、ドレイン接点の左端の名目
位置からポリ・ゲート110上面の点に延びる、文字C
で示された位置合せ公差が提供される。
り、ドレインの上の水平な窒化物層150を貫いて接点
孔を開ける窒化物除去エッチングがポリ・ゲート110
上面の窒化物をも貫通する、ドレイン接点の左端の名目
位置からポリ・ゲート110上面の点に延びる、文字C
で示された位置合せ公差が提供される。
【0012】図5は、一方(230)が正しく位置合せ
され、他方(220)が最大量だけ位置外れした、2つ
の開口部を示す。矢印232は、開口部230の近い方
の縁部231と窒化物位置合せスタブ132の垂直な縁
部との間の名目距離を示す。図の右側には、矢印222
によって示された最大量の位置外れを有する開口部22
0を示す。開口部220が、図に示したものよりもゲー
トに近い場合は、開口部220内に付着される接点がド
レインとゲートの間で短絡を引き起こすことになる。本
発明によって提供される特別の公差は、名目開口部の縁
部から、窒化物エッチングによってポリ・ゲート110
上部のシリサイド112に達するまで切除される点まで
の距離を示す矢印242と、以前の公差を示す矢印23
2との差によって定義される。
され、他方(220)が最大量だけ位置外れした、2つ
の開口部を示す。矢印232は、開口部230の近い方
の縁部231と窒化物位置合せスタブ132の垂直な縁
部との間の名目距離を示す。図の右側には、矢印222
によって示された最大量の位置外れを有する開口部22
0を示す。開口部220が、図に示したものよりもゲー
トに近い場合は、開口部220内に付着される接点がド
レインとゲートの間で短絡を引き起こすことになる。本
発明によって提供される特別の公差は、名目開口部の縁
部から、窒化物エッチングによってポリ・ゲート110
上部のシリサイド112に達するまで切除される点まで
の距離を示す矢印242と、以前の公差を示す矢印23
2との差によって定義される。
【0013】図には示してないが、ゲートへの接点も、
同じマスクおよびエッチング・ステップを使って画定さ
れエッチングされる。この実施例で示したソース接点お
よびドレイン接点からの公差を実現するために、ゲート
への接点は紙面よりも前または後に配置される。
同じマスクおよびエッチング・ステップを使って画定さ
れエッチングされる。この実施例で示したソース接点お
よびドレイン接点からの公差を実現するために、ゲート
への接点は紙面よりも前または後に配置される。
【0014】本発明は、P形またはN形のMOSトラン
ジスタならびにバルク基板またはシリコン・オン・イン
シュレータ(SOI)基板で実施できることは当業者に
は容易に理解されるであろう。集積回路の加工には多く
の段階があり、「基板を準備する」との表現は、たとえ
ば、エピタキシャル層を成長させ、臨界注入を行い、n
ウェルまたはpウェルあるいはその両方を形成する予備
的段階を示すために使用され、「回路を完成する」との
表現は、相互接続や中間層誘電体などを形成する一連の
段階の最終段階を示すために使用されることを理解され
たい。当業者なら、本開示に照らせば本発明の修正例を
容易に考案することができよう。頭記の特許請求の範囲
は、開示された実施例に限定されるものではない。
ジスタならびにバルク基板またはシリコン・オン・イン
シュレータ(SOI)基板で実施できることは当業者に
は容易に理解されるであろう。集積回路の加工には多く
の段階があり、「基板を準備する」との表現は、たとえ
ば、エピタキシャル層を成長させ、臨界注入を行い、n
ウェルまたはpウェルあるいはその両方を形成する予備
的段階を示すために使用され、「回路を完成する」との
表現は、相互接続や中間層誘電体などを形成する一連の
段階の最終段階を示すために使用されることを理解され
たい。当業者なら、本開示に照らせば本発明の修正例を
容易に考案することができよう。頭記の特許請求の範囲
は、開示された実施例に限定されるものではない。
【0015】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【0016】(1)シリコン層中にLDD構造を有する
MOSトランジスタを形成する方法であって、シリコン
基板を準備する段階と、ゲート酸化物と、ゲート上面を
有するゲート電極層と、第1の犠牲誘電体とを含むゲー
ト・スタックを形成する段階と、ゲート・スタックをパ
ターン形成して、垂直側壁を有するゲート・スタック柱
状物と、前記シリコン層内で前記ゲート・スタック柱状
物に隣接するソース領域およびドレイン領域とを画定す
る段階と、前記垂直側壁を酸化する段階と、前記ゲート
・スタック柱状物と前記ソース領域およびドレイン領域
の上に共形の耐食性誘電体を付着する段階と、前記ゲー
ト・スタック柱状物と前記ソース領域およびドレイン領
域の前記共形誘電体の上に第2の犠牲誘電体を付着させ
る段階と、前記第2の犠牲誘電体と前記共形誘電体の水
平部分の方向性エッチングを行い、それにより、前記第
1の犠牲誘電体と前記ソース領域およびドレイン領域を
露出させ、少なくとも前記共形誘電体を含む第1のゲー
ト側壁を残す段階と、前記第1の犠牲誘電体を除去し、
前記ゲート上面の上の前記第1のゲート側壁から延びる
隣接する前記共形誘電体の垂直位置合せスタブを残す段
階と、前記ゲート・スタック柱状物の上に名目接点被覆
厚を有する保護共形誘電体を付着させ、それにより、各
前記垂直位置合せスタブの周りに、前記名目接点被覆厚
よりも大きい厚さを有する自己位置合せ保護部材を形成
する段階と、第1の層間誘電体を付着させる段階と、前
記ソース領域およびドレイン領域の上に、前記層間誘電
体と前記保護共形誘電体を貫いて前記ソース領域および
ドレイン領域まで接点孔をエッチングにより形成し、そ
れにより、残りの厚さの前記保護共形誘電体を前記ゲー
ト・スタック柱状物の隅の上に残す段階とを含む方法。 (2)前記第1の犠牲誘電体がTEOSであることを特
徴とする、上記(1)に記載の方法。 (3)前記第1の犠牲誘電体が窒化ホウ素であることを
特徴とする、上記(1)に記載の方法。 (4)前記保護共形誘電体を貫いて前記ゲートまで、前
記ゲートの上に接点孔をエッチングにより形成する段階
を含むことを特徴とする、上記(1)に記載の方法。
MOSトランジスタを形成する方法であって、シリコン
基板を準備する段階と、ゲート酸化物と、ゲート上面を
有するゲート電極層と、第1の犠牲誘電体とを含むゲー
ト・スタックを形成する段階と、ゲート・スタックをパ
ターン形成して、垂直側壁を有するゲート・スタック柱
状物と、前記シリコン層内で前記ゲート・スタック柱状
物に隣接するソース領域およびドレイン領域とを画定す
る段階と、前記垂直側壁を酸化する段階と、前記ゲート
・スタック柱状物と前記ソース領域およびドレイン領域
の上に共形の耐食性誘電体を付着する段階と、前記ゲー
ト・スタック柱状物と前記ソース領域およびドレイン領
域の前記共形誘電体の上に第2の犠牲誘電体を付着させ
る段階と、前記第2の犠牲誘電体と前記共形誘電体の水
平部分の方向性エッチングを行い、それにより、前記第
1の犠牲誘電体と前記ソース領域およびドレイン領域を
露出させ、少なくとも前記共形誘電体を含む第1のゲー
ト側壁を残す段階と、前記第1の犠牲誘電体を除去し、
前記ゲート上面の上の前記第1のゲート側壁から延びる
隣接する前記共形誘電体の垂直位置合せスタブを残す段
階と、前記ゲート・スタック柱状物の上に名目接点被覆
厚を有する保護共形誘電体を付着させ、それにより、各
前記垂直位置合せスタブの周りに、前記名目接点被覆厚
よりも大きい厚さを有する自己位置合せ保護部材を形成
する段階と、第1の層間誘電体を付着させる段階と、前
記ソース領域およびドレイン領域の上に、前記層間誘電
体と前記保護共形誘電体を貫いて前記ソース領域および
ドレイン領域まで接点孔をエッチングにより形成し、そ
れにより、残りの厚さの前記保護共形誘電体を前記ゲー
ト・スタック柱状物の隅の上に残す段階とを含む方法。 (2)前記第1の犠牲誘電体がTEOSであることを特
徴とする、上記(1)に記載の方法。 (3)前記第1の犠牲誘電体が窒化ホウ素であることを
特徴とする、上記(1)に記載の方法。 (4)前記保護共形誘電体を貫いて前記ゲートまで、前
記ゲートの上に接点孔をエッチングにより形成する段階
を含むことを特徴とする、上記(1)に記載の方法。
【図1】本発明に従って構成されたトランジスタの、接
点孔開口前の断面図である。
点孔開口前の断面図である。
【図2】トランジスタの組立ての中間段階を示す図であ
る。
る。
【図3】トランジスタの組立ての図2に続く中間段階を
示す図である。
示す図である。
【図4】トランジスタの組立ての図3に続く中間段階を
示す図である。
示す図である。
【図5】位置合せされた接点開口部と位置が外れた接点
開口部とを有するトランジスタを示す図である。
開口部とを有するトランジスタを示す図である。
100 単結晶基板 102 ゲート酸化物層 110 多結晶シリコン 112 シリサイド 114 ソースおよびドレイン領域 120 犠牲被膜 130 窒化物層 132 窒化物スタブ 140 被膜 210 誘電体層 220 開口部
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 301 L (72)発明者 デニス・セク=オン・イー アメリカ合衆国10570 ニューヨーク州プ レザントヴィル ビーチ・ヒル・ロード 75
Claims (4)
- 【請求項1】シリコン層中にLDD構造を有するMOS
トランジスタを形成する方法であって、 シリコン基板を準備する段階と、 ゲート酸化物と、ゲート上面を有するゲート電極層と、
第1の犠牲誘電体とを含むゲート・スタックを形成する
段階と、 ゲート・スタックをパターン形成して、垂直側壁を有す
るゲート・スタック柱状物と、前記シリコン層内で前記
ゲート・スタック柱状物に隣接するソース領域およびド
レイン領域とを画定する段階と、 前記垂直側壁を酸化する段階と、 前記ゲート・スタック柱状物と前記ソース領域およびド
レイン領域の上に共形の耐食性誘電体を付着する段階
と、 前記ゲート・スタック柱状物と前記ソース領域およびド
レイン領域の前記共形誘電体の上に第2の犠牲誘電体を
付着させる段階と、 前記第2の犠牲誘電体と前記共形誘電体の水平部分の方
向性エッチングを行い、それにより、前記第1の犠牲誘
電体と前記ソース領域およびドレイン領域を露出させ、
少なくとも前記共形誘電体を含む第1のゲート側壁を残
す段階と、 前記第1の犠牲誘電体を除去し、前記ゲート上面の上の
前記第1のゲート側壁から延びる隣接する前記共形誘電
体の垂直位置合せスタブを残す段階と、 前記ゲート・スタック柱状物の上に名目接点被覆厚を有
する保護共形誘電体を付着させ、それにより、各前記垂
直位置合せスタブの周りに、前記名目接点被覆厚よりも
大きい厚さを有する自己位置合せ保護部材を形成する段
階と、 第1の層間誘電体を付着させる段階と、 前記ソース領域およびドレイン領域の上に、前記層間誘
電体と前記保護共形誘電体を貫いて前記ソース領域およ
びドレイン領域まで接点孔をエッチングにより形成し、
残りの厚さの前記保護共形誘電体を前記ゲート・スタッ
ク柱状物の隅の上に残す段階とを含む方法。 - 【請求項2】前記第1の犠牲誘電体がTEOSであるこ
とを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】前記第1の犠牲誘電体が窒化ホウ素である
ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】前記保護共形誘電体を貫いて前記ゲートま
で、前記ゲートの上に接点孔をエッチングにより形成す
る段階を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方
法。
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