DE10347458B4 - A method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device manufactured by the method - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, welches Verfahren folgende
Schritte in der folgenden Reihenfolge umfaßt:
a) Ausbilden von benachbarten
leitenden Mustern (55), die über
einem Halbleitersubstrat (10) liegen, wobei die leitenden Muster
(55) jeweils eine leitende Leitung (50) und eine Abdeckungsschicht
(60) umfassen;
und wobei
b) eine erste Abstandshalter-Ausbildungsschicht
(70) zwischen den benachbarten leitenden Mustern (55) ausgebildet
wird, wobei die erste Abstandshalter-Ausbildungsschicht (70) zwischen der
oberen Oberfläche
(61) der Abdeckungsschicht (60) und der Bodenfläche (51) der leitenden Leitung
(50) ausgebildet wird;
c) auf den leitenden Mustern (55) eine
zweite Abstandshalter-Ausbildungsschicht
(80) konform ausgebildet wird;
d) dann auf der zweiten Abstandshalter-Ausbildungsschicht
(80) eine Zwischenlagen-Isolierschicht (90) ohne Ätzen der
zweiten Abstandshalter-Ausbildungsschicht
(80) ausgebildet wird;
e) in der Zwischenlagen-Isolierschicht
(90) eine Öffnung (100)
hergestellt wird, die sich zu einem Abschnitt der ersten Abstandshalter-Ausbildungsschicht
(70) hin erstreckt, welcher Abschnitt zwischen den leitenden Mustern
(55) gelegen...A method of manufacturing a semiconductor device, which method comprises the following steps in the following order:
a) forming adjacent conductive patterns (55) overlying a semiconductor substrate (10), the conductive patterns (55) each comprising a conductive line (50) and a capping layer (60);
and where
b) forming a first spacer formation layer (70) between the adjacent conductive patterns (55), the first spacer formation layer (70) being sandwiched between the upper surface (61) of the cap layer (60) and the bottom surface (51) of the conductive layer Line (50) is formed;
c) forming a second spacer formation layer (80) conforming to the conductive patterns (55);
d) then forming on the second spacer formation layer (80) an interlayer insulating layer (90) without etching the second spacer formation layer (80);
e) in the interlayer insulating layer (90) an opening (100) is made which extends to a portion of the first spacer formation layer (70), which portion is located between the conductive patterns (55) ...
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION
Gebiet der ErfindungTerritory of invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach dem Anspruch 1 und eine nach diesem Verfahren hergestellte Halbleitervorrichtung nach dem Anspruch 21.The The present invention relates to a process for the preparation of a A semiconductor device according to claim 1 and a manufactured according to this method Semiconductor device according to Claim 21.
Aus der US 2001/0045666 A1 ist eine Halbleitervorrichtung mit einem selbstausgerichteten Kontakt (SAC) und auch ein Verfahren zur Herstellung derselben bekannt. Die Halbleitervorrichtung enthält eine Vielzahl von leitenden Mustern, die nebeneinanderliegend ausgebildet werden, indem eine erste leitende Schicht und eine Maskierungsschicht auf einer speziellen darunterliegenden Schicht aufgestapelt und in ein Muster gebracht werden. Eine erste Isolierschicht füllt einen Spalt zwischen benachbarten leitenden Schichtmustern in solcher Weise, dass ein oberer Abschnitt von jedem leitenden Schichtmuster freigelegt wird. Eine zweite isolierende Schicht mit einer Abstandshalter-Gestalt wird dann an den Seiten von jedem der leitenden Schichtmuster ausgebildet, die über der ersten isolierenden Schicht freiliegend sind. Eine zweite leitende Schicht füllt dann ein Kontaktloch, welches in Bezug auf die zweiten Isolationsschichten zwischen den benachbarten leitenden Schichtmustern selbst ausgerichtet ist und durch die erste Isolationsschicht hindurch verläuft.Out US 2001/0045666 A1 is a semiconductor device with a self-aligned contact (SAC) and also a method of manufacture the same known. The semiconductor device includes a Variety of conductive patterns formed side by side are formed by a first conductive layer and a masking layer a special underlying layer stacked and in a Patterns are brought. A first insulating layer fills one Gap between adjacent conductive layer patterns in such Way that an upper section of each conductive layer pattern is exposed. A second insulating layer having a spacer shape is then formed on the sides of each of the conductive layer patterns the above the first insulating layer are exposed. A second senior Layer fills then a contact hole, which in relation to the second insulation layers is aligned between the adjacent conductive layer patterns themselves and passes through the first insulation layer.
Aus
der
Aus
der
Da Halbleitervorrichtungen zunehmend höher integriert werden, wird es zunehmend schwieriger, angemessene Fehlausrichtungsgrenzen oder -ränder während eines Herstellungsprozesses sicherzustellen. Dies ergibt sich zum Teil auf Grund von Einschränkungen bei der photolithographischen Technik und Ätztechnik. Wenn beispielsweise der Abstand zwischen einen Knotenpunktkontakt eines Kondensators und dessen benachbarten Bitleitungen abnimmt, wird es schwieriger, ein Kontaktloch zwischen den Bitleitungen auszubilden, ohne dabei Probleme, wie beispielsweise elektrische Kurzschlüsse, zu verursachen.There Semiconductor devices are becoming increasingly integrated It is becoming increasingly difficult to achieve adequate misalignment limits or margins during one Ensure the manufacturing process. This is partly true due to limitations in the photolithographic technique and etching technique. If, for example the distance between a node contact of a capacitor and its adjacent bitlines decreases, it becomes more difficult form a contact hole between the bit lines without doing so Problems, such as electrical short circuits, too cause.
Es
wurden in der Industrie vielfältige
Versuche unternommen, wie beispielsweise die Anwendung eines Selbstausrichtkontakt-(SAC)-Prozesses, um
mit diesen Problemen fertig zu werden. Die
Gemäß
Unglücklicherweise
ergeben sich bei dem herkömmlichen
SAC-Prozeß zahlreiche
Nachteile, die beispielsweise in den
Ferner
nimmt als Teil des Trends in Richtung auf höhere Integrationsdichten eine
Höhe der
Kontaktlöcher
zu, während
jedoch eine Öffnung
der Kontaktlöcher
reduziert wird, was in einem erhöhten
Seitenverhältnis
resultiert (Verhältnis
zwischen Höhe und
Breite). Es ist daher schwierig, das tiefe und enge Kontaktloch
vollkommen aufzufüllen,
was dann zu einer Leerstelle in der Zwischenlagen-Dielektrikumsschicht
zwischen den leitenden Leitungen führt (z.B. den Bitleitungen).
Diese Leerstelle kann während
eines Reinigungsvorganges (z.B. während Feuchtreinigungsprozessen)
erweitert werden, was dann zu einer Brückenbildung zwischen den Bitleitungen
Es besteht somit ein Bedarf nach einem verbesserten Halbleiterherstellungsprozess, bei dem ein Ätzrandbereich oder Schulterbreite erhöht werden kann und die Bitleitungsbelastungskapazität reduziert werden kann, jedoch die Schulterverluste weiter minimiert werden können.It There is thus a need for an improved semiconductor manufacturing process, in which an etching edge region or shoulder width increased can be and the Bitleitungsbelastungskapazität can be reduced, however the shoulder losses can be further minimized.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung und eine nach dem Verfahren hergestellte Halbleitervorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. bei der in zuverlässiger Weise Selbstausricht-Speicherknotenpunktkontakte hergestellt werden können und welches Vefahren besonders wirtschaftlich durchgeführt werden kann.The The problem underlying the invention is a method for producing a semiconductor device and a method produced by the method To provide a semiconductor device, in a reliable manner Self-alignment memory node contacts can be made and which methods are carried out particularly economically can.
In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.In Compound with the method according to the invention This object is achieved by the features listed in claim 1 solved.
Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.Especially advantageous developments and refinements of the method according to the invention emerge from the dependent claims.
Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Halbleitervorrichtung ergibt sich aus dem Anspruch 21, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Halbleitervorrichtung aus den Ansprüchen 22 bis 24 hervor gehen.A according to the inventive method produced semiconductor device is apparent from the claim 21, wherein advantageous embodiments of the semiconductor device from the claims 22 to 24 come out.
Bei einer Ausführungsform werden benachbarte leitende Muster ausgebildet, die einem Halbleitersubstrat überlagert sind. Die leitenden Muster besitzen je eine leitende Leitung und eine Abdeckschicht. Eine erste Abstandshalter-Ausbildungsschicht wird zwischen den benachbarten leitenden Mustern gebildet. Die erste Abstandshalter-Ausbildungsschicht wird zwischen der oberen Oberfläche der Abdeckungsschicht und der Bodenfläche der leitenden Leitung gebildet. Eine zweite Abstandshalter-Ausbildungs schicht wird konform auf den leitenden Mustern ausgebildet. Es wird eine erste Zwischenlagen-Isolierschicht auf der zweiten Abstandshalter-Ausbildungsschicht gebildet. Ferner wird eine Öffnung in der ersten Zwischenlagen-Isolierschicht gebildet, die sich zu einem Abschnitt der ersten Abstandshalter-Ausbildungsschicht hin erstreckt. Der Abschnitt der ersten Abstandshalter-Ausbildungsschicht wird geätzt, und zwar unter Verwendung der zweiten Abstandshalter-Ausbildungsschicht als Ätzmaske, um einen Einzelschicht-Abstandshalter an den Seitenwänden der leitenden Muster gleichlaufend mit einem Kontaktloch auszubilden.in an embodiment adjacent conductive patterns are superimposed overlying a semiconductor substrate are. The conductive patterns each have a conductive line and a cover layer. A first spacer formation layer is formed between the adjacent conductive patterns. The first Spacer formation layer is sandwiched between the upper surface of the Cover layer and the bottom surface of the conductive line formed. A second spacer formation layer will conform to formed conductive patterns. It becomes a first interlayer insulating layer formed on the second spacer formation layer. Further becomes an opening formed in the first interlayer insulating layer, which is too a portion of the first spacer formation layer extends. The portion of the first spacer formation layer is etched using the second spacer formation layer as an etching mask, around a single-layer spacer on the side walls of the form conductive pattern concurrently with a contact hole.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS
Die vorangegangen erläuterten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen.The explained preceding and other objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of a preferred embodiment having regard to the attached Drawings.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Es werden nun verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten in der nachfolgenden Beschreibung erläutert, um ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß für Fachleute erkennbar ist, daß die Erfindung in verschiedensten alternativen Formen praktiziert werden kann. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß verschiedene gut bekannte Strukturen und Techniken hier nicht gezeigt und in Einzelheiten beschrieben sind, um eine Verdunkelung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung in unnötiger Weise zu vermeiden.It Now different embodiments of the present invention in detail in the following Description explained, a more complete one understanding to impart the present invention. It should be noted, however, that for professionals it can be seen that the Invention are practiced in various alternative forms can. It should also be noted that various well-known Structures and techniques not shown here and in detail are described to obscure the principles of the present Invention in unnecessary Way to avoid.
Die
Andere
geeignete dielektrische Materialien, wie beispielsweise Borphosphorsilikatglas
(BPSG), Aufschleuderglas (SOG), plasma-angelassenes Tetraethylorthosilikatoxid
(PE-TEOS), undotiertes Silikatglas (USG), können ebenfalls dazu verwendet werden,
um die erste Zwischenlagen-Isolierschicht
Es
wird dann nachfolgend eine zweite Zwischenlagen-Isolierschicht
Es
werden dann leitende Muster
Um
nun auf
Als
Folge wird die obere Oberfläche
der ersten Abstandshalter-Ausbildungsschicht
Gemäß
Gemäß
Um
nun auf
Gemäß
Während dieses
Prozesses wird ein Einzelschicht-Abstandshalter
Bei
dem an früherer
Stelle beschriebenen Stand der Technik beginnt der SAC-Ätzprozeß mit dem
bereits rückgeätzten Abstandshalter
Im
Gegensatz dazu und im Gegensatz zum Stand der Technik und entsprechend
den zuvor erläuterten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beginnt der SAC-Ätzprozeß vor der Ausbildung des Einzelschicht-Abstandshalters
Bei
einer anderen Ausführungsform
(wie im Falle eines Leitungstypkontaktes) kann während des Prozesses, der demjenigen
von
Es
wird nachfolgend ein Kontaktpfropfen (nicht gezeigt) innerhalb des
Speicherknotenpunktkontaktloches
Gemäß
Demzufolge kann die parasitäre Kapazität der leitenden Leitung (Belastung) (z.B. die parasitäre Kapazität der Bitleitung) wesentlich reduziert werden (z.B. um mehr als 25%), und zwar durch Kombinieren von Schichten aus einem Dielektrikumsmaterial mit relativ niedriger absoluter Dielektrizitätskonstante (z.B. Siliziumdioxid) und aus einem Dielektrikumsmaterial (z.B. Siliziumnitrid) mit einer relativ hohen absoluten Dielektrizitätskonstante, was im Gegensatz zur Ausbildung des Abstandshalters aus lediglich Siliziumnitrid mit einer hohen Dielektrizitätskonstante steht. Es können demzufolge mehr Zellen für jede Bitleitung hinzugefügt werden, um den Zellenarray-Wirkungsgrad zu verbessern, wodurch der Ausstoß erhöht wird und die Herstellungskosten abgesenkt werden.As a result, may be the parasitic Capacity of the conductive line (load) (e.g., the bit line parasitic capacitance) can be reduced (e.g., by more than 25%) by combining Layers of a dielectric material with relatively lower absolute dielectric constant (e.g. Silicon dioxide) and a dielectric material (e.g., silicon nitride) with a relatively high absolute dielectric constant, which in contrast to form the spacer of only silicon nitride with a high dielectric constant. It can consequently more cells for every bit line added in order to improve the cell array efficiency, whereby the Output is increased and the manufacturing costs are lowered.
Somit
wird, wie in
Wenn
dieser Prozeß bei
Halbleitervorrichtungen durchgeführt
wird, enthält
somit ein Nicht-Zellenbereich (nicht getrennt veranschaulicht) keinen
Einzelschicht-Abstandshalter wie bei der Struktur, die in
Obwohl die Erfindung hauptsächlich unter Hinweis auf die Ausbildung eines Abstandshalters an Seitenwänden von Bitleitungen beschrieben wurde, können die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch bei anderen Seitenwand-Abstandshalterstrukturen, wie beispielsweise für Gateelektroden, angewendet werden. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung können auch auf verschiedene Typen von Halbleitervorrichtungen angewendet werden, inklusive Speichervorrichtungen wie beispielsweise DRAMs, SRAMs und eingebettete Speicher. Ferner können die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch auf vielfältige Typen von Kontakten angewendet werden, wie beispielsweise Leitungstypkontakte. Solche Kontakte vom Leitungstyp können beispielsweise dadurch hergestellt werden, indem ein Maskenmuster ausgebildet wird, und zwar mit einer Nut vom Leitungstyp, welches die Bitleitung in rechten Winkeln an einer Zwischenlagen-Dielektrikumsschicht kreuzt. Ein Kontaktloch vom Leitungstyp wird in der Zwischenlagen-Dielektrikumsschicht unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren ausgebildet. Das Kontaktloch vom Leitungstyp erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu der Bitleitung. Dann wird ein leitendes Material in dem Kontaktloch vom Leitungstyp eingebracht. Die resultierende Struktur wird nachfolgend planiert, um dann individuelle Speicherknotenpunktkontaktanschlußflecke zu bilden.Although the invention has been described primarily with reference to the formation of a spacer on sidewalls of bitlines, the principles of the present invention may also be applied to other sidewall spacer structures, such as gate electrodes. The principles of the present invention may also be applied to various types of semiconductor devices, including memory devices such as DRAMs, SRAMs, and embedded memory. Furthermore, the principles of the present invention may also be applied to a variety of types of contacts, such as line type contacts. Such conductive type contacts can be made, for example, by forming a mask pattern with a groove of line type crossing the bit line at right angles to an interlayer dielectric layer. A conduction type contact hole is formed in the interlayer dielectric layer using the methods described above. The conduction type contact hole extends in a direction perpendicular to the bit line. Then, a conductive material is introduced in the contact hole of the conductivity type. The resulting structure is subsequently planarized to then form individual storage node contact pads.
Zusammenfassend
ergibt sich, daß die
offenbarten Ausführungsformen
die Ausbildung einer hoch zuverlässigen
SAC-Struktur ermöglichen.
Es wird beispielsweise mit Hilfe der Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung möglich,
die Schultererosion zu reduzieren (z.B. den Abstandshalterverlust oder
den Abdeckschichtverlust), wodurch eine Fehlausrichtung oder Prozeßränder bzw.
Prozeßgrenzen
erweitert werden. Es ist auch möglich,
die Bitleitungslastkapazität
zu reduzieren. Da ferner die erste Abstandshalter-Ausbildungsschicht
Demzufolge wird die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung in signifikanter Weise verbessert. Entsprechend wird der Ausstoß verbessert und es werden die Herstellungskosten reduziert.As a result, becomes the reliability of the semiconductor device is significantly improved. Corresponding the output is improved and the manufacturing costs are reduced.
Nachdem die Prinzipien der Erfindung beschrieben und veranschaulicht wurden, und zwar anhand von bevorzugten Ausführungsformen, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung in der Anordnung und in Einzelheiten modifiziert werden kann, ohne dabei die Prinzipien der Erfindung zu verlassen. Es werden daher alle Abwandlungen und Variationen beansprucht, die in den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche fallen.After this the principles of the invention have been described and illustrated, namely, with reference to preferred embodiments, it should be noted that the Invention can be modified in the arrangement and in detail can, without departing from the principles of the invention. It will therefore claims all the modifications and variations that in the The scope of the following claims fall.
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