DE19521006A1

DE19521006A1 - Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19521006A1
Application number: DE19521006A
Authority: DE
Inventors: Jae Kap Kim
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: Conversant IP NB 868 Inc
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1995-06-08
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2015-06-09
Also published as: DE19521006C2; CN1119346A; GB2290167B; CN1049070C; GB2290167A; JPH0883852A; US6333527B2; GB9511673D0; US20010027006A1; US6261882B1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Halbleiterbauelement und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Halbleiterbauelement mit einer Doppel schicht-Leiterverdrahtungsstruktur und ohne Kontakt zum Ver binden verschiedener Arten von Leiterverdrahtungen miteinan der, was zu der hohen Integration eines Halbleiterbauelemen tes beiträgt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauelementes in der Weise, daß die Produktionsausbeute verbessert wird.

Eine hohe Integration von Halbleiterbauelementen wird notwen digerweise begleitet von komplizierten Leiterverdrahtungen, die ein Element mit einem anderen verbinden. Die komplizier ten Leiterverdrahtungen bilden im allgemeinen eine mehrlagige Struktur, in der viele Kontakte gebildet werden, um die Ver drahtungen auf jeder Schicht miteinander zu verbinden, was die Topologie der Gesamtstruktur der endgültigen Halbleiter bauelemente schädlich beeinflußt. Solch eine Topologie gibt Anlaß zu einer Verminderung der Produktionsausbeute und wirkt als Haupthindernis, das die weitere Integration von Halblei terbauelementen hemmt.

Eine hohe Integration von Halbleiterbauelementen zwingt auch zum Verkürzen der Kanallänge eines MOSFET. Um die Kanallänge zu minimieren, nutzen p-MOSFETs ein mit p-Fremdatomen dotier tes Polysilizium-Gate aus. Für einen n-MOSFET wird ein mit n- Fremdatomen dotiertes Polysilizium-Gate genutzt. In solchem Fall werden zusätzliche Verbindungsleitungen hergestellt, da mit eine Gateleitung das p-Polysilizium mit dem n-Polysili zium verbindet. Zusätzlich muß, da die Verbindungsleitungen an dem Grenzbereich zwischen den Polysiliziums mit unter schiedlichen Dotiertypen kontaktiert werden, die Fläche für den Kontakt bei dem Entwickeln von Halbleiterbauelementen ge sichert werden.

Außerdem können die Gateleitungen unterschiedlichen Typs elektrisch miteinander nur verbunden werden, nachdem ein Im plantationsprozeß entsprechender Fremdatome zweimal und ein Kontaktprozeß ausgeführt worden sind. Folglich ist diese Me thode nach dem Stand der Technik kompliziert, und die dadurch erhaltenen Halbleiterbauelemente sind schwierig hoch zu inte grieren wegen der großen Fläche, die durch die Kontaktberei che besetzt wird.

Dementsprechend ist ein Hauptziel der Erfindung die Schaffung eines Halbleiterbauelementes mit einer Doppelschicht-Leiter verdrahtungsstruktur ohne den Kontakt für Leiterverdrahtun gen, wodurch seine Topologie und ein Herstellverfahren dafür verbessert werden.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Halb leiterbauelementes mit einer doppelten Polysilizium-Gate struktur, in welchem das p-Polysilizium-Gate mit dem n-Poly silizium-Gate verbunden ist durch eine Doppelschicht-Leiter verdrahtungsstruktur ohne jeglichen Kontakt, wodurch bedeu tend zu hoher Integration beigetragen wird, sowie eines Her stellverfahrens dafür.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Halb leiterbauelementes mit einem doppelten Polysilizium-Gateauf bau, in welchem das p-Polysilizium-Gate mit dem n-Polysilizium-Gate verbunden ist durch selektives Wolfram oder Silizid ohne jeglichen Kontakt, wodurch bedeutend zu hoher Integration beigetragen wird, sowie eines Herstellver fahrens dafür.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bil den von Leiterverdrahtungen in einem Halbleiterbauelement ge schaffen, welches gekennzeichnet ist durch die Schritte, daß eine erste leitende Schicht auf einer Isolierschicht ge bildet wird, daß eine Ätzsperrschicht auf der ersten leiten den Schicht gebildet wird, daß die Ätzsperrschicht selektiv geätzt wird durch Verwendung einer ersten Leiterverdrahtungs maske, um eine Ätzsperrschichtstruktur zu bilden, daß eine zweite abdeckende (blanket) leitende Schicht über der resul tierenden Struktur gebildet wird, daß eine lichtempfindliche Filmstruktur gebildet wird durch Verwendung einer zweiten Leiterverdrahtungsmaske mit einer Anordnung zum Überlappen der Ätzsperrstruktur, daß die zweite leitende Schicht geätzt wird durch Verwendung einer zweiten Leiterverdrahtungsmaske, um eine zweite Leiterverdrahtung zu bilden, daß die erste leitende Schicht geätzt wird durch Verwendung einer Kombina tion der lichtempfindlichen Filmstruktur und der Ätzsperr schichtstruktur als Ätzmaske, um eine erste Leiterverdrahtung zu bilden, und daß die lichtempfindliche Filmstruktur ent fernt wird, um eine Doppelschicht-Leiterverdrahtungsstruktur zu erhalten, in welcher die zweite Leiterverdrahtung sich aufschichtet auf einem Teil der ersten Leiterverdrahtung.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes mit einer doppel ten Polysilizium-Gate-Struktur geschaffen, welches gekenn zeichnet ist durch die Schritte, daß eine p-Wanne und eine n- Wanne in einem Halbleitersubstrat gebildet werden und ein Elementisolierfilm auf einer vorbestimmten Fläche einschließ lich der Bereichsgrenze der p-Wanne und der n-Wanne gebildet wird, daß ein Gateoxidfilm, eine erste leitende Schicht und eine Ätzsperrschicht der Reihe nach gebildet werden, daß die Ätzsperrschicht geätzt wird durch Verwendung einer Gateelek trodenmaske, die aus zwei getrennten Bereichen besteht, um eine Ätzsperrschichtstruktur zu bilden, die aus zwei getrenn ten Bereichen besteht, daß eine abdeckende zweite leitende Schicht aufgebracht wird und geätzt wird durch Verwendung einer zweiten Leiterverdrahtungsmaske, um eine zweite Leiter verdrahtungsstruktur zu bilden, wobei die zweite Leiterver drahtungsmaske so angeordnet wird, daß sie die zwei getrenn ten Bereiche der Ätzsperrschichtstruktur beide überlappt, daß die erste leitende Schicht geätzt wird durch Verwendung einer Kombination der zweiten Leiterverdrahtungsmaske und der Ätz sperrschicht als Ätzmaske, um eine erste Leiterschichtstruk tur zu bilden, daß p-Fremdatome in die n-Wanne und einen Teil der ersten Leiterschichtstruktur implantiert werden durch Verwendung einer p-Ionenimplantiermaske, um eine p-Source- Drain-Elektrode und eine p-Gateelektrode zu bilden, wobei die p-Ionenimplantiermaske so angeordnet wird, daß sie den p-Wan nenbereich einschließlich dem anderen Teil der ersten Leiter schichtstruktur maskiert, und daß n-Fremdatome in die p-Wanne und den anderen Teil der ersten Leiterschichtstruktur implan tiert werden durch Verwendung einer n-Ionenimplantiermaske, um eine n-Source-Drain-Elektrode und eine n-Gateelektrode zu bilden, wobei die n-Ionenimplantiermaske so angeordnet wird, daß sie den n-Wannenbereich einschließlich dem einen Teil der ersten Leiterschichtstruktur maskiert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Halblei terbauelement geschaffen, welches gekennzeichnet ist durch eine p-Wanne und eine benachbarte n-Wanne in einem Halblei tersubstrat, einen Elementisolierfilm, der auf einer vorbe stimmten Fläche einschließlich der Bereichsgrenze zwischen der p-Wanne und der n-Wanne ausgebildet ist, Gateoxidschich ten, die auf der p-Wanne und der n-Wanne ausgebildet sind, eine doppelte Polysilizium-Gatestruktur, die sich von einem Teil der p-Wanne durch den Elementisolierfilm hindurch bis zu einem Teil der n-Wanne erstreckt, wobei die Polysilizium- Gatestruktur aus einer p-Gateelektrode und einer n-Gateelek trode besteht, die sich auf dem p-Wannenbereich bzw. dem n- Wannenbereich befinden, und eine leitende Schicht, die auf der doppelten Polysilizium-Gatestruktur ausgebildet ist und die p-Gateelektrode und die n-Gateelektrode miteinander ver bindet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Layout einer Anordnung von Masken für eine Dop pelschicht-Leiterverdrahtungsstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 bis 4 schematische Schnittansichten eines Bil dungsverfahrens für eine Doppelschicht-Leiterver drahtungsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 ein Layout einer Anordnung von Masken für ein Halb leiterbauelement mit einer doppelten Polysilizium- Gatestruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 bis 9 schematische Schnittansichten eines Her stellverfahrens für ein Halbleiterbauelement mit einer doppelten Polysilizium-Gatestruktur, in der das p-Polysilizium-Gate mit dem n-Polysilizium-Gate elektrisch verbunden ist ohne Kontakt, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 ein Layout einer Anordnung von Masken für ein Halb leiterbauelement mit einer doppelten Polysilizium- Gatestruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 11 bis 15 schematische Schnittansichten eines Her stellverfahrens für ein Halbleiterbauelement mit einer doppelten Polysilizium-Gatestruktur, in der das p-Polysilizium-Gate mit dem n-Polysilizium-Gate elektrisch verbunden ist ohne Kontakt, gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Layout von Leiterverdrahtungsmasken gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Wie in diesem Layout gezeigt, sind eine erste Leiterverdrahtungs maske 7 und eine zweite Leiterverdrahtungsmaske 8 so angeord net, daß sie sich teilweise überlappen.

Anhand der Fig. 2 bis 4 werden bevorzugte Prozeßschritte zum Bilden von Leiterverdrahtungen (conductive wirings) ver anschaulicht in Schnittansichten durch die Linie I-I in Fig. 1.

Wie in Fig. 2 gezeigt, beginnt die erste Ausführungsform der Erfindung mit der Bildung einer ersten leitenden Schicht 2, welche eine untere Leiterverdrahtung sein soll, auf einem Isolator 1 wie beispielsweise einem Zwischenschichtisolier film oder einer Planarisierungsschicht. Dann wird eine Ätz sperrschicht 3 auf der ersten leitenden Schicht 2 gebildet, gefolgt von der Bildung einer ersten lichtempfindlichen Film struktur 4 auf einer vorbestimmten Fläche der Ätzsperrschicht 3 unter Verwendung der ersten Leiterverdrahtungsmaske 7 von Fig. 1. Die Ätzsperrschicht ist aus einem Material herge stellt, das ein großes Ätzwahlverhältnis zeigt zu einer zwei ten Leiterverdrahtung, die später zu bilden ist, zum Beispiel einem Oxid.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Ätzsperrschicht 3 selektiv geätzt unter Verwendung der ersten lichtempfindlichen Film struktur 4 als Ätzmaske, um eine Ätzsperrschichtstruktur 3′ zu bilden, und eine deckende (blanket) zweite leitende Schicht 5 wird aufgebracht nach Entfernen der ersten licht empfindlichen Filmstruktur 4, gefolgt von der Bildung einer zweiten lichtempfindlichen Filmstruktur 6 auf der zweiten leitenden Schicht 5 durch Verwendung der zweiten Leiterver drahtungsmaske 8 von Fig. 1. Die zweite Filmstruktur 6 über lappt die Ätzsperrschichtstruktur 3′, was auf die Überlappung der Leiterverdrahtungsmaske 7 zurückgeführt wird, wie in Fig. 1 gezeigt. Die erste leitende Schicht 2 unterscheidet sich von der zweiten leitenden Schicht 5 in der Substanz. Wenn zum Beispiel die erste leitende Schicht 2 aus Silizium besteht, kann die zweite leitende Schicht 5 aus Silizid oder Wolfram gebildet werden. Zusätzlich kann die erste leitende Schicht 2 aus Aluminium bestehen mit der zweiten leitenden Schicht 5 aus Wolfram oder TiN.

Fig. 4 ist ein Querschnitt, nachdem zwei Ätzschritte unter nommen worden sind, um eine zusammengesetzte Leiterverdrah tung zu bilden, die eine Doppelschichtstruktur an einem Teil und eine Einzelschichtstruktur an dem anderen Teil aufweist. In dem ersten Ätzschritt wird die zweite leitende Schicht 5 entfernt, wobei der zweite lichtempfindliche Film 6 als Maske dient, um so eine zweite Leiterverdrahtung 5′ zu bilden. Der zweite Ätzschritt wird derart ausgeführt, daß, während die zweite lichtempfindliche Filmstruktur 6 und die Ätzsperr schichtstruktur 3′ als Maske dienen, die exponierte Fläche der ersten leitenden Schicht 2 entfernt wird, um eine erste Leiterverdrahtung 2′ zu bilden. Folglich werden eine Doppel schichtstruktur, die aus der ersten Leiterverdrahtung 2′ und der zweiten Leiterverdrahtung 5′ besteht, sowie eine Einzel schichtstruktur, die ausschließlich aus der ersten Leiterver drahtung 2′ besteht, gebildet. Während die Einzelschicht struktur verwendet werden kann als eine gewöhnliche Leiter verdrahtung wie beispielsweise eine relativ hochresistente Verdrahtung oder als ein leitender Bereich mit mäßigem Korro sions- und/oder Abriebwiderstand, kann die Doppelschicht struktur als ein leitender Bereich mit besserem Korrosionswi derstand und/oder besseren elektrischen Eigenschaften verwen det werden.

Fig. 5 zeigt ein Layout von Verdrahtungsmasken, die dazu dienen, einem Halbleiterbauelement eine doppelte Polysili zium-Gatestruktur zu erteilen, in welcher gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ein p-Polysilizium-Gate elek trisch verbunden ist mit einem n-Polysilizium-Gate. In diesem Layout sind aktive Masken A regelmäßig beabstandet. Für eine doppelte Polysilizium-Gatestruktur wird eine p-Ionenimplan tiermaske C, die für eine aktive Maske A verantwortlich ist, neben, aber getrennt von einer n-Ionenimplantiermaske D ange ordnet, die gleichermaßen für eine benachbarte aktive Maske verantwortlich ist. Eine zweite Leiterverdrahtungsmaske F befindet sich zwischen der p-Ionenimplantiermaske C und der n-Ionenimplantiermaske D. Eine Gate-Elektrodenmaske E läuft quer über jede der Ionenimplantiermasken von einer zweiten Leiterverdrahtungsmaske F zu einer anderen, überlappend die zweite Leiterverdrahtungsmaske F.

Die Fig. 6 bis 9 sind Schnittansichten zur Veranschauli chung bevorzugter Prozeßschritte zum Herstellen eines Halb leiterbauelementes mit einer doppelten Polysilizium-Gate struktur eines p- und eines n-Polysilizium-Gate, bei der Linie II-II in Fig. 5.

Wie zunächst in Fig. 6 gezeigt, werden eine n-Wanne 50 und eine p-Wanne 60 in einem Halbleitersubstrat 11 gebildet, und auf einem Elementisolierbereich, der um die Bereichsgrenze zwischen der n-Wanne 50 und der p-Wanne 60 herum zentriert ist, wird ein Elementisolierfilm 12 gebildet durch eine Oxi dationsmethode, welche die aktive Maske A von Fig. 5 verwen det. Danach wird ein Gateoxidfilm 13 auf der exponierten Flä che des Halbleitersubstrats gebildet, gefolgt von der Bildung einer abdeckenden ersten leitenden Schicht 14 auf der resul tierenden Struktur und dann durch die Bildung einer zurückge führt abdeckenden Ätzsperrschicht 15 auf der leitenden Schicht 14. Vorzugsweise wird die leitende Schicht 14 herge stellt aus Silizium mit einer polykristallinen oder amorphen Kristallstruktur, und die Ätzsperrschicht 15 besteht aus einem Oxid. Nach Auftragen eines dicken lichtempfindlichen Filmes auf die Ätzsperrschicht 15 werden ein Belichtungspro zeß, der die Gate-Elektrodenmaske E von Fig. 5 nutzt, und dann ein Entwicklungsprozeß ausgeführt, um die erste licht empfindliche Filmstruktur 16 zu bilden.

Wie in Fig. 7 gezeigt, wird die Ätzsperrschicht 15 selektiv geätzt unter Verwendung der ersten lichtempfindlichen Film struktur 16 als Ätzmaske, um die Ätzsperrschichtstrukturen 15′ zu bilden, wobei jede einen gewissen Abstand aufweist von der Linie, welche die Bereichsgrenze zwischen den Wannen ver bindet, und eine abdeckende zweite leitende Schicht 17 wird aufgebracht nach Entfernen der ersten lichtempfindlichen Filmstrukturen 16. Nachdem ein dicker zweiter lichtempfindli cher Film auf die zweite leitende Schicht 17 aufgebracht wor den ist, wird er belichtet unter der zweiten Leiterverdrah tungsmaske F von Fig. 5 und dann zu einer zweiten lichtemp findlichen Filmstruktur 18 entwickelt. Die zweite lichtemp findliche Filmstruktur 18 überlappt beide Ätzsperrschicht strukturen 15′, was auf die Überlappung der zweiten Leiter verdrahtungsmaske F mit der ersten Leiterverdrahtungsmaske E zurückgeführt wird, wie in Fig. 5 gezeigt.

Fig. 8 ist ein Querschnitt, nachdem zwei Ätzschritte unter nommen worden sind, um eine zusammengesetzte Leiterverdrah tung zu bilden, die eine Doppelschichtstruktur an einem gewissen Teil und eine Einzelschichtstruktur an dem anderen Teil aufweist. In dem ersten Ätzschritt wird die zweite lei tende Schicht 17 entfernt, wobei der zweite lichtempfindliche Film 18 als Maske dient, um so eine zweite Leiterverdrahtung 17′ zu bilden. Der zweite Ätzschritt wird derart ausgeführt, daß, während die zweite lichtempfindliche Filmstruktur 18 und die Ätzsperrschichtstruktur 15′ als Maske dienen, die expo nierte Fläche der ersten leitenden Schicht 14 entfernt wird, um eine erste Leiterverdrahtung 14′ zu bilden. Infolgedessen wird eine zweiteilige Leiterverdrahtung erhalten, die aus der ersten Leiterverdrahtung 14′ und der zweiten Leiterverdrah tung 17′ besteht. Praktisch erstreckt sich die Leiterverdrah tung 17′ von einem Elementisolierfilm zu einem anderen, wie ersichtlich aus der Gate-Elektrodenmaske E von Fig. 5.

Fig. 9 ist ein Querschnitt, nachdem ein p-Mosfet und ein n- Mosfet zusammen mit einer doppelten Polysilizium-Gatestruktur gebildet worden sind. Zwei Fremdatom-Implantierprozesse wer den für die MOSFETs ausgeführt. In dem ersten Fremdatom-Im plantierprozeß wird eine hohe Konzentration von p-Fremdato men, zum Beispiel Borion, in die n-Wanne 50 und eine Seite der ersten Leiterverdrahtung 14′ dotiert durch Verwendung der p-Ionenimplantiermaske C von Fig. 5, um so eine p-Source- Drain-Elektrode 20 bzw. eine p-Gateelektrode 19A zu bilden. Der zweite Fremdatom-Implantierprozeß gleicht dem ersten. Das heißt, unter Verwendung der n-Ionenimplantiermaske D von Fig. 5 wird eine hohe Konzentration von n-Fremdatomen, zum Beispiel Arsenionen, in die p-Wanne 60 und die andere Seite der ersten Leiterverdrahtung 14′ dotiert, um eine n-Source- Drain-Elektrode 21 bzw. eine n-Gateelektrode 19B zu bilden. Eine elektrische Verbindung zwischen der n-Gateelektrode 19B und der p-Gateelektrode 19A wird durch die zweite Leiterver drahtung 17′ erreicht.

Fig. 10 zeigt ein Layout von Verdrahtungsmasken, die dazu dienen, einem Halbleiterbauelement eine doppelte Polysili zium-Gatestruktur zu erteilen, in welcher gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ein p-Polysilizium-Gate elek trisch verbunden ist mit einem n-Polysilizium-Gate. In diesem Layout sind rechteckige aktive Masken A regelmäßig beabstan det. Eine Gateelektrodenmaske B verläuft quer über die akti ven Masken A und erstreckt sich weiter. Für eine doppelte Po lysilizium-Gatestruktur wird eine p-Ionenimplantiermaske C, die für eine aktive Maske A verantwortlich ist, neben, aber getrennt von einer n-Ionenimplantiermaske D angeordnet, die gleichermaßen für eine benachbarte aktive Maske verantwort lich ist.

Die Fig. 11 bis 15 sind Schnittansichten zur Veranschauli chung bevorzugter Prozeßschritte zum Herstellen eines Halb leiterbauelementes mit einer doppelten Polysilizium-Gate struktur von p- und n-Polysilizium-Gates, bei der Linie III-III in Fig. 10.

Wie in Fig. 11 gezeigt, beginnt eine doppelte Polysilizium struktur mit der Bildung einer n-Wanne 70 und einer p-Wanne 80 in einem Halbleitersubstrat 31, und auf einem Elementiso lierbereich, der um die Bereichsgrenze zwischen der n-Wanne 70 und der p-Wanne 80 herum zentriert ist, wird ein Elementi solierfilm 32 gebildet durch eine Oxidationsmethode, welche die aktive Maske A von Fig. 10 verwendet. Danach wird ein Gateoxidfilm 33 auf der exponierten Fläche des Halbleitersub strats 31 gebildet, gefolgt von der Bildung einer abdeckenden ersten leitenden Schicht auf der resultierenden Struktur und dann von der Bildung einer abdeckenden Oxidationssperrschicht auf der ersten leitenden Schicht. Unter Verwendung der Gate elektrodenmaske B von Fig. 10 werden die Oxidationssperr schicht und die leitende Schicht geätzt, um eine Oxidations sperrschichtstruktur 35 und eine Gateelektrode 34 zu bilden. Vorzugsweise wird die Oxidationssperrschicht aus einem Nitrid hergestellt. Dann wird eine niedrige Konzentration von Frem datomen in die n-Wanne 70 und die p-Wanne 80 implantiert, um leicht dotierte Drains 37 und 38 zu bilden. Die Gateelektrode 34 wird durch einen Isolierfilm-Abstandhalter 36 flankiert. Ein dicker abdeckender lichtempfindlicher Film wird auf der resultierenden Struktur gebildet und schwacher Belichtung und Entwicklung unterworfen unter dem Einfluß der p-Ionenimplan tiermaske C von Fig. 10, um so eine erste lichtempfindliche Filmstruktur 40 zu bilden, welche den p-Wannenbereich ein schließlich einem Teil der Oxidationssperrschicht 35 über deckt, aber den n-Wannenbereich einschließlich dem anderen Teil der Oxidationssperrschicht 35 offen läßt.

Wie in Fig. 12 gezeigt, wird der exponierte Teil der Oxida tionssperrschicht 35 durch Ätzen entfernt, um eine erste Oxi dationssperrschichtstruktur 35′ zu bilden, die einen Teil der Gateelektrode 34 exponiert, und eine hohe Konzentration von p-Fremdatomen, zum Beispiel Borionen, wird in den exponierten Teil der Gateelektrode 34 und die n-Wanne 70 implantiert, um eine p-Gateelektrode 41 und eine p-Source-Drain-Elektrode 39 zu bilden. Im Anschluß an die Entfernung der ersten lichtemp findlichen Filmstruktur 40 wird ein frischer dicker abdecken der lichtempfindlicher Film auf die resultierende Struktur aufgebracht, wird belichtet unter der n-Ionenimplantiermaske D von Fig. 10 und dann entwickelt zu einer zweiten lichtemp findlichen Filmstruktur 42, welche den n-Wannenbereich ein schließlich einem Teil der ersten Oxidationssperrschicht struktur 35′ überdeckt, aber den p-Wannenbereich einschließ lich dem anderen Teil der ersten Oxidationssperrschichtstruk tur 35′ offen läßt.

Wie in Fig. 13 gezeigt, wird der exponierte Teil der ersten Oxidationssperrschichtstruktur 35′ durch Ätzen entfernt, um eine zweite Oxidationssperrschichtstruktur 35′′ zu bilden, die einen Teil der Gateelektrode 34 exponiert, und eine hohe Konzentration von n-Fremdatomen, zum Beispiel Phosphorionen, wird in den exponierten Teil der Gateelektrode 34 und die p- Wanne 80 implantiert, um eine n-Gateelektrode 44 und eine n- Source-Drain-Elektrode 43 zu bilden. Die zweite lichtempfind liche Filmstruktur 42 wird entfernt. Wie in dieser Figur gezeigt, ist die zweite Oxidationssperrschichtstruktur 35′′ annähernd auf der Gateelektrode 34 zentriert und überlappt daher die p-Gateelektrode 41 sowie die n-Gateelektrode 44.

Fig. 14 zeigt einen Schnitt nach dem Aufwachsen einer ther mischen Oxidschicht 45 mit einer Dicke von etwa 200 bis 700 Ångström auf dem exponierten Teil der Gateelektrode und den Wannenbereichen des Halbleitersubstrats 31, gefolgt von der Entfernung der zweiten Oxidationssperrschichtstruktur 35′′. Die thermische Oxidschicht 45 wird erhalten durch Ausführen eines thermischen Oxidationsprozesses, der die zweite Oxida tionssperrschichtstruktur 35′′ als Maske verwendet.

Fig. 15 zeigt einen Schnitt, nachdem eine zweite leitende Schicht 46 auf dem zentralen Bereich der Gateelektrode gebil det worden ist, dem exponierten Teil, der herrührt von der Entfernung der zweiten Oxidationssperrschichtstruktur 35′′, welche die p-Gateelektrode 41 und die n-Gateelektrode 44 überlappt, um die p-Gateelektrode 41 mit der n-Gateelektrode 44 zu verbinden. Die zweite leitende Schicht 46 kann durch verschiedene typische Prozesse gebildet werden. Zum Beispiel kann sie gebildet werden, indem man selektives Wolfram nur auf der Gateelektrode aus Polysilizium bis zu einer Stärke von 500 bis 1500 Ångström wachsen läßt. Ein anderer typischer Prozeß umfaßt die Schritte, ein Metallmaterial, beispiels weise Titan, auf der gesamten Oberfläche aufzubringen, es zu glühen, um eine Silizidschicht, die in der Stärke von 300 bis 1000 Ångström reicht, auf der exponierten Fläche der Gate elektrode zu bilden und das verbleibende Metallmaterial einer Naßätzung zu unterwerfen, zum Beispiel durch eine Mischlösung von NH₄OH/H₂O₂/H₂O. Zusätzlich kann ein lithografischer Pro zeß nützlich sein, nachdem eine leitende Schicht über der re sultierenden Struktur gebildet worden ist.

Wie oben beschrieben, dienen die Verfahren gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung dazu, die Bil dung eines p-Mosfet und eines n-Mosfet und die Verbindung des p- und des n-Polysilizium-Gate in einer doppelten Polysili zium-Gatestruktur gleichzeitig zu erreichen, und daher benö tigen sie keinen Kontaktprozeß und sind außerdem einfach, was die Produktionsausbeute verbessert. Außerdem trägt die Abwe senheit von Kontakten wesentlich zu einer hohen Integration dieses Bauelementes bei.

Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung sind die p- Gateelektrode und die n-Gateelektrode einer doppelten Gate elektrodenstruktur miteinander verbunden durch eine darüber gebildete leitende Schicht. Daher wird keine Kontaktfläche benötigt, was die hohe Integration dieses Bauelementes ver bessert. Dieses Verfahren wird einfacher mit einer Zunahme der Produktionsausbeute.

Andere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der hier of fenbarten Erfindung sind für den Fachmann offensichtlich nach dem Lesen der obigen Offenbarung. Obzwar spezielle Ausfüh rungsformen der Erfindung in beachtlichen Einzelheiten be schrieben worden sind, können in dieser Hinsicht Variationen und Modifikationen dieser Ausführungsformen bewirkt werden, ohne abzuweichen von dem Gedanken und Rahmen der Erfindung, wie beschrieben und beansprucht.

Claims

1. Verfahren zum Bilden von Leiterverdrahtungen in einem Halbleiterbauelement, gekennzeichnet durch die Schritte,
daß eine erste leitende Schicht auf einer Isolierschicht gebildet wird,
daß eine Ätzsperrschicht auf der ersten leitenden Schicht gebildet wird,
daß die Ätzsperrschicht selektiv geätzt wird durch Verwen dung einer ersten Leiterverdrahtungsmaske, um eine Ätzsperr schichtstruktur zu bilden,
daß eine zweite abdeckende leitende Schicht über der re sultierenden Struktur gebildet wird,
daß eine lichtempfindliche Filmstruktur gebildet wird durch Verwendung einer zweiten Leiterverdrahtungsmaske mit einer Anordnung zum Überlappen der Ätzsperrstruktur,
daß die zweite leitende Schicht geätzt wird durch Verwen dung einer zweiten Leiterverdrahtungsmaske, um eine zweite Leiterverdrahtung zu bilden,
daß die erste leitende Schicht geätzt wird durch Verwen dung einer Kombination der lichtempfindlichen Filmstruktur und der Ätzsperrschichtstruktur als Ätzmaske, um eine erste Leiterverdrahtung zu bilden, und
daß die lichtempfindliche Filmstruktur entfernt wird, um eine Doppelschicht-Leiterverdrahtungsstruktur zu erhalten, in welcher die zweite Leiterverdrahtung sich aufschichtet auf einem Teil der ersten Leiterverdrahtung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste leitende Schicht eine Siliziumschicht ist und die zweite leitende Schicht eine Silizidschicht ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste leitende Schicht eine Aluminiumschicht ist und die zweite leitende Schicht eine TiN-Schicht ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzsperrschicht aus einem Oxid gebildet wird.

5. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes mit einer doppelten Polysilizium-Gate-Struktur, gekennzeichnet durch die Schritte,
daß eine p-Wanne und eine n-Wanne in einem Halbleitersub strat gebildet werden und ein Elementisolierfilm auf einer vorbestimmten Fläche einschließlich der Bereichsgrenze der p- Wanne und der n-Wanne gebildet wird,
daß ein Gateoxidfilm, eine erste leitende Schicht und eine Ätzsperrschicht der Reihe nach gebildet werden,
daß die Ätzsperrschicht geätzt wird durch Verwendung einer Gateelektrodenmaske, die aus zwei getrennten Bereichen be steht, um eine Ätzsperrschichtstruktur zu bilden, die aus zwei getrennten Bereichen besteht,
daß eine abdeckende zweite leitende Schicht aufgebracht wird und geätzt wird durch Verwendung einer zweiten Leiter verdrahtungsmaske, um eine zweite Leiterverdrahtungsstruktur zu bilden, wobei die zweite Leiterverdrahtungsmaske so ange ordnet wird, daß sie die zwei getrennten Bereiche der Ätz sperrschichtstruktur beide überlappt,
daß die erste leitende Schicht geätzt wird durch Verwen dung einer Kombination der zweiten Leiterverdrahtungsmaske und der Ätzsperrschicht als Ätzmaske, um eine erste Leiter schichtstruktur zu bilden,
daß p-Fremdatome in die n-Wanne und einen Teil der ersten Leiterschichtstruktur implantiert werden durch Verwendung einer p-Ionenimplantiermaske, um eine p-Source-Drain-Elek trode und eine p-Gateelektrode zu bilden, wobei die p- Ionenimplantiermaske so angeordnet wird, daß sie den p- Wannenbereich einschließlich dem anderen Teil der ersten Leiterschichtstruktur maskiert,
und daß n-Fremdatome in die p-Wanne und den anderen Teil der ersten Leiterschichtstruktur implantiert werden durch Verwendung einer n-Ionenimplantiermaske, um eine n-Source- Drain-Elektrode und eine n-Gateelektrode zu bilden, wobei die n-Ionenimplantiermaske so angeordnet wird, daß sie den n-Wan nenbereich einschließlich dem einen Teil der ersten Leiter schichtstruktur maskiert.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Bereiche der Gateelektrodenmaske beide einen bestimmten Abstand von der Bereichsgrenze zwischen der p- Gateelektrode und der n-Gateelektrode aufweisen.

7. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes mit einer doppelten Polysilizium-Gate-Struktur, gekennzeichnet durch die Schritte,
daß eine p-Wanne und eine n-Wanne in einem Halbleitersub strat gebildet werden und ein Elementisolierfilm auf einer vorbestimmten Fläche einschließlich der Bereichsgrenze der p- Wanne und der n-Wanne gebildet wird,
daß ein Gateoxidfilm, eine erste leitende Schicht und eine Ätzsperrschicht der Reihe nach gebildet werden,
daß ein Teil der Oxidationssperrschicht geätzt wird durch Verwendung einer n-Ionenimplantiermaske und p-Fremdatome in die n-Wanne und einen Teil der ersten Leiterschichtstruktur unter der p-Ionenimplantiermaske implantiert werden, um eine p-Source-Drain-Elektrode und eine p-Gateelektrode zu bilden, wobei die p-Ionenimplantiermaske so angeordnet ist, daß sie den p-Wannenbereich einschließlich dem anderen Teil der er sten Leiterschichtstruktur maskiert,
daß ein anderer Teil der Oxidationssperrschicht geätzt wird durch Verwendung einer p-Ionenimplantiermaske, um eine Oxidationssperrschichtstruktur zu bilden, und n-Fremdatome in die p-Wanne und einen anderen Teil der ersten Leiterschicht struktur unter der n-Ionenimplantiermaske implantiert werden, um eine n-Source-Drain-Elektrode und eine n-Gateelektrode zu bilden, wobei die n-Ionenimplantiermaske so angeordnet ist, daß sie den n-Wannenbereich einschließlich dem einen Teil der ersten Leiterschichtstruktur maskiert und die n-Ionenimplan tiermaske überlappt,
daß man ein Oxid bis zu einer vorbestimmten Dicke auf die p- und die n-Gateelektrode und eine exponierte Oberfläche des Gateoxidfilmes thermisch aufwachsen läßt,
daß die Oxidationssperrschichtstruktur entfernt wird, um einen Teil der Gateelektrode zu exponieren,
und daß selektiv eine zweite leitende Schicht auf dem ex ponierten Teil der Gateelektrode gebildet wird, um so die p- Gateelektrode mit der n-Gateelektrode zu verbinden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Oxid eine Dicke von etwa 200 bis etwa 700 Ångström aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite leitende Schicht aus selektivem Wolfram herge stellt ist und in der Dicke von etwa 500 bis etwa 1500 Ångström reicht.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite leitende Schicht in Selbstausrichtung gebildet wird, indem eine Titanschicht über der resultierenden Struk tur aufgebracht wird, auf dem exponierten Teil der Gateelek trode geglüht wird, um eine Silizidschicht zu bilden, und die restliche Titanschicht entfernt wird.

11. Halbleiterbauelement, gekennzeichnet durch
eine p-Wanne (60, 80) und eine benachbarte n-Wanne (50, 70) in einem Halbleitersubstrat (11, 31),
einen Elementisolierfilm (12, 32), der auf einer vorbe stimmten Fläche einschließlich der Bereichsgrenze zwischen der p-Wanne (60, 80) und der n-Wanne (50, 70) ausgebildet ist,
Gateoxidschichten (13, 33), die auf der p-Wanne (60, 80) und der n-Wanne (50, 70) ausgebildet sind,
eine doppelte Polysilizium-Gatestruktur, die sich von einem Teil der p-Wanne (60, 80) durch den Elementisolierfilm (12, 32) hindurch bis zu einem Teil der n-Wanne (50, 70) er streckt, wobei die Polysilizium-Gatestruktur aus einer p-Ga teelektrode (19A, 41) und einer n-Gateelektrode (19B, 44) be steht, die sich auf dem p-Wannenbereich bzw. dem n-Wannenbe reich befinden, und
eine leitende Schicht (17′, 46), die auf der doppelten Po lysilizium-Gatestruktur ausgebildet ist und die p-Gateelek trode (19A, 41) und die n-Gateelektrode (19B, 44) miteinander verbindet.

12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die leitende Schicht (46) aus selektivem Wolf ram oder Ti-Silizid gebildet ist.