-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleitervorrichtungen.
Genauer gesagt bezieht sie sich auf eine Halbleitervorrichtung,
die eine verbesserte Kontaktstruktur zwischen einem Halbleitersubstrat
und einer oberen leitenden Schicht aufweist.
-
Die
hohe Integration von Halbleitervorrichtungen und die Miniaturisierung
ihrer Elemente schreiten kontinuierlich fort, und die Größe des Kontaktes
wird ebenfalls miniaturisiert. Zur selben Zeit gibt es einen Anstieg
der Anzahl der Kontakte, die in einer Vorrichtung ausgebildet sind.
Dementsprechend beeinflussen die Eigenschaften jedes Elementes die
Eigenschaften der Halbleitervorrichtung an sich. Zum Beispiel wird
der Durchmesser eines Kontaktes miniaturisiert und der Widerstand
des Kontaktes steigt an. Dieser stört die Übertragung eines Signals in
der Halbleitervorrichtung und ist einer der Faktoren, die Signalverzögerungen,
einen instabilen Transistorbetrieb usw. verursachen.
-
Des
weiteren, selbst falls ein Leckstrom von einem Kontakt zu dem Halbleitersubstrat
klein ist, wird der gesamte Leckstrom in der Halbleitervorrichtung,
in der hunderte oder zehntausende von Elementen integriert worden
sind, groß.
Da Halbleitervor richtungen in der Zukunft weiter zunehmend integriert
werden, gibt es eine große
Möglichkeit,
daß dieser
Leckstrom einen großen
Anteil der gesamten elektrischen Leistung, die durch die Schaltung
verbraucht wird, einnimmt. Entsprechend des Anstiegs in der Dotierstoffkonzentration
des Halbleitersubstrates aufgrund des Scalings-Prinzips treten Probleme dahingehend
auf, daß die
Durchbruchsspannung an dem Kontakt erniedrigt und die Betriebsspannung unabdingbar
begrenzt wird.
-
56 zeigt
eine Schnittansicht einer beispielhaften Kontaktstruktur. Diese
Figur zeigt ein Halbleitersubstrat 101, das Dotierstoff
eines ersten Leitungstyps, zum Beispiel p-Typ Dotierstoff, enthält, eine
Zwischenschicht-Isolierschicht 102, die auf dem Halbleitersubstrat 101 abgeschieden
ist, ein Kontaktloch 103, das in der Zwischenschicht-Isolierschicht 102 geöffnet ist,
einen Kontaktleiter 104, der durch Begraben bzw. Ausbilden
eines leitenden Materials in dem Kontaktloch 103 ausgebildet
ist, eine Verbindungs-Anschluß-Schicht 105,
die sich von dem Kontaktleiter 104 erstreckt, und einen
Dotierungsbereich 106, der so ausgebildet ist, daß er sich
von der Oberfläche
des Halbleitersubstrates 101 unter dem Kontaktleiter 104 bis
in eine vorbestimmte Tiefe erstreckt und Dotierstoff des zweiten
Leitungstyps, zum Beispiel n-Typ Dotierstoff enthält.
-
Um
die in 56 gezeigte Kontaktstruktur auszubilden,
wird zuerst das Kontaktloch 103 geöffnet und eine optionale Ionenimplantation
zum Verhindern eine Leckstroms ausgeführt. Als nächstes wird ein leitendes Material
wie Polysilizium, Wolfram, Titan oder Aluminium in dem Kontaktloch
begraben, und derart wird der Kontaktleiter 104 ausgebildet.
-
57 zeigt
ein Beispiel eines Dotierstoffprofils der in 56 gezeigten
Kontaktstruktur, das in der Tiefenrichtung von der Oberfläche des
Halbleitersubstrates 101 unter dem Kontaktleiter 104 genommen
ist. Die Dotierstoffkonzentration des zweiten Lei tungstyps in dem
Dotierungsbereich 106 zeigt eine graduelle Abnahme entsprechend
eines Anstiegs in der Tiefe von der Oberfläche des Halbleitersubstrat 101.
Andererseits liegt die Dotierstoffkonzentration des ersten Leitungstyps,
welches der Leitungstyp des Halbleitersubstrats 101 ist,
in einem Bereich von 1E16 (d.h. 1 × 1016)
cm–3 bis
1E17 (d.h. 1 × 1017) cm–3 bis zu einer Tiefe
von 2,5 μm.
Die Kurve der Dotierstoffkonzentration des ersten Leitungstyps kreuzt
die Kurve der Dotierstoffkonzentration des zweiten Leitungstyps
in einer Tiefe von 0,5 μm
bis 0,6 μm
von der Oberfläche
des Halbleitersubstrates 101 und die Dotierstoffkonzentration
an diesem Punkt ist ungefähr
1E17 (d.h. 1 × 1017) cm–3.
-
Wie
in 58 gezeigt ist, wird, wenn ein Transistor hergestellt
wird, Dotierstoff des ersten Leitungstyps implantiert und eine Dotierungsschicht 107 zur
Steuerung einer Schwellspannung wird ausgebildet. Wenn der Durchmesser
des Kontakts entsprechend des Skalierungsgesetzes (Dimensionierungsregel)
miniaturisiert wird, wird die Kontaktfläche mit einen aktiven Bereich
klein, was zu einem Anstieg des Kontaktwiderstands führt.
-
Selbst
falls der Kontaktleiter 104 in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 101 oder
Dotierungsschicht 107 ist, kann der Kontakt an einer nicht-vorbestimmten
Position aufgrund eines Ausrichtungsfehlers bei einem Photogravurschritt
(Photolithographieschritt) ausgebildet werden. In einem solchen Fall
kann der Kontakt in Kontakt mit der Siliziumoberfläche unter
der Isolierungsoxidschicht ausgebildet werden, was einen Anstieg
des Leckstroms verursacht.
-
Des
weiteren gibt es ein Problem dahingehend, daß die Übergangsdurchbruchsspannung
des Kontakts aufgrund eines Anstiegs der Konzentration des Substrates
vermindert wird.
-
Aus
der
US 3,547,716 ist
eine Halbleitervorrichtung zu entnehmen mit einem Halbleitersubstrat eines
ersten Leitungstyps, einer Dotierungsschicht des ersten Leitungstyps,
die auf der Oberfläche
des Halbleitersubstrates gebildet ist und die Dotierungsschicht
durchdringt, sich bis zu einer vorbestimmten Tiefe von der Hauptoberfläche des
Halbleitersubstrates erstreckt.
-
Aus
der
US 5,017,976 ist
eine Halbleitervorrichtung zu entnehmen mit einem Halbleitersubstrat eines
ersten Leitungstyps, einer Dotierungsschicht des ersten Leitungstyps,
die auf der Oberfläche
des Halbleitersubstrates gebildet ist.
-
Aus
der
US 5,268,312 ist
eine Halbleitervorrichtung zu entnehmen mit einem Halbleitersubstrat eines
ersten Leitungstyps, einer Dotierungsschicht des ersten Leitungstyps,
die auf der Oberfläche
des Hauptleitersubstrates gebildet ist, wobei eine weitere hochdotierte
Schicht innerhalb des Substrates vorgesehen ist. Dotierte Bereiche
sind an den Seiten der Schichten gebildet.
-
Aus
N.G. Einspruch und G. Sh. Gildenblat: VLSI Electronics Microstructure
Science, Band 18, Advanced MOS Device Physics, Academic Press, Inc.,
San Diego u.a., 1989 ist es bekannt, daß Halbleitersubstrate mit Dotierstoffen
eines ersten und eines zweiten Leitungstypes unter Benutzung von Masken
dotiert werden, so daß Wannen
gebildet werden.
-
Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, die obigen Probleme in der Halbleitervorrichtung
wie eine Verminderung der Übergangsdurchbruchsspannung, ein
Anstieg des Leckstromes und ein Anstieg des Kontaktwiderstandes
zu überwinden
und insbesondere eine für
die Isolierung bzw. Trennung von Vorrichtungselementen benötigte Isolierungsdurchbruchsspannung
aufrechtzuerhalten.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1.
-
Damit
wird erreicht, das Herstellungsverfahren so zu vereinfachen, daß Vorrichtungen
bei niedrigen Kosten hergestellt werden können.
-
Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Es
folgt die die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Figuren. Von den Figuren zeigen:
-
1 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung nach
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2-8 ein
Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung, die die Kontaktstruktur
entsprechend der ersten Ausführungsform
aufweist;
-
9 Dotierstoffkonzentrationsprofile
in der Kontaktstruktur entsprechend der ersten Ausführungsform;
-
10 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung nach
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
11 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung nach
einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
12 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
13 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur, die auf eine Source-Drain-Elektrode
eines MIS-Transistors
angewendet wird;
-
14 eine
Schnittansicht der alternativen Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung
entsprechend einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
15 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
16 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
17-19 ein
Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung, die die Kontaktstruktur
entsprechend der sechsten Ausführungsform
aufweist;
-
20 ein
anderes Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung, die die
Kontaktstruktur entsprechend der sechsten Ausführungsform aufweist;
-
21 eine
Schnittansicht, die die Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung
entsprechend einer siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
22-26 ein
Herstellungsverfahren einer Halbleiter vorrichtung, die die Kontaktstruktur
entsprechend der siebten Ausführungsform
aufweist;
-
27 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
28-33 ein
Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung, die die Kontaktstruktur
entsprechend der achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweist;
-
34 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer neunten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
35 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer zehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
36 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer elften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
37 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer zwölften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
38 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer dreizehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
39 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer vierzehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
40-45 ein
Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung, die die Kontaktstruktur
entsprechend der vierzehnten Ausführungsform aufweist;
-
46 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer fünfzehnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
47-50 ein
Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung, die die Kontaktstruktur
entsprechend der fünfzehnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweist;
-
51-54 Draufsichten
der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend einer
sechzehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
55 eine
Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend
einer siebzehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
56 ein
Beispiel einer Kontaktstruktur;
-
57 ein
Beispiel eines Dotierstoffprofils aus 56; und
-
58 ein
Beispiel einer Kontaktstruktur mit einer Dotierungsschicht.
-
Die
Erfindung wird im weiteren im Detail im Wege des Beispiels unter
Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
-
Erste Ausführungsform
-
1 zeigt
eine Schnittansicht einer Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung
entsprechend der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt
ist, weist die Vorrichtung ein Halbleitersubstrat 1 auf,
das aus einem Siliziumeinkristall ausgebildet ist, der Dotierstoff
eines ersten Leitungstyps enthält,
zum Beispiel p-Typ Dotierstoff. Eine Zwischenschicht-Isolierschicht 2 ist
auf dem Halbleitersubstrat 1 abgeschieden und aus einem
isolierenden Material wie einer Siliziumoxidschicht ausgebildet.
Ein Kontaktloch 3 erstreckt sich von der oberen Oberfläche der
Zwischenschicht-Isolierschicht 2 zu der Oberfläche des
Halbleitersubstrates 1 und ist in Kontakt mit der Oberfläche des
Halbleitersubstrates 1. Das Kontaktloch 3 weist
einen vorbestimmten Öffnungsdurchmesser,
zum Beispiel 1,0 μm
in einer horizontalen Richtung auf. Ein Kontaktleiter 4,
der aus einem leitenden Material ausgebildet ist, ist in dem Kontaktloch 3 begraben
bzw. ausgebildet. Eine Verbindungs-Anschluß-Schicht 5, die aus einem
leitenden Material ausgebildet ist, ist auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 in
Kontakt mit dem Kontaktleiter 4 angeordnet. Dotierungsschichten 6 bzw. 7 sind
in entsprechend unterschiedlichen Tiefen in dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet
und enthalten Dotierstoff des ersten Leitungstyps, welcher derselbe wie
derjenige des Halb leitersubstrates 1 ist, zum Beispiel
p-Typ Dotierstoff. Die Dotierungsschicht 6 ist näher an der
Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 als die Dotierungsschicht 7 ausgebildet.
-
Des
weiteren ist eine Dotierungsschicht 8 in einer Position
ausgebildet, die tiefer als die Dotierungsschichten 6 und 7 liegt,
und sie enthält
Dotierstoff des ersten Leitungstyps, zum Beispiel p-Typ Dotierstoff.
-
Die
Dotierungsschicht 6, welche unter den Dotierungsschichten 6, 7 und 8 am
nächsten
an der Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 liegt, arbeitet bzw. wirkt zur
Steuerung der Schwellspannung, wenn ein Transistor in der Umgebung
des Kontaktleiters 4 ausgebildet ist. Ein Dotierungsbereich 9 des zweiten
Leitungstyps ist derart ausgebildet, daß er sich von der Oberfläche des
Halbleitersubstrates 1 unter dem Kontaktleiter 4 erstreckt
und die Positionen der Dotierungsschichten 6 und 7 erreicht
und durchdringt und endet, bevor er die Dotierungsschicht 8 erreicht.
Wie in der Schnittansicht aus 1 gezeigt
ist, ist die Größe des Kontaktes
(Kontaktlochs) 3 in einer horizontalen Richtung gleich
1,0 μm.
Andererseits ist die Größe des Dotierungsbereichs 9 in
der horizontalen Richtung ungefähr
1,2 μm und
daher 1,2-mal breiter als diejenige des Kontaktes 3 in
einer horizontalen Richtung.
-
In 1 sind
die Dotierungsschichten 6, 7 bzw. 8 und
der Dotierungsbereich 9 als klar getrennte Bereiche gezeigt.
In der Praxis weist jeder Bereich ein Dotierstoffkonzentrationsprofil
auf. Die Konzentration ist am jeweiligen oberen und unteren Ende
jeder der Dotierungsschichten 6, 7 und 8 niedrig,
während
die Konzentration in den mittleren Punkten bzw. Abschnitten dazwischen
hoch ist.
-
Unter
Bezugnahme auf die Fig. bis 8 wird eine
Beschreibung eines Herstellungsverfahrens bzw. eines Herstellungsverfahrensablaufs
einer Halbleitervorrichtung gegeben, die die in 1 gezeigte
Kontaktstruktur der ersten Ausführungsform aufweist.
Zuerst werden, wie in 2 gezeigt ist, Borionen als
ein Dotierstoff in ein p-Typ Halbleitersubstrat 1 implantiert,
um eine Dotierungsschicht 8 des ersten Leitungstyps in
einer vorbestimmten Tiefe von der Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 auszubilden.
-
Wie
in 3 gezeigt ist, werden erneut Borionen als ein
Dotierstoff in derselben Art und Weise wie bei der Ausbildung der
Dotierungsschicht 8 implantiert. Durch Steuerung der Implantierungsenergie und
des Implantierungsbetrags wird eine Dotierstoffschicht 7 des
ersten Leitungstyps in einer Position ausgebildet, die näher an der
Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 als die Position der Dotierungsschicht 8 liegt.
Des weiteren wird, wie in 4 gezeigt
ist, eine Dotierungsschicht 6 des ersten Leitungstyps in derselben
Art und Weise an einer Position ausgebildet, die näher an der
Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 liegt als die Dotierungsschicht 7.
-
Wie
in 5 gezeigt ist, wird ein Isolierungsmaterial wie
eine Siliziumoxidschicht über
der gesamten Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 bis zu einer vorbestimmten Dicke
abgeschieden, indem eine Technik wie CVD oder Sputtern verwendet
wird, wodurch eine Zwischenschicht-Isolierschicht 2 ausgebildet
wird. Dann wird, wie in 6 gezeigt ist, ein Resistmuster 10 auf
der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 ausgebildet, und ein
Abschnitt für
einen Kontakt wird durch Photogravur (Photolithographietechnik)
entfernt. Dann wird, wie in 7 gezeigt
ist, ein Kontaktloch 3, das sich von der Oberfläche der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 zu
der Oberfläche des
Halbleitersubstrates 1 erstreckt, durch ein anisotropes Ätzen der
Zwischenschicht-Isolierschicht 2 unter Verwendung des Resistmusters 10 als Ätzmaske
ausgebildet. Das Resistmuster 10 wird danach entfernt.
-
Wie
in 8 gezeigt ist, wird durch Implantation von Dotierstoff
wie Phosphor oder Arsen ein Dotierungsbereich 9 des zweiten
Leitungstyps, zum Beispiel des n-Typs, derart ausgebildet, daß er sich
von der Position der Dotierungsschichten 7 und 8 bis
zu der Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 erstreckt. Dann wird ein leitendes
Material, zum Beispiel Wolfram, Titannitrid, Polysilizium oder ähnliches,
in dem Kontaktloch 3 zur Ausbildung eines Kontaktleiter 4 begraben
bzw. ausgebildet. Zur selben Zeit wird eine Verbindungs-Anschluß-Schicht 5,
die aus einem leitenden Material zusammengesetzt ist, auf der Oberfläche der
Zwischenschicht-Isolierschicht 2 ausgebildet. Derart kann
eine Kontaktstruktur, wie sie in 1 gezeigt
ist, erhalten werden. In 1 ist die Verbindungs-Anschluß-Schicht 5 so
gezeigt, daß sie entlang
des in 1 gezeigten Querschnitts angeordnet ist, jedoch
kann die Verbindungs-Anschluß-Schicht 5 in
irgendeiner Richtung auf der Oberfläche der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 angeordnet
sein.
-
9 zeigt
Profile der Dotierstoffkonzentration in dem Halbleitersubstrat 1 unter
dem Kontaktleiter 4 der in 1 gezeigten
Kontaktstruktur in der Tiefenrichtung von der Oberfläche des
Halbleitersubstrates 1.
-
Wie
in 9 gezeigt ist, sind in der Dotierstoffkonzentrationsverteilung
des ersten Leitungstyps der Maximumpunkt (= Ort eines Konzentrationsmaximums) "a" der Dotierungsschicht 6, der Maximumpunkt "b" der Dotierungsschicht 7 und
der Maximumpunkt "c" der Dotierungsschicht 8 entsprechend
mit einem Anstieg in der Tiefe des Halbleitersubstrates ausgebildet.
Andererseits nimmt die Dotierungskonzentration des zweiten Leitungstyps
mit einem Anstieg in der Tiefe des Halbleitersubstrates 1 ab.
Die beiden Kurven, die die Dotierungskonzentrationen des ersten
bzw. des zweiten Leitungstyps zeigen, kreuzen einander an der Position "x", an der die Dotierungskonzentration
des ersten Leitungstyps zwischen dem Maximumpunkt "b" und dem Maximumpunkt "c" minimal ist.
-
Dementsprechend
sind an einer Position, an der die Bodenoberfläche des Dotierungsbereichs 9 mit
dem Halbleitersubstrat 1 verbunden ist, beide Dotierungskonzentrationen,
diejenige des Dotierungsbereichs 9 und die des Halbleitersubstrates 1,
niedrig. Daher neigt eine Verarmungsschicht dazu, sich auszudehnen,
und die Ausdehnung der Verarmungsschicht wird anders als in dem
Fall, in dem die Dotierungskonzentrationen hoch sind, groß.
-
Der
Durchbruch des Übergangs
tritt nicht auf, bis die hohe Spannung an den Kontakt angelegt ist,
so daß die
Durchbruchsspannung des Kontakts angehoben wird. Des weiteren wird
die Übergangskapazität des Kontaktes
ebenfalls reduziert. Derart können
die Eigenschaften und die Leistung der Halbleitervorrichtung durch
die Verwendung dieser Kontaktstruktur verbessert werden.
-
Zweite Ausführungsform
-
10 zeigt
eine Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Dotierungsschicht 8, die in
der Kontaktstruktur aus 1 bei der ersten Ausführungsform
enthalten ist, nicht ausgebildet ist. Bei dieser zweiten Ausführungsform
liegt der Dotierungsbereich 9 dem Halbleitersubstrat 1,
das eine niedrige Dotierstoffkonzentration aufweist, gegenüber, so
daß die
Kontaktstruktur mit der verbesserten Durchbruchsspannung des Kontaktes
erhalten werden kann.
-
Dritte Ausführungsform
-
11 zeigt
eine Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung entsprechend einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Er findung. Dieses Ausführungsform ist ähnlich zu
der Kontaktstruktur der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt
ist, ausgenommen die Struktur des Dotierungsbereichs 9,
der in dem Halbleitersubstrat unter dem Kontaktleiter 4 ausgebildet
ist. Bei der ersten Ausführungsform durchdringt
der Dotierungsbereich 9 die Dotierungsschichten 6 und 7.
Bei dieser dritten Ausführungsform
ist der Dotierungsbereich 9 so angeordnet, daß er nur
in Kontakt mit der Dotierungsschicht 6 ist, die unter den
Dotierungsschichten 6, 7 und 8, die entsprechend
in unterschiedlichen Tiefen in dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet
sind, die am nächsten
an der Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 gelegene Schicht ist.
-
Bei
der Kontaktstruktur mit dem wie oben beschrieben angeordneten Dotierungsbereich 9 ist
das Dotierstoffkonzentrationsprofil des Dotierstoffs, der in den
Dotierungsschichten 6, 7 enthalten ist, das heißt des Dotierstoffs
des ersten Leitungstyps, vergleichbar zu dem in 9 gezeigten
Dotierungsprofil. Ein Dotierstoffkonzentrationsprofil des Dotierstoffes,
der in dem Dotierungsbereich 9 enthalten ist, das heißt des Dotierstoffes
des zweiten Leitungstyps, fällt
zwischen die Dotierungsschichten 6 und 7. Das
Profil des Dotierstoffs des ersten Leitungstyps und das Profil des
Dotierstoffs des zweiten Leitungstyps kreuzen einander in einem
Bereich zwischen dem Maximumpunkt und dem Minimumpunkt, der unter
dem Maximumpunkt existiert und diesem am nächsten ist, zwischen der Spitze "a" und der Spitze "b" des
Dotierstoffs des ersten Leitungstyps. Dementsprechend ist die Bodenoberfläche des
Dotierungsbereichs 9 in einer Position einer niedrigen
Dotierungskonzentration in dem Halbleitersubstrat 1 verbunden
bzw. angeordnet. Darum wird, wenn eine Spannung an dem Kontaktleiter 4 angelegt
wird, die Ausdehnung der Verarmungsschicht von dieser Position groß, was in
der Verbesserung der Durchbruchsspannung des Kontaktes resultiert.
-
Vierte Ausführungsform
-
12 zeigt
eine Querschnittsansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung
entsprechend einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die ähnlich
zu derjenigen der ersten Ausführungsform,
die in 1 gezeigt ist, ist, ausgenommen die Hinzufügung einer
anderen Dotierungsschicht. Eine Dotierungsschicht 11, in
die Dotierstoff des zweiten Leitungstyps diffundiert worden ist,
ist zusätzlich
an der Oberfläche
des Substrates 1 ausgebildet.
-
13 zeigt
eine Schnittansicht der Kontaktstruktur aus 12, die
auf eine Source-Drain-Elektrode eines MIS-Transistors angewendet
worden ist. 13 zeigt eine Gateelektrode 12b eines
Schalttransistors, einen Sourcebereich 11a und einen Drainbereich 11b.
Andere Bezugszeichen, die dieselben wie diejenigen bereits in der
Beschreibung verwendeten sind, stehen für dieselben oder entsprechende
Abschnitte. Der Sourcebereich 11a und der Drainbereich 11b sind
in einer solchen Art und Weise ausgebildet, daß ihre Dotierungskonzentrationen
in einem Bereich von 1E18 (d.h. 1 × 1018)
cm–3 bis
1E21 (d.h. 1 × 1021) cm–3 liegen und sie in
einer Position von der Oberfläche
des Halbleitersubstrates bis zu der Tiefe von 0,2 μm von derselben
angeordnet sind.
-
Ein
Kontaktleiter 4 verbindet den Sourcebereich 11a bzw.
den Drainbereich 11b (jeweils) mit einer Verbindungs-Anschluß-Schicht 5 elektrisch.
Unter dem Kontaktleiter 4 ist mehr als einmal Dotierstoff implantiert,
wodurch Dotierungsschichten ausgebildet sind. Vergleichbar zu der
Kontaktstruktur, die bei der ersten Ausführungsform erhalten wird, weist
die erhaltene Kontaktstruktur ebenfalls ein Dotierungskonzentrationsprofil
auf, das mehrere Maximumpunkte und Minimumpunkte enthält, was
es möglich macht,
die Übergangsdurchbruchsspannung
des Kontaktes zu verbessern und ebenfalls die Übergangskapazität zu vermindern.
Die Kontaktstruktur, die in 13 gezeigt
ist, ist daher wirksam für
die Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einer exzellenten
Leistung.
-
Als
eine Alternative der Kontaktstruktur aus 12 zeigt 14 eine
Kontaktstruktur, bei der entweder eine Dotierungsschicht 6 oder
eine Dotierungsschicht 7 ausgebildet ist. Selbst bei einer
solchen Kontaktstruktur ist die Bodenoberfläche eines Dotierungsbereichs 9 zwischen
entweder der Dotierungsschicht 6 oder 7 und einer
Dotierungsschicht 8, die in einer Position ausgebildet
ist, die tiefer als diejenige der Dotierungsschicht 6 und 7 liegt,
ausgebildet. Daher kann, ähnlich
der Kontaktstruktur aus 1 entsprechend der ersten Ausführungsform,
die Kontaktstruktur, die eine kleine Übergangskapazität und eine
verbesserte Übergangsdurchbruchsspannung
aufweist, erhalten werden.
-
Fünfte Ausführungsform
-
Es
wird unter Verwendung der Schnittansicht, die in 15 gezeigt
ist, eine Beschreibung der Kontaktstruktur entsprechend einer fünften Ausführungsform
gegeben. Die in 15 gezeigte Kontaktstruktur
weist, zusätzlich
zu der Kontaktstruktur entsprechend der ersten Ausführungsform,
eine Dotierungsschicht 12 des ersten Leitungstyps auf,
die zwischen der Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 und der Tiefe, in der die Dotierungsschicht 6 ausgebildet ist,
ausgebildet ist. Die Ausbildung dieser Dotierungsschicht 12 erhöht die Anzahl
der Bereiche zwischen dem Maximumpunkt der Dotierungskonzentration
des ersten Leitungstyps und dem Minimumpunkt, der unter dem Maximumpunkt
angeordnet ist und diesem am nächsten
ist. Dementsprechend kann die Übergangsposition
der Bodenoberfläche
des Dotierungsbereichs 9 und des Halbleitersubstrates 1 noch
leichter in dem Bereich zwischen dem Maximumpunkt der Dotierungskonzentration
des ersten Leitungstyps und dem Minimumpunkt, der unterhalb des Maximumpunkts
existiert und diesem am nächsten
ist, eingestellt werden.
-
Wenn
ein Schalttransistor oder ähnliches
unter Verwendung der in 15 gezeigten
Kontaktstruktur ausgebildet wird, wird die Steuerung einer Schwellspannung
durch Ausbilden mehrerer Kanalbereiche, das heißt der Dotierungsschichten 12 und 6,
ausgeführt.
Diese Konstruktion macht es möglich, eine
Menge von Dotierstoff zu reduzieren. Die Kontaktstruktur entsprechend
der fünften
Ausführungsform
ist daher wirksam zur Verbesserung der Eigenschaften, wie einer
Durchbruchsspannung, des Schalttransistors im Vergleich mit der
Struktur, bei der ein Kanal aus einer Dotierungsschicht ausgebildet
ist, die durch eine einzelne Ionenimplantation erhalten wird.
-
Sechste Ausführungsform
-
Eine
Beschreibung einer Kontaktstruktur entsprechend einer anderen Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf die Schnittansicht, die in 16 gezeigt
ist, gegeben. Entsprechend der in 16 gezeigten
Kontaktstruktur ist der Dotierungsbereich in einer horizontalen
Richtung größer als
der Dotierungsbereich 9, der oben entsprechend der ersten Ausführungsform
beschrieben worden ist. Eine solche Ausdehnung des Dotierungsbereichs 9 in
einer horizontalen Richtung macht es möglich, eine Ausdehnung einer
Verarmungsschicht, die sich von einem Übergang zwischen den Dotierungsschichten 6, 7 und
dem Dotierungsbereich 9 erstreckt, zu vergrößern, wenn
eine Spannung an einen Kontaktleiter 4 angelegt wird. Es
ist daher möglich,
die Durchbruchsspannung des Kontaktes weiter zu erhöhen.
-
Es
wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrensablaufs der in 16 gezeigten
Kontaktstruktur gegeben. Wie in 17 gezeigt
ist, werden in einer zu der ersten Ausführungsform ähnlichen Art und Weise die
Dotierungsschichten 6, 7 und 8 des er sten
Leitungstyps in dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet, gefolgt
durch die Abscheidung einer Zwischenschicht-Isolierschicht 2.
Ein Kontaktloch, das eine Öffnungsfläche aufweist,
die größer als
diejenige bei der ersten Ausführungsform
ist, wird dann in der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 ausgebildet.
-
Dotierstoff
wie Phosphor oder Arsen wird dann implantiert, wie in 18 gezeigt
ist, wodurch ein Dotierungsbereich 9, der in einer horizontalen Richtung
breiter ist als derjenige, der bei der ersten Ausführungsform
gezeigt ist, gefolgt durch die Behandlung zum Erhalten eines Dotierungsprofils,
das ähnlich
zu dem in 9 gezeigten ist. Zu dieser Zeit ist
die Größe des Dotierungsbereichs 9 in
einer horizontalen Richtung ungefähr 1,4μm, was größer als die Größe des Dotierungsbereichs 9,
der in der ersten Ausführungsform
gezeigt ist, ist.
-
Wie
in 19 gezeigt ist, wird eine Isolierschicht wie eine
Siliziumoxidschicht dann in dem Kontaktloch 3 und auf der
Zwischenschicht-Isolierschicht 2 durch eine CVD-Technik
ausgebildet. Ein anisotropes Ätzen
wird danach ausgeführt,
um die Isolierschicht, ausgenommen den Teil auf der Innenwand des
Kontaktloches 3, zu entfernen, wodurch eine Seitenwand 3a ausgebildet
wird. Die Ausbildung dieser Seitenwand 3a vermindert den
wirksamen Öffnungsdurchmesser
des Kontaktloches 3, wodurch sein Öffnungsdurchmesser gleich demjenigen
des Kontaktloches 3, das in der ersten Ausführungsform gezeigt
ist, d.h. 1,0μm,
gemacht werden kann. In anderen Worten, der Öffnungsdurchmesser (der gleich der
Größe des Kontaktleiters 4 in
einer horizontalen Richtung ist) des Kontaktloches ist 1,0μm, die Größe des Dotierungsbereiches 9 in
der horizontalen Richtung ist 1,4μm,
das heißt
1,4-mal größer als
der Öffnungsdurchmesser
des Kontaktloches 3.
-
Eine
Verbindungs-Anschluß-Schicht,
die aus Aluminium oder ähnlichem
besteht, wird in dem Kontaktloch 3, das die Seitenwand 3a auf
der Innenwand aufweist, und auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 angeordnet.
Eine Verbindungs-Anschluß-Schicht 5 wird
durch Mustern ausgebildet.
-
Wie
oben beschrieben worden ist, wird das Kontaktloch 3 zuerst
größer als
der wirksame Öffnungsdurchmesser
des Kontaktloches ausgebildet, gefolgt durch eine Verringerung des Öffnungsdurchmessers
durch die Schicht der Seitenwand 3a in dem Kontaktloch 3 nach
der Ionenimplantation in den Dotierungsbereich 9. Derart
wird die Größe des Dotierungsbereichs 9 in
einer horizontalen Richtung größer als
1,2-mal die Größe des Kontaktleiters 4 in
einer horizontalen Richtung gemacht, wodurch die Übergangsfläche des
Dotierungsbereichs 9 mit dem Halbleitersubstrat 1 und
den Dotierungsschichten 6 und 7 erweitert bzw.
vergrößert werden
kann. Derart kann eine Kontaktstruktur mit einer hohen Durchbruchsspannung
hergestellt werden.
-
Des
weiteren kann bei der Kontaktstruktur, wie sie bei der zweiten und
der dritten Ausführungsform
beschrieben worden ist, wo die Anzahl der Dotierungsschichten variiert
worden ist, oder wo der Dotierungsbereich 9 in einer von
der Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 variierenden Tiefe ausgebildet worden
ist, der Dotierungsbereich 9 in einer horizontalen Richtung
in derselben Art und Weise wie bei dieser sechsten Ausführungsform
erweitert bzw. verbreitert werden. Die Größe des Dotierungsbereichs 9 in
einer horizontalen Richtung kann größer als diejenige (1,2μm) des Dotierungsbereichs
gemacht werden, der nur durch vertikale Ionenimplantation in das Substrat 1 durch
das Kontaktloch 3 mit einem Öffnungsdurchmesser von 1,0μm erhalten
werden kann, und die Durchbruchsspannung des Kontakts kann erhöht werden.
-
Es
wird eine Beschreibung eines anderen Herstellungsverfahrensablaufs
zum Erhalten einer Kontaktstruktur, die ähnlich zu derjenigen aus 16 ist,
gegeben, bei der ein Dotierungsbereich 9, der unter einem
Kontaktleiter 4 ausgebildet ist, eine breite Fläche in einer
horizontalen Richtung aufweist. Zuerst wird ein Halbleitersubstrat ähnlich zu
den Herstellungsschritten bearbeitet, die in den 2 bis 7 bei
der ersten Ausführungsform
gezeigt sind, wodurch Dotierungsschichten 6, 7 und 8 in
dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet und eine Zwischenschicht-Isolierschicht 2,
die ein Kontaktloch 3 aufweist, auf diesem ausgebildet
werden. Der Öffnungsdurchmesser
des Kontaktloches 3, das hier ausgebildet wird, ist gleich
1,0μm. Es
wird in derselben Art und Weise ausgebildet, wie das Kontaktloch
bei der ersten Ausführungsform
ausgebildet worden ist.
-
Bei
diesem Verfahrensablauf werden Dotierstoffionen vertikal und schräg zu einer
Hauptoberfläche
des Halbleitersubstrates 1 durch das Kontaktloch 3 implantiert,
wie in 20 gezeigt ist. Dann wird ein Dotierungsbereich 9 erhalten,
der eine Größe aufweist,
die mindestens 0,2μm
größer in der
horizontalen Richtung als diejenige ist, die durch die vertikale Implantation
von Dotierstoff in die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates 1 erhalten
wird.
-
Die
schräge
Implantation von Dotierstoffionen in dieser Art und Weise macht
es außerdem möglich, eine
Kontaktstruktur herzustellen, die zu der in 16 gezeigten
Kontaktstruktur ähnliche
Wirkungen aufweist.
-
Als
ein Beispiel, die Größe des Dotierungsbereichs 9 in
einer horizontalen Richtung ist 0,2μm breiter als diejenige des
Dotierungsbereichs 9 der Kontaktstruktur in einer Halbleitervorrichtung,
die entsprechend der ersten Ausführungsform
erhalten wird. Es ist überflüssig zu
sagen, daß ein
Anstieg in der Größe des Dotierungsbereiches
um mehr als 0,2μm
in der horizontalen Richtung eine weitere Verbesserung in der Durchbruchsspannung
des Kontaktes bringt.
-
Siebte Ausführungsform
-
Es
wird eine Beschreibung einer anderen Ausführungsform gegeben. Es gibt
einen Unterschied zwischen der Kontaktstruktur entsprechend der
in 21 gezeigten Ausführungsform und den Kontaktstrukturen
entsprechend der ersten bis sechsten Ausführungsform. Entsprechend der
ersten bis sechsten Ausführungsform
ist eine Dotierstoffkonzentration innerhalb derselben horizontalen
Ebene in jeder Dotierungsschicht 6, 7 bzw. 8 gleichförmig. Bei
dieser siebten Ausführungsform
ist andererseits eine Dotierungsschicht 13 mit einer niedrigeren Konzentration
in derselben Tiefe wie die Dotierungsschicht 6 bzw. eine
Dotierungsschicht 14 mit einer niedrigen Konzentration
in derselben Tiefe wie die Dotierungsschicht 7 ausgebildet.
Ausgenommen diese Niedrigkonzentration-Dotierungsschichten 13 und 14 ist
die Kontaktstruktur entsprechend der siebten Ausführungsform ähnlich bzw.
vergleichbar zu irgendeiner der ersten bis sechsten Ausführungsformen.
Dieselben Bezugszeichen stellen dieselben Abschnitte oder entsprechende
Abschnitte dar.
-
Ein
Herstellungsverfahrensablauf der in 21 gezeigten
Kontaktstruktur wird beschrieben. Wie in 22 gezeigt
ist, werden Dotierstoffionen eines ersten Leitungstyps in ein Halbleitersubstrat 1 des
ersten Leitungstyps wie bei den zuvor beschriebenen anderen Ausführungsformen
implantiert, wodurch eine Dotierungsschicht 8, die ähnlich zu
derjenigen der ersten Ausführungsform
ist, ausgebildet wird. Dotierstoffionen des ersten Leitungstyps
werden weiterhin in einen Bereich implantiert, der näher an der
Oberfläche
des Substrates 1 als die Dotierungsschicht 8,
liegt wodurch eine Dotierungsschicht 14, die eine Dotierstoffkonzentration
aufweist, die niedriger als diejenige der Dotierungsschicht 7 der ersten
Ausführungsform
ist, ausgebildet wird.
-
Wie
in 23 gezeigt ist, wird dann eine Ionenimplantation
in einer ähnlichen
Art und Weise wie sie bei der Ausbildung der Niedrigkonzentration-Dotierungsschicht 14 verwendet
worden ist, ausgeführt, wobei
aber die Dotierstoffimplantationsenergie kleiner als diejenige zur
Ausbildung der Niedrigkonzentration-Dotierungsschicht 14 ist. Derart
wird eine Niedrigkonzentration-Dotierungsschicht 13 in
einem Bereich ausgebildet, der näher
an der Oberfläche des
Halbleitersubstrates 1 als die Niedrigkonzentration-Dotierungsschicht 14 liegt.
-
Auf
einer Seite einer Fläche,
in der ein Kontaktleiter 4 auszubilden ist, wird eine Dotierungsschicht 7a,
die dieselbe Dotierungskonzentration wie die Dotierungsschicht 7 der
ersten Ausführungsform aufweist,
in der Tiefe der Niedrigkonzentration-Dotierungsschicht 14 ausgebildet,
wie in 24 gezeigt ist. In dem Bereich,
in dem die Dotierungsschicht 7a auszubilden ist, ist die
Niedrigkonzentration-Dotierungsschicht 14 bereits ausgebildet
worden. Darum wird die Dotierungskonzentration der Dotierungsschicht 7a durch
zusätzliche
Implantation des Dotierstoffs des ersten Leitungstyps wie Bor erhöht, durch eine
Resistmaske 15 bzw. unter Verwendung einer Resistmaske 15.
Eine Dotierungsschicht 6a, die dieselbe Dotierungskonzentration
wie die Dotierungsschicht 6 der ersten Ausführungsform
aufweist, wird durch zusätzliche
Implantation von Bor in den Bereich der Niedrigkonzentration-Dotierungsschicht 13, der
oberhalb der Dotierungsschicht 7a angeordnet ist, ausgebildet.
Die Resistmaske 15 wird dann entfernt.
-
Wie
in 25 gezeigt ist, wird eine Zwischenschicht-Isolierschicht 2,
die aus einem isolierenden Material wie einer Siliziumoxidschicht
zusammengesetzt ist, in einer vorbestimmten Dicke über dem
gesamten Halbleitersubstrat 1 ausgebildet. Auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 wird
ein Resistmuster mit einer Öffnung
zur Ausbildung eines Kontaktloches oberhalb des Bereiches der Niedrigkonzentration-Dotierungsschichten 13 und angeordnet. Unter
Verwendung dieses Resistmusters als Maske wird ein anisotropes Ätzen der
Zwischenschicht-Isolierschicht 2 ausgeführt, wodurch das Kontaktloch 3 ausgebildet
wird. Dann wird, wie in 26 gezeigt ist,
nach der Entfernung des Resistmuster ein Dotierungsbereich 9 in
einer ähnlichen
Art und Weise wie bei der Ausbildung des Dotierungsbereiches 9 bei der
ersten Ausführungsform
durch Implantieren von Dotierstoff wie Phosphor oder Arsen ausgebildet. Eine
Verbindungs-Anschluß-Schicht, die aus
einem leitenden Material wie Aluminium besteht, wird in dem Kontaktloch 3 begraben
und selektiv auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 ausgebildet,
wodurch die in 21 gezeigte Kontaktstruktur
hergestellt werden kann.
-
Die
Niedrigkonzentration-Dotierungsschichten 13, 14 sind
in dem Bereich, der der Übergangsoberfläche des
Dotierungsbereichs 9 gegenüberliegt, und in der Umgebung
des Dotierungsbereichs 9 ausgebildet. Als Folge erstreckt
sich, wenn eine Spannung an den Kontaktleiter 4 angelegt
wird, eine Verarmungsschicht von dem Dotierungsbereich 9 zu
der Seite der Niedrigkonzentration-Dotierungsschicht 13 oder 14.
Darum wird die Kapazität
des Übergangs
reduziert.
-
Achte Ausführungsform
-
Eine
Beschreibung der achten Ausführungsform
folgt. In der Schnittansicht der Kontaktstruktur, die in 27 gezeigt
ist, ist eine LOCOS-Isolier(Trenn)schicht 16 auf der Oberfläche des
Halbleitersubstrates 1 zum elektrischen Trennen benachbarter
Elemente ausgebildet. Bezugszeichen, die zuvor für die obige Beschreibung verwendet
wurden, stellen dieselben oder entsprechende Abschnitte dar. Die
Kontaktstruktur, die in 27 gezeigt
ist, unterscheidet sich von den Kontaktstrukturen, die bei den ersten
bis siebten Ausführungsformen
gezeigt worden sind, in dem folgenden Punkt. Nach der Ausbildung
der LOCOS-Isolierschicht 16 wird
ein Endabschnitt derselben einem Ätzen unterworfen, gefolgt durch
Verfahrensabläufe
in einer solchen Art und Weise, daß der Querschnitt der geätzten LOCOS-Isolierschicht 16 dem
Kontaktleiter 4 gegenüberliegt.
Wenn mehr als eine Dotierungsschicht, die einen Dotierungsbereich 9 unter
dem Kontaktleiter 4 kontaktiert, ausgebildet wird, wird
Dotierstoff in die LOCOS-Trennschicht 16 implantiert, so
daß die
Anzahl der Dotierungsschichten, die in dem Bereich unter der LOCOS-Isolierschicht 16 ausgebildet
werden, eher als in dem Bereich, in dem die LOCOS-Isolierschicht
nicht ausgebildet worden ist, vermindert wird.
-
Ein
Herstellungsverfahrensablauf der in 27 gezeigten
Kontaktstruktur folgt. Wie in 28 gezeigt
ist, werden über
die gesamte Oberfläche
des Halbleitersubstrates aufeinanderfolgend eine Oxidschicht 17 und
eine Nitridschicht 18 abgeschieden. Die Nitridschicht 18 und
die Oxidschicht 17 werden dann selektiv durch Ätzen derart
entfernt, daß die
Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 teilweise freigelegt wird. Wie
in 29 gezeigt ist, wird die freigelegte Oberfläche des
Halbleitersubstrates 1 durch thermische Oxidation oxidiert,
wodurch eine LOCOS-Isolierschicht 16,
die aus einer Siliziumoxidschicht besteht, erhalten wird.
-
Als
nächstes
werden, wie in 30 gezeigt ist, die Nitridschicht 18 und
die Oxidschicht 17 entfernt. Danach wird eine Ionenimplantation
von Dotierstoff des ersten Leitungstyps, der in dem Halbleitersubstrat 1 enthalten
ist, zum Beispiel Bor, unter den Bedingungen ausgeführt, die ähnlich zu
denjenigen sind, die zur Ausbildung der Dotierungsschicht 8 bei der
ersten Ausführungsform
verwendet wurden. Da die Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 aufgrund der Ausbildung der
LOCOS-Isolierschicht 16 ansteigt und daher einen gestuften
Abschnitt aufweist, wird die Dotierungsschicht 8a so ausgebildet,
daß sie
ein Dotierungskonzentrationsprofil aufweist, das Maximumpunkte aufweist,
die einen stufenförmigen
Unterschied in dem Halbleitersubstrat aufweisen.
-
Wie
in 31 gezeigt ist, wird ein Borimplantation dann über das
gesamte Halbleitersubstrat 1 ausgeführt. Eine Dotierungsschicht 7b wird
in einer solchen Art und Weise ausgebildet, daß ein Bereich in dem Halbleitersubstrat 1,
in dem LOCOS-Isolierschicht 16 nicht ausgebildet ist, ein
Dotierungskonzentrationsprofil aufweist, wie es in 9 gezeigt
ist. Die Implantationsenergien und andere Bedingungen werden dann
gesteuert und eine weitere Implantation von Bor wird über die
gesamte Oberfläche
ausgeführt,
wodurch eine Dotierungsschicht 6b an einer Position ausgebildet
wird, die näher
an der Halbleitersubstratoberfläche
als die Dotierungsschicht 7b liegt, wie in 32 gezeigt
ist.
-
Eine
Zwischenschicht-Isolierschicht 2 wie eine Siliziumoxidschicht
wird mit einer vorbestimmten Dicke über dem gesamten Halbleitersubstrat 1 ausgebildet.
Wie in 33 gezeigt ist, wird danach ein
Kontaktloch 3 in einer solchen Art und Weise ausgebildet,
daß ein
Randabschnitt der LOCOS-Isolierschicht 16 teilweise durch Ätzen entfernt
wird. Dotierstoffionen wie Phosphor oder Arsen werden über das gesamte
Halbleitersubstrat 1 implantiert. Durch den durch das Kontaktloch 3 implantierten
Dotierstoff wird dann ein Dotierungsbereich 9 in einer
solchen Art und Weise ausgebildet, daß seine Bodenoberfläche zwischen
der Dotierungsschicht 7b und der Dotierungsschicht 8a in
dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet ist.
-
Ein
leitendes Material wird dann in dem Kontaktloch 3 zur Ausbildung
eines Kontaktleiters 4 begraben und zur selben Zeit wird
das leitende Material über
der gesamten Zwischenschicht-Isolierschicht 2 abgeschieden.
Das leitende Material wird dann einer Musterung unterworfen, wodurch
eine Verbindungs-Anschluß-Schicht 5 ausgebildet
wird. Auf diese Art und Weise kann die in 27 gezeigte
Kontaktstruktur hergestellt werden. Das leitende Material wie Aluminium,
Wolfram, Titannitrid oder Polysilizium wird zur Ausbildung des Kontaktleiters 4 und
der Verbindungs-Anschluß-Schicht 5 verwendet.
-
In
diesem Fall wird der Kontaktleiter 4 so ausgebildet, daß er mit
einem Randabschnitt der LOCOS-Isolierschicht 16 in Kontakt
ist, und die Bodenoberfläche
des Dotierungsbereichs 9 wird zwischen den Dotierungsschichten 7b und 8a ausgebildet,
einem Bereich eines entgegengesetzten Leitungstyps, der eine niedrige
Dotierstoffkonzentration aufweist, gegenüberliegend. Daher erstreckt
sich, wenn eine Spannung an den Kontaktleiter 4 angelegt
wird, eine Verarmungsschicht weit und eine Durchbruchsspannung an
dem Kontakt wird verbessert.
-
Wie
in 27 gezeigt ist, sind, wenn ein spezifischer Querschnitt
des Kontaktleiters 4 betrachtet wird, die Ausbildungstiefen
der Dotierungsschichten 7b und 8a jeweils unterschiedlich
zwischen der rechten und der linken Seite des Kontaktleiters 4,
und die Dotierungsschicht 6b ist nur in dem Bereich ausgebildet,
in dem die LOCOS-Isolierschicht 16 nicht ausgebildet worden
ist. Eine Ausdehnung der Verarmungsschicht, die sich von der Grenzfläche zwischen
dem Dotierungsbereich 9 und dem Halbleitersubstrat 1 erstreckt,
kann daher in der horizontalen Richtung ausgeweitet werden. Es ist
daher möglich,
eine Durchbruchsspannung des Kontakts zu verbessern.
-
Neunte Ausführungsform
-
34 zeigt
die Struktur eines Source-Drain-Bereichs eines MIS-Transistors,
bei dem die Kontaktstruktur entsprechend der achten Ausführungsform
angewendet wird. Bei dieser in 34 gezeigten
Kontaktstruktur dient eine Dotierungsschicht des zweiten Leitungstyps,
die an der Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 ausgebildet ist, als ein aktiver Bereich,
und die se Dotierungsschicht dient als ein Source-Drain-Bereich 11a.
Auf diese Art und Weise ist es möglich,
einen Source-Drain-Bereich
eines Transistors durch zusätzliches
Ausbilden einer Dotierungsschicht anzuordnen.
-
Zehnte Ausführungsform
-
Die
zehnte Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf 35 erläutert. Der
Unterschied zwischen der zehnten Ausführungsform und der achten Ausführungsform
ist wie folgt. In der Kontaktstruktur der achten Ausführungsform,
die in 27 gezeigt ist, ist eine Dotierungsschicht 8a durch
Implantation von Dotierstoff des ersten Leitungstyps, welcher derselbe
wie derjenige des Halbleitersubstrates 1 ist, in das Halbleitersubstrat 1 ausgebildet.
Die Kontaktstruktur der zehnten Ausführungsform, die in 35 gezeigt
ist, weist andererseits die Dotierungsschicht 8a nicht
auf.
-
Bei
einer solchen Kontaktstruktur erstreckt sich an einem pn-Übergang zwischen dem Boden des
Dotierungsbereichs 9 und dem Halbleitersubstrat 1 eine
Verarmungsschicht weit in Richtung des Halbleitersubstrates 1,
wenn eine Spannung an den Kontaktleiter 4 angelegt wird,
aufgrund einer kleinen Dotierstoffkonzentration auf der Seite des
Halbleitersubstrates 1, in derselben Art und Weise wie
bei der achten Ausführungsform.
Derart kann die Übergangdurchbruchsspannung
des Kontakts verbessert werden.
-
Elfte Ausführungsform
-
Die
elfte Ausführungsform
unter Bezugnahme auf 36 beschrieben. Der Unterschied
zwischen der elften Ausführungsform
und der achten Ausführungsform
besteht darin, daß bei
der Kontaktstruktur der achten Ausführungsform, die in 27 gezeigt
ist, der Dotierungsbereich 9 in dem Halbleitersubstrat 1 zum Durchdringen
von beiden Dotierungsschichten 6b und 7b ausgebildet
ist, und daß die
Bodenoberfläche
des Dotierungsbereiches 9 zwischen der Dotierungsschicht 7b und
der Dotierungsschicht 8a ausgebildet ist.
-
Bei
der Kontaktstruktur entsprechend der elften Ausführungsform ist die Bodenoberfläche des Dotierungsbereichs 9 so
ausgebildet, daß sie
in einen Bereich einer niedrigen Dotierstoffkonzentration des ersten
Leitungstyps zwischen den Dotierungsschichten 6b und 7b angeordnet
ist, wie in 36 gezeigt ist. Dementsprechend
erstreckt sich eine Verarmungsschicht von einem pn-Übergang
zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und dem Dotierungsbereich 9 weit
in den Bereich der niedrigen Konzentration, wenn eine Spannung an
dem Kontaktleiter 4 angelegt wird. Derart wird die Durchbruchsspannung des
Kontakts verbessert.
-
Zwölfte Ausführungsform
-
Die
zwölfte
Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf 37 beschrieben.
Der Unterschied zwischen der zwölften
Ausführungsform
und der achten Ausführungsform,
die in 27 gezeigt ist, liegt darin,
daß die
Kontaktstruktur entsprechend der zwölften Ausführungsform, zusätzlich zu
der in 27 gezeigten Struktur der achten
Ausführungsform,
eine Dotierungsschicht 12a des ersten Leitungstyps aufweist,
die nahe der Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 ausgebildet ist.
-
Durch
die Ausbildung dieser Dotierungsschicht 12a werden die
Dotierungsschichten in einem aktiven Bereich auf drei Schichten
erhöht.
Bei dem Dotierungsprofil, daß in
einer Tiefenrichtung von der Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 genommen wird,
wird die Anzahl der Minimumpunkte des Dotierstoffs mit einem Anstieg
der Anzahl der Spitzen der Dotierstoffe des ersten Leitungstyps
erhöht.
Durch Positionieren der Bodenoberfläche des Dotierungsbereichs 9 an
dem Minimumpunkt der Dotierstoffe wird eine Kontaktstruktur erhalten,
bei der sich eine Verarmungsschicht in leichter Art und Weise weit bzw.
breit erstreckt. Eine solche Struktur ist wirksam, um die Durchbruchsspannung
des Kontaktübergangs
zu verbessern.
-
Dreizehnte
Ausführungsform
-
Die
dreizehnte Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf 38 beschrieben.
Der Unterschied in der Kontaktstruktur zwischen der dreizehnten
Ausführungsform
und der achten Ausführungsform,
die in 27 gezeigt ist, liegt in der
Form des Dotierungsbereichs 9, der in dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet
ist. Entsprechend der Querschnittsstruktur der achten Ausführungsform
ist die Größe des Dotierungsbereichs 9 in
der horizontalen Richtung ungefähr
gleich 1,2μm,
während
diejenige des Dotierungsbereichs 9 in der horizontalen
Richtung entsprechend der dreizehnten Ausführungsform so breit wie ungefähr 1,4μm ausgebildet
ist.
-
Da
die Größe des Dotierungsbereiches 9 in der
horizontalen Richtung so groß wie
ungefähr 1,4μm ist, wird
die effektive Übergangsfläche des
Dotierungsbereichs 9 mit dem Halbleitersubstrat 1 und den
Dotierungsschichten 6b und 7b vergrößert bzw. verbreitert.
Die Kontaktstruktur entsprechend der dreizehnten Ausführungsform
ist daher wirksam zur Verbesserung der Durchbruchsspannung des Kontaktübergangs.
-
Als
ein Beispiel wird eine Ausführungsform einer
Kontaktstruktur gezeigt, bei der der Dotierungsbereich 9 um
0,2μm breiter
als der Dotierungsbereich 9 der Halbleitervorrichtung entsprechend
der ersten Ausführungsform
ist. Es ist überflüsig zu sagen,
daß die
Durchbruchsspannung des Kontakts weiter verbessert werden kann,
indem die Größe des Dotierungsbereiches 9 in
der horizontalen Richtung um mehr als 0,2μm als diejenige des Dotierungsbereiches 9 bei
der ersten Ausführungsform
erhöht
wird.
-
Vierzehnte
Ausführungsform
-
Eine
Beschreibung der vierzehnten Ausführungsform folgt. Bei der Kontaktstruktur
entsprechend der achten Ausführungsform,
die oben unter Bezugnahme auf 27 beschrieben
worden ist, wird der Rand der LOCOS-Isolierschicht 16 durch Ätzen entfernt,
und die LOCOS-Isolierschicht 16 ist in Kontakt mit dem
Kontaktleiter 4. Die Dotierstoffkonzentration der Dotierungsschichten 6b, 7b bzw. 8a, die
in dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet sind, weist eine
hohe Dotierstoffkonzentration auf, genauer gesagt ungefähr 1E17
(d.h. 1 × 1017) cm–3 oder höher an dem
Spitzenpunkt.
-
Wie
in 39 gezeigt ist, ist die Kontaktstruktur entsprechend
der vierzehnten Ausführungsform
dadurch gekennzeichnet, daß an
dem Grenzflächenabschnitt
des Dotierungsbereichs 9, der in dem Halbleitersubstrat 1 unter
dem Kontaktleiter 4 ausgebildet ist, und der Dotierungsschichten 13a und 14a, die
unter einem Bereich ausgebildet sind, in dem keine LOCOS-Isolierschicht 16 ausgebildet
worden ist, eine Dotierstoffkonzentration niedriger als diejenige entsprechend
der achten Ausführungsform
ist.
-
Eine
Beschreibung des Herstellungsverfahrensablaufs der in 39 gezeigten
Kontaktstruktur folgt. Zuerst wird, entsprechend des Herstellungsverfahrensablaufs
der achten Ausführungsform,
der in den 28 bis 30 gezeigt
ist, ein LOCOS-Isolierbereich 16 auf dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet,
und dann wird eine Dotierungsschicht 8a des ersten Leitungstyps
in einer p-Wanne des ersten Leitungstyps, zum Beispiel des Halbleitersubstrats 1 ausgebildet.
Danach wird, wie in 40 gezeigt ist, Dotierstoff
des ersten Leitungstyps durch Ionenimplantation implantiert, wodurch
eine Dotierungsschicht 14a, die eine Dotierstoffkonzentration
aufweist, die niedriger als diejenige des Dotierungsbereichs 7b der
achten Ausführungsform
ist, ausgebil det wird. Dann wird, wie in 41 gezeigt
ist, Dotierstoff bei niedriger Energie implantiert und eine Dotierungsschicht 13a,
die eine Dotierstoffkonzentration aufweist, die niedriger als diejenige
der Dotierungsschicht 6b der achten Ausführungsform
ist, ausgebildet.
-
Wie
in 42 gezeigt ist, wird danach ein Resistmuster 19 auf
einem Bereich, in dem die LOCOS-Isolierschicht 16 nicht
ausgebildet worden ist, und außerdem
auf einem Bereich, in dem der Endabschnitt der LOCOS-Isolierschicht 16 angeordnet ist,
der eine Dicke aufweist, die nicht größer ist als ein vorbestimmter
Wert ist, ausgebildet. Mit dem Resistmuster 19 als Maske
wird Dotierstoff des ersten Leitungstyps dann mit Energien implantiert,
die gleich denjenigen sind, die zur Ausbildung der Dotierungsschicht 14a verwendet
wurden, wodurch eine Dotierungsschicht 14b unterhalb der
LOCOS-Isolierschicht 16 ausgebildet wird, die eine Dotierstoffkonzentration
aufweist, die gleich derjenigen der Dotierungsschicht 14 der
achten Ausführungsform
ist.
-
Nach
dem Entfernen des Resistmusters 19 wird ein isolierendes
Material wie eine Siliziumoxidschicht mit einer vorbestimmten Dicke
unter Verwendung einer CVD-Technik oder durch ein Sputterverfahren
oder ähnliches
abgeschieden, wie in 43 gezeigt ist, wodurch eine
Zwischenschicht-Isolierschicht 2 erhalten wird. Dann wird,
wie in 44 gezeigt ist, ein Resistmuster,
das eine Öffnung
für ein Kontaktloch
aufweist, auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 durch
Photogravur (Photolithographie) bemustert. Mit diesem Resistmuster
als eine Ätzmaske
wird die Zwischenschicht-Isolierschicht einem anisotropen Ätzen unterworfen,
wodurch der Randabschnitt der LOCOS-Isolierschicht 16 und
ein Teil der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 entfernt werden
und ein Kontaktloch 3 geöffnet wird. Das Resistmuster 19 wird
dann entfernt.
-
Wie
in 45 gezeigt ist, wird Dotierstoff des zweiten Leitungstyps
wie Phosphor oder Arsen über die
gesamte Oberfläche
des Halbleitersubstrates 1 durch Ionenimplantation implantiert,
wodurch ein Dotierungsbereich 9 unterhalb des Kontaktloches 3 ausgebildet
wird. Vergleichbar zu der Kontaktstruktur, die bei den anderen obigen
Ausführungsformen
beschrieben worden ist, ist die Bodenoberfläche des Dotierungsbereichs 9 in
einem Bereich zwischen der Dotierungsschicht 14a und der
Dotierungsschicht 8 angeordnet. Derart liegt die Bodenoberfläche des Dotierungsbereichs 9 des
zweiten Leitungstyps einem Bereich gegenüber, in dem die Dotierungskonzentration
des Halbleitersubstrates des ersten Leitungstyps niedrig ist.
-
Ein
leitendes Material wie polykristallines Silizium wird dann in dem
Kontaktloch 3 durch eine CVD-Technik, durch ein Sputterverfahren
oder ähnliches
zur Ausbildung des Kontaktleiter 4 begraben bzw. ausgebildet.
Das leitende Material wird außerdem
auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 abgeschieden.
Eine Verbindungs-Abschluß-Schicht 5 wird durch
Mustern des leitenden Materials durch Photogravur (Photolithographie),
anisotropes Ätzen
und ähnliches
erhalten. Auf diese Art und Weise kann die in 39 gezeigte
Kontaktstruktur hergestellt werden.
-
Bei
der Kontaktstruktur, wie sie in 39 gezeigt
ist, ist ähnlich
wie bei den in den ersten bis achten Ausführungsformen gezeigten Kontaktstrukturen die
Bodenoberfläche
des Dotierungsbereiches 9 dem Bereich einer niedrigen Dotierstoffkonzentration
zwischen der Dotierungsschicht 14a und der Dotierungsschicht 8a gegenüberliegend
angeordnet, wodurch eine Verarmungsschicht sich leichter von dem Übergang
erstreckt, wenn eine Spannung an den Kontaktleiter 4 angelegt
wird. Derart wird die Durchbruchsspannung des Kontaktes verbessert.
-
Die
Dotierstoffkonzentration der Schichten 13a und 14a wird
niedrig gemacht, so daß sich
die Verarmungsschicht selektiv mehr in Richtung der Dotierungsschichten 13a und 14a erstreckt,
wenn eine Spannung an den Kontaktleiter 4 angelegt wird.
-
Fünfzehnte
Ausführungsform
-
46 zeigt
eine Schnittansicht einer Kontaktstruktur entsprechend der fünfzehnten
Ausführungsform.
Bei der in 46 gezeigten Kontaktstruktur
ist ein Abschnitt des Kontaktleiters 4 in einem spitzen
Winkel von 70 Grad oder mehr von der Oberflächenebene des Halbleitersubstrates 1 an
einem Ort A, an dem der Kontaktleiter 4 einer Elementisolier(trenn)schicht 20,
d.h. einem inaktiven Bereich gegenüberliegt, begraben. Dementsprechend
ist die wirksame Fläche
des Kontaktleiters 4, die der Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 gegenüberliegt, breiter
ausgebildet.
-
Ein
Herstellungsverfahrensablauf der in 46 gezeigten
Kontaktstruktur wird als nächstes beschrieben.
Wie in 47 gezeigt ist, werden eine Siliziumoxidschicht 21 bzw.
eine Siliziumnitridschicht 22 aufeinanderfolgend mit einer
vorbestimmten Dicke abgeschieden. Dann werden der Teil der Siliziumoxidschicht 21 bzw.
der Siliziumnitridschicht 22 entsprechend in dem Bereich,
in dem eine Elementisolierschicht 20 auszubilden ist, selektiv
entfernt.
-
Wie
in 48 gezeigt ist, wird ein Graben 23, der
eine vorbestimmte Dicke bzw. Tiefe aufweist, durch anisotropes Ätzen ausgebildet.
Die Seitenwand des Grabens 23 an den Endabschnitten der
Siliziumoxidschicht 21 und der Siliziumnitridschicht 22, die
als Maske dienen, wird durch Ätzen
derart ausgebildet, daß er
einen Winkel von mindestens 70 Grad von der Oberflächenebene
des Halbleitersubstrates 1 aufweist.
-
Wie
in 49 gezeigt ist, wird eine Siliziumoxidschicht 24,
die die Elementtrennschicht 20 sein soll, über dem
gesamten Halbleitersubstrat 1 durch eine CVD-Technik, durch
ein Sputterverfahren oder ähnliches
ausgebildet. Die Silizimoxidschicht 24 wird dann selektiv
durch eine Schleifwirkung bzw. ein Abschleifen oder ein ähnliches
Verfahren entfernt, wodurch die Oberfläche der Siliziumnitridschicht 22,
die als eine Maske zum Grabenätzen
ausgebildet ist, freigelegt wird. Das Schleifen wird fortgesetzt,
bis die Oberfläche
der Siliziumnitridschicht 22 und die Oberfläche der
Siliziumnitridschicht 24 dasselbe Niveau erreichen, wodurch
die Elementisolierschicht 20 in die Form kommt, die in
dem Graben 23 begraben ist.
-
Wie
in 50 gezeigt ist, werden die Siliziumnitridschicht 22 und
die Siliziumoxidschicht 21 aufeinanderfolgend selektiv
entfernt. Die Kontaktstruktur, die in 46 gezeigt
ist, kann durch nachfolgende Verfahrensabläufe, die ähnlich zu denjenigen sind,
die nach der Ausbildung der LOCOS-Isolierschicht 16 bei
der achten oder der vierzehnten Ausführungsform verwendet worden
sind, hergestellt werden. Die Kontaktstruktur, die Niedrigkonzentrations-Dotierungsschichten 13a und 14a wie
bei der vierzehnten Ausführungsform
anstelle der Dotierungsschichten 6a und 7a aufweist,
kann alternativ hergestellt werden.
-
Bei
der Kontaktstruktur entsprechend dieser Ausführungsform, die ähnlich zu
derjenigen entsprechend der ersten bis vierzehnten Ausführungsformen ist,
ist die Bodenoberfläche
des Dotierungsbereiches 9 zwischen den Dotierungsschichten 6a, 7a und 8 angeordnet.
Darum erstreckt sich, wenn eine Spannung an dem Kontaktleiter 4 angelegt
wird, eine Verarmungsschicht weit bzw. breit von dem Grenzflächenabschnitt
des Dotierungssbereiches 9. Derart wird die Durchbruchsspannung
des Kontaktes effektiv verbessert.
-
Die
Grenzflächenoberfläche zwischen
dem Endabschnitt der Elementisolierungsschicht 20 und dem
Halbleitersubstrat 1 wird so ausgebildet, daß sie einen
spitzen Winkel von mindestens 70 Grad relativ zu der Oberflächenebene
des Halbleitersubstrates 1 aufweist. Darum kann ohne Erhöhung der Öffnungsfläche des
Kontaktes die wirksame Bodenoberfläche des Kontaktleiters 4 erhöht werden.
Derart erlaubt diese Kontaktstruktur einen guten Kontaktwiderstand.
-
Des
weiteren ist es in einer Kontaktstruktur entsprechend der fünfzehnten
Ausführungsform,
bei der ein Abschnitt der Bodenoberfläche des Kontaktleiters 4 in
einem spitzen Winkel von mindestens 70 Grad relativ zu der Oberfläche des
Halbleitersubstrates 1 geneigt ist, möglich, eine Dotierungsschicht
hinzuzufügen,
die als Source- und Drainbereiche, bei der Anwendung für einen
MIS-Transistor, dient, oder es ist möglich, die Dotierungsschichten 6, 7 und/oder 8 hinzuzufügen, oder
irgendeine zu eliminieren, wie es in den neunten bis dreizehnten
Ausführungsformen
beschrieben worden ist. Des weiteren kann die Größe des Dotierungsbereiches 9 geändert werden. Derart
kann die Durchbruchsspannung des Kontaktübergangs verbessert werden.
-
Sechzehnte
Ausführungsform
-
Bei
den achten bis fünfzehnten
Ausführungsformen
wurde eine Beschreibung der Struktur gegeben, bei der der Kontaktleiter 4 in
dem peripheren Teil der LOCOS-Trennschicht 16 oder der
Elementtrennschicht 20 ausgebildet ist. Eine positionsmäßige Beziehung
zwischen dem Kontaktleiter 4 und der LOCOS-Trennschicht 16 oder
der Elementtrennschicht 20 wird weiter bei dieser Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die 51 bis 55 beschrieben.
-
In
den 51 bis 53 weist
die Kontaktstruktur einen aktiven Bereich 1a auf der Oberfläche des
Halbleitersubstrates 1 und einen Elementtrenn- bzw. isolierungsbereich 25,
der eine LOCOS-Trennschicht 16 und
eine Elementtrennschicht 20 enthält, auf. Bei der obigen Beschreibung
zuvor verwendete Bezugszeichen stellen dieselben oder entsprechende
Teile dar. Eine Schnittansicht, die entlang der Linie m-m in den 51 oder 52 genommen
ist, entspricht einer Kontaktstruktur wie sie durch die 27, 39, 46 oder ähnliche
dargestellt ist.
-
In 51 ist
ein Kontaktleiter 4 auf dem aktiven Bereich 1a und
dem Elementtrennbereich 25, quer über einen Teil der Grenzlinie
derselben liegend ausgebildet. In 52 ist
der Elementtrennbereich 25 gebogen und der Kontaktleiter 4 ist
so ausgebildet, daß er über der
Grenze zwischen dem Elementtrennbereich 25 und dem aktiven
Bereich 1a liegt. In 53 ist
der Kontaktleiter 4 an einem Endabschnitt des linearen
aktiven Bereichs 1a derart angeordnet, daß er über drei
Seiten der Grenze zwischen dem Elementtrennbereich 25 und
dem aktiven Bereich 1a liegt. Auf diese Art und Weise kann
der Kontakt so ausgebildet werden, daß er in verschiedenen Arten über der
Elementtrennschicht 25 liegt bzw. deren Grenze kreuzend
angeordnet ist.
-
Des
weiteren ist, in 54, der Kontaktleiter 4 durch Öffnen des
Kontaktloches 3 in dem Elementtrennbereich 25 und
nachfolgendes Begraben eines leitenden Materials in dem Kontaktloch 3 ausgebildet.
Der aktive Bereich 1a ist in der Umgebung des Kontaktleiters 4 angeordnet
und ausgebildet.
-
Siebzehnte
Ausführungsform
-
55 zeigt
eine Schnittansicht der Kontaktstruktur einer Halbleitervorrichtung
entsprechend einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Draufsicht auf diese Kontaktstruktur kann durch 54 dargestellt
werden, und 55 kann eine Schnittansicht
der Struktur sein, die entlang der Linie n-n in 54 genommen
ist. In 55 stellen die Bezugszeichen,
die zuvor für
die obige Beschreibung verwendet worden sind, dieselben oder entsprechende
Abschnitte dar.
-
Bei
der Kontaktstruktur aus 55 ist
die Elementtrennschicht 25 durch die LOCOS-Trennschicht
ausgebildet. Der Herstellungsverfahrensablauf einer solchen Kontaktstruktur
wird in einer vergleichbaren Art und Weise wie bei den anderen Ausführungsformen
ausgebildet, bis die Zwischenschicht-Isolierschicht 2 ausgebildet
ist. Dann wird das Kontaktloch 3 durch teilweises Ätzen des
Elementtrennbereichs 25 ausgebildet. Dotierstoff des Leitungstyps,
der dem Leitungstyp des Halbleitersubstrates 1 entgegengesetzt
ist, wird von bzw. durch das Kontaktloch 3 implantiert,
wodurch ein Dotierungsbereich 9 in dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet
wird. Ein Kontaktleiter 4 wird dann durch Begraben eines
leitenden Materials in dem Kontaktloch 3 ausgebildet. Eine
Verbindung 5 wird auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 2 in
Kontakt mit dem Kontaktleiter 4 ausgebildet.
-
Entsprechend
der in 55 gezeigten Kontaktstruktur
ist der Kontaktleiter 4 in dem Elementtrennbereich 25 ausgebildet,
und der Dotierungsbereich 9 ist unter dem Elementtrennbereich 25 ausgebildet.
Der Dotierungsbereich 9 liegt dem Halbleitersubstrat 1 einer
niedrigen Konzentration zur Ausbildung eines pn-Übergangs gegenüber. Darum
wird, wenn eine Spannung an den Kontaktleiter 4 angelegt wird,
die Verarmungsschicht leicht bzw. auf leichte Art und Weise vergrößert, und
die Durchbruchsspannung des Kontaktübergangs wird verbessert.
-
Es
ist überflüssig zu
sagen, daß irgendein Herstellungsverfahrensablauf,
der anders als der oben beschriebene ist, verwendet werden kann,
soweit eine Kontaktstruktur, wie sie oben beabsichtigt ist, erhalten
wird.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde so konstruiert, wie sie oben beschrieben
und wie sie oben in verschiedenen Arten und Weisen ausgeführt worden ist,
und sie weist die folgenden Vorteile auf.
-
Bei
einem Aspekt der Erfindung weist die Kontaktstruktur eine Dotierungsschicht
und eine andere Dotierungsschicht des ersten Leitungstyps, die in
dem Halbleitersubstrat des ersten Leitungstyps ausgebildet sind,
auf, und der Maximumpunkt und der Minimumpunkt der Dotierungskonzentration
des ersten Leitungstyps sind mit einem Anstieg in der Tiefe des
Halbleitersubstrates ausgebildet. Die Bodenoberfläche des
Dotierungsbereichs des zweiten Leitungstyps ist zwischen der Dotierungsschicht
und der anderen Dotierungsschicht ausgebildet. Bei der Kontaktstruktur,
die oben beschrieben worden ist, wird eine Verarmungsschicht, die
durch den Übergang gebildet
wird, sich leicht breit ausdehnen, wenn eine Spannung an den Kontakt
angelegt wird. Derart wird eine Übergangsdurchbruchsspannung
des Kontaktes verbessert, und eine Erzeugung eines Leckstroms wird
beschränkt
bzw. verhindert. Daher wird eine Halbleitervorrichtung, die eine
Kontaktstruktur aufweist, mit stabilen Eigenschaften erhalten.
-
Nach
einem anderen Aspekt der Erfindung weist die Kontaktstruktur eine
Dotierungsschicht oder eine Mehrzahl von Dotierungsschichten auf,
wodurch die Anzahl der Minimumpunkte und der Maximumpunkte in dem
Dotierungsprofil und die Position jeder Dotierungsschicht in dem
Substrat gesteuert werden kann. Zusätzlich wird die Bodenoberfläche des
Dotierungsbereichs zwischen dem Maximumpunkt und dem benachbarten
Minimumpunkt, der direkt unterhalb des Maximumpunkts angeordnet
ist, ausgebildet. Dementsprechend neigt eine Verarmungsschicht,
die durch den Übergang
ausgebildet wird, dazu, sich einfach auszudehnen, wenn eine Spannung
an den Kontakt angelegt wird. Darum wird die Übergangsdurchbruchsspannung
des Kontaktes verbessert und die Erzeugung eines Leckstroms kann unterdrückt werden.
Derart wird eine Halbleitervorrichtung, die eine Kontaktstruktur
aufweist, die stabile Eigenschaften zeigt, erhalten.
-
Nach
einem anderen Aspekt der Erfindung weist die Kontaktstruktur eine
Dotierungsschicht des zweiten Leitungstyps, die den selben Leitungstyp
wie denjenigen des Dotierungsbereichs aufweist, die an der Oberfläche des
Halbleitersubstrates ausgebildet ist, auf. Diese Kontaktstruktur
kann bei einem MIS-Transistor
angewandt werden. Derart wird bei der Kontaktstruktur, die Source-
und Drainelektroden aufweist, in einem MIS-Transistor die Bodenoberfläche des
Dotierungsbereiches so ausgebildet, daß sie einem Bereich des ersten
Leitungstyps, der eine niedrige Dotierstoffkonzentration aufweist,
gegenüberliegt.
Daher kann die Übergangsdurchbruchsspannung
des Kontakts verbessert werden. Derart wird eine Halbleitervorrichtung,
die eine Kontaktstruktur mit stabilen Charakteristiken aufweist,
erhalten.
-
Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Kontaktstruktur
einen Kontakt auf, an dem ein Abschnitt dem Elementtrennbereich
gegenüberliegt.
Auch bei dieser Kontaktstruktur liegt die Bodenoberfläche des
Dotierungsbereiches, der unter dem Kontakt ausgebildet, einem Bereich des
ersten Leitungstyps gegenüber,
der eine niedrige Dotierungskonzentration aufweist. Darum wird die Übergangsdurchbruchsspannung
der Kontaktstruktur mit stabilen Eigenschaften erhalten.
-
Bei
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Kontaktstruktur
den Kontaktleiter, der benachbart zu dem Elementtrennbereich ausgebildet
ist, auf, vom dem die Bodenoberfläche teilweise in dem Halbleitersubstrat
in dem Grenzbereich zwischen dem Kontaktleiter und dem Elementtrennbereich
begraben ist. Derart wird die Fläche
der Bodenoberfläche
des Kontakts größer als
in dem Fall gemacht, in dem die Bodenoberfläche des Kontaktes horizontal
entlang einer Hauptoberflächenebene
des Halbleitersubstrates ausgebildet ist. Darum wird ein Kontaktwiderstand
wirksam vermindert, ohne die Größe des Kontaktes
zu erhöhen.
Der begrabene Abschnitt des Kontaktes kann einen erhöhten Winkel von
der Oberfläche
des Substrates haben, durch den die Fläche der Bodenoberfläche verbreitert
bzw. erweitert wird und der Kontaktwiderstand erniedrigt wird. Derart
wird eine Halbleitervorrichtung, die eine Kontaktstruktur aufweist,
mit stabilen Eigenschaften erhalten.
-
In
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Kontaktstruktur
einen Dotierungsbereich und eine fortsetzende Dotierungsschicht
auf. Die Dotierungsschicht ist aus einem ersten Abschnitt einer
niederen Dotierungskonzentration, die den Dotierungsbereich fortsetzt
und sich bis zu einem gewissen Abstand erstreckt und einen zweiten
Bereich einer hohen Dotierungskonzentration, der sich außerhalb
des ersten Abschnittes erstreckt, zusammengesetzt. Wenn eine Spannung
an den Kontaktübergang
angelegt wird, erstreckt sich eine Verarmungsschicht selektiv in
den ersten Abschnitt der Dotierungsschicht, die eine niedrige Dotierstoffkonzentration
aufweist. Darum wird die Übergangsdurchbruchsspannung
des Kontaktes verbessert. Derart wird eine Halbleitervorrichtung
mit einer Kontaktstruktur mit stabilen Eigenschaften erhalten.
-
In
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, in der Kontaktstruktur,
die Größe des Dotierungsbereiches
in einer horizontalen Richtung auf 1,2-mal die Breite des Kontaktdurchmesser
erhöht,
wodurch die Übergangsdurchbruchsspannung des
Kontaktes verbessert werden kann. Derart wird eine Halbleitervorrichtung,
die eine Kontaktstruktur aufweist, mit stabilen Eigenschaften erhalten.
-
In
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, in der Kontaktstruktur,
der Dotierungsbereich des zweiten Leitungstyps in dem Halbleitersubstrat
des ersten Leitungstyps unter dem Kontakt ausgebildet. Die Bodenoberfläche des
Dotierungsbereichs ist an einem Bereich des Halbleitersubstrates zwischen
dem Maximumpunkt und dem darunterliegenden benachbarten Minimumpunkt
des Dotierungsprofiles positioniert. Bei einer solchen Struktur erweitert
sich die Verarmungsschicht einfach an dem Übergang, wenn eine Spannung
an dem Kontakt angelegt ist. Darum wird die Übergangsdurchbruchsspannung
des Kontaktes verbessert und die Erzeugung eines Leckstroms wird
unterdrückt.
Derart wird eine Halbleitervorrichtung, die eine Kontaktstruktur aufweist,
mit stabilen Eigenschaften erhalten.
-
In
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden, in der Kontaktstruktur,
welche keine Dotierungsschicht ausgebildet worden ist, eine Dotierungsschicht
oder Schichten mit ihrem eigenen Dotierungsprofil in dem Halbleitersubstrat
ausgebildet, und eine andere Dotierungsschicht, die unter dem Dotierungsbereich
liegt, wird weggelassen. Die Bodenoberfläche des Dotierungsbereichs
ist an dem Minimumpunkt des Dotierungsprofils angeordnet. Bei einer
solchen Kontaktstruktur erweitert sich eine Verarmungsschicht, die
an der Übergangsposition
ausgebildet ist, einfach, wenn eine Spannung an den Kontakt angelegt
wird, und die Übergangsdurchbruchsspannung
des Kontaktes wird verbessert. Derart wird eine Halbleitervorrichtung,
die eine Kontaktstruktur aufweist, mit stabilen Eigenschaften erhalten.
-
Offensichtlich
sind zahlreiche zusätzliche Modifikationen
und Variationen der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Licht der obigen Lehren möglich. Es
ist daher zu verstehen, daß die vorliegende
Erfindung, innerhalb des Umfangs der nachfolgenden Ansprüche, anders
ausgeführt
werden kann, als insbesondere hier beschrieben worden ist.