DE3135103C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu
seiner Herstellung.
Es sind MOS-Elemente mit polykristallinem Silicium (im fol
genden Poly-Si genannt) als Gate-Material bekannt. Fig. 1
zeigt einen bekannten Aufbau eines solchen Elements. Das
Element besitzt im Silicium-Substrat 11 Diffusionszonen 1,
eine Gate-Isolierschicht 2 und darauf ein Gate 3 aus Poly-
Si. Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen
dem Gate und einer Diffusionszone 1 wird in diesem Fall
eine Feld-Isolierschicht 4 aufgebracht und in diese ent
sprechende Kontaktlöcher geätzt. Eine anschließend aufge
brachte Al-Schicht 5 stellt die Verbindung her. Da die Aus
richtung der Kontaktlöcher auf die zu kontaktierenden Flä
chen nicht mit beliebiger Genauigkeit möglich ist, sind
entsprechend große Flächen vorzusehen, was das Bauelement
insgesamt vergrößert.
Aus der Druckschrift IEEE Transactions on Electron Devices,
Vol. Ed-27, Nr. 8, August 1980, Seiten 1346 bis 1351 ist
ein Halbleiterbauelement bekannt, dessen Aufbau im wesent
lichen dem des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ent
spricht, wobei dort jedoch die "weitere Schicht" und die
"auf dem Substrat ausgebildete Schicht aus polykristallinem
Silicium" ein und dieselbe Schicht sind. Bei diesem Stand
der Technik wird eine leitende Verbindung zwischen einem
Gate aus Poly-Si und einer Diffusionszone im Substrat da
durch erreicht, daß vor dem Aufbringen des Poly-Si die
Gate-Isolierschicht im Bereich der zu kontaktierenden Dif
fusionszone weggeätzt wird, so daß sich die nachfolgend
aufgebrachte Schicht aus polykristallinem Silicium sowohl
über die Gate-Isolierschicht als auch über einen von dieser
nicht isolierten Teil der Diffusionszone erstreckt. Hier
steht also die Gate-Schicht selbst direkt mit dem Substrat
in Verbindung.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 wird üblicherweise von der
Technik der sogenannten Selbstausrichtung Gebrauch gemacht,
d. h. auf der Oberfläche des Substrats wird eine Isolier
schicht ausgebildet und auf dieser die Poly-Si-Schicht. Die
Poly-Si-Schicht wird dann in die Form geätzt, die als Gate-
Schicht erwünscht ist. Dieses Gate dient anschließend als
Maske zum Ätzen der Isolierschicht und für den nachfolgen
den Diffusionsvorgang zum Ausbilden der Diffusionszonen.
Diese mit vielen Vorteilen verbundene Technik der Selbst
ausrichtung ist bei dem vorgenannten Stand der Technik, wo
die Isolierschicht vor dem Aufbringen des Poly-Si geätzt
wird, nicht möglich.
Von dieser Technik der Selbstausrichtung geht auch die
Druckschrift Journal of Applied Physics, Vol. 47, Nr. 4,
April 1976, Seiten 1716 bis 1718 aus. In dieser Druck
schrift wird beschrieben, daß bei der Herstellung eines
MOS-Transistors bei Benutzung des Gates als Maske zur Her
stellung von Source und Drain eine Hinterschneidung bzw.
Hinterätzung der Isolierschicht unter dem Gate auftritt und
diese Hinterschneidung einen ungewollten Kontakt zwischen
dem Gate und dem Substrat zur Folge haben könne. In der
Druckschrift werden Maßnahmen zur Verhinderung dieses
direkten Kontakt beschriebe.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Halbleiterbauelement der
eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem die einzelnen
Bauelemente einen geringen Flächenbedarf haben. Aufgabe der
Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Herstellung des
Bauelements anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen
den Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. die Merkmale des
Patentanspruchs 4 gelöst.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Querschnittansicht eines herkömm
lichen Halbleiter-Bauelements,
Fig. 2a bis 2e Querschnittansichten eines Teils eines
erfindungsgemäßen Halbleiter-Bauelements,
und
Fig. 3 eine Querschnittansicht einer Ausführungs
form der Erfindung.
Der Aufbau und der Herstellungsprozeß eines erfindungs
gemäßen Halbleiter-Bauelements wird durch die Folge der
Fig. 2a bis 2e deutlich.
Gemäß Fig. 2a wird ein Halbleiter-Bauelement gebildet
durch Ausbildung eines Musters in dem Poly-Si, Ätzen
einer Gate-Oxidschicht und Eindiffundieren von Fremd
stoffen. Bis hierhin entsprechen die Herstellungsschritte
des erfindungsgemäßen Halbleiter-Bauelements dem bekannten
Verfahren. Nun wird die Gate-Isolierschicht 2 unter dem
Poly-Si-Gate 3 unterschnitten. Danach wird durch chemi
sches Dampf niederschlagen (CVD-Verfahren) eine SiO2-
Schicht 6 durch Wachstum erzeugt, und ein Teil der CVD-
Schicht, nämlich dort, wo ein elektrischer Kontakt zwi
schen dem Poly-Si-Gate 3 und einer diffundierten Substrat
schicht 1 entstehen soll, wird durch Foto-Ätzen entfernt
(Fig. 2b).
Dann wird auf der gesamten Oberfläche eine dünne
Poly-Si-Schicht durch Wachstum aufgebracht. Hierdurch
entsteht die zweite Poly-Si-Schicht 7 (Fig. 2c).
Die Dicke dieser zweiten Poly-Si-Schicht liegt zwi
schen 50 und 150 nm. Als nächstes wird die zweite Poly-
Si-Schicht 7 mittels CF4-Plasma usw. entfernt oder durch
thermisches Oxidieren oder Anodisieren in eine Silizium
oxidschicht umgewandelt (Fig. 2d). Bei diesem Verarbei
tungsschritt bleibt, wie in Fig. 2d zu sehen ist, lediglich
ein Teil der zweiten Poly-Si-Schicht 7 unterhalb des Poly-
Si-Gates stehen, nämlich dort, wo die Gate-Isolierschicht
unterschnitten ist. Dieses stehenbleibende Poly-Si 8
verbindet das Poly-Si-Gate 3 mit der diffundierten Sub
stratschicht 1. Danach werden durch Wärmebehandlung bei
geeigneter Temperatur (900 bis 1000°C) Fremdstoffe auf
dem Poly-Si-Gate 3 und der diffundierten Substratschicht
1 in das Poly-Si 8 diffundiert, und anschließend steht
der fertige ohmsche Kontakt zwischen dem Poly-Si-Gate 3
und der diffundierten Substratschicht 1 zur Verfügung.
Dann wird mittels des CVD-Verfahrens die zweite Feld-
Isolierschicht 12 aufgebracht (Fig. 2e). Anschließende
Verfahrensschritte, wie z. B. das Foto-Ätzen zur Bildung
von Kontaktlöchern, Aluminium-Aufbringung und Foto-Ätzen
einer Al-Schicht entsprechen dem Stand der Technik.
Zusätzlich zu dem oben geschilderten Verfahren sind
einige andere Verfahren zum Verbinden des Poly-Si-Gates
3 mit der diffundierten Substratschicht 1 über das zweite
Poly-Si 8 verfügbar. Hierzu sollen zwei Verfahren betrach
tet werden. Nachdem die Gate-Oxidschicht geätzt ist,
kann das zweite Poly-Si 7 aufgebracht werden, und es
können Fremdstoffe eindiffundiert werden. (Werden in
das zweite Poly-Si 7 Fremdstoffe eindiffundiert, so
diffundieren sie auch in die unter dem zweiten Poly-Si 7
gelegene diffundierte Substratschicht ein.) Danach wird
das zweite Poly-Si mit Ausnahme des für die Verbindung
von Poly-Si-Gate und diffundierter Substratschicht vor
gesehenen Teils durch Foto-Ätzen entfernt. Nun verbleibt
lediglich Poly-Si 8 für die Verbindung des Poly-Si-Gates
und der diffundierten Substratschicht. Ein anderes Ver
fahren besteht darin, nach der Ausbildung des Musters
des Poly-Si denjenigen Teil einer Gate-Oxidschicht, wo
ein Kontakt zwischen dem Poly-Si-Gate 3 und der diffun
dierten Substratschicht 1 zu bilden ist, durch Foto-
Ätzen zu entfernen. Dann wird die zweite Poly-Si-Schicht 7
aufgebracht. Das zweite Poly-Si 7 wird derart geätzt,
daß lediglich das zweite Poly-Si-Stück 8 unter dem
Poly-Si-Gate 3 stehenbleibt, d. h. nur in demjenigen
Teil, der in der Nähe des Endes des Poly-Si-Gates 3
unterschnitten ist.
Durch die Erfindung ist es möglich, elektrischen
Kontakt zwischen dem Poly-Si-Gate und der diffundierten
Substratschicht zu erhalten, wobei nur ein geringer
Flächenbedarf für diesen elektrischen Kontakt notwendig
ist. Hierdurch kann der Integrationsgrad des ICs be
trächtlich verbessert werden.
Die Erfindung kann auch bei einer Anordnung Anwendung
finden, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Hier ist an
stelle des Poly-Si-Gates eine Siliziumoxid-Isolierschicht,
wie z. B. Siliziumnitrid, verwendet, welches durch Ätz
mittel nicht leicht zu ätzen ist und daher einen äußerst
feinen Strompfad auf der ersten Feld-Isolierschicht 10
bildet. Dieser Strompfad kann als normale Leitung oder
als Widerstand Verwendung finden. Durch Anwendung der
erfindungsgemäßen Lehre bei integrierten Schaltungen
ist eine hohe Genauigkeit und ein äußerst geringer Platz
bedarf der Verbindungen in einem IC zu erwarten.
Claims (4)
1. Halbleiterbauelement, umfassend ein Halbleitersub
strat (11), eine auf dem Substrat (11) ausgebildete Iso
lierschicht (2), eine direkt auf der Isolierschicht (2)
ausgebildete weitere Schicht (3) aus einem elektrisch lei
tenden oder einem isolierenden Material und eine auf dem
Substrat (11) ausgebildete Schicht aus polykristallinem Si
licium (8), dadurch gekennzeichnet, daß die
weitere Schicht (3; 9) an wenigstens einer Seite über den
Rand der Isolierschicht (2; 10) in einem Maße übersteht,
wie dies bei Hinterätzung der Isolierschicht (2; 10) der
Fall ist, und die Schicht aus polykristallinem Silicium (8)
sich überwiegend direkt unterhalb dem überhängenden Teil
der weiteren Schicht (3; 9) und angrenzend an die Isolier
schicht (2; 10) erstreckt.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schicht aus poly
kristallinem Silicium (8) eine elektrisch leitende Verbin
dung zwischen dem Halbleitersubstrat (11) und der aus elek
trisch leitendem Material gebildeten weiteren Schicht (3)
herstellt.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die weitere Schicht (9)
aus isolierendem Material besteht und daß die Schicht aus
polykristallinem Silicium (8) gegenüber dem Halbleitersub
strat (11) elektrisch isoliert ist und als Widerstand oder
Stromleiter ausgebildet ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauele
ments nach Anspruch 1, bei dem
auf einem Halbleitersubstrat (11) eine Isolierschicht (2; 10) ausgebildet wird,
die Isolierschicht (2; 10) einem Ätzprozeß unterzo gen wird,
direkt auf der Isolierschicht (2; 10) eine weitere Schicht (3; 9) aus elektrisch leitendem oder aus isolieren dem Material ausgebildet wird, und
eine Schicht aus polykristallinem Silicium (8) ausge bildet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zuerst auf der Isolierschicht (2) die weitere Schicht (3) ausgebildet und strukturiert wird, daraufhin die Isolierschicht (2; 10) derart geätzt wird, daß die wei tere Schicht (3; 9) infolge Hinterätzung an wenigstens einer Seite über den Rand der Isolierschicht übersteht und
daß man auf der gesamten Oberfläche einen zusammen hängenden Film aus polykristallinem Silicium aufwachsen läßt, und diesen dann durch Plasmaätzen mit der weiteren Schicht als Maske bis auf die Schicht aus polykristallinem Silicium (8) im Bereich der Hinterätzung unter der weiteren Schicht (3; 9) entfernt.
auf einem Halbleitersubstrat (11) eine Isolierschicht (2; 10) ausgebildet wird,
die Isolierschicht (2; 10) einem Ätzprozeß unterzo gen wird,
direkt auf der Isolierschicht (2; 10) eine weitere Schicht (3; 9) aus elektrisch leitendem oder aus isolieren dem Material ausgebildet wird, und
eine Schicht aus polykristallinem Silicium (8) ausge bildet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zuerst auf der Isolierschicht (2) die weitere Schicht (3) ausgebildet und strukturiert wird, daraufhin die Isolierschicht (2; 10) derart geätzt wird, daß die wei tere Schicht (3; 9) infolge Hinterätzung an wenigstens einer Seite über den Rand der Isolierschicht übersteht und
daß man auf der gesamten Oberfläche einen zusammen hängenden Film aus polykristallinem Silicium aufwachsen läßt, und diesen dann durch Plasmaätzen mit der weiteren Schicht als Maske bis auf die Schicht aus polykristallinem Silicium (8) im Bereich der Hinterätzung unter der weiteren Schicht (3; 9) entfernt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KABUSHIKI KAISHA SUWA SEIKOSHA, SHINJUKU, TOKIO-TO |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |