DE3888457T2

DE3888457T2 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung.

Info

Publication number: DE3888457T2
Application number: DE3888457T
Authority: DE
Inventors: Takashi Furuta; Shuichi Nishida
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-11-13
Filing date: 1988-11-03
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2008-11-04
Also published as: US5113234A; KR920007448B1; EP0317132A1; JPH01128568A; KR890008949A; EP0317132B1; DE3888457D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung, wobei die Vorrichtung einen Dotierstoffdiffusionsbereich der auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, und eine auf der Oberfläche eines Isolationsfilms auf dem Halbleitersubstrat ausgebildete Verdrahtung auf stabile Weise mittels eines in dem Isolationsfilm ausgebildeten Kontaktlochs verbinden kann.
Bei einer Halbleitervorrichtung wird allgemein ein Oxidfilm zur Trennung von Elementen auf selektive Weise auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats gebildet, und ein Dotierstoffdiffusionsbereich wird in dem Halbleitersubstrat zwischen solchen Oxidfilmen gebildet. Ein Isolationsfilm wird auf dem Halbleitersubstrat gebildet, und eine Verdrahtung wird auf diesem Isolationsfilm ausgebildet. Der Dotierstoffdiffusionsbereich und die Verdrahtung werden mittels eines in dem Isolationsfilm gebildeten Kontaktlochs miteinander verbunden.
Wenn nun das Gebiet des Kontaktlochs breiter ist als das Gebiet des Dotierstoffdiffusionsbereichs, geht ein Teil des Kontaktlochs bis zu dem Oxidfilm zum Trennen der Elemente, der angrenzend an den Dotierstoffdiffusionsbereich vorhanden ist. Folglich kontaktiert das in dem Kontaktloch ausgebildete Materials der Verdrahtung direkt das Halbleitersubstrat, was ein sogenanntes Stromleck verursacht. Um dieses Problem zu vermeiden, wird das Gebiet des Kontaktlochs normalerweise kleiner gewählt als das Gebiet des Dotierstoffdiffusionsbereichs. Daneben wird die Lage zum Bilden des Kontaktlochs an einer von den Oxidfilmen, die zum Trennen der Elemente in jeder Richtung an den Dotierstoffdiffusionsbereich angrenzen, entfernten Lage gewählt.
Da mittlerweile die integrierten Halbleiterschaltkreise in der Integration sehr viel weiter fortgeschritten sind und die Halbleiterelemente kleiner werden, wird das Gebiet zwischen den Oxidfilmen zum Trennen der Elemente kleiner und das Gebiet des in einem solchen Gebiet ausgebildeten Dotierstoffdiffusionsbereichs tendiert ebenfalls zu einer geringeren Größe. Folglich wird das Gebiet des Kontaktlochs kleiner.
Wenn das Gebiet des Kontaktlochs kleiner wird, wird der Kontaktwiderstand zwischen dem Dotierstoffdiffusionsbereich und der Verdrahtung groß. Zudem wird der Abstand zwischen dem Rand des Kontaktlochs und der Kante des Oxidfilms zum Trennen der Elemente umso kürzer, je kleiner das Gebiet des Dotierstoffdiffusionsbereichs ist. Folglich verringern sich die Freiräume bei der Musterstrukturierung zwischen dem Dotierstoffdiffusionsbereich und dem Kontaktloch, und das Positionieren der beiden wird extrem schwierig.
Die GB-A-2075255 offenbart ein Verfahren zum Überwinden der durch Fehlausrichtung der verschiedenen bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung verwendeten Masken verursachten Probleme. Wenn eine solche Fehlausrichtung vorkommt, ist es möglich, daß ein Kontaktloch, das vollständig innerhalb eines Dotierstoffdiffusionsbereichs sein sollte, tatsächlich die Kante dieses Bereichs überlappt. Um dadurch verursachte Probleme zu vermeiden, wird ein weiterer Diffusionsbereich, der den ersten überlappt, nach der Bildung des Kontaktlochs gebildet.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten:
Bilden eines Oxidfilms, der einen einen aktiven Bereich einer Halbleitervorrichtung auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats eines ersten Leitfähigkeitstyps umgebenden Trennbereich bestimmt,
Bilden eines ersten Dotierstoffdiffusionsbereichs eines zweiten Leitfähigkeitstyps in dem aktiven Bereich, wobei wenigstens ein Randabschnitt des ersten Dotierstoffdiffusionsbereichs an wenigstens einen Randabschnitt des Trennbereichs angrenzt;
Bilden eines Isolationsfilms über der Oberfläche des Halbleitersubstrats und des Oxidfilms;
Bilden eines Kontaktlochs in dem Isolationsfilm durch Ätzen des Isolationsfilms und des Oxidfilms, wobei des Kontaktloch eine Öffnung im allgemeinen über dem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich schafft, und wobei ein erster Randabschnitt des Kontaktlochs nicht über dem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich, sondern über dem den Trennbereich bestimmenden Oxidfilm angeordnet ist; und ein zweiter Randbereich des Kontaktlochs über dem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich angeordnet ist;
Ausbilden eines leitfähigen Films in elektrischem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat und dem ersten, in dem Kontaktloch freiliegenden Dotierstoffdiffusionsbereich;
Bilden eines zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps in dem Halbleitersubstrat innerhalb des Kontaktlochs durch den leitfähigen Film, wobei der zweite Dotierstoffdiffusionsbereich teilweise den ersten Dotierstoffdiffusionsbereich überlappt, die zusammen einen einzigen Dotierstoffdiffusionsbereich mit einer Fläche bilden, die größer als die des ersten Dotierstoffdiffusionsbereichs ist; und
Bilden einer elektrisch mit dem leitfähigen Film in dem Kontaktloch und damit mit dem ersten und zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich über im wesentlichen der ganzen Fläche der ersten und zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiche verbundenen Elektrode.
Es ist folglich ein hauptsächlicher Vorteil des Verfahrens dieser Erfindung, daß eine Vorrichtung geschaffen wird, bei der die Kontaktfläche zwischen der Verdrahtung und dem Dotierstoffdiffusionsbereich erhöht ist und der Kontaktwiderstand verringert ist, sogar wenn die Fläche zwischen den Oxidfilmen zur Trennung der Elemente klein ist und deshalb die Fläche des in einem solchen Gebiet ausgebildeten Dotierstoffdiffusionsbereichs klein ist.
Es ist ein weiterer Vorteil dieser Erfindung, daß in einem derartigen Herstellungsverfahren das Positionieren des Dotierstoffdiffusionsbereichs und des Kontaktlochs sehr einfach sein kann durch Erhöhen des Freiraums zur Musterstrukturierung.
Es ist ein weiterer Vorteil dieser Erfindung, daß ein solches Herstellungsverfahren ein ziemlich einfaches Ausbilden des Kontaktlochs selbst ermöglicht, so daß die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Dotierstoffdiffusionsbereich und der Verdrahtung verbessert werden kann.
Diese und andere Merkmale dieser Erfindung werden besser verstanden werden, wenn die Erfindung in bezug auf die Zeichnungen im folgenden ausführlich beschrieben wird.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung eines Stadiums in dem Verfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das auf die Bildung eines ersten Isolationsfilms auf der Halbleitervorrichtung folgt; und
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Stadiums des Verfahrens gemäß der gleichen Ausführungsform, das auf die Bildung der Verdrahtungsebene der Vorrichtung folgt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im nachfolgenden beschrieben, wobei auf die Querschnittsansichten der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Herstellungsschritte Bezug genommen wird.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Teil eines Transistorelements und einen Randteil einer Halbleitervorrichtung eines MOS-Typs.
Eine vorbestimmte Oberfläche eines P-Typ Siliziumsubstrats 1 wird selektiv oxidiert und Oxidfilme 2, 2 zum Trennen der Elemente werden gebildet. Danach wird durch ein herkömmliches Verfahren ein Gate-Oxidfilm 3 und eine Gate-Elektrode 4 nahe der Mitte zwischen den Oxidfilmen 2, 2 zum Trennen der Elemente gebildet. Nachfolgend wird durch ein Selbstausrichtverfahren unter Verwendung der Gate-Elektrode 4 als Maske ein Dotierstoff auf der Oberfläche des P-Typs Siliziumsubstrats 1 diffundiert und ein erster N&spplus;-Diffusionsbereich 5 wird als Drain- und Source-Bereich ausgebildet. Weiter wird ein erster Isolationsfilm 6 auf der gesamten Oberfläche des P-Typ Siliziumsubstrats 1 ausgebildet. Auf diese Weise wird der Aufbau eines MOS- Transistors eines N-Kanal-Typs vollständig ausgeführt.
Wie in der Fig. 2 gezeigt wird, wird als nächstes ein erstes Kontaktloch 7 in dem ersten Isolationsfilm 6 ausgebildet. Ein Teil des Rands dieses ersten Kontaktlochs 7 steht von dem Ende des ersten N&spplus;-Diffusionsbereichs 5 vor, der eine ausreichende Breite hat, um die Kante des Oxidfilms 2 zum Trennen der Elemente angrenzend an den ersten N&spplus;-Diffusionsbereich 5 zu eliminieren. Daher wird bei diesem Schritt ein Teil des P-Typs Siliziumsubstrat 1 direkt in dem ersten Kontaktloch 7 freigelegt. Danach werden leitfähige Filme auf den Boden der inneren Wand und den oberen Randteilen des ersten Kontaktlochs 7 ausgebildet. Als leitfähiger Film 8 kann Polysilizium oder Polysilicid verwendet werden. Durch den leitfähigen Film 8 werden Phosphor-Ionen (P&spplus;) bei einer Beschleunigungsspannung von 100 keV und einer Dosis von 1 · 10¹&sup5;/cm implantiert, und weiter wird eine Wärmebehandlung zur Aktivierung ausgeführt, wobei ein zweiter N&spplus;-Diffusionsbereich 9 in dem P-Typ Siliziumsubstrat 1 gebildet wird. Der zweite N&spplus;-Diffusionsbereich 9 erstreckt sich von unterhalb des Oxidfilms 2 zur Trennung der Elemente nahezu zu der Gate-Elektrode 4. Deshalb ist der zweite N&spplus;-Diffusionsbereich 9 auch in dem Teil des P-Typ Siliziumsubstrats 1 ausgebildet, der direkt in dem ersten Kontaktloch 1 offengelegt wurde. Daher bildet der Kontaktfilm 8 einen ohmschen Kontakt mit den ersten und zweiten N&spplus;-Diffusionsbereichen 5 und 9. Es ergibt sich, daß die ersten und zweiten N&spplus;-Diffusionsbereiche 5 und 9 sich teilweise überlappen, um einen einzigen N&spplus;-Diffusionsbereich zu bilden, dessen wesentliche Fläche größer ist als die Fläche des ersten N&spplus;-Diffusionsbereichs 5. Diese ohmsche Kontaktfläche erstreckt sich über fast die gesamte Oberfläche der ersten und zweiten N&spplus;-Diffusionsbereiche 5 und 9.
Später wird ein zweiter Isolationsfilm 10 auf der Oberfläche des ersten Isolationsfilms 6 und ein zweites Kontaktloch 11 in dem zweiten Isolationsfilm 10 gebildet, um den leitfähigen Film 8 mit der auf dem zweiten Isolationsfilm 10 ausgebildeten Verdrahtung 12 zu verbinden. Das zweite Kontaktloch 11 ist groß genug, daß sein innerer Umfang nahe an dem am weitesten außenliegenden Umfang des leitfähigen Films 8 sein kann.
Schließlich wird die Verdrahtungsebene aus Aluminium oder ähnlichem auf der Oberfläche des zweiten Isolationsfilms 10 und innerhalb des zweiten Kontaktlochs 11 ausgebildet, und dann wird die Verdrahtungsebene in ein benötigtes Muster strukturiert. Als Folge sind die ersten und zweiten N&spplus;-Diffusionsbereiche 5 und 9 mit der Verdrahtung 12 über den leitfähigen Film 8 verbunden.
Wie hier beschrieben wird, ist es gemäß dieser Ausführungsform möglich, das erste Kontaktloch 7 über eine Fläche von solcher Größe auszubilden, daß sie über den ersten N&spplus;-Diffusionsbereich 5 vorsteht, und die Kante des Oxidfilms 2 zum Trennen der Elemente entfernt. Mit anderen Worten, es ist möglich, das erste Kontaktloch mit einer ausreichend großen Fläche zu bilden, die nicht durch die Fläche des ersten N&spplus;-Diffusionsbereich 4 oder die Kante des Oxidfilms 2 zum Trennen der Elemente bestimmt ist. Darüber hinaus wird die ohmsche Kontaktfläche ausreichend groß, weil der leitfähige Film 8 in dem ersten Kontaktloch 7 mit einer großen Fläche ausgebildet wird und dieser leitfähige Film 8 in Kontakt mit dem Diffusionsbereich gebracht wird. Daher kann der Kontaktwiderstand zwischen dem Diffusionsbereich und der Verdrahtung ausreichend verringert werden. Zudem wird der leitfähige Film 8 in diesem ersten Kontaktloch 7 ausgebildet, und dann wird der zweite N&spplus;-Diffusionsbereich 9 in dem P-Typ Siliziumsubstrat 1 durch diesen leitfähigen Film 8 hindurch gebildet. Es ist folglich möglich, den Diffusionsbereich mit einer geeigneten Größe und einer geeigneten Lage entsprechend der Größe und Lage des ersten Kontaktlochs 7 auszubilden. Da zum Positionieren des ersten N&spplus;-Diffusionsbereichs 5 und des ersten Kontaktlochs 7 eine ausreichend große Aurichttoleranz zum Anpassen der Maske im Vergleich zum Stand der Technik geschaffen wird, ist dies deshalb sehr effektiv zum Verbessern der Herstellbarkeit einer Halbleitervorrichtung.
Da zudem das erste Kontaktloch 7 in dem ersten Isolationsfilm 6 gebildet wird, kann das Verhältnis von Weite zu Tiefe (A/B in Fig. 2) des ersten Kontaktlochs verringert werden. Als Folge davon ist das Bilden des ersten Kontaktlochs 7 einfacher und Fehler beim Herstellen des ersten Kontaktlochs 7 können verringert werden. Weiter wird durch Ausbildung des oberen Endbereichs des leitfähigen Films 8 bis über den ersten Isolationsfilm 6 das zweite Kontaktloch 11, das größer als das erste Kontaktloch 7 ist, in dem zweiten Isolationsfilm 10 auf dem leitfähigen Film 8 gebildet, so daß die Bildung des zweiten Kontaktlochs 11 einfacher ist, und daß der ohmsche Kontakt zwischen dem leitfähigen Film 8 und der Verdrahtung 12 äußerst stabil wird.
Als leitfähiger Film 8 kann Polysilizium und Polysilicid verwendet werden, und wenn Polysilicid verwendet wird, kann der Kontaktwiderstand zwischen dem Diffusionsbereich und der Verdrahtung äußerst stark verringert werden. In dieser Ausführungsform wurde ein P-Typ Siliziumsubstrat als Halbleitersubstrat verwendet. Es ist jedoch auch möglich, ein N-Typ Siliziumsubstrat als das Halbleitersubstrat zu verwenden und P&spplus;-Diffusionsbereiche als Source- und Drain-Bereiche auszubilden.

Claims

1. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten:

Bilden eines Oxidfilms (2), der einen einen aktiven Bereich einer Halbleitervorrichtung auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps umgebenden Trennbereich bestimmt,

Bilden eines ersten Dotierstoffdiffusionsbereichs (5) eines zweiten Leitfähigkeitstyps in dem aktiven Bereich, wobei wenigstens ein Randabschnitt des ersten Dotierstoffdiffusionsbereichs an wenigstens einen Randabschnitt des Trennbereichs angrenzt;

Bilden eines Isolationsfilms (6) über der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) und des Oxidfilms (2);

Bilden eines Kontaktlochs (7) in dem Isolationsfilm (6) durch Ätzen des Isolationsfilms (6) und des Oxidfilms (2), wobei das Kontaktloch im allgemeinen den ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (5) nach oben freilegt, und wobei ein erster Randabschnitt des Kontaktlochs nicht über dem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (5), sondern über dem Oxidfilm (2), der den Trennbereich bestimmt, angeordnet ist; und ein zweiter Randabschnitt des Kontaktlochs über dem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (5) angeordnet ist;

Bilden eines leitfähigen Films (8), der in elektrischem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat (1) und dem ersten, in dem Kontaktloch (7) freiliegenden Dotierstoffdiffusionsbereich (5) steht;

Bilden eines zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichs (9) eines zweiten Leitfähigkeitstyps in dem Halbleitersubstrat (1) innerhalb des Kontaktlochs (7) durch den leitfähigen Film (8) hindurch, wobei der zweite Dotierstoffdiffusionsbereich (9) teilweise den ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (5) überlappt, um zusammen einen einzigen Dotierstoffdiffusionsbereich mit einer Fläche größer als der des ersten Dotierstoffdiffusionsbereichs (5) zu bilden; und

Bilden einer Elektrode (12), die elektrisch mit dem leitfähigen Film (8) in dem Kontaktloch (7) und damit mit den ersten und zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichen (5, 9) über im wesentlichen die gesamte Fläche der ersten und zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiche (5, 9) verbunden ist.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1 zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei der leitfähige Film (8) Polysilizium oder Polysilicid umfaßt.