DE4228679A1

DE4228679A1 - Kontaktstruktur und verfahren zu deren herstellung sowie halbleiterspeichereinrichtung und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE4228679A1
Application number: DE4228679A
Authority: DE
Inventors: Kaoru Motonami
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1993-03-11
Anticipated expiration: 2012-08-29
Also published as: DE4228679C2; KR960012573B1; ITMI922032A1; ITMI922032A0; IT1256415B; KR930005203A; US5614745A; JPH05114579A; JP2756886B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben, insbesondere auf eine Kontaktstruktur, die zwei leitende Schichten durch eine isolierende Schicht mit einer Öffnung hindurch in Kontakt bringt, und ein Verfahren zur Herstellung derselben, sowie auf eine Halbleiterspeichereinrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM), der zur wahlfreien Eingabe/Ausgabe von Daten in der Lage ist, ist als Halbleitereinrichtung bekannt.

Fig. 23 ist eine Aufbau-Querschnittsdarstellung zum Beschreiben einer Kontaktstruktur für eine Verbindung in einem herkömmlichen DRAM. Wie Fig. 23 zeigt, enthält ein DRAM ein Siliziumsubstrat 41, dicke Trennoxidschichten 43, die um einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt auf einem Siliziumsubstrat 41 gebildet sind, n-Dotierungsdiffusionsge biete 49, die im Siliziumsubstrat 41 zwischen den dicken Oxidschichten 43 gebildet sind, und jeweils eine Source/Drain eines MOS-Transistors bilden, n-Dotierungsdiffusionsgebiete 44, die benachbart zu den dicken Trennoxidschichten 43 gebildet sind, p-Dotierungsdiffusionsgebiete 42, die unter den jeweiligen Trennoxidschichten 43 gebildet sind, Zellplatten 46, die jeweils auf dem n-Dotierungsdiffusionsgebiet 44 mit einer dazwischengelegten Kondensator-Gateisolierschicht 45 gebildet sind, und Gateelektroden 48, die jeweils auf dem Siliziumsub strat 41 zwischen benachbarten n-Dotierungsdiffusionsgebieten 49 mit einem dazwischengelegten Gateoxidfilm 47 gebildet sind. Der DRAM enthält weiter Isolationsoxidschichten 50, die so gebildet sind, daß sie die gesamte Oberfläche bedecken und ein Kontaktloch 50a auf einem der n-Dotierungsdiffusionsgebiete 49, die einen MOS-Transistor bilden, haben, eine polykristalline Siliziumschicht 51a, die so gebildet ist, daß sie die Isola tionsoxidschichten 50 bedeckt und elektrisch mit dem n-Dotie rungsdiffusionsgebiet 49 im Kontaktloch 50a verbunden ist, eine Refraktärmetallsilizidschicht 52, die auf der polykristallinen Siliziumschicht 51a gebildet ist, einen Zwischenschichtisolier film 53, der so gebildet ist, daß er die gesamte Oberfläche bedeckt, und Aluminium-Verbindungsschichten 54, die um einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt auf dem Zwischen schichtisolierfilm 53 gebildet sind.

Die polykristalline Siliziumschicht 51a ist mit Dotanden dotiert, um den Widerstand zu verringern. Die n-Störstellen diffusionsgebiete 44, die Kondensator-Gateisolierschichten 45 und die Zellplatte 46 bilden einen Kondensator zum Speichern einer elektrischen Ladung entsprechend einem Datensignal.

Die polykristalline Siliziumschicht 51 und die Refraktärmetall silizidschicht 52 bilden eine Bitleitung.

Die Fig. 24 bis 28 sind Querschnittsdarstellungen zur Be schreibung eines Herstellungsverfahrens (eines ersten Schrittes bis eines fünften Schrittes) des in Fig. 23 dargestellten her kömmlichen DRAM. Fig. 29 ist eine Draufsicht des DRAM in dem in Fig. 25 dargestellten zweiten Schritt des Herstellungsver fahrens. Fig. 30 ist eine Draufsicht des DRAM in dem in Fig. 28 dargestellten fünften Schritt des Herstellungsverfahrens. Fig. 25 stellt einen Querschnitt längs der Linie X-X in Fig. 29 dar, und Fig. 28 stellt einen Querschnitt längs der Linie X-X in Fig. 30 dar.

Jetzt wird unter Bezugnahme auf die Fig. 23 bis 30 ein Herstellungsverfahren für eine Kontaktstruktur zur Verbindung in einem herkömmlichen DRAM beschrieben.

Zuerst werden, wie in Fig. 24 dargestellt, p-Dotierungsionen selektiv in das p-Siliziumsubstrat 41 implantiert. Dann werden durch thermische Oxidation p-Dotierungsdiffusionsgebiete 42 zum Verhindern einer Inversion und eine dicke Trennoxidschicht 43 gebildet. n-Dotierungsionen werden durch ein Ionenimplanta tionsverfahren o. ä. in das Siliziumsubstrat 41 implantiert. n-Dotierungsdiffusionsgebiete 44 werden durch eine Wärmebehand lung gebildet. Eine dünne Kondensator-Gateisolierschicht 45 wird durch einen thermischen Oxidationsprozeß oder einen chemischen Gasphasenabscheidungsprozeß (CVD-Prozeß) gebildet. Eine polykristalline Siliziumschicht, die Dotierungen eines vorbestimmten Leitungstyps enthält, wird durch einen CVD-Prozeß o. ä. auf die Kondensator-Gateisolierschicht 45 abgeschieden. Die polykristalline Siliziumschicht wird durch eine photolitho graphische Technik selektiv entfernt, um eine Zellplatte 46 zu bilden. So wird ein Kondensator, der die n-Dotierungsdiffu sionsgebiete 44, den Kondensator-Gateisolierfilm 45 und die Zellplatte 46 enthält, gebildet.

Ein Gateoxidfilm 47 wird auf dem p-Siliziumsubstrat 41 durch ein thermisches Oxidationsverfahren o. ä. gebildet. Eine einzelne Schicht aus polykristallinem Silizium oder ein Zweischichtfilm aus polykristallinem Silizium und Refraktär metallsilizidschichten wird durch einen CVD-Prozeß o. ä. auf dem Gateoxidfilm 47 abgeschieden. Dieser Film wird durch ein photolithographisches Verfahren selektiv entfernt. Dies be wirkt, daß um einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt Gateelektroden 48 gebildet werden. Phosphorionen, die n-Dotanden sind, werden unter Verwendung der Gateelektrode 48 und der Zellplatte 45 als Maske in das Siliziumsubstrat 41 ionenim plantiert. n-Dotierungsdiffusionsschichten 49, die Source-/Drain-Gebiete eines MOS-Transistors werden sollen, werden durch Ausführen einer Wärmebehandlung gebildet. Zu dieser Zeit wird eines der n-Dotierungsdiffusionsgebiete 49 so gebildet, daß es mit dem in einem Kondensator enthaltenen n-Dotierungs diffusionsgebiet 44 verbunden ist.

Als nächstes wird - wie in Fig. 25 dargestellt - eine Isolationsoxidschicht 50 auf der gesamten Oberfläche durch ein Niederdruck-CVD-Verfahren o. ä. abgeschieden. Die Isolations oxidschicht 50 wird selektiv durch eine photolithographische Technik entfernt. Indem dies getan wird, werden Kontaktlöcher 50a gebildet. Genauer werden die Kontaktlöcher 50a durch Aus führen eines selektiven Ätzens durch isotropes Naßätzen und anisotropes reaktives Ionenätzen (RIE) unter Verwendung eines vorbestimmten Resistmusters, das auf der Isolationsoxidschicht 50 als eine Maske gebildet ist, gebildet. Die Anordnung der so gebildeten Kontaktlöcher 50a in der Ebene ist in Fig. 29 dar gestellt.

Als nächstes wird - wie in Fig. 26 dargestellt - eine nicht mit Dotierungsstoffen dotierte polykristalline Siliziumschicht 51 auf der Oberfläche des n-Dotierungsdiffusionsgebietes 49 im Kontaktloch 50a und auf der Oberfläche der Isolationsoxid schicht 50 durch einen Niederdruck-CVD-Prozeß gebildet. Die polykristalline Siliziumschicht 51 wird so gebildet, daß sie eine Dicke von 1000 bis 1500 Å hat.

Als nächstes wird - wie in Fig. 27 dargestellt - Arsen (As), das ein n-Dotant ist, durch einen Ionenimplantationsprozeß in die durch den Pfeil 55 bezeichnete Richtung diffundiert, um den Widerstand der polykristallinen Siliziumschicht 51 zu verringern.

Als nächstes wird - wie in Fig. 28 dargestellt - eine Refraktärmetallsilizidschicht 52 auf der mit Dotierungsstoffen dotierten polykristallinen Siliziumschicht 51a gebildet. Eine Bitleitung wird mit der polykristallinen Siliziumschicht 51a und der Refraktärmetallsilizidschicht 52 ausgeführt. Ein dicker Zwischenschichtisolierfilm 53 wird so gebildet, daß er die ge samte Oberfläche bedeckt. Die Anordnung der Bitleitungen in der Ebene in diesem Zustand ist in Fig. 30 dargestellt. Schließlich wird - wie in Fig. 23 dargestellt - eine Alu miniumschicht durch ein Sputterverfahren auf dem Zwischen schichtisolierfilm 53 gebildet. Die Aluminiumschicht wird durch ein photolithographisches Verfahren gemustert. Es werden Alumi nium-Verbindungsschichten 54 als Hilfswortleitung in einer den Gateelektroden 49 als Wortleitungen entsprechenden Richtung ge bildet. Wie oben beschrieben, hatte die herkömmliche Kontakt struktur zum Anschluß eines DRAM ein n-Dotierungsdiffusionsge biet 49 und eine eine Bitleitung bildende polykristalline Si liziumschicht 51a, die so gebildet sind, daß sie elektrisch durch das Kontaktloch 50a verbunden sind.

Bei der herkömmlichen Kontaktstruktur für eine Verbindung tauchte jedoch das nachfolgende beschriebene Problem auf. Die Fig. 31 bis 35 sind Querschnittsdarstellungen zur Beschrei bung des Bildungsprozesses (eines ersten bis eines fünften Schrittes) der in Fig. 26 dargestellten polykristallinen Siliziumschicht. Fig. 36 ist eine typische Ansicht, die einen Querschnittsaufbau einer CVD-Apparatur zur Bildung der in Fig. 34 dargestellten polykristallinen Siliziumschicht zeigt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 31 bis 36 wird das im herkömm lichen Falle auftretende Problem beschrieben.

Zuerst werden Einzelheiten eines Verfahrens zur Bildung der in Fig. 25 dargestellten polykristallinen Siliziumschicht be schrieben.

Wie in Fig. 31 dargestellt, wird in einer Isolationsoxid schicht 50 ein Kontaktloch 50a so gebildet, daß ein Oberflä chenabschnitt 45a eines n-Dotierungsdiffusionsgebietes 49 freigelegt ist. Der freigelegte Oberflächenteil 49a des n-Dotierungsdiffusionsgebietes 49 reagiert in der Luft mit Was ser (H₂O) oder Sauerstoff (O₂). Dies bewirkt, daß auf der Oberfläche des n-Dotierungsdiffusionsgebietes 49 - wie in Fig. 32 dargestellt - eine natürliche Oxidschicht 61 gebildet wird. Die Dicke der natürlichen Oxidschicht 61 ist etwa 10 Å.

In dem Falle, daß eine polykristalline Siliziumschicht durch einen CVD-Prozeß in einem in Fig. 32 dargestellten Zustand auf der Struktur abgeschieden wird, wird eine CVD-Apparatur, wie in Fig. 36 dargestellt, verwendet. Wie Fig. 36 zeigt, enthält eine CVD-Apparatur einen CVD-Ofen 71 und Heizer 72, die an der Perhipherie des CVD-Ofens 71 angeordnet sind. Im Betrieb wird ein Wafer 73 in einem in Fig. 32 gezeigten Zustand durch eine Zuführungsvorrichtung in den CVD-Ofen 71 eingeschoben.

Wenn der Wafer 73 in einer herkömmlichen CVD-Apparatur mit einem solchen Aufbau in den CVD-Ofen 71 eingesetzt wird, gelangt zusammen mit dem Wafer 73 Luft von außen in den CVD- Ofen 71. Die von außen aufgenommene Luft enthält Sauerstoff O₂. Zu dieser Zeit ist die Temperatur im CVD-Ofen 71 eine hohe Temperatur von mindestens 400°C. Daher bewirkt der in den CVD- Ofen gelangte Sauerstoff O₂ und die Atmosphäre mit hoher Tem peratur ein weiteres Voranschreiten der Oxidation der Ober fläche des Wafers 73. Speziell die freigelegte Oberfläche des n-Dotierungsdiffusionsgebietes 49 wird durch die natürliche Oxidschicht 61 hindurch weiter oxidiert. Im Ergebnis dessen wird auf der Oberfläche des n-Dotierungsdiffusionsgebietes 49 eine dicke Oxidschicht 62 - wie in Fig. 33 dargestellt - gebildet. Die Dicke der dicken Oxidschicht 62 ist etwa 20 bis 30 Å. Eine polykristalline Siliziumschicht 41 wird durch eine CVD-Apparatur - wie in Fig. 34 dargestellt - auf der Struktur in einem in Fig. 33 dargestellten Zustand gebildet. Dann wird - wie in Fig. 35 dargestellt - die polykristalline Silizium schicht 51 (siehe Fig. 34) mit Dotierungsstoffen dotiert. Dadurch wird eine polykristalline Siliziumschicht 51a, die mit Störstellen dotiert ist, gebildet. Dann wird auf der polykri stallinen Siliziumschicht 51a durch ein Sputterverfahren eine Refraktärmetallsilizidschicht 52 gebildet.

Es gab jedoch das Problem, daß es nicht möglich ist, einen befriedigenden ohmschen Kontakt zwischen dem n-Dotierungsdif fusionsgebiet 49 und der polykristallinen Siliziumschicht 51a bei der in Fig. 35 gezeigten Struktur zu erhalten, da die dicke Oxidschicht 62 dazwischenliegt. Nachfolgend wird ein ohmscher Kontakt beschrieben. Fig. 37 ist eine graphische Darstellung der Strom-/Spannungs-Charakteristik zur Beschrei bung eines ohmschen Kontakts. Wie Fig. 37 zeigt, ist ein ohmscher Kontakt ein Kontakt, der es ermöglicht, eine Beziehung linearer Proportionalität zwischen Strom und Spannung zu erhalten. Ein Kontakt, der es nicht ermöglicht, eine solche Beziehung einer linearen Proportionalität zu erhalten, wird als ein nicht-ohmscher Kontakt bezeichnet. Bei einer Kontaktstruk tur zur Verbindung - wie sie in Fig. 35 dargestellt ist - werden das n-Dotierungsdiffusionsgebiet 49 und die polykristal line Siliziumschicht 51a wegen der Existenz der dicken Oxid schicht 62 in einen nicht-ohmschen Kontaktzustand gebracht - wie in Fig. 37 dargestellt. Daher war es wegen der dicken Oxidschicht 62, die auf der Oberfläche des n-Dotierungsdiffu sionsgebietes 49 bei der Gelegenheit des Einführens in eine CVD-Apparatur gebildet wird, schwierig, einen befriedigenden ohmschen Kontakt zwischen dem n-Dotierungsdiffusionsgebiet 49 und der polykristallinen Siliziumschicht 51a zu erhalten.

Verfahren zur Entwicklung einer natürlichen Oxidschicht in einem Vakuum und der Bildung einer polykristallinen Silizium schicht im Vakuum durch einen CVD-Prozeß wurden bereits vorge schlagen. Sie sind beispielsweise in "Paper presented at the 36th Annual Technical Meeting of the Institute of Environmental Sciences", S. 1 bis 6 beschrieben. Die Fig. 38 bis 41 sind Querschnittsdarstellungen zur Beschreibung eines vorgeschlage nen herkömmlichen Bildungsverfahrens (eines ersten Schrittes bis eines vierten Schrittes) einer polykristallinen Silizium schicht unter Verwendung eines CVD-Verfahrens. Unter Bezugnahme auf die Fig. 38 bis 41 wird das vorgeschlagene Verfahren zur Bildung einer polykristallinen Siliziumschicht einfach beschrieben. Zuerst wird - wie in Fig. 38 dargestellt - die Oberfläche eines n-Dotierungsdiffusionsgebietes 83 auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrates 81 durch ein Kontaktloch 82a, das in einer Isolationsoxidschicht 82 gebildet wird, freigelegt. Dann wird auf der Oberfläche des n-Dotierungsdiffusionsgebietes 83 auf die übliche Weise eine natürliche Oxidschicht 84 gebildet. Die natürliche Oxidschicht 84 wird durch Ätzen in einem Vakuum - wie in Fig. 39 dargestellt - entfernt. Dann wird - wie in Fig. 40 dar gestellt - durch einen CVD-Prozeß im Vakuum eine polykristalline Siliziumschicht 85 gebildet. Damit wird entsprechend dem vorgeschlagenen Verfahren zwischen dem n-Dotierungsdiffusions gebiet 83 und der polykristallinen Siliziumschicht 85 keine Oxidschicht gebildet, wenn die polykristalline Siliziumschicht 85 durch einen CVD-Prozeß gebildet wird. Dann wird die polykristalline Siliziumschicht 85 (siehe Fig. 40) mit Dotierungsstoffen dotiert, und eine Silizidschicht 86 wird durch Sputtern - wie in Fig. 41 dargestellt - gebildet. Dann wird auf der gesamten Oberfläche ein Zwischenschichtisolier film 87 aus einer PSG- oder BPSG-Schicht o. ä. gebildet.

Bei Gelegenheit der Bildung des Zwischenschichtisolierfilms 87 wird ein "Reflow"-Prozeß, bei dem eine Bearbeitung in Sauer stoff, Wasserstoff und einer Atmosphäre hoher Temperatur aus geführt wird, zum Einebnen der Oberfläche des Zwischenschicht isolierfilmes 87 verwendet. Damit wird der Oberfläche des Sili ziumsubstrates 81 Sauerstoff zugeführt, und eine Oxidschicht 88 wird an der Grenzfläche zwischen dem Siliziumsubstrat 81 und der Isolationsoxidschicht 82 gebildet. Wenn die Oxidation in der Oxidschicht 88 weiter fortschreitet, wird eine Oxidschicht auch auf der Grenzfläche zwischen dem n-Dotierungsdiffusionsge biet 83 und der polykristallinen Siliziumschicht 85a gebildet. Im Ergebnis dessen taucht das Problem auf, daß es schwierig ist, einen befriedigenden ohmschen Kontakt zwischen dem n-Do tierungsdiffusionsgebiet 83 und der dotierten polykristallinen Siliziumschicht 85a zu erhalten. Außerdem gibt es das Problem, daß eine Hochtemperaturbearbeitung aus Anlaß der Bildung des Zwischenschichtisolierfilmes 87 bewirkt, daß die Dotierungs stoffe, mit denen die dotierte polykristalline Siliziumschicht 85a dotiert ist, in die n-Dotierungsdiffusionsgebiete 83 diffundieren. Wenn Dotierungsstoffe so aus der dotierten poly kristallinen Siliziumschicht 85a in das n-Dotierungsdiffusions gebiet 83 diffundieren, gibt es das Problem, daß die Dotie rungskonzentration des n-Dotierungsdiffusionsgebietes 83 sich ändert. Die Veränderung der Dotierungsstoffe im n-Dotierungs diffusionsgebiet 83 wirft verschiedene Probleme in dem Falle auf, daß die Elemente entsprechend der fortschreitenden Integration der Halbleitereinrichtung miniaturisiert werden. Speziell in dem Fall, daß das n-Störstellendiffusionsgebiet 83 ein Source-/Drain-Gebiet eines MOS-Transistors ist, hat die Diffusion von Dotanden aus der störstellendotierten polykri stallinen Siliziumschicht 85a zur Folge, daß der Abstand zwi schen ihr und dem benachbarten anderen Source-/Drain-Gebiet gering wird. Im Ergebnis dessen ist auch das Problem zu beachten, daß tendenziell ein Einschnürungs-Durchbruch ("punch through") auftritt.

Jetzt wird ein Fall betrachtet, bei dem eine Bitleitung in einem DRAM mit nur einer Silizidschicht ausgeführt wird.

Die Fig. 42 bis 46 sind Querschnittsdarstellungen zur Be schreibung eines herkömmlichen Verfahrens (eines ersten Schrittes bis eines fünften Schrittes) zur Bildung einer Sili zidschicht durch Sputtern. Unter Bezugnahme auf die Fig. 42 bis 46 wird vereinfacht ein Verfahren zur Bildung einer Silizidschicht als Bitleitung durch ein Sputterverfahren beschrieben. Zuerst wird - wie in Fig. 42 dargestellt - in einem vorbestimmten Gebiet auf der Oberfläche des Siliziumsubstrates 91 ein n-Dotierungsdiffusionsgebiet 93 gebildet. Eine Isolationsoxidschicht 92 wird so gebildet, daß auf einem Oberflächenteil 93a des n-Dotierungsdiffusionsgebie tes 93 ein Kontaktloch 92a angeordnet ist. In einem Zustand, in dem der Oberflächenabschnitt 92a des n-Dotierungsdiffusionsge bietes 93 damit freigelegt ist, reagiert der Oberflächenab schnitt 93a mit Wasser oder Sauerstoff in der Luft. Dies bewirkt die Bildung einer natürlichen Oxidschicht 94 - wie in Fig. 43 dargestellt. Wie in Fig. 44 dargestellt, wird die natürliche Oxidschicht 94 durch Sputterätzen entfernt. Nachfolgend wird durch Sputtern eine Silizidschicht 95 gebildet. In dem Falle, daß ein Sputterverfahren wie dieses verwendet wird, wird an der Grenzfläche zwischen der Silizidschicht 95 und dem n-Dotierungsdiffusionsgebiet 94 keine Oxidschicht gebildet.

Wenn jedoch auf der Silizidschicht 95 - wie in Fig. 46 dargestellt - ein Zwischenschichtisolierfilm 96, etwa eine PSG- Schicht gebildet wird, taucht dasselbe Problem auf wie bei dem oben unter Bezugnahme auf Fig. 41 beschriebenen Fall. Speziell bewirkt eine Behandlung bei hoher Temperatur in einer Sauer stoff- und Wasserstoffatmosphäre aus Anlaß der Bildung des Zwischenschichtisolierfilmes 96, daß auf der Grenzfläche zwi schen der Silizidschicht 95 und dem n-Dotierungsdiffusionsge biet 93 eine Oxidschicht 97 gebildet wird. Es gab das Problem, daß dies es unmöglich macht, einen befriedigenden ohmschen Kontakt zu erhalten. Außerdem gab es das Problem, daß eine Behandlung bei hoher Temperatur aus Anlaß der Bildung des Zwi schenschichtisolierfilmes 96 die Störstellen im n-Dotierungs diffusionsgebiet 93 veranlaßt, in die Silizidschicht 95 zu diffundieren. Wenn Dotierungsstoffe im n-Störstellendiffu sionsgebiet 93 in die Silizidschicht 95 diffundieren, wird die Dotandenkonzentration des n-Dotierungsdiffusionsgebietes 93 verringert. Damit gab es das Problem, daß der Widerstand des Kontakts zwischen der Silizidschicht 95 und dem n-Dotierungs diffusionsgebiet 93 erhöht wird.

Wie oben beschrieben, war es bisher schwierig, einen befrie digenden ohmschen Kontakt in einer Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung zu erhalten, und es war schwierig, effektiv eine Konzentrations änderung eines Dotierungsdiffusionsgebietes zu verhindern.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kontaktstruktur und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, die einen befrie digenden ohmschen Kontakt zwischen einer ersten leitenden Schicht und einer zweiten leitenden Schicht in einer Halblei tereinrichtung gewährleisten und eine Änderung in der Dotanden konzentration der ersten leitenden Schicht wirksam verhindern. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, eine Halbleitereinrich tung, die eine entsprechende Kontaktstruktur aufweist, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe soll insbesondere das Wachsen einer Oxidschicht an der Grenzfläche zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht, die durch eine Verbindung miteinander in Kontakt gebracht werden, sowie die Diffusion von Dotierungsstoffen zwischen der ersten und der zweiten leitenden Schicht bei einem Wärmebehandlungsschritt verhindert werden. Auch soll insbesondere wirksam verhindert werden, daß auf der Oberfläche der ersten leitenden Schicht durch von außen zugeführten Sauerstoff in dem Falle, daß in einer herkömmlichen CVD-Apparatur eine zweite leitende Schicht gebildet wird, eine dicke Oxidschicht entsteht. Entsprechend einem Aspekt der Erfindung enthält eine Halbleitereinrichtung eine erste leitende Schicht, eine zweite leitende Schicht, die elektrisch in Kontakt mit der ersten leitenden Schicht steht, und eine zwischen die erste leitende Schicht und die zweite leitende Schicht gelegte nitridierte Oxidschicht, die eine Dicke aufweist, die für das Fließen eines Tunnelstroms zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht ausreicht.

Da die nitridierte Oxidschicht mit einer Dicke, die für das Fließen eines Tunnelstroms ausreicht, zwischen die erste lei tende Schicht und die zweite leitende Schicht gelegt ist, wird die Bildung einer dicken Oxidschicht zwischen der ersten lei tenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht wirksam ver hindert. Außerdem verhindert die nitridierte Oxidschicht, daß Dotierungsstoffe in der ersten leitenden Schicht und Dotie rungsstoffe in der zweiten leitenden Schicht wechselseitig diffundieren.

Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält eine Halbleitereinrichtung eine erste leitende Schicht, eine auf der ersten leitenden Schicht gebildete Isolierschicht mit einer Öffnung, die so gebildet ist, daß der Kontaktabschnitt der ersten leitenden Schicht freigelegt ist, eine auf der Isolier schicht so gebildete zweite leitende Schicht, daß mindestens die Öffnung gefüllt ist, und eine zwischen die erste leitende Schicht und die zweite leitende Schicht in der Öffnung gelegte dünne Schicht, die aus einem Material gebildet ist, das eine Dicke hat, die ausreicht, um das Wandern von Störstellen zwi schen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht zu unterdrücken sowie ohmschen Kontakt zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht herzustellen.

Die zweite leitende Schicht wird so gebildet, daß sie die Öffnung in der Isolierschicht, die auf der ersten leitenden Schicht gebildet ist, ausfüllt, und die dünne Schicht, die aus Material mit einer Dicke gebildet ist, die ausreichend ist, um das Wandern von Störstellen zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht zu verhindern und einen ohmschen Kontakt zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht herzustellen, wird zwischen die erste leitende Schicht und die zweite leitende Schicht in der Öffnung gelegt, so daß Dotierungsstoffe in der ersten leitenden Schicht und Dotierungsstoffe in der zweiten leitenden Schicht wirksam daran gehindert werden, in die jeweils andere Schicht zu diffundieren. Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung, die eine erste leitende Schicht und eine zweite leitende Schicht in Kontakt miteinander aufweist, das die Schritte des Bildens einer natürlichen Oxidschicht auf der ersten leitenden Schicht, des Ausführens einer vorbestimmten Bearbeitung der na türlichen Oxidschicht zur Bildung einer bearbeiteten Oxidschicht mit einer Dicke, die ausreicht, um das Wandern von Störstellen zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht zu verhindern und einen ohmschen Kon takt zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten lei tenden Schicht herzustellen, und des Bildens der ersten leiten den Schicht und der zweiten leitenden Schicht in Kontakt miteinander durch die bearbeitete Oxidschicht aufweist.

Die natürliche Oxidschicht wird auf der ersten leitenden Schicht gebildet, die natürliche Oxidschicht wird bearbeitet, um eine bearbeitete Oxidschicht zu ergeben, deren Dicke aus reicht, um Störstellen daran zu hindern, von der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht herauszu diffundieren, sowie einen ohmschen Kontakt zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht herzustellen, und die erste leitende Schicht und die zweite leitende Schicht werden in Kontakt miteinander durch die bearbeitete Oxidschicht gebildet, so daß Störstellen auch dann wirksam daran gehindert werden, zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht zu diffundieren, wenn in einem späteren Verfahren eine Wärmebehandlung ausgeführt wird. Außerdem wird, wenn eine nitridierte Oxidschicht als bearbeitete Oxidschicht verwendet wird, das Wachsen einer Oxidschicht zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht auch in dem Fall effektiv verhindert, wenn in einem späteren Verfahren eine Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre ausgeführt wird.

Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält eine Halbleitereinrichtung eine erste leitende Schicht, eine zweite leitende Schicht, die mit der ersten leitenden Schicht in Kontakt steht, und eine in einem Kontaktabschnitt zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht gebildete, Stickstoff enthaltende Schicht.

Da die Stickstoffatome enthaltende Schicht im Kontaktabschnitt zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht gebildet ist, wird auch in dem Falle, daß auf der die Stickstoffatome enthaltenden Schicht durch eine herkömmlichen CVD-Apparatur eine polykristalline Siliziumschicht gebildet wird, eine durch von außen in diese Apparatur gelangten Sauerstoff bewirkte Oxidation wirksam verhindert.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung ein Verfahren zur Her stellung einer Halbleitereinrichtung mit einem Aufbau, bei dem eine erste leitende Schicht und eine zweite leitende Schicht in Kontakt miteinander sind, das den Schritt des Bildens einer na türlichen Oxidschicht auf einer ersten leitenden Schicht, den Schritt des Nitridierens der natürlichen Oxidschicht zur Bil dung einer nitridierten Oxidschicht, den Schritt des Entfernens der nitridierten Oxidschicht und den Schritt des Bildens einer zweiten leitenden Schicht aufweist.

Da die auf der ersten leitenden Schicht gebildete natürliche Oxidschicht nitridiert wird, um eine nitridierte Oxidschicht zu bilden, und da die zweite leitende Schicht nach Entfernung der nitridierten Oxidschicht gebildet wird, ist eine Stickstoff enthaltende Schicht in einem Kontaktabschnitt zwischen die erste leitende Schicht und die zweite leitende Schicht gelegt, und eine Oxidation an der Grenzfläche zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht in einem späteren Verfahren wird unterdrückt.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung einer Kontaktstruktur zur Verbindung in einem DRAM nach einer Ausführungsform,

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung, der Kontakt struktur zur Verbindung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines Dotierungsprofils der in Fig. 2 darge stellten Kontaktstruktur zum Verbinden,

Fig. 4 eine graphische Darstellung, die ein Dotierungs profil längs der Linie X-X in Fig. 3 darstellt,

Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines ersten Schrittes eines Herstellungsverfah rens der in Fig. 2 dargestellten Kontaktstruktur zum Verbinden,

Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines zweiten Schrittes des Herstellungsverfahrens der in Fig. 2 dargestellten Kontaktstruktur zum Verbinden,

Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines dritten Schrittes des Herstellungsverfahrens für die in Fig. 2 dargestellte Kontaktstruktur zum Verbinden,

Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines vierten Schrittes des Herstellungsverfahrens der in Fig. 2 dargestellten Kontaktstruktur zum Verbinden,

Fig. 9 eine typische Ansicht einer Lampentemperapparatur zur Bildung einer nitridierten Oxidschicht,

Fig. 10 eine graphische Darstellung zur Beschreibung der Oxidationsbeständigkeit einer nitridierten Oxid schicht,

Fig. 11 eine Querschnittsdarstellung, die eine Kontakt struktur zum Verbinden entsprechend einer zweiten Ausführungsform zeigt,

Fig. 12 eine Querschnittsdarstellung, die eine Kontakt struktur zum Verbinden entsprechend einer dritten Ausführungsform darstellt,

Fig. 13 eine Querschnittsdarstellung, die eine Kontakt struktur zum Verbinden entsprechend einer vierten Ausführungsform darstellt,

Fig. 14 eine Querschnittsdarstellung, die eine Kontakt struktur zum Verbinden in einem DRAM entsprechend einer fünften Ausführungsform darstellt,

Fig. 15 eine Querschnittsdarstellung, die eine Kontakt struktur zum Verbinden entsprechend einer sechsten Ausführungsform darstellt,

Fig. 16 eine Darstellung, die die Anordnung der Atome in einem Teil A der Kontaktstruktur zum Verbinden nach Fig. 15 darstellt,

Fig. 17 eine Querschnittsdarstellung zur Erklärung eines ersten Schrittes eines Herstellungsverfahrens für die in Fig. 15 gezeigte Kontaktstruktur zum Ver binden,

Fig. 18 eine Querschnittsdarstellung zur Erklärung eines zweiten Schrittes des Herstellungsverfahrens für die in Fig. 15 gezeigte Kontaktstruktur zum Ver binden,

Fig. 19 eine Querschnittsdarstellung zur Erklärung eines dritten Schrittes des Herstellungsverfahrens für die in Fig. 15 gezeigte Kontaktstruktur zum Ver binden,

Fig. 20 eine Querschnittsdarstellung zur Erklärung eines vierten Schrittes des Herstellungsverfahrens für die in Fig. 15 gezeigte Kontaktstruktur zum Ver binden,

Fig. 21 eine charakteristische graphische Darstellung, mit der das herkömmliche Verfahren und ein Verfahren entsprechend der sechsten Ausführungsform hin sichtlich der Beziehung zwischen der Kontaktfläche und dem Mittelwert des Kontaktwiderstandes mitein ander verglichen werden,

Fig. 22 eine charakteristische graphische Darstellung, in der das herkömmliche Verfahren und das Verfahren entsprechend der sechsten Ausführungsform der Er findung hinsichtlich der Beziehung zwischen der Kontaktfläche und der Varianz des Kontaktwider standes verglichen werden,

Fig. 23 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung einer Kontaktstruktur zum Verbinden in einem her kömmlichen DRAM,

Fig. 24 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines ersten Schrittes des Verfahrens zur Herstel lung des in Fig. 23 dargestellten herkömmlichen DRAM,

Fig. 25 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines zweiten Schrittes des Herstellungsverfahrens des in Fig. 23 dargestellten herkömmlichen DRAM,

Fig. 26 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines dritten Schrittes des Herstellungsverfahrens des in Fig. 23 dargestellten herkömmlichen DRAM,

Fig. 27 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines vierten Schrittes des Herstellungsverfahrens für den in Fig. 23 dargestellten herkömmlichen DRAM,

Fig. 28 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines fünften Schrittes des Herstellungsverfahrens für den in Fig. 23 dargestellten herkömmlichen DRAM,

Fig. 29 eine Draufsicht des DRAM im zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens, wie er in Fig. 25 darge stellt ist,

Fig. 30 eine Draufsicht des DRAM im fünften Schritt des Herstellungsverfahrens, wie er in Fig. 28 darge stellt ist,

Fig. 31 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines ersten Schrittes des Verfahrens zur Bildung der polykristallinen Siliziumschicht, wie sie in Fig. 26 dargestellt ist,

Fig. 32 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines zweiten Schrittes des Verfahrens zur Bildung der polykristallinen Siliziumschicht, wie sie in Fig. 26 dargestellt ist,

Fig. 33 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines dritten Schrittes des Verfahrens zur Bildung der polykristallinen Siliziumschicht, wie sie in Fig. 26 dargestellt ist,

Fig. 34 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines vierten Schrittes des Verfahrens zur Bildung der polykristallinen Siliziumschicht, wie sie in Fig. 26 dargestellt ist,

Fig. 35 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines fünften Schrittes des Verfahrens zur Bildung der polykristallinen Siliziumschicht, wie sie in Fig. 26 dargestellt ist,

Fig. 36 eine Prinzipdarstellung, die den Aufbau einer CVD-Apparatur zur Bildung der in Fig. 34 darge stellten polykristallinen Siliziumschicht im Querschnitt zeigt,

Fig. 37 eine graphische Darstellung der Strom-/Span nungs-Charakteristik zur Beschreibung eines ohm schen Kontakts,

Fig. 38 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines ersten Schrittes eines Verfahrens zur Bil dung einer polykristallinen Siliziumschicht unter Anwendung eines CVD-Prozesses,

Fig. 39 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines zweiten Schrittes des Verfahrens zur Bil dung einer polykristallinen Siliziumschicht unter Anwendung eines CVD-Verfahrens,

Fig. 40 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines dritten Schrittes des Verfahrens zur Bil dung einer polykristallinen Siliziumschicht unter Anwendung eines CVD-Verfahrens,

Fig. 41 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines vierten Schrittes des herkömmlichen Verfah rens zur Bildung einer polykristallinen Silizium schicht unter Anwendung eines CVD-Verfahrens,

Fig. 42 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines ersten Schrittes des Verfahrens zur Herstel lung einer Silizidschicht mittels Sputtern,

Fig. 43 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines zweiten Schrittes des herkömmlichen Verfah rens zur Bildung einer Silizidschicht mittels Sputtern,

Fig. 44 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines dritten Schrittes des herkömmlichen Verfah rens zur Bildung einer Silizidschicht mittels Sputtern,

Fig. 45 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines vierten Schrittes des herkömmlichen Verfah rens zur Bildung einer Silizidschicht mittels Sputtern,

Fig. 46 eine Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines fünften Schrittes des herkömmlichen Verfah rens zur Bildung einer Silizidschicht mittels Sputtern.

Ein DRAM entsprechend einer Ausführungsform enthält - wie Fig. 1 zeigt - ein Siliziumsubstrat 1, eine auf dem Siliziumsubstrat 1 gebildete dicke Trennoxidschicht 112, von der zwei Abschnitte gezeigt sind, die einen vorbestimmten Abstand voneinander haben, im Siliziumsubstrat 1 zwischen den dicken Trennoxid schichten 112 zur Bildung von Source-/Drain-Gebieten von MOS- Transistoren gebildete n-Dotierungsdiffusionsgebiete 3, benach bart zu den dicken Trennoxidschichten 112 gebildete n-Dotie rungsdiffusionsgebiete 113, unterhalb der Trennoxidschichten 112 gebildete p-Störstellendiffusionsgebiete 111, auf den n-Dotierungsdiffusionsgebieten 113 mit Kondensator-"Gate"Iso lierfilmen 110 dazwischen gebildete Zellplatten 115, Gate elektroden 118, die jeweils auf dem Siliziumsubstrat 1 zwi schen zwei benachbarten n-Dotierungsdiffusionsgebieten 3 mit einem dazwischenliegenden Gateoxidfilm 116 gebildet sind, eine Isolationsoxidschicht 2, die so gebildet ist, daß sie die ge samte Oberfläche bedeckt und auf einem der n-Dotierungsdiffu sionsgebiete 3, die in einem MOS-Transistor enthalten sind, ein Kontaktloch 2a hat, eine nitridierte Oxidschicht 4, die so gebildet ist, daß sie die Isolationsoxidschicht 2 und im Kon taktloch 2a das n-Dotierungsdiffusionsgebiet 3 bedeckt, eine polykristalline Siliziumschicht 5a, die auf der nitridierten Oxidschicht 4 so gebildet ist, daß sie elektrisch in Kontakt mit dem n-Dotierungsdiffusionsgebiet 3 im Kontaktloch 2a steht und sich auf die Isolationsoxidschicht 2 erstreckt, eine Re fraktärmetallsilizidschicht 6, die auf der polykristallinen Siliziumschicht 5a gebildet ist, einen Zwischenschichtisolier film 7, der so gebildet ist, daß er die gesamte Oberfläche be deckt, und Aluminium-Verbindungsschichten 119, die auf dem Zwi schenschichtisolierfilm 7 mit einem vorbestimmten Abstand von einander gebildet sind.

Als nächstes werden unter Bezugnahme auf Fig. 2 Einzelheiten eines Bitleitungs-Kontaktabschnittes beschrieben. Die polykri stalline Siliziumschicht 5a ist mit Dotanden dotiert, und der Zwischenschichtisolierfilm 7 ist aus einer PSG-Schicht o. ä. gebildet.

Die Zusammensetzung der nitridierten Oxidschicht 4 wird durch die folgende chemische Formel dargestellt:

Die nitridierte Oxidschicht hat eine Dicke von höchstens 20 Å.

Wie oben beschrieben, ist bei dieser Ausführungsform ein nitri dierter Oxidfilm 4 mit ausgezeichneter Oxidationsbeständigkeit zwischen das n-Dotierungsdiffusionsgebiet 3 und die mit Dotanden dotierte polykristalline Siliziumschicht 5a gelegt. Dementsprechend ist auch möglich, effektiv zu verhindern, daß durch Sauerstoff aus der Umgebungsluft eine Oxidation verursacht wird, wenn die polykristalline Siliziumschicht 5 unter Verwendung einer herkömmlichen CVD-Apparatur auf einem nitridierten Oxidfilm 4 gebildet wird. Außerdem ist es möglich, wirksam die Bildung einer dicken Oxidschicht zwischen dem n Dotierungsdiffusionsgebiet 3 und der polykristallinen Silizium schicht 5a infolge der Einwirkung einer hohen Temperatur in einer Sauerstoffatmosphäre anläßlich der Bildung des Zwischen schichtisolierfilmes 7 zu verhindern. Im Ergebnis dessen ist es möglich, einen befriedigenden ohmschen Kontakt zwischen dem n Dotierungsdiffusionsgebiet 3 und der polykristallinen Siliziumschicht 5a zu erhalten. Speziell wird ein befriedigender ohmscher Kontakt zwischen dem n-Störstellen diffusionsgebiet 3 und der polykristallinen Siliziumschicht 5a durch einen in der nitridierten Oxidschicht 4 fließenden Tunnelstrom erreicht. Zudem verhindert der nitridierte Oxid film 4 wirksam die Diffusion von Dotierungsstoffen in der poly kristallinen Siliziumschicht 5a in das n-Dotierungsgebiet 3 infolge eines Wärmebehandlungsschrittes anläßlich der Bildung des Zwischenschichtisolierfilmes 7.

Wie Fig. 3 zeigt, enthält die Struktur eine obere Schicht aus phosphordotiertem polykristallinen Silizium (polykristallinem Silizium, das mit Phosphor dotiert ist), eine untere Schicht aus einem p-Siliziumsubstrat und eine mittlere Schicht aus einem nitridierten Oxidfilm oder einem Oxidfilm (SiO₂). Eine Wärmebehandlung wird bei einer Temperatur von 90°C für zehn Minuten ausgeführt, und dann wird das Dotierungsprofil gemessen. Wie Fig. 4 zeigt, ist in dem Falle, daß die mittlere Schicht eine nitridierte Oxidschicht ist, die Dotie rungskonzentration an der Grenzfläche zwischen dem phosphor dotierten Silizium und dem Si-Substrat abrupt verringert. Dies bedeutet, daß es durch Anwendung der nitridierten Oxidschicht möglich ist, wirksam zu verhindern, daß Phosphor aus dem phosphordotierten Polysilizium in das Si-Substrat diffundiert. Andererseits ist zu erkennen, daß in dem Falle, daß die mittlere Schicht eine Siliziumoxidschicht ist, die Dotierungs konzentration als Funktion der Tiefe im Si-Substrat langsam absinkt. Dies bedeutet, daß es durch Anwendung des Silizium oxidfilms nicht möglich ist, Phosphor in phosphordotiertem polykristallinem Silizium wirksam am Eindiffundieren in das Si- Substrat zu hindern.

Wie oben beschrieben, ist es auch möglich, eine Diffusion des Phosphors aus dem phosphordotierten polykristallinen Silizium wirksam zu verhindern, wenn im nachfolgenden Prozeß eine Wärme behandlung ausgeführt wird, indem die zwischen das Si-Substrat und das phosphordotierte polykristalline Silizium gelegte nitridierte Oxidschicht vorgesehen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und die Fig. 5 bis 9 wird ein Herstellungsverfahren einer Kontaktstruktur für eine Verbindung entsprechend dieser Ausführungsform beschrieben.

Zuerst wird, wie in Fig. 5 dargestellt, in einem vorbestimm ten Gebiet auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrates 1 ein n-Dotierungsdiffusionsgebiet 3 gebildet. Ein Isolations oxidfilm 2 wird auf der gesamten Oberfläche des Siliziumsub strates 1 ausgebildet. Ein Kontaktloch 2a wird in einem Gebiet im Isolationsoxidfilm 2 auf einem Oberflächenteil 3a im n- Dotierungsdiffusionsgebiet 3 gebildet. Wie in Fig. 6 darge stellt, wird auf dem Oberflächenteil 3a, der durch Bildung des Kontaktloches 2a freigelegt wird, eine natürliche Oxidschicht 8 gebildet. Die natürliche Oxidschicht 8 wird unter den Bedingungen einer normalen Temperatur und eines normalen Druckes so gebildet, daß sie eine Dicke von 10 Å hat.

Als nächstes wird - wie in Fig. 7 dargestellt - die natürliche Oxidschicht 8 (siehe Fig. 6) mit hoher Geschwindigkeit thermisch nitridiert, um einen nitridierten Oxidfilm 4 zu bilden.

Jetzt wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 eine Lampentemperappa ratur zur Bildung des nitridierten Oxidfilmes 4 beschrieben. Eine Lampentemperapparatur enthält ein Reaktionsgefäß 101, an der Peripherie des Reaktionsgefäßes 101 angeordnete Halogen lampen 102 zum Aufheizen des Reaktionsgefäßes, einen im Reak tionsgefäß 101 angeordneten Aufnehmer 104 zum Darauf-Anordnen eines Wafers 103, einen Verschlußdeckel 105 zum Verschließen des Reaktionsgefäßes, einen Druckverminderung-Absaugstutzen 106 zum Verringern des Druckes in Reaktionsgefäß 101 und einen Reaktionsgasstutzen 107 zum Einleiten von Reaktionsgas in das Reaktionsgefäß 101. Im Betrieb wird der Wafer 103 auf die Aufnehmer 104 gebracht. Dann wird das Reaktionsgefäß 101 mit dem Verschlußdeckel 105 verschlossen. Der Druck im Reaktions gefäß 101 wird über den Druckverminderungs-Absaugstutzen 106 verringert. Reaktionsgas wird über den Reaktionsgasstutzen 107 eingeleitet, so daß das Reaktionsgas in das Reaktionsgefäß 101 fließt. Der Wafer 103 wird durch die Halogenlampen 102 erwärmt, während das Reaktionsgas ins Reaktionsgefäß 101 einströmt. Dies bewirkt, daß die Oberfläche des Wafers 103 und das Reaktionsgas reagieren. Zu diesem Zeitpunkt ist das Reaktionsgas Ammoniak (NH₃), die Reaktionstemperatur ist mindestens 700°C, und die Reaktionszeit ist mindestens 30 sec.

Ein Verfahren, bei dem eine natürliche Oxidschicht durch Aus führung einer Wärmebehandlung in einer Ammoniak (NH₃)- Atmosphäre vor der Bildung einer polykristallinen Silizium schicht durch ein CVD-Verfahren nitridiert wird, kann als ein Verfahren zur Herstellung eines nitridierten Oxidfilms außer dem eine Lampentemperapparatur benutzenden, oben beschriebenen Verfahren angewandt werden.

Dann wird - wie in Fig. 8 dargestellt - eine polykristalline Siliziumschicht 5 auf dem nitridierten Oxidfilm 4 durch einen CVD-Prozeß gebildet.

Jetzt wird dem Fall Beachtung geschenkt, daß die in Fig. 28 dargestellte herkömmliche CVD-Apparatur bei der Bildung der polykristallinen Siliziumschicht 5 verwendet wird. Der Wafer in dem in Fig. 7 dargestellten Zustand wird in die in Fig. 28 dargestellte CVD-Apparatur hineingebracht. Dabei wird zur selben Zeit, zu der der Wafer in die CVD-Apparatur gebracht wird, Sauerstoff O₂ aus der Umgebungsluft der Apparatur zuge führt. Jedoch hat die nitridierte Oxidschicht 4, die in Fig. 7 dargestellt ist, eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit, so daß eine Oxidationsreaktion auch dann nicht fortschreitet, wenn in der Sauerstoffatmosphäre in der CVD-Apparatur eine Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur ausgeführt wird. Speziell ist es auch möglich, die Bildung einer Oxidschicht auf der Oberfläche des nitridierten Oxidfilmes 4 und auf der Grenz fläche zwischen dem n-Dotierungsdiffusionsgebiet 3 und dem ni tridierten Oxidfilm 4 in dem Fall wirksam zu verhindern, daß die polykristalline Siliziumschicht 5 unter Verwendung einer herkömmlichen CVD-Apparatur gebildet wird.

Nachfolgend wird die Oxidationsbeständigkeit des nitridierten Oxidfilmes 4 erläutert. Wie Fig. 10 zeigt, ist die Oxidations zeit auf der Abszisse angegeben, und die Dicke der Oxidschicht ist auf der Ordinate aufgetragen, unter der Bedingung, daß die Oxidationstemperatur 1100°C ist. Es ist zu erkennen, daß die Widerstandsfähigkeit gegenüber Oxidation in dem Falle, daß eine nitridierte Oxidschicht vorhanden ist, im Vergleich zu dem Fall, daß es keine nitridierte Oxidschicht gibt, merklich ver bessert ist.

Wie in Fig. 8 dargestellt, wird, nachdem die polykristalline Siliziumschicht 5 auf dem nitridierten Oxidfilm 4 gebildet wurde, die polykristalline Siliziumschicht abschließend mit Dotanden (Phosphor) dotiert, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Eine Refraktärmetallsilizidschicht 6 wird auf der dotierten polykristallinen Siliziumschicht 5a durch einen Sputterprozeß gebildet. Es ist zu beachten, daß MoSi₂, WSi₂, TiSi₂, TaSi₂ o. ä. als Material für die Refraktärmetallsilizidschicht 6 ver wendet werden können. Nachdem die Refraktärmetallsilizid schicht 6 gebildet ist, wird auf der gesamten Oberfläche ein Zwischenschichtisolierfilm 7 aus einer PSG-Schicht o. a. gebildet. Eine Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur wird bei der Bildung des Zwischenschichtisolierfilmes 7 in einer Sauerstoff- und Wasserstoffatmosphäre ausgeführt. Jedoch wird das Wachsen einer Oxidschicht zwischen der polykristallinen Siliziumschicht 5a und dem n-Dotierungsdiffusionsgebiet 3 im Ergebnis der Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre bei der Bildung des Zwischenschichtisolierfilmes 4 durch die Existenz des nitridierten Oxidfilmes 4 wirksam verhindert. Außerdem wird durch den nitridierten Oxidfilm 4 wirksam verhindert, daß Dotierungsstoffe in der polykristallinen Siliziumschicht 5a bei der Wärmebehandlung bei hoher Tempe ratur zur Bildung des Zwischenschichtisolierfilmes 7 in das n- Dotierungsdiffusionsgebiet 3 diffundieren.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11 wird in einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel ein Fall dargestellt, daß eine Bitleitung in einem DRAM mit nur einer Refraktärmetallsilizidschicht ausgeführt wird.

Wie Fig. 11 zeigt, weist die Kontaktstruktur zum Verbinden entsprechend der zweiten Ausführungsform ein Siliziumsubstrat 11, ein n-Störstellendiffusionsgebiet 13, das in einem vorbe stimmten Gebiet in der Hauptoberfläche des Siliziumsubstrates 11 gebildet ist, eine Isolationsoxidschicht 12, die auf der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrates 11 gebildet ist und ein Kontaktloch 12a auf dem n-Störstellendiffusionsgebiet 13 hat, eine nitridierte Oxidschicht 14, die so gebildet ist, daß sie im Kontaktloch 12a in Kontakt mit den n-Störstellendiffu sionsgebiet 13 steht und sich auf die Isolationsoxidschicht 12 erstreckt, eine Refraktärmetallsilizidschicht 15, die auf der nitridierten Oxidschicht 14 gebildet ist, und einen Zwischen schichtisolierfilm 16, der auf der Refraktärmetallsilizid schicht 15 gebildet ist, auf.

Es ist auch möglich, den gleichen Effekt wie bei der ersten Ausführungsform durch die zweite Ausführungsform mit einer solchen Struktur zu erreichen. Speziell ist es möglich, effektiv das Wachsen einer Oxidschicht und die Diffusion von Verunreinigungsatomen zwischen dem n-Störstellendiffusionsge biet 13 und der Refraktärmetallsilizidschicht 15 infolge eines Wärmebehandlungsschrittes in einer Sauerstoffatmosphäre bei der Bildung des Zwischenschichtisolierfilmes 16 zu verhindern, in dem die nitridierte Oxidschicht 14 vorhanden ist.

Wie Fig. 12 zeigt, ist auf einem Siliziumsubstrat 21 bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung ein Isolationsoxidfilm 22 gebildet, und eine untere Verbindungsschicht 23 ist so gebil det, daß sie durch die Isolationsoxidschicht 22 umgeben ist. Ein Kontaktloch 22a ist in einem vorbestimmten Gebiet in der Isolationsoxidschicht 22 auf der unteren Verbindungsschicht 23 gebildet. Ein nitridierter Oxidfilm 24 ist so gebildet, daß er in Kontakt mit der Oberfläche der unteren Verbindungsschicht 23 im Kontaktloch 22a steht und sich auf die Isolationsoxidschicht 22 erstreckt. Eine obere Verbindungsschicht 25 ist auf dem ni tridierten Oxidfilm 24 gebildet. Ein Zwischenschichtisolierfilm 26 ist auf der oberen Verbindungsschicht 25 gebildet. Die untere Verbindungsschicht 23 ist aus polykristallinem Silizium o. ä. gebildet. Die Bildung des Kontaktlochs 22a bewirkt die Bildung eines natürlichen Oxidfilmes auf der Oberfläche der unteren Verbindungsschicht 23. Der nitridierte Oxidfilm 24 wird durch thermisches Nitridieren des natürlichen Oxidfilmes mit hoher Geschwindigkeit durch eine Lampentemperapparatur gebildet. Wie oben beschrieben, ist es möglich, daß Wachsen einer Oxidschicht und die Diffusion von Dotierungsatomen zwi schen der unteren Verbindungsschicht 23 und der oberen Ver bindungsschicht 25 durch Herstellung eines nitridierten Oxid filmes 24 zwischen der unteren Verbindungsschicht 23 und der oberen Verbindungsschicht 25 wirksam zu verhindern.

Wie Fig. 13 zeigt, ist entsprechend einer vierten Ausführungs form der Erfindung in einem vorbestimmten Gebiet auf einer Hauptoberfläche eines Siliziumsubstrates 31 ein n-Dotierungs diffusionsgebiet 33 gebildet. Eine Isolationsoxidschicht 32 ist auf dem Siliziumsubstrat 31 gebildet. Die Isolationsoxidschicht 32 hat ein Kontaktloch 32a auf den n-Dotierungsdiffusionsgebiet 33. Eine nitridierte Oxidschicht 34 ist im Kontaktloch 32a so gebildet, daß sie in Kontakt mit dem n-Dotierungsdiffusionsge biet 33 steht. Eine untere Verbindungsschicht 35, die eine mit Dotierungsstoffen dotierte polykristalline Siliziumschicht o. ä. aufweist, ist auf der nitridierten Oxidschicht 34 gebildet. Die Isolationsoxidschicht 32 hat weiter ein Kontaktloch 32b auf der unteren Verbindungsschicht 35. Eine nitridierte Oxidschicht 36 ist im Kontaktloch 32b so gebildet, daß sie in Kontakt mit der unteren Verbindungsschicht 35 steht und sich auf die Iso lationsoxidschicht 32 erstreckt. Eine obere Verbindungsschicht 37 ist auf der nitridierten Oxidschicht 36 gebildet. Ein Zwi schenschichtisolierfilm 38 ist auf der oberen Verbindungs schicht 37 gebildet. Eine solche Kontaktstruktur zum Verbinden wird in einem Fall verwendet, wo die untere Verbindungsschicht 35 als Anschlußfläche in einer Bitleitung z. B. eines DRAM ver wendet wird. Es ist möglich, die Kontakttiefe des Kontakt loches 32b durch Verwendung einer solchen Struktur zu verrin gern. Dies macht es auch möglich, das Kontaktloch 32b bei einem hohen Integrationsgrad leicht zu bilden.

Wie Fig. 14 zeigt, enthält ein DRAM nach einer fünften Ausfüh rungsform ein Siliziumsubstrat 201, eine Trennoxidschicht 202, die in einem vorbestimmten Gebiet auf der Oberfläche des Siliziumsubstrates 201 gebildet ist, ein p-Dotierungsdiffu sionsgebiet 205, das unterhalb der Trennoxidschicht 202 ge bildet ist, n-Dotierungsdiffusionsgebiete 203, die benachbart zur Trennoxidschicht 202 gebildet sind, n-Dotierungsdiffusions gebiete 204, die getrennt in einem vorbestimmten Abstand vom n- Dotierungsdiffusionsgebiet 203 gebildet sind, Gateelektroden 207, die jeweils auf dem Siliziumsubstrat 201 zwischen den n- Dotierungsdiffusionsgebieten 203 und 204 über einem Gateoxid film 206 gebildet sind, eine polykristalline Siliziumschicht 208, die elektrisch mit den n-Dotierungsdiffusionsgebieten 204 verbunden ist, eine Refraktärmetallsilizidschicht 209, die auf der polykristallinen Siliziumschicht 208 gebildet ist, nitri dierte Oxidfilme 210, die jeweils so gebildet sind, daß sie in Kontakt mit dem n-Dotierungsdiffusionsgebiet 203 stehen und sich auf die Gateelektrode 207 erstrecken, einen Speicherkno ten 211, der auf der nitridierten Oxidschicht 210 gebildet und elektrisch mit den n-Dotierungsdiffusionsgebieten 203 verbunden ist, eine Zellenplatte 212, die auf dem Speicherknoten 211 über einem dielektrischen Film (nicht gezeigt) gebildet ist, einen Zwischenschichtisolierfilm 213, der so gebildet ist, daß er die Zellenplatte 212 bedeckt, einen Zwischenschichtisolierfilm 214, der auf der gesamten Oberfläche so gebildet ist, daß er eine Refraktärmetallsilizidschicht 209 bedeckt und Aluminium-Verbin dungsstreifen 215, die auf dem Zwischenschichtisolierfilm 214 mit einem vorbestimmten Abstand voneinander gebildet sind. Ein MOS-Transistor wird durch die n-Dotierungsdiffusionsgebiete 203 und 204 und die Gateelektrode 207 gebildet. Eine Bitleitung wird durch die polykristalline Siliziumschicht 208 und die Re fraktärmetallsilizidschicht 209 gebildet. Ein Stapelkondensator wird durch den Speicherknoten 211, die (nicht gezeigte) dielek trische Schicht und die Zellenplatte 212 gebildet.

Wie oben beschrieben, wird bei dieser Ausführungsform der nitridierte Oxidfilm 210 zwischen den in einem Stapelkonden sator enthaltenen Speicherknoten 211 und das elektrisch mit dem Speicherknoten 211 verbundene n-Dotierungsdiffusionsgebiet 203 gelegt. Durch einen solchen Aufbau können die folgenden Effekte erreicht werden.

Um den Widerstand des Speicherknotens 211 zu verringern und den Wirkungsgrad der Nutzung des Speicherknotens 211 als eine Elektrode zu erhöhen, wird als Speicherknoten 211 mit Dotie rungsstoffen dotiertes polykristallines Silizium (dotiertes polykristallines Silizium) verwendet. In einem solchen Falle ist die Dotandenkonzentration des Speicherknotens 211 normaler weise auf dem Niveau von 10²⁰ (cm^-3), und die Dotandenkonzen tration des unterhalb des Speicherknotens 211 angeordneten n- Dotierungsdiffusionsgebiete 203 ist im Bereich von 10¹⁷ (cm^-3) bis 10¹⁸ (cm^-3). Üblicherweise hat dieser Konzentrationsunter schied den Nachteil zur Folge, daß Dotierungsstoffe im Spei cherknoten 211 zum n-Dotierungsdiffusionsgebiet 203 hinwandern. Dies wirft das Problem auf, daß das Dotierungsprofil eines MOS- Transistors verändert wird, was die Charakteristiken des MOS- Transistors verschlechtert. Weiterhin gibt es den Nachteil, daß Dotanden vom Speicherknoten 211 wegdiffundieren und das p-Do tierungsdiffusionsgebiet 205 zum Trennen der Elemente erreichen und das Dotierungsprofil des p-Dotierungsdiffusionsgebietes 205 verändern. Im Ergebnis dessen gibt es das Problem, daß die Leistungsfähigkeit der Elementetrennung auch verschlechtert wird.

Um die erwähnten Probleme zu lösen, ist entsprechend der fünften Ausführungsform der nitridierte Oxidfilm 210 zwischen den Speicherknoten 211 und das n-Dotierungsdiffusionsgebiet 203 gelegt. Damit ist es möglich, Dotanden im Speicherknoten 211 wirksam daran zu hindern, in das n-Dotierungsdiffusionsgebiet 201 oder das p-Dotierungsdiffusionsgebiet 205 zu wandern. Im Ergebnis dessen ist es möglich, die oben beschriebenen Nach teile zu vermeiden.

Wie oben beschrieben, wird durch Nitridieren eines natürlichen Oxidfilmes, der auf einer unteren Verbindungsschicht (auf einer ersten leitenden Schicht) gebildet ist, nachdem das Kontakt loch geöffnet wurde, bei jeder der oben genannten Ausführungs formen eine nitridierte Oxidschicht gebildet. Dies ermöglicht es auch, wirksam zu verhindern, daß durch Sauerstoff in der Um gebungsluft, die in dem Falle, daß auf dem nitridierten Oxid film unter Anwendung einer herkömmlichen CVD-Apparatur eine obere Verbindungsschicht gebildet wird, in die Apparatur gelangt, eine Oxidation verursacht wird. Es ist auch möglich, wirksam das Wachsen einer Oxidschicht und die Diffusion von Dotanden zwischen der oberen Verbindungsschicht und der unte ren Verbindungsschicht in dem Falle zu verhindern, daß im nach folgenden Prozeß eine Wärmebehandlung bei hoher Temperatur aus geführt wird.

Obgleich bei diesem Ausführungsbeispiel ein Fall beschrieben wurde, daß ein Dotierungsdiffusionsgebiet vom n-Typ eine poly kristalline Siliziumschicht vom n-Typ ist, ist die Erfindung darauf nicht beschränkt, und es ist möglich, daß das Dotie rungsdiffusionsgebiet vom p-Typ und die polykristalline Sili ziumschicht vom p-Typ ist. Die Erfindung ist auch auf einen Fall anwendbar, bei dem die Leitungstypen eines Störstellen diffusionsgebietes und einer polykristallinen Siliziumschicht unterschiedlich sind. Insbesondere ist es möglich, daß das Störstellendiffusionsgebiet vom n-Typ und die polykristalline Siliziumschicht vom p-Typ ist, und es ist auch möglich, daß das Störstellendiffusionsgebiet vom p-Typ und die polykristalline Siliziumschicht von n-Typ ist. Weiterhin ist - obwohl im Aus führungsbeispiel ein Beispiel für die Anwendung unter Verwen dung eines nitridierten Oxidfilms gegeben wurde - die Erfindung nicht darauf beschränkt, und andere Materialien können verwendet werden, wenn sie einen ohmschen Kontakt bilden und die Diffusion von Dotanden verhindern.

Wie die Fig. 15 und 16 zeigen, enthält eine Kontaktstruktur zum Verbinden entsprechend einer sechsten Ausführungsform ein Siliziumsubstrat 301, ein n-Störstellendiffusionsgebiet 303, das in einem vorbestimmten Gebiet auf einer Hauptoberfläche des Siliziumsubstrates 301 gebildet ist, eine Isolationsoxidschicht 302, die auf der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrates 301 gebildet ist und ein Kontaktloch 302a auf den n-Störstellen diffusionsgebiet 303 hat, und eine polykristalline Silizium schicht 304, die so gebildet ist, daß sie in Kontakt mit dem n- Störstellendiffusionsgebiet 303 im Kontaktloch 302a steht und sich auf die Isolationsoxidschicht 302 erstreckt. Bei der Kon taktstruktur zum Verbinden entsprechend der sechsten Ausfüh rungsform sind Stickstoffatome N an die Siliziumatome Si im Siliziumsubstrat 301 gebunden, die im Kontaktabschnitt 303b zwischen dem n-Dotierungsgebiet 303 und der polykristallinen Siliziumschicht 304 gelegen sind. Es ist möglich, mit den Stickstoffatomen N wirksam eine durch aus der Umgebungsluft stammenden Sauerstoff bewirkte Oxidation zu verhindern, wenn die polykristalline Siliziumschicht 304 mit einer herkömmli chen CVD-Apparatur erzeugt wird. Die Wasserstoffatome H, die an das Stickstoffatom N gebunden werden, sind dieselben wie die Wasserstoffatome, die auf der Oberfläche eines normalen Sili ziumsubstrates an den Siliziumatomen Si "hängen".

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 15 bis 20 ein Herstellungsverfahren der Kontaktstruktur zum Verbinden entsprechend der sechsten Ausführungsform beschrieben.

Zuerst wird - wie in Fig. 17 dargestellt - ein n-Dotierungs diffusionsgebiet 303 in einem vorbestimmten Gebiet in der Oberfläche des Siliziumsubstrates 301 gebildet. Eine Isola tionsoxidschicht 302 wird auf der gesamten Oberfläche des Si liziumsubstrates 301 gebildet. Ein Kontaktloch 302a wird in einem Gebiet der Isolationsoxidschicht 302 gebildet, das auf dem n-Dotierungsdiffusionsgebiet 303 gelegen ist. Die atomare Anordnung in der Substratoberfläche 303a ist dieselbe wie diejenige der Oberfläche eines normalen Siliziumsubstrates, in dem Wasserstoffatome H an Siliziumatome Si gebunden sind, die in der Nähe der Substratoberfläche 303a angeordnet sind. Wenn die Substratoberfläche 303a durch das Kontaktloch 302a freige legt wird, wird auf diesem Teil - wie in Fig. 18 dargestellt - ein natürlicher Oxidfilm 305 gebildet. Dieser natürliche Oxid film 305 wird mit einer Dicke von etwa 10 Å bei Normaltempe ratur und Normaldruck gebildet. Die Atomanordnung im Grenzge biet 303b zwischen dem natürlichen Oxidfilm 305 und dem n-Do tierungsdiffusionsgebiet 303 hat jetzt die in Fig. 18 gezeigte Struktur.

Insbesondere sind Sauerstoffatome O an Siliziumatome Si gebunden, die in der Nähe des Grenzgebietes 303 liegen, und Si liziumatome Si sind an die Sauerstoffatome O gebunden. Diese Struktur wird beispielsweise in NIKKEI-MICRODEVICES 1991, 2, S. 56 bis 88 beschrieben.

Dann wird - wie in Fig. 19 dargestellt - der natürliche Oxid film 305 mit hoher Geschwindigkeit thermisch nitridiert, um einen nitridierten Oxidfilm 306 zu bilden.

Dann wird - wie in Fig. 20 dargestellt - der gebildete nitridierte Oxidfilm 306 unter Verwendung von z. B. einer HF- Lösung und hochreinem Wasser entfernt. Jetzt ist die Atoman ordnung im Grenzgebiet 303b in diesem Zustand einer Anordnung, bei der Stickstoffatome N in der Nähe des Grenzgebietes 303b an die Siliziumatome Si gebunden sind, und Wasserstoffatome H sind an die Stickstoffatome gebunden. Insbesondere ist die Struktur derart, daß Stickstoffatome N in Art einer Schicht angeordnet sind. Eine polykristalline Siliziumschicht 304 wird auf dem Grenzgebiet 303b in diesem Zustand unter Verwendung einer her kömmlichen CVD-Apparatur - wie in Fig. 15 dargestellt - gebil det. Jetzt wird, wenn die polykristalline Siliziumschicht 304 mit einer herkömmlichen CVD-Apparatur gebildet wird, wie im Falle eines herkömmlichen Verfahrens durch in die Apparatur gelangten Sauerstoff eine Oxidation bewirkt. Jedoch wird, da im Grenzgebiet 303b eine Stickstoffatome N enthaltende Schicht ge bildet wird, Sauerstoff O wirksam daran gehindert, an Sili ziumatome Si im Siliziumsubstrat 301 gebunden zu werden. Der Grund, warum es möglich ist, ein Eindringen von Sauerstoff O bei dieser Ausführungsform durch die Stickstoffatome N zu verhindern, ist der, daß die Bindungsenergie im Vergleich zur herkömmlichen Struktur, bei der Wasserstoffatome H an Sili ziumatome Si gebunden sind, durch Dazwischenlagern von Stick stoffatomen N zwischen die Wasserstoffatome H und die Sili ziumatome Si und Anbinden der Stickstoffatome N an die Was serstoffatome H und die Siliziumatome Si erhöht wird. Speziell ist beim sechsten Ausführungsbeispiel, während die Bindungs energie von Wasserstoffatomen H und Siliziumatomen Si 71 kcal/mol bei der herkömmlichen Struktur der atomaren Anordnung ist, die Bindungsenergie 180 kcal/mol, entsprechend der Summe der Bindungsenergie von 75 kcal/mol von Wasserstoffatomen H und Stickstoffatomen N und der Bindungsenergie von 105 kcal/mol von Stickstoffatomen N und Siliziumatomen Si. Die Sauerstoffatome O benötigen für ein Eindringen bei diesem Ausführungsbeispiel eine die Bindungsenergie von 180 kcal/mol übersteigende Energie. Damit ist es bei diesem Ausführungsbeispiel möglich, gegenüber dem Fall eines herkömmlichen Verfahrens das Eindrin gen von Sauerstoffatomen O wirksam zu verhindern. Damit wird die Erzeugung eines natürlichen Oxidfilmes gehemmt. Im Ergeb nis dessen kann die Varianz des Kontaktwiderstandes klein ge macht werden, und der Kontaktwiderstand kann verringert werden.

Fig. 21 ist eine charakteristische graphische Darstellung, in der das herkömmliche Verfahren und das Verfahren entsprechend dem sechsten Ausführungsbeispiel im Hinblick auf die Beziehung zwischen der Kontaktfläche und dem Mittelwert des Kontaktwider standes miteinander verglichen werden. Fig. 22 ist eine cha rakterische graphische Darstellung, in der das herkömmliche Verfahren und das Verfahren entsprechend dem sechsten Ausfüh rungsbeispiel im Hinblick auf die Beziehung zwischen der Kon taktfläche und der Varianz des Kontaktwiderstandes miteinander verglichen werden. Wie die Fig. 21 und 22 zeigen, ist die Kontaktfläche S (µm²) auf der Abszisse aufgetragen, und der Mittelwert oder die Varianz (Ω) des Kontaktwiderstandes sind auf der Ordinate aufgetragen. Wie Fig. 21 zeigt, erhöht sich der Mittelwert des Kontaktwiderstandes, wenn die Kontaktfläche kleiner wird. Beim herkömmlichen Herstellungsverfahren wird zwischen einer polykristallinen Siliziumschicht und einem mit der polykristallinen Siliziumschicht verbundenen Störstellen gebiet infolge der durch in eine CVD-Apparatur gelangten Sauer stoff bei einer Temperatur von 400°C bis 700°C bewirkten Oxidation eine dicke Oxidschicht gebildet, wenn die polykri stalline Siliziumschicht durch einen CVD-Prozeß hergestellt wird. Im Ergebnis dessen wird der Kontaktwiderstand erhöht. Diese Tendenz wird umso bedeutsamer, je kleiner die Kontakt fläche wird. Daher ist bei einem herkömmlichen Verfahren der Anstieg des Kontaktwiderstandes mit abnehmender Kontaktfläche S steil. Andererseits kann bei dem Verfahren nach dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das den Schritt des Ent fernes des oben beschriebenen nitridierten Oxidfilmes enthält, die Anwesenheit einer Stickstoffatome N enthaltenden Schicht die durch in die Apparatur gelangten Sauerstoff und die Wärme in der CVD-Apparatur bewirkte, oben beschriebene Oxidation unterdrücken. Entsprechend dem sechsten Ausführungsbeispiel ist es daher möglich, den Kontaktwiderstand im Vergleich zu einem herkömmlichen Verfahren zu verringern. Außerdem ist es möglich, den Anstieg des Mittelwertes des Kontaktwiderstandes mit der Verringerung der Kontaktfläche S gegenüber einem herkömmlichen Verfahren zu verringern.

Wie Fig. 221 zeigt, gibt es bezüglich der Varianz des Kontakt widerstandes Einflüsse der Dicke eines durch das herkömmliche Verfahren gebildeten Oxidfilmes, wobei aus dem Grund, daß die während der Bildung einer polykristallinen Siliziumschicht in die CVD-Apparatur gelangte Sauerstoffmenge schwankt o. ä., Schwankungen in der Dicke des Oxidfilms. Die Schwankungen werden besonders bedeutsam, wenn die Kontaktfläche kleiner wird. Bei einem herkömmlichen Verfahren ist der Gradient des Anstieges der Varianz des Kontaktwiderstandes entsprechend der Verringerung der Kontaktfläche S hoch. Entsprechend der sechsten Ausführungsform wird andererseits die oben beschriebene Oxidation, die durch den in die CVD-Apparatur gelangten Sauerstoff und die hohen Temperaturen bewirkt wird, durch an die Siliziumatome Si auf der Oberfläche des Silizium substrates gebundenen Stickstoffatome N unterdrückt, so daß die Dicke eines gebildeten Oxidfilmes und die Schwankungen in der Dicke auch kleiner werden. Dementsprechend ist es auch möglich, den Gradienten des Anstiegs der Varianz des Kontaktwiderstandes mit der Verringerung der Kontaktfläche S zu verkleinern.

Wie oben beschrieben, wird bei einer Halbleitereinrichtung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ein nitri dierter Oxidfilm mit einer Dicke, die zum Fließen eines Tunnel stromes ausreicht, zwischen eine erste leitende Schicht und eine zweite leitende Schicht gelegt, so daß die Bildung einer dicken Oxidschicht zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht wirksam verhindert wird. Im Ergebnis dessen ist es möglich, einen befriedigenden ohmschen Kontakt zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht zu erhalten. Außerdem hindert der nitridierte Oxidfilm Dotierungsatome in der ersten leitenden Schicht und Dotierungsatome in der zweiten leitenden Schicht daran, in die jeweils andere Schicht zu diffundieren, so daß es möglich ist, wirksam Änderungen in der Störstellenkonzentration in der ersten leitenden Schicht zu verhindern.

Bei einer Halbleitereinrichtung nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist auf einer ersten leitenden Schicht eine Isolier schicht so gebildet, daß sie einen Kontaktabschnitt der ersten leitenden Schicht freiläßt, eine zweite leitende Schicht ist so gebildet, daß sie mindestens die Öffnung ausfüllt, und ein dünner Film aus einem Material mit hinreichender Dicke, um das Wandern von Dotierungsatomen zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht zu verhindern und einen ohmschen Kontakt zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht herzustellen, ist in der Öffnung zwischen die erste leitende Schicht und die zweite leitende Schicht gelegt, so daß Dotierungsatome in der ersten leitenden Schicht und Dotierungsatome in der zweiten leitenden Schicht wirksam daran gehindert werden, in die jeweils andere Schicht zu diffundieren, womit es möglich wird, Änderungen in der Störstellenkonzentration in der ersten leitenden Schicht wirksam zu verhindern.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrich tung entsprechend der Erfindung wird auf einer ersten leitenden Schicht ein natürlicher Oxidfilm gebildet, der natürliche Oxid film wird bearbeitet, um einen bearbeiteten Oxidfilm mit einer hinreichenden Dicke zu erhalten, um das Wandern von Dotierungs stoffen zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht zu verhindern und einen ohmschen Kontakt zwi schen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht zu bilden, und die zweite leitende Schicht wird in einem über den bearbeiteten Oxidfilm vermittelten Kontakt der ersten leitenden Schicht gebildet, so daß es möglich ist, wirksam die Diffusion von Dotierungsstoffen zwischen der ersten und zweiten leitenden Schicht in einem späteren Wärmebehand lungsprozeß zu verhindern. Außerdem ist es, wenn als bearbei teter Oxidfilm ein nitridierter Oxidfilm verwendet wird, möglich, wirksam das Wachsen einer Oxidschicht zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht auch dann zu verhindern, wenn in einem späteren Verfahren ein Wärme behandlungsschritt in einer Sauerstoffatmosphäre ausgeführt wird.

Bei einer Halbleitereinrichtung nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird in einem Kontaktabschnitt zwischen einer ersten leitenden Schicht und einer zweiten leitenden Schicht eine Stickstoffatome enthaltende Schicht gebildet, womit es möglich wird, eine durch in eine CVD-Apparatur gelangten Sauerstoff und/oder eine Wärmebehandlung bewirkte Oxidation während der Bildung der zweiten leitenden Schicht durch die Stickstoffatome enthaltende Schicht zu unterdrücken.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung nach einem weiteren Aspekt wird ein natürlicher Oxidfilm, der auf einer ersten leitenden Schicht gebildet ist, nitridiert, um einen nitridierten Oxidfilm zu bilden, der nitridierte Oxid film wird entfernt, und eine zweite leitende Schicht wird gebildet, so daß auf der Oberfläche der ersten leitenden Schicht, von der der nitridierte Oxidfilm entfernt wurde, eine Stickstoffatome enthaltende Schicht ausgebildet wurde. Damit ist es möglich, durch die Stickstoffatome enthaltende Schicht eine Oxidation in einem späteren Verfahrensschritt zu verhindern.

Claims

1. Halbleitereinrichtung mit einer ersten und einer zweiten leitenden Schicht (3, 5a), die über einen nitridierten Oxidfilm (4) mit hinreichender Dicke, um durch ihn hindurch das Fließen eines Tunnelstromes zu ermöglichen, in Kontakt miteinander stehen.

2. Halbleitereinrichtung mit,
einer ersten leitenden Schicht (3),
einer Isolierschicht (2) auf der ersten leitenden Schicht (3) mit einer Kontaktöffnung (2a), in der ein Kontaktabschnitt der ersten leitenden Schicht (3) freigelegt ist,
einer zweiten leitenden Schicht (5a) auf der Isolierschicht (2), die mindestens einen Teil der Kontaktöffnung (2a) ausfüllt,
einer dünnen Schicht (4) eines Materials, das das Wandern von Dotierungsatomen zwischen der ersten und der zweiten leitenden Schicht innerhalb der Kontaktöffnung (2a) unterdrückt, wobei das Material eine hinreichende Dicke aufweist, um einen ohmschen Kontakt zwischen der ersten und der zweiten leitenden Schicht (3, 5a) herzustellen.

3. Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung mit,
einer ersten leitenden Schicht (3),
einer Isolierschicht (2), die auf der ersten leitenden Schicht (3) gebildet ist und eine Öffnung (2a) auf der ersten leitenden Schicht (3) hat,
einem nitridierten Oxidfilm (4), der so gebildet ist, daß er mit der ersten leitenden Schicht (3) mindestens in der Öffnung (2a) in Kontakt steht, und
einer zweiten leitenden Schicht (5a), die auf dem nitridierten Oxidfilm (4) so gebildet ist, daß sie in Kontakt mit dem nitridierten Oxidfilm (4) steht.

4. Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nitridierte Oxidfilm (4) eine Dicke hat, die die Bildung eines ohmschen Kontakts zwischen der ersten leitenden Schicht (3) und der zweiten leitenden Schicht (5a) ermöglicht.

5. Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nitridierte Oxidfilm (4) eine Dicke von höchstens 20 Å hat.

6. Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite leitende Schicht eine mit Dotierungsstoffen do tierte polykristalline Siliziumschicht (5a) aufweist, die auf dem nitridierten Oxidfilm (4) gebildet ist.

7. Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite leitende Schicht (5a) eine Silizidschicht (15), die auf der polykristallinen Siliziumschicht gebildet ist, aufweist.

8. Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste leitende Schicht ein in einer Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrates (1) gebildetes Dotierungsgebiet (3) aufweist.

9. Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste leitende Schicht eine polykristalline Siliziumschicht (23) aufweist.

10. Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nitridierte Oxidfilm einen Silizium-/nitridierten Oxid film (4) aufweist.

11. Kontaktstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-/nitridierte Oxidfilm (4) eine Struktur von: hat.

12. Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung mit
einer ersten leitenden Schicht (33),
einer auf der ersten leitenden Schicht (33) so gebildeten ersten Isolierschicht (32), das sie eine erste Öffnung (32a) auf der ersten leitenden Schicht (33) aufweist,
einem ersten nitridierten Oxidfilm (34), der mindestens auf der ersten leitenden Schicht (33) in der ersten Öffnung (32a) gebildet ist,
einer auf dem ersten nitridierten Oxidfilm (34) gebildeten zweiten leitenden Schicht (35),
einer auf der zweiten leitenden Schicht (35) gebildeten zweiten Isolierschicht (32), die so gebildet ist, daß sie eine zweite Öffnung (32b) auf der zweiten leitenden Schicht (35) hat,
einem zweiten nitridierten Oxidfilm (36), der mindestens auf der zweiten leitenden Schicht (35) in der zweiten Öffnung (32b) gebildet ist, und
einer auf dem zweiten nitridierten Oxidfilm gebildeten dritten leitenden Schicht (37).

13. Kontaktstruktur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der erste als auch der zweite nitridierte Oxidfilm (34, 36) eine Dicke hat, die die Bildung eines ohmschen Kontakts zwischen den leitenden Schichten unterhalb und oberhalb des ersten und des zweiten nitridierten Oxidfilmes ermöglicht.

14. Halbleiterspeichereinrichtung mit:
einem Substrat (1) mit einer Hauptoberfläche,
einem Paar von Dotierungsgebieten (3, 113), die Source- und Drain-Gebiete bilden und mit einem Abstand voneinander in der Hauptoberfläche des Substrates (1) angeordnet sind, wobei zwischen den Dotierungsgebieten ein Kanalgebiet gebildet ist, einer auf einem Gateisolierfilm (116) über dem Kanalgebiet liegenden Gateelektrode (118),
einer Ladungsspeicherkondensatorelektrode (115), die auf einer dielektrischen Kondensatorschicht (114) über einem des Paares von Dotierungsgebieten (113) liegt,
einer das Substrat (1) bedeckenden und eine Kontaktöffnung (2a), die das andere des Paares von Dotierungsgebieten (3) freilegt, enthaltenden Isolierschicht (2) und
einer Bitleitung (5a, 6), die über der Isolierschicht (2) liegt und über die Kontaktöffnung (2a) mit dem Dotierungsgebiet (3) in Kontakt steht,
wobei die Bitleitung eine leitende Schicht (5a) in Kontakt mit dem Dotierungsgebiet (3) über einen dünnen Film (4) eines Materials, das das Wandern von Dotanden zwischen der leitenden Schicht (5a) und dem Dotierungsgebiet (3) unterdrückt, aufweist, wobei das Material von einer hinreichenden Dicke ist, um einen ohmschen Kontakt zwischen der leitenden Schicht (5a) und dem Dotierungsgebiet (3) herzustellen.

15. Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Film des Materials ein nitridierter Oxidfilm (4) ist.

16. Halbleiterspeichereinrichtung mit
einem Substrat (201) mit einer Hauptoberfläche,
einem Paar von Dotierungsgebieten (203, 204), die ein Source- und ein Drain-Gebiet bilden, die mit einem Abstand voneinander in der Hauptoberfläche des Substrates (201) gebildet sind,
wobei zwischen den Dotierungsgebieten (203, 204) ein Kanalge biet gebildet ist,
einer auf einem Gateisolierfilm (206) über dem Kanalgebiet liegenden Gateelektrode (207),
einer mit einem (203) des Paares von Dotierungsgebieten in Kontakt stehenden Ladungsspeicher-Kondensatorelektrode (211), einer das Substrat (201) bedeckenden und eine Kontaktöffnung, die das andere (204) des Paares von Dotierungsgebieten freilegt, enthaltenden Isolierschicht (213) und
einer Bitleitung (208, 209), die über der Isolierschicht (213) liegt und über die Kontaktöffnung in Kontakt mit dem Dotie rungsgebiet (204) steht, wobei die Kondensatorelektrode eine leitende Schicht (211) in Kontakt mit dem Dotierungsgebiet (203) über einen dünnen Film (210) eines Materials aufweist, der das Wandern von Dotanden zwischen der leitenden Schicht (211) und dem Dotierungsgebiet (203) unterdrückt, wobei das Ma terial (210) von hinreichender Dicke ist, um einen ohmschen Kontakt zwischen der leitenden Schicht (211) und dem Dotie rungsgebiet (203) herzustellen.

17. Halbleiterspeichereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Film ein nitridierter Oxidfilm (210) ist.

18. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur zwischen einer ersten und einer zweiten leitenden Schicht in Kontakt miteinander in einer Halbleitereinrichtung mit den Schritten:
Ausbilden eines Oxidfilmes (8; 305) auf der ersten leitenden Schicht (1; 301);
Bearbeiten des Oxidfilmes (8; 305), um einen bearbeiteten Oxidfilm (4; 306) aus einem Material zu erzeugen, das das Wandern von Dotierungsstoffen hemmt, und mit einer Dicke, die zur Ausbildung eines ohmschen Kontaktes ausreicht, und
Bilden der zweiten leitenden Schicht (5) in Kontakt mit der ersten leitenden Schicht über die bearbeitete Oxidschicht.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bearbeitens des Oxidfilmes (8; 305) zur Erzeugung eines bearbeiteten Oxidfilmes (4; 306) den Schritt des Nitridierens des Oxidfilmes zur Erzeugung eines nitridier ten Oxidfilmes aufweist.

20. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur nach Anspruch 18 oder 19 mit den Schritten:
Bilden einer ersten leitenden Schicht (3),
Bilden einer Isolierschicht (2) mit einer Öffnung (2a) auf der ersten leitenden Schicht (3),
Bilden eines Oxidfilmes (8) auf der ersten leitenden Schicht (3) in der Öffnung,
Bilden eines nitridierten Oxidfilmes (4) durch Nitridieren des Oxidfilmes (8) und
Bilden einer zweiten leitenden Schicht (5a) auf dem nitridierten Oxidfilm (8).

21. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxidfilm (8) einen natürlichen Oxidfilm aufweist.

22. Kontaktstruktur zwischen zwei leitenden Schichten in einer Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der nitridierte Oxidfilm eine Dicke hat, die es gewährleistet, daß die erste leitende Schicht (3) und die zweite leitende Schicht (5a) in ohmschem Kontakt mit einander stehen.

23. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der nitri dierte Oxidfilm (4) eine Dicke von höchsten von 20 Å hat.

24. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens des natürlichen Oxidfilmes (8) dadurch ausgeführt wird, daß die Oberfläche der ersten leitenden Schicht (3) in der Öffnung (2a) Luft bei Normaltemperatur und Normaldruck ausge setzt wird.

25. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 18 bis 21, 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bearbeitens des Oxidfilmes (8) einen Schritt des thermischen Nitridierens des Oxidfilmes in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre aufweist.

26. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 18 bis 21 oder 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bearbeitens des Oxidfilmes (8) einen Schritt des thermischen Nitridierens des Oxidfilmes in einer Ammoniakgas(NH₃)-Atmosphäre bei einer Temperatur von mindestens 700°C von etwa 30 sec. aufweist.

27. Halbleitereinrichtung mit
einer ersten leitenden Schicht (301),
einer zweiten leitenden Schicht (305) in Kontakt mit der ersten leitenden Schicht (301) und
einer Stickstoffatome (N) enthaltenden Schicht, die in einem Kontaktabschnitt (303b) zwischen der ersten leitenden Schicht (301) und der zweiten leitenden Schicht (305) gebildet ist.

28. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung mit einem Aufbau, bei dem eine erste leitende Schicht und eine zweite leitende Schicht in Kontakt miteinander sind, mit den Schritten:
Bilden eines natürlichen Oxidfilmes (305) auf der ersten leitenden Schicht (301),
Nitridieren des natürlichen Oxidfilmes (305) zur Bildung eines nitridierten Oxidfilmes (306),
Entfernen des nitridierten Oxidfilmes (306) und
Bilden der zweiten leitenden Schicht.