DE4306322C2 - Verfahren zum Herstellen einer Leiterschichtverbindungsstruktur und Leiterschichtverbindungsstruktur - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterschichtverbindungsstruktur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sowie eine Leiterschichtverbindungsstruktur einer Halbleitervorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Leiter­ schichtverbindungsstruktur einer Halbleiterspeichervorrichtung, die elektrisch mit einer oberen Leiterschicht und einer unteren Leiterschicht verbunden ist, und die eine Sperrmetallschicht bzw. Haftschicht aufweist.

Die Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Halb­ leiterspeichervorrichtung. Ein Siliziumsubstrat 1 umfaßt einen Speicherzellenbereich und einen Bereich einer Peripherieschal­ tung.

Fig. 11 ist eine vergrößerte Draufsicht der in Fig. 10 gezeigten Halbleiterspeichervorrichtung. Diese Halbleiterspei­ chervorrichtung ist ein DRAM (dynamischer Speicher mit wahlfrei­ em Zugriff). Ein Feldoxidfilm 5 ist auf dem Siliziumsubstrat gebildet. Wortleitungen 9a, 9b, 9c, 9d, eine Gateelektrodenlei­ tung 10 und Aluminiumfilme (Bitleitungen) 29a, 29b und 29c sind in Intervallen auf dem Siliziumsubstrat gebildet. 11 bezeichnet einen Speicherknoten. Eine Zellplatte ist nicht gezeigt.

Die Fig. 12 ist eine Schnittansicht mit einem Aufbau der Fig. 11 beschreibt in Pfeilrichtung. Fremdatombereiche 3a, 3b und 3c sind in Abständen auf einer Hauptoberfläche des Siliziumsub­ strats 1 gebildet. 5 bezeichnet einen Feldoxidfilm. Wortleitun­ gen 9a, 9b, 9c, 9d sowie die Gateelektrodenleitung 10 sind in Abständen auf dem Siliziumsubstrat 1 gebildet. Diese Verdrah­ tungsschichten sind mit einem Siliziumoxidfilm 17 bedeckt.

Der Speicherknoten 11 ist elektrisch mit dem Fremdatombereich 3a verbunden. Ein dielektrischer Film 13 ist auf der Oberfläche des Speicherknotens 11 gebildet. Eine Zellplatte 15 ist auf der Oberfläche des dielektrischen Films 13 gebildet. Ein Silizium­ oxidfilm 19 ist auf dem Siliziumsubstrat 1 die Zellplatte 15 bedeckend gebildet.

Ein durchgehendes Loch 23a, das sich zum Fremdatombereich 3b erstreckt, ist auf dem Siliziumoxidfilm 19 gebildet. Ein Sperr­ metallfilm 25a ist auf der Seitenwand des durchgehenden Loches 23a und auch auf dem Fremdatombereich 3b im durchgehenden Loch 23a gebildet. Ein Wolframstück (Wolframfilmstopfen) 27a ist auf dem Sperrmetallfilm 25a das durchgehende Loch 23a füllend gebil­ det. Ein Aluminiumfilm 29a ist mit dem Wolfram 27a verbunden. Eine Lücke (Hohlraum) 31 ist zwischen dem Sperrmetallfilm 25a und dem Aluminiumfilm 29a gebildet.

Ein ähnlicher Aufbau ist auch auf dem Fremdatombereich 3c gebil­ det. 23b bezeichnet ein durchgehendes Loch, 25b einen Sperrme­ tallfilm, 27b Wolfram, 29b einen Aluminiumfilm und 31 eine Lücke (Hohlraum). Ein Verfahren zum Verbinden des Aluminiumfilms 29a und des Fremdatombereichs 3b wird nachfolgend beschrieben.

Wie in Fig. 13 gezeigt, wird der Siliziumoxidfilm 19 selektiv entfernt, durch Ätzen unter Benutzung eines Resists 21 als Mas­ ke, zum Bilden der durchgehenden Löcher 23a und 23b auf den Fremdatombereichen 3b und 3c.

Wie in Fig. 14 gezeigt, wird ein Sperrmetallfilm 25 durch ein Sputterverfahren oder CVD gebildet. Ein Wolframfilm 27 wird auf dem Sperrmetallfilm 25 durch Benutzung der CVD-Methode gebildet. Da die Dicke des Sperrmetallfilms 25 gering ist, kann dieser durch das Sputterverfahren gebildet werden. Ein Grund für die Bildung des Sperrmetallfilms 25 liegt im folgenden: Wolfram tritt in den Fremdatombereich 3b durch gegenseitige Diffusion ein, wenn der Wolframfilm 27 und der Fremdatombereich 3b in di­ rekter Verbindung stehen, was als Legierungs-Spitzenphänomen (Alloy Spike Phenomenon) bezeichnet wird. Wenn das Wolfram in den Fremdatombereich 3b durch das Legierungs-Spitzenphänomen eintritt, erstreckt es sich bis zum Siliziumsubstrat 1, und ein PN-Übergang zwischen dem Siliziumsubstrat 1 und dem Fremdatombe­ reich 3b wird unterbrochen. Das Brechen (Zerstörung) des PN-Übergangs führt zum Problem der Erzeugung eines Stromlecks oder dergleichen. Daher verhindert der Sperrmetallfilm 25, daß der Wolframfilm 27 in den Fremdatombereich 3b eindiffundiert.

Der andere Grund zum Bilden des Sperrmetallfilms 25 liegt darin, eine schlechte Haftung zwischen dem Siliziumoxidfilm 19 und dem Wolframfilm 27 zu verbessern. Der Sperrmetallfilm 25 weist eine gute Haftung sowohl mit dem Siliziumfilm 19 als auch dem Wolfram 27 auf.

Die Beschreibung des Verfahrens fortgesetzt, wie in Fig. 15 gezeigt, wird unter Benutzung der Ätzmethode, bei welcher eine Ätzrate von Wolframfilm 27 größer als die des Sperrmetallfilms 25 ist (beispielsweise bei anisotropem Ätzen durch ein F-Grup­ pen-Gas) wird der Wolframfilm 27 ganz geätzt, wobei der Wolfram­ film 27 in den durchgehenden Löchern 23a und 23b verbleibt. Das Wolfram in dem durchgehenden Loch 23a wird nachfolgend als 27a bezeichnet. Das Wolfram im durchgehenden Loch 23b wird nachfol­ gend als 27b bezeichnet.

27c bleibt zum Zeitpunkt des gesamten Ätzens des Wolframs unge­ ätzt. Wie in Fig. 14 gezeigt, sind im Wolframfilm 27 der durch A bezeichnete Bereich und der durch B bezeichnete Bereich von verschiedener Dicke. Das Ätzen des Wolframfilms 27 kann an den Anfängen der durchgehenden Löcher 23a und 23b, wie in Fig. 15 gezeigt, gestoppt werden, wobei der Wolframfilm 27 auf der Basis der durch A bezeichneten Dicke geätzt wird. Da allerdings der durch B bezeichnete Bereich (siehe Fig. 14) dicker als der durch A bezeichnete (siehe Fig. 14) ist, verbleibt ein Teil des Wolframfilms auf dem durch B bezeichneten Bereich.

Wie in Fig. 16 gezeigt, werden die Wolframfilme 27a, 27b und 27c geätzt, zum Entfernen des Wolframfilms 27c. Daher ist die obere Oberfläche des Wolframfilms 27a niedriger als der Anfang des durchgehenden Loches 23a, und auch der Wolframfilm 27b.

Wie in Fig. 17 gezeigt, durch Benutzen des Ätzverfahrens (zum Beispiel einem anisotropen Ätzen durch Gas einer Cl₂-Gruppe), bei welcher die Ätzrate des Sperrmetallfilms 25 größer als die der Wolframfilme 27a und 27b ist, wird die gesamte Oberfläche des Sperrmetallfilms 25 geätzt, wobei ein Sperrmetallfilm 25 in den durchgehenden Löchern 23a und 23b verbleibt. Die Sperrme­ tallfilme in den durchgehenden Löchern 23a und 23b werden als 25a bzw. 25b bezeichnet. 25c bezeichnet den Sperrmetallfilm. Der Sperrmetallfilm 25c wird in derselben Weise erzeugt wie im Fall des oben beschriebenen Wolframfilms. Das bedeutet, wie in Fig. 16 gezeigt, daß im Sperrmetallfilm 25 der durch C bezeichnete Bereich und der durch D bezeichnete Bereich verschiedene Dicken aufweisen. Wenn daher der Sperrmetallfilm 25 auf der Basis des durch C bezeichneten Bereichs geätzt wird, wird der im durch D bezeichneten Bereich vorliegende Sperrmetallfilm 25 nicht voll­ ständig weggeätzt, wodurch ein Teil des Sperrmetallfilms 25 ver­ bleibt.

Der Sperrmetallfilm 25 wird weiter weggeätzt, um den Sperrme­ tallfilm 25c, wie in Fig. 18 gezeigt, zu entfernen. E bezeich­ net einen Abstand zwischen dem Eingang des durchgehenden Loches 23a und der oberen Oberfläche des Wolframfilms 27a. F bezeichnet einen Abstand zwischen dem Eingang (Anfang) des durchgehenden Loches 23a und der oberen Oberfläche des Sperrmetallfilms 25a. Die Tatsache, daß die durch F bezeichnete Entfernung größer als die durch E bezeichnete ist, liegt in zwei Gründen, die im fol­ genden dargelegt werden. Einer wird durch den sogenannten Ladeeffekt bewirkt ("Loadingeffect"). Der Ladeeffekt ist ein Phä­ nomen, bei welchem die Ätzrate in dem Maße abnimmt, wie die zu ätzende Fläche größer wird. Die geätzten Flächen der Wolframfil­ me 27a und 27b sind viel größer als die der Sperrmetallfilme 25a und 25b. Daher ist der geätzte Betrag des Sperrmetallfilms 25a und 25b in einer vertikalen Richtung, bis der Sperrmetallfilm 25c weggeätzt ist, größer, als der geätzte Betrag der Wolfram­ filme 27a und 27b in einer vertikalen Richtung, bis der Wolfram­ film 27c weggeätzt ist. Der andere Grund liegt darin, daß beim Ätzen des Sperrmetallfilms 25 eine Ätzmethode verwendet wird, bei der die Ätzrate des Sperrmetallfilm 25 größer als die der Wolframfilme 27a und 27b ist.

Wie in Fig. 19 gezeigt, wird ein Aluminiumfilm 29 auf dem Sili­ ziumoxidfilm 19 durch das Sputterverfahren gebildet. Ein Öff­ nungsbereich, der von der oberen Oberfläche 28 des Wolframfilms 27a, der oberen Oberfläche 26 des Sperrmetallfilms 25a und der Seitenwand des durchgehenden Loches 23a umgeben wird, ist klein. Wenn daher das Sputterverfahren zum Bilden der Aluminiumschicht 29 eingesetzt wird, kann das Aluminium nicht in den Raum eintre­ ten, mit dem Ergebnis, daß die Lücke (Hohlraum) 31 gebildet wird.

Wie in Fig. 12 gezeigt, wird eine vorbestimmte Bemusterung auf den Aluminiumfilm 29 ausgeübt. Das Verfahren zum elektrischen Verbinden des Aluminiumfilms und einer Fremdatomdiffusions­ schicht durch Benutzen des Sperrmetallfilms und des Wolfram­ films, der durch die CVD-Methode gebildet wurde, ist beispiels­ weise in "Magnetically-Enhanced Etching for Tungsten Contact Plug Fabrication", Mat. Res. Soc. Symp. Proc. VLSIV. 1990, Ma­ terials Research Society, beschrieben.

Der Grund, warum Wolfram 29a anstelle von Aluminium in dem durchgehenden Loch 23a gebildet wird, wird nachfolgend beschrie­ ben. Aluminium wird bevorzugt im durchgehenden Loch gebildet, da der Widerstand von Aluminium kleiner als der von Wolfram ist. Durch die Miniaturisierung der Halbleiterspeichervorrichtung wird das Seitenverhältnis des durchgehenden Loches (Tiefe des durchgehenden Loches/Öffnungsabmessung des durchgehenden Loches) vergrößert. Bei der Bildung des leitenden Films durch die Sput­ termethode entsteht eine Lücke im leitenden Film, wenn das Sei­ tenverhältnis größer wird.

Fig. 20 ist ein Schaubild mit dem Zustand der Bildung einer oberen leitenden Schicht 41 durch Benutzung des Sputterns. 35 bezeichnet eine untere leitende Schicht, 37 eine Zwischenschicht­ isolationsschicht und 39 ein durchgehendes Loch.

Auf der Seitenwand des durchgehenden Loches 39, am Abschnitt (A), haftet gesputtertes leitendes Material leicht, während am Abschnitt (B) gesputtertes leitendes Material nur schwer anzu­ bringen ist. Mit anderen Worten, die Bildungsrate der oberen leitenden Schicht am Abschnitt (A) ist größer als die am Ab­ schnitt (B). Daher wird eine Lücke (43) wie in Fig. 21 gezeigt gebildet, nach dem Bildungsprozeß der oberen Leiterschicht unter dieser Bedingung. Die Lücke 43 erzeugt eine Vergrößerung des Widerstandswerts der oberen Verdrahtungsschicht 41 im durchge­ henden Loch 39.

Aluminiumfilm kann nur durch das Sputtern gebildet werden. Wenn das Seitenverhältnis des durchgehenden Loches groß ist, wird die Lücke im Aluminium im durchgehenden Loch nach der Bildung des Aluminiums im durchgehenden Loch gebildet. Umgekehrt kann CVD die Erzeugung der Lücke trotz eines großen Seitenverhältnisses verhindern. Wolfram kann durch CVD aufgebracht werden. Wolfram verbleibt nur im durchgehenden Loch, anstelle auch als obere Verdrahtungsschicht benutzt zu werden, durch den hohen Wider­ standswert von Wolfram.

Anschließend wird der Grund, warum der Wolframfilm 27c vollstän­ dig entfernt wird, beschrieben. Fig. 22 ist eine vergrößerte Draufsicht einer Halbleitervorrichtung mit einem übriggebliebe­ nen Wolframfilm 27c. Ein Zustand vor der Bildung der Aluminium­ filme (Bitleitung) 29a, 29b und 29c ist gezeigt. Wenn der Wol­ framfilm 27c zurückbleibt, kann ein Kurzschluß der Aluminiumfil­ me 29a und 29c im Fall der Bildung der Aluminiumfilme 29a, 29b und 29c auftreten.

Die Luft in der Lücke 31 wird durch Wärme ausgedehnt, wenn ein Prozeß, der eine Wärmebehandlung einschließt, wie die Bildung eines Siliziumoxidfilms, bei der existierenden Lücke 31 durch­ geführt wird, was zu einem Bruch zwischen den Wolframfilmen 27a und 27b sowie den Aluminiumfilmen 29a und 29b, wie in Fig. 23 gezeigt, führt.

Aus der US-Z. "Techn. Dig. IEDM" 1987, Seiten 532 bis 535 ist ein Resist-Rückätzverfahren bekannt, bei dem ein Kontaktloch auf ähnliche Weise wie im vorher genannten Stand der Technik gefüllt wird, indem eine Haftschicht auf einer Seitenwand des durchge­ henden Loches und der Isolierschicht gebildet werden, des weite­ ren eine erste Leiterschicht auf der Haftschicht gebildet wird und das durchgehende Loch mit der ersten Leiterschicht gefüllt wird. Anschließend werden sowohl die erste Leiterschicht als auch die Haftschicht geätzt, so daß die Haftschicht nur in dem durchgehenden Loch verbleibt.

Aus der US-PS 50 84 413 ist ein Verfahren zur Füllung eines Kon­ taktloches unter Verwendung einer Poly-Siliziumschicht bekannt.

Des weiteren ergibt sich aus Wolf, S. "Silicon Processing for the VLSI ERA Volume 2: Process Integration" Lattice Press, Sun­ set Beach (Ca) 1990 Seiten 245-252 ein Rückätzverfahren, das im wesentlichen dem Oberbegriff des Anspruches 1 entspricht. Hier ergibt sich beim Rückätzverfahren zwischen dem Wolframstopfen und dem umge­ benden Siliziumoxid ein Graben. Hier wird festgestellt, daß TiN am besten dazu geeignet ist, dieses Problem, welches durch Über­ ätzen entsteht, zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Herstellungsverfahren für eine Leiterschichtverbindungs­ struktur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die für eine gute elektrische Verbindung zwischen einer oberen leitenden Schicht und einer im durchgehenden Loch gebildeten leitenden Schicht sorgt. Ferner ist eine entsprechende Leiterschicht­ verbindungsstruktur zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch das Verfahren nach dem Patentanspruch 1 sowie die Leiterschichtverbindungsstruktur nach dem Patentan­ spruch 9 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.

Die Stufenverminderungsschicht vermindert eine Höhendifferenz zwischen der Sperrmetall­ schicht und der ersten Leiterschicht und ist auf der oberen Obe­ rfläche der Sperrmetallschicht im durchgehenden Loch gebildet. Daher ist die Tiefe eines Öffnungsbereichs, der von der oberen Oberfläche der Sperrmetallschicht, der oberen Oberfläche der ersten Leiterschicht und der Seitenwand des durchgehenden Loches umgeben ist, fast null oder reduziert. Das heißt, selbst wenn die obere Leiterschicht durch Sputtern gebildet ist, wird der Rauminhalt der Lücke (31 in Fig. 12) unter der oberen Leiter­ schicht null oder zumindest verkleinert. In dem Fall, daß keine Lücke besteht, wird die Verbindung zwischen der oberen Leiter­ schicht und der ersten Leiterschicht nicht unterbrochen, selbst wenn ein Prozeß, der eine Wärmebehandlung einschließt, nach der Bildung der oberen Leiterschicht durchgeführt wird. Selbst mit der existierenden Lücke ist aber, da das Volumen der Lücke klei­ ner als im herkömmlichen Fall ist, die Möglichkeit des Unterbre­ chens der Verbindung zwischen der oberen Leiterschicht und der ersten Leiterschicht durch Expansion von Luft in der Lücke ver­ mindert, die durch die Wärmebehandlung nach der Bildung der obe­ ren Leiterschicht auftritt.

Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.

Von den Figuren zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 2-6 Schnittansichten eines Siliziumsubstrats mit ersten bis fünften Schritten eines Herstel­ lungsprozesses der ersten Ausführungsform;

Fig. 7-9 Schnittansichten des Siliziumsubstrats mit ersten bis dritten Schritten des Herstel­ lungsprozesses der zweiten Ausführungsform;

Fig. 10 ein Blockdiagramm mit einer herkömmlichen Halbleiterspeichervorrichtung;

Fig. 11 eine vergrößerte Draufsicht auf die in Fig. 10 gezeigte Halbleiterspeichervorrichtung;

Fig. 12 eine Schnittansicht entlang der durch einen Pfeil in Fig. 11 gezeigten Linie;

Fig. 13-19 Schnittansichten eines Halbleitersubstrats mit einem ersten bis einem siebten Schritt eines Herstellungsverfahrens eines herkömm­ lichen DRAM;

Fig. 20 ein Diagramm mit einem ersten Zustand der Bildung einer oberen Leiterschicht durch Benutzen eines Sputterverfahrens;

Fig. 21 mit einem Diagramm mit einem zweiten Zustand der Bildung der oberen leitenden Schicht durch Benutzung des Sputterverfahrens;

Fig. 22 eine vergrößerte Draufsicht auf die Halblei­ terspeichervorrichtung mit einem nachgeblie­ benen Wolframfilm 27c; und

Fig. 23 eine Schnittansicht des Halbleitersubstrats mit der unterbrochenen Verbindung zwischen einem Aluminiumfilm 29a und einem Wolfram­ film 27a.

(Erste Ausführung)

Fig. 1 ist eine diagrammartige Schnittansicht einer ersten Aus­ führungsform. Sie zeigt einen DRAM. Fremdatombereiche 3a, 3b und 3c sind in Abständen auf einem Siliziumsubstrat 1 gebildet. Ein Siliziumoxidfilm 19 mit durchgehenden Löchern 23a und 23b ist auf dem Siliziumsubstrat 1 gebildet. Ein Sperrmetallfilm 25a ist auf der Seite und der Bodenoberfläche des durchgehenden Loches 23a gebildet, und das durchgehende Loch 23b ist entsprechend mit einem Sperrmetallfilm 25b versehen. Beispielsweise können TiN, TiW, NiCr, Ni, Cr, TiON, TiNW, Ta, MoSi, WSi oder TiSi als Sperrmetallfilme 25a und 25b bei der beschriebenen Ausführungs­ form benutzt werden. Die Dicke der Sperrmetallfilme 25a und 25b liegt in der Größenordnung von 100 nm.

In die durchgehenden Löcher 23a und 23b sind die Wolframfilme 27a und 27b eingebettet. Ein leitendes Material außer Wolfram kann auch benutzt werden, wenn die Bildung durch das CVD-Verfah­ ren möglich ist. Ein Öffnungsbereich, der durch eine obere Ober­ fläche 28 des Wolframfilms 27a, eine obere Oberfläche 26 des Sperrmetallfilms 25a und die Seitenwand des durchgehenden Loches 23a gebildet ist, wird mit einem Wolframfilm 33a gefüllt. Andere leitende Materialien, die durch die CVD-Methode gebildet werden können, beispielsweise hochwärmebeständige Metalle wie Ti, Cr, Mo oder TiN können ebenfalls anstelle des Wolframfilms 33a be­ nutzt werden. 33b ist ein Wolframfilm. Aluminiumfilme 29a und 29b sind auf 33a bzw. 33b gebildet.

Ein Speicherknoten 11 befindet sich in elektrischer Verbindung mit dem Fremdatombereich 3a. Ein dielektrischer Film 13 ist auf dem Speicherknoten 11 gebildet. Eine Zellplatte 15 ist auf dem dielektrischen Film 13 gebildet. Wortleitungen 9a, 9b, 9c, 9d sowie eine Gateelektrodenleitung 10 sind in Abständen auf dem Siliziumsubstrat 1 gebildet. 5 bezeichnet einen Feldoxidfilm. 17 bezeichnet einen Siliziumoxidfilm. Eine Wortleitung 9 ist auf einem Feldoxidfilm 5 gebildet und mit einem Siliziumoxidfilm 17 bedeckt. Ein Herstellungsverfahren der ersten Ausführungsformen wird nachfolgend beschrieben.

Die zur in Fig. 2 gezeigten Struktur führenden Schritte, das heißt die Fig. 13-18, entsprechen denen im herkömmlichen Fall. Die Fig. 2 entspricht Fig. 18. Ein Wolframfilm 33 wurde durch die CVD-Methode, wie in Fig. 3 gezeigt, gebildet, zum Füllen des Öffnungsbereichs, der durch die obere Oberfläche 28 des Wolframfilms 27a, die obere Oberfläche 26 des Sperrmetall­ films 25a und die Seitenwand des durchgehenden Lochs 23a gebil­ det wird. Die gesamte Oberfläche des Wolframfilms 33 wird zum Freilegen der Oberfläche des Siliziumoxidfilms 19 geätzt, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Wolframfilme 33 in den durchgehenden Löchern 23a und 23b werden nachfolgend als Wolframfilme 33a bzw. 33b bezeichnet. 33c ist ebenfalls ein Wolframfilm. Der Wolfram­ film 33c wird auf dieselbe Weise wie der Wolframfilm 27c (siehe Fig. 15) und der Sperrmetallfilm 25c (siehe Fig. 17) gebildet, wie bei den herkömmlichen Beispielen beschrieben.

Die Wolframfilme 33a, 33b und 33c wurden weiter geätzt, zum Ent­ fernen des Wolframfilms 33c, wie in Fig. 5 gezeigt. Durch eine leitende Wirkung des Wolframfilms 33a kann er geätzt werden, bis die obere Oberfläche des Wolframfilms 27a freigelegt ist. Dann wird, wie in Fig. 6 gezeigt, der Aluminiumfilm 29 auf dem Sili­ ziumoxidfilm 19 durch das Sputterverfahren gebildet. Die Figur zeigt einen Zustand zum Bilden der Aluminiumfilme 29a und 29b durch Durchführen einer vorbestimmten Bemusterung des Aluminiumfilms 29.

(Zweite Ausführungsform)

Dieselben Schritte wie in den Fig. 13-18 gezeigt, werden bei dieser Ausführungsform durchgeführt.

Bei der zweiten Ausführungsform wird ein Öffnungsbereich, der durch die obere Oberfläche 28 des Wolframfilms 27a, die obere Oberfläche 26 des Sperrmetallfilms 25a und die Seitenwand des durchgehenden Loches 23a gebildet ist, mit einem Siliziumoxid­ film 47 gefüllt, der durch die CVD-Methode gebildet wird, wie in Fig. 7 gezeigt. Der Siliziumoxidfilm 47 wird überall geätzt, zum Entfernen des Siliziumoxidfilms 47 auf dem Siliziumoxidfilm 19, wie in Fig. 8 gezeigt. Der Siliziumoxidfilm 47 in den durchgehenden Löchern 23a und 23b wird als Siliziumoxidfilm 47a bzw. 47b bezeichnet. Da die Siliziumoxidfilme 47a und 47b Isola­ tionsfilme sind, werden die Siliziumoxidfilme 47 geätzt, zum Freilegen der oberen Oberflächen der Wolframfilme 27a und 27b.

Der Aluminiumfilm wird auf dem Siliziumoxidfilm 19 durch das Sputterverfahren gebildet, und das vorbestimmte Bemustern wird darauf durchgeführt, wie in Fig. 19 gezeigt. Dieselben Bezugs­ zeichen wie in Fig. 1 bezeichnen entsprechende Teile.

Obwohl die erste und zweite Ausführungsform die Fälle zeigen, bei denen die vorliegende Erfindung auf einen DRAM angewendet wird, ist die vorliegende Erfindung auch auf einen Mikrocompu­ ter, einen EPROM (löschbaren, programmierbaren ROM) oder der­ gleichen anwendbar.

Bei der ersten Ausführungsform wird das stufenvermindernde Mate­ rial, das einen Höhenabstand zwischen der Sperrmetallschicht und der ersten Leiterschicht verringert, auf der oberen Oberfläche der Sperrmetallschicht im durchgehenden Loch gebildet, vor der Bildung der oberen Leiterschicht, die in elektrischer Verbindung mit der ersten Leiterschicht steht. Daher kann die Tiefe des Öffnungsbereichs, der von der oberen Oberfläche der Sperrmetall­ schicht, der oberen Oberfläche der ersten Leiterschicht und der Seitenwand des durchgehenden Lochs gebildet wird, auf null ver­ ringert oder zumindest kleiner gemacht werden. Damit wird die Verbindung zwischen der ersten Leiterschicht und der oberen Leiterschicht nicht unterbrochen, selbst nicht bei einem Verarbeitungsschritt mit Wärmebehandlung nach der Bildung der oberen Leiterschicht. Da das stufenverringernde Material auf der oberen Oberfläche der Sperrmetallschicht im durchgehenden Loch gebildet ist, zum Ver­ mindern eines Höhenabstands zwischen der Sperrmetallschicht und der ersten Leiterschicht, wird die Verbindung zwischen der obe­ ren Leiterschicht und der ersten Leiterschicht nicht unterbro­ chen, selbst nicht bei einem Wärmebehandlungsschritt nach der Bildung der oberen Leiterschicht.

Claims (16)

1. Verfahren zum Herstellen einer Leiterschichtverbindungs­ struktur, die eine obere Leiterschicht (29a) und eine untere Leiterschicht (3b) einer Halbleitervorrichtung elektrisch ver­ bindet, mit den Schritten

• a) Bilden einer Isolierschicht (19) auf der unteren Leiter­ schicht (3b) mit einer oberen Hauptoberfläche,
• b) Bilden eines durchgehenden Loches (23a) in der Isolier­ schicht (19), das sich bis zur unteren Leiterschicht (3b) er­ streckt,
• c) Bilden einer Haftschicht (25a) auf einer Seitenwand des durchgehenden Loches (23a), der unteren Leiterschicht (3b) im durchgehenden Loch (23a) und der Isolationsschicht (19),
• d) Bilden einer ersten Leiterschicht (27a) aus W, Ti, Cr, Mo oder TiN durch ein CVD-Verfahren auf der Haftschicht (25a) und Füllen des durchgehenden Loches (23a) mit der ersten Leiter­ schicht (27a),
• e) Wegätzen der ersten Leiterschicht (27a), so daß die erste Leiterschicht (27a) nur im durchgehenden Loch (23a) verbleibt,
• f) Wegätzen der Haftschicht (25a), so daß die Haftschicht (25a) nur im durchgehenden Loch (23a) verbleibt,
• g) wobei eine obere Oberfläche (26) der Haftschicht (25a) im durchgehenden Loch (23a) bezüglich der oberen Hauptoberfläche der Isolationsschicht (19) niedriger positioniert ist als eine obere Oberfläche (28) der ersten Leiterschicht (27a) im durchge­ henden Loch (23a),

gekennzeichnet durch die Schritte:

• h) Bilden einer Stufenverminderungsschicht (33a) zum Vermindern einer Höhendifferenz zwischen der Haftschicht (25a) und der ersten Leiterschicht (27a) auf der oberen Oberfläche (26) der Haftschicht (25a) im durchgehenden Loch (23a), und
• i) Bilden der oberen Leiterschicht (29a), die mit der ersten Leiterschicht (27a) elektrisch verbunden ist, auf der Isola­ tionsschicht (19), durch ein Sputterverfahren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das

• j) Bilden der Stufenverminderungsschicht (33a) auf der Isolier­ schicht (19) und der oberen Oberfläche (26) der Haftschicht (25a) im durchgehenden Loch (23a) durchgeführt wird, und durch Wegätzen der Stufenverminderungsschicht (33a), wobei die Stufenverminderungsschicht (33a) im durchgehenden Loch (23a) verbleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• k) die Stufenverminderungsschicht (33a) elektrisch leitend ist und
• l) die obere Oberfläche (26) der Haftschicht (25a) und die obere Oberfläche (28) der ersten Leiterschicht (27a) damit be­ schichtet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• m) der Schritt zum Bilden der Stufenverminderungsschicht (33a) das Wegätzen der Stufenverminderungsschicht (33a) zum Freilegen der oberen Oberfläche (28) der ersten Leiterschicht (27a) um­ faßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• n) die Stufenverminderungsschicht aus einem elektrischen Isola­ tor gebildet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• o) die Stufenverminderungsschicht (33a) durch eine CVD-Methode niedergeschlagen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• p) die Stufenverminderungsschicht (33a) aus einem hoch wärmebeständigen Metallfilm gebildet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• q) zum Wegätzen der ersten Leiterschicht (27a) die Ätzrate der ersten Leiterschicht (27a) größer als die der Haftschicht (25a) ist.

9. Leiterschichtverbindungsstruktur einer Halbleitervorrich­ tung, die elektrisch eine obere Leiterschicht (29a) und eine untere Leiterschicht (3b) verbindet,
mit einer Isolationsschicht (19) mit einer oberen Hauptoberflä­ che, wobei die Isolationsschicht (19) auf der unteren Leiter­ schicht (3a) gebildet ist und ein durchgehendes Loch (23a) auf­ weist, das sich von der oberen Hauptoberfläche zur unteren Lei­ terschicht (3b) erstreckt,
einer ersten Leiterschicht (27a), die in das durchgehende Loch (23a) eingebettet ist und elektrisch die obere Leiterschicht (29a) und die untere Leiterschicht (3b) verbindet,
einer Haftschicht (25a), die zwischen der Seitenwand des durch­ gehenden Loches (23a) und der ersten Leiterschicht (27a) gebil­ det ist, und zwischen einer Hauptoberfläche der unteren Leiter­ schicht (3b) und einer unteren Oberfläche der ersten Leiter­ schicht (27a), wobei eine obere Oberfläche der Haftschicht (25a) im durchgehenden Loch (23a) niedriger von der oberen Hauptober­ fläche der Isolationsschicht (19) positioniert ist als eine obere Oberfläche der ersten Leiterschicht (27a), und
einer Stufenverringerungsschicht (33a), die auf der oberen Ober­ fläche (26) der Haftschicht (25a) im durchgehenden Loch (23a) gebildet ist, zum Vermindern einer Höhendifferenz von der oberen Hauptoberfläche der Isolationsschicht (19) zwischen der oberen Oberfläche (26) der Haftschicht (25a) und der oberen Oberfläche (28) der ersten Leiterschicht (27a).

10. Leiterschichtverbindungsstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenverringerungsschicht (33a) elektrisch leitend ist und die erste Leiterschicht (27a) bedeckt.

11. Leiterschichtverbindungsstruktur nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenverringerungsschicht (33a) auf der freigelegten oberen Oberfläche (28) der ersten Leiterschicht (27a) gebildet ist.

12. Leiterschichtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenverringerungsschicht (33a) ein hoch wärmebeständiger Metallfilm ist.

13. Leiterschichtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenverringerungsschicht (33a, 47a) ein Isolationsfilm ist.

14. Leiterschichtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leiterschicht (27a), die Haftschicht (25a) und die Stufenverringerungsschicht (33a) jeweils aus verschiedenen Materialien gebildet sind.

15. Leiterschichtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leiterschicht (27a) einen Teil einer Bitleitung eines DRAM bildet.