DE69823909T2

DE69823909T2 - Halbleiteranordnung mit einer Sperrschicht zum Verhindern von Feuchtigkeitsdurchdringung

Info

Publication number: DE69823909T2
Application number: DE69823909T
Authority: DE
Inventors: Ryuichi Minato-ku Okamura
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2018-03-24
Also published as: JPH10270549A; DE69823909D1; CN1083619C; CN1194468A; KR100304686B1; EP0867936B1; EP0867936A3; US6111320A; JP3288246B2; EP0867936A2; KR19980079938A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, insbesondere eine Halbleitervorrichtung mit einer Sperrschicht, um ein Eindringen von Feuchtigkeit von außerhalb zu verhindern.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Auf dem heutigen Gebiet der mikroskopischen MOS-Transistoren ist ein sekundäres langsames Anlagerungsphänomen ein Problem geworden. (In der folgenden Beschreibung bedeutet langsame Anlagerung eine sekundäre langsame Anlagerung. Siehe hierzu die Bibliografie "N. Noyori und andere: Secondary slow trapping – A new moisture induced instability phenomenon in scaled CMOS devices, 20^th Ann. Proc. International Reliability Physics Symposium, Seiten 113–121, 1982.").
Langsame Anlagerung bedeutet ein Phänomen, bei dem ein Charakteristik, wie beispielsweise V_t eines Transistors einer Zeitablaufänderung unterliegt, die durch Feuchtigkeit verursacht wird, welche in den Zwischenschichtisolierfilmen enthalten ist. Als Gegenmaßnahme wird daher ein Film wie beispielsweise ein Nitridfilm, der eine gute Feuchtigkeitsresistenz hat, als eine Sperrschicht ausgebildet, um ein Eindringen von Feuchtigkeit von außerhalb zu vermeiden, um die Erzeugung von langsamer Anlagerung zu vermeiden.
Die US-PS 5,319,246 zeigt Halbleitervorrichtungen mit Filmen als eine Sperre, um ein Eindringen von Feuchtigkeit von außerhalb zu verhindern.
Eine bekannte Technik wird unter Bezugnahme auf die 1 und die 2(a), 2(b) beschrieben.
Wenn eine Sperrschicht, wie beispielsweise ein Nitridfilm 31, ausgebildet wird, werden, nebenbei gesagt, wenn der Nitridfilm 31 nach der Beendigung des Verdrahtungsvorganges ausgebildet wird, wie dies in der 1 gezeigt ist, andere Zwischenisolierschichten (41, 82, 92, 102, 112 in 1), die beispielsweise aus Oxidfilmen bestehen, zwischen dem Siliziumsubstrat 11 und dem Nitridfilm 31 dick ausgebildet, und dadurch wird eine langsame Anlagerung erzeugt, die durch Feuchtigkeit verursacht wird, welche in den Zwischenschichtisolierfilmen enthalten ist. Obwohl in der 1 eine vierlagige Verdrahtung gezeigt ist, wird eine mehrlagige Verdrahtung erforderlich sein, da die Miniaturisierung und die Hochintegration der Verdrahtung in der Zukunft fortschreitet, und daher wird die Ausbildung der Sperrschicht nach der Beendigung des Verdrahtungsvorganges als Gegenmaßnahme zur Verhinderung von langsamer Anlagerung bedeutungslos.
Wenn ein Nitridfilm 31 ausgebildet wird, nachdem ein Transistor gebildet worden ist, wie dies in der 2(a) gezeigt ist, existiert kein anderer Zwischenschichtisolierfilm zwischen dem Siliziumsubstrat 11 und dem Nitridfilm 31, da jedoch in diesem Fall der Nitridfilm 31 direkt auf dem Siliziumsubstrat 11 in einem Bereich einer Source-Drain-Diffusionsschicht ausgebildet ist, tritt das Problem auf, das infolge einer Belastung, die zum Zeitpunkt der Ausbildung des Nitridfilmes auftritt, oder infolge eines Pegels, der an der Siliziumgrenzfläche erzeugt wird, ein erhöhter Leckagestrom fließt.
Daher wird, wie in der 2(b) gezeigt, ein derartiges Verfahren angewandt, das die Schritte Ausbilden eines Unterlageoxids 21 zur Druckentlastung nach dem Ausbilden eines Transistors und dann Ausbilden eines Nitridfilms 31 darauf umfasst. Anstatt der Ausbildung des Nitridfilms 31 gibt es ein weiteres Verfahren zum Ausbilden eines Unterla geoxids und dann Aufbringen von Stickstoffionenimplantation darauf, um eine Oxidoberfläche als Sperrschicht zu nitrieren.
Als Nächstes wird eine bekannte Technik unter Bezugnahme auf die 3 bis 7 beschrieben.
Wie in der 3(a) gezeigt, wird als Erstes auf dem Siliziumsubstrat 11, auf welchem ein Halbleiterelement ausgebildet ist, ein Unterlageoxid 21 zur Druckentlastung ausgebildet. Obwohl die erforderliche Dicke des Unterlageoxids 21 in Abhängigkeit davon variiert, mit welcher Dicke ein Nitridfilm darauf ausgebildet wird, ist die Dicke des Unterlageoxids 21 zur Erfüllung der Rolle als Druckentlastung ausreichend, wenn sie im Bereich von 100 bis 500 Å liegt. Ferner wird auf dem Unterlageoxid 21 ein Nitridfilm 31 mit einer Dicke von 50 bis 500 Å als Sperrschicht zum Überprüfen des Eindringens von Feuchtigkeit ausgebildet. Es gibt ein weiteres Verfahren, das anstatt des Ausbildens des Nitridfilms 31 die Schritte hat, erstens Ausbilden eines Unterlageoxids und dann Durchführen einer Stickstoffionenimplantation, um die Oxidoberfläche zu nitrieren, um aus ihr die Sperrschicht zu machen.
Dann wird ein Basiszwischenschichtfilm 41 zum Einebnen der Basis mit einer Dicke im Bereich von 8.000 bis 15.000 Å ausgebildet.
Dann wird eine Kontaktbildungsöffnung 51, wie in der 3(b) gezeigt, vorgesehen, um einen Ohm'schen Übergang für den Kontakt einzustellen, ein N-Dotiermittel und P-Dotiermittel werden beide mit hoher Dichte in den Kontakt auf einer N-Diffusionsschicht bzw. in den Kontakt auf einer P-Diffusionsschicht injiziert. In diesem Fall führt jedoch die Injektion des Dotiermittels direkt nach dem Ausbilden der Kontaktbildungsöffnung manchmal zu einer Induktion eines Gitterdefekts, der an der Siliziumoberfläche erscheint, wodurch Schwierigkeiten wie beispielsweise Leckage verursacht werden.
Daher wird, wie in der 4(a) gezeigt, die vorstehende, hochdichte Kontaktinjektion durchgeführt, nachdem auf dem Siliziumsubstrat 11 ein Schutzfilm 61 ausgebildet worden ist. In diesem Fall wird der Schutzfilm 61 mit einer Dicke von 100 bis 300 Å mit einem derartigen Plasma-CVD-Oxid gebildet. Da jedoch das Plasma-CVD-Oxid eine geringe Deckkraft hat, wird die Schichtdicke an der Kontaktseitenwandung dünn, und das Oxid wird an der Seitenwandung in der Nähe des Bodens des Kontaktes kaum ausgebildet.
Als Nächstes wird, wie in der 4(b) gezeigt, der Schutzfilm 61 durch anisotropes Ätzen entfernt.
Um den Kontaktwiderstand durch Entfernen des natürlichen Oxids auf dem Silizium zu vermindern, wird das Oxid, wie in der 5(a) gezeigt, dann einer Nass-Ätzung unterzogen. Die Oxid-Nass-Ätzung wird für ungefähr 30 Sekunden mit einer Ätzflüssigkeit durchgeführt, die durch Hinzufügen von NH₄F als Puffer zu einer Lösung von H₂O : HF = 30 : 1 (im Nachfolgenden wird diese Ätzflüssigkeit als 130 BHF bezeichnet) hergestellt worden ist. Da zu diesem Zeitpunkt fast überhaupt kein Schutzfilm 61 auf der Seitenwand des Kontaktbodens existiert, wird die Seitenwand des Kontaktes geätzt, aber der Nitridfilm 31 wird nicht geätzt, und daher werden im Inneren des Kontaktes 51 Vorsprünge 32 aus dem Nitridfilm ausgebildet. Bei der vorstehenden Ätzzeit beträgt die Vorsprungslänge der Vorsprünge 32 aus Nitridfilm ungefähr 300 Å.
Als Nächstes wird, wie in der 5(b) gezeigt, obwohl durch Sputtern das Sperrmetall 71 ausgebildet worden ist, um die Reaktion zwischen dem Verdrahtungsmetall oder dem Kontaktfüllmetall und dem Siliziumsubstrat zu verhindern, zu diesem Zeitpunkt kein Sperrfilm durch Sputtern an dem unteren Teil der vorstehend genannten Nitridfilmvorsprünge 32 ausgebildet.
6 ist eine typische Ansicht, die den inneren Zustand des Kontaktes vor dem Zerstäuben des Sperrschichtmetalls zeigt. Anders ausgedrückt, wenn die Kontakttiefe A, der Kontaktdurchmesser B, die Unterlageoxiddicke C und die Vorsprungslänge der Nitridfilmvorsprünge D sind, ist zu ersehen, dass die folgende Ungleichung aufgestellt wird: tan–1(B/A) > tan–1((B – D)/(A – C))
Wenn beispielsweise angenommen wird, dass die Kontakttiefe A = 8.550 Å ist, der Kontaktmesser B = 5.000 Å, die Unterlageoxiddicke C = 500 Å, die Vorsprungslänge der Nitridfilmvorsprünge D = 300 Å ist, werden die folgenden Daten erhalten, die die vorstehende Ungleichung erfüllen. tan–1(B/A) = 0,5292 tan–1((B – D)/(A – C)) = 0,5285
Wenn die Miniaturisierung weiter fortschreitet und die Kontaktgröße in Zukunft noch mehr verkleinert wird, wird diese Tendenz weiter verstärkt.
Bei dem herkömmlichen Beispiel, das die vorstehende Bezugsformel erfüllt, werden auf dem Siliziumsubstrat an dem Kontaktboden, wie in der 5(b) gezeigt, ebenfalls durch die Nitridfilmvorsprünge 32 Vorsprungsschatten 33 gebildet, und auf diesem Teil wird kein Sperrmetall 71 gesputtert, wodurch das Siliziumsubstrat 11 so, wie es ist, freigelassen bleibt.
Danach wird, wie in der 7(a) gezeigt, eine erste Metallschichtverdrahtung 81 ausgebildet oder es wird Füllmetall 52 zum Ausfüllen des Inneren des Kontaktes ausgebildet, wie dies in der 7(b) gezeigt ist. Da zu diesem Zeitpunkt die Nitridfilm-Vorsprungsschatten 33 auf dem Siliziumsubstrat 11 an der Kontaktunterseite keinen Sperrfilm 71 ausgebildet haben, während das Silizium so, wie es ist, freigelassen geblieben ist, reagieren die erste Metallschichtverdrahtung 81 oder das Kontaktfüllmetall 52 und das Siliziumsubstrat 11 miteinander bei dem folgenden Wärmebehandlungsvorgang oder dergleichen. Wenn beispielsweise die erste Metallschichtverdrahtung 81 Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist, reagieren das Silizium und das Aluminium, erzeugen eine Legierungsspitze, verursachen dadurch ein Leck. Auf für das Ausbilden des Füllmetalls 52 wird die gasförmige Phasenreaktion unter Verwendung von WF₄-Gas zum Ausbilden von Wolfram W verwendet. In diesem Fall reagieren jedoch Silizium und Fluor F in dem Bereich, der keinen Sperrfilm hat, miteinander, und demgemäß wird auf dem Siliziumsubstrat am Bo den des Kontaktes eine Hohlverformung 34 erzeugt, wodurch die Ursache für ein Leck oder dergleichen induziert ist.
Ein Beispiel von Mitteln zum Eliminieren der Nitridfilmvorsprünge, die die vorstehenden Schwierigkeiten verursachen, ist in der J. P. A. Gazette 208367/1991 offenbart. Der Nitridfilm dieses Beispiels ist als ein dielektrischer Film eines Polysiliziumkondensators gebildet und, wie bei diesem Beispiel gezeigt, werden, wenn nur der Nitridfilm des notwendigen Teils belassen wird und der übrige Nitridfilm in der Kontaktöffnung entfernt wird, keine Nitridfilmvorsprünge erzeugt. Dieses Verfahren hat jedoch mehrere Probleme und ist nicht praktisch, weil es komplexe Vorgänge in erhöhter Anzahl erfordert, und wenn der Nitridfilm als Feuchtigkeitssperrfilm verwendet wird und die entfernte Fläche des Nitridfilms groß wird, kann er nicht mehr als Sperrfilm dienen.
Die vorstehend beschriebene Technik gemäß dem Stand der Technik hat nämlich die folgenden Probleme.
Da die Nitridfilmvorsprünge auf dem Siliziumsubstrat einen Schattenteil erzeugen, wird auf dem Schattenteil der Nitridfilmvorsprünge innerhalb des Kontaktes kein Sperrmetall gespritzt und das Siliziumsubstrat wird so wie es ist freigelassen, um mit dem Verdrahtungsmetall oder dem Kontaktfüllmetall in direkten Kontakt zu gelangen, wodurch Defekte erzeugt werden, die die Ursache für die Leckage oder dergleichen werden, welche die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verschlechtert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die einen Sperrfilm hat, um ein Eindringen von Feuchtigkeit von außerhalb zu verhindern, und bei der verhindert werden kann, dass das Siliziumsubstrat infolge von Sperrfilmvorsprüngen, die im Inneren des Kontaktes erzeugt worden sind, freiliegt, um erfolgreich die Verschlechterung der Zuverlässigkeit zu vermeiden.
Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Sperrfilm, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit von außen eindringt, hat unter der Annahme, dass die Kontakttiefe A, der Kontaktdurchmesser B, die Dicke des Unterlageoxids, das zwischen Sperrfilm und Siliziumsubstrat gebildet wird, C und die Vorsprungslänge der Sperrfilmvorsprünge D ist, die im Inneren des Kontaktes gebildet werden, wenn zum Entfernen eines natürlichen Oxids auf dem Siliziumsubstrat und zum Reduzieren des Kontaktwiderstandes ein Oxid nassätzend verwendet wird, die folgende Beziehung. tan–1(B/A) < tan–1((B – D)/(A – C)).
Ferner kann der Sperrfilm, welcher ein Eindringen von Feuchtigkeit von außen verhindert, aus dem Nitridfilm bestehen.
Ferner kann der Sperrfilm, welcher das Eindringen von Feuchtigkeit von außen verhindert, aus einem Film bestehen, der durch Durchführen einer Stickstoffionenimplantation an der Oberfläche des Unterlageoxids gebildet wird.
Durch die vorstehende Beziehung wird es daher möglich, den Zustand zu verhindern, bei dem das Siliziumsubstrat des Kontaktbodens freiliegt, was dadurch verursacht wird, dass die Sperrfilmvorsprünge zum Zeitpunkt des Zerstäubens des Sperrmetalls einen Schatten geben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht im Schnitt zur Erläuterung der Probleme, die in verschiedenen Strukturen einer bekannten Technik enthalten sind, die verwendet werden, wenn ein Sperrfilm zur Erzeugung von Eindringen von Feuchtigkeit von außen ausgebildet wird.
2(a) bis 2(b) zeigt jeweils eine Ansicht im Schnitt zur Erläuterung der Probleme, die verschiedenen Strukturen gemäß der bekannten Technik eigen sind, die verwendet werden, wenn der Sperrfilm ausgebildet wird, um das Eindringen von Feuchtigkeit von außen zu verhindern.
3(a) bis 3(b) sind Ansichten im Schnitt eines Beispieles gemäß einer bekannten Technik, jeweils in der Reihenfolge der Herstellungsvorgänge gezeigt.
4(a) bis 4(b) sind Ansichten im Schnitt des Beispieles gemäß der bekannten Technik, jeweils in der Reihenfolge der Herstellvorgänge.
5(a) bis 5(b) sind Ansichten im Schnitt des Beispieles gemäß der bekannten Technik, jeweils in der Reihenfolge der Herstellvorgänge gezeigt.
6 ist eine typische Ansicht einer strukturellen Charakteristik des Beispieles gemäß dem bekannten Beispiel.
7(a) bis 7(b) sind Ansichten im Schnitt, die jeweils die Probleme des bekannten Beispiels zeigen.
8(a) bis 8(b) sind Ansichten im Schnitt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, jeweils in der Reihenfolge der Herstellvorgänge gezeigt.
9(a) bis 9(b) sind Ansichten im Schnitt der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, jeweils in der Reihenfolge des Herstellungsvorganges gezeigt.
10(a) ist eine Ansicht im Schnitt der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung in der Reihenfolge des Herstellungsvorganges.
10(b) ist eine typische Ansicht, die eine strukturelle Eigenschaft der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine Ansicht im Schnitt der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, in der Reihenfolge des Herstellungsvorganges gezeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In der vorliegenden Erfindung wird, wie in der 8(a) gezeigt, auf dem Siliziumsubstrat 11, auf welchem ein Halbleiterelement vorgesehen ist, ein Unterlageoxid 21 zur Spannungsentlastung ausgebildet. Wenn das Unterlageoxid 21 nur zur Spannungsentlastung verwendet wird, kann die Dicke wie beim bekannten Beispiel im Bereich von 100 bis 500 Å liegen, das Unterlageoxid 21 der vorliegenden Erfindung muss jedoch mit einer solchen Filmdicke ausgebildet sein, die die Bezugsformel gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt und ein langsames Anlagern verhindert, das infolge von Feuchtigkeit, die in dem Unterlageoxid selbst enthalten ist, erzeugt werden kann. Die Dicke des Unterlageoxids 21, welche diese Bedingungen erfüllt, beträgt 1.000 bis 15.000 Å, und auf diesem ist ein Sperrfilm 30, der das Eindringen von Feuchtigkeit von außen verhindert, mit einem derartigen Nitridfilm von ungefähr 50 bis 500 Å Dicke ausgebildet. Ferner gibt es ein Verfahren, bei dem anstatt des Ausbildens des Nitridfilms das Unterlageoxid zuerst gebildet wird und dann eine Stickstoffionenimplantation durchgeführt wird, um die Oxidoberfläche zu nitrieren, um sie zu einem Sperrfilm zu machen.
Nach der Ausbildung des Sperrfilms wird ein Basiszwischenschichtfilm 41 mit einer Dicke im Bereich von 8.000 bis 15.000 Å ausgebildet, um die Basis einzuebnen, aber wenn das Unterlageoxid 21 dick ausgebildet ist, kann der Basiszwischenschichtfilm 41 gemäß diesen Fällen weggelassen werden.
Dann werden, wie in der 8(b) gezeigt, eine Kontaktbildungsöffnung 51 und, wie in der 9(a) gezeigt, ein Schutzfilm 61 auf dem Siliziumsubstrat 11 ausgebildet. Danach werden zum Herstellen der Ohm'schen Verbindung des Kontaktes N-Fremdatome und P-Fremdatome, beide mit hoher Dichte, injiziert, um eine N-Diffusionsschicht bzw. eine P-Diffusionsschicht zu kontaktieren. Dann wird beispielsweise ein Plasma-CVD-Oxid mit einer Dicke von 200 bis 500 Å als Schutzfilm 61 ausgebildet.
Darauf folgend wird, wie in der 9(b) gezeigt, der Schutzfilm 61 durch anisotropes Ätzen entfernt.
Um als Nächstes das natürliche Oxid auf dem Silizium zu entfernen und den Kontaktwiderstand zu senken, wird ein Oxid-Nass-Ätzen durchgeführt, um einen in der 10(a) gezeigten Zustand zu erhalten. Da zu diesem Zeitpunkt der Sperrfilm 30 nicht geätzt ist, sind im Inneren der Kontaktbildungsöffnung 51 Sperrfilmvorsprünge 32 ausgebildet.
10(b) ist eine typische Ansicht, die den inneren Zustand der Kontaktbildungsöffnung zeigt. Das heißt, wenn die Kontakttiefe mit A, der Kontaktdurchmesser mit B, die Unterlageoxiddicke mit C und die Vorsprungslänge der Sperrfilmvorsprünge mit D angenommen werden, dann werden die Unterlageoxiddicke C und die Kontakttiefe A so gewählt, dass sie die folgende Ungleichung erfüllen. tan–1(B/A) < tan–1((B – D)/(A – C))
(Da der Kontaktdurchmesser durch die Gestaltung bestimmt ist und die Vorsprungslänge des Sperrfilms durch das Maß des Nass-Ätzens des Oxids bestimmt ist, ist der Grad der Freiheit für die Änderung, welche bei dem Herstellungsvorgang durchgeführt werden kann, zu klein begrenzt).
Wenn die vorstehende Bezugs-Ungleichung gültig ist, werden nur an der Kontaktseitenwand Schatten 33 der Sperrfilmvorsprünge erzeugt und daher wird das Siliziumsubstrat 11 nicht in dem von der später durchgeführten Sperrmetallzerstäubung in freibleibendem Zustand belassen.
Als Nächstes wird, wie in der 11 gezeigt, das Sperrmetall 71 durch Sputtern gebildet, um die Reaktion zwischen dem Verdrahtungsmetall oder dem Kontaktfüllmetall und dem Siliziumsubstrat zu verhindern. Als Sperrmetall wird ein Ti-Film oder TiN-Film oder eine Verbindung derselben mit einer Dicke von 500 bis 3.000 Å gebildet. Obwohl zu diesem Zeitpunkt auf dem zuvor genannten Schattenteil 33 der Sperrfilmvorsprünge kein Sperrmetall durch Zerstäuben ausgebildet worden ist, wird das Siliziumsubstrat 11 dadurch nicht bedeckt.
Als Nächstes wird der Ansatz einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 10(b) beschrieben.
10(b) zeigt die Ansicht eines typischen Innenzustandes der Kontaktbildungsöffnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in der Erläuterung der Struktur beschrieben, hat eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die folgende Beziehung, wenn die Kontakttiefe mit A, der Kontaktdurchmesser mit B, die Unterlageoxiddicke mit C und die Sperrfilmvorsprungslänge mit D bezeichnet werden: tan–1(B/A) < tan–1((B – D)/(A – C))
Daher werden nur an der Kontaktseitenwand Schatten 33 der Nitridfilmvorsprünge erzeugt, und daher wird Siliziumsubstrat 11 zum Zeitpunkt des später durchgeführten Sperrmetallzerstäubens nicht freiliegend belassen.
Als Nächstes wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In der vorliegenden Erfindung wird, wie in der 8(a) gezeigt, ein Unterlageoxid 21 von ungefähr 1.500 Å Dicke zur Spannungsentlastung auf dem Siliziumsubstrat 11, das mit einem Halbleiterelement versehen ist, ausgebildet, und auf dem Unterlageoxid 21 wird ein Nitridfilm 30 mit einer Dicke von ungefähr 200 Å als Sperrfilm ausgebildet, um das Eindringen von Feuchtigkeit von außen zu verhindern.
Danach wird ein Basiszwischenschichtfilm 41 zum Einebnen der Basis mit einem BPSG-Film mit einer Dicke von ungefähr 10.000 Å ausgebildet.
Dann wird, wie in der 8(b) gezeigt, eine Kontaktbildungsöffnung 51 mit einem Durchmesser von ungefähr 6 μm ausgebildet, und wie in der 9(a) gezeigt, wird ein Schutzfilm 61 aus Siliziumsubstrat 11 ausgebildet. Danach werden zum Errichten einer Ohm'schen Verbindung des Kontaktes N-Fremdatome und P-Fremdatome, beide mit hoher Dichte, injiziert, um an einer N-Diffusionsschicht bzw. eine P-Diffusionsschicht den Kontakt zu bilden. Dann wird beispielsweise ein Plasma-CVD-Oxid mit einer Dicke von 250 Å als Schutzfilm 61 ausgebildet.
Darauf folgend wird, wie in der 9(b) gezeigt, der Schutzfilm 61 durch anisotropes Ätzen entfernt.
Als Nächstes wird zum Entfernen eines natürlichen Oxides auf dem Silizium und zum Absenken des Kontaktwiderstandes das Oxid einem Nass-Ätzen mit 130 BHF × 30 Sekunden unterzogen, um den in der 10(a) gezeigten Zustand zu erzielen. Da zu diesem Zeitpunkt der Nitridfilm nicht geätzt wird, sind im Inneren der Kontaktbildungsöffnung 51 Nitridfilmvorsprünge 32 ausgebildet, wobei diese Vorsprünge eine Vorsprungslänge von ungefähr 300 Å haben, was bei der vorstehenden Ätzzeit zu erwarten ist.
10(b) ist eine typische Ansicht des Innenzustandes der Kontaktbildungsöffnung zu diesem Zeitpunkt. Nun betragen bei der vorliegenden Ausführungsform die Kontakttiefe A = 11.700 Å, der Kontaktdurchmesser B = 6.000 Å, die Unterlageoxiddicke C = 1.500 Å und die Vorsprungslänge der Sperrfilmvorsprünge D = 300 Å, so dass gilt tan–1(B/A) = 0,4739, tan–1((B – D)/(A – C)) = 0,5096
Daher ist die folgende Ungleichung erfüllt: tan–1(B/A) < tan–1((B – D)/(A – C))
Auch in diesem Fall wird ein Schatten 33 der Sperrfilmvorsprünge nur an der Kontaktseitenwandung erzeugt, und daher wird Siliziumsubstrat 11 zum Zeitpunkt des später durchgeführten Sperrmetallzerstäubens nicht so, wie es ist, freigelassen.
Als Nächstes wird, wie in der 11 gezeigt, Sperrmetall 71 durch Sputtern ausgebildet, um die Reaktion zwischen dem Verdrahtungsmetall oder dem Kontaktfüllmetall und dem Siliziumsubstrat zu verhindern. Als Sperrmetall werden ein Ti-Film von ungefähr 500 Å Dicke und ein darüberliegender TiN-Film von ungefähr 1.500 Å gebildet.
Als Nächstes wird der Ansatz der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 10(b) beschrieben.
10(b) zeigt eine typische Ansicht des Innenzustandes der Kontaktbildungsöffnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Nun betragen in der vorstehenden Ausführungsform die Kontakttiefe A = 11.700 Å, der Kontaktdurchmesser V = 6.000 Å, die Unterlageoxiddicke C = 1.500 Å und die Vorsprungslänge der Sperrfilmvorsprünge D = 300 Å, so dass gilt tan–1(B/A) = 0,4739, tan–1((B – D)/(A – C)) = 0,5096
Daher ist die folgende Ungleichung erfüllt: tan–1(B/A) < tan–1((B – D)/(A – C))
Daher wird nur an der Kontaktseitenwandung ein Schatten 33 der Sperrfilmvorsprünge gebildet, und daher wird das Siliziumsubstrat 11 nicht so, wie es ist, belassen, wenn das Sperrmetallzerstäuben später durchgeführt wird.
Wie vorstehend beschrieben, erfüllt die vorliegende Erfindung mit der Kontakttiefe A, dem Kontaktdurchmesser B, der Unterlageoxiddicke C und der Sperrfilmvorsprungslänge D die nächste Ungleichung: tan–1(B/A) < tan–1((B – D)/(A – C))
Da sich der Schatten der Sperrfilmvorsprünge nicht auf das Siliziumsubstrat an dem Kontaktboden erstreckt, wird das Siliziumsubstrat am Kontaktboden nicht in dem unbelichteten Zustand belassen, der durch den Schatten der Sperrfilmvorsprünge verursacht werden kann, wenn Sperrmetall gesputtert wird, wodurch vorteilhafterweise eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit verhindert wird.

Claims

Halbleitervorrichtung mit: einem Silizium-Halbleitersubstrat (11), einem Unterlagoxid (21), das auf dem Silizium-Halbleitersubstrat gebildet ist, einem Sperrfilm (30), der auf dem Unterlagoxid ausgebildet ist, zum Kontrollieren des Eindringens von Feuchtigkeit von außen, einem Zwischenschichtfilm (41) auf dem Sperrfilm (30) und einer Kontaktbildungsöffnung (51) in dem Unterlagoxid (21), dem Sperrfilm (30) und dem Zwischenschichtfilm (41), wobei: der Sperrfilm einen Vorsprung (32) aufweist, der von der Seitenwandung der Öffnung (51) vorsteht, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Symbols A für die Tiefe der Öffnung (51), B für den Durchmesser der Öffnung (51), C für die Dicke des Unterlagoxids (21) und D für die Vorsprungslänge des Vorsprungs des Sperrfilms, die folgende Relation erfüllt ist: tan–1(B/A) < tan–1((B – D)/(A – C)).
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sperrfilm (30) aus einem Nitridfilm aufgebaut ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dicke des Unterlagoxids 100 bis 1500 nm beträgt.
Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung mit den Schritten: Bilden eines Unterlagoxids (21) auf einem Siliziumhalbleitersubstrat (11), Ausbilden eines Sperrfilms (30) auf dem Unterlagoxid zum Kontrollieren des Eindringens von Feutigkeit von der Außenseite, Ausbilden eines Zwischenfilms (41), Bilden einer Kontaktbildungsöffnung (51) in dem Unterlagoxid, dem Sperrfilm und dem Zwischenfilm, Ausbilden eines Vorsprungs (32) auf dem Sperrfilm, der von der Seitenwand der Öffnung (51) vorragt, und Ausbilden eines Sperrmetalls (71) in der Öffnung durch ein Sputterverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Symbols A für die Tiefe der Öffnung (51), B für den Durchmesser der Öffnung (51), C für die Dicke des Unterlagoxids und D für die Vorsprungslänge des Vorsprungs des Sperrfilmes die folgende Beziehung erfüllt ist: tan–1(B/A) < tan–1((B – D)/(A – C)).
Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Dicke des Unterlagoxids 100 bis 1500 nm beträgt.
Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Sperrfilm aus einem Nitridfilm aufgebaut ist.
Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Sperrfilm ausgebildet ist durch einen Film, der durch Stickstoffionenimplantation auf der Oberfläche des Unterlagsoxids gebildet ist.