JP2004509465A - 残留物除去を助ける等方性抵抗保護エッチング - Google Patents

Abstract

ゲート電極または抵抗などの回路構造を製作するさまざまな方法が提供される。一局面では、基板（１２）上にシリコン構造（１８）を形成するステップとシリコン構造（１８）上に酸化物フィルム（４４）を形成するステップとを含む、回路構造を製作する方法が提供されている。酸化物フィルム（４４）の第１の部分（３０）はマスクされ、一方、第２の部分（２２）はマスクされないままとなっている。酸化物フィルム（４４）の第２の部分（２２）は等方性プラズマエッチングによって除去され、シリコン構造（１８）の一部（２２）が露出され、酸化物フィルム（４４）の第１の部分（３０）はマスク除去される。抵抗保護酸化物の除去に等方性エッチングを用いることは、従来の異方性エッチング手法に関連する強引なオーバーエッチングによる絶縁構造損傷の危険性を低減させる。

Description

【０００１】
【発明の背景】
１．　技術分野
この発明は一般に半導体処理に関し、より特定的には抵抗構造から抵抗保護フィルムを除去する方法に関する。
【０００２】
２．　背景技術
近年の集積回路は慣例的に何百万もの個々の回路素子を含む。トランジスタおよび抵抗は、そのような回路素子の最も一般的に用いられる種類のうちの２つを表わす。半導体製作に用いられるさまざまなトランジスタ設計の例は多数あるが、大抵はゲート電極と１つまたはそれ以上の不純物領域とからなる。抵抗構造は非常にさまざまな構成で同様に製作される。半導体基板に不純物領域を設けることによって製作されるものもある。シリコンまたはポリシリコン構造を製作し、その後これらの構造の或る部分を選択的にドーピングするかまたはそれらをドーピングしない状態に置くことによって製作されるものもある。
【０００３】
いくつかの従来の半導体製造プロセスでは、抵抗構造およびゲート電極の製作は一体化されている。たとえば、ポリシリコン配線はブランケット堆積と次のエッチングとによって基板上にパターニングされる。その後、ポリシリコン配線の或る部分はゲート電極機能性用に取っておかれ、一方、他の部分は抵抗構造として取っておかれる。ゲート電極部分には通常、これらの部分を導電性にするための或る濃度の不純物ドーピングと、後に形成される接触プラグとの向上したオーム性接触を提供する耐熱金属シリサイドフィルムとが設けられる。ポリ配線の抵抗構造部分は一般に、ドーピングされないままおよびシリサイドフィルムがないままとなる。
【０００４】
半導体基板上に実現される多くの近年の集積回路は、一般に絶縁構造によって範囲を定められ規定された複数の活性領域からなる。活性区域および周辺の絶縁構造の上部表面は一般に非平面である。実際、活性区域から絶縁構造への遷移は段の高さの差を伴う。この非平面性は、活性領域および絶縁構造の上に後に堆積されるフィルムに対して非平面トポグラフィをもたらす。この非平面トポグラフィは、ゲート電極形成用に取っておかれたポリシリコン配線の上部表面の或る部分の上に、いわゆる「ストリンガ」の形成をもたらし得る。
【０００５】
いくつかの従来の製作プロセスでは、ポリシリコン配線は基板上にブラケット堆積され、次にマスクされて、複数のポリシリコン配線の大まかな形状が規定される。その後、異方性エッチングが行なわれてポリシリコン配線が規定される。次に、酸化物フィルムがポリシリコン配線を覆って形成される。酸化物フィルムはポリシリコン配線の選択された部分をマスクしてそのシリサイド化を防止する役割を果たし、そのためこれらのシリサイド化されない部分は抵抗構造として機能する。この目的のため、ポリシリコン配線上の酸化物フィルムの選択された部分はフォトレジストでマスクされ、酸化物フィルムのマスクされない部分は下にあるポリシリコン配線へ異方性エッチングされる。特に絶縁構造から活性区域への遷移に関連する段でのポリシリコン配線の平坦でないトポグラフィの結果、異方性エッチングはそれらの段においてポリシリコン配線から酸化物材料を完全には除去しない。後に残されたそれらのストリンガは、次のシリサイド化処理中にシリサイドを形成しないかもしれないポリシリコン配線の部分を表わす。チェックされずに残ると、そのようなストリンガは、潜在的な望ましくなく高いシート抵抗および劣った接触プラグ接着性の区域を表わす。
【０００６】
ストリンガの問題を緩和するため、従来の抵抗保護エッチングプロセスは、１つまたはそれ以上の強引なオーバーエッチングステップを取入れて、ストリンガが確実に除去されるようにしている。この従来の手法に関連する困難は、１つまたはそれ以上の強引なオーバーエッチングプロセスが特に活性区域から絶縁構造への境界面において絶縁構造材料を侵食する危険性である。それらの区域におけるこの望ましくない侵食は、重大な素子漏洩につながり得る。
【０００７】
この発明は、１つまたはそれ以上の前述の欠点の影響を克服する、または減らすことを目的としている。
【０００８】
【発明の開示】
この発明の一局面によれば、基板上にシリコン構造を形成するステップと、シリコン構造上に酸化物フィルムを形成するステップとを含む、回路構造を製作する方法が提供される。酸化物フィルムの第１の部分はマスクされ、一方、第２の部分はマスクされないままにしておく。酸化物フィルムの第２の部分は等方性プラズマエッチングにより除去されてシリコン構造の一部が露出し、酸化物フィルムの第１の部分はマスク除去される。
【０００９】
この発明の別の局面によれば、基板上にポリシリコン構造を形成するステップと、ポリシリコン構造上に酸化物フィルムを形成するステップとを含む、基板上に抵抗構造を製作する方法が提供される。酸化物フィルムの第１の部分はマスクされ、一方、その第２の部分はマスクされないままにしておく。酸化物フィルムのマスクされていない部分は等方性プラズマエッチングにより除去され、ポリシリコン構造の第１の部分が露出する。ポリシリコン構造の第２の部分は酸化物の第１の部分によって覆われたままで、抵抗構造を規定する。シリサイドフィルムがポリシリコン構造の第１の部分の上に形成される。酸化物フィルムの第１の部分は、ポリシリコン構造の第２の部分上のシリサイド形成を防止する。
【００１０】
この発明の別の局面によれば、シリコン基板上にポリシリコン構造を形成するステップと、ポリシリコン構造上に酸化物フィルムを形成するステップとを含む、回路構造を製作する方法が提供される。酸化物フィルムの第１の部分はマスクされ、一方、その第２の部分はマスクされないままにしておく。酸化物フィルムの第２の部分は等方性プラズマエッチングにより除去されてポリシリコン構造の一部が露出し、酸化物フィルムの第１の部分はマスク除去される。
【００１１】
この発明の前述および他の利点は、以下の詳細な説明を読み、図面を参照することで明らかとなるであろう。
【００１２】
【発明を実施するための形態】
以下に示す図面では、２つ以上の図面に同一の要素が現われる場合、参照符号は一般に繰返される。図１は、半導体基板１２の上に実現される従来の集積回路１０の小さな部分の平面図を示す。集積回路１０は、トレンチアイソレーション構造１６により規定され横方向に分離された複数の活性区域１４を含む。それぞれのポリシリコン導線１８および２０は、活性区域１４の上部に位置付けられている。パッドまたはゲート酸化物フィルム１７は、活性区域１４の上に重なる。ポリ配線１８および２０のそれぞれの部分２２および２４は、トランジスタゲート電極としてパターニングされ、それに応じてシリサイドフィルム２６および２８が設けられている。それぞれのポリ配線１８および２０のシリサイド化されていない部分３０および３２は、抵抗構造として取っておかれている。以下により十分に説明されるように、絶縁構造１６に関連する段の高さは、絶縁構造１６の端で、ポリシリコン配線１８および２０の平坦でないトポグラフィを作り出す。この段の高さの結果、酸化物ストリンガ３４、３６、３８および４０が、ポリ配線１８および２０のゲート電極部分２２および２４の上に存在する。これらの酸化物ストリンガ３４、３６、３８および４０は、抵抗素子部分３０および３２のシリサイド化を防止するために用いられる酸化物フィルムの残存物であり、以下により十分に説明する。
【００１３】
ストリンガ３４、３６、３８および４０の形成にまで至る従来の処理ステップは、ここで図３、４、および５を、まず図３を参照することによって理解されるであろう。説明はポリ配線１８の状況におけるものであるが、この説明は他方のポリ配線２０にも適用可能である。絶縁構造１６およびパッドまたはゲート酸化物フィルム１７の製作に続き、ポリシリコンのブラケット堆積と次のマスキングおよび異方性エッチングとによってポリ配線１８が設けられ、配線１８が規定される。上述のように、絶縁構造１６および下にある基板１２の絶対的平坦性の欠如は、ポリ配線１８についての非平坦トポグラフィをもたらす。ポリ配線１８のエッチング規定に続き、酸化物フィルム４４がポリ配線１８の上に形成される。酸化物フィルム４４の目的は、抵抗構造用に取っておかれたポリ配線１８の部分３０の次に起こるシリサイド化を防止することである。
【００１４】
図４も参照すると、ポリ配線１８の部分３０の下にある酸化物フィルム４４の部分はレジスト構造４６でマスクされ、酸化物フィルム４４のマスクされていない部分は異方性エッチングされる。なお、マスク構造４６によって保護された酸化物フィルム４４の部分は、異方性エッチングステップの後でその場に置かれたままである。酸化物フィルム４４のこの部分は、ポリ配線１８の抵抗素子部分３０の次に起こるシリサイド化を防止する。多くの従来のプロセスでは、反応性イオンエッチングが用いられる。したがって、エッチング液イオン４８は酸化物フィルム４４に実質的に垂直に衝突する。しかし、絶縁構造１６上部の段の高さのため、異方性エッチングは前述の酸化物ストリンガ３４および３６を残す。これらのストリンガ３４および３６は、後の処理中にシリサイド形成が妨げられる、ポリ配線１８上の場所を表わす。シリサイド形成の防止はポリ配線１８の抵抗部分３０に対しては意図されているものの、ゲート電極部分２０についての望ましい抵抗性特性を達成し、適切な接触形成を確実にするためには、ゲート電極部分２２の完全なシリサイド化が望まれる。
【００１５】
ストリンガ３４および３６の適切な除去を確実にするため、多くの従来の製作プロセスは１つまたはそれ以上のオーバーエッチングステップを採用して、完全な除去を確実にしている。上述のように、反応性イオンまたは同様の異方性エッチングプロセスにおいて繰返されたオーバーエッチングステップに関連する困難は、絶縁構造１６の不当な侵食の可能性である。特に活性区域１４の境界における絶縁構造１６の上部表面の侵食は、重大な素子電流漏洩につながり得る。シリコンに対して選択的なエッチング化学剤を利用することは有用であるが、エッチング液イオン４８が基板１２へ向かってバイアスをかけられるということはなくならない。
【００１６】
この発明に従った、抵抗構造などの回路構造を製作するための例示的な方法は、ここで図６および７を、まず図６を参照することによって理解されるであろう。基板１２は、マスク構造４６の製作まではそれを含めて、図２、３および４に関連して一般に上述されたように処理されてもよい。たとえば、導線１８は、まず基板１２上に導電性材料の層を堆積し、次に反応性イオンエッチング、化学的プラズマエッチングなどにより配線１８を規定することによって製作されてもよい。配線１８は、たとえばポリシリコン、アモルファスシリコン、アルミニウム、タングステン、タンタルなどのさまざまな導電材料で構成されてもよい。例示的な一実施例では、配線１８はポリシリコンである。配線１８を堆積するため、ＣＶＤなどポリシリコンを適用する周知の手法を用いてもよい。例示的な一実施例では、ポリシリコンは約６２５℃以上で、約７５０〜１８００Å、有利には約１３００Åの厚さに堆積される。配線１８を導電性にするため、その場的ドーピング、または後の注入もしくは拡散ステップを用いてもよい。
【００１７】
次に、配線１８上に酸化物フィルム４４が、好ましくはＣＶＤによって、約２００〜１０００Åの厚さで形成される。それからマスク構造４６が、たとえば周知のフォトレジスト塗布手法を用いて、酸化物フィルム４４の上にパターニングされる。酸化物フィルム４４は次に、従来のプロセスに関連して上述された異方性エッチングプロセスの代わりに、等方性エッチングされる。等方性エッチングは、異方性エッチングプロセスよりもずっと効率よく、いかなるストリンガも除去する。エッチング液イオン５０は、図６に示されるようなさまざまな方向で酸化物フィルム４４を侵食する。化学的侵食が全方向で起こるため、ストリンガの側壁は侵食され、一方、酸化物フィルム４４の大部分は除去される。異方性エッチングで必要とされるより強引な種類のオーバーエッチングは必要ではないため、期間はより短く基板バイアスはおそらくより低い状態ではあるが、オーバーエッチングは依然として行なわれてもよい。プラズマ環境において酸化物を等方性エッチングするのに好適なさまざまなエッチング化学剤が用いられてもよい。たとえば、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６およびＣＨＦ_３などのクロロフルオロカーボンを、単独でまたは組合せて用いてもよい。例示的な一実施例では、バイアスを基板１２に供給せずにＣＨＦ_３がプラズマ中で用いられる。終点決定は最もよい時機を選べばよい。図７を参照すると、等方性エッチングは、酸化物フィルム４４の露出された部分の大半を除去するだけでなく、異方性エッチングが用いられた場合に形成されたかもしれないストリンガもなくす。
【００１８】
図８を参照すると、図７に示されたレジスト構造４６は、周知のアッシングおよび／または溶媒手法を用いて剥離されてもよい。その後、耐熱金属フィルム５２が酸化物フィルム４４とポリ配線１８の露出された部分との双方の上に形成されてもよく、その後１回または２回のシリサイド形成アニールが行なわれて、ポリ配線１８のゲート電極部分２２の上にシリサイドフィルムを設けてもよい。たとえば、チタン、コバルト、プラチナ、パラジウム、ニッケル、タングステン、タンタル、モリブデンなどが、ＣＶＤまたは物理気相成長法によって基板１２の上に堆積されてもよい。例示的な一実施例では、金属はコバルトである。金属は、急速熱アニールで、約６５０〜７００℃で約３０〜６０秒間、不活性環境でアニールされる。不活性ガスはＮ_２、アルゴンまたは他の好適な不活性ガスであってもよく、有利にはＮ_２である。結果として生じるシリサイド層は２５０〜５００Å、有利には約３７５Åの厚さを有していてもよい。酸化物フィルム４４の残存部分は、ポリシリコン配線１８の部分３０上のシリサイド形成を阻害する。コバルト堆積に続き、基板１２はＲＣＡ洗浄を受けて未反応のあらゆるコバルトが除去され、次に約７００〜８００℃で約３０〜６０秒間の最終アニールが続いてもよい。その後、酸化物フィルム４４の残存部分は、所望すれば、周知の酸化物エッチング手法を用いて除去されてもよい。
【００１９】
当業者であれば、この発明のプロセスは、強引な異方性オーバーエッチングステップの必要性も、過度の絶縁構造侵食という付随的な危険性もなく、抵抗保護酸化物の除去を提供するということを理解するであろう。絶縁構造−活性領域境界面での素子漏洩の可能性は減少する。
【００２０】
この発明はさまざまな修正および代替的な形態をとる余地があり得るものの、特定の実施例が図面に例示として示され、ここに詳細に説明されてきた。しかし、この発明は開示された特定の形態に限定されるように意図されてはいないことが理解されるべきである。むしろこの発明は、特許請求の範囲によって規定されるようなこの発明の精神および範囲内に当てはまるすべての修正、均等物、および代替物を網羅するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体基板上に実現された従来の集積回路の小さな部分の平面図である。
【図２】断面２−２に沿った図１の断面図である。
【図３】基板上のシリコン構造とシリコン構造上の酸化物フィルムとの形成を示す、図２に似た断面図である。
【図４】酸化物フィルムの一部をマスクするステップと、マスクされていない部分の従来の異方性エッチングステップとを示す、図３に似た断面図である。
【図５】エッチング後に酸化物ストリンガがシリコン構造上に存在することを示す、図４に似た断面図である。
【図６】この発明の例示的な一実施例に従って、等方性プラズマエッチングを用いて酸化物フィルムのマスクされていない部分をエッチングするステップを示す、図４に似た断面図である。
【図７】酸化物フィルムのマスクされていない部分がこの発明に従ってストリンガ形成なく除去されたエッチング後の状態を示す、図６に似た断面図である。
【図８】この発明に従ったシリコン構造の露出された部分のシリサイド化を示す、図７に似た断面図である。

Claims (8)

1. 回路構造を製作する方法であって、
   基板（１２）上にシリコン構造（１８）を形成するステップと、
   シリコン構造（１８）上に酸化物フィルム（４４）を形成するステップと、
   酸化物フィルム（４４）の第１の部分（３０）をマスクし、一方、第２の部分（２２）をマスクしないままにしておくステップと、
   等方性プラズマエッチングによって酸化物フィルムの第２の部分（２２）を除去し、シリコン構造（１８）の一部を露出させるステップと、
   酸化物フィルム（４０）の第１の部分（３０）をマスク除去するステップとを含む、方法。
2. シリコン構造の一部の上にシリサイドフィルムを形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 基板（１２）上に抵抗構造を製作する方法であって、
   基板（１２）上にポリシリコン構造（１８）を形成するステップと、
   ポリシリコン構造（１８）上に酸化物フィルム（４４）を形成するステップと、
   酸化物フィルム（４４）の第１の部分（３０）をマスクし、一方、第２の部分（２２）をマスクしないままにしておくステップと、
   酸化物フィルムのマスクされていない部分（２２）を等方性プラズマエッチングによって除去し、ポリシリコン構造（１８）の第１の部分（２２）を露出させるステップとを含み、ポリシリコン構造（１８）の第２の部分（３０）は酸化物フィルム（４４）の第１の部分（３０）によって覆われたままで、抵抗構造を規定しており、前記方法はさらに、
   ポリシリコン構造（１８）の第１の部分（２２）の上にシリサイドフィルムを形成するステップを含み、酸化物フィルム（４４）の第１の部分（３０）はポリシリコン構造（１８）の第２の部分（３０）上のシリサイド形成を防止する、方法。
4. シリサイドフィルムを形成するステップは、コバルトを堆積するステップと、基板をアニールしてコバルトをシリコンと反応させるステップとを含む、請求項１または３に記載の方法。
5. シリサイドフィルムを形成するステップは、コバルトまたはチタンを堆積するステップと、基板をアニールしてコバルトまたはチタンをシリコンと反応させるステップとを含む、請求項１または３に記載の方法。
6. シリコン構造を形成するステップは、ポリシリコンを堆積するステップと、ポリシリコンをエッチングによって所望の形状にパターニングするステップとを含む、請求項１または３に記載の方法。
7. 酸化物フィルムを形成するステップは、化学気相成長法によって酸化物を堆積するステップを含む、請求項１または３に記載の方法。
8. 等方性プラズマエッチングするステップは、ＣＨＦ_３を用いてエッチングするステップを含む、請求項１または３に記載の方法。