JPH01304725A - ボーダのないコンタクトの窓を形成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は半導体装置にコンタクトの窓を形成する方法に
関し、具体的にはホウ＃リンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）
層と窒化シリコン層を通してボーダ（辺部）のないコン
タクトの窓を画定して、下の導電層にコンタクトを与え
る方法に関する。

Ｂ、将来技術 伝統的な集積回路の製造方法では、ポリシリコン層及び
拡散層へのコンタクトは、ポリシリコン層と拡散層がそ
の端のまわりにボーダ領域を有するように設計されてい
る。コンタクトのまわりのボーダは最悪の条件下でもポ
リシリコン層及び拡散層のコンタクトの窓がポリシリコ
ン層及び拡散層の最上部上に常に来ることを保証するた
めに、主に使用されている。もしボーダを使用しないと
、通常の処理段階中の変動によって、コンタクトは一部
はポリシリコン領域もしくは拡散領域上に、一部はフィ
ールド酸化物上に位置するようになる。

もしこのようなことが起こると、フィールドの酸化物が
オーバーエツチング中に消耗し、金属と基板間に処理液
がもれる経路が形成されることがある。

コンタクトの窓のまわりのボータはコンタクトの適切な
位置付けを保証し、下のシリコンもしくはフィールド領
域を保護するのに有利であるが、所与の面積に集積する
ことのできる集積回路の最大数を制限する点で望ましく
ない、この制限は次の例から明らかであろう、すなわち
、もし標準のボーダ作成過程が１辺１ミクロンの最小の
コンタクト及び１ミクロンの最小幅のポリシリコンの線
を使用する時は、各コンタクトのまわりに１ミクロンの
ボーダを置かなければならない、その結果、コンタクト
が置かれるポリシリコンのパッドは各辺が略３ミクロン
でなければならず、即ち、９平方ミクロンの面積を要す
る。これに対して無ボーダのコンタクト形成方法はポリ
シリコンのコンタクトのまわりにボーダを必要としない
。従って。

最小の寸法の線、今の場合は１ミクロンのポリシリコン
のコンタトクを使用のすることができる。

この結果、ボーダを使用しない技術は、ボーダを使用す
る技術と比較してコンタクトの構造体当り略８平方ミク
ロンの面積が節約できる。この利点は第２＠の従来技術
のコンタクト構造体と第１図のボーダのないコンタクト
構造体を比較することによって明らかであろう。

ボーダを使用しないコンタクト形成方法は回路の集積レ
ベルの増大を可能とし、チップの密度をさらに増大する
ことは明らかであろう、従って、ボーダの不要なコンタ
クトを形成し、チップ上の面積を節約するとこが望まれ
る。

Ｃ６発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、半導体チップ上にボーダのないコンタ
クトの窓を形成する方法を与えることにある。

本発明の目的は、ホウ参リンケイ酸ガラス層及び下の窒
化シリコン層を通してボーダのないコンタクトを形成す
る方法を与えることにある。

本発明の目的は、２ケイ化チタン層にコンタクトを形成
する方法を与えることにある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 予め形成されたポリシリコン領域及び拡散領域上に、自
己整合したシリサイド層及び形成された後、窒化シリコ
ンの７５０Ａ　’の層が低圧化学蒸着によって付着され
る。次にＢＰＳＧの層が付着され、水蒸気の雰囲気中で
再溶融され、略平坦な表面が与えられる。次にホトレジ
ストのコンタクト・レベル暦が付着され、ホトレジスト
中にコンタクト・レベルのパターンがホトリソグラフィ
によって画定される。コンタクト・エツチングの最初の
段階は、下の窒化シリコンをエツチングすることなくＢ
ＰＳＧだけを選択的にエッチする３塩化ホウ素を使用し
て達成される。この段階は２つのコンタクトのうち深い
方の拡散コンタクトが目標点に達する迄遂行される。拡
散コンタクトの目標点に達した後、ＢＰＳＧ及び２ケイ
化チタンの両方に対して極めて高いエツチング速度の比
で窒化シリコンをエッチする第２のエツチング段階がＣ
ＨＦ。

と０２の混合物を使用して開始される。このエツチング
は窒化シリコンが両コンタクト領域から除去される迄継
続する。

Ｅ、実施例 第３Ａ図を参照すると、通常の０ＭＯ８技術によって、
シリコン・ウェハ１０中にＦＥＴ半導体総田構造体が形
成されている。拡散領域１２、フィールド酸化物領域１
４及びポリシリコン相互接続［１６が示されている。拡
散領域１２はシリコン、拡散領域のために通常使用され
ている任意の導電性金属。

もしくは２ケイ化チタン、２ケイ化タングステン、２ケ
イ化コバルト等のような耐火金属から形成される。この
好ましい実施例では、拡散領域１２は２ケイ化チタンよ
り成る。

次の処理段階で、窒化シリコン層１８が低圧化学蒸着（
ＬＰＧＶＤ）によって付着される。窒化ケイ素層１８は
略７５０乃到１０００人の暑さを有し、２つの目的に使
用される。先ず、これは拡散領域１２中の２ケイ化チタ
ンがその後の水蒸気によるアニーリング段階中に損傷を
受けもしくは酸化されるのを防止し、第２にその後のコ
ンタクト部のエツチングの際のエッチ・ストップとして
働く。この第２の機能はボーダのないコンタクトの形成
にとって重要である。

ＢＰＳＧの層２０は大気圧の化学蒸着もしくはＬＰＧＶ
Ｄ方法によって付着される。ＢＰＳＧの組成は４乃至６
モル％のリン及び４乃至６モル％のホウ素より成る。Ｂ
ＰＳＣＪＪ２０の厚さは略６０００人乃至１１０００人
である。この厚さはフィールド酸化物領域１４上に延在
するポリシリコンの相互接続線１６上に最小路５ｏｏｏ
人の厚さのＢＰＳＧが存在するように選択される。ＢＰ
Ｓ（Ｊ２０は２つの目的に使用される。先ず、これは導
電性領域を保護するパッシベーション層として働き、第
２にその後の水蒸気の雰囲気中でアニーリングする際に
、平坦な表面を与えるのに使用される。平坦な表面は最
適な金属の被覆を与えるために望ましいものである。Ｂ
ＰＳＧｌ１２０は水蒸気の雰囲気中で、８００℃、略３
０分で焼なましされる。アニーリングは大気圧もしくは
１０乃至２０気圧の高圧で遂行できる。

ＢＰＳＧ層２０の水蒸気によるアニーリングに続いて、
コンタクト・レベルのホトレジスト層２２が付着される
。このホトレジスト［２２はポジティブ・レジストでも
ネガティブ・レジストでもよい。厚さは１５０００乃至
１７０００人である。次にコンタクト・レベルのパター
ンが通常の光学リソグラフィ、Ｅビーム・リソグラフィ
もしくはＸ線リソグラフィとその後の現象によって画定
される。この結果のコンタクトの窓２４．２６のパター
ンが第３Ａ図に示されている。

次に第３Ｂ図、第３Ｃ図を参照する。コンタクトの窓部
のエツチング処理は３段階より成る。最初の段階は反応
性イオン・エッチ室から湿気を除去するためのものであ
る。この段階はこの処理の再現性にとって重要である。

第２の段階で拡散領域１２上の深いコンタクトの窓２４
及びポリシリコンの相互接続層１６上のコンタクトの窓
２６中で窒化シリコン層１８が露出される迄ＢＰＳＧ層
２０をエツチングする。第３の段階でＢＰＳ（Ｊ２０、
フィールド酸化物領域１４及び拡散領域１２中の２ケイ
化チタンに対して高い選択比で残った窒化シリコン層１
８を除去する。

具体的に説明すると、段階１の反応性イオン・エッチラ
ング室から湿気を除去する段階は次の処理条件で行われ
る。

ＤＣバイアス電圧　　　−〇ボルト 電力　　　　　　　　　−〇ワット エッチ気体　　　　　　−３塩化ホウ素（Ｂ（１，）流
速　　　　　　　　　−２０８ＣＣＭ圧力　　　　　　
　　　−Ｌｏｏｍ　トル温度　　　　　　　　　−２６
℃ 時間　　　　　　　　　−１０分 ＢＣＱ３の存在は反応室から湿気を除去するための段階
１では重要な因子である。ホトレジスト・マスクに損傷
を与えないためにこの段階では電力は使用されない。

段階２の処理条件は次の通りである。

ＤＣバイアス電圧　　　−２００ボルト電力　　　　　
　　　　　−？ エツチング気体　　　　−ＢＣＱ。

流速　　　　　　　　　−２０８ＣＣＵ圧力　　　　　
　　　　−３０ｍトル 温度　　　　　　　　　−１５℃ 時間　　　　　　　　　−目標点迄 この特定の段階は下の窒化シリコン層１８に対して高い
選択比でＢＰＳＧ層２０をエツチングするのに使用され
る。ＢＰＳＧと窒化シリコンのエツチング速度の比は略
１１：１である。この段階で、窒化ケイ素層１８はすべ
てのコンタクト領域で露出される（第３Ｂ図）。□ 段階３は次の処理条件で遂行される反応性のイオン・エ
ツチング処理である。

電力　　　　　　　　　−５００ワツト工ツチング気体
　　　　−酸素 流速　　　　　　　　　−４４８ＣＣＭエツチング気体
　　　　−ＣＨＦ　３ 流速　　　　　　　　　−６３ＣＣＭ 圧力　　　　　　　　　−５０ｍトル 温度　　　　　　　　　−２０℃ 時間　　　　　　　　　−目標点迄 これ等の処理条件で達成されるエツチング速度の比は次
の通りである。

Ｓｉ　Ｎ　：ＳｉＯ−１６：１ Ｓｉ　Ｎ　：ＴｉＳｉ２−８：１ 段階３はすべてのコンタクトの窓２４．２６から窒化シ
リコン１８が除去され、導電性領域１２が露出される追
打われる。第３Ｃ図は最終のボーダのない、コンタクト
部のエッチされた構造を示している。

コンタクト金属の付着は従来技術の通り遂行される。

代替実施例では、上述の段階３に代って次のエツチング
条件が使用される。

電力　　　　　　　　　−４００〜５００ワツト工ツチ
ップ気体　　　　−ＣＨ，下 流法　　　　　　　　　−５０８ＣＣＭ圧力、　　　　
　　　　　−３０ｍトル温度　　　　　　　　　−２０
℃ 時間　　　　　　　　　−目標点迄 達成されるエツチング速度の比は次の通りである。

Ｓｉ　　Ｎ　　：ＳｉＯ−３０：１ Ｓｉ　Ｎ　：ＴｉＳｉ２−２０：１ Ｓｉ　　Ｎ　のＳ　ｘ　Ｏ２に対する、エツチングの選
択比が高いために、フィールド酸化物の消耗が防止され
、これによってボーダのないポリシリコン・コンタクト
を形成する方法が与えられる。

さらに、　　Ｓｉ　　Ｎ　のＳｉｏ２に対する、エラチ
ップの選択比が高いためにＳ　ｚ　Ｏ２の鳥のくちばし
状領域の除去が防止され、これによってボーダのない拡
散コンタクトの使用が可能になる。

Ｓｉ３Ｎ４のＴｉＳｉ２に対するエツチングの選去が防
止される。

他の好ましい実施例では１次の処理条件を上述の段階２
の条件に置換えることができる。

電力　　　　　　　　　−１０００ワツト工ツチ気体　
　　　　　−ＣＨＦ３ 流速　　　　　　　　　−９０８ＣＣＭエッチ気体　　
　　　　−ＣＦ。

流速　　　　　　　　　−２０ＳＣＣＭ圧力　　　　　
　　　　−５０ｍトル 温度　　　　　　　　　−２０℃ 時間　　　　　　　　　−目標点迄 この代替条件を使用すると、上述の段階１は必要でなく
なる。

ＢＰＳＧの窒化シリコンに対するエツチング速度の比は
１５：１である。

Ｆ０発明の効果 本発明に従えば、半導体チップ上にボーダのないコンタ
クトの窓を形成する方法が与えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は主にポリシリコンの相互接ｍＭへの、ボーダの
ないコンタクトの窓を示した上面図である。 第２図は主にポリシリコンの相互接続層への、従来技術
のボーダのあるコンタクトの窓を示した上面図である。 第３Ａ図、第３Ｂ図、第３Ｃ図は本発明の方法に従う種
々の処理段階における半導体装置の構造の断面図である
。 １０・・・シリコン・ウェハ、１２・・・拡散領域、１
４・・・フィールド酸化物領域、１６・・・ポリシリコ
ン相互接続線、１８・・・窒化シリコン層、２０・・・
ＢＰＳＧ層、２２・・・ホトレジスト層、２４゜２６・
・・コンタクトの窓 出馴人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　山　　本　　仁　　朗（外１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）能動領域を有する半導体装置を与え、 （ｂ）上記能動領域の上に拡散防止兼エッチ・ストップ
   層を付着し、 （ｃ）上記拡散防止兼エッチ・ストップ層上に絶縁層を
   付着し、 （ｄ）上記絶縁層上にホトレジスト層を付着し、 （ｅ）上記ホトレジスト層中にコンタクトの窓のパター
   ンをリソグラフィによって画定し、 （ｆ）上記コンタクトの窓のパターンをＢＣｌ＿３もし
   くは、ＣＨＦ＿３及びＣＦ＿３によって上記絶縁層中に
   エッチングし、 （ｇ）上記コンタクトの窓のパターンを、ＣＨ＿３Ｆも
   しくは、Ｏ＿２及びＣＨＦ＿３によって上記拡散防止兼
   エッチ・ストップ層中にエッチングする段階を有する、 絶縁層及び拡散防止兼エッチ・ストップ層を通してボー
   ダのないコンタクトの窓を形成する方法。