JPH02164026A - マスクを使用しない自己整列コンタクトの形成方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、集積回路内特に集積されたＭＩＳＦＥＴ構造
上に自己整列金属−半導体オームコンタクトを形成する
ための方法に関する。

（従来技術とその問題点） ＭＩＳＦＥＴ構造（あるいはより一般的にＭＯＳトラン
ジスタ）のドレーン（及びソース）を集積回路のそれぞ
れの金属トラックに電気的に接続する問題は、これらの
集積構造のサイズの減少とともにその重要性が増加して
いる。第１図には、それぞれ４及び５である２本の平行
なゲートライン間のエリア中の金属層ｌ及びシリコン３
間にあり、通常多結晶シリコンで形成され、通常酸化シ
リコンの絶縁材料で形成された側面のテーパーを有する
コンタクトの通常の形態が示されている。

このコンタクトは、マスキングとエツチングプロセスに
より、絶縁層２の厚さ方向に故意に開口された「ホール
」を通して形成されている。

デイメンジョンが小さくなると、このようなマスキング
レジストを通る微小なウィンドー及びマスクの正確な配
列に関する食刻的な困難性、及び絶縁層２の厚さ方向の
微小なホール内に付着した金属の良好なステップカバレ
ジの保証に関するプロセス的な困難性が増加する。

最近、これらの技術的問題を解決するために、そしてＶ
ＬＳ　Ｉ及びＵＬＳ　Ｉ集積デバイスの製造のために必
要なサブミクロンサイズのコンタクトを形成するための
幾つかの新しい技術：つまり金属による良好なステップ
カバレジをより容易に達成するためにホールにテーパー
を付けるための改良された技術、金属プラグによりホー
ルを予備充填するための特別な技術をしばしば伴う１ミ
クロンメートルより小さいデイメンジョンを有するエリ
アの限定を促進するための改良された食刻技術が、提案
されている。

一般に既知技術の明確な欠点は、コンタクトのマスキン
グが十分な正確性のレベルを必要とする高度に重要なス
テップのままであるという事実により表される。

（発明の目的及び概要） 本発明の主目的は、ＭＩＳＦＥＴタイプ構造の実質的に
自己整列的な金属−半導体コンタクトを形成するための
新規な方法を提供することである。

基本的に本発明は、サブミクロンのホールの内側に金属
が付着する技術的問題点を回避しながら、コンタクトマ
スクの使用を必要とせずに金属−半導体コンタクトを形
成するための方法を提供する。

本発明は、食刻限定の問題とサブミクロンコンタクト形
成の際のステップカバレジの問題の効果的な解決を提供
する。

本発明の対象である方法の他の特別な特徴は、コンタク
ト形成を進行させる際に、ウェファの表面上に既に形成
された隣接するゲート構造に対して完全に自己整列的に
前記コンタクトが形成されるという事実により９表され
る。

（図面の簡単な説明） 本発明の異なった態様及び利点は、添付図面を参照しな
がら行われるその実施例の説明を通してより完全に理解
されるであろう。

第１図は、既に述べたように、既知技術に従って形成さ
れたコンタクトを示し、 第２図は、２個の隣接するゲートライン間のシリコンエ
リア上に写真食刻的に限定された第１図の従来技術のコ
ンタクトの平面図であり、第３図は、本発明実施例によ
り形成された自己整列コンタクトの概略平面図であり、 第４〜９図は、自己整列コンタクトを形成する本発明実
施例のプロセスを示している。

（好ましい実施例の説明） 従来技術によるコンタクトの概略平面図（第２図）と本
発明実施例により形成されたコンタクトの概略平面図（
第３図）を比較すると本発明の特徴の１つが容易に理解
できる。図中において共通の構造素子は第１図の説明に
使用したものと同じ数字により示されている。２個の隣
接するゲートラインがそれぞれ４及び５で示され、そし
て点線により、その電気伝導性を増加させるために通常
強くドープされた多結晶シリコンである導電性物質のゲ
ートライン４及び５のサイドに沿って形成された絶縁物
質のそれぞれのスペーサ６の端部が示されている。その
限定されたトラックが第２図及び第３図の平面図中に１
で示されている第２の金属レベルとの電気的連続性を確
立するために、絶縁層（第１図中に２で示されている）
を通して形成されるコンタクトのエリアは、平行でスペ
ースの狭いハツチングにより明示されている。容易に判
るように、従来技術により形成されたコンタクトの場合
、該コンタクトの形成は前記２個の隣接するゲートライ
ン４及び５のスペーサ６の２個の反対端部間に形成され
るエリア上に写真食刻手段により正確に整列して行われ
る。対照的に本発明実施例により形成されるコンタクト
の場合には、引き続き説明する本発明実施例のプロセス
で明示されるように、前記２個の隣接するゲートライン
４及び５に対して自己整列条件でコンタクトの形成が生
ずる。

本発明プロセスの基本的なステップが、第４図から第９
図に例示され、該プロセスは次のステップを含んで成っ
ている。

（ａ）　　実質的に前記ゲートライン４及び５を形成す
るために使用されたものとは異なった金属材料のマトリ
ックス金属層７を適合するよう　（この場合には、製造
されているウェファのフロント上の、ゲート酸化物層に
よりシリコン３から絶縁されテーパー状の酸化シリコン
スペーサ６が設けられた第１の導電性物質である平行ト
ラック４及び５の形態の平行なゲートラインの存在によ
り特徴付けられる、下方に存在する形態上に、均一厚さ
の付着を形成するために実質的に有利になっている付着
条件下で）付着させる。前記ゲートライン４及び５が通
常のように多結晶シリコンにより形成されている場合に
は、例えばアルミニウムがこのマトリックス金属層７を
形成するために使用できる。

例えばスパッタリングにより適合するよう付着される前
記マトリックス金属層７の厚さは、第４図に示すように
、２個の隣接するゲートライン間に形成される谷部の底
部が前記ゲートライン４及び５のピークレベルより高い
レベルになるために十分なものでなければならない。こ
のマトリックス金属層７の厚さは実際には、約１０００
０人である。

（ｂｌ　　ビーク上で約２０００人、谷部では約６５０
０人の厚さを有する例えばスパン−オン−グラスつまり
ＳＯＧであるプラナリゼーション物質の層８を付着させ
る。このようなプラナリゼーション物質（Ｓ　ＯＧ）を
適用する特性及び操作は当業者には周知であり、より以
上の説明は余計であると思われる。好適な商業的に入手
できるこの種の物質は、商品名ＡＣ４１０としてアライ
ド・ケミカルズ社により生産されている。製造工程のこ
の時点におけるウェファの断面図は第４図に示す通りで
ある。

ｆｃｌＳＯＧ層８をプラズマエツチングしそれをピーク
からだけでなく、明らかに重大な特徴を有しない標準的
なタイプのマスクを使用することにより単結晶シリコン
基板３とのコンタクトの形成を意図しないウェファのエ
リアからも除去する。

第５図に示すようにこのエツチングは、コンタクトが形
成されなければならないウェファのエリア中の隣接する
ゲートライン間の谷部の底部上にプラナリゼーション物
質８の残りの層が保存されるように行われる。換言する
と、重要ではないマスキングステップにより、コンタク
トの「長さ」が限定されつまり第３図の平面図の文字Ａ
及びＢで表される２個の端部が限定され、一方直交する
方向（「幅」）では、コンタクトはゲートライン間に自
己整列する。前記谷部の底部上の残りの層８は実際には
約４５００人の残りの厚さを有することができる（第５
図）。

（ｄ）　　前記残りのＳＯＧ物質８と、スペーサ６を構
成する絶縁物質（ＳｉＯ□）に関して、及び保護絶縁被
覆がない場合のゲートライン４及び５の金属性物質（多
結晶シリコン）に関して、曲記金属性物５！ｔ７の選択
的エツチングが生ずるような条件下で、ＲＩＥ（反応性
イオンエツチング）又はプラズマエツチングプロセスに
よりマトリックス層７の金属性物質の選択的エツチング
を行う。アルミニウムを前記マトリックス層７の金属性
物質として使用する場合には、塩素化された化合物を含
むプラズマを好ましく使用することができる。換言する
と、マトリックス金属層７のエツチングは、下方に位置
するシリコン基板３上のコンタクトエリア上の、以前に
付着したマトリックス金属層の谷部の底部に沿って限定
されたプラナリゼーション５ＯＧ８の残りをマスクとし
て使用することにより行われる。このエツチングは、第
６図に示すように、前記マトリックス層７のエツチング
端部が下降してスペーサ６の側面の中間レベルに達する
のに十分な時間待われる。

（ｅｌ　　例えば低圧化学蒸着により付着される酸化シ
リコンである絶縁物質層９を付着させ、実質的に真のコ
ンタクトマスクを使用することな（、隣接するゲートラ
イン間に実質的に自己整列的に限定される金属性物質７
を完全に絶縁する。勿論前記絶縁層９は、それぞれ異な
った付着操作による異なった絶縁物質の連続層として付
着されて形成された多層でもよい。製造工程のこの時点
におけるウェファの断面図は第７図に示す通りである。

Ｉｆ）　　絶縁層９の絶縁物質と５ＯＧ８のマスキング
の残物質をプラズマエツチングにより、限定されたコン
タクト金属構造７のピークが露出するまでエツチングす
る。製造工程のこの時点におけるウェファの断面図は第
８図に示す通りである。

（ａ　コンタクトの「ライザー」７と電気的に連続する
ように金属性物質の新たな層１０の付着を行い、続いて
この第２のレベルの金属１０の導電トラック（例えば第
３図のトラック１）を限定するためにマスクを行う。本
実施例プロセスにより形成されたコンタクトの断面図は
、実質的に第９図に示された断面となる。

ゲート多結晶シリコンラインを有するコンタクトは通常
のマスキング法で形成することができ、多結晶シリコン
上のこれらのコンタクトの限定はシリコン基板上のコン
タクトに要求される限定の度合よりも重要性が少ない。

本発明プロセスは従来技術の製造プロセスに従って通常
使用されるマスクの全数に対して通常付加的なマスクの
使用を必要とするが、このような付加的なマスク（上述
のプロセスのステップ（ｄ＋の間に使用）は既に説明し
たように、重要なものではない。

第２図と第３図を比較すると容易に判るように、本発明
プロセスは隣接するゲート構造とのコンタクトの自己整
列のため、広がったエリアを有するコンタクトを生成し
、コンタクト抵抗の減少に関する付加的な利点があり、
更に従来技術で存在した整列の不正確性を除去すること
により、少なくともゲートラインに直交する方向のセル
サイズを減少させることが可能になる。

更に自己整列コンタクトを形成するプロセスのステップ
ｔｅ＋及び（ｆ）の間に絶縁層９を付着しエツチングす
る好適な技術及び方法を選択することにより、デバイス
のプラナリゼーションの度合を大きく改良する可能性は
、本発明の新規なプロセスに固有のものである。この利
点は当業者には明らがであるように、ゲート多結晶シリ
コン上のコンタクトの限定及び第２のレベルの金属１０
の導電ラインの形成に良い影響を及ぼす。

【図面の簡単な説明】

第１図は、既知技術に従って形成されたコンタクト、第
２図は、２個の隣接するゲートライン間のシリコンエリ
ア上に写真食刻的に限定された第１図のコンタクトの平
面図、第３図は、本実施例により形成された自己整列コ
ンタクトの概略平面図であり、第４図、第５図、第６図
、第７図、第８図及び第９図は、それぞれ自己整列コン
タクトを形成する実施例のプロセスを示している。 トラック　　　　２・ シリコン基板　４、 スペーサ　　７・・ ＳＯＣ層　　９・・ 第２レベルの金属 ・コンタクト ５・・ゲートライン マトリックス金属層 絶縁物質層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）単結晶半導体物質のウエファの表面上に、テーパ
   ーを有し横方向をなす絶縁物質から成るスペーサがその
   側面に装着された第１の導電性の金属性物質の実質的に
   平行なゲートラインが存在することを特徴とし、製造工
   程の間に表面の形態を決定するＭＩＳＦＥＴタイプの集
   積構造中に自己整列金属−半導体コンタクトを形成する
   方法において、 （ａ）前記ウエファ表面に、２個の隣接するゲートライ
   ン間に適合するよう付着した金属層の谷部の底部が前記
   ゲートラインのピークのレベルより高くなるために十分
   な厚さを有する第２の金属性物質のマトリックス層を適
   合するよう付着させ、（ｂ）前記適合するよう付着した
   マトリックス金属層上にプラナリゼーション物質の層を
   付着させ、（ｃ）前記適合するよう付着されたマトリッ
   クス金属層のピークが露出するまで前記プラナリゼーシ
   ョン物質をマスクしかつエッチングし、更に該マスクに
   より限定される長さ分前記谷部の底部上にプラナリゼー
   ション物質の残りの層を残し、（ｄ）前記谷部の底部上
   のプラナリゼーション物質の前記残りの層をマスクとし
   て使用して、適合するよう付着した前記第２の金属性物
   質層のエッチング端部が前記第１の金属性物質の前記ゲ
   ートラインの側面の絶縁物質のテーパーを有する横方向
   のスペーサの側面の中間レベルまで下降するまで、前記
   第２の金属性物質の選択的なエッチングを行い、 （ｅ）前記プラナリゼーション物質の各マスキング残物
   質の下の前記第２の金属性物質の残部を絶縁するために
   絶縁物質層を付着し、 （ｆ）前記第２の金属性物質の残部のピークが露出する
   まで、絶縁物質の絶縁層とプラナリゼーション物質のマ
   スキング残部をエッチングし、かつ（ｇ）その露出した
   ピークを通して前記第２の金属性物質の残部と電気的連
   続性を維持するために金属性物質の第３の層を付着させ
   ることを含んで成るコンタクト形成方法。