JPH05136400A - 半導体装置の接触窓形成方法 - Google Patents

半導体装置の接触窓形成方法

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JPH05136400A
JPH05136400A JP4010883A JP1088392A JPH05136400A JP H05136400 A JPH05136400 A JP H05136400A JP 4010883 A JP4010883 A JP 4010883A JP 1088392 A JP1088392 A JP 1088392A JP H05136400 A JPH05136400 A JP H05136400A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高集積化及び素子の信頼性向上を図る半導体
装置の接触窓形成方法を提供する。 【構成】 所定の離隔体を間に置き、半導体基板の不純
物拡散領域上の層間絶縁層に形成される接触窓が、前記
離隔体を最短距離で横断する一直線上に並んで配列され
ないよう形成されることを特徴とする。 【効果】 これにより、有効素子分離距離が拡張でき
て、半導体装置の高集積化を信頼性のあるよう達成でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に高集積化及び素子の信頼性向上を図った半
導体装置の接触窓形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の超高集積化のために0.5
μm級から0.3μm級にパターンが微細化されるにつ
れ、0.5μm級では予想できなかった基本的物性自体
の問題から工程の限界、装備の限界等色々の問題が生じ
て、半導体素子の信頼性と生産性に致命的な影響を与え
る。特に、MOSトランジスタにおいては、チャンネル
長さの減少及びフィールド酸化膜の大きさ減少によっ
て、ショートチャンネル(Short channel effect)、パ
ンチスルー(punch-through )現象等が生じて高集積化
に大きい阻害要素になっている。
【0003】図1Aは従来の方法による半導体装置の接
触窓形成方法を説明するための簡略なレイアウト図であ
り、図1Bは図1Aのレイアウト図のAA線を切って見
た半導体装置の断面図である。
【0004】前記図1Aにおいて、左右に対称に引かれ
それぞれが長方形に限定された領域は、半導体基板を素
子形成領域及び素子分離領域に限定するためのフィール
ド酸化膜形成のためのマスクパターンP1であり、前記
マスクパターンP1内にありその内部に行き違う二つの
斜線が引かれた正方形領域は、導電層を半導体基板の不
純物拡散領域に接触させる接触窓形成のためのマスクパ
ターンP2であり、前記マスクパターンP2を含み両方
向に長く伸びた領域は、前記導電層形成のためのマスク
パターンP3であり、L5 はフィールド酸化膜最短幅、
1 は接触窓間の最短距離、Dは第2不純物拡散領域、
S は第2不純物拡散領域間の最短距離、そしてLOL
前記第2不純物拡散領域を横方向に延長した時互いに重
なる領域を意味する。
【0005】前記図1Bは、第1導電形の半導体基板1
0を素子分離領域及び素子形成領域に限定するフィール
ド酸化膜12、前記素子形成領域内に形成された第2導
電形の第1不純物拡散領域100、前記第1不純物拡散
領域内に形成された第2導電形の第2不純物拡散領域2
00、半導体基板10と導電層50を隔離するための層
間絶縁層18、導電層50と前記第2不純物拡散領域2
00を電気的に連結するための目的で前記層間絶縁層1
8に形成される接触窓300及び前記導電層50より構
成される半導体基板を示す。
【0006】前記図1Bにおいて、第2導電形の前記第
2不純物拡散領域200は前記導電層50と半導体基板
10との間の接触抵抗を低下させる目的及び接触窓形成
のための乾式蝕刻時、過多蝕刻によって前記第1不純物
拡散領域100の深さより深く半導体基板が蝕刻され、
素子動作を不可能にすることを防止するための目的で形
成されるが、通常前記第2不純物拡散領域200の不純
物濃度は第1不純物拡散領域100の不純物濃度より高
く、その接合深さ(半導体基板表面を基準とした時の不
純物拡散領域の深さ)は前記第1不純物拡散領域より深
く形成される。
【0007】接触窓を通じてドープされた不純物イオン
で形成された前記第2不純物拡散領域は、前記不純物イ
オンをドープする工程時または以後の他の工程の時、半
導体基板に供給される熱エネルギーにより側面拡散をす
ることになるが、これは素子分離領域の有効素子分離間
隔を縮めてショートチャンネル効果及びパンチスルーを
生ずる。前記図1Bを参照した時、第2不純物拡散領域
200が形成される前の有効素子分離間隔L1 は、第2
不純物拡散領域が形成された後の有効素子分離間隔L2
よりΔL(一側にある第2不純物拡散領域により前記素
子分離領域が側面蝕刻された距離をΔL/2とし、両側
の第2不純物拡散領域にある不純物イオンの側面拡散条
件が同一であると仮定した時)ほど縮められたことが分
かる。有効素子分離間隔の減少問題は、素子分離領域が
割合に大きい時(例えば、16Mb級DRAMにおける
前記素子分離領域の大きさは約0.8μm程度であ
る)、即ち、集積度が小さい時は大きい問題点とならな
かったが、高集積化の傾向によりその領域が減少(例え
ば、64Mb級DRAMにおける前記素子分離領域の大
きさは約0.5μm程度である)される時は素子の信頼
性低下に大きい要因として作用する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、信頼度の高い半導体装置を製造するための半導体装
置の接触窓形成方法を提供することである。
【0009】本発明の他の目的は、高集積化を実現する
ための半導体装置の接触窓形成方法を提供することであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の前述した目的
は、半導体装置の製造方法において、所定の離隔体を隔
てて形成された半導体基板の不純物拡散領域上の層間絶
縁層に形成される接触窓が、前記離隔体を最短距離に横
断する一直線上に一列に配列されないよう形成されるこ
とを特徴とする半導体装置の接触窓形成方法によって達
成される。
【0011】本発明の前記目的は、左側活性領域と右側
活性領域との間に形成されるフィールド酸化膜、前記左
側活性領域の少なくとも一部分に形成される左側第1不
純物拡散領域、前記右側活性領域の少なくとも一部分に
形成される右側第1不純物拡散領域、前記左側第1不純
物拡散領域の少なくとも一部分に形成され前記フィール
ド酸化膜の付近に形成される第1接触窓、前記第1接触
窓を通じて形成される左側の第2不純物拡散領域、前記
右側の第1不純物拡散領域の少なくとも一部分に形成さ
れ前記フィールド酸化膜の付近に形成される第2接触
窓、前記第2接触窓を通じて形成される右側の第2不純
物拡散領域、及び前記第1及び第2接触窓に形成された
導電層より構成される半導体装置を製造するにおいて、
前記第1及び第2接触窓は前記フィールド酸化膜を最短
距離に横断する一直線上に一列に配置されないよう形成
されることを特徴とする半導体装置の接触窓形成方法に
よっても達成されうる。
【0012】
【作用】本発明は、接触窓を、所定の離隔体を最短距離
で横断する一直線上に一列に配置されないように形成す
ることにより、有効素子分離間隔を拡張することができ
る。
【0013】
【実施例】以下、添付した図面に基づいて、本発明をさ
らに詳しく説明する。
【0014】引続き紹介される図面における図1A及び
図1Bにおける同一な符号は同一な部分を示す。
【0015】図2Aは、接触窓形成のためのマスクパタ
ーンP2をフィールド酸化膜を最短距離で横断する一直
線上に一列に配置させないレイアウト図であり、L12
接触窓間の最短距離、L10は接触窓のフィールド酸化膜
側の縁と前記フィールド酸化膜との最短距離及びθは接
触窓間を最短距離で連結した線とフィールド酸化膜を最
短距離で横断する線間の角を指す。前記図2Aによれ
ば、接触窓間の最短距離L12が前記図1Aの最短距離L
11より(L11/cosθ)(1−cosθ)ほど長くな
ったので、前記LS もこれに比例して増加したことと、
それぞれの素子形成領域に形成された第2不純物拡散領
域を横方向に延長した時、互いに重なる領域の幅(図1
Aの参照符号LOL)がなくなったことが分かる。この
際、第2不純物拡散領域は、前記LS が前記L5 より大
きいか等しくなるよう形成されるのが望ましい。
【0016】この時、フィールド酸化膜の最短幅は2μ
m以下であり、フィールド酸化膜側の前記接触窓の縁と
フィールド酸化膜との間の距離は1μm以下であり、前
記接触窓の中心間の距離は5μm以下の方が好適であ
る。
【0017】図2B及び図2Cは、前記図2AのAA線
及びBB線を切って見た断面図であって、第2不純物拡
散領域200形成後の有効素子分離間隔L2が前記図1
Bの有効素子分離間隔L2 よりΔL/2ほど延長された
ことが分かる。通常前記ΔLは、第2不純物拡散領域の
深さを約2000Å〜5000Å程度にした時約0.1
5μm程度になるので、素子分離領域の大きさが約0.
5μm程度である64Mb級DRAMにおいては、従来
の方法により接触窓を形成すれば、有効素子分離間隔を
0.35μm程度にすることができたが、本発明の方法
によれば約0.43μm程度まで延長することができ
て、ショットチャンネル現象及びパンチスルー発生率を
はるかに減らすことができる。これは、前記フィールド
酸化膜を最短距離で横断する一直線上に並んで形成した
接触窓を、前記フィールド酸化膜を最短距離で横断する
一直線上に並んで配列されないようにすることによっ
て、前記第2不純物拡散領域を横方向に延長した時重な
る領域の幅(図1Aの参照部分LOL)をなくしたからで
ある。
【0018】図3Aないし図3Dは、前記図2AのAA
線を切って見た本発明による半導体装置の接触窓形成方
法を説明するための断面図である。
【0019】まず、図3Aを参照すれば、フィールド酸
化膜12を形成する工程を示したもので、図2Aの前記
マスクパターンP1を用いて第1導電形の半導体基板1
0を素子分離領域及び素子形成領域に限定するフィール
ド酸化膜12を前記半導体基板の素子分離領域に形成す
る。この際、前記フィールド酸化膜は選択酸化法LOC
OS等の色々の方法によって形成される。
【0020】図3Bを参照すれば、第1不純物拡散領域
100の形成工程を示したもので、前記フィールド酸化
膜12が形成されている結果物全面に第2導電形の不純
物イオン70をドープすることによって、前記第1不純
物拡散領域100を形成する。
【0021】この際、前記第1不純物拡散領域は約10
00Å〜4000Å程度の深さで形成されるのが望まし
い。また、不純物イオンをドープする工程は、MOSト
ランジスタを形成する時は、ゲート電極が形成された後
に行われるように、製造しようとする素子によって工程
順序を若干ずつ異にすることができることは、当分野に
おいて通常の知識をもつ者により明らかである。
【0022】図3Cを参照すれば、接触窓9及び第2不
純物拡散領域200を形成する工程を示したもので、フ
ィールド酸化膜12を間に置き前記第1不純物拡散領域
100が形成されている半導体基板10全面に所定の厚
さで絶縁物質を塗布することによって、層間絶縁層18
を形成した後、図2AのマスクパターンP2を適用して
前記層間絶縁層を部分的に蝕刻することによって前記接
触窓9を形成し、前記接触窓を通じて第2導電形の不純
物イオン70を再ドープして前記第2不純物拡散領域2
00を形成するが、前記第2不純物拡散領域は導電層と
半導体基板との間の接触抵抗を低下させ、接触窓形成の
ための蝕刻工程時、前記半導体基板の過多蝕刻によって
素子動作が麻痺させられることを防止するための目的で
形成される。この際、前記接触窓9は前記図2Aないし
図2Cで説明した通り、フィールド酸化膜を最短距離で
横断する一直線上に一列に形成されないように形成さ
れ、前記第2不純物拡散領域200は前記第1不純物拡
散領域100より不純物濃度面においてはさらに高く、
深さ面においてはさらに深く、例えば2000Å〜50
00Å程度の深さで形成されるべきである。第2不純物
拡散領域領域200形成のための不純物イオンドープ工
程時、基板に供給される熱エネルギーによって、前記第
2不純物拡散領域が側面方向に拡張されることが観察で
きる。
【0023】図3Dを参照すれば、導電層50を形成す
る工程を示したもので、前記接触窓を、例えば多結晶シ
リコン、シリサイド(Silicide)及びポリサイド(Poly
cide)等のような導電物質中いずれか一つの物質または
組み合わされた物質で埋め込んだ後、図2Aの前記マス
クパターンP3を適用して前記導電物質をパターニング
することによって、前記導電層50を完成する。前記第
2不純物拡散領域200は、前記導電層形成前に形成さ
れ得ることもあるが(図3C参照)、前記導電層形成過
程または形成後に第2導電形の不純物イオンをドープし
て形成することもできる。
【0024】
【表1】 上記表1は三つの場合、即ちフィールド酸化膜を間に置
き両側とも接触窓が形成されている場合、いずれか一方
のみ接触窓が形成されている場合、及び両側共に接触窓
が形成されていない場合に、フィールド酸化膜の大きさ
によるブレークダウン電圧の変化を示す実験結果を表し
たもので、両側共に接触窓が形成されている場合より、
いずれか一方にのみ接触窓が形成されている場合のブレ
ークダウン電圧がはるかに大きいことが分かる。
【0025】図4は本発明による半導体装置の接触窓形
成方法の他の実施例を説明するためのレイアウト図であ
って、第2不純物拡散領域を横方向に延長した時、前記
図2Aにおいては重なる部分が全くなかったが、前記図
4においてはLOLほど重なることになる場合を示す。
【0026】前記他の実施例によれば、前記第2不純物
拡散領域を横方向に延長した時、前記一実施例とは異な
ってその重なる長さLOLが生ずるが、その大きさが従来
より小さくなるので(図1で前記LOLを10と仮定した
時、前記図4で前記LOLは5である)、従来の方法より
ショットチャンネル効果、パンチスルー現象等の問題点
が生ずる確率が減少した場合であり、工程上マージンが
確保できる。
【0027】図5A及び図5Bは、従来の方法及び本発
明の方法でレイアウトされたセンス増幅器の一部分のレ
イアウト図を示したもので、前記図5Aでフィールド酸
化膜を最短距離で横断する一直線の長さAを10とし、
前記フィールド酸化膜を間に置き、その両側に形成され
た接触窓間の最短距離A’を16とした時、前記図5B
ではフィールド酸化膜を最短距離で横断する一直線の長
さaを8に縮小したといえども、接触窓間の最短距離は
そのまま保たれるので、信頼性のあるよう高集積化が達
成できることが分かる。
【0028】前記一実施例及び他の実施例では、前記離
隔体としてフィールド酸化膜を例えながら説明したが、
その両側に不純物拡散領域が形成される任意の物質層で
あれば何でも前記離隔体に適用できることが、当分野に
おいて通常の知識をもつ者にとって明らかである。
【0029】本発明は前記実施例に限定されず、多くの
変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知
識をもつ者によって可能であるのは明白である。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による半導体
装置の接触窓形成方法によれば、接触窓を、所定の離隔
体を最短距離で横断する一直線上に一列に配置されない
ように形成することによって、有効素子分離間隔を拡張
できて半導体装置の高集積化を信頼性のあるよう達成で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 A及びBは、従来の方法による半導体装置の
接触窓形成方法を説明するための簡略なレイアウト図
と、このレイアウト図のAA線を切って見た半導体装置
の断面図である。
【図2】 AないしCは、本発明による半導体装置の接
触窓形成方法の一実施例を説明するための簡略なレイア
ウト図と、このレイアウト図のAA線及びBB線を切っ
て見た半導体装置の断面図である。
【図3】 AないしDは、前記図2AのAA線を切って
見た本発明による半導体装置の接触窓形成方法を説明す
るための断面図である。
【図4】 本発明による半導体装置の接触窓形成方法の
他の実施例を説明するための簡略なレイアウト図であ
る。
【図5】 A及びBは従来の方法及び本発明の方法でレ
イアウトされたセンス増幅器の一部分のレイアウト図で
ある。
【符号の説明】
9 接触窓 10 半導体基板 12 フィールド酸化膜 18 層間絶縁層 70 第2導電形の不純物イオン 100 第1不純
物拡散領域 200 第2不純物拡散領域

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の製造方法において、所定の
    離隔体を間に置き半導体基板の不純物拡散領域上の層間
    絶縁層に形成される接触窓が、前記離隔体を最短距離に
    横断する一直線上に一列に配列されないよう形成される
    ことを特徴とする半導体装置の接触窓形成方法。
  2. 【請求項2】 前記所定の離隔体は、その両側に不純物
    拡散領域が形成されている所定の物質層であることを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置の接触窓形成方法。
  3. 【請求項3】 前記所定の離隔体は、半導体基板を素子
    形成領域及び素子分離領域に限定するフィールド酸化膜
    であることを特徴とする請求項2記載の半導体装置の接
    触窓形成方法。
  4. 【請求項4】 前記所定の離隔体は、MOSトランジス
    タにおけるゲート電極であることを特徴とする請求項2
    記載の半導体装置の接触窓形成方法。
  5. 【請求項5】 前記接触窓は、第1導電形の半導体基板
    に形成された第2導電形の第1不純物拡散領域上の層間
    絶縁層に形成されることを特徴とする請求項1記載の半
    導体装置の接触窓形成方法。
  6. 【請求項6】 前記第1不純物拡散領域に前記接触窓を
    通じて第2導電形の不純物イオンをドープすることによ
    り第2導電形の第2不純物拡散領域を形成することを特
    徴とする請求項5記載の半導体装置の接触窓形成方法。
  7. 【請求項7】 前記第2不純物拡散領域は、前記第1不
    純物拡散領域の深さより深く形成されたことを特徴とす
    る請求項6記載の半導体装置の接触窓形成方法。
  8. 【請求項8】 前記第2不純物拡散領域の間の最短距離
    は、前記離隔体の最小幅より大きいか等しいことを特徴
    とする請求項6記載の半導体装置の接触窓形成方法。
  9. 【請求項9】 前記最短距離は2μm以下であり、離隔
    体側の前記接触窓の縁と離隔体との距離は1μm以下で
    あり、前記接触窓の中心間の距離は5μm以下であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体装置の接触窓形成
    方法。
  10. 【請求項10】 左側活性領域と右側活性領域との間に
    形成されるフィールド酸化膜、前記左側活性領域の少な
    くとも一部分に形成される左側第1不純物拡散領域、前
    記右側活性領域の少なくとも一部分に形成される右側第
    1不純物拡散領域、前記左側第1不純物拡散領域の少な
    くとも一部分に形成され前記フィールド酸化膜の付近に
    形成される第1接触窓、前記第1接触都度を通じて形成
    される左側の第2不純物拡散領域、前記右側の第1不純
    物拡散領域の少なくとも一部分に形成され、前記フィー
    ルド酸化膜の付近に形成される第2接触窓、前記第2接
    触的を通じて形成される右側の第2不純物拡散領域、及
    び前記第1及び第2接触窓に形成された導電層より構成
    される半導体装置を製造する方法において、前記第1及
    び第2接触窓は前記フィールド酸化膜を最短距離に横断
    する一直線上に一列に配置されないよう形成されること
    を特徴とする半導体装置の接触窓形成方法。
  11. 【請求項11】 前記第2不純物拡散領域は、前記第1
    不純物拡散領域よりさらに深く形成されることを特徴と
    する請求項10記載の半導体装置の接触窓形成方法。
  12. 【請求項12】 前記第1不純物拡散領域の深さは約1
    000Å〜4000Å程度であり、前記第2不純物拡散
    領域は約2000Å〜5000Å程度の深さに形成され
    ることを特徴とする請求項11記載の半導体装置の接触
    窓形成方法。
  13. 【請求項13】 前記導電層は多結晶シリコン、シリサ
    イド及びポリサイドのうちいずれか一物質、または組み
    合わせた物質を用いて形成されることを特徴とする請求
    項10記載の半導体装置の接触窓形成方法。
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