JPH06224188A - 集積回路製造方法 - Google Patents
集積回路製造方法Info
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- JPH06224188A JPH06224188A JP5282863A JP28286393A JPH06224188A JP H06224188 A JPH06224188 A JP H06224188A JP 5282863 A JP5282863 A JP 5282863A JP 28286393 A JP28286393 A JP 28286393A JP H06224188 A JPH06224188 A JP H06224188A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、特に平面化された誘電体を有する
集積回路及びその製造方法を提供する。 【構成】 平坦化された誘電体(例えば43)を備えた
集積回路の形成方法が開示される。ランナー(例えば2
5)及びゲート(例えば23)は保護誘電体層(例えば
21)で覆われる。次に、普通の誘電体(例えば43)
が堆積され、回路表面全体にわたって平坦化される。窓
(例えば49,47)がランナーとソース(例えば2
7)/ドレイン(例えば29)領域に開けられる時、保
護誘電体(例えば21)は、ランナー(例えば25)上
のエッチング処理を遅くさせるのに役立ち、それによ
り、ソース(例えば27)またはドレイン(例えば2
9)を得るためのエッチング加工に要する追加時間の
間、ランナー(例えば25)を損傷から保護する。
集積回路及びその製造方法を提供する。 【構成】 平坦化された誘電体(例えば43)を備えた
集積回路の形成方法が開示される。ランナー(例えば2
5)及びゲート(例えば23)は保護誘電体層(例えば
21)で覆われる。次に、普通の誘電体(例えば43)
が堆積され、回路表面全体にわたって平坦化される。窓
(例えば49,47)がランナーとソース(例えば2
7)/ドレイン(例えば29)領域に開けられる時、保
護誘電体(例えば21)は、ランナー(例えば25)上
のエッチング処理を遅くさせるのに役立ち、それによ
り、ソース(例えば27)またはドレイン(例えば2
9)を得るためのエッチング加工に要する追加時間の
間、ランナー(例えば25)を損傷から保護する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に集積回路に関
し、特に、平面化された誘電体を有する集積回路及びそ
の製造方法に関する。
し、特に、平面化された誘電体を有する集積回路及びそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】集積回
路の製造においては、電気接点を下にある領域または伝
導体に作ることができるように、1つ以上の誘電体層に
“窓”と呼ばれる(“コンタクト”または“バイア”と
も呼ばれる)開口部の形成を要することがある。窓を開
けられた後、伝導性物質が窓内に堆積される。また、伝
導性物質は誘電体上にも堆積される。次に、伝導体層は
リソグラフィック的にパターンが描かれ、“ランナー”
と呼ばれることがある電気的伝導体を形成する。集積回
路の寸法は1ミクロン以下にまで縮小したので、窓を形
成する前に誘電体層を平坦化することが益々一般的にな
った。平坦化処理は、誘電体層または後で形成される伝
導体層にパターンを描くために行なわれ得る後のリソグ
ラフィック作業のためのより平らな誘電体表面をもたら
す。換言すれば、より平坦な表面は、パターンを限定す
るレジスト層を露光するのに用いられる光学装置のため
の場の深さの要求を減じる。さらに、第1の誘電体層
(すなわちゲート及びソース/ドレイン領域に隣接する
誘電体層)の平坦化は、いわゆる多レベル金属処理にお
ける後の誘電体及び伝導体層のパターン描画を容易にす
る。
路の製造においては、電気接点を下にある領域または伝
導体に作ることができるように、1つ以上の誘電体層に
“窓”と呼ばれる(“コンタクト”または“バイア”と
も呼ばれる)開口部の形成を要することがある。窓を開
けられた後、伝導性物質が窓内に堆積される。また、伝
導性物質は誘電体上にも堆積される。次に、伝導体層は
リソグラフィック的にパターンが描かれ、“ランナー”
と呼ばれることがある電気的伝導体を形成する。集積回
路の寸法は1ミクロン以下にまで縮小したので、窓を形
成する前に誘電体層を平坦化することが益々一般的にな
った。平坦化処理は、誘電体層または後で形成される伝
導体層にパターンを描くために行なわれ得る後のリソグ
ラフィック作業のためのより平らな誘電体表面をもたら
す。換言すれば、より平坦な表面は、パターンを限定す
るレジスト層を露光するのに用いられる光学装置のため
の場の深さの要求を減じる。さらに、第1の誘電体層
(すなわちゲート及びソース/ドレイン領域に隣接する
誘電体層)の平坦化は、いわゆる多レベル金属処理にお
ける後の誘電体及び伝導体層のパターン描画を容易にす
る。
【0003】誘電体層を平坦化するために、種々の技術
が開発されてきた。“レジスト エッチバック”として
呼ばれる技術は、平坦化されるべき表面上へのレジスト
物質の堆積を含む。レジストは流動体なので、その上部
表面は、下にあるでこぼこにかかわらず平らな輪郭をお
びる。レジストのエッチング速度は誘電体のエッチング
速度と同じに選ばれているので、硬化したレジスト及び
下にある誘電体のプラズマエッチングは、レジストの平
らな表面を下にある誘電体に転写させる。他の技術で
は、誘電体の表面を平坦化するために機械的なウェハ研
磨器が用いられる。
が開発されてきた。“レジスト エッチバック”として
呼ばれる技術は、平坦化されるべき表面上へのレジスト
物質の堆積を含む。レジストは流動体なので、その上部
表面は、下にあるでこぼこにかかわらず平らな輪郭をお
びる。レジストのエッチング速度は誘電体のエッチング
速度と同じに選ばれているので、硬化したレジスト及び
下にある誘電体のプラズマエッチングは、レジストの平
らな表面を下にある誘電体に転写させる。他の技術で
は、誘電体の表面を平坦化するために機械的なウェハ研
磨器が用いられる。
【0004】不幸にして、平坦化は、上述の理由のため
に好ましいが、後処理においてある問題を生じる。誘電
体層が平坦化された後、上述のように、誘電体をエッチ
ングして窓を開ける必要がある。平坦化された誘電体の
厚さは下にある輪郭部分に関連して変わるので、窓エッ
チング処置は、オーバーエッチングになり、これらの下
にある輪郭部分を若干傷つけることがある。例えば、典
型的なFETの窓エッチング処理では、フィールド酸化
物上に広がるゲートランナーは、該ゲートランナーと同
様にソース及びドレイン領域にも窓を開けるためにもく
ろまれるエッチング処理によって傷つけられることがあ
る。
に好ましいが、後処理においてある問題を生じる。誘電
体層が平坦化された後、上述のように、誘電体をエッチ
ングして窓を開ける必要がある。平坦化された誘電体の
厚さは下にある輪郭部分に関連して変わるので、窓エッ
チング処置は、オーバーエッチングになり、これらの下
にある輪郭部分を若干傷つけることがある。例えば、典
型的なFETの窓エッチング処理では、フィールド酸化
物上に広がるゲートランナーは、該ゲートランナーと同
様にソース及びドレイン領域にも窓を開けるためにもく
ろまれるエッチング処理によって傷つけられることがあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】例として、エッチング問
題は本発明により取り組まれ、本発明は、基板上に盛り
上がった輪郭部分を形成する工程と、該輪郭部分上に第
1の層を形成する工程とを含み、前記第1の層は基板を
覆わず、予め決められた厚さを有する。次に、第1の層
上と基板上とに第2の層が形成される。次に、この第2
の層は平坦化される。第1及び第2の層は、第1及び第
2の開口部を作るために選択的にエッチングされる。第
1の開口部は輪郭部分上にあり、第2の開口部は基板上
にある。第1の層の厚さは、第2の開口部が基板を露光
するのと同時に第1の開口部が輪郭部分を露出するよう
に選ばれる。例として、輪郭部分はゲートまたはランナ
ーであり得る。
題は本発明により取り組まれ、本発明は、基板上に盛り
上がった輪郭部分を形成する工程と、該輪郭部分上に第
1の層を形成する工程とを含み、前記第1の層は基板を
覆わず、予め決められた厚さを有する。次に、第1の層
上と基板上とに第2の層が形成される。次に、この第2
の層は平坦化される。第1及び第2の層は、第1及び第
2の開口部を作るために選択的にエッチングされる。第
1の開口部は輪郭部分上にあり、第2の開口部は基板上
にある。第1の層の厚さは、第2の開口部が基板を露光
するのと同時に第1の開口部が輪郭部分を露出するよう
に選ばれる。例として、輪郭部分はゲートまたはランナ
ーであり得る。
【0006】
【実施例】図1を参照すると、MOS集積回路の部分的
に作られた一部が示されている。図中11は、シリコ
ン、エピタキシャルシリコン、ドープシリコン等であり
得る基板を示す。参照番号13及び15は、例えばLO
COS(local oxidation ofsiricon:シリコンの局部
酸化)で形成され得るフィールド酸化物を示す。図中1
7及び19は、それぞれ、(シリコン酸窒化物が適する
と考えられ得るが、典型的にはシリコンニ酸化物であ
る)ゲート誘電体と、ポリシリコンのような伝導性物質
であるゲート伝導体を示す。
に作られた一部が示されている。図中11は、シリコ
ン、エピタキシャルシリコン、ドープシリコン等であり
得る基板を示す。参照番号13及び15は、例えばLO
COS(local oxidation ofsiricon:シリコンの局部
酸化)で形成され得るフィールド酸化物を示す。図中1
7及び19は、それぞれ、(シリコン酸窒化物が適する
と考えられ得るが、典型的にはシリコンニ酸化物であ
る)ゲート誘電体と、ポリシリコンのような伝導性物質
であるゲート伝導体を示す。
【0007】図中21は、例示的にTEOSから形成さ
れるシリコン酸化物であり得る誘電体物質を示す。図1
の構造は、(フィールド酸化物の限定後に)全体を覆う
誘電体層を堆積し、次に、全体を覆う伝導体層を堆積
し、次に、全体を覆う誘電体層を堆積することにより形
成され得る。フォトレジストが前記3つの層の上部にか
けられ、続いてパターンを描かれる。次に、パターンが
描かれたフォトレジストは、下にある誘電体層をエッチ
ングするためのマスクとして用いられる。下にある誘電
体層がエッチングされた後、フォトレジスストは随意に
除去でき、エッチング済みの誘電体は下にある伝導体を
エッチングするためのマスクとして用いることができ
る。かけがえとして、フォトレジストは適所残すことが
許され得る。用語“ハードマスク”エッチングは、上に
ある誘電体が下にある層をエッチングするためのマスク
として役立つそれらの処理に適用される。
れるシリコン酸化物であり得る誘電体物質を示す。図1
の構造は、(フィールド酸化物の限定後に)全体を覆う
誘電体層を堆積し、次に、全体を覆う伝導体層を堆積
し、次に、全体を覆う誘電体層を堆積することにより形
成され得る。フォトレジストが前記3つの層の上部にか
けられ、続いてパターンを描かれる。次に、パターンが
描かれたフォトレジストは、下にある誘電体層をエッチ
ングするためのマスクとして用いられる。下にある誘電
体層がエッチングされた後、フォトレジスストは随意に
除去でき、エッチング済みの誘電体は下にある伝導体を
エッチングするためのマスクとして用いることができ
る。かけがえとして、フォトレジストは適所残すことが
許され得る。用語“ハードマスク”エッチングは、上に
ある誘電体が下にある層をエッチングするためのマスク
として役立つそれらの処理に適用される。
【0008】エッチング処理の終了後、ゲート19及び
ランナー25が限定される。上にある誘電体層21の厚
さは、下記に説明されるように特に注意して選ばれる。
ランナー25が限定される。上にある誘電体層21の厚
さは、下記に説明されるように特に注意して選ばれる。
【0009】ゲート19の限定後、ソース27及びドレ
イン29を、典型的にはイオン注入によって形成するこ
とができる。
イン29を、典型的にはイオン注入によって形成するこ
とができる。
【0010】図2及び3では、誘電体層31を(随意
に)全体を覆って堆積し、続いてエッチングを施してス
ペーサ33、35、37及び39を形成することができ
る。単一層スペーサを用いるかまたは多層スペーサを用
いるかは随意である。
に)全体を覆って堆積し、続いてエッチングを施してス
ペーサ33、35、37及び39を形成することができ
る。単一層スペーサを用いるかまたは多層スペーサを用
いるかは随意である。
【0011】図4では、例としてTEOSであり得る誘
電体層41が形成される。次に、例としてホウ素及び/
または燐のようなドーパントでドープされたTEOSで
あり得る第2の誘電体層43が、層41の上に形成され
る。
電体層41が形成される。次に、例としてホウ素及び/
または燐のようなドーパントでドープされたTEOSで
あり得る第2の誘電体層43が、層41の上に形成され
る。
【0012】図5では、誘電体層43は平滑化または平
坦化のどちらかがなされ、それにより滑らかなまたは平
坦化された上部表面45を生じる。
坦化のどちらかがなされ、それにより滑らかなまたは平
坦化された上部表面45を生じる。
【0013】1回のエッチング工程で、接合部27まで
窓47を開けかつランナー25まで窓49を開けること
が望ましい。(後続の処理の間に、窓47及び49は伝
導性物質が充填されるだろう。)(典型的にはBPTE
OSである)誘電体物質43は、(典型的にはドープさ
れていないTEOSである)誘電体41のエッチング速
度より早いエッチング速度を持つように選ばれる。ま
た、ランナー25を覆う誘電体層21は、誘電体層43
のエッチング速度より遅いエッチング速度を持つように
選ばれる。図5を吟味すると、まずランナー25上のエ
ッチング処理は比較的早いエッチングの誘電体43の厚
さt1 を横切り、次に、より遅いエッチングの誘電体4
1の厚さt3 とより遅いエッチングの誘電体21の厚さ
t4 を横切らなければならないことが明らかになる。同
時に、接合部27上のエッチング処理は、比較的早いエ
ッチングの誘電体43の厚さt2 とより遅いエッチング
の誘電体41の厚さt3 を横切らなければならない。誘
電体43のエッチング速度がr1 で示され、誘電体21
のエッチング速度がr3 で示される場合、誘電体21の
望ましい厚さt4 は次式で与えられる。
窓47を開けかつランナー25まで窓49を開けること
が望ましい。(後続の処理の間に、窓47及び49は伝
導性物質が充填されるだろう。)(典型的にはBPTE
OSである)誘電体物質43は、(典型的にはドープさ
れていないTEOSである)誘電体41のエッチング速
度より早いエッチング速度を持つように選ばれる。ま
た、ランナー25を覆う誘電体層21は、誘電体層43
のエッチング速度より遅いエッチング速度を持つように
選ばれる。図5を吟味すると、まずランナー25上のエ
ッチング処理は比較的早いエッチングの誘電体43の厚
さt1 を横切り、次に、より遅いエッチングの誘電体4
1の厚さt3 とより遅いエッチングの誘電体21の厚さ
t4 を横切らなければならないことが明らかになる。同
時に、接合部27上のエッチング処理は、比較的早いエ
ッチングの誘電体43の厚さt2 とより遅いエッチング
の誘電体41の厚さt3 を横切らなければならない。誘
電体43のエッチング速度がr1 で示され、誘電体21
のエッチング速度がr3 で示される場合、誘電体21の
望ましい厚さt4 は次式で与えられる。
【0014】
【数2】
【0015】したがって、誘電体21の厚さと、誘電体
43及び21の相対的エッチング速度の賢明な選択によ
り、ランナーを傷付けるリスクを減らして、ランナーに
も接合部(すなわちソースまたはドレイン)にも同様に
開口部を作ることができる、平坦化可能な誘電体構造を
形成することが可能である。
43及び21の相対的エッチング速度の賢明な選択によ
り、ランナーを傷付けるリスクを減らして、ランナーに
も接合部(すなわちソースまたはドレイン)にも同様に
開口部を作ることができる、平坦化可能な誘電体構造を
形成することが可能である。
【0016】図5において、開口部49及び47の上部
はテーパー状になっていることに気づくであろう。図に
示されるテーパー構造を作るために種々のエッチング処
理を用いることができる。テーパー状開口部は、後でア
ルミニウムを充填する場合に有効である。代わりにタン
グステンプラグ加工が望まれる場合は、開口部49及び
47は垂直面で作ることができる。
はテーパー状になっていることに気づくであろう。図に
示されるテーパー構造を作るために種々のエッチング処
理を用いることができる。テーパー状開口部は、後でア
ルミニウムを充填する場合に有効である。代わりにタン
グステンプラグ加工が望まれる場合は、開口部49及び
47は垂直面で作ることができる。
【0017】望むなら、随意の珪化物層を伝導体19上
に形成しても良い。さらに、処理設計者が誘電体43か
ら基板11中へのドーパントの移動を恐れない場合は、
誘電体41を除去しても良い。
に形成しても良い。さらに、処理設計者が誘電体43か
ら基板11中へのドーパントの移動を恐れない場合は、
誘電体41を除去しても良い。
【図1】本発明の一実施例を概略的に示す断面図であ
る。
る。
【図2】本発明の一実施例を概略的に示す断面図であ
る。
る。
【図3】本発明の一実施例を概略的に示す断面図であ
る。
る。
【図4】本発明の一実施例を概略的に示す断面図であ
る。
る。
【図5】本発明の一実施例を概略的に示す断面図であ
る。
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/28 L 7376−4M 21/90 B 7514−4M (72)発明者 ダヨー アラグビン アメリカ合衆国 18017 ペンシルヴァニ ア,ベスレヘム,グリーンフィールド ロ ード 4324 (72)発明者 フランクリン ダニエル カンサ アメリカ合衆国 18103 ペンシルヴァニ ア,アレンタウン,セダー ヒル ドライ ヴ 711 (72)発明者 コラウォール ラーマン オラスポ アメリカ合衆国 19530 ペンシルヴァニ ア,カッツタウン,イースト ウォルナッ ト ストリート 439
Claims (9)
- 【請求項1】 基板(例えば11)上に盛り上がった輪
郭部分(例えば25)を形成する工程と、 前記輪郭部分(例えば25)上に第1の層(例えば2
1)を形成する工程であって、前記第1の層は前記基板
(例えば11)を覆わずかつ予め決められた厚さを有す
る工程と、 前記第1の層(例えば21)及び前記基板(例えば1
1)上に第2の層(例えば43)を形成する工程と、 前記第2の層(例えば43)を平坦化する工程と、 第1の開口部(例えば49)及び第2の開口部(例えば
47)を形成するために、前記第2の層(例えば43)
及び前記第1の層(例えば21)を選択的にエッチング
する工程であって、前記第1の開口部(例えば49)は
前記輪郭部分(例えば25)上にあり、前記第2の開口
部(例えば47)は前記基板(例えば11)上にある工
程とからなる集積回路製造方法であって、 前記第1の層(例えば21)の厚さは、前記第2の開口
部(例えば47)が前記基板(例えば11)を露出する
のとほぼ同時に、前記第1の開口部(例えば49)が前
記輪郭部分(例えば25)を露出するように選択される
ことを特徴とする集積回路製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の集積回路製造方法におい
て、前記第1の層(例えば21)はTEOSから形成さ
れる集積回路製造方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の集積回路製造方法におい
て、前記第2の層(例えば43)はBPTEOSから形
成される集積回路製造方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の集積回路製造方法におい
て、前記第2の層は、BPTEOSから形成される層
(例えば43)の下にTEOSから形成される層(例え
ば41)からなる2層である集積回路製造方法。 - 【請求項5】 請求項1記載の集積回路製造方法におい
て、前記第1の層(例えば21)の厚さは、次式に従っ
て選択される集積回路製造方法であって 【数1】 ここで、t4 =第1の層の厚さ、t2 =基板上の第2の
層の厚さ、t1 =輪郭部分上の第2の層の厚さ、r1 =
前記第2の層のエッチング速度、r3 =前記第1の層の
エッチング速度である集積回路製造方法。 - 【請求項6】 請求項1記載の集積回路製造方法におい
て、前記第1の開口部(例えば49)及び第2の開口部
(例えば47)はテーパー面を有する集積回路製造方
法。 - 【請求項7】 請求項1記載の集積回路製造方法におい
て、前記第1の開口部(例えば49)及び第2の開口部
(例えば47)はアルミニウムが充填される集積回路製
造方法。 - 【請求項8】 請求項1記載の集積回路製造方法におい
て、前記輪郭部分はランナー(例えば25)である集積
回路製造方法。 - 【請求項9】 半導体基板(例えば11)上にフィール
ド酸化物(例えば15)を形成する工程と、 前記基板(例えば11)上にソース(例えば27)、ゲ
ート(例えば23)及びドレイン(例えば29)を形成
する工程と、 前記フィールド酸化物(例えば15)上にランナー(例
えば25)を形成する工程であって、前記ランナーはそ
の上にTEOSからなる第1の層(例えば21)を有す
る工程と、 TEOSからなる前記第1の層(例えば21)上と、前
記ソース(例えば27)、ゲート(例えば23)及びド
レイン(例えば29)上とにTEOSからなる第2の層
(例えば41)を形成する工程と、 TEOSからなる前記第2の層(例えば41)上にBP
TEOSからなる層(例えば43)を形成する工程と、 BPTEOSからなる前記層(例えば43)を平滑化ま
たは平坦化する工程と、 前記ランナー(例えば25)及び前記基板(例えば1
1)をほぼ同時に露出するように、前記BPTEOS層
(例えば43)と、前記第1のTEOS層(例えば2
1)及び第2のTEOS層(例えば41)を選択的にエ
ッチングする工程とからなることを特徴とする半導体集
積回路製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US975235 | 1992-11-12 | ||
US07/975,235 US5268332A (en) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | Method of integrated circuit fabrication having planarized dielectrics |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JPH06224188A (ja) |
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-
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EP0597634A3 (en) | 1994-08-24 |
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