JPH0645562A - 積層半導体構造製造方法 - Google Patents
積層半導体構造製造方法Info
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Abstract
ための方法を得る。 【構成】 本方法は:第1の導電層(40)を提供する
こと;第1の導電層(40)を覆う第1の絶縁層(4
2)を形成すること;第1の絶縁層(42)を覆う第2
の導電層を形成すること;前記第2の導電層をパターン
化して第1の絶縁層(42)を覆う導電要素(44)を
形成し、それによって第1の絶縁層(42)の上表面を
以降のプロセス工程中の劣化効果から保護すること;選
択的なエッチングプロセスを用いて第1の絶縁層(4
2)及び第2の絶縁層(46)を選択的に除去して導電
要素(44)及び第1の絶縁層(42)上に第2の絶縁
層(46)を形成し、それによって導電要素(44)の
端部にまたがるコンタクト領域(48)を形成して、縦
方向に第1の絶縁層(42)を中間に挟んで導電要素
(44)の部分が導電層(40)の露出した部分に隣接
して露出されるようにすること;コンタクト領域(4
8)内に第3の導電層(50)を形成することの工程を
含む。
Description
ものであり、更に詳細には、持ち上げられたソース/ド
レイン(モート)領域を備えるトランジスタとそれの製
造方法に関するものである。本発明は更に、”積層され
た”半導体構造(すなわち、半導体基板デバイス及びそ
れらに関連する相互接続及び絶縁体の物理的上方に形成
された能動要素を備える構造)を作製するための方法を
提供する。本発明はまた多重レベルの相互接続を有する
任意の半導体構造に関連する。
が、本発明の背景について、一例としてMOSFET技
術を用いて積層される6トランジスタのスタティックメ
モリセル、すなわち積層された6T SRAMを製造す
るための方法を取り上げて説明する。
とでは、MOSFET技術がより小さい寸法へ縮小され
るにつれて、短チャネル効果、ソース/ドレイン(モー
ト)接合容量、信頼性、及び実装密度に関連する問題が
生じてくる。
れて、MOSFET短チャネル効果は増大する。従って
そのような接合の深さを最小化することは、トランジス
タ長が縮小する時に特に望まれることである。ゲート酸
化物/シリコン基板界面においてソース/ドレイン接合
深さを最小化する1つの方法は、持ち上げられたソース
/ドレイン領域を形成することである。
ソース/ドレイン接合エリアが増大すると共に増大す
る。従ってモートエリアを最小化することが望ましく、
それによって集積回路の実装密度もまた改善できる。1
つの方法はモート領域の上へ直接的にではなく、フィー
ルド酸化物の上を経て金属−1からソース/ドレイン領
域へコンタクトを形成することである。
て、下層の基板中への接合リーク電流を防止するために
ソース/ドレインエリアは金属−1へのコンタクトの寸
法よりもかなり大きくなければならない。これは、ソー
ス/ドレインエリア上において金属−1へのコンタクト
の位置合わせ誤差によるエッチング誤差の可能性を考慮
した結果である。もしコンタクトがソース/ドレインに
重なっていれば、コンタクトのエッチングがソース/ド
レインのPN接合端部へ浸透し、それによってその接合
を短絡させてしまう可能性がある。しかしもし、コンタ
クトがフィールド酸化物を覆って配置できれば、ソース
/ドレインエリアをより大きくする必要はなくなる。そ
うすれば、ソース/ドレインエリアはトランジスタの寸
法に合わせて対応した縮尺で縮小することができよう。
縮小されたトランジスタ寸法はより大きい実装密度の達
成につながる。
ト領域の形成に加えてフィールド酸化物の上を経てモー
トから広がる導電層を形成する試みはそれに付随した問
題をもたらしている。多くの場合、用いられるプロセス
は複雑で、非常に厳密なプロセス制御を要求する。
性UPMOSプロセスを含んでいる。このプロセスはパ
ターン化されたゲート構造を覆ってソース/ドレインの
多結晶シリコンを堆積させ、レジスト平坦化とエッチバ
ックを行うものである。このエッチングによってゲート
上の多結晶シリコンは除去されるが、その間にモート及
びフィールド酸化物領域上の多結晶シリコンは除去され
ない。このプロセスはモート領域上の多結晶シリコンの
最終的な厚さを定義するのにレジストエッチバック(R
EB)プロセスを採用しているという欠点を有する。特
に、このREBプロセスはエッチストップ層を利用して
いないので、モート上の最終的な多結晶シリコンの厚さ
の制御性と一様性とを確保することが困難である。この
最終的な多結晶シリコンの厚さが結果のMOSFETデ
バイスのソース/ドレイン接合深さを決定する最終的な
要因であることを指摘しておかなければならない。
プロセスである。このプロセスではパターン化されたゲ
ートの上に堆積された多結晶シリコンをドープするため
にパターン化されたゲートを覆うドーパント拡散源が用
いられ、その後選択的なエッチングプロセスが適用され
る。このプロセスで(ゲート上の)ドープされた多結晶
シリコンはモート及びフィールド酸化物領域を覆う未ド
ープの多結晶シリコンよりも速やかにエッチされる。こ
のプロセスはいくつかの欠点を有している。第1に、被
覆多結晶シリコンをドープするために拡散プロセスを採
用するのは信頼性の点で問題がある。拡散プロセスは、
ドーパント源と被覆多結晶シリコンとの間の界面酸化物
効果のためと、多結晶シリコン中でのドーパントの拡散
特性が優れたものでないことのために精密に制御するこ
とが困難である。第2に、エッチストップなしのマスク
で選択的なエッチングを行うことはモート上の多結晶シ
リコンの正確な厚さの制御性及び一様性の点で困難さを
含んでいる。第3に、もし不十分なドーパント拡散反応
によってモート上に残存する多結晶シリコンの厚さがゲ
ート積層の厚さと同程度になれば、ゲートとソース/ド
レインとの間の容量は大きなものとなる。
ルド酸化物領域へ広がるTiN層を形成するTiNプロ
セスを含むものである。このプロセスは、持ち上げられ
たモート領域を形成するための選択的エピタキシーと一
緒に用いられたとしても広いモート幅(及びエリア)を
要求する。これは、最小接触抵抗の要求を満たすために
はTiN層が約0.8μmはモートと重なっている必要
があるためである。広いモート幅のために、大きなデバ
イス寸法が要求されることになる。更にTiNプロセス
で要求される広いモートエリアはソース/ドレイン接合
容量を増大させることにつながる。
チャネルMOSFET)を作製することに加えて、積層
された6T SRAMの例では、上述のMOSFETの
ゲートを薄膜トランジスタ(TFT)MOSFET(典
型的にはPチャネルMOSFET)の半導体膜へ接続す
る必要がある。従来技術6T SRAMでこの接続を作
製するために使用されるプロセスは、一般に標準的なM
OSFETを作製するために使用されるプロセスとは独
立している。従って、以下に述べる従来技術の接続方法
は上述の従来技術のMOSFET方法の任意のものに適
用されるとみなされる。
するための上述の方法の1つに続く従来技術のプロセス
工程は、導電要素間の分離を提供するための中間レベル
酸化物(ILO)の形成、ILO中へのコンタクトホー
ル開口、下側レベルの導電体とTFTゲート材料との間
に接続を形成するためにILO中にエッチされた適切な
コンタクトホール及びILOの上へのTFTゲート材料
堆積、第1のTFTのためのゲートを形成するためのT
FTゲート材料のパターン化、TFTゲート酸化物の堆
積、TFTゲート材料上のTFTゲート酸化物中へのホ
ールのパターン化/エッチング、ゲート酸化物の上及び
第1のTFTのゲートと第2の半導体膜との間に接続を
形成するために前記ゲート酸化物中にエッチされた適当
なコンタクトホールの上への第2のTFT用のTFT半
導体膜の堆積、を含む。この従来技術の方法にはいくつ
かの欠点が存在する。1つの欠点は、この方法がTFT
ゲート酸化物層の上のレジストのパターン化を要求する
ため、TFT半導体膜の堆積に先だってゲート酸化物と
レジストとの間の接触に起因するTFTゲート酸化物の
化学的汚染の可能性があるということである。そのよう
な化学的汚染は欠陥を生じ、それに付随して酸化物両端
間に電圧が印加された時に酸化物の降伏を引き起こす可
能性がある。別の1つの欠点はコンタクトホールのエリ
ア中にTFTゲート上の界面酸化物が形成される可能性
があることで、これはTFTゲートとTFTチャネル膜
との間の接触を妨げるものとなる。従来技術を用いて、
TFTチャネル膜堆積に先だってこの界面酸化物を除去
するために行われるフッ化水素(HF)のデグレーズは
TFTゲート酸化物の不均一な湿式エッチングにつなが
る可能性があり、特に酸化物がより薄くなっているか応
力を受けている状態にある可能性が強い下層表面構造の
角をTFTゲート酸化物が覆っているエリアでその可能
性が高い。更に別の1つの欠点は、層間のマスク位置合
わせ誤差を補償するためにゲート酸化物中のコンタクト
ホールに重なるTFTチャネル膜を堆積させる必要があ
るということである。
領域を備え、モート領域からフィールド酸化物領域を覆
って広がる導電層を備えるトランジスタを有する6T積
層SRAM構造を作製する、簡単でより信頼性の高いプ
ロセスに対する需要がある。更に、中間の絶縁体層を挟
んだ半導体層及び/または導電材料層間を接続するため
のより信頼性の高い方法に対する需要がある。更に詳細
には、6Tの積層されたSRAM中で第1のTFTのゲ
ートを第2のTFTのためのTFT半導体膜へ接続する
ための方法に対する需要がある。
従来技術の半導体構造に付随する欠点や問題点が本質的
に解消もしくは緩和された、新規で進歩した積層半導体
構造が提供される。
び対向するモート絶縁領域間にゲート酸化物を有するト
ランジスタが作製される。ゲートがゲート酸化物上に形
成される。前記ゲートに隣接して側壁絶縁体が形成され
る。前記対向するモート絶縁領域を覆って、また前記半
導体表面を部分的に覆って多結晶シリコン層が形成さ
れ、それによって側壁絶縁体と前記多結晶シリコンの端
部との間に合間(インターリム)エリアが定義される。
次に多結晶シリコン層を覆って、また合間エリア中に選
択的に導電層が形成される。次にモートエリア中へソー
ス/ドレイン領域が打ち込まれる。次に導電層を覆って
シリサイド領域が形成され、それは局部的な相互接続へ
つながれ得る。中間レベル酸化物(ILO)が形成され
て、導電要素層間に分離を提供する。薄膜トランジスタ
(TFT)ゲート材料が堆積されて、パターン化され、
エッチされる(そして必要であれば打ち込みされる)。
TFTゲート酸化物が堆積される。TFT半導体膜がT
FTゲート酸化物上に堆積され、パターン化され、エッ
チされて個別回路要素が形成され、それらはそれらが接
続されるであろう下層の回路要素の上で部分的に終端す
る(TFTゲート酸化物が縦方向で中間に挿入されてい
る)。次にマスクとなる酸化物が堆積される。ここで前
記マスク酸化物の上にフォトレジスト層が形成され、パ
ターン化されて(第1のTFTに対する)個別的TFT
半導体要素の端点と下層の回路要素(典型的には第2の
TFTのTFTゲート)の一部とに重畳するコンタクト
領域が形成される。次にこのコンタクト領域中の酸化物
材料が選択的にエッチされ、マスク酸化物とゲート酸化
物とがこの窓から除去されるが、それが覆っているTF
Tゲート酸化物とTFT半導体膜とは除去されない。こ
のようにして、残存するTFTゲート酸化物は、露出し
た表面に対して化学的不純物を導入する可能性のあるフ
ォトレジスト形成及び剥離の工程との接触から保護され
る。次に第2の導電層が選択的成長技術によって形成さ
れ、今や露出されたTFTチャネル膜とTFTゲートと
を接続する。
物を形成することに関連するあらゆる問題を回避するた
めに、選択的半導体成長の分野で良く知られた同じ処理
室での洗浄化プロセスを含む選択的成長技術の使用を許
容する。
べてのパターン化の前にゲート酸化物層の上にTFTチ
ャネル膜を直接的に堆積させることである。こうするこ
とで、TFTチャネル膜の下側にあるゲート酸化物材料
はフォトレジストの堆積/パターン化/剥離のプロセス
で化学的及びその他の不純物が導入されることを避ける
ことができる。
コン層のモート上への重なりの大きさはほんの0.3μ
mでよく、従ってデバイス寸法の縮小が可能である。縮
小されたデバイス寸法は実装密度を増大させ、ソース/
ドレイン接合容量を減少させるうえで技術的に有利であ
る。
最小化するためにモートを覆う多結晶シリコン層の重な
りは大きくなくてよい。フィールド酸化物の端部に関す
る位置決め誤差を補償するためにモート上への多結晶シ
リコンの小さい重なりは必要である。しかし、そのよう
な重なりは、そのような酸化物が導電層の堆積に先だっ
てエッチされてしまうという事実によって最小限のもの
となる。更に例示の実施例では、位置合わせズレの裕度
はほぼ導電層の厚さ分縮小される。それは導電層が既に
パターン化された多結晶シリコン層に沿って側壁を構成
し、それによってモート上の多結晶シリコンの定義に関
する裕度を減少させるためである。更にTFT半導体膜
をTFTゲートへ接続するために選択的成長技術を使用
することによって、TFT半導体膜はコンタクトホール
に重なる必要がなくなり、実装密度は更に向上する。本
発明の更に別の特長は、選択的半導体成長技術のために
コンタクト領域を定義するためのマスク絶縁体を使用
し、それによってそのような成長がデバイス特性に影響
を及ぼすと見られるエリア上での半導体成長を回避する
ことによって得られる。
好適実施例は多結晶シリコン層を定義するためにうまく
制御されたエッチング技術を利用している。このこと
は、多結晶シリコン層を定義する時に下層の酸化物層を
エッチストップ層として利用することによって実現され
る。このエッチストップ層の使用は、エッチングを時間
で制御する必要がなくなり、またモート領域上の多結晶
シリコンの得られる厚さを変更することなしに過剰エッ
チを使用することを許容するため、ウエハ全体に亘って
優れた制御性と一様性の確保という技術的な特長を提供
する。
術的特長は、絶縁領域上の多結晶シリコン層とモートと
の間の電気的接続を可能にしつつ、持ち上げられたモー
ト領域を後に構成するために第2の導電層を使用するこ
とである。この構造はモート領域中のシリコンの厚さが
うまく制御でき、しかも多結晶シリコン層の厚さとは独
立して制御できるという技術的特長を有する。導電層の
選択的堆積を用いることから得られる制御性はソース/
ドレイン接合深さの正確な決定という技術的特長をもた
らす。(ゲート酸化物/シリコン基板界面における)ソ
ース/ドレイン接合深さは導電層の厚さ分縮小され、そ
れによって浅い、高濃度にドープされた接合が得られる
ということを指摘しておく。この高濃度にドープされた
領域に関する縮小された接合深さは優れたMOSFET
特性及びMOSFET短チャネル効果の減少につなが
る。
れる導電層の厚さの制御がゲートとソース/ドレインと
の間の容量を最小化するためにも重要であるということ
である。ゲートとソース/ドレイン間の容量は導電層の
厚さの増加と共に増大する。従って、導電層の厚さを正
確に制御することによって、MOSFETデバイスの特
性は接合深さ及びゲートとソース/ドレイン間の容量の
両方の点で最適化できる。導電層の厚さはゲートの高さ
以下に容易に制御できるので、従来のプロセスに比較し
てゲートとソース/ドレイン間の容量は減少し得る。
コンが等価的にフィールド絶縁領域を覆って広がった構
造が形成されることである。この拡張部を備えることに
よって金属−1へのコンタクトはモート領域の中央にあ
る必要はなく、替わりにフィールド絶縁領域を全体的ま
たは部分的に覆うように位置することができる。このこ
とは、コンタクトホールのためのエッチングプロセスが
モートの上ではなくむしろ絶縁領域の上で全体的または
部分的に実行され得るという技術的特長をもたらす。従
って、モート領域でのデバイスへのエッチング損傷と、
それに伴ってのモート領域での漏れ電流の増大は回避さ
れる。別の1つの技術的特長は絶縁領域上にコンタクト
を形成することでモートエリアを本質的に縮小すること
ができるということである。
り完全に理解するために、以下に図面を参照して詳細に
説明する。
れている。各図面において、対応する部品には同じ参照
符号を付してある。図1から図15は各処理段階におけ
る本発明の断面図を示す。図16は本発明の好適実施例
に採用された6T SRAMセル及び付随回路を模式的
に示す。
0の断面図を示す。シリコン基板10上にはパターン化
された絶縁領域12が形成され、前記絶縁領域12によ
って分離されたモート領域14が定義されている。典型
的には、絶縁領域12は、シリコン基板10上へフィー
ルド酸化物を成長させることによって形成される。この
時、モート領域14の上には酸化が起こらないように、
モート領域はシリコン窒化物等のパターン化された層に
よってマスクされる。シリコン基板10表面に沿って絶
縁領域12間に典型的には50−200オングストロー
ムの厚さにゲート絶縁体16が形成される。ゲート絶縁
体16の上にゲート18が堆積される。典型的にはゲー
ト18は高濃度にドープされた多結晶シリコン層を含
み、それは従来の技術によって望みの形状にエッチされ
る。オプションとして、ゲート18の下には形成されな
いように、モート領域14を通して打ち込みを行って浅
い接合22を形成することができる。望ましいNMOS
トランジスタとしては、浅い接合22のドーピングによ
って典型的に約1017/cm−1019/cm3 の砒素表
面濃度が得られる。ドーパントとして砒素を使用するこ
とは単に一つの例であって、当業者には既知の別のドー
パントを使用できることは理解されるべきである。浅い
接合22の深さは0.1μmまたはそれ以下のオーダで
ある。側壁絶縁体20がゲート18の側壁上に形成され
る。典型的にはこれらの側壁絶縁体20は酸化物を含
む。
を示す。ゲート18上にマスク領域24が形成される。
そのようなマスクはゲート18上への酸化物の成長によ
って生成されよう。通常、多結晶シリコンゲート18は
高濃度にドープされ、そして高濃度にドープされた半導
体上において酸化は急速に進行するので、多結晶シリコ
ンゲート18上の酸化物の厚さはモート領域14中のそ
れよりも厚い。より厚い酸化物は典型的には1000オ
ングストロームオーダの厚さで、引き続く工程の間、多
結晶シリコンゲート18を保護する。図2に示された構
造は上述以外のプロセスによっても生成可能であること
を指摘しておく。従って上述のプロセスは単なる例示で
あり、明細書は発明をそれらに限定するものではない。
を示す。図3において、トランジスタ構造全体を覆って
望みの厚さの多結晶シリコン26層が配置されている。
層26の厚さは望みの判断基準に従って変化するが、層
26は典型的には1000−4000オングストローム
の厚さである。
を示す。図3で堆積された多結晶シリコン26はパター
ン化され、それが絶縁領域12上に残存し、望みの距離
だけモート領域14に重なるように整形される。このパ
ターン化された層は間隔をおいた多結晶シリコンパッド
27を生成し、多結晶シリコンパッド27と側壁絶縁体
20との間に合間エリア29を定義する。
を示す。合間エリア29内のゲート絶縁体16(図4参
照)はエッチ除去されて、露出した基板表面28が残さ
れる。マスク領域24は厚いので、このエッチ工程の後
にも部分的に残存する。多結晶シリコンパッド27の下
に残っている絶縁体30はトランジスタ構造の接合容量
を更に減少させるために役立つ。
を示す。導電層32が合間エリア29内の露出した基板
表面28上と多結晶シリコンパッド27上に選択的に形
成される。この導電層32は一般に選択的エピタキシャ
ルシリコン堆積プロセスを用いて形成される。エピタキ
シャルシリコンはシリコンエリアだけに成長するであろ
うから、この成長は露出した基板28上の合間エリア2
9内と絶縁領域12上のモート14から広がった多結晶
シリコンパッド27上のみに限定される。エピタキシャ
ルシリコンはゲートマスク領域24上には成長しないで
あろうし、また側壁絶縁体20上にも成長しないであろ
う。
を示す。ゲート18上のマスク領域24が除去される。
導電層32中への打ち込みによってソース/ドレイン領
域が形成され、それによってより深いソース/ドレイン
接合33が形成される。典型的には、ドーピングの結
果、導電層32とシリサイド領域34との界面に1020
/cm3 の表面濃度が得られる。一般的なドーパントと
してはNMOSに関して砒素やリンが、またPMOSト
ランジスタに関してはホウ素が含まれる。より深いソー
ス/ドレイン接合33の横方向広がりの程度に依存し
て、(図1に関して説明した)浅い接合22を付加的に
使用することが必要となろう。浅い接合22はより深い
接合33が側壁絶縁体20の下の領域へ越えて広がらな
い程度に限って使用されるべきである。基板表面28下
の高濃度にドープされた領域に関する接合深さは0.5
−0.15μmのオーダである。基板表面28の下の最
終的な接合深さは導電層32の厚さ及び導電層32をド
ープするために使用される打ち込みエネルギーの両者に
よって決定されることを指摘しておく。従って、この最
終的な接合深さはこれらのパラメータを変化させること
によって制御できる。各々の導電層32を覆ってシリサ
イド領域34が形成され、その間、側壁絶縁体20がゲ
ート18との接触を妨げる。図7はこのように、モート
14からフィールド絶縁領域12の上へ広がる導電層3
2を備えた、持ち上げられたソース/ドレイン領域を有
する進歩したトランジスタの作製工程を示している。
を示す。図8において、シリサイド層34を覆って中間
レベルの酸化物36が形成されている。この中間レベル
酸化物36の厚さは典型的には1000オングストロー
ムである。中間レベル酸化物中のゲート18を覆う領域
にコンタクト窓38がエッチされる。
を示す。この図において、コンタクト窓38及び残りの
ウエハ表面を覆ってTFTゲート層(図示されていな
い)が堆積される。次にこの層はパターン化及びエッチ
されてTFTゲート40が形成され、それはコンタクト
窓38を通して下層のゲート18へ接続される。このゲ
ートは典型的には高濃度にドープされた多結晶シリコン
である。
面図を示す。図10において、TFTゲート絶縁体42
が堆積されている。この絶縁体は典型的には100ない
し500オングストロームの厚さを有する。
面図を示す。この段階において、TFT半導体膜層(図
示されていない)がブランケット堆積されている。この
層はパターン化及びエッチされてTFT半導体要素44
が形成され、それは選ばれたTFTゲート40上で部分
的に終端しており、縦方向にはTFTゲート酸化物42
が中間に挿入されている。このTFT半導体要素44は
典型的には多結晶シリコンである。
面図を示す。この図において、ウエハ全面を覆ってマス
クとなる絶縁体46が堆積されている。
面図を示す。この図において、マスク酸化物46及びT
FTゲート酸化物42の部分を通して第2のコンタクト
窓48が選択的にエッチされている。このコンタクト窓
は、個別TFT半導体要素44の終端点及びTFT半導
体要素44が接続されることになるTFTゲート40の
部分に重なり、それらを含んでいる。第2のコンタクト
窓がパターン化及びエッチされる時にはTFT半導体要
素44はTFTゲート酸化物42を覆っているため、こ
のTFTゲート酸化物42はパターン化及びエッチング
プロセスの間に導入される劣化の原因となる不純物から
保護されることになる。
面図を示す。この図において、コンタクト窓48中に
は、典型的には選択的エピタキシーとそれに関連する同
一反応室中での洗浄化プロセスとによって第2の導電層
50が選択的に成長されている。堆積される材料は典型
的にはシリコンである。
て金属−1コンタクト52を付加したものを示す。金属
−1コンタクト52のエッチングはマスク絶縁体46、
TFTゲート絶縁体42、及び中間レベル酸化物36を
通して行われる。金属−1コンタクト52はシリサイド
領域34に対して形成される。金属−1コンタクト52
は絶縁領域12に重なるであろうから、コンタクト52
のエッチングはモート14上ではなくむしろ絶縁領域1
2上で行われよう。従って、モート14に対するエッチ
ング損傷の可能性はなくなる。
図16を図15と比較すれば図15に示されているSR
AMセル構造部分の理解が助けられるであろう。図16
を参照すると、ゲート18はトランジスタTN3のゲー
トであり、TFTゲート層40はトランジスタTP1の
ゲート領域であり、更にTFT半導体要素44はトラン
ジスタTP2のドレイン領域である。ストラップ50は
TFTゲート層40をTFT半導体要素44へつないで
いる。
果の製造物は従来技術に対して数多くの利点を有してい
る。縮小された接合深さ33を有する、持ち上げられた
ソース/ドレインのトランジスタを作製するために、よ
り複雑でない、問題点の少ないプロセスが開示されてい
る。更に本トランジスタは等価的にトランジスタ絶縁領
域12上にシリコンを拡張した導電層32を有する。従
って、本トランジスタへの外部コンタクトは絶縁領域1
2と側壁絶縁体20の間のモート領域14の中央にある
必要がない。その替わり、外部コンタクト36は合間領
域29または絶縁領域12のいずれかの上の導電層32
内に配置することができる。
りのない自己整合された接続50を有するコンパクトな
半導体構造を提供する。本発明の好適実施例において、
それらの回路層は6T積層SRAMのTFT半導体要素
44とTFTゲート層40とを含んでいた。本プロセス
は、酸化物層(ここではTFTゲート酸化物42)のす
ぐ上にその酸化物層のすべてのパターン化に先だって導
電層、ここの例ではTFT半導体要素44を直ちに堆積
させることによって、従来技術のデバイスに付随する不
純物の混入と意図しない酸化物形成とに関連する問題点
を回避した。本プロセスは更に、縦方向に絶縁層42を
間に挟んで2つの導電層40と44が隣接して露出され
るようにコンタクトホール48を形成することを実現し
ている。それらの導電層40と44は、典型的には水素
による予備的ベークまたはHF蒸気による同一反応室で
の洗浄化を含む選択的エピタキシー技術を用いて形成さ
れる選択的成長物50によって接続される。これらの洗
浄化技術は界面酸化物を除去するのに特に適したものと
して知られている。
詳細に説明した。本発明の範囲はここに述べたものと異
なるが本発明には含まれるようなその他の実施例を包含
することは理解されるべきである。
明したが、以上の説明は限定的な意図のものではない。
本説明を参照すれば、本発明のその他の実施例と共に例
示の実施例に対する種々の修正や組み合わせが当業者に
は明かであろう。従って、本発明の範囲はそれらの修正
や組み合わせ、及びその他の実施例を包含するものと理
解されるべきである。
る。 (1)微細電子デバイスの異なる導電層を接続するため
の方法であって: a)第1の導電層を提供すること、b)前記第1の導電
層を覆う第1の絶縁層を形成すること、c)前記第1の
絶縁層を覆う第2の導電層を形成し、それによって前記
第1の絶縁層の領域の上表面が以降の処理段階において
劣化効果から保護されるようにすること、d)前記第2
の導電層をパターン化して前記第1の絶縁層を覆う導電
要素を形成すること、e)前記導電要素及び前記第1の
絶縁層を覆う第2の絶縁層を形成すること、f)前記導
電要素及び前記第1の導電層に選択的なエッチングプロ
セスを用いて前記第1の絶縁層及び前記第2の絶縁層を
選択的に除去して前記導電要素の端部にまたがるコンタ
クト領域を形成し、それによって前記第1の絶縁層を中
間に挟んで前記導電要素の部分が前記第1の導電層の露
出した部分に隣接して露出されるように形成すること、
g)前記コンタクト領域内に第3の導電層を形成するこ
と、の工程を含む方法。
3の導電層が選択的成長技術を用いて形成され、それに
よって前記第3の導電層が前記コンタクト領域内で自己
整合される方法。
3の導電層が同一反応室中での洗浄化技術を含む選択的
エピタキシャル成長技術を用いて形成され、それによっ
て前記導電要素及び前記第1の導電層から界面酸化物が
排除される方法。
する方法であって: a)半導体表面中にモートエリアを定義する第1及び第
2の絶縁領域を形成すること、b)前記モートエリアを
覆うゲート絶縁体を形成すること、c)前記ゲート絶縁
体を覆うゲートを形成すること、d)前記ゲートを覆う
第2のゲート絶縁体を形成し、それによって前記ゲート
が前記モートエリア中に形成される第1のMOSFET
トランジスタと第1のTFTである第2のMOSFET
トランジスタとの両者に対する共通のゲートとなるよう
にすること、e)前記第2のゲート絶縁体を覆うTFT
チャネル層を形成し、それによって前記第2のゲート絶
縁体の領域の上表面が以降のプロセス工程中での劣化効
果から保護されるようにすること、f)前記TFTチャ
ネル層をパターン化して前記第1のTFTに対する第1
のチャネル領域及び第2のTFTに対する第2のチャネ
ル領域を形成すること、g)前記TFTチャネル領域及
び前記TFTゲート酸化物を覆う第2の絶縁層を形成す
ること、h)前記第2の絶縁層及び前記TFTゲート酸
化物に対するエッチング速度が前記TFTチャネル領域
に対するそれよりもずっと大きいような選択的なエッチ
ングプロセスを用いて、前記第2の絶縁層及び前記TF
Tゲート酸化物を選択的に除去し、それによって前記第
2のTFTチャネル領域のエリア及び前記共通ゲートの
エリアを覆うコンタクト領域を形成すること、i)前記
コンタクト領域内に導電層を形成すること、の工程を含
む方法。
電層が選択的成長技術を用いて形成され、それによって
前記導電層が前記コンタクト領域内で自己整合される方
法。
電層が同一反応室中での洗浄化技術を含む選択的エピタ
キシャル成長技術を用いて形成され、それによって前記
共通ゲート及び前記第2のTFTチャネル領域から界面
酸化物が排除される方法。
あって: a)半導体表面中にモートエリアを定義する第1及び第
2の絶縁領域を形成すること、b)前記モートエリアを
覆うゲート絶縁体を形成すること、c)前記ゲート絶縁
体を覆う第1のゲートを形成すること、d)前記モート
領域全体を覆う中間レベル絶縁体を形成すること、e)
前記第1のゲート上の前記中間レベル絶縁体中に第1の
コンタクトホールをパターン化すること、f)前記中間
レベル絶縁体の上に、第1のTFTに対するボトムゲー
トとして機能する第2のゲートを形成し、前記コンタク
トホールを通して前記第1のゲートへ接続すること、
g)前記TFTボトムゲートを覆うTFTゲート絶縁体
を形成すること、h)前記TFTゲート絶縁体を覆うT
FTチャネル層を形成し、それによって前記TFTゲー
トが以降のプロセス工程中の劣化効果から保護されるよ
うにすること、i)前記TFTチャネル層をパターン化
して、前記第1のTFTに対する第1のチャネル領域及
び第2のTFTに対する第2のチャネル領域を形成する
こと、j)前記TFTチャネル領域及び前記TFTゲー
ト絶縁体を覆う第2の絶縁層を形成すること、k)前記
第2の絶縁層及び前記TFTゲート絶縁体に対するエッ
チング速度が前記TFTチャネル領域に対するそれより
もずっと大きいような選択的なエッチングプロセスを用
いて、前記第2の絶縁層及び前記TFTゲート絶縁体を
選択的に除去して、前記第2のTFTチャネル領域及び
前記TFTボトムゲートのエリアにまたがるコンタクト
領域を形成すること、l)前記コンタクト領域内に導電
層を形成すること、の工程を含む方法。
電層が選択的成長技術を用いて形成され、それによって
前記導電層が前記コンタクト領域内で自己整合される方
法。
電層が同一反応室中での洗浄化技術を含む選択的エピタ
キシャル成長技術を用いて形成され、それによって前記
TFTボトムゲート及び前記第2のTFTチャネル領域
から界面酸化物が排除される方法。
を接続するための方法が開示されている。本方法は:第
1の導電層(40)を提供すること;前記第1の導電層
(40)を覆う第1の絶縁層(42)を形成すること;
前記第1の絶縁層(42)を覆う第2の導電層を形成す
ること;前記第2の導電層をパターン化して前記第1の
絶縁層(42)を覆う導電要素(44)を形成し、それ
によって前記第1の絶縁層(42)の上表面が以降のプ
ロセス工程中に劣化効果から保護されるようにするこ
と;第2の絶縁層(46)を形成することであって、前
記絶縁層(42、46)、前記導電要素(44)、及び
前記第1の導電層(40)に対して選択的なエッチング
プロセスを用いて前記第1の絶縁層(42)及び第2の
絶縁層(46)を選択的に除去することによって前記導
電要素(44)及び前記第1の絶縁層(42)上に前記
第2の絶縁層(46)を形成することで、それによって
前記導電要素(44)の端部にまたがるコンタクト領域
(48)を形成して、縦方向に前記第1の絶縁層(4
2)を中間に挟んで前記導電要素(44)の部分が前記
導電層(40)の露出した部分に隣接して露出されるよ
うにすること;前記コンタクト領域(48)内に第3の
導電層(50)を形成することの工程を含む。その他の
方法も開示されている。
る。 出願番号 出願日 TI事件番号 第609,969号 1990年12月10日 TI−13486.1 第642,168号 1991年 1月17日 TI−13486A
理段階後の断面図。
理段階後の断面図。
理段階後の断面図。
理段階後の断面図。
理段階後の断面図。
理段階後の断面図。
理段階後の断面図。
理段階後の断面図。
理段階後の断面図。
の処理段階後の断面図。
の処理段階後の断面図。
の処理段階後の断面図。
の処理段階後の断面図。
の処理段階後の断面図。
の処理段階後の断面図。
AMセル及び付随回路の模式図。
Claims (1)
- 【請求項1】 微細電子デバイスの異なる導電層を接続
するための方法であって: a)第1の導電層を提供すること、 b)前記第1の導電層を覆う第1の絶縁層を形成するこ
と、 c)前記第1の絶縁層を覆う第2の導電層を形成し、そ
れによって前記第1の絶縁層の領域の上表面が以降の処
理段階において劣化効果から保護されるようにするこ
と、 d)前記第2の導電層をパターン化して前記第1の絶縁
層を覆う導電要素を形成すること、 e)前記導電要素及び前記第1の絶縁層を覆う第2の絶
縁層を形成すること、 f)前記導電要素及び前記第1の導電層に選択的なエッ
チングプロセスを用いて前記第1の絶縁層及び前記第2
の絶縁層を選択的に除去して前記導電要素の端部にまた
がるコンタクト領域を形成し、それによって前記第1の
絶縁層を中間に挟んで前記導電要素の部分が前記第1の
導電層の露出した部分に隣接して露出されるように形成
すること、 g)前記コンタクト領域内に第3の導電層を形成するこ
と、 の工程を含む方法。
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