JPS60502129A

JPS60502129A - Ｍｏｓｆｅｔ　デバイスの埋込みコンタクトの修復方法

Info

Publication number: JPS60502129A
Application number: JP59503472A
Authority: JP
Inventors: シールド，ステーブン・イー; ロビンソン，ダビツド・エー
Original assignee: ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ−
Priority date: 1983-09-01
Filing date: 1984-08-15
Publication date: 1985-12-05
Also published as: EP0155311A1; DE3470443D1; US4489479A; EP0155311B1; WO1985001152A1

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】ＭＯＳ　Ｆ　Ｆ　Ｔデバイスの埋込み］ンタク１〜の修復”方法空車から受注した契約Ｎｏ、Ｆ３３６１５−７９−Ｃ−１８８７に準するこの発明の権利は、政府が持っている。

本発明は、一般に集積回路に係り、特にＭＯ３ＦＥＴデバイスの有効なコンタクトの供給に関する。

２、　従来技術の説明金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）デバイスは、その上に伝導性ゲートが伸びているチャネルによって分離された一対の拡散層を持つシリコン基板を特徴とづ−る。上記拡散層間の伝導は、上記ゲートに印加される制御電圧によって制御される。」二記グー１〜は、初期には金属で形成されたけれども、最近はドープド・シリコンもまた、この目的のために使用されている。本発明は、シリ−」ン・ゲートＭＯ８Ｆ　Ｆ　Ｔデバイスに特に有効であることを多分見出されるだろうとはいえ、ＭＯ８ＦＥＩ−デバイスの両方のタイプに向けられる。

上述のデバイスに於いて、上記基板の回路の種々の部分間のコンタクトは、上記シリコンの表面上を伸びる導体手段により確立されるもので、これらの導体は当業者に良く知られた手法で多結晶シリコンて好ましく形成される。これは、上記制御グーｉ〜もまた多結晶シリコンで形成される場合に、特に好ましい。

必要な相互接続を成すために、上記多結晶シリコン導体と上記基板との間にいくらかのコンタク１〜を成すことが、しばしば好ましい。これは、上記基板表面にドープされた（これ故に比較的に高い伝導性の）領域を形成することと、マスキング酸化物層で上記表面を覆うことと、それぞれの伝導領域の部分を露光するためにその層に開口を設けることと、上記ドープド領域に対する電気的コンタクトを確立するために、多結晶シリコン層を上記開口を通してそれが伸びるように１１Ｉ積させることと、個々の多結晶導体に上記層をパターニングすることとにより行なわれる。従って、形成されるコンタクトのタイプは通常、「埋込み」］コンタク〜と呼ばれる。

上記多結晶シリコン層の堆積に先立つ工程ステップの間、薄い酸化物層が、上記マスキング酸化物層の開口を通して伸びるドープド領域上に形成される傾向かある５、これは、１〜−プド領域とのコンタク１〜に伸びるへき相互接続が、時々あることだが、アルミニウムで成されるという問題を生じない。

これは、アルミニＣシムが次のアニール・ステップの間、（５０オンゲス１−ロームのオーータの）そのような薄い酸化物層を通って通されるからである。しかしながら、上記デバイスの制御グーｈがそれ自局多結晶シリコンから作られる時、上記相互接続が通常上記相互接続のための選択の物質である多結晶シリコンから作られる薄い介在酸化物層が、伝導を妨げることができる。結果として、コンタク１〜かウェーハの表面上を伸びるいくらかの多結晶シリコン導体から作られるべさである多数のドープド領域を有して、つ■−ハが製作される時、かなりの数の欠陥コンタクトが形成されるかもしれない。

ずっとシリコンから形成されるｒり■−ハに通常起こると同時に、前述の問題は、他の半導体物質のウェーハ上に、及びシリコン又は他の半導体が下にある絶縁基板上に機械的に支持された薄い半導体層中に形成されるＭＯ８ＦＦＴデバイスを有づるサファイア又はカラスのような絶縁体上に堆積される所のトにもまた生ずることができる。

シリコン・つ■−ハ中に形成されるＭＯ８ＦＥＴデバイスの欠陥コンタクトの問題を克服することが、本発明の主な目的である。

本発明に密接に関係した目的は、欠陥コンタク１〜を十分有効にするように、簡単に修復することかできるデクニックを提供することて゛ある。

発明の概要本発明のこれらの及び他の目的は、ウェーハの表面」−に伸びる第１の伝導性物質の層の限定エリアと、上記限定エリアの下にある上記ウェーハ中の第２の伝導性物質の対応づ−る領域との間に、コンタク１へか最初に形成される集積回路の半導体ウェーハ中の１個又は複数の欠陥コンタク］〜の修復方法により達成される。本発明に従って、第１の伝導性物質の層を通り、且つ以前の工程ステップの間、第２の伝導性物質の領域と、第１の伝導性物質の層との間に形成されたいくらかの不所望の介在絶縁層を通って、第２の伝導性物質の領域に第３の伝導性物質を通すために、ウェーハがアニールされた後に、第３の伝導性物質のドツトが限定エリア中の第１の伝導性物質の層の上に堆積される。

本発明により解決される問題を説明するために使用される前述の例の情況に於いて、以下の特定の物質が、本発明を要約するのに使用されるより一般的な用語に相当する。即ち、半導体・・・シリコン：第１の伝導性物質・・・多結晶シリコン；第２の伝導性物質・・・シリコン・ウェーハ中のドープド領域；第３の伝導性物質・・・アルミニウム；絶縁層・・・二酸化シリコン。

図面の簡単な説明第１図は、欠陥コンタクトが薄い介在酸化物層のために半導体基板中の拡散層と上にある多結晶導体との間に作られる集積回路を含むウェーハの断面図である。

第２図は、第１図に示された欠陥コンタクトの平面図である。

第３図は、欠陥コンタクト・エリア上に位置されたアルミニウムのドツトを有する、第１図及び第２図に示された欠陥コンタクトの、本発明の最初のステップの間の断面図である。

第４図は、第３図に示された工程ステップの平面図である。

第５図は、アルミニウムが下にあるドープド領域に多結晶導体を通り且つ絶縁酸化物層を通って通される本発明の工程の次のステップを示す図である。

第６図は、第５図に示された工程ステップの平面図である。

ｌの　なテ第１図は、コンタクトが作られるべき拡散層上への薄い酸化物層の形成により、不完全にされたコンタクトを含む集積回路のウェーハの一部分を示している。典型的なウェーハが、第１図に示されたタイプの多数のコンタクト・エリアとコンタクトするということを理解すべきである。第１図に示されるように、集積回路ウェーハは、酸化物層１７により覆われた表面１５を持つシリコン基板１１を含む。上記ウェーハ１１の表面１５下にあるのは、上記基板１１の残りより高い伝導性であるドープド領域１３である。上記ドープド領域１３への接触は、普通の光化学ステップにより上記酸化物層１７を貫いて形成された開口１９を通ってである。（図示されない）これら°のステップは、上記酸化物層１７上へのホトレジスト層の堆積と、形成されるべき上記開口１９に対応する開口のパターンを持つマスクの上記酸化物層１７上への配置と、上記マスクを通しての上記ホトレジスト層の光による露光と、それらのエリアの光による露光の結果としての上記ホトレジストの開口の形成と、新しくかたどられたホトレジスト層１７の制御の下のエツチングによる上記開口１９の形成とを含む。

（またも図示されない）同様の連続した普通のステップを通して、多結晶導体２１のパターンが上記ウェーハ上に形成されるもので、これらのステップは、多結晶シリコンの層の堆積と、上記シリコン・ウェーハの表面上に導体２１の所望のパターンの陰に残るように上記マスクの図形により制御され且つ導かれるエツチング・ステップが次に行なわれる上記多結晶シリコン層の上部へのマスクの形成とを含む。従って、個々の多結晶シリコン導体２１とドープド領域１３との間のコンタクトは、そのようなコンタクトが上記基板中の拡散層と確立される上記多結晶層の限定領域間に提供される上記予め形成された開口１９を通して自動的に確立される。

前述された製作ステップの間、５０オングストロームのオーダの二酸化シリコンの薄い層２３は、コンタクトが確立されることを望まれる開口１９中に、上記基板１１の表面１５上に形成されることかで−きる。そのような絶縁層の形成は、上記拡散層１３と上記導体２１との間のコンタクトを通常欠陥にする。本発明に従って、そのような欠陥コンタクトは、上記開口１９により限定された領域上にアルミニウムのドツト２５を堆積することにより、且つ次に、薄い介在酸化物層２３を通して上記多結晶シリコン導体２１と下にあるドープド領域１３との間に伝導性経路を確立するために、上記ドープド領域１３へ上記多結晶シリコンの下にある層２１と介在酸化物２３とを通して上記ドツト２５からアルミニウムを通すように、上記シリコン・ウェーハをアニールすることにより、修復されることができる。むしろ、（通常数個あるだろう故に、上記工程がそう述べられるだろう）上記アルミニウム・ドツトは、薄い介在酸化物層２３が形成される上記酸化物層１７中の少なくともこれらの開口１９の位置に相当する開口を持つマスクの手段により限定される。上記多結晶導体２１の限定されたコンタクト領域上に上記アルミニウム・ドツト２５を配置するなめに、ホトレジスト層は、上記マスクが上記ホトレジスト層上に配置され且つ標準の光化学のステップにより間口がその中に作られた後に、上記ウェーハの表面上にまず形成される。その後、アルミニウムの層は、前述されたようなそれらのエリア上に上記アルミニウム・ドツト２５を堆積させる、上記開口１つの位置に相当する開口を今持つ上記かたどられたホトレジスト層上に堆積される。次に、過剰アルミニウムは、今正しく配置されたアルミニウム・ドツト２５のみを位置に残すように、上記ウェーハの表面から取除かれることができる。上記工程は、アニールすること及び上記下にある拡散層１３へ上記介在酸化物層２３を通して上記ドツト２５からアルミニウムのトレース２７を通させることを上記ウェーハにさせることにより終わらせられる。

都合良く、上記コンタクト開口１９の輪郭を描くことにより上記コンタクト・エリアを限定するために元来使用される同様のマスクは、それらのドツトが形成される間、次のステップの上記アルミニウム・ドツト２５を配置するためにもまた使用される。これは、上記開口１９により限定された上記コンタクト・エリアに上記アルミニウム・ドツト２５の正確な登録を保証する。本発明のステップのそのような実行に於いて、アルミニウム・ドツト２５は、欠陥であるコンタクトにだけではなくて、ウェーハの多結晶シリコンとドープド領域のコンタクトの全ての上に形成される。しかしながら、これは、上記アルミニウム・トレース２７が初めから有効なコンタク１〜の品質を損わない故に、欠点ではない。

修復されることを必要とする欠陥コンタクトを持つ特別のウェーハを用いる本発明の実行に於いて、１ミクロンのアルミニウムの層は、ホトレジスト、及び前述されたようなコンタクト・エリアを限定するために予め使用されるコンタクト・マスクを使用して露光されたホトレジストでコートされた後に、ウェーハ上に堆積される。上記ホトレジストの除去の後に、アルミニウム・ドツト２５のアレーを適所に残づように、上記コンタクト・エリアを除いた全ての中のアルミニウム層と一緒に上記ウェーハは、４５分間４５０℃の形成力ス（窒素と水素の混合気）で磨かれ月つアニールされる。結果として、アルミニウムは、第５図に示されるように、上記多結晶シリコン層２１と、上記薄い介在酸化物層２３を優先的に通って動く。上記アルミニウム・ドツト２５の残余トレースの除去に次いで、全ての以降の工程ステップは、上記アルミニウム・１〜レース２７が上記基板１１へ拡散層１３を越えて通らないことを保証するために、十分に低い温度で実行される。

前述のテクニックは、介在酸化物層が非常に薄くない限りは、欠陥コンタクトの修復に非常に有効であることが見出される。介在酸化物層のある薄さを越えて、その結果の上記アルミニウム・１−レースの浸透は、下にあるドープド・コンタク１〜領域へ十分な伝導を提供覆るのに十分である。この薄さは、はぼ７５乃至１００オングストロームと見積もられる。

しかしながら、−１］記テクニツクが、上記アニール・ステップの温度及び長さや上記酸化物層の正確な特質のようなファクタに依存する、より薄い薄さでさえ有効であることが見出されるということを認められたい。

前述のテクニックは、シリコン・Ａン・リファイア部品」二の多シリコン相互接続のような、シリコン・１〜つ・シリコン電気的コンタクトを含む他の半導体デバイス工程に直接適用可能である。それは、そのようなコンタクトを使用する薄いフィルム・トランジスタ・チクノロシイにもまた適用可能である。一般に、以下のコンディションが、上記工程が有効であることが見出されるシチュエーションを確立すると思われる。即ち、く１）　上記デバイス構成は、絶縁体の薄い介在層のため無効にされる２つの伝導性物質の間の電気的コンタクトを含む。

＜２）　（ａ）　欠陥構成の最も上の層を通して簡単に動き、（ｂ）　介在絶縁体の縮小を化学的に可能にし、且つ、（Ｃ）　最初のデバイス構成の伝導性物質の両方と良好な電気的コンタク１−を可能とする、第３の伝導性物質が存在する。

これらのコンディションの下で、最初の構成の２つの物質量の欠陥コンタクトは、上記第３の物質の導入及びその後の熱処理を通して修復されることができる。

本明細書中に述べられた実施例に於いて、−上記デバイス構成の上記２つの伝導性物質は、単結晶シリコン上の多結晶シリコンであり、上記介在絶縁体は二酸化シリコンであり、第３の伝導性物質はアルミニウムであることが好ましい。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和６０年４月２（日゛特許庁長官　志　賀　学　殿 ■国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ８４１０１３１０２、発明の名称ＭＯＳＦＥＴデ・ぐイスの埋込みコンタクトの修復方法３特許出願人住所　アメリカ合衆国カリフォルニア用　９０＝２４５．エル。

セグンド・ノース・セゾルヴエグ・ブールバード２００名称　ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー代表者　マクナツト・エフ・シー国籍　アメリカ合衆国４代理人住所　東京都港区虎）門１丁目２６番５号第１７森ビル５、補正書の提出年月日輩」←グ［１（１）　シリコン・ウェーハの表面上に伸びる多結晶シリコンの層の限定伝導性エリアと、前記限定エリアの下−にある前記ウェーハ中のドープド領域との間の、集積回路のシリコン・ウェーハ中の、前記多結晶シリコンと前記限定エリア中の前記ドープド領域との間のコンタクトの成立を妨げる不所望な介在酸化物層の影響の克服方法で、ａ）　前記限定エリア上の前記多結晶シリコン層上にアルミニウムのドツトを堆積する堆積ステップと、ｂ）　前記多結晶シリコン層を通り、且つ前記不所望な介在酸化物層を逼って、前記ドープド領域へ、前記アルミニウムを通すように、高められた温度で前記ウェーハをアニールするアニール・ステップと、のステップを含む集積回路のシリコン・ウェーハ中の不所望な介在酸化物層の影響の克服方法。

（２）前記集積回路のシリコン・ウェーハは、いくらかが欠陥である複数のコンタクトを含み、前記アルミニウムのドツトの堆積ステップが、ａ）　前記多結晶シリコン層上に、少なくとも１つの前記欠陥コンタクト上に重なる開口をかたどられたマスキング層を形成するステップと、ｂ）　前記欠陥コンタクトへ前記マスク開口を通して前記アルミニウムを選択的り二堆積するステップと、のステップを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。

（３）前゛記マスキング層は、前記ウェーハ上にホトレジスト層を堆積すること及び前記コンタクトの位置に相当する開口をかたどられたマスクを通して放射線でそれを露光することとにより形成されることをさらに特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。

（４）前記アニール・ステップの後に、上記ウェーハから前記アルミニウムの残余を取除くステップと、次の工程ステップの間前記デバイスが、前記アルミニウムが前記シリコン・ウェーハに前記ドープド領域を通ってさらに通される温度以下にされるように温度を制限するステップとの付加のステップを含む請求の範囲第３項に記載の方法。

（５）前記集積回路のシリコン・ウェーハが、はんの僅かが不完全である複数のコンタクトを含み、前記堆積ステップの間前記アルミニウムのドツトが、前記アニール・ステップの間前記アルミニウムが有効なコンタクトと欠陥コントクトとの両方の下にあるドープド領域中に通されるために、前記つ工−ハ上の欠陥コンタクトと同様に有効に形成されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。

（６）　共通のコンタクトが、前記多結晶層の上記限定エリアを確立するためと、前記エリア上に堆積される前記アルミニウムのドツトを配置するためとの両方に使用されることをさらに特徴とする請求の範囲第５項に記載の方法。

国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体ウェーへの表面上に伸びる第１の伝導性物質の層の限定エリアと、前記限定エリアの下にある前記ウェーハ中の第２の伝導性物質の領域との間の集積回路の半導体ウェーハ中の欠陥コンタクトの修復方法で、ａ）　前記限定エリア中の前記第１の伝導性物質層上に第３の伝導性物質のドツトを堆積する堆積ステップと、ｂ）　前記工程ステップの間、前記第１の伝導性物質層を通り、且つ前記第２の伝導性物質と前記第１の伝導性物質層との間に形成されたいくらかの不所望の介在絶縁層を通って、伝導性物質の前記領域へ、高められた温度で前記第１の伝導性物質を通して簡単に拡散し且つ前記介在絶縁体を簡単に化学的に縮小する能力と、前記第１及び第２の伝導性物質の両方との電気的コンタクトを成す能力とを特徴とする前記第３の伝導性物質を通すように、高められた温度で前記ウェーハをアニールするアニール・ステップと、のステップを含む欠陥コンタクトの修復方法。
（２）　前記集積回路の半導体つ■−ハは、そのいくらかが欠陥である複数のコンタクトを含み、前記第３の伝導性物質のドツトの堆積ステップが、ａ）　前記第１の伝導性物質の層上に、少なくとも１つの前記欠陥コンタクト上に重なる開口をかたどられたマスキング層を形成するステップと、ｂ）　前記欠陥コンタクトへ前記マスク開口を通して前記第３の伝導性物質を選択的に堆積するステップと、のステップ・を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
（３）　前記マスキング層は、前記ウェーハ上にホトレジスト層を堆積すること及び前記コンタクトの位置に相当する開口をかたどられたマスクを通して放射線でそれを露光することとにより形成されることをさらに特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
（４）前記アニール・ステップの後に、上記ウェーハから前記第３の伝導性物質の残余を取除くステップと、次の工程ステップの間前記デバイスが、前記第３の、伝導性物質が前記半導体ウェーハに前記第２の物質の領域を通ってざらに通される温度以下にされるように温度を制限するステップとの付加のステップを含む請求の範囲第３項に記載の方法。
（５）前記集積回路のウェーハが、そのほんの僅かが欠陥である複数のコンタクトを含み、前記１ｔ１積ステツプの間前記第３の伝導性物質のドツトが、前記アニール・ステップの間前記第３の伝導性物質が有効なコンタクトと欠陥コントクトとの両方の下にある第２の伝導性物質の領域中に通されるために、前記ウェーハ上の欠陥コンタクトと同様に有効に形成されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
（６）　共通のコンタクトが、前記第１の伝導性物質の層の上記限定エリアを確立するためと、前記エリア上に堆積される前記第３の伝導性物質のドラ［〜を配置するためとの両方に使用されることをさらに特徴とする請求の範囲第５項に記載の方法。
（７）　前記半導体はシリコンてあり、前記介在絶縁物質は二酸化シリコンであり、前記第１の伝導性物質は多結晶シリコンであり、前記第２の伝導性物質は前記シリコン中のドープド領域であり、前記第３の伝導性物質はアルミニウム、であることをさらに特徴とする請求の範囲第６項に記載の方法。
（８）　シリコン・ウェーハの表面上に伸びる伝導性多結晶層の限定エリアと、前記限定エリアの下にある前記ウェーハ中のドープド領域との間の集積回路のシリコン・つ■−ハ中の欠陥コンタク１への修復方法で、ａ）１７ｆ記限定エリア中の前記多結晶層上にアルミニウムのドツトを堆積する堆積ステップと、ｂ）　前記工程ステップの間、前記多結晶層を通り且つ前記ドープド領域と前記多結晶層との間に形成されたいくらかの不所望の介在酸化物層を通って、前記ドープド領域へ前記アルミニウムを通Ｊように、前記ウェーハをアニールするアニール・ステップと、のステップを含む欠陥コンタクトの修復方法。