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技術 半導体素子のコンタクトホ−ル形成方法

出願人 ハイニックスセミコンダクターインク
発明者 金春煥
出願日 1994年12月27日 (26年1ヶ月経過) 出願番号 1994-325101
公開日 1996年1月12日 (25年1ヶ月経過) 公開番号 1996-008208
状態 拒絶査定
技術分野 半導体集積回路装置の内部配線 絶縁膜の形成 半導体の電極
主要キーワード 接合領域間 ミスアライン 部分エッチング 後保護 化学溶液 絶縁酸化膜 エッチング損傷 シリコンナイトライド
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年1月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

目的

コンタクトホ−ルが形成される部分に保護膜を形成しコンタクトホ−ル形成工程時、シリコン基板エッチングを防止し、その後保護膜を除去しコンタクト接触面積を増加させることのできる半導体素子のコンタクトホ−ル形成方法を提供する。

構成

コンタクトホ−ルが形成される接合領域4上に予定されたコンタクトホ−ルの大きさより大きく保護膜5を残留させ接合領域上に残留させた保護膜を含む全体構造の上部に絶縁酸化膜6を形成したのち、保護膜5がある程度エッチングされるように絶縁酸化膜6を所定部分エッチングして第1コンタクトホ−ル7Aを形成し、第1コンタクトホ−ルを介して露出された保護膜を除去し第2コンタクトホ−ル7Bを形成する。

概要

背景

一般に半導体素子高集積化されていることによって接合の大きさ及び深さが減少し、またコンタクトホ−ルの大きさも減少する。コンタクトホ−ルの形成のためのエッチング工程時、接合領域のシリコン基板エッチング損傷を受けるようになり、そのため素子の特性が低下する。特に低い接合の深さを有する素子からはもっと激しくなる。

概要

コンタクトホ−ルが形成される部分に保護膜を形成しコンタクトホ−ル形成工程時、シリコン基板のエッチングを防止し、その後保護膜を除去しコンタクト接触面積を増加させることのできる半導体素子のコンタクトホ−ル形成方法を提供する。

コンタクトホ−ルが形成される接合領域4上に予定されたコンタクトホ−ルの大きさより大きく保護膜5を残留させ接合領域上に残留させた保護膜を含む全体構造の上部に絶縁酸化膜6を形成したのち、保護膜5がある程度エッチングされるように絶縁酸化膜6を所定部分エッチングして第1コンタクトホ−ル7Aを形成し、第1コンタクトホ−ルを介して露出された保護膜を除去し第2コンタクトホ−ル7Bを形成する。

目的

従って、本発明は絶縁酸化膜の形成前に保護膜を接合領域の上部にのみ形成し、コンタクトホ−ルの形成の後、保護膜を除去することによって、コンタクトホ−ルの基底部での金属と接合領域との間の接触面積を増加させ、また接合領域のシリコン基板のエッチングを防止することが出来る半導体素子のコンタクトホ−ルの形成方法を提供することにその目的がある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

半導体素子コンタクトホ−ルの形成方法に於いて、シリコン基板接合領域を形成する段階と、前記接合領域を含む前記シリコン基板上に保護膜を形成する段階と、前記保護膜を予定されたコンタクトホ−ルの大きさより大きく前記接合領域上に残留させるために前記保護膜の所定部分をエッチングする段階と、前記接合領域上に残留させた前記保護膜を含む全体構造の上部に絶縁酸化膜を形成する段階と、前記保護膜がある程度エッチングされるように絶縁酸化膜を所定部分エッチングして第1コンタクトホ−ルを形成する段階と、前記接合領域上に残留させた前記保護膜を除去し、第2コンタクトホ−ルを形成する段階とからなることを特徴とする半導体素子のコンタクトホ−ル形成方法。

請求項2

第1請求項に於いて、前記保護膜はシリコンナイトライド蒸着し形成されることを特徴とする半導体素子のコンタクトホ−ル形成方法。

請求項3

第1請求項に於いて、前記第1コンタクトホ−ルは前記絶縁酸化膜をウェット及びドライエッチング工程によって順次にエッチングして形成することを特徴とする半導体素子のコンタクトホ−ル形成方法。

請求項4

第1請求項に於いて、前記第2コンタクトホ−ルはシリコン基板と絶縁酸化膜に対して保護膜のエッチング選択比が大きい化学溶液によって保護膜を除去して形成することを特徴とする半導体素子のコンタクトホ−ル形成方法。

請求項5

第1請求項に於いて、前記保護膜がシリコンナイトライドである場合、前記第2コンタクトホ−ルはリン酸溶液によって前記残留された保護膜を除去して形成することを特徴とする半導体素子のコンタクトホ−ル形成方法。

技術分野

0001

本発明は半導体素子コンタクトホ−ル形成方法に関するものであって、特に絶縁酸化膜(Interpoly Oxide Film)形成の前に保護膜を接合領域の上部にのみ形成し、コンタクトホ−ルの形成の時発生する接合領域のエッチングを防止し、コンタクト抵抗を減少させることの出来る半導体素子のコンタクトホ−ルの形成方法に関するものである。

背景技術

0002

一般に半導体素子が高集積化されていることによって接合の大きさ及び深さが減少し、またコンタクトホ−ルの大きさも減少する。コンタクトホ−ルの形成のためのエッチング工程時、接合領域のシリコン基板エッチング損傷を受けるようになり、そのため素子の特性が低下する。特に低い接合の深さを有する素子からはもっと激しくなる。

発明が解決しようとする課題

0003

このようなシリコン基板の接合領域のエッチングを減少させるためには酸化膜とシリコン基板とのエッチング選択比が大きいガスを用いてコンタクトを形成するなどの多くの研究が進行中であるものの、シリコン基板のエッチングは不可避な状況である。

0004

また、コンタクトホ−ルの大きさが減少すると、コンタクト抵抗が増加する。このようなコンタクト抵抗を減少させるためには、接合領域の大きさに対応するコンタクトホールを形成しなければならないが、コンタクトホ−ル形成時にミスアライン(misalign)が発生するため正確なコンタクトホ−ルの形成をすることが難しい。

0005

また、コンタクトホ−ルの大きさが大きければウェットまたはドライ(wet または dry)エッチング方法によって形成されたコンタクトホ−ルに金属配線を形成した時、電気的な信号を伝達する他の配線との電気的な攪乱と段落を誘発する。

0006

そのため、接合領域の上にコンタクトホ−ルを形成する時にはコンタクトホ−ルの上部の直角面を所定の傾斜面で形成し、一定距離の工程マ−ジン(margin)を置いてコンタクトホ−ルを形成しなければならない。

0007

コンタクト抵抗減少の一つの方法として接合領域上の全面にTiSi2 を形成したセルフアラインジャンクション(self-aligned junction )工程が多く研究されているものの、これはセルフアラインジャンクションの形成時にシリコン基板を消耗し実際の接合の深さが低くなり、TiSi2 の熱的な不安定性によってたくさんの問題点が発生している。

0008

従って、本発明は絶縁酸化膜の形成前に保護膜を接合領域の上部にのみ形成し、コンタクトホ−ルの形成の後、保護膜を除去することによって、コンタクトホ−ルの基底部での金属と接合領域との間の接触面積を増加させ、また接合領域のシリコン基板のエッチングを防止することが出来る半導体素子のコンタクトホ−ルの形成方法を提供することにその目的がある。

課題を解決するための手段

0009

前記した目的を達成するための本発明のコンタクトホ−ル形成工程はシリコン基板に接合領域を形成する段階と、前記接合領域を含む前記シリコン基板上に保護膜を形成する段階と、前記保護膜を予定されたコンタクトホ−ルの大きさより大きく前記接合領域上に残留させるために前記保護膜の所定部分をエッチングする段階と、前記接合領域上に残留させた前記保護膜を含む全体構造の上部に絶縁酸化膜を形成する段階と、前記保護膜がある程度エッチングされるように絶縁酸化膜を所定部分エッチングし第1コンタクトホ−ルを形成する段階と、前記接合領域上に残留させた前記保護膜を除去し第2コンタクトホ−ルを形成する段階とからなることを特徴とする。

0010

前記手段によれば、コンタクトホールが形成される部分に保護膜を形成しコンタクトホール形成工程時、シリコン基板のエッチングを防止し、その後保護膜を除去し、コンタクト接触面積を増加させる。

0011

以下、添付された図面を参照して本発明を詳細に説明する。図1A乃至図1Fは保護膜による半導体素子のコンタクトホ−ルを形成する段階を説明するために示した素子の断面図である。

0012

図1Aはシリコン基板1上にフィルド酸化膜2を形成し、アクティブ領域(Active Region )にゲ−ト電極3を形成し、ゲ−ト電極3の側壁スペ−サ酸化膜9を形成し、その後nまたはp不純物イオン注入工程によってジャンクション(Junction)領域4を形成したのち、接合領域4の上部に保護膜5を全体的に形成した状態の断面図である。

0013

保護膜5はシリコン基板1と後続工程によって形成される絶縁酸化膜に対してエッチング選択比が大きい物質例えば、シリコンナイトライド(SixNy )を蒸着し形成する。

0014

図1Bは保護膜5をリソグラフィ及びエッチング工程によってコンタクトホ−ルが形成される領域である接合領域4上に予定された大きさで残留させた状態の断面図である。

0015

予定された大きさで残留させた保護膜5は金属配線と接合領域間の接触面積を増加させるための後続工程によって形成されるコンタクトホ−ルの大きさより大きく残留させる。そして保護膜5はコンタクトホ−ルの形成時に発生するシリコン基板のエッチングを防止する役割をする。

0016

図1Cは全体構造の上部に絶縁酸化膜6を蒸着したのち、リソグラフィ及びエッチング工程によって残留させた保護膜5がある程度エッチングされるように絶縁酸化膜6を所定部分エッチングして第1コンタクトホ−ル7Aを形成した状態の断面図である。

0017

第1コンタクトホ−ル7Aは絶縁酸化膜6をウェット及びドライエッチング工程によって順次にエッチングし、第1コンタクトホ−ル7Aの上部が傾斜した形状(Profile )となるように形成する。そして第1コンタクトホ−ル7Aの形成のためのエッチング工程時、残留させた保護膜5はシリコン基板1に形成された接合領域4のエッチングを防止する役割をする。

0018

図1Dは第1コンタクトホ−ル7Aの接合領域4上に残留させた保護膜5を除去し第2コンタクトホ−ル7Bを形成した状態の断面図である。

0019

残留させた保護膜5を選択的にエッチングする時用いられるエッチング溶液はシリコン基板1と絶縁酸化膜6に対して保護膜5のエッチング選択比が大きい化学溶液(例えば、保護膜がシリコンナイトライドである場合燐酸(H3PO4 ))を用いて残留させた保護膜5を除去する。

0020

図1Eはタングステン10を選択的に蒸着し第2コンタクトホ−ル7B内部を完全に埋めこんだ状態の断面図であり、図1Fはアルミニウムスパッタリング蒸着法を用いて金属配線8を形成した状態の断面図である。

発明の効果

0021

前述のように本発明によればコンタクトホ−ルの形成時、発生する接合領域のエッチングを防止し、コンタクトホ−ル内で金属と接合領域の接触面積が蒸着させられるためコンタクト抵抗を減少させることが出来る卓越な効果がある。

図面の簡単な説明

0022

図1本発明による半導体素子のコンタクトホ−ルを形成する段階を説明するために示した素子の断面図である。

--

0023

1…シリコン基板
2…フィ−ルド酸化膜
3…ゲ−ト電極
4…接合領域
5…保護膜
6…絶縁酸化膜
7A…第1コンタクトホ−ル
7B…第2コンタクトホ−ル
8…金属配線
9…スペ−サ酸化膜
10…タングステン

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