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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Verfahren
zum Bilden von Kontakten in einer Halbleitervorrichtung, über die
Vorrichtungen miteinander verbunden werden, und insbesondere auf
Verfahren zum Bilden von Kontakten in einer Halbleitervorrichtung,
die in der Lage sind, genügend Siel
zu lassen, um einen Kurzschluß zwischen
leitenden Schichten zu verhindern.
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Eine
Zunahme der Integrationsgrades in Halbleitervorrichtungen ist üblicherweise
mit einer Reduktion der Fläche
für eine
Einheitszelle verbunden, was zu einer Verringerung der Größe der auf dem
Halbleitersubstrat gebildeten Kontakte führt. Dies verringert den Abstand
zwischen in einer Halbleitervorrichtung geformten elektrischen Leitern.
Bei einer Zunahme des Integrationsgrades ist es daher unbedingt
erforderlich, eine Technologie zu entwickeln, die in der Lage ist,
Kontakte zu bilden und zugleich auch eine Isolation zwischen den
elektrischen Leitern sicherzustellen.
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Insbesondere
beim Herstellen von Kontakten für Bitleitungen
und/oder Ladungsspeicherelektroden zwischen Gateelektroden oder
zwischen Wortleitungen in einer hochintegrierten DRAM-Zelle besteht
ein zunehmender Bedarf für
eine Technologie, die zwischen der Bitleitung oder der Ladungsspeicherelektrode
und der Gateelektrode oder der Wortleitung gebildete Kurzschlüsse verhindert
und genügend
Spielraum läßt.
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Um
den Hintergrund der vorliegenden Erfindung besser zu verstehen,
wird eine Beschreibung eines herkömmlichen Verfahrens zur Kontaktherstellung
und der damit verbundenen Probleme unter Bezugnahme auf die 4A bis 4C gegeben.
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Zunächst werden
auf ein Siliziumsubstrat, wie in 4A gezeigt,
Gateisolationsfilme 20, Gateelektroden 2, erste
isolierende Filme 3 und Abstandsisolationsfilme 4 gebildet.
Danach wird die erhaltene Struktur der 4A einer Planarisierung unterworfen,
indem sie mit einem Planarisierungsfilm 13 und einem isolierenden
Film bedeckt wird, der dann mit einer Maske in einer vorgegebenen
Fläche
geöffnet wird,
um ein Kontaktloch zwischen den Elektroden 2 zu bilden,
wonach die Abscheidung eines leitfähigen Films über dem
Kontaktloch erfolgt, um einen Kontakt zu bilden, wie in 4B gezeigt.
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Jedoch
kann dieses herkömmliche
Verfahren leicht zu Schwierigkeiten führen. Zum Beispiel wird der
Abstand zwischen den Gateelektroden 2 in einer hoch integrierten
Halbleitervorrichtung verkürzt, was
den Spielraum für
den Maskenschritt verringert. Mit anderen Worten kann als Ergebnis
der Durchführung
des Maskenschrittes zur Herstellung des Kontaktlochs nach der Abscheidung
des Planarisierungsfilms 13 der Kontakt einen Kurzschluss
mit der Gateelektrode bilden, wie in 4C gezeigt.
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Dokument
WO 86/07491 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Kontakts
bei dem zwischen durch ein Feldoxid getrennte Transistoren eine
Polysiliziumschicht und anschließend eine Wolframschicht 27 abgeschieden
wird.
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Dokument
GB 2 233 494 A offenbart
die Anordnung einer elektrischen Verbindung durch Abscheiden einer
organischen Schicht sowie darauf einer Maskenschicht, wobei in der
organischen Schicht eine Öffnung
geschaffen wird und diese mit einem leitfähigen Material gefüllt wird.
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US 4,962,060 offenbart die
Anordnung von seitlichen Umhüllungen
einer Zwischenverbindung zur Reduzierung des Widerstandes, Erhöhung der Zuverlässigkeit
und der Geschwindigkeit.
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US 5,019,527 offenbart die
Abscheidung einer Polysiliziumschicht auf einem Drain-Bereich zwischen
nicht flüchtigen
Speicherzellen. Auf der Polysiliziumschicht wird ein Verdrahtungsmuster
aufgebracht.
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Dokument
EP 0 529 717 A2 offenbart
Halbleiterbereiche von denen einer zwischen zwei anderen Halbleiterbereichen
kontaktiert werden soll. Hierzu wird eine Kontaktöffnung in
einer Siliziumoxidschicht vorgesehen und die Kontaktöffnung mit
einer relativ dünnen
TiW und einer größeren Al-Schicht
gefüllt.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben, im
Stand der Technik an getroffenen Probleme zu überwinden und ein Verfahren zum
Erzeugen eines Kontaktes in einer Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu
stellen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es Mehrfach-Zwischenkontakte
verwendet, wodurch genügend
Spielraum sichergestellt wird, um die Erzeugung eines Kurzschlusses zu
verhindern.
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Diese
und weitere Aufgaben werden durch das in den beigefügten Patentansprüchen definierte Verfahren
nach der vorliegenden Erfindung gelöst.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe gelöst durch
ein Verfahren zum Herstellen eines Kontakts in einer Halbleitervorrichtung,
wobei ein Kontaktmaterial in einem Bereich eines ersten leitfähigen Films
zwischen zweiten leitfähigen
Filmstrukturen kontaktiert wird, die von dem ersten leitfähigen Film
isoliert sind und nahe beieinander liegen, wobei das Verfahren folgende
Verfahrensschritte umfasst: selbstausgerichtetes Kontaktieren des
ersten leitfähigen
Films mit einem ersten Zwischenkontakt, der durch die zweite leitfähige Filmstruktur
geht; Kontaktieren eines zweiten Zwischenkontakts mit einem vorgegebenen
Bereich des ersten Zwischenkontakts; Bilden eines Abstandselements aus
leitfähigem
Film an einer Seitenwand des zweiten Zwischenkontakts, wobei der
Zwischenkontakt strukturiert ist; und Abscheiden des Kontaktmaterials auf
dem Zwischenkontakt.
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Die
obigen und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden deutlicher durch eine Detailbeschrei bung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
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Die 1A bis 1G sind
schematische Querschnitte, die ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktes
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigen.
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2 ist
ein schematischer Querschnitt, der zum Teil ein Verfahren zur Herstellung
eines Kontaktes entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Die 3A bis 3C sind
schematische Querschnitte, die zum Teil ein Verfahren zur Herstellung
eines Kontaktes entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigen.
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Die 4A bis 4C sind
schematische Querschnitte, die ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung
eines Kontaktes in einer Halbleitervorrichtung zeigen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie, die in der Lage
ist, die Kontakte für
eine Bitleitung und/oder eine Ladungsspeicherelektrode zwischen
Gateelektroden in einer Halbleitervorrichtung zu formen und auch
für ausreichend
Spielraum zu sorgen, um Kurzschlüsse
zwischen den Kontakten und den Gates zu verhindern.
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Die
Anwendung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung wird am besten unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen verstanden, in denen gleiche Be zugszeichen für gleiche
oder entsprechende Teile verwendet werden.
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In
den 1A bis 1G wird
zunächst
ein Verfahren entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung gezeigt.
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In 1A ist
eine typische MOSFET-Struktur einer Halbleitervorrichtung mit einem
Siliziumsubstrat 201, bedeckt mit einer Gateelektrodenstruktur 202,
die durch verschiedene isolierende Filme 220 abgeschirmt
wird, einem ersten isolierenden Film und einem isolierenden Abstandsfilm 204,
gezeigt. Der isolierende Abstandsfilm 204 wird durch Abscheiden
einer isolierenden Schicht und Ätzen
der isolierenden Schicht geformt. Beim Ätzen wird ein Bereich des Siliziumsubstrats
freigelegt, der später ein
aktiver Bereich wird.
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1B zeigt
ein Querschnitt der Halbleitervorrichtung nachdem die MOSFET-Struktur
vollständig
mit einem ersten Siliziumfilm 205 bedeckt ist, der mit
dem freigelegten Bereich des Siliziumsubstrats 201 selbstausrichtend
in Kontakt steht, gefolgt von einer Planarisierung mit einem zweiten
isolierenden Film 206.
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1C zeigt
einen Querschnitt der Halbleitervorrichtung nach dem Ätzen des
zweiten isolierenden Films 206 mit einer vorgegebenen Maske
zum Freilegen eines vorgegebenen Bereichs des ersten Siliziumfilms 205,
gefolgt von einer Abscheidung eines selektiven Metallfilms 207 auf
dem freigelegten Bereich des ersten Siliziumfilms 205.
Die in diesem Schritt verwendete Maske besitzt unabhängig von der
Breite der Kontaktfläche
einen vorgegebenen Spielraum. Das bedeutet, daß die Maske entsprechend der
vorliegenden Erfindung selbst in einer hochintegrierten Halbleitervorrichtung
einen beträchtlichen
Spielraum haben kann.
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Als
selektiver Metallfilm 207, der auf dem ersten Siliziumfilm 205 abgeschieden
wird, wird Wolfram (W) verwendet, das selektiv nur auf einem Siliziumfilm
geformt wird. Alternativ kann ein Silizidfilm, wie etwa Wolframsilizid
(WSi2) oder ein anderer leitfähiger Film,
wie etwa Polysilizium, auf der freigelegten Fläche 230 des ersten
Siliziumfilms 205 gebildet werden.
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1D zeigt
einen Querschnitt der Halbleitervorrichtung nach dem Entfernen des
zweiten isolierenden Films 206 und dem Ätzen des ersten Siliziumfilms 205,
wobei der selektive Metallfilm 207 als Ätzstopper dient, gefolgt von
der Abscheidung eines zweiten Siliziumfilms 208.
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1E zeigt
einen Querschnitt der Halbleitervorrichtung nach einer anisotropen
Trockenätzung des
zweiten Siliziumfilms 208 zum Erzeugen eine Siliziumfilm-Abstandelements 208', das zur Sicherstellung
des Spielraums eine wichtige Rolle spielt. Wie in dieser Figur gezeigt,
fügt es
seine Breite m zu dem zum Ausführen
eines späteren
Maskenschritts nutzbaren Spielraum hinzu.
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1F zeigt
einen Querschnitt der Halbleitervorrichtung nach dem Bilden eines
dritten isolierenden Films 209 über die gesamte erhaltene Struktur
und anschließendem Ätzen zum
Erzeugen eines Kontaktfensters 240 über dem selektiven Metallfilm 207.
Das Ätzen
des dritten isolierenden Films 209 wird unter Verwendung
derselben Maske wie beim Ätzen
des zweiten isolierenden Films 206 mit ausreichendem Spiel
durchgeführt.
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1G zeigt
einen Querschnitt der Halbleitervorrichtung nach dem Bilden eines
Polysilizium- oder Metallfilms 210 über die gesamte resultierende Struktur
der 1F und anschließendem Ätzen mit einer vorgegebenen
Maske auf eine Weise, daß er über dem
Kontaktfenster 240 erhalten bleibt. Wie in dieser Figur
gezeigt, ist der resultierende Kontakt frei von Kurzschlüssen mit
dem Gate und kann mit einem Spielraum so groß wie die Breite des Siliziumfilm-Abstandelements 208' geformt werden.
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In 2 ist
zum Teil ein Verfahren nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Die in dieser Figur gezeigten Schritte ersetzen die in 1D gezeigten.
Also nach den Schritten der 1C wird
der zweite isolierende Film 206 entfernt, und dann wird
insgesamt ein zweiter Siliziumfilm 208 abgeschieden, ohne
daß der
erste Siliziumfilm 205 einer Ätzung unterworfen wird. Entsprechend
diesem weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung werden die weiteren Schritte zur Herstellung
des Kontaktes auf die gleiche Weise wie in den 1E bis 1G gezeigt
durchgeführt,
außer
daß der
zweite Siliziumfilm 208 einer anisotropen Trockenätzung unterworfen
wird, um ein Siliziumfilm-Abstandselement 208' an einer Seitenwand
des selektiven Metallfilms 207 zu bilden, und dann der
resultierende, freigelegte Bereich des ersten Siliziumfilms 205 durch Ätzen entfernt
wird.
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In
den 3A bis 3C ist
teilweise ein Verfahren nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung gezeigt.
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Zunächst ist 3A identisch
mit 1B, außer
daß ein
photoempfindlicher Film 211 anstelle des zweiten isolierenden
Films 20 geformt wird.
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3B zeigt
einen Querschnitt nach dem Ätzen
des photoempfindlichen Films durch eine vorgegebene Maske zum Freilegen
eines Bereichs des ersten Siliziumfilms 205, gefolgt von
der Bildung eines Metallfilms 212 auf der resultierenden
Struktur. Zu diesem Zeitpunkt ist der erste, auf der freigelegten Fläche des
ersten Siliziumfilms 205 geformte Metallfilm nicht dem
auf dem photoempfindlichen Film 211 geformten verbunden.
Mit anderen Worten ist der Metallfilm 212 in den Stufenbereichen
des Kontaktfensters diskontinuierlich. Zum Erzeugen dieser Diskontinuität wird ein
Metall mit einer geringen Abscheidungsrate verwendet, wie etwa Aluminium
(Al), Aluminium-Titan-Aluminium (Al-Ti-Al), Aluminium-Kupfer (Al-Cu), Wolfram (W),
Titan (Ti) und Titannitrid (TiN).
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3C zeigt
einen Querschnitt nach dem Durchführen eines Lift-Off-Schrittes.
Beim Entfernen des verbleibenden photoempfindlichen Films 211 entfernt
der Lift-Off-Schritt nur den auf dem verbleibenden, photoempfindlichen
Film geformten Metallfilm 212, wobei der auf der freigelegten
Fläche
des ersten Siliziumfilms 205 geformte Metallfilm 212 verbleibt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
sind die nachfolgenden Verfahrensschritte dieselben wie die in den 1D bis 1G gezeigten.
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Wie
hiervor beschrieben, ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß ein
erster Zwischenkontakt selbstausgerichtet geformt wird und dann
ein zweiter Zwischenkontakt mit ausreichendem Spielraum geformt
wird. Die Verfahren nach der vorliegenden Erfindung können für die Kon takte
der Bitleitungen und der Ladungsspeicherelektroden verwendet werden.
Zusätzlich
können
sie verhindern, daß der
Kontakt selbst in einer hochintegrierten Halbleitervorrichtung mit
einem sehr geringen Abstand zwischen den Gateelektroden einen Kurzschluß mit der
Gateelektrode bildet. Folglich können
die erfindungsgemäßen Verfahren
eine beachtliche Verbesserung beim Produktionsertrag und beim Integrationsgrad
bringen.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen
der hierin offengelegten Erfindung sind dem Fachmann nach Lesen
der vorstehenden Offenlegung offensichtlich. Daher können, auch
wenn bestimmte Ausführungsformen
der Erfindung im Detail beschrieben worden sind, Änderungen
und Abweichungen von diesen Ausführungsformen
ausgeführt werden,
ohne vom Wesen und Umfang der hierin beschriebenen und beanspruchten
Erfindung abzuweichen.