JPS6140059A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は、 ａ）　絶縁層上に第１シリコン層、酸化阻止層および第
２シリコン層を連続して付着し、 ｂ）　第２シリコン層を多数の平行なシリコン条帯を有
するパターンにエッチングし、 Ｃ）　第２シリコン層を部分的に酸化してその酸化ｄ）
　酸化阻止層の被覆されてない部分をエッチングで除去
し、 ｅ）露出した酸化シリコンをエッチングで除去し、。

ｆ）　第１シリコン層部分を得るために熱酸化を行ｇ）
　酸化阻止層の被覆されていない部分を一択的ｈ）”＊
：二五ｆ：’ｌ、ｒＬ’）。７．。お。、。

溝をエッチングして酸化物層と酸化阻止層とで交互に被
覆されたシリコン電極を形成する工程を有する、接近し
た狭いスペースで隣接する多数のコプレーナシリコン電
極をもった半導体装置の製造方法に関す、るものである
。

前記の種類の方法は本願人の出願にり）かる公告された
英国特許出願ＧＢ−Ａ　２．１１１．３０４号より知ら
れている。この特許出願には、シリコンのゲート電極を
自己整列で形成し、このゲート電極の例えば１μｍより
も小さび極めて狭いスペーンングをシリコンパターンの
縦方向酸化によって決め、前記のゲート電極を酸化物と
例えば窒化シリコンの酸化阻止層とで交互に被覆するよ
うにした電荷結合半導体装置（ｃＣＤ）が記載されてい
る。

このようにして、オーバーラツプするゲート電極したが
って２重レベル電極システムを避けることが可能となり
、これは技術的および電気的の観点から非常に有利であ
る。

けれども、きわめて狭くまた近接した多数の電極を接触
する場合に屡々問題が起きる。極く狭い電極上に接点を
設けるのは難しいので、電極の一端または両端を扇形で
延長させることができるが、これにはスペースが必要！
ある。更に、シリコン電極を互いに分かれたグループで
設置ねばならず、このためには、前記の第１シリコン層
に中断部（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ）を設けねばなら
ない。前記の英国特許出願の記載によればこれは次のよ
うにして行っている、即ち、最終的な装置においてシリ
コン層があってはならない区域を、既に工程のはじめに
おいてその厚さ全体に亘って酸化シリコンに換える。け
れども、このためにはマスキングと酸化工程とを必要と
する。前記の第１シリコン層の中断部はこの場合条帯状
シリコン電極間の溝を形成する工程の間に自動的に得ら
れる。

この公知の工程をそのまま行う場合、酸化物に設けられ
る接触窓とこの目的に使用されるエッチングマスクは夫
々隣接の電極とオーバーラツプしてはならない。実際上
これは中間溝内の酸化物をエッチングで除去する結果に
なるであろう。溝の下に薄い酸化物層しかない区域では
、溝に設けた金属化部分と短絡を生じることがある。け
れども、（オーバーラツプした）接触窓がないようにす
れば、これはスペースの無駄を意味する。

本発明は、オーバーラツプした接触窓を形成することの
できる改良された方法を得ることを特にその目的とする
。

本発明は、冒頭に記載した種類の方法において、Ｊ）　
前記のパターンは、前記の処理工程の後に、第１の層に
よって被覆された第１および第２シリコン層を経て相互
に接続された端部と、他方の層によって被覆された中間
の第３シリコン電極のこれ等端部で取囲まれた部分とを
有する接続領域が形成されるような形とし、 ｋ）　前記の３つの電極の２つをエッチングによって接
続領域より分離し、 ｌ）　溝を少なくとも部分的に熱酸化によって酸化物で
満たし、 ｍ）　接続領域より分離されてないシリコン電極に、こ
の領域内で、少なくとも１つの隣接シリコン電極とオー
バーラツプするエッチングマスクを介してこの電極を被
覆する層を選択的にエッチングすることによって接触窓
を設け、 ｎ）　他の２つのシリコン電極には、接続領域の外で、
これ等電極を被覆する層を選択的にエッチングすること
によって接触窓を設ける ことを特徴とするものである。

本発明は、以下に更に詳しく説明するように、オーバー
ラツプした接触窓の形成を可能とするだけでなく、所定
の寄生容量の回避または減少をも可能としたものである
。

溝の下の接触窓に薄い（ゲート）酸化物層しか存しない
区域では、本発明では溝のエッチングを抜かす。これは
種々の方法によって行うことができる。

本発明の一実施例によれば、溝のエッチングを抜かすべ
き区域では工程（ｅ）　と（ｆ）の間で酸化阻止層の被
覆されてない部分を除去する。

別のやり方では、溝のエッチングを抜かすべき区域では
工程（ｇ）の間に酸化阻止層をエッチングに対してマス
クする。

本発明の更に別の実施例によれば、溝のエッチングを抜
かすべき区域では、工程（ｃ）　　と（ｄ）の間で、シ
リコン層の酸化された縁部分をエッチングで除去する。

最後に、本発明の更に別の実施例によれば、溝のエッチ
ングを抜かすべき区域では酸化阻止層の下にシリコン層
を設ける。

以下本発明を図面の実施例によって更に詳しく説明する
。

図面は線図的なもので、見易く１するために寸法比は無
視しである。これは特に断面の厚さ方向の寸法に当嵌る
。図中対応部分には同じ符号を付してあ゛る。

第１図は本発明方法を使用して製造した半導体装置の一
実施例の平面図である。この半導体装置は、非常に小さ
な相対間隔で多数の隣接した狭いコプレーナシリコン電
極３Ａ１−−−ｎ　、３Ｂｌ−−−ｎおよび３Ｃ１−−
−ｎを有する。これ等の電極（ここには接触される部分
のまわりだけが示されている）は例えば電荷結合素子（
ｃＣＯ）のゲート電極を形成するものでもよい。線■−
■、■−■およびＩＶ−ＩＶに沿った断面は夫々第２．
３および４図に示しである。

電極は、少なくとも一部が酸化シリコンで満たされた狭
い溝１４によって互いに分離されている。電極は極めて
狭く、その幅は例えば１．５μｍで、このため接触の問
題があり、この問題は、余分なスペースを犠牲にするこ
とによってしか解決できないのが普通である。本発明は
高度の自己整列によってスペースの損失無しに接続をす
ることのできる方法を得るものである。

第５Ａ図から５Ｇ図は第１図の装装置の断面の各製造段
階を示すものである。第５ｃ図から５Ｇ図は特に第１図
のＩＶ−ＩＶに関してまた第５Ｃ’図から第５Ｇ’図は
第１図の断面■−Ｈに関するものである。

出発材料は電気絶縁層より成る基板である。この実施例
では、電気絶縁層は、シリコン層１上に位置する酸化シ
リコン層２より成る。この絶縁層２の上にはく第５Ａ図
参照）連続的に第１高濃度ドープｎ型シリコン層３、酸
化阻止層４および第２　非ｆ’　−７’　シ！Ｊコン層
５が付着される。シリコン層は多結晶シリコンより成る
ものでもよいが例えば非晶質シリコンでもよ：く、他方
単結晶シリコンもまた用いることができるが、この材料
を設けるには技術上の困難がある。前記の酸化阻止層４
は窒化シリコンまたは例えば酸窒化シリコンのような窒
化シリコンを含むのが好ましいその他の層よりつくるこ
とができる。

したがって、第２シリコン層５は、多数の並列なシリコ
ン条帯を有するパターンをマスキングおよびエッチング
することによって与えられる。このようにして第５Ａ図
に示した構造が得られる。

第２シリコン層５より形成されたシリコンパターンは次
いで部分的に酸化される。これにより酸化縁部分６が縁
に形成される。この後、酸化阻止層４の被覆されてない
部分がエッチングされ、その結果第５Ｂ図の状態が得ら
れる。

露出された酸化シリコンがエッチングで除かれ、その結
果第５Ｃ図に示した状態が得られる。次いでこの第５Ｃ
図の断面においてホトラッカーマスクＭ１を用いること
により、シリコン条帯の下で突出している鹸化阻止層４
の縁がその左と右を交互にエッチングで除かれる（第５
Ｃ’図参照）。■−■および■−ＩＶにおける断面では
これ等の縁は残っている。

次いで、マスクＭ１を取除いた後熱酸化が行われ、高一
度ドープシリコン層３の露出部分上に、非ドープシリコ
ン５層の条帯上の酸化物層７よりも厚い酸化物層８が形
成される（第５Ｄおよび第５Ｄ図参照）。かくて、酸化
物層８と酸化阻止層４とで交互に被覆された第１シリコ
ン層３が得られる。

次いで、薄い酸化物層７が浸漬エッチング工程によって
取除かれる。

次にホトラッカーマスクＭ２が設けられるが（第５Ｅお
よび第５Ｅ’図）、このマスクは、形成すべき電極条帯
および相互接続等として残すべきシリコン層３のその他
の部分を被覆する。第２シリコン層５の被覆されてない
部分はこの場合エッチングにより除去され、しかる後マ
スクＭ２が除かれる（第５Ｆおよび第５Ｆ’図ン。この
時除去されたシリコン層５の部分は、最終的な装置にお
いて第１シリコン層３が不在であるべき区域の上方に位
置していたものである。層５の条帯下方で突出している
層４の被覆されてない縁部分と酸化阻止層４の残りの被
覆されてない部分とが次いで除去され、このためシリコ
ン層３の露出部分したがって層５の残りの部分もエッチ
ングで除去される。

かくて溝１４が層３に形成される。ホトラッカーマスク
Ｍｌを用いて（第５・Ｃ′図参照）層４の突出部が除去
される区域には溝１４は形成されない（第５Ｇ′図参照
）。

特に第１図および第２図よりわかるように、第２シリコ
ン層５を形どる場合には、このパターンは次のような形
を与えられる、即ち、前述の動作の後、第１　（３Ｂ１
）と第２　（３Ｂ２）シリコン電極の第１シリコン層３
を経て互いに接続された２つの端部を有する接続領域が
得られ、これ等の端部は両方共同じ層（この実施例では
酸化阻止層４）で被覆され、中間の第３シリコン電極３
Ｃ１のこれ等端部で取囲まれた部分は、他の層（したが
ってこの実施例では酸化層８）で覆われる。この接続領
域は第り図に線２１で示しである。

本発明によれば、すぐ前の処理工程において、前記の３
つのシリコン電極３ＢＬ、３Ｂ２および３Ｃ１の２つも
またエッチングによって接続領域より分離される。この
実施例では、これ等の電極は電極３Ｂ１と３８２で、こ
れ等の電極がエッチングされる区域は第１図に符号２２
で示しである。この方法の変形として場合によってはセ
パレーション２２を別のエッチング工程でつくるのが有
利なこともある。

酸化阻止層４で被覆された電極を接触せねばならない区
域１５を除いたすべての場所では、この層４が取除かれ
る。かくて露出されたすべてのシリコン部分上に次いで
熱酸化によって酸化物層が形成され、溝１４は少なくと
も部分的に酸化物で満たされる（第２図および第４図参
照）。

接続領域２１内では、この接続領域から分離されてない
電極従ってこの実施例では電極３Ｃ１に接触窓が設けら
れる。これは、電極３Ｂ１と３Ｂ２にオーバーラッパす
るエッチングマスクを介して酸化物層を選択的にエッチ
ングすることによって行われる。次いで、マスクなしで
、層４が選択エッチングにより除去され、この結果、領
域１５（第１図参照）において、電極３Ｂ１と３８２上
および接続領域２１外に接触窓が自動的に形成される。

電極３Ａ１−＝−ｎは、接触窓１６と同時に設けること
ができる１つの共通な窓１９を経て接続される。

電極はこの場合通常のように導電体トラック１８によっ
て接触される。このトラックは第２図と第８図に線図的
に示しであるが、第１図には図面を見易くするために示
されてない。

電極に隣接する領域例えばソースおよびドレイン領域が
望まれる区域では、これ等の領域１７は例えば非臨界（
ｎｏｎ−ｃｒ　ｉｔ　ｉｃａ　Ｉ）ホトラッカーマスク
９によるイオン注入によって得ることができる。これは
第５Ｇ図に破線で示しである。

接続領域２１内には溝１４がない（破線１４Ａ）ために
、酸化層２は接触窓１６のエッチング工程によって侵さ
れず、このため金属化の藺導体層１８とシリコン領域１
との間に短絡が生じることがない。酸化物層２が十分に
厚ければ溝１４はどこにあってもよい。

付加的な利点は、この実施例では金属トラック１８とシ
リコン電極との交差部においてこのトラック１８は酸化
物上のすべての場所に延在し、このため交差部における
容量が減少されるということである。

以上述べた方法は、この実施例で説明したのとは別に行
うこともできる。例えば、第１図において電極３Ｂｌ−
−−ｎを酸化物で被覆し、電極３Ａ１−−−ｎと３ＣＩ
−＝−ｎとを窒化シリコンまたはその他の酸化阻止層で
被覆してもよい。この場合には、例えば電極３Ｂ１　と
３ＣＩ　はエッチング・されて接続領域２１より分離さ
れ、一方電極′３Ｂ２は領域２１と接続さ杵たままでい
斧。対応ｉ分１ご第１図、から第５図と同様符号を付し
た第６図を参照され度い。斜線で示した竺触窓つ１１出
した接触すべ、き半導体面はｌ−に交差部ｉて余しであ
る。図示の形は前の実施例と同じような処理工程で得る
ことができるが、Ｅの“場合には電極の各被覆はそのま
まにされる。

第６図に示した方法では、１６において、電極３Ｂ２上
の酸化物８内にオーバーラツプした接触窓を形成しても
よく、１５において、電極３Ａｌ−−−ｎ　と３ＣＩ−
。

−−ｎ上の酸化阻止窒化シリコン層４内に接触窓を　□
・形成してもよい。１つの共通接触窓１９を経て電極　
　□３Ｂｌ−−−ｎを接触している。この目的で、溝１
４は点４線１’４Ａで示した区域には形成されない。

高濃度ドープシリコン層３と低濃度ドープまた同じにド
ープされたシリコン層を用いてもよい。

けれどもこの場合には、工程「（第５Ｄ図）による熱酸
化の間浸漬エッチングによって除去できない酸化物層が
層５の頂上に形成されるのを防ぐために、第２の酸化阻
止層を第２シリコン層５上に設けねばならない。

第５Ａ図から第５Ｇ図の実施例では、酸化物８が形成さ
れる熱酸化以前に酸化阻止層４の突出縁部を局部的にエ
ッチングで除去することにより得られる（第５Ｃ図参照
）溝１４の極部的な不在は、別の方法によって得ること
もできる。したがって例えば、溝を形成しない区域にお
いて、熱酸化の前に酸化物縁６をエッチングによって取
除いてもよい。第５Ｂ図の状態の代わりにこ場合第１０
図の状態が得られる。それ以上の処理工程は第５Ａ図−
５Ｇ図の実施例のそれと同様である。

別の変形によれば、第５Ｆ図の状態において、溝を形成
しない区域では層４の突出縁は、エッチング後に第１１
図の状態が得られるようにエチングより保護され、エッ
チングマスクが取除かれて層３のエッチング工程の後は
第５Ｇ’図と同じ状態になる。

最後に、溝１４を形成しない区域では、酸化物層２０を
酸化阻止層４の下に設けてもよい（第１２図参照）。こ
の場合も、第５Ａ−５Ｇ図と同じ処理工程の後第５Ｇ′
図の状態が得られる。というのは、層４のエッチング工
程の後、溝を形成しない区域のシリコン層３が酸化物２
０で被覆されたままで、この酸化物がシリコン層３のエ
ッチング工程に対してマスクするからである。

本発明は以上説明した実施例に限定されるものではない
。例えば、本発明はＣＯＤ以外の装置に用いることもで
きる。更に、層２はシリコン以外の絶縁材料より成るも
のでもよく、一方酸化阻止層は、その材料が酸化シリコ
ンに対して選択的にエッチングできるものであれば、窒
化シリコンや酸窒化シリコン以外の材料より成るもので
もよい。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明方法の一実施例により得られた半導体装
置の平面図、 第２図は第１図の■−■における断面図、第３図は第１
図の■−■における断面図、第４図は第１図のＴｌ−１
’Ｖにおける断面図、第５図は郷１図に示した半導体装
置の製造の各工程における断面図、 第６図は本発明の方法の変形実施例により得られた半導
体装置の平面図、 第７図は第１図の■−■における断面図、第８図は第１
図の■−■における断面図、第９図は第１図のＩＸ−Ｉ
Ｘに右ける断面図、第１０図、第１１図、第１２図は夫
々溝のエッチングを局部的に避ける別の変形実施例を示
す図である。 １・・・シリコン層２・・・酸化シリコン層３・・・高
ドープシリコン層（第１シリコン層）３Ａ１．．３Ａ２
．３８１．３８２．３Ｃ１，３，Ｃ２・・・コプレーナ
シリコン電極 ４・・・酸化阻止層 ５・・・非ドープシリコン層（第２シリコン層）６・・
・酸化縁部分　　　　７．８・・・酸化物層９、Ｍｌ、
Ｍ２・・・ホトラッカーマスク１４・・・溝１６・・・
エッチングマスク１８・・・導体トラック　　　１９・
・・共通接触窓２０・・・酸化物　　　　　　２１・・
・接続領域２２・・・セパレーション 特許　出願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンファブリケン 代理人弁理士　杉　　村　　暁　　秀 幌 Ｃコ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ）絶縁層上に第１シリコン層、酸化阻止層および
   第２シリコン層を連続して付着し、 ｂ）第２シリコン層を多数の平行なシリコン条帯を有す
   るパターンにエッチングし、 ｃ）第２シリコン層を部分的に酸化してその酸化縁部分
   を形成し、 ｄ）酸化阻止層の被覆されてない部分をエッチングで除
   去し、 ｅ）露出した酸化シリコンをエッチングで除去し、 ｆ）酸化物層と酸化阻止層で交互に被覆された第１シリ
   コン層部分を得るために熱酸化 を行い、 ｇ）酸化阻止層の被覆されていない部分を選択的にエッ
   チングし、 ｈ）かくして露出された第１シリコン層の部分に溝をエ
   ッチングして酸化物層と酸化阻 止層とで交互に被覆されたシリコン電極を 形成する 工程を有する、接近した狭いスペースで隣接する多数の
   コプレーナシリコン電極をもった半導体の製造方法にお
   いて、 ｊ）前記のパターンは、前記の処理工程の後に、第１の
   層によって被覆された第１およ び第２シリコン層を経て相互に接続された 端部と、他方の層によって被覆された中間 の第３シリコン電極のこれ等端部で取囲ま れた部分とを有する接続領域が形成される ような形とし、 ｋ）前記の３つの電極の２つをエッチングによって接続
   領域より分離し、 ｌ）溝を少なくとも部分的に熱酸化によって酸化物で満
   たし、 ｍ）接続領域より分離されてないシリコン電極に、この
   領域内で、少なくとも１つの隣 接シリコン電極とオーバーラップするエッ チングマスクを介してこの電極を被覆する 層を選択的にエッチングすることによって 接触窓を設け、 ｎ）他の２つのシリコン電極には、接続領域の外で、こ
   れ等電極を被覆する層を選択的 にエッチングすることによって接触窓を設 ける ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 ２、少なくとも１つの接触窓の区域では溝のエッチング
   を抜かす特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、溝のエッチングを抜かすべき区域では工程（ｅ）と
   （ｆ）の間で酸化阻止層の被覆されてない部分をエッチ
   ングで除去する特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、溝のエッチングを抜かすべき区域では工程（ｇ）の
   間に酸化阻止層をエッチングに対してマスクする特許請
   求の範囲第２項記載の方法。 ５、溝のエッチングを抜かすべき区域では工程（ｃ）と
   （ｄ）の間で、シリコン層の酸化された縁部分をエッチ
   ングで除去する特許請求の範囲第２項記載の方法。 ６、溝のエッチングを抜かすべき区域では酸化阻止層の
   下にシリコン層を設ける特許請求の範囲第２項記載の方
   法。 ７、工程（ｈ）の後、接触窓を設ける区域以外の酸化阻
   止層をエッチングで除去し、次いで熱酸化を行い、続い
   てマスクなしで酸化阻止層をエッチングで除去する特許
   請求の範囲第１項から第６項の何れか１項記載の方法。 ８、第１および第２シリコン電極を被覆する１つの層は
   酸化阻止層である特許請求の範囲第１項から第７項の何
   れか１項記載の方法。 ９、工程（ｆ）と（ｇ）の間、最終的な装置において第
   １シリコン層が不在である区域の上方の第２シリコン層
   を取り除く特許請求の範囲第１項から第８項の何れか１
   項記載の方法。