專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法，特別涉及具有多層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制造方法。


圖1A到1F是半導(dǎo)體器件的截面圖，描述制造半導(dǎo)體器件例如SRAM的常規(guī)方法的各個步驟。
如圖1A所示，厚度在200nm到500nm范圍內(nèi)的二氧化硅膜2形成在半導(dǎo)體襯底1上。該二氧化硅膜2確定欲形成的半導(dǎo)體器件所占的區(qū)域。然后，二氧化硅膜作為柵氧化膜3以4nm到10nm范圍內(nèi)的厚度形成在器件形成區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體襯底1上。然后，在該制品上淀積總厚度范圍為50nm到300nm的多晶硅膜和折射硅化物膜。此多層結(jié)構(gòu)將制成柵電極或第一布線層。此后，再在該多層結(jié)構(gòu)上淀積厚度為50nm到200nm的氮化硅膜5。
已構(gòu)圖的光刻膠(未示出)形成在氮化硅膜5上，并用該已構(gòu)圖的光刻膠作為掩模腐蝕氮化硅膜5。接著，多晶硅膜和折射硅化物膜的多層結(jié)構(gòu)被腐蝕，從而形成柵電極4。然后，在氮化硅膜5和柵電極4的周圍形成氮化硅制成的側(cè)壁6。此后，第一層間絕緣膜7就完全淀積在該制品上。圖1A表示這樣形成的中間產(chǎn)品。
然后，如圖1B所示，已構(gòu)圖的光刻膠10B形成在第一層間絕緣膜7上，接著通過各向異性腐蝕形成共用接觸孔8。這樣形成的共用接觸孔8通到柵電極4，和半導(dǎo)體襯底1。
去掉光刻膠10B之后，多晶硅或SIPOS膜11作為第二布線層以厚度為20nm到100nm形成在該制品上。SIPOS是“半絕緣多晶硅”的縮寫，指一般用化學(xué)汽化淀積(CVD)合成的SiH4和N2O的混合物。SIPOS一般用于形成高電阻的負載元件。形成多晶硅或SIPOS膜11之后，構(gòu)圖的光刻膠12B形成在多晶硅或SIPOS膜11上，如圖1C所示。
接下來，用構(gòu)圖的光刻膠12B作為掩模對多晶硅或SIPOS膜11進行各向異性腐蝕，從而形成電阻層14和VCC布線層13，如圖1D所示。電阻層14覆蓋第一接觸孔8的內(nèi)表面，由此與柵電極4和半導(dǎo)體襯底1接觸。VCC布線層13位于柵電極4的上面。
去掉構(gòu)圖的光刻膠12B之后，第二層間絕緣膜16淀積在該制品上。然后，如圖1D所示，構(gòu)圖的光刻膠17B形成在第二層間絕緣膜16上，接著以構(gòu)圖的光刻膠17B作為掩模，對第一和第二層間絕緣膜7和16以及氮化硅膜5進行各向異性腐蝕，從而形成第二接觸孔19B。如圖1D所示，第二接觸孔19B通到柵電極14。
去掉構(gòu)圖光刻膠17B之后，另一構(gòu)圖光刻膠17C形成在第二層間絕緣膜16上。然后，通過用構(gòu)圖光刻膠17C作為掩模進行各向異性腐蝕部分去掉第一和第二層間絕緣膜16和17，以形成第三接觸孔18，如圖1E所示。形成在半導(dǎo)體襯底1中的擴散層(未示出)暴露于如此形成的第三接觸孔18。用于形成第三接觸孔18的腐蝕是通過對氮化硅膜5和6的足夠高的選擇比率進行的。因此，即使第三接觸孔18疊加在柵電極4上，也可以在柵電極4和形成在第三接觸孔18中的后面提到的接觸塞之間防止短路，因為柵電極4完全被氮化硅膜5和6覆蓋。
再如圖1F所示，去掉光刻膠17C之后，第二接觸孔19B和第三接觸孔18用鎢填充，以在其中形成鎢塞20。然后，已構(gòu)圖的鋁布線層21作為第三布線層形成在第二層間絕緣膜16上，并與鎢塞20接觸，如圖1F所示。
在上述制造半導(dǎo)體器件的方法中，用于防止在接觸塞20和柵電極4之間短路而在柵電極4上形成氮化硅膜5，是為了對著柵電極4以自定位方式形成位于擴散層之上的接觸塞20。因而，通到柵電極4的第二接觸孔19B必須獨立于通到擴散層上方的襯底1的第三接觸孔18而形成。這就要求增加掩模的數(shù)量，因而導(dǎo)致制造成本的增加和制造成品率的降低。
另一半導(dǎo)體器件布局已由S.Horiba等人提出的，名稱為“用于穩(wěn)定低壓工作的帶有不穩(wěn)定抑制技術(shù)的對稱交叉(Symmetric Diagonal)驅(qū)動器晶體管SRAM”，該論文公開于1996學(xué)術(shù)討論會VLSI技術(shù)摘要，第144布-145頁。已提出的用于低壓SRAM工作的對稱交叉驅(qū)動器晶體管(SDDT)單元展示了高標準公差。這種對稱單元布局就是所謂的實質(zhì)上抑制一對單元晶體管特性中的不平衡性。
鑒于制造半導(dǎo)體器件的常規(guī)方法的上述問題，本發(fā)明的目的是提供制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法能避免所使用的掩模數(shù)量的增加，因而在接觸孔以自定位形式形成時，通過同時形成通到柵電極的接觸孔和通到擴散層的接觸孔而使制造成品率提高。本發(fā)明的另一目的是提供用該方法制造的半導(dǎo)體器件。
所提供的制造半導(dǎo)體器件的方法包括下列步驟(a)在半導(dǎo)體襯底上形成第一布線層，此第一布線層由絕緣膜包圍覆蓋；(b)在步驟(a)所得到的制品上形成第一層間絕緣膜；(c)形成通到半導(dǎo)體襯底的接觸孔；(d)在步驟(c)所得的制品上形成第二布線層；(e)在步驟(d)所得制品上形成第二層間絕緣膜；(f)形成通到第二布線層的另一接觸孔；(g)再形成通到半導(dǎo)體襯底的另一接觸孔，(h)在每個接觸孔中形成接觸塞；和(i)在第二層間絕緣膜上形成第三布線層，從而與接觸塞接觸，其特征在于，通到半導(dǎo)體襯底的第一接觸孔和通到第一布線層的第二接觸孔是同時在步驟(c)中形成的，而通到半導(dǎo)體襯底的第三接觸孔和通到第二布線層的第四接觸孔是同時在步驟(f)中形成的。
最好是，所形成的第二布線層具有在第一層間絕緣膜上延伸的延伸部分，第四接觸孔通到該延伸部分。例如，第二布線層可以是由多晶硅或半絕緣多晶硅制成。
最好是，第三和第四接觸孔是通過對絕緣膜以等于或高于10的選擇率的各向異性腐蝕而形成的。最好所形成的第二布線層具有第一部分，與第一布線層和半導(dǎo)體襯底接觸的第二部分，以及與第一布線層接觸的第三部分，并使第二部分具有比第一和第三部分高的電阻。最后，第二部分可以是非摻雜的，或者是以比第一和第三部分的摻雜劑量低的劑量注入的。
第一接觸孔可以設(shè)計成通到半導(dǎo)體襯底和通到第一布線層。
所述半導(dǎo)體器件包括(a)半導(dǎo)體襯底，(b)形成在半導(dǎo)體襯底上并完全被絕緣膜覆蓋的第一布線層，(c)形成在半導(dǎo)體襯底和第一布線層之上的第一層間絕緣膜，所形成的第一層間絕緣膜帶有通到半導(dǎo)體襯底的第一接觸孔和通到第一布線層的第二接觸孔，(d)形成在第一接觸孔的內(nèi)表面上的第二布線層，(e)形成在第一層間絕緣膜上的第二層間絕緣膜，并形成有通到半導(dǎo)體襯底的第三接觸孔和通到第一布線層的第四接觸孔，和(f)形成在第二層間絕緣膜上的第三布線層，其與半導(dǎo)體襯底通過第三接觸孔形成電接觸，并通過第四接觸孔與第二布線層電接觸，其特征在于，第二布線層還形成在第二接觸孔的內(nèi)表面上，并與第一布線層接觸。
最好是，第二布線層形成有在第一層間絕緣層上延伸的延伸部分，所形成的第四接觸孔通到第二布線層的延伸部分。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，完全被絕緣膜覆蓋的第一布線層與第二布線層電連接，第二布線層又與第三布線層電連接。因此，不再需要將第三布線層與完全被絕緣膜覆蓋的第一布線層之間電連接。這就使第三布線層與半導(dǎo)體襯底和第二布線層二者的電接觸成為可能，因而避免了用于制造半導(dǎo)體器件的掩模數(shù)量的增加，而制造成品率提高。
圖1A到1F是半導(dǎo)體器件的截面圖，表示制造這種半導(dǎo)體器件的常規(guī)方法的各個步驟。
圖2A到2F也是半導(dǎo)體器件的截面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例制造這種半導(dǎo)體器件的方法的各個步驟。
圖3A到3F也是半導(dǎo)體器件的截面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例制造這種半導(dǎo)體器件的方法的各個步驟。
下面通過優(yōu)選實施例描述本發(fā)明，在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明被用于具有作為負載元件的電阻器的SRAM單元。
圖2A到2F表示根據(jù)第一實施例制造的半導(dǎo)體器件。
如圖2A所示，厚度在200nm到500nm范圍內(nèi)的厚二氧化硅膜2形成在半導(dǎo)體襯底1上。該二氧化硅膜2確定為形成半導(dǎo)體器件而包圍的器件形成區(qū)域。然后，將制成柵氧化膜3的二氧化硅膜以厚度范圍為4nm到10nm形成在器件形成區(qū)域中的半導(dǎo)體襯底上。此后，包括多晶硅膜和折射硅化物膜的多層結(jié)構(gòu)以總厚度為50nm到300nm形成在該制品之上。此多層結(jié)構(gòu)將制成柵電極或第一布線層。再在此多層結(jié)構(gòu)上淀積厚度為50nm到200nm的氮化硅膜5。
在氮化硅膜5上形成已構(gòu)圖的光刻膠(未示出)，然后用該構(gòu)圖的光刻膠作為掩模對氮化硅膜5進行腐蝕。接著，多晶硅膜和折射硅化膜的多層結(jié)構(gòu)被腐蝕從而形成柵電極4，作為第一布線層。去掉構(gòu)圖光刻膠后，氮化硅制成的側(cè)壁6形成在氮化硅膜5和柵電極4的周圍。然后第一層間絕緣膜7完全淀積在該制品上。圖2A表示如此形成的中間成品。
再如圖2B所示，已構(gòu)圖的光刻膜10形成在第一層間絕緣膜7上，接著通過各向異性腐蝕從而同時形成共用的或第一接觸孔8和第二接觸孔9。用于形成第一和第二接觸孔8和9的腐蝕是通過在氮化硅膜5，6和二氧化硅膜之間足夠小的選擇比率進行的。結(jié)果，第二接觸孔9通到柵電極4。共用的或第一接觸孔8通到柵電極4和半導(dǎo)體襯底1。
去掉光刻膠10之后，多晶硅或SIPOS膜11作為第二布線層以厚度20nm到100nm淀積在該制品上。然后，用于形成負載層14，VCC布線層13和接觸焊盤15的構(gòu)圖光刻膠12形成在多晶硅或SIPOS膜11上上，如圖2C所示。
然后用構(gòu)圖光刻膠2作掩模對多晶硅或SIPOS膜11進行各向異性腐蝕，從而形成作為第一部分的VCC布線層13，作為第二部分的負載層14，和作為第三部分的接觸焊盤15，如圖2D所示。負載層14覆蓋第一接觸孔8的內(nèi)表面，由此形成與柵電極4和半導(dǎo)體襯底1的接觸。VCC布線層13位于柵電極4之上。接觸焊盤15覆蓋第二接觸孔9的內(nèi)表面，由此形成與柵電極4或第一布線層接觸。負載層14是非摻雜的，或者是用在1×1012cm-2到1×1014cm-2范圍內(nèi)的相對較低劑量的磷離子注入。而VCC布線層13和接觸焊盤15用5×1014cm-2到6×1016cm-2范圍的較高劑量的磷摻雜。結(jié)果，負載層14的電阻比VCC布線層13和接觸焊盤5的電阻高。
去掉構(gòu)圖光刻膠12后，第二層間絕緣膜16淀積在該制品之上，如圖2D所示。然后構(gòu)圖光刻膠17形成在第二層間絕緣膜16上，并用構(gòu)圖光刻膠17作掩模各向異性腐蝕第一和第二層間絕緣膜7和16，從而形成第三接觸孔18和第四接觸孔19。各向異性腐蝕是通過對氮化硅膜5以相等于或大于10的選擇比率進行的。如圖2E所示，第三接觸孔18通到形成在半導(dǎo)體襯底1中的擴散層(未示出)上的半導(dǎo)體襯底1，而第四接觸孔19通到柵電極4或第一布線層。
再如圖2F所示，去掉光刻膠17后，用鎢填充第三和第四接觸孔18和19，以在其中形成鎢塞20。然后作為第三布線層的構(gòu)圖鋁布線層21形成在第二層間絕緣膜16上，并與鎢塞20接觸，如圖2F所示。
在這樣制造的半導(dǎo)體器件中，當(dāng)共用的第一接觸孔8形成時，同時也形成第二接觸孔9從而通到柵電極4。當(dāng)VCC布線層13形成時，同時在柵電極4的上方形成接觸焊盤15。另外，在第三接觸孔18形成時，同時第四接觸孔19形成在接觸焊盤15上方。因此，上述第一實施例使用同時在柵電極上形成接觸孔和在形成在半導(dǎo)體襯底中的擴散層上形成接觸孔成為可能。這就使制造半導(dǎo)體器件使用的掩模的數(shù)量與接觸孔不是同時形成而是分開形成的情況相比減少了。結(jié)果，制造半導(dǎo)體器件的制造成品率提高。
圖3A到3F表示根據(jù)第二實施例制造的半導(dǎo)體器件。根據(jù)第二實施例的半導(dǎo)體器件不同于根據(jù)第一實施例的上述半導(dǎo)體器件，在第二實施例中，接觸焊盤15A形成有在第一層間絕緣層7上延伸的延伸部分15B。第四接觸孔19A被形成通到接觸焊盤15A的延伸部分15B。鋁布線層21通過接觸塞20和接觸焊盤15A的延伸部分15B與柵電極4電連接。
上述第二實施例使用于制造半導(dǎo)體器件的掩模的數(shù)量與接觸孔不是同時形成而是分開形成的情況相比減少了，這與第一實施例相同。另外，由于接觸焊盤15A形成有延伸部分15B，所以在形成第四接觸孔19A處，在延伸部分15B的長度內(nèi)可以變化。這就使設(shè)計半導(dǎo)體器件的可設(shè)計性提高。
通過對優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明具有兩個主要優(yōu)點。一個是，掩模數(shù)量減少了，因而制造成本降低，制造成品率提高了。這是因為柵電極上的接觸孔是與擴散層上的接觸孔同時形成的。另一個是，借助于與VCC布線層同時形成的接觸焊盤的延伸部分而使在柵電極上形成接觸孔更可設(shè)計性得到保證。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括下列步驟(a)在半導(dǎo)體襯底上形成第一布線層(4)，所述第一布線層(4)被絕緣膜(5，6)圍繞覆蓋；(b)在步驟(a)中所得制品上形成第一層間絕緣膜(7)；(c)形成通到所述半導(dǎo)體襯底(1)的接觸孔；(d)在步驟(c)所得制品上形成第二布線層(11)；(e)在步驟(d)所得制品上形成第二層間絕緣膜(16)；(f)形成通到所述第二布線層(11)的另一接觸孔；(g)再形成通到所述半導(dǎo)體襯底(1)的另一接觸孔；(h)在每個所述接觸孔中形成接觸塞(20)；以及(i)在所述第二層間絕緣膜(16)上形成第三布線層(21)，并與所述接觸塞(20)接觸，其特征在于，通到所述半導(dǎo)體襯底(1)的第一接觸孔(8)和通到所述第一布線層(4)的第二接觸孔(9，9A)是同時在所述步驟(c)中形成的，通到所述半導(dǎo)體襯底(1)的第三接觸孔(18)和通到所述第二布線層(11)的第四接觸孔(19，19A)是同時在所述步驟(f)中形成的。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所形成的所述第二布線層(11)具有在所述第一層間絕緣膜(7)上延伸的延伸部分(15B)，所述第四接觸孔(19A)通到所述延伸部分(15B)。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其中所述第二布線層(11)是由多晶硅或半絕緣多晶硅制成。
4.如權(quán)利要求1或2的方法，其中所述第三和第四接觸孔(18，19，19A)是通過用對所述絕緣膜(5，6)等于或大于10的選擇比率的各向異性腐蝕形成的。
5.如權(quán)利要求1或2的方法，其中形成的所述第二布線層(11)具有第一部分(13)，與所述第一布線層(4)和所述半導(dǎo)體襯底(1)接觸的第二部分(14)，以及與所述第一布線層(11)接觸的第三部分(15，15A)，而所述第二部分(14)的電阻比所述第一和第三部分(13，15，15A)的電阻高。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中形成的所述第二部分(14)是非摻雜的，或者以比所述第一和第三部分(13，15，15A)低的劑量注入的。
7.如權(quán)利要求1或2的方法，其中形成的所述第一接觸孔(8)通到所述半導(dǎo)體襯底(1)，以及通到所述第一布線層(4)。
8.一種半導(dǎo)體器件包括(a)半導(dǎo)體襯底(1)；(b)形成在所述半導(dǎo)體襯底(1)上并完全被絕緣膜(5，6)覆蓋的第一布線層(4)；(c)形成在所述半導(dǎo)體襯底(1)和所述第一布線層(4)上的第一層間絕緣膜(7)，所述第一層間絕緣膜(7)形成有通到所述半導(dǎo)體襯底(1)的第一接觸孔(8)和通過所述第一布線層(4)的第二接觸孔(9，9A)；(d)形成在所述第一接觸孔(8)的內(nèi)表面上的第二布線層(11)；(e)形成在所述第一層間絕緣膜(7)上的第二層間絕緣膜(16)，其形成有通到所述半導(dǎo)體襯底(1)的第三接觸孔(18)和通到所述第一布線層(4)的第四接觸孔(19，19A)；和(f)形成在所述第二層間絕緣膜(16)上的第三布線層(21)，其通過所述第三接觸孔(18)與所述半導(dǎo)體襯底(1)電性接觸，通過所述所述第四接觸孔(19，19A)與所述第二布線層(11)電性接觸，其特征在于，所述第二布線層(11)還形成在所述第二接觸孔(9，9A)的內(nèi)表面上，并與所述第一布線層(4)接觸。
9.如權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中所述第二布線層(11)形成有在所述第一層間絕緣層(16)上延伸的延伸部分(15B)，所形成的第四接觸孔(19A)通到所述第二布線層(15A)的所述延伸部分(15B)。
10.如權(quán)利要求8或9的半導(dǎo)體器件，其中所述第一接觸孔(8)還通到所述第一布線層(4)。
11.如權(quán)利要求8或9的半導(dǎo)體器件，其中所述第二布線層(11)是由多晶硅或半絕緣多晶硅制成。
12.如權(quán)利要求8或9的半導(dǎo)體器件，其中所形成的所述第二布線層(11)具有第一部分(13)，與所述第一布線層(4)和所述半導(dǎo)體襯底(1)接觸的第二部分(14)，以及與所述第一布線層(4)接觸的第三部分(15)，而所述第二部分(14)的電阻比所述第一和第三部分(13，15)的電阻高。
13.如權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中所述第二部分(14)是非摻雜的，或者是以比所述第一和第三部分(13，15)低的劑量注入的。
全文摘要
提供制造半導(dǎo)體器件的方法,其特征在于,通到半導(dǎo)體襯底(1)的第一接觸孔(8)和通到第一布線層(4)的第二接觸孔(9,9A)是同時在第三步驟中形成的,通到半導(dǎo)體襯底(1)的第三接觸孔(18)和通到第二布線層(11)的第四接觸孔(19,19A)是同時在第六步驟中形成的。上述方法減少了制造半導(dǎo)體器件所使用的掩模的數(shù)量,并使成品率提高,在柵極上形成接觸孔的可設(shè)計性提高。
文檔編號H01L21/60GK1193814SQ98100729
公開日1998年9月23日 申請日期1998年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月14日
發(fā)明者高橋壽史 申請人:日本電氣株式會社