(57)【要約】【課題】ビット線コンタクト材料膜を直接にエッチングしてビット線コンタクトプラグを形成する方法を提供する。【解決手段】方法は、ゲート構造と、基板内にありゲート構造の両側に隣接するソース／ドレインを備えるトランジスタを含む基板を設ける段階、基板の上に導電膜を形成し、導電膜の上にビット線コンタクト材料膜を形成し、ビット線コンタクト材料膜にハードマスク膜を形成する段階、導電膜をエッチングストップ膜として用い第一エッチング工程を行い、ハードマスク膜とビット線コンタクト材料膜をエッチングし、ソース／ドレインの上にビット線コンタクトプラグを形成する段階からなる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビット線コンタクトプラグを形成する方法であって、
ゲート構造と、基板内にありゲート構造の両側に隣接するソース／ドレインを備えるトランジスタを含む基板を設ける段階、
基板の上に導電膜を形成する段階、
導電膜の上にビット線コンタクト材料膜を形成する段階、
ビット線コンタクト材料膜の上にハードマスク膜を形成する段階、
導電膜をエッチングストップ膜として用い第一エッチング工程を行い、ハードマスク膜とビット線コンタクト材料膜をエッチングし、ソース／ドレインの上にビット線コンタクトプラグを形成する段階、からなることを特徴とするビット線コンタクトプラグの形成方法。
【請求項２】
前記基板は半導体基板であることを特徴とする請求項１記載のビット線コンタクトプラグの形成方法。
【請求項３】
前記導電膜は窒化チタン、チタンまたはその他の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１記載のビット線コンタクトプラグの形成方法。
【請求項４】
前記ビット線コンタクト材料膜はタングステンを含むことを特徴とする請求項１記載のビット線コンタクトプラグの形成方法。
【請求項５】
前記ビット線コンタクト材料膜の膜厚は３５０ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１記載のビット線コンタクトプラグの形成方法。
【請求項６】
前記ハードマスク膜は酸化物を含むことを特徴とする請求項１記載のビット線コンタクトプラグの形成方法。
【請求項７】
前記方法は第一エッチングを行った後、
ビット線コンタクトプラグの側壁を被覆する酸化物パッシベーション膜を形成する段階、
第二エッチング工程を行い露出した導電膜を除去する段階、
ハードマスク膜を除去する段階、
ゲート構造とビット線コンタクトプラグを被覆する誘電膜を形成する段階、
上記誘電膜を選択的に除去してビット線コンタクトプラグを露出させる段階、を更に含むことを特徴とする請求項１記載のビット線コンタクトプラグの形成方法。
【請求項８】
前記第二エッチング工程はウェットエッチングであることを特徴とする請求項７記載のビット線コンタクトプラグの形成方法。
【請求項９】
前記誘電膜はドープされたシリケートガラスを含むことを特徴とする請求項７記載のビット線コンタクトプラグの形成方法。
【請求項１０】
前記誘電膜はＢＰＳＧ（ホウ素燐シリケートガラス）を含むことを特徴とする請求項７記載のビット線コンタクトプラグの形成方法。
【請求項１１】
トランジスタ構造であって、
基板と、
基板上に設けられ、ゲート構造と、基板内にありゲート構造の両側に隣接するソース／ドレインを備えるＭＯＳ（金属酸化物半導体）構造と、
基板上に設けられ、ゲート構造を一部被覆しながらソース／ドレインまで延在し、ソース／ドレインと電気的に接続する金属導電膜と、
金属導電膜の上に設けられ、金属導電膜と直接に接触するビット線コンタクトプラグと、
前記ビット線コンタクトプラグと別のビット線コンタクトプラグとの間に設けられる誘電膜とを含むことを特徴とするトランジスタ構造。
【請求項１２】
前記基板は半導体基板であることを特徴とする請求項１１記載のトランジスタ構造。
【請求項１３】
前記金属導電膜は窒化チタンを含むことを特徴とする請求項１１記載のトランジスタ構造。
【請求項１４】
前記金属導電膜はチタンを含むことを特徴とする請求項１１記載のトランジスタ構造。
【請求項１５】
前記ビット線コンタクトプラグは金属を含むことを特徴とする請求項１１記載のトランジスタ構造。
【請求項１６】
前記金属はタングステンであることを特徴とする請求項１５記載のトランジスタ構造。
【請求項１７】
前記誘電膜はドープされたシリケートガラスを含むことを特徴とする請求項１１記載のトランジスタ構造。
【請求項１８】
前記誘電膜はＢＰＳＧ（ホウ素燐シリケートガラス）を含むことを特徴とする請求項１１記載のトランジスタ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はビット線コンタクトプラグを形成する方法に関し、特にビット線コンタクト材料膜を直接にエッチングしてビット線コンタクトプラグを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体工程で製作されたゲート、ソース、ドレインを備えたトランジスタは、他の素子と電気的に接続するためコンタクトプラグを必要とする。従来は、トランジスタにＢＰＳＧ（ホウ素燐シリケートガラス）膜を形成し、更にフォトレジストでコンタクトプラグの位置を定め、ＢＰＳＧ膜をエッチングして導電材料を埋め込むことで、ビット線コンタクトプラグを製作する。
【０００３】
しかし、線幅が微細になると、コンタクトプラグの位置を定めるときに誤差が生じ、コンタクトホールを所定の位置に形成できず、ゲート構造の絶縁性を破壊して素子を無効化するおそれがある。したがって、微細線幅に適するビット線コンタクトプラグの形成方法が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記問題を解決するため、ビット線コンタクト材料膜を直接にエッチングしてビット線コンタクトプラグを形成する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はビット線コンタクトプラグを形成する方法を提供する。該方法は、ゲート構造と、基板内にありゲート構造の両側に隣接するソース／ドレインとを備えるトランジスタを含む基板を設ける段階、基板の上に導電膜を形成し、導電膜の上にビット線コンタクト材料膜を形成し、ビット線コンタクト材料膜にハードマスク膜を形成する段階、導電膜をエッチングストップ膜として用い第一エッチング工程を行い、ハードマスク膜とビット線コンタクト材料膜をエッチングし、ソース／ドレインの上にビット線コンタクトプラグを形成する段階、からなる。
【０００６】
望ましくは、第一エッチング工程の後、本発明の方法は、酸化物パッシベーション膜を形成しビット線コンタクトプラグの側壁を被覆する段階、第二エッチング工程を行い露出した導電膜を除去する段階、ハードマスク膜を除去する段階、誘電膜を形成しゲート構造とビット線コンタクトプラグとを完全に被覆する段階、及び誘電膜を選択的に除去しビット線コンタクトプラグを露出する段階、を更に含む。
【０００７】
本発明は更にトランジスタ構造を提供する。該トランジスタ構造は、基板と、基板上に設けられ、ゲート構造と、基板内にありゲート構造の両側に隣接するソース／ドレインとを備えるＭＯＳ（金属酸化物半導体）構造と、基板上に設けられ、ゲート構造を一部被覆しながらソース／ドレインまで延在し、ソース／ドレインと電気的に接続する金属導電膜と、金属導電膜の上に設けられ、金属導電膜と直接に接触するビット線コンタクトプラグと、ビット線コンタクトプラグの間に設けられる誘電膜とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、ビット線コンタクトプラグを形成する方法及び金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）構造を提供する。本発明は、最初にエッチングストップ膜として導電膜を形成し、次にビット線コンタクト金属膜を直接エッチングしコンタクトプラグの位置を決定するので、ゲート構造の絶縁性の破壊及び従って素子の無効化を引き起こす誤差の問題が回避される。
本発明によるトランジスタ構造は導電膜を含み、ビット線コンタクトプラグは導電膜を介してソース／ドレインと電気的に接続する。当該導電膜はパッシベーション膜として機能し、素子をエッチングから守り、ゲート構造の絶縁性が破壊され、素子が無効になることを防ぐ効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
かかる方法及び構造の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照にして以下に説明する。
【００１０】
本発明はビット線コンタクトプラグを形成する方法と、ＭＯＳ（金属酸化物半導体）構造を提供する。該方法は、ＭＯＳ構造に導電膜を形成してエッチングストップ膜とし、ゲート構造を誤ってエッチングして絶縁性を破壊することを防ぐことができる。なお、本発明はコンタクト窓を形成せず、ビット線コンタクト材料を直接にエッチングしてコンタクトプラグの位置を定めるため、小寸法の半導体工程に適する。
【００１１】
図１から図６を参照する。図１から図６は本発明によるビット線コンタクトプラグの形成方法を表す説明図である。まずは図１に示すように、基板１００にトランジスタ１０１を形成する。トランジスタ１０１は、従来のゲート構造１０２と、ゲート構造１０２の両側にある基板１００の中に設けられるソース／ドレイン１０３を含む。基板１００はシリコンなどの半導体材料からなり、トランジスタ１０１を半導体基板１００に形成する方法は特定の方法に限らない。
【００１２】
次に図２に示すように、基板１００に導電膜１０４、ビット線コンタクト材料膜１０５及びハードマスク膜１０６を形成する。導電膜１０４はチタン、窒化チタンまたは他の化合物などの金属材料を膜厚１０〜４０ｎｍにしたものであり、望ましくはＰＶＤ（物理気相成長）法で製作される。ビット線コンタクト材料膜１０５はタングステンなどの金属材料を膜厚３５０〜５００ｎｍにしたものであり、望ましくはＣＶＤ（化学気相成長）法で製作される。ハードマスク膜１０６はシリコン酸化物などの酸化物を膜厚５００〜７００ｎｍにしたものであり、望ましくはＣＶＤ法で製作される。
【００１３】
次に図３に示すように第一エッチング工程を実行する。詳しく言えば、フォトレジスト１０７でビット線コンタクトプラグ１０８を定めるとともに、導電膜１０４をエッチングストップ膜としてＣｘＦｙ／ＣＨｘＦｙの混合ガスでハードマスク膜１０６をエッチングし、更にＨＢｒ／Ｃｌ２／ＮＦ３の混合ガスでビット線コンタクト材料膜１０５をエッチングし、ソース／ドレイン１０３にビット線コンタクトプラグ１０８を形成する。
【００１４】
本発明はトランジスタ１０１に導電膜１０４を形成してエッチングストップ膜とするため、後続のエッチング工程に誤差が生じてもゲート構造の絶縁性が破壊されることはない。なお、本発明はコンタクト窓を形成せず、ビット線コンタクト材料膜１０５を直接にエッチングしてビット線コンタクトプラグ１０８の位置を定める。それと比べ、コンタクト窓を必要とする従来の技術はアスペクト比が大きいため、エッチングプロファイルの生成、精密制御の困難、断面積不足、エッチング副産物の残留など種々の問題を抱えている。ビット線コンタクト材料膜１０５を直接にエッチングし、ビット線コンタクトプラグ１０８の位置を定める本発明の方法は、アスペクト比の高いコンタクトホールを形成しなくても済むため、小寸法の半導体工程に適する。
【００１５】
ビット線コンタクトプラグ１０８と他のビット線コンタクトプラグ（示されない）との間の電気的接続を確立するため、本発明は第一エッチング工程を行った後に、図４に示すようにビット線コンタクトプラグ１０８の側壁を被覆する膜厚２０〜３０ｎｍの酸化物パッシベーション膜１０９を形成する。酸化物パッシベーション膜１０９は、フォトレジスト１０７を灰化法などの方法で剥ぎ取って酸化物膜を均一に堆積し、更に異方性ドライエッチング法で導電膜１０４上の酸化物膜を除去することで製作される。異方性ドライエッチングを実行すると、ハードマスク膜１０６は図４に示すように角がとられる。
【００１６】
次に第二エッチング工程で露出した導電膜１０４を除去する。第二エッチング工程は望ましくは、金属を選択的に除去するウェットエッチング工法（例えばＡＰＭエッチング剤で導電膜１０４を除去）である。
【００１７】
ハードマスク膜１０６を除去した後、図５に示すようにゲート構造１０２とビット線コンタクトプラグ１０８を被覆する誘電膜１１０を形成する。誘電膜１１０は望ましくはＣＭＰ（化学的機械研磨）法で平坦化される。誘電膜１１０はＢＰＳＧなどドープされたシリケートガラスを含み、その膜厚はビット線コンタクトプラグ１０８の厚さと金属膜の総膜厚によって決まる。
【００１８】
次に図６に示すようにフォトレジストでビット線コンタクトプラグ１０８の露出領域１１１を定め、更にエッチング法で誘電膜１１０を選択的に除去する。ビット線コンタクトプラグ１０８と他のビット線コンタクトプラグ（示されない）との間の電気的接続を確立するため、露出領域１１１にはタングステンなどの導電材料を埋め込むことができる。
【００１９】
図７は本発明による別のトランジスタ構造を表す。トランジスタ構造２００は基板２１０と、ＭＯＳ（金属酸化物半導体）構造２２０と、金属導電膜２３０と、ビット線コンタクトプラグ２４０と、誘電膜２５０を含む。
【００２０】
基板２１０はシリコンなどの半導体材料からなる。ＭＯＳ構造２２０を半導体基板２１０に形成する方法は特定の方法に限らない。
【００２１】
ＭＯＳ構造２２０はゲート構造２２１と、ゲート構造の両側にある基板の中に設けられるソース／ドレイン２２２を含む。
【００２２】
金属導電膜２３０はゲート構造２２１を一部被覆しながら、ソース／ドレイン２２２まで延在している。金属導電膜２３０はチタン、窒化チタンまたは他の化合物などの金属材料からなり、その膜厚は望ましくは１０〜４０ｎｍである。金属導電膜２３０はソース／ドレイン２２２と電気的に接続しながら、ゲート構造２２１の一部をエッチングから守る。
【００２３】
金属導電膜２３０の上にあるビット線コンタクトプラグ２４０は金属導電膜２３０と直接に接触する。ソース／ドレイン２２２と電気的に接続されるビット線コンタクトプラグ２４０はタングステンなどの金属材料からなり、その膜厚は３５０〜５００ｎｍである。
【００２４】
誘電膜２５０はコンタクトプラグ２４０と別の隣接するビット線コンタクトプラグ（示されない）との間の隙間を埋め、コンタクトプラグ２４０の電気的絶縁を確保する。誘電膜２５０は望ましくはＢＰＳＧなどドープされたシリケートガラスであり、その膜厚はビット線コンタクトプラグ２４０の厚さによって決まる。
【００２５】
以上は本発明に好ましい実施例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、本発明の精神の下においてなされ、本発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は従来の導電膜をパッシベーション膜とすることを内容とし、実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるビット線コンタクトプラグの形成方法の好適な実施例を表す説明図である。
【図２】本発明によるビット線コンタクトプラグの形成方法の好適な実施例を表す説明図である。
【図３】本発明によるビット線コンタクトプラグの形成方法の好適な実施例を表す説明図である。
【図４】本発明によるビット線コンタクトプラグの形成方法の好適な実施例を表す説明図である。
【図５】本発明によるビット線コンタクトプラグの形成方法の好適な実施例を表す説明図である。
【図６】本発明によるビット線コンタクトプラグの形成方法の好適な実施例を表す説明図である。
【図７】本発明によるトランジスタ構造の好適な実施例を表す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１００                基板
１０１                トランジスタ
１０２                ゲート構造
１０３、２２２        ソース／ドレイン
１０４                導電膜
１０５                ビット線コンタクト材料膜
１０６                ハードマスク膜
１０７                フォトレジスト
１０８、２４０        ビット線コンタクトプラグ
１０９                酸化物パッシベーション膜
１１０、２５０        誘電膜
１１１                露出領域
２００                トランジスタ構造
２１０                基板
２２０                ＭＯＳ構造
２２１                ゲート構造
２３０                金属導電膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008277722.tif 000008
【図７】
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