(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイドウォールを有するゲート構造を複数備える半導体基板を提供する段階と、
該複数のゲート構造を被覆するように絶縁層を形成する段階と、
前記サイドウォール同士をマスクとして、前記基板を露出させるコンタクトホールを複数形成する段階と、
各コンタクトホールの夫々を部分的に充填するように各コンタクトホールの底部にて第１の伝導層を形成する段階と、
各コンタクトホールの開口を縮小するために、各コンタクトホールの内壁と前記第１の伝導層表面及び前記絶縁層表面に沿って誘電体材料からなるライナ層を形成する段階と、
前記ライナ層を、その絶縁層表面及び各コンタクトホール底部に当たる部分を除去するがその各コンタクトホール内壁に当たる部分をスペーサ―層として残すように、部分的に除去する段階と、
前記絶縁層において金属配線用溝を形成する段階と、
各コンタクトホール内の第１の伝導層の上に第２の伝導層を形成する段階とからなるコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法。
【請求項２】
金属材を各コンタクトホール内及び前記金属配線用溝に充填することにより、コンタクトプラグ及び金属配線として前記第２の伝導層を形成することを特徴とする請求項１に記載のコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法。
【請求項３】
前記第１の伝導層の高さを、該第１の伝導層がこの後に形成される金属線の下方に位置するように、調節することを特徴とする請求項１に記載のコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法。
【請求項４】
前記ライナ層の厚さは２０―４０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法。
【請求項５】
前記誘電材料はＳｉＯＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＮのうちいずれか一種からなることを特徴とする請求項４に記載のコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法。
【請求項６】
前記サイドウォール層の材質は誘電材料であることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法。
【請求項７】
前記誘電材料はＳｉ３Ｎ４、ＳｉＮ、ＳｉＯ２のうちいずれか一種からなることを特徴とする請求項６に記載のコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法。
【請求項８】
前記第１の伝導層の材質は多結晶シリコンであることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法。
【請求項９】
前記第２の伝導層の材質はタングステンまたは多結晶シリコンであることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載のコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置における短絡言わばショート現象を防止する方法に関わり、特にコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来の製造方法に係るコンタクトホールと金属配線の関係を示す図である。そのうち、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。コンタクトホール１０内に第１の伝導層８０（普段、多結晶シリコンのプラグとする）を形成した後に、所定の位置に金属配線用溝を形成する。この後、コンタクトホール１０内に第２の伝導層４０（普段、タングステンのプラグとする）を充填し、前記溝にて金属配線２０を形成する。これらの図から分かるように、コンタクトホール１０は周囲の金属配線２０に非常に近接するため、製造段階にてコンタクトホール１０が金属配線２０に近接し過ぎてショートが生じることがよくある。
【０００３】
図２は従来のアライメント失敗した場合のコンタクトホールと金属配線の関係を示す図である。そのうち、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。コンタクトホール１０は自己整合コンタクト法で形成され、図１（ｃ）に示すように、その上部の径が大きいが下部の径が小さい。このようなコンタクトホールの構造が半導体装置の小型化のネックになる。即ち、半導体装置のサイズがある程度に縮小される場合、図２（破線で示すコンタクトホール１０’）に示すように、コンタクトの上部におけるアライメントが失敗し、コンタクトホール１０’が隣の金属配線と接触または重なり合ってしまうことが十分有り得る。このため、半導体装置の良品率が大幅に低下することが避けられない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような問題点を解決するため、本発明の目的は、半導体装置におけるコンタクトホールと金属配線との短絡を防止する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明のコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法は、サイドウォールを有するゲート構造を複数備える半導体基板を提供する段階と、該複数のゲート構造を被覆するように絶縁層を形成する段階と、前記サイドウォール同士をマスクとして、前記基板を露出させるコンタクトホールを複数形成する段階と、各コンタクトホールの夫々を部分的に充填するように各コンタクトホールの底部にて第１の伝導層を形成する段階と、各コンタクトホールの開口を縮小するために、各コンタクトホールの内壁と前記第１の伝導層表面及び前記絶縁層表面に沿って誘電体材料からなるライナ層を形成する段階と、前記ライナ層を、その絶縁層表面及び各コンタクトホール底部に当たる部分を除去するがその各コンタクトホール内壁に当たる部分をスペーサ―層として残すように、部分的に除去する段階と、前記絶縁層において金属配線用溝を形成する段階と、各コンタクトホール内の第１の伝導層の上に第２の伝導層を形成する段階とからなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
前記の目的を達成して従来の欠点を除去するための課題を実行する本発明の実施例の構成とその作用を添付図面に基づき詳細に説明する。
【０００９】
図３乃至図８は本発明の実施例に係るコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法を説明する図である。先ず、図３を参照して、サイドウォール１０２を有するゲート構造１０１を複数備える半導体基板１００上に、基板１００即ち該複数のゲート構造１０１を被覆するように、絶縁層１０３を全面的に形成する。サイドウォール１０２は誘電材料を用いるが、本実施例では、Ｓｉ３Ｎ４とする。なお、サイドウォール１０２を構成する誘電材料としては、ＳｉＮ、ＳｉＯ２等も挙げられる。また、絶縁層の材質としては、絶縁材、例えば、ＢＰＳＧ（硼素・燐シリケートガラス）が用いられる。
【００１０】
次に、図４に示すように、各ゲート構造の側壁に当たるサイドウォール１０２同士をマスクとして絶縁層１０３をエッチングすることにより、隣り合うゲート構造１０１、１０１の間において、基板１００を露出させるコンタクトホール２００を複数形成する（図においてコンタクトホールが一つしか示していないが、その他のコンタクトホールは、説明上の便宜のために省略された）。該コンタクトホール２００はその底部が小さくその上部が大きい。例えば、その大きい上部の径が0.18μｍである一方、その小さい下部は、幅（後述の図９の（ｂ）参照）を0.14μｍ若しくは0.14±20％（図２Ｂの場合）、厚さ（図９の（ｃ）参照）を0. 08μｍ若しくは0.08±20％とする。
【００１１】
次に、図５に示すように、コンタクトホール２００を部分的に充填するように該コンタクトホール２００の底部にて第１の伝導層１０６を形成する。この場合、短絡を防ぐために、該第１の伝導層１０６の高さを、該層がこの後に形成される金属線の下方に位置するように、調節する必要がある。なお、該第１の伝導層の材質としては、タングステンまたは多結晶シリコン等の伝導材が用いられる。ここで、多結晶シリコンは最適である。
【００１２】
次に、図６に示すように、コンタクトホール２００の内壁と第１の伝導層１０６表面及び絶縁層１０３表面に沿って第２の絶縁層１０７（ライナ層）を形成し、コンタクトホール２００の開口を縮小する。ここで、第２の絶縁層１０７の厚さは２０―４０ｎｍであることが好ましい。また、第２の絶縁層１０７は誘電材料を用いる。該誘電材料としては、酸化物または窒化物、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮが挙げられる。本実施例では、第２の絶縁層１０７の材質はＳｉＮとする。
【００１３】
次に、図７に示すように、第２の絶縁層１０７を、その絶縁層１０３表面及びコンタクトホール底部に当たる部分のみ除去するように、部分的に除去する。このため、その残される部分（第２の絶縁層１０７のコンタクトホールの内壁に当たる部分）からライナ層１０７’（スペーサ―層）が形成される。
【００１４】
次に、絶縁層１０３における所定の位置に金属配線用溝（図示してない）を形成する。
【００１５】
最後、金属材をコンタクトホール２００内及び前記金属配線用溝に充填することにより、コンタクトプラグ及び該プラグと一体に形成される金属配線として、第２の伝導層１２０が形成される。該金属材としては、ＤＲＡＭの場合、タングステンが用いられる。タングステンは、その抵抗値が低いため、ＤＲＡＭのビット線を形成するのに最適である。なお、第２の伝導層１２０の材質は第１の伝導層１０６の材質と同様であって良いし、異なっても良い。
【００１６】
図９は本発明方法によるコンタクトホールと金属配線の関係を示す図である。図９から分かるように、本発明方法によるコンタクトホール１５は、ライナ層５０を有するため、そのサイズが従来のコンタクトホール（図１Ａの１０）のサイズより大幅に縮小された。一方、コンタクトホール１５と金属配線２５との間隔が拡大された。従って、コンタクトホール１５と金属配線２５が重なり合うことが殆どなくなり、コンタクトホール１５と金属配線２５との短絡が防止される。
【００１７】
本発明は前記実施例の如く提示されているが、これは本発明を限定するものではなく、当業者は本発明の要旨と範囲内において変形と修正をすることができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明方法によれば、コンタクトホールは、ライナ層を有するため、そのサイズが従来のコンタクトホールのサイズより大幅に縮小されると共に金属配線との間隔が拡大される。従って、コンタクトホールと金属配線が重なり合うことが殆どなくなり、コンタクトホールと金属配線との短絡が防止される。よって、半導体装置のサイズが更に縮小される場合でも、半導体装置の良品率の大幅な低下が避けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のコンタクトホールと金属配線の関係を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【図２】従来のアライメント失敗した場合のコンタクトホールと金属配線の関係を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施例に係るコンタクトホールと金属配線との短絡の防止方法の一部の段階を示す断面図である。
【図４】図３に示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図５】図４に示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図６】図５に示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図７】図６に示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図８】図７に示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図９】本発明方法によるコンタクトホールと金属配線の関係を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０、１５、２００  コンタクトホール
２０、２５  金属配線
４０、１２０  第２の伝導層／金属配線
５０、１７０’  ライナ層
６０    ゲート
７０、１０２  サイドウォール
８０、１０６  第１の伝導層
１００  半導体基板
１０３  絶縁層
１０７  第２の絶縁層（ライナ層）
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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