專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。
上述的半導(dǎo)體裝置中，在層間絕緣膜102中形成接觸孔111，用以將MOS晶體管120的源/漏區(qū)103中的一個跟層間絕緣膜102上形成的金屬布線層(未作圖示)連接。具體如

圖13所示，用形成了層間絕緣膜102的、制作了圖案的光刻膠膜112作為掩模，對層間絕緣膜102有選擇地進(jìn)行干法蝕刻，形成從層間絕緣膜102的上表面至半導(dǎo)體基片100的接觸孔111。此時，如果接觸孔111的位置偏離，接觸孔111就可穿過源/漏區(qū)103到達(dá)阱區(qū)190；在這種情況下，向接觸孔111內(nèi)充填金屬材料，在層間絕緣膜102上形成跟該金屬材料連接的金屬布線層；金屬布線層和阱區(qū)190相互連接。
為了避免金屬布線層和阱區(qū)190之間發(fā)生短路，在接觸孔111形成后，采用在接觸孔111底部出現(xiàn)的阱區(qū)190內(nèi)形成跟源/漏區(qū)103同一導(dǎo)電型的擴(kuò)散層即此處的P型擴(kuò)散層的方法。這種方法稱為“SAC(Self Aligned Contact自對準(zhǔn)接觸)注入法”。
另一方面，對應(yīng)市場的進(jìn)一步縮小尺寸的要求，用上述LOCOS方法就難以應(yīng)付，于是采用了STI(Shallow Trench Isolation淺槽絕緣)方法作為元件分離方法。但是，這種STI方法中，由于為在元件之間進(jìn)行隔離而在半導(dǎo)體基片100上形成的溝槽很陡峭，即使用SAC注入法來解決上述問題，也難以在接觸孔111底部出現(xiàn)的阱區(qū)190內(nèi)形成均勻的P型擴(kuò)散層。為了應(yīng)付這樣的問題，傳統(tǒng)技術(shù)中采用如圖14所示的方法在MOS晶體管120形成后，為將該MOS晶體管120的柵極結(jié)構(gòu)110的表面覆蓋，在半導(dǎo)體基片100上形成阻擋膜(stopper film)115；然后在該阻擋膜115上形成層間絕緣膜102。該阻擋膜例如可以是氮化硅膜，它在層間絕緣膜102上形成接觸孔時承擔(dān)蝕刻阻擋的任務(wù)。再有，圖14以及后面的圖15，是模式表示采用了取代圖13所示的半導(dǎo)體裝置中的LOCOS分離膜101的STI分離膜113的半導(dǎo)體裝置的截面圖。
如圖14所示，為了連接MOS晶體管120的源/漏區(qū)103和形成于上層的金屬布線層(未作圖示)，首先，將阻擋膜115用作蝕刻阻擋，對層間絕緣膜102有選擇地進(jìn)行蝕刻，形成接觸孔114。然后，如圖15所示，有選擇地蝕刻露出的阻擋膜115，形成接觸孔116，從層間絕緣膜102的上表面至半導(dǎo)體基片100的接觸孔111的制作遂告完成。這樣，形成從層間絕緣膜102的上表面至半導(dǎo)體基片100的接觸孔111的工序，分為蝕刻層間絕緣膜102的工序和蝕刻阻擋膜115的工序這樣兩個階段，通過這種方式減少了形成接觸孔111對半導(dǎo)體基片100的蝕刻量。因此，可以避免上層金屬布線層和阱區(qū)190之間出現(xiàn)短路。
以下具體說明上述的內(nèi)容，例如開接觸孔時的過量蝕刻應(yīng)為被蝕刻膜膜厚的30％。而且，例如層間絕緣膜102的膜厚設(shè)為500nm，若在如圖13所示的半導(dǎo)體裝置不形成阻擋膜115的場合形成接觸孔111，則半導(dǎo)體基片100被從其上表面開始蝕刻到150nm的位置，如接觸孔111的形成位置偏移，接觸孔111就會到達(dá)阱區(qū)190。
另一方面，如圖14、15所示的半導(dǎo)體裝置，形成了阻擋膜115的場合，增加了在層間絕緣膜102蝕刻后對阻擋膜115進(jìn)行蝕刻的工序，但是由于跟層間絕緣膜102相比阻擋膜115形成得非常薄，接觸孔111形成時半導(dǎo)體基片100被蝕刻的量較不形成阻擋膜115的半導(dǎo)體裝置少。具體而言，如將阻擋膜115的膜厚設(shè)為50nm，接觸孔116形成時，半導(dǎo)體基片100只是從其表面開始到往下15nm的位置處被蝕刻。因此，即使接觸孔111的形成位置偏移，如圖15所示，也可以回避接觸孔111到達(dá)阱區(qū)190。
接著，參照圖16～20詳細(xì)說明在圖14、15所示的半導(dǎo)體裝置中，源/漏區(qū)103或柵極結(jié)構(gòu)110的柵電極108，跟層間絕緣膜102上形成的上層金屬布線層的連接方法。再有，圖16～20中是圖14、15所示半導(dǎo)體裝置的部分截面圖。
首先，如圖16所示，形成MOS晶體管120的源/漏區(qū)103與柵極結(jié)構(gòu)110，在基片100上形成阻擋膜115以將該柵極結(jié)構(gòu)110的表面遮蓋。然后在阻擋膜115上形成層間絕緣膜102，在該層間絕緣膜102上形成制作了圖案的光刻膠膜112。之后，以光刻膠膜112為掩模有選擇地蝕刻層間絕緣膜102，形成從層間絕緣膜102的上表面到阻擋膜115的接觸孔114。此時，阻擋膜115作為蝕刻阻擋使用。又如圖17所示，對露出的阻擋膜115有選擇地進(jìn)行蝕刻而形成接觸孔116，這樣就完成了從層間絕緣膜102的上表面到半導(dǎo)體基片100的接觸孔。
接著，將形成接觸孔111時使用的光刻膠膜112除去，如圖18所示，在層間絕緣膜102上形成制作了預(yù)定圖案的新光刻膠膜112。然后，以該光刻膠膜112作為掩模，有選擇地蝕刻層間絕緣膜102、阻擋膜115以及柵極結(jié)構(gòu)110的絕緣膜109，形成從層間絕緣膜102的上表面到柵極結(jié)構(gòu)110的柵電極108的接觸孔117。再有，這里在層間絕緣膜102、阻擋膜115與絕緣膜109之間采用無選擇性的蝕刻，而在層間絕緣膜102、阻擋膜115與絕緣膜109跟柵電極108之間采用有選擇性的蝕刻。具體而言，就是上述的層間絕緣膜102與絕緣膜109為硅氧化膜，阻擋膜115為硅氮化膜，柵電極108的上層為硅化鎢膜107，因此，在硅氧化膜和硅氮化膜之間進(jìn)行無選擇性的蝕刻，而在硅氧化膜與硅氮化膜和硅化鎢膜107之間則進(jìn)行有選擇性的蝕刻，由此形成接觸孔117。
接著，如圖19所示，將光刻膠膜112除去，將金屬材料118和金屬材料121分別填入接觸孔111和接觸孔117內(nèi)。然后，在層間絕緣膜102上形成跟金屬材料118連接的第一金屬布線層119，以及跟金屬材料121連接的第一金屬布線層122。結(jié)果，源/漏區(qū)103和上層的第一金屬布線層119相連接，柵極結(jié)構(gòu)110的柵電極108和上層的第一金屬布線層122相連接。之后，如圖20所示，通過第一金屬布線層119、122進(jìn)一步跟上層的第二金屬布線層127、128連接。具體而言，就是將第一金屬布線層119、122遮蓋，在層間絕緣膜102上形成層間絕緣膜129。然后，用形成了預(yù)定圖案的光刻膠膜作為掩模有選擇地蝕刻層間絕緣膜129，形成從層間絕緣膜129的上表面到第一金屬布線層119的接觸孔123，以及從層間絕緣膜129的上表面到第一金屬布線層122的接觸孔124。之后，在接觸孔123和接觸孔124內(nèi)分別填入金屬材料125和金屬材料126。之后，通過在層間絕緣膜129上形成跟金屬材料125連接的第二金屬布線層127和跟金屬材料126連接的第二金屬布線層128，分別使第二金屬布線層127和第一金屬布線層119、第二金屬布線層128和第一金屬布線層122相連接。其結(jié)果，源/漏區(qū)103和第二金屬布線層127相連接，柵極結(jié)構(gòu)110的柵電極108和第二金屬布線層128相連接。
本發(fā)明要解決的課題一般而言，作為提高半導(dǎo)體裝置制造效率的手段之一，要求減少掩模工序的次數(shù)。如以上圖16～20所示，為了減少傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的制造工藝中的掩模工序，例如可以考慮將接觸孔111、117同時進(jìn)行加工。但是，基于以下理由，難以適當(dāng)?shù)赝瑫r進(jìn)行接觸孔111、117的加工。假定在上述示例中，采用形成接觸孔117時使用的蝕刻工序，按照從層間絕緣膜102的上表面到半導(dǎo)體基片100表面的距離(下文稱為“距離x”)同時形成接觸孔111、117，由于從層間絕緣膜102的上表面到柵極結(jié)構(gòu)110的柵電極108的上表面的距離(下文稱為“距離y”)跟距離x不同，即使所用的蝕刻方法是對柵電極108的硅化鎢膜107具有選擇性的蝕刻，接觸孔117還是會突破硅化鎢膜117。又假定采用形成接觸孔117時使用的蝕刻方法，按照距離y同時進(jìn)行接觸孔111、117的加工，不能將接觸孔111完全加工到半導(dǎo)體基片100的位置。
并且，在同時加工接觸孔111、117時，利用阻擋膜115作為蝕刻阻擋，首先形成到阻擋膜115的層間絕緣膜102上的開孔；之后，即使對殘留的部分同時進(jìn)行開孔加工，也難以適當(dāng)?shù)赝瑫r進(jìn)行接觸孔111、117的加工。具體而言，對于在柵極結(jié)構(gòu)110上的阻擋膜115和柵電極108之間形成絕緣膜109，在源/漏區(qū)103上的阻擋膜115和半導(dǎo)體基片100之間存在比絕緣膜109薄得多的、工藝上難以清除干凈的極薄的氧化膜(未作圖示)。因此，將層間絕緣膜102開孔至阻擋膜115，其后，即使將殘留的部分同時開孔，由于該殘留部分的層結(jié)構(gòu)不同，依然難以將接觸孔111、117適當(dāng)?shù)赝瑫r開孔。綜上所述，采用圖16～20所示的傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的制造方法，難以減少掩模工序的次數(shù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在提供能使上述的問題得以解決的、可減少形成接觸孔時的掩模工序的次數(shù)的半導(dǎo)體裝置。
解決問題的手段本發(fā)明第一方面的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括(a)準(zhǔn)備基片的工序；(b)在所述基片上有選擇地形成含有淀積了柵電極與絕緣膜的積層結(jié)構(gòu)柵極結(jié)構(gòu)，以從所述基片側(cè)開始依次設(shè)置所述柵電極與所述絕緣膜的工序；(c)將所述柵極結(jié)構(gòu)的表面覆蓋而在所述基片上形成層間絕緣膜的工序；(d)在所述阻擋膜上形成第一層間絕緣膜的工序；(e)在用所述工序(d)獲得的結(jié)構(gòu)中形成從所述第一層間絕緣膜上表面到所述基片的第一接觸孔的工序；(f)將金屬材料填入所述第一接觸孔內(nèi)的工序；(g)在所述第一層間絕緣膜上連接所述金屬材料而形成所述金屬布線層的工序；(h)將所述金屬布線層覆蓋而在所述第一層間絕緣膜上形成第二層間絕緣膜的工序；以及(i)在用所述工序(h)獲得的結(jié)構(gòu)中，以一道工序形成從所述第二層間絕緣膜的上表面到所述柵極結(jié)構(gòu)的第二接觸孔和從所述第二層間絕緣膜的上表面到所述金屬布線層的第三接觸孔的工序。
又，本發(fā)明第二方面的半導(dǎo)體裝置的制造方法，依據(jù)本發(fā)明的一方面的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述工序(i)中采用反應(yīng)性離子蝕刻來形成所述第二、第三接觸孔。
又，本發(fā)明第三方面的半導(dǎo)體裝置的制造方法，依據(jù)如本發(fā)明第一方面與第二方面中之一的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述絕緣膜及所述第一、第二層間絕緣膜是硅氧化膜，所述阻擋膜是硅氮化膜。
又，本發(fā)明第四方面的半導(dǎo)體裝置包括基片；在所述基片上有選擇地形成的、具有從所述基片側(cè)開始依次淀積柵電極與絕緣膜的積層結(jié)構(gòu)的柵極結(jié)構(gòu)；遮蓋所述柵極結(jié)構(gòu)的表面而在所述基片上形成的阻擋膜；在所述阻擋膜上形成的第一層間絕緣膜；從所述第一層間絕緣膜的上表面到所述基片的第一接觸孔；填入所述第一接觸孔內(nèi)的金屬材料；在所述第一層間絕緣膜上形成的、跟所述金屬材料連接的金屬布線層；將所述金屬布線層遮蓋而在所述第一層間絕緣膜上形成的第二層間絕緣膜；從所述第二層間絕緣膜的上表面到所述柵極結(jié)構(gòu)的所述柵電極的第二接觸孔；以及從所述第二層間絕緣膜的上表面到所述金屬布線層的第三接觸孔。
又，本發(fā)明第五方面的半導(dǎo)體裝置，依據(jù)如本發(fā)明第四方面的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述絕緣膜及所述第一、第二層間絕緣膜是硅氧化膜，所述阻擋膜是硅氮化膜。
本發(fā)明的又一方面是，由于閃速存儲器的柵極結(jié)構(gòu)一般是具有兩個柵電極的雙層結(jié)構(gòu)，因此，跟柵電極由一層構(gòu)成的柵極結(jié)構(gòu)的柵極結(jié)構(gòu)相比，其厚度較厚。因此，這種柵極結(jié)構(gòu)，跟柵電極采用一層?xùn)艠O結(jié)構(gòu)的場合相比，可以降低第二接觸孔的深度。所以，在同一道工序進(jìn)行第二、第三接觸孔加工時，可以減少對金屬布線層的削除量，穩(wěn)定地形成第三接觸孔。
圖2是表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖3是表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖4是表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖5是表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖6是表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖7是表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖8是表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖9是表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖10是表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖11是表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置變形例之結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖12是表示傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置之結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖13是表示傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置之結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖14是表示傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置之結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖15是表示傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置之結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖16是表示傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖17是表示傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖18是表示傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖19是表示傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
圖20是表示傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。
符號說明1基片；7、37柵電極；8、38絕緣膜；9、39柵極結(jié)構(gòu)；11阻擋膜；12、20層間絕緣膜；13、21上表面；17、23、24接觸孔；18金屬材料；19金屬布線層；30、45表面；50、60積層結(jié)構(gòu)。
柵極結(jié)構(gòu)9中還有在積層結(jié)構(gòu)50的側(cè)面形成的側(cè)壁4，柵極結(jié)構(gòu)9在源/漏區(qū)2之間的半導(dǎo)體基片1的表面上形成。并且，柵電極7包含多晶硅膜5與硅化鎢膜6，該多晶硅膜5與硅化鎢膜6從半導(dǎo)體基片1側(cè)開始依次淀積。又，半導(dǎo)體基片1例如是P型半導(dǎo)體基片，源/漏區(qū)2的導(dǎo)電型例如為N型，MOS晶體管10由源/漏區(qū)2和柵極結(jié)構(gòu)9構(gòu)成。再有，在半導(dǎo)體基片1的表面內(nèi)形成阱區(qū)，也可以在該阱區(qū)中形成源/漏區(qū)2。并且，接觸孔17包含層間絕緣膜12中形成的接觸孔15和在阻擋膜11中形成的接觸孔16。又，絕緣膜8與層間絕緣膜12、20例如可以是硅氧化膜，阻擋膜11例如可以是硅氮化膜，金屬材料18、25、26例如可以是鎢，第一金屬布線層19與第二金屬布線層27、28例如可以用鋁形成。
接著，說明圖1所示的本實施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法。圖2～10是表示本實施例的半導(dǎo)體裝置之制造工序的截面圖。首先，如圖2所示，置備半導(dǎo)體基片1，在半導(dǎo)體基片1的表面內(nèi)形成MOS晶體管10的源/漏區(qū)2，并從半導(dǎo)體基片1側(cè)開始依次設(shè)置柵絕緣膜3、柵電極7與絕緣膜8，在半導(dǎo)體基片1上有選擇地形成含有積層結(jié)構(gòu)50的柵極結(jié)構(gòu)9。然后，如圖3所示，將柵極結(jié)構(gòu)9的表面30覆蓋，在半導(dǎo)體基片1上形成阻擋膜11。
接著，如圖4所示，在阻擋膜11上形成層間絕緣膜12。然后，如圖5、6所示，在圖4所示工序中獲得的結(jié)構(gòu)中，形成從層間絕緣膜12的上表面到達(dá)半導(dǎo)體基片1的接觸孔17。具體而言，如圖5所示，在層間絕緣膜12上形成用照相制版技術(shù)形成了預(yù)定圖案的光刻膠膜14，以該光刻膠膜14為掩模有選擇地蝕刻層間絕緣膜12，形成從層間絕緣膜12的上表面13到達(dá)阻擋膜11的接觸孔15。此時，以阻擋膜11作為蝕刻阻擋，采用對阻擋膜11具選擇性的例如干法蝕刻對層間絕緣膜12進(jìn)行蝕刻。然后，如圖6所示，對因接觸孔15的開孔而露出的阻擋膜11進(jìn)行有選擇地蝕刻，形成到達(dá)源/漏區(qū)之一的接觸孔16。結(jié)果，便完成了從層間絕緣膜12的上表面13到達(dá)半導(dǎo)體基片1的接觸孔17。
接著，如圖7所示，將形成接觸孔17時使用的光刻膠膜14除去，在接觸孔17內(nèi)填入金屬材料18。然后，如圖8所示，在層間絕緣膜12上形成跟金屬材料18連接的第一金屬布線層19。之后，如圖9所示，將第一金屬布線層19覆蓋在層間絕緣膜12上形成層間絕緣膜20。接著，如圖10所示，在用圖9所示工序獲得的結(jié)構(gòu)中，以一道工序形成從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)柵極結(jié)構(gòu)9的柵電極7的接觸孔24，以及從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)第一金屬布線層19的接觸孔23。具體而言，在層間絕緣膜20上形成已形成預(yù)定圖案的光刻膠膜22。然后，以該光刻膠膜22為掩模，采用反應(yīng)性離子蝕刻有選擇地將層間絕緣膜12、20以及阻擋膜11與柵極結(jié)構(gòu)9的絕緣膜8除去，同時進(jìn)行接觸孔23、24的開孔加工。
例中，由于從層間絕緣膜20的上表面21到柵電極7的上表面的距離跟從層間絕緣膜20的上表面21到第一金屬布線層19的距離不同，需要采用對第一金屬布線層19選擇性強(qiáng)的蝕刻，對層間絕緣膜12、20，阻擋膜11與柵極結(jié)構(gòu)9的絕緣膜8進(jìn)行蝕刻。并且，一般地說，由于跟硅氮化膜與硅氧化膜相比，銅或鋁等金屬難以跟例如CF4或CHF3等反應(yīng)性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，采用反應(yīng)性離子蝕刻進(jìn)行蝕刻時，跟硅氮化膜與硅氧化膜相比，鋁等金屬的蝕刻速度極緩慢。而且，由于層間絕緣膜12、20與絕緣膜8采用硅氧化膜、阻擋膜11采用硅氮化膜、第一金屬布線層19采用鋁形成，如本實施例這樣，通過用反應(yīng)性離子蝕刻對第一金屬布線層19選擇性強(qiáng)的蝕刻，可以對層間絕緣膜12、20，阻擋膜11以及柵極結(jié)構(gòu)9的絕緣膜8進(jìn)行蝕刻。因此，如本實施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法這樣，能夠以一道工序完成接觸孔23、24的加工。
接著，將在圖10所示工序中使用過的光刻膠膜22除去，再在接觸孔24與接觸孔23內(nèi)分別填入金屬材料25與26。然后，在層間絕緣膜20上形成分別連接金屬材料25與金屬材料26的第二布線層27與第二布線層28。這樣一來，源/漏區(qū)2之一和第二金屬布線層28相連接，柵極結(jié)構(gòu)9的柵電極7和第二金屬布線層27相連接，圖1所示的本實施例的半導(dǎo)體裝置遂告完成。
綜上所述，依據(jù)本實施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法，由于在圖10所示的工序中，從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)第一金屬布線層19的接觸孔23的工序跟形成從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)柵極結(jié)構(gòu)9的柵電極7的接觸孔24的工序為同一工序，因此，跟取代形成接觸孔24而分別在不同工序中在層間絕緣膜102、129中形成接觸孔的上述圖16～20所示的傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的制造方法相比，可以減少所需掩模工序的次數(shù)。
具體而言，在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的制造方法在，為了將第二金屬布線層128和柵極結(jié)構(gòu)110的柵電極108連接，首先，需將用于連接第一金屬布線層122和柵電極108的接觸孔117開孔，然后，需將用于連接第二金屬布線層128和第一金屬布線層122的接觸孔124開孔。而且，如上述，用于連接第一金屬布線層122和柵電極108的接觸孔117，難以跟連接源/漏區(qū)103和第一金屬布線層119的接觸孔111同時加工。因此，接觸孔111、117在各自的工序中分別形成。結(jié)果，為了進(jìn)行第二金屬布線層127和源/漏區(qū)103之一的連接，以及第二金屬布線層128和柵極結(jié)構(gòu)110的柵電極108的連接，需要如圖16、18、20所示的共計三個掩模工序。
但是，本實施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，由于不用形成第一金屬布線層，而在跟形成接觸孔23的同一工序中形成從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)柵極結(jié)構(gòu)9的柵電極7的接觸孔24，通過圖5、10所示的共計兩道掩模工序，就可將第二金屬布線層28和源/漏區(qū)2之一連接，并將第二金屬布線層27和柵極結(jié)構(gòu)9的柵電極7連接。其結(jié)果，跟傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置的制造方法相比，掩模工序的次數(shù)可以減少。
并且，對上述內(nèi)容的另一種說法是，本實施例的半導(dǎo)體裝置，和圖20所示的傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置不同，設(shè)有從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)柵極結(jié)構(gòu)9的柵電極7的接觸孔24，因此，可以用圖2～10所示的本實施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行制造。所以，可以在跟形成從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)第一金屬布線層19的接觸孔23的工序同一工序中，形成從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)柵極結(jié)構(gòu)9的柵電極7的接觸孔24。其結(jié)果，基于上述理由，跟制造取代接觸孔24而分別在層間絕緣膜102、129中各自單獨設(shè)置接觸孔的、上述圖20所示的傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置時所需的掩模工序次數(shù)相比，制造圖1所示的本實施例的半導(dǎo)體裝置時可以減少所需掩模工序的次數(shù)。
再有，本實施例的半導(dǎo)體裝置中，設(shè)有MOS晶體管作為具有柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件，但是，本發(fā)明并不僅限于MOS晶體管，對于具有從基片側(cè)依次淀積柵電極與絕緣膜的柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置形成到達(dá)該柵極結(jié)構(gòu)的柵電極的接觸孔時，本發(fā)明也適用。這里，以設(shè)有作為非易失存儲器之一的閃速存儲器存儲單元的半導(dǎo)體裝置為例，扼要說明將本發(fā)明應(yīng)用于作為具有柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件的情況。圖11是模式表示本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置變形例之結(jié)構(gòu)的截面圖，圖11所示的半導(dǎo)體裝置中設(shè)有閃速存儲器40，它取代了圖1所示的半導(dǎo)體裝置中的MOS晶體管10。如圖11所示，閃速存儲器40中的柵極結(jié)構(gòu)39含有在半導(dǎo)體基片1的表面內(nèi)形成的源/漏區(qū)32和由如下各層依次淀積而成的積層結(jié)構(gòu)60半導(dǎo)體基片1上形成的、半導(dǎo)體基片1側(cè)的隧道氧化膜33；稱為“浮動?xùn)拧钡臇烹姌O35；層間氧化膜36；稱為“控制柵”的柵電極37；以及絕緣膜38。
柵極結(jié)構(gòu)39還包含在積層結(jié)構(gòu)60的側(cè)面形成的側(cè)壁34，它形成在源/漏區(qū)32之間的半導(dǎo)體基片1的表面上。并且，層間氧化膜36具有由硅氧化膜、硅氮化膜與硅氧化膜依次淀積而成的結(jié)構(gòu)，該層間氧化膜36也被稱為“ONO膜”。而且，隧道氧化膜33與絕緣膜38例如可以為硅氧化膜，柵電極35例如可以為多晶硅膜，柵電極37例如可以為硅化鎢膜。然后，將閃速存儲器40的柵極結(jié)構(gòu)39的表面45覆蓋，在半導(dǎo)體基片1上形成阻擋膜11，接觸孔24從層間絕緣膜20的上表面21開孔到柵極結(jié)構(gòu)39的柵電極37。其他結(jié)構(gòu)跟圖1所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)相同，說明從略。
本例考慮的是，圖20所示的傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置中，設(shè)有取代MOS晶體管120的上述閃速存儲器40的半導(dǎo)體裝置(以下，稱為“第二傳統(tǒng)技術(shù)中的半導(dǎo)體裝置”)。圖12是模式表示第二傳統(tǒng)技術(shù)中的半導(dǎo)體裝置之結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖12所示的半導(dǎo)體裝置中，基于和圖20所示半導(dǎo)體裝置相同的理由，連接第一金屬布線層122和閃速存儲器40的柵電極37的接觸孔117，難以跟連接源/漏區(qū)103和第一金屬布線層119的接觸孔111同時進(jìn)行開孔加工。因此，制造第二傳統(tǒng)技術(shù)中的半導(dǎo)體裝置時，需要三道掩模工序。但是，圖11所示的半導(dǎo)體裝置，由于設(shè)有從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)柵極結(jié)構(gòu)39的柵電極37的接觸孔24，能夠在形成從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)第一金屬布線層19的接觸孔23的同一工序中形成接觸孔24。因此，基于上述理由，所需的掩模工序可以比制造第二傳統(tǒng)技術(shù)的半導(dǎo)體裝置時少。
并且，由于閃速存儲器的柵極結(jié)構(gòu)一般是具有兩個柵電極的雙層結(jié)構(gòu)，因此，跟柵電極由一層構(gòu)成的柵極結(jié)構(gòu)、例如普通的MOS晶體管的柵極結(jié)構(gòu)相比，其厚度較厚。因此，本發(fā)明的柵極結(jié)構(gòu)中采用閃速存儲器的場合，跟柵電極采用一層?xùn)艠O結(jié)構(gòu)的場合相比，可以降低接觸孔24的深度。所以，在同一道工序進(jìn)行接觸孔23、24加工時，可以減少對金屬布線層19的削除量，穩(wěn)定地形成接觸孔23。
本發(fā)明的效果依據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1至權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，在工序(i)中，因為在形成從第二層間絕緣膜的上表面到達(dá)金屬布線層的第三接觸孔的同一工序中形成從第二層間絕緣膜的上表面到達(dá)柵極結(jié)構(gòu)的柵電極的第二接觸孔，跟取代第二接觸孔的形成工序的、第一、第二層間絕緣膜各自在不同的工序在形成接觸孔的場合相比，可以減少所需的掩模工序的次數(shù)。
并且，依據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求4及權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，設(shè)有從第二層間絕緣膜的上表面到達(dá)柵極結(jié)構(gòu)的柵電極的第二接觸孔，因此，可以用跟形成從第二層間絕緣膜的上表面到達(dá)金屬布線層的第三接觸孔的工序同一工序中，形成第二接觸孔。因此，跟制造取代第二接觸孔而分別在第一、第二層間絕緣膜中各自單獨設(shè)置接觸孔的半導(dǎo)體裝置時所需的掩模工序次數(shù)相比，制造本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置時可以減少所需掩模工序的次數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括半導(dǎo)體基片；在所述半導(dǎo)體基片上有選擇地形成的、具有從所述半導(dǎo)體基片側(cè)開始依次淀積柵電極與絕緣膜的積層結(jié)構(gòu)的柵極結(jié)構(gòu)；在所述半導(dǎo)體基片的主表面上形成的激活區(qū)；將所述柵極結(jié)構(gòu)的表面全部覆蓋、在所述激活區(qū)上形成的阻擋膜；在所述阻擋膜上形成的第一層間絕緣膜；從所述第一層間絕緣膜的上表面到所述激活區(qū)的第一接觸孔；填入所述第一接觸孔內(nèi)的金屬材料；在所述第一層間絕緣膜上形成的、跟所述金屬材料連接的金屬布線層；將所述金屬布線層遮蓋、在所述第一層間絕緣膜上形成的第二層間絕緣膜；從所述第二層間絕緣膜的上表面，經(jīng)由所述第一層間絕緣膜、所述阻擋膜及所述絕緣膜，到達(dá)所述柵極結(jié)構(gòu)的所述柵電極的第二接觸孔；以及從所述第二層間絕緣膜的上表面到達(dá)所述金屬布線層的、比所述第二接觸孔淺的第三接觸孔；所述金屬布線層被蝕刻速度低于所述第二、第三接觸孔形成時膜的被蝕刻速度。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述絕緣膜與所述第一、第二層間絕緣膜為硅氧化膜；所述阻擋膜為硅氮化膜；所述金屬布線層含有銅或鋁。
3.如權(quán)利要求1和2中任一項所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述柵極結(jié)構(gòu)為閃速存儲單元的柵極結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了可在形成接觸孔時減少掩模工序次數(shù)的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。所述半導(dǎo)體裝置中有基片1；柵極結(jié)構(gòu)9；阻擋膜11；層間絕緣膜12；從層間絕緣膜12的上表面13到達(dá)基片1的接觸孔17；填入接觸孔17的金屬材料18；第一金屬布線層19；層間絕緣膜20；從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)第一金屬布線層19的接觸孔23；以及從層間絕緣膜20的上表面21到達(dá)柵極結(jié)構(gòu)9的柵電極7的接觸孔24。接觸孔24跟接觸孔23在同一工序中形成。
文檔編號H01L21/768GK1431710SQ0214996
公開日2003年7月23日 申請日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月8日
發(fā)明者志水一平, 清水秀 申請人:三菱電機(jī)株式會社