JPH06283545A - 集積回路上の小特徴に接点を付ける方法及びこの方法によるヘテロ接合バイポーラトランジスタ - Google Patents
集積回路上の小特徴に接点を付ける方法及びこの方法によるヘテロ接合バイポーラトランジスタInfo
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Abstract
ような小特徴に高信頼性接点を容易に取り付け可能とす
る。 【構成】 1形式においては,集積回路の半導体面12
に、これから突起する小特徴10とその周りの小領域を
除き、ホトレジトのような除去可能プレーナ化材料層を
堆積し、次いで、導体薄層16を全面堆積し、その上に
堆積したホトレジストマスク層にホトリソグラフィで設
けた開口を通して導体薄層16の小特徴10とその周り
の小領域を覆う部分上に相互接続金属20をめっきによ
って堆積する。マスク層、除去可能プレーナ化材料層及
び導体薄層16の露出部分を、それぞれ、エッチング除
去する。これで信頼性かつ小キャパシタンス電気接点2
0が小特徴10に設けられる。この構造全体の表面に絶
縁薄層21を堆積して、相互接続金属20と面12上の
他の金属との短絡を防止する。
Description
特徴に信頼性接続を設ける方法に関する。
路上の小特徴に電気接続を設けることが困難であるとさ
れている。小特徴寸法のために、このような金属接続を
区画する従来の技術はホトリソグラフィ中に非常に厳密
な整合裕度に従わねばならずかつ僅かな不整合から起こ
る短絡を減少させるために絶縁材料を使用しなければな
らない。これらの技術は、小特徴を縮小する能力を制限
し、かつ歩留まりとスループットを低下させる。絶縁材
料の使用は、その金属接続と他の特徴との間のキャパシ
タンスを増大し、これは多くの応用に好ましくない。
接点を設けることについての問題に対する過去の解決
は、その特徴寸法がその接点に順応するのに充分に大き
いことを必要としてきた。ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタのエミッタに接点を付ける典型的な先行技術の調
査研究は、そのメサを絶縁体で以て被覆し、そのメサの
頂上においてこの絶縁体に窓を区画し、次いでこのエミ
ッタに接触するために相互接続金属をこの窓を通して堆
積することに係わってきた。このプロセスは、この絶縁
体内窓の整合、及びメタライゼーションプロセスに大き
い重要度を置く。エミッタ幅は約2μm未満であること
が必要とされ、マスク整合に対する裕度は、可なり歩留
まり損失を起こすようになる。本発明は、これらの問題
を解決する。
は、集積回路上の特徴に接点を付ける方法が開示され、
この方法は次を含む。すなわち、この特徴の部分が除去
可能プレーナ化材料の上方へ延びるようにこの特徴の周
りにこの除去可能プレーナ化材料を堆積するステップ、
この特徴の上方の露出領域とこの特徴を囲む領域とを除
きマスク層が全てを覆うように、このマスク層をこの除
去可能プレーナ化材料層上に堆積するステップ、この露
出領域上に相互接続接点材料を堆積するステップ、及び
この露出領域上に堆積されたこの相互接続材料を残し
て、このマスク層とこの除去可能プレーナ化材料を除去
するステップ、これによって、信頼性、小キャパシタン
ス電気接点が非常に小さい特徴に設けられる。
バイポーラトランジスタのメサに接点を付ける方法が次
を含む。すなわち、このメサの部分が除去可能プレーナ
化材料の上方へ延びるようにこのメサの周りにこの除去
可能プレーナ化材料を堆積するステップ、相互接続パタ
ーン内にこのメサに重なる開口を有するホトレジスト層
をこの除去可能材料の頂上に堆積するステップ、この開
口内に相互接続接点材料を堆積するステップ、このホト
レジストを除去するステップ、及びこの除去可能プレー
ナ化材料を除去するステップ。
接合バイポーラトランジスタが次を含む。すなわち、相
互接続メタライゼーションで以て完全に覆わている頂面
を有するエミッタメサであって、このメタライゼーショ
ンがこのエミッタメサの縁から延びる、このエミッタメ
サ、及びベース接点であって、その部分がこのエミッタ
メサの縁から延びるこの相互接続メタライゼージョンの
下に在り、かつこのエミッタメサのこの縁から延びるこ
の相互接続メタライゼーションとこのベース接点とはエ
アギャップによって垂直に分離されている、このベース
接点。
セスにおいて必要とされた整合ステップの数を減少さ
せ、更に相互接続金属の整合が臨界的でなく、これによ
って、先行技術を使用して可能であったよりも遥かに小
さい特徴に接点を付けることを可能にすると云うことで
ある。その相互接続を形成するのに使用されたプレーナ
化材料が後続のプロセスステップにおいて除去されるの
で、寄生キャパシタンスも先行技術におけるより遥かに
小さい。この改善されたプロセスは、0. 5μm以下の
臨界接点寸法を備えるバイポーラトランジスタ、量子ド
ット、及び縦形ダイオードに適しており、かつ大きい構
造に接点を付けるに当たり不利になることはほとんどな
い。
る。図1は先行技術の構造の断面図であり、図2〜9は
本発明の第1好適実施例の方法の完成に至る種々のステ
ップにおける半導体表面の断面図であり、図10〜17
は、本発明の第2好適実施例の方法の完成に至る種々の
ステップにおける半導体表面の断面図である。
指示がなければ、対応する部分を参照する。
法において、有機絶縁体(一般に、ポリアミド)がこの
小特徴を覆うためにスピンコーティングされ、次いで、
この特徴の頂上を露出するためにエッチングバックされ
る。次いで、相互接続金属がこの特徴上に蒸着又はめっ
きされる。図1に示されるように、その結果の構造は、
相互接続金属2を有し、この相互接続金属は小特徴4に
接触し、この小特徴はポリアミド層6を伴い、このポリ
アミド層は相互接続金属2と、ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタに対するベース接点のような、メタライゼー
ション8との間の短絡に対する保護を提供する。この調
査研究に伴う問題は、相互接続金属2とメタライゼーシ
ョン8との間の空間を完全に満たすこのポリアミド層が
ヘテロ接合バイポーラトランジスタのようなデバイスの
高周波性能を劣化させる寄生キャパシタンスを形成する
と云うことである。このポリアミド層を除去することに
係わる困難性のために、このポリアミド層は、処理の後
にこの構造上に普通残される。加えて、先行技術の方法
においては、その絶縁体(ポリアミド)は、スピンコー
ティングによって、一般に、液体状態で帯着される。ス
ピンコーティングは、比較的制御不足をまぬかれず、ド
ライデポジション技術と比較されたとき、非信頼性構造
を招く。
は、図2に示された半導体小特徴10は、周りの半導体
面12の上方へ延びる。この方法を最も効果的にするた
めに、接点を付けようとするこの特徴は、好適には、周
りの特徴に対して突起している。この方法を使用して接
点を付けらる得るであろう特徴の例は、ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタのエミッタメサ、量子ドットばかり
でなく、縦形ダイオード、及び精確ホトリソグラフィ整
合を必要とする方法で以て接点を付けられるには小さ過
ぎるあらゆる他の特徴である。
第1ステップは、小特徴10を覆う、ホトレジストのよ
うな、除去可能プレーナ化材料層14の堆積である。次
に、このホトレジストがO2 プラズマを使用する反応イ
オンエッチングによってエッチングされて、図4に示さ
れるように、特徴10の頂上及びその側面の小部分を露
出させる。もし所望されるならば、選択非突起領域をプ
レーナ化材料層14のホトリソグラフィパターン化によ
って露出させることもできる。
接続金属は、めっきによってこの小特徴に帯着されるこ
とになっている。図5に示されるように、導体薄層1
6、例えば、厚さ約1, 000ÅのスパッタAu薄膜
が、小特徴10及びプレーナ化材料層14を覆うように
堆積される。従来のホトリソグラフィを使用して、その
相互接続金属のための所望パターンが第2ホトレジスト
層、すなわち、マスク層18内に区画される。図6参
照。次いで、相互接続金属20、この実施例においては
Auは、図7に示されるように、マスク層18の開口部
分内に約1μmから3μmの間(好適には、約1μm)
の厚さにめっきされる。次に、マスク層18が、(例え
ば、ブランケット露出及び現像によって)除去される。
例えば、スパッタAuの導体薄層16が、次いで、Au
エッチング溶液に漬けられることによって除去される。
プレーナ化材料層14も、好適には、O2 プラズマによ
って除去される。プレーナ化材料層14を除去するのに
アセトンも使用されることがある。この結果、図8に示
されたこの構造内に、製造に臨界的なホトリソフラフィ
整合を必要としない信頼性かつ低抵抗接点を備える半導
体小特徴が得られる。注目すべきことは、このプロセス
が図1に示された先行技術の構造の層6の場合における
ように支持絶縁薄層がその相互接続金属の下に残ること
を必要としないと云うことである。したがって、相互接
続金属20と半導体面12上のいかなるメタライゼーシ
ョンとの間のキャパシタンスも、図1に示された構造に
おけるよりも遥かに小さい。この絶縁薄層を含むことの
利点、すなわち、相互接続金属がその半導体面上の金属
と短絡することを防止することは、図9の層21によっ
て示されるように、その全構造にわたり絶縁体(SiO
2 、Si3 N4 、又は同様の容易に堆積される絶縁体)
の薄層(約3, 000Å)を堆積することによって維持
される。
0に示されるように、薄い(約1,000Å)の絶縁
体、例えば、Si3 N4 又はSi2 2 の絶縁薄層22
が、小特徴10を覆うように堆積される。次に、図11
に示されるように、ホトレジストのような、除去可能プ
レーナ化材料層24が、この絶縁薄層に覆われた半導体
表面をプレーナ化するためにスピンコーティングされ
る。プレーナ化材料層24は、O2 プラズマによって漸
次的にかつ均一にエッチングダウンされて、図12に示
されるように、小特徴10の上方で絶縁薄層22を露出
させる。この絶縁薄層のこの露出は、小特徴10の頂上
及び小部分が露出されるまでエッチング除去される。こ
れの結果、図13の構造を得る。第1好適実施例におけ
るように、パターン化ホトレジストマスク層26が、図
14に示されるように、小特徴10の上及びその近旁を
除き、この構造を覆うように堆積される。図15に示さ
れるように、次いで、約1μmから3μmの間(好適に
は、約1μm)の厚さの相互接続金属28がマスク層2
6の開口内に蒸着によって堆積される。相互接続金属2
8は第1好適実施例におけるようにめっきによっても帯
着されてもよいが、しかしながら、このような場合に
は、図6の層16のような導体薄層は、好適には、マス
ク層26が堆積される前に帯着される。マスク層26及
びプレーナ化材料層24、及び相互接続金属28のマス
ク層26の頂上にある部分は、次いで、アセトンリフト
オフによって除去されて、図16に示された構造露出さ
せる。
続金属28が半導体面12上に必要とされることがある
いかなるメタライゼーションとも接触するのを防止する
ことを更に保証する。この接触が起こるかもしれない例
は、図17に示されるように、エミッタメサ、すなわ
ち、小特徴10と自己整合したベース接点30を有する
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ内である。この結
果、ベース接点30は、相互接続金属28の縁の下に存
在しかつ、もし介在絶縁薄層22がないならば、ベース
接点30との短絡を招くおそれがある。本発明によるこ
の構造は、相互接続金属2とメタライゼージョン8、す
なわち、ベース接点との間の空間を完全に満たす図1の
厚いポリアミド層6ではなくてただ絶縁薄層22を有す
ることから図1の先行技術に優る利点を有する。図17
の構造は、相互接続金属28とベース接点30との間の
空間、すなわち、エアギャップのために、図1の構造の
有するよりも遥かに小さいベース−エミッタ寄生キャパ
シタンスを有する。したがって、本発明の方法は、その
特徴を囲む接点に伴う大きい寄生キャパシタンスと云う
不利な代償を受けることなくこの特徴の縁から延びる金
属で以てこの小特徴に接点を付けることを可能にする。
料の全ては、液体帯着(すなわち、スピンコーティン
グ)でなくてドライプロセス(すなわち、蒸着又はスパ
ッタリング)で以て帯着可能である。したがって、ポリ
アミドのような、有機材料を処理の終了においてその構
造上に残されないと云う仕方で、この構造を製造するこ
とができる。半導体内のこれらの材料の使用に関連した
信頼性欠如の問題は、したがって、回避される。
明された。云うまでもなく、本発明の範囲は、説明され
たこれらの実施例と異なる実施例であるがしかしなおそ
の特許請求の範囲内にあるものも含む。
性、直接、又は間接、介在回路経由又はその他であって
もよい。実現は、離散構成要素、又はシリコン、ガリウ
ムひ素、もしくはその他の電子材料系列内の全面集積化
回路においてばかりでなく、光ベース又は他の技術ベー
ス形式及び実施例においても想定される。
されたが、この説明が限定的に解釈されることを意図し
ているのではない。本発明のこれら解説用実施例ばかり
でなく他の実施例の種々の変形及び組合わせは、この説
明を参照すればこの技術の熟練者にとって明白である。
例えば、上に説明された好適実施例はエミッターアップ
ヘテロ接合バイポーラポランジスタであったが、そのト
ランジスタはコレクタアップトランジスタであってもよ
い。したがって、前掲の特許請求の範囲は、このような
あらゆる変形及び実施例を包含する。
る。
方法であって、前記特徴の部分が除去可能プレーナ化材
料の上方へ延びるように前記特徴の周りに前記除去可能
プレーナ化材料を堆積するステップと、前記除去可能プ
レーナ化材料の上方にマスク層を堆積するステップであ
って、前記マスク層は前記特徴の上方の露出領域と前記
特徴の周りの領域とを除き全てを覆う、前記マスク層を
堆積するステップと、前記露出領域上に相互接続接点材
料を堆積するステップと、前記露出領域上に堆積された
前記相互接続接点材料を残して、前記マスク層と前記除
去可能プレーナ化材料を除去するステップであって、前
記除去によって信頼性かつ小キャパシタンス電気接点が
小特徴に設けられる前記除去するステップと、を含む方
法。
除去可能プレーナ化材料を堆積するステップの前に絶縁
薄層を堆積するステップを更に含む方法。
絶縁薄層は約1, 000Åの厚さを有する、方法。
絶縁薄層の材料はSiO2 とSi2N3 とを含む群から
採用される、方法。
除去可能プレーナ化材料はホトレジストである、方法。
マスク層の材料はホトレジストである、方法。
マスク層を堆積する前に前記除去可能材料層と前記除去
可能材料層の上方へ延びる前記特徴の前記部分とを覆う
ように導体材料を堆積するステップを更に含み、前記相
互接続接点材料はめっきプロセスによって堆積される、
方法。
相互接続接点材料はAuである、方法。
タのメサに接点を付ける方法であって、メサの部分が除
去可能プレーナ化材料の上方へ延びるように前記メサの
周りに前記除去可能プレーナ化材料を堆積するステップ
と、前記除去可能プレーナ化材料の頂上にホトレジスト
層を堆積するステップであって、前記ホトレジスト層は
相互接続パターン内で前記メサに重なる開口を有する、
前記ホトレジスト層を堆積するステップと、前記開口内
に相互接続接点材料を堆積するステップと、前記ホトレ
ジスト層を除去するステップと、前記除去可能プレーナ
化材料を除去するステップとを含む方法。
記除去可能プレーナ化材料を堆積するステップの前に絶
縁薄層を堆積するステップを更に含む方法。
前記絶縁薄層は約1, 000Åの厚さを有する、方法。
前記絶縁薄層の材料はSiO2 とSi2 N3 とを含む群
から採用される、方法。
記除去可能プレーナ化材料はホトレジストである、方
法。
記ホトレジスト層を前記堆積するステップの前に前記除
去可能材料層と前記除去可能材料層の上方へ延びる前記
メサの前記部分とを覆うように導体材料を堆積するステ
ップを更に含み、前記相互接続接点材料はめっきプロセ
スによって堆積される、方法。
以て完全に覆わている頂面を有するエミッタメサであっ
て、前記メタライゼーションが前記エミッタメサの縁か
ら延びる、前記エミッタメサと、ベース接点であって、
該接点の部分が前記エミッタメサの前記縁から延びる前
記相互接続メタライゼージョンの下に在り、かつ前記エ
ミッタメサの前記縁から延びる前記相互接続メタライゼ
ーションと前記ベース接点とはエアギャップによって垂
直に分離されている、前記ベース接点とを含むヘテロ接
合バイポーラトランジスタ。
ポーラトランジスタであって、前記エミッタメサと前記
ベース接点とを覆う絶縁薄層を更に含むヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ。
ポーラトランジスタにおいて、前記絶縁薄層はまた前記
メタライゼーションを覆う、ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ。
ポーラトランジスタにおいて、前記絶縁薄層は約1, 0
00Åの厚さを有する、ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタ。
ポーラトランジスタにおいて、前記絶縁薄層の材料はS
i2 N3 とSiO2 とを含む群から採用される、ヘテロ
接合バイポーラトランジスタ。
ポーラトランジスタにおいて、前記絶縁薄層はドライプ
ロセスで以て帯着される、ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ。
においては、集積回路上の特徴に接点を付ける方法が開
示され、前記方法は、前記特徴10の部分が除去可能プ
レーナ化材料14の上方へ延びるように前記特徴10の
周りに前記除去可能プレーナ化材料14を堆積するステ
ップと、前記除去可能プレーナ化材料層14上に前記マ
スク層18を堆積するステップであって、マスク層18
は前記特徴10の上方の露出領域と前記特徴10の周り
の領域とを除き全てを覆う、前記マスク層を前記堆積す
るステップと、前記露出領域上に相互接続接点材料20
を堆積するステップと、前記露出領域上に堆積された前
記相互接続材料20を残して、前記マスク層18と前記
除去可能プレーナ化材料14とを除去するステップであ
って、前記除去によって、信頼性、小キャパシタンス電
気接点が小特徴10に設けられる、前記除去するステッ
プとを含む。
導体表面の断面図。
能プレーナ化材料層の堆積を含む第1ステップの断面
図。
の選択露出ステップの断面図。
層の堆積ステップの断面図。
ン化第2ホトレジスト層の形成ステップの断面図。
続金属の堆積ステップの断面図。
ジスト、プレーナ化材料層及び導体薄層の除去ステップ
の断面図。
層の堆積を含む最終ステップの断面図。
薄層堆積ステップの断面図。
可能プレーナ化材料の堆積ステップの断面図。
薄層の選択露出ステップの断面図。
徴の選択露出ステップの断面図。
ーン化第2ホトレジスト層の形成ステップの断面図。
接続金属の堆積ステップの断面図。
レジスト及び導体薄層の除去ステップの断面図。
トランジスタの断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 集積回路上の特徴に接点を付ける方法で
あって、 前記特徴の部分が除去可能プレーナ化材料の上方へ延び
るように前記特徴の周りに前記除去可能プレーナ化材料
を堆積するステップと、 前記除去可能プレーナ化材料の上方にマスク層を堆積す
るステップであって、前記マスク層は前記特徴の上方の
露出領域と前記特徴の周りの領域とを除き全てを覆う、
前記マスク層を堆積するステップと、 前記露出領域上に相互接続接点材料を堆積するステップ
と、 前記露出領域上に堆積された前記相互接続接点材料を残
して、前記マスク層と前記除去可能プレーナ化材料を除
去するステップであって、前記除去によって信頼性かつ
小キャパシタンス電気接点が小特徴に設けられる前記除
去するステップと、 を含む方法。 - 【請求項2】 相互接続メタライゼーションで以て完全
に覆わている頂面を有するエミッタメサであって、前記
メタライゼーションが前記エミッタメサの縁から延び
る、前記エミッタメサと、 ベース接点であって、該接点の部分が前記エミッタメサ
の前記縁から延びる前記相互接続メタライゼージョンの
下に在り、かつ前記エミッタメサの前記縁から延びる前
記相互接続メタライゼーションと前記ベース接点とはエ
アギャップによって垂直に分離されている、前記ベース
接点とを含むヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
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