專(zhuān)利名稱(chēng)：具有固定桁條的集成電路觸點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，尤其涉及那些尺寸比較大的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
硅集成電路由有源器件區(qū)組成，它們構(gòu)筑在硅襯底上，彼此被一圍繞于有源區(qū)并配置在硅襯底上的絕緣體相互隔離。被隔離的器件通過(guò)制作在絕緣體上的導(dǎo)電薄膜線條加以互聯(lián)，以形成電路。隔離的有源器件從襯底到導(dǎo)電薄膜線條通過(guò)觸點(diǎn)加以連接起來(lái)。
這可參見(jiàn)

圖1，其中示出一CMOS倒相器的晶體管示意圖，它具有一NMOS增強(qiáng)型晶體管59、一PMOS增強(qiáng)型晶體管57和四根導(dǎo)電線條基準(zhǔn)接地線條Vss 51、電源線條Vcc 55、輸入信號(hào)線條IN 53，以及輸出信號(hào)線條OUT60。兩個(gè)晶體管的各柵極都耦合到輸入信號(hào)53。電源線Vcc 55在觸點(diǎn)64連到PMOS晶體管57的源極，基準(zhǔn)接地線Vss 51在觸點(diǎn)61連到NMOS晶體管59的源極。NMOS晶體管59和PMOS晶體管57分別在觸點(diǎn)62和63連到輸出信號(hào)OUT 60。觸點(diǎn)61-64用于使單個(gè)導(dǎo)電線條與有源區(qū)晶體管電學(xué)耦合，以形成倒相器電路。
在圖2中，示出NMOS晶體管59，它由被柵極輸入信號(hào)IN 53分隔并構(gòu)筑在P阱65中的n型電極67構(gòu)成。NMOS晶體管59的源極沿觸點(diǎn)61連到Vss51，而其漏極通過(guò)觸點(diǎn)62連到信號(hào)輸出OUT 60。同樣地，構(gòu)筑在N阱69中的PMOS晶體管57，由被相同的柵極輸入信號(hào)IN 53分隔的p型電極71構(gòu)成。PMOS晶體管57的源極沿觸點(diǎn)64連到Vcc 55并沿觸點(diǎn)63連到信號(hào)輸出OUT 60。
參考圖3，NMOS晶體管59和PMOS晶體管57依據(jù)薄膜層來(lái)限定，以形成在P型襯底70中的有源區(qū)。NMOS晶體管59由被輸入柵極53分隔并構(gòu)筑在p阱65中的n型源極67a和n型漏極67b構(gòu)成。構(gòu)筑在n阱69中的PMOS晶體管57，由被輸入柵極53分隔的p型源極71b和p型漏極71a構(gòu)成。PMOS晶體管57和NMOS晶體管59彼此由場(chǎng)氧化物75隔離開(kāi)，且為了減少接觸電阻，它們的漏、柵和源極都具有一硅化物薄層77。一二氧化硅絕緣層73覆蓋并進(jìn)一步隔離晶體管59和57。
如圖4所示，通過(guò)使用掩模步驟，在二氧化硅73中制成穿通其表面分別到達(dá)晶體管59和57的每個(gè)電極67和71的通孔或接觸孔72。雖然具有傾斜坡的通孔能提供良好的臺(tái)階覆蓋，但因減少觸點(diǎn)尺寸已成為先進(jìn)光刻圖像成形技術(shù)中的一個(gè)重要因素，所以只示出垂直的通孔72。于是在二氧化硅73上覆蓋諸如CVD鎢79一類(lèi)導(dǎo)體。因?yàn)殒u既可用作為構(gòu)成導(dǎo)電薄膜線條的金屬(諸如鋁)與硅電極67和71之間良好的接觸阻擋，也可作為良好的互聯(lián)填充物，用以改進(jìn)金屬的臺(tái)階覆蓋，所以使用鎢79。
然后如圖5所示，對(duì)鎢79進(jìn)行刻蝕去除，以形成與二氧化硅73等高的表面。被二氧化硅73包圍的鎢79形成圖1和2中所代表的觸點(diǎn)61-64。最后，用鋁等金屬形成位于觸點(diǎn)61-64上的三條導(dǎo)電薄膜線條51、60和55，以分別形成圖1和2所示的線條Vss、OUT和Vcc。
參考圖7，半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特寫(xiě)圖示出配置在硅襯底主體12上的二氧化硅絕緣層13，在此二氧化硅絕緣層13中制作有垂直的接觸孔11。在二氧化硅絕緣層13上以及接觸孔腔15中覆蓋上CVD鎢15。然后如圖8所示，對(duì)鎢17進(jìn)行刻蝕去除，只留下通孔或觸點(diǎn)19。
在接觸孔中具有良好的互聯(lián)臺(tái)階覆蓋，俾使鎢充分地覆蓋在接觸窗口的側(cè)壁，并形成與周?chē)亩趸杞^緣層相對(duì)等高的表面，這是很重要的。否則，觸點(diǎn)對(duì)有源器件區(qū)可形成差導(dǎo)電通路，或者觸點(diǎn)表面上的不規(guī)則性可以在接著的加工薄膜層步驟中被放大，導(dǎo)致低的元件成品率。因此觸點(diǎn)應(yīng)足夠小以允許在對(duì)鎢進(jìn)行刻蝕去除后形成完整的觸點(diǎn)填充。因此，如圖9所示，布局的需要是所有的觸點(diǎn)至少在一個(gè)方向上的尺寸保持最小。在圖9中，觸點(diǎn)21和23的俯視圖示出它們各自的寬度w和W的尺寸相等，但各自的長(zhǎng)度1和L的尺寸則并不相等。寬度設(shè)定為可保證良好臺(tái)階覆蓋的一公共最小值。
圖10分別示出在硅襯底26上形成的并覆以鎢層25的具有不同寬度W1和W2的兩個(gè)接觸孔27和29切下部分的三維圖。如圖11所示，在對(duì)鎢25進(jìn)行刻蝕去除后，示出較小寬度W1的觸點(diǎn)中的鎢25完全覆蓋住接觸孔27的側(cè)壁，提供了良好的互聯(lián)臺(tái)階覆蓋。然而，在較大寬度W2的觸點(diǎn)中，鎢25的刻蝕去除卻顯示出沿接觸孔29的側(cè)壁形成有殘留的桁條31。因此，若如圖12所示，使用已有技術(shù)的方法構(gòu)成一尺寸比較大的觸點(diǎn)(它的至少一個(gè)實(shí)際尺寸為幾微米或更大)，則沿接觸孔側(cè)壁35的周邊將顯示出長(zhǎng)的鎢桁條37。由于薄膜中應(yīng)力的不同，所以整個(gè)或部分鎢桁條37可從側(cè)壁35上分離和隆起，并再淀積在大圓晶片表面上的其他部位，導(dǎo)致有缺陷的器件。
因此，在硅集成電路中一般只使用最小尺寸的觸點(diǎn)，對(duì)較大的觸點(diǎn)則構(gòu)成并排的多個(gè)接觸窗口。這就為最小的器件尺寸提供可能，因?yàn)?，一般在亞微米范圍?nèi)的最小尺寸的觸點(diǎn)，通常由集成電路中構(gòu)筑觸點(diǎn)所用光刻成像技術(shù)的最小分辨能力加以確定。
只使用最小尺寸的觸點(diǎn)對(duì)電路進(jìn)行布局通常不成問(wèn)題。然而，只使用最小尺寸的觸點(diǎn)，不能對(duì)特定的測(cè)試結(jié)構(gòu)、工藝監(jiān)測(cè)器特征和光處理輔助設(shè)備進(jìn)行布局。例如，可能發(fā)生觸點(diǎn)刻蝕工藝監(jiān)測(cè)器所具有的斑點(diǎn)尺寸元件大于最小的觸點(diǎn)尺寸。此外，一些光對(duì)準(zhǔn)工具需要把大尺寸特征印制在大圓片上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。還有其它的對(duì)準(zhǔn)工具需要清除先前印制在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上的抗蝕劑。這通過(guò)除去該對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上大區(qū)域中的抗蝕劑來(lái)加以完成。再者，如果工藝流程包括向觸點(diǎn)進(jìn)行“插頭”注入(“plug implant”)，這通常為擴(kuò)展電阻結(jié)構(gòu)提供，用以監(jiān)測(cè)注入剖面，則擴(kuò)展電阻的結(jié)構(gòu)需要大于一百微米的特征尺寸以供測(cè)量。
如果這些大的觸點(diǎn)幾何尺寸包含在一光掩?；虼髨A片上，則所造成的上述桁條可能從接觸窗口的側(cè)壁上剝離下來(lái)而引起缺陷問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種大尺寸的接觸結(jié)構(gòu)，它能減少桁條從接觸窗口側(cè)壁上的分離和剝離。發(fā)明內(nèi)容上述目的已在大尺寸的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)中加以實(shí)現(xiàn)，它可增加桁條對(duì)接觸窗口側(cè)壁的粘附性而同時(shí)減少桁條上的應(yīng)力。與已有技術(shù)中其周邊構(gòu)成光滑的連續(xù)直線的大觸點(diǎn)不同，依據(jù)本發(fā)明，大的觸點(diǎn)結(jié)合有開(kāi)槽的梳狀(grooved comb-like)圖形沿其周邊分布。此開(kāi)槽的圖形通過(guò)增加側(cè)壁表面面積，從而增加桁條對(duì)側(cè)壁的粘附性，而起著使桁條固定在側(cè)壁上的作用。此外，開(kāi)槽的圖形給桁條提供向外凸出的部分，有助于消除加到主要桁條主體上的任何應(yīng)力。
為了進(jìn)一步減少桁條從接觸窗口側(cè)壁上的分離和剝離，把開(kāi)槽的圖形作成具有最小的尺寸，在至少一個(gè)側(cè)向上最好是0.2μm到1.0μm。然而，此最小的尺寸一般限定在用于構(gòu)成其中使用觸點(diǎn)的集成電路薄膜層構(gòu)圖中的光刻技術(shù)所允許的最小尺寸。結(jié)合有這樣一種最小尺寸的凹槽圖形的觸點(diǎn)可增加接觸窗口開(kāi)槽圖形中的臺(tái)階覆蓋，從而也可增加桁條對(duì)接觸孔側(cè)壁的粘附性。這增強(qiáng)了凹槽圖形把桁條固定在接觸窗側(cè)壁上的能力。
附圖概述圖1是已有技術(shù)的CMOS倒相器電路的示意圖。
圖2是圖1示意圖的俯視平面布局圖。
圖3-6示出在硅的平面構(gòu)成觸點(diǎn)，以形成圖1的CMOS倒相器的已有技術(shù)的方法。
圖7-9圖示說(shuō)明構(gòu)成觸點(diǎn)的已有技術(shù)的方法。
圖10是已有技術(shù)中構(gòu)成兩個(gè)寬度不同的觸點(diǎn)工藝步驟的透視圖。
圖11是利用圖10所示工藝步驟所獲觸點(diǎn)的透視圖。
圖12是已有技術(shù)中沿其周邊側(cè)壁鋪有殘留桁條的大接觸孔的俯視圖。
圖13是依據(jù)本發(fā)明構(gòu)成觸點(diǎn)的大接觸孔的透視圖。
圖14示出具有一附加鎢覆蓋層的圖13的接觸孔。
圖15是一觸點(diǎn)的透視圖，示出利用依據(jù)本發(fā)明的凹槽使殘留的桁條附著在接觸孔的側(cè)壁。
圖16是依據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)大觸點(diǎn)的俯視圖。
圖17是依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的觸點(diǎn)俯視圖。
圖18是圖17的觸點(diǎn)側(cè)壁的特寫(xiě)圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式參考圖13，在襯底主體36的有源區(qū)34上方的絕緣體材料32中形成接觸孔44。對(duì)接觸孔44的外部周邊進(jìn)行光刻構(gòu)圖，以形成向外凸出的凹槽，它們切入絕緣體材料32而遠(yuǎn)離接觸孔的中心區(qū)。然后如圖14所示，在絕緣體材料32上以及有源區(qū)34上的接觸孔中覆以導(dǎo)電材料，最好是鎢38，它填滿(mǎn)了接觸孔的內(nèi)腔以及光刻形成的凹槽區(qū)。然后如圖15所示，對(duì)鎢38進(jìn)行刻蝕，從而使鎢填滿(mǎn)凹槽區(qū)40并對(duì)著絕緣體32的側(cè)壁沿接觸孔的內(nèi)部周邊形成桁條42。凹槽40增加了接觸孔側(cè)壁的表面面積。較大的表面面積，轉(zhuǎn)而增加桁條42對(duì)側(cè)壁的粘附性。此外，凹槽40有助于使桁條42上的應(yīng)力分布到其外伸的凹槽40上，使得桁條42可承受更高的應(yīng)力水平。
參考圖16，示出依據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)可能的凹槽圖形；一個(gè)是沿觸點(diǎn)周邊具有不規(guī)則分布的凹槽圖形41，另一個(gè)是規(guī)則分布的凹槽圖形39。沿觸點(diǎn)周邊的凹槽圖形對(duì)本發(fā)明并不是決定性的，但凹槽圖形最好在至少一個(gè)側(cè)向延伸方向X或Y上具有等于最小觸點(diǎn)尺寸的尺寸。這保證良好的臺(tái)階覆蓋進(jìn)入觸點(diǎn)的凹槽區(qū)，進(jìn)一步加強(qiáng)了桁條對(duì)接觸窗口側(cè)壁的粘附性。由構(gòu)成其上作有觸點(diǎn)的集成電路所用光刻技術(shù)的最小分辨能力來(lái)確定最小的觸點(diǎn)尺寸。
參考圖17，示出依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例中具有矩形壁排列的觸點(diǎn)49的俯視圖，在觸點(diǎn)的側(cè)壁附著有鎢的桁條43。觸點(diǎn)49具有沿其整個(gè)周邊均勻分布的由直線圍著的凹槽圖形45。
參考圖18，由直線圍著的凹槽45具有寬度為W3、長(zhǎng)度為L(zhǎng)3并以GAP的距離隔開(kāi)。將寬度W3作成等于最小觸點(diǎn)的尺寸，使得鎢43在凹槽區(qū)47形成良好的臺(tái)階覆蓋。最好把分隔鄰近凹槽45的GAP作成等于一凹槽45寬度W3的二到十倍，把長(zhǎng)度L3作成比最小的觸點(diǎn)尺寸大四倍，從而允許為良好的粘附性區(qū)和應(yīng)力分布能力創(chuàng)造條件。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于包括具有包括襯底和薄膜層在內(nèi)的多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體主體，它們都具有相對(duì)應(yīng)的主表面，所述襯底的對(duì)應(yīng)主表面靠近所述薄膜層的對(duì)應(yīng)主表面，所述襯底具有有源區(qū)，所述主體包含有從所述有源區(qū)延伸出來(lái)的通孔，終止在位于所述襯底相對(duì)面上所述薄膜層對(duì)應(yīng)主表面中的小孔，所述通孔具有圍繞一軸排列的光刻構(gòu)圖周邊，所述軸垂直于所述對(duì)應(yīng)主表面而延伸，所述光刻構(gòu)圖周邊具有多個(gè)隔開(kāi)的從所述軸向外延伸的開(kāi)槽凸起。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于第一對(duì)所述開(kāi)槽凸起之間的間隔與第二對(duì)所述開(kāi)槽凸起之間的間隔并不相同。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述開(kāi)槽凸起沿所述光刻構(gòu)圖的周邊以規(guī)則間距分布。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述規(guī)則間距是所述開(kāi)槽凸起寬度尺寸的二到十倍。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征還在于周邊的邊長(zhǎng)的尺寸大于1μm。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述開(kāi)槽凸起具有寬度一般平行于所述光刻構(gòu)圖周邊，以及長(zhǎng)度垂直于所述光刻構(gòu)圖周邊的直線形狀。
7.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述寬度的尺寸在0.2μm和1.0μm之間。
8.一種半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于包括具有由至少一個(gè)通孔聯(lián)結(jié)起來(lái)的襯底和薄膜層的半導(dǎo)體主體，所述通孔具有限定為光刻構(gòu)圖周邊的矩形側(cè)壁，周邊所帶開(kāi)槽突起從所述側(cè)壁向外延伸，形成鋸壁狀輪廓，從而增加所述側(cè)壁的表面面積，而所述襯底包括有源區(qū)以及從所述有源區(qū)延伸并終止于位于所述薄膜層中一小孔的所述通孔。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述開(kāi)槽凸起沿所述光刻構(gòu)圖周邊均勻分布。
10.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于第一對(duì)所述開(kāi)槽凸起之間的間隔與第二對(duì)所述開(kāi)槽凸起之間的間隔并不相同。
11.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述開(kāi)槽凸起具有寬度一般平行于所述光刻構(gòu)圖周邊，以及長(zhǎng)度垂直于所述光刻構(gòu)圖周邊的直線形狀。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述開(kāi)槽凸起沿所述光刻構(gòu)圖周邊以規(guī)則間距分布，任意兩個(gè)開(kāi)槽凸起之間的距離在所述寬度的兩到十倍的范圍內(nèi)。
13.一種半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于包括具有包括襯底和薄膜層在內(nèi)的多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體主體，它們由一具有中心區(qū)和帶有光刻構(gòu)圖周邊的側(cè)壁的通孔聯(lián)結(jié)起來(lái)，所述光刻構(gòu)圖周邊具有從所述中心區(qū)向外延伸的凸起，所述通孔中排列有桁條，所述桁條具有第一和第二相對(duì)應(yīng)的邊，所述第一邊具有匹配于所述光刻構(gòu)圖周邊輪廓的輪廓，帶著沿所述第二邊的整個(gè)長(zhǎng)度與之相關(guān)聯(lián)的均勻形狀。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于第一對(duì)所述開(kāi)槽凸起之間的間隔與第二對(duì)所述開(kāi)槽凸起之間的間隔并不相同。
15.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征還在于周邊邊長(zhǎng)的尺寸大于1μm。
16.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述開(kāi)槽凸起沿所述光刻構(gòu)圖周邊以規(guī)則間距分布。
17.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于第一對(duì)所述開(kāi)槽凸起之間的間隔與第二對(duì)所述開(kāi)槽凸起之間的間隔并不相同。
18.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述開(kāi)槽凸起具有寬度一般平行于所述的光刻構(gòu)圖周邊，以及長(zhǎng)度垂直于所述的光刻構(gòu)圖周邊的直線形狀。
19.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述開(kāi)槽凸起沿所述光刻構(gòu)圖周邊以規(guī)則間距分布，任意兩個(gè)開(kāi)槽凸起之間的距離在所述寬度的兩到十倍的范圍內(nèi)。
20.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述通孔具有限定為光刻構(gòu)圖周邊的矩形側(cè)壁，所述光刻構(gòu)圖周邊具有從形成鋸壁圖形的所述側(cè)壁向外延伸的開(kāi)槽凸起，從而增加所述側(cè)壁的表面面積。
全文摘要
一種具有牢固地粘附在接觸孔(44)側(cè)壁上的桁條(42)的大尺寸觸點(diǎn)。使接觸孔(44)作成具有帶著向外凸出槽(40)的光刻構(gòu)圖周邊。槽的尺寸在至少一個(gè)方向上等于最小的觸點(diǎn)尺寸，以便保證槽區(qū)中良好的臺(tái)階覆蓋。槽(40)通過(guò)增加能增加粘附性的側(cè)壁表面面積，使應(yīng)力從桁條(42)分布到槽區(qū)上，并為槽(40)提供良好的臺(tái)階覆蓋，而起著把桁條固定在接觸孔(44)的側(cè)壁上的作用。
文檔編號(hào)H01L23/522GK1159250SQ96190055
公開(kāi)日1997年9月10日 申請(qǐng)日期1996年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月11日
發(fā)明者布拉德利·J·拉森, 庫(kù)爾特·舍騰雷博 申請(qǐng)人:愛(ài)特梅爾股份有限公司