DE19948570C2 - Anordnung zur Verdrahtung von Leiterbahnen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verdrahtung von Leiterbahnen, die unter Verwendung von Phasenmasken mit alternierenden Phasen erzeugt sind. Zur Vermeidung eines Phasenkonfliktes wird die Verbindung zwischen zwei Leiterbahnen mit unterschiedlicher Phase, wie beispielsweise im Bereich eines Bitleitung-Twists, in eine tiefer gelegene Ebene durch einen Verbindungskontakt (7) verlegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ver­ drahtung von Leiterbahnen, die unter Verwendung von Phasen­ masken mit alternierenden Phasen auf einer vorgegebenen Me­ tallisierungsebene derart erzeugt sind, daß eine mit einer Phasenmaske einer ersten Phase erzeugte erste Leiterbahn an eine mit einer Phasenmaske einer zweiten, zur ersten Phase entgegengesetzten zweiten Phase erzeugte zweite Leiterbahn angrenzt, so daß an der Verbindungsstelle zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn eine Unstetigkeit in der aus der ersten und der zweiten Leiterbahn gebildeten Verdrahtung her­ vorrufbar ist.

Phasenmasken werden bekanntlich zur hochfeinen Strukturierung von Leiterbahnen eingesetzt und verwenden zur Belichtung po­ larisiertes Licht, das für benachbarte Leiterbahnen in seiner Phase um beispielsweise 180° versetzt ist. So wird beispiels­ weise für die Strukturierung einer ersten Leiterbahn Licht mit dem Polarisationswinkel 0° herangezogen, während für eine zu dieser ersten Leiterbahn benachbarte Leiterbahn Licht mit dem Polarisationswinkel 180° verwendet wird. Durch diese al­ ternierenden Phasen, die einen Phasenversatz zueinander ha­ ben, ist es möglich, Strukturierungen mit weitgehend senk­ rechten Seitenwänden zu erzeugen und insbesondere "Verwa­ schungen" an den Seitenwänden zu verhindern. Der Phasenver­ satz wird durch eine Maskenanordnung realisiert, die für be­ nachbarte Linien bzw. Leiterbahnen unterschiedliche Phasen­ drehungen bei dem einstrahlenden kohärenten Licht verursacht.

Aus EP 535 229 A1 ist die Verwendung von Phasenmasken in der Fotolithografie bekannt. Diese Phasenmasken bestehen aus einem auf einem lichtdurchlässigen Substrat vorgesehenen Muster aus lichtsperrendem Material und aus Phasenschiebern, die in Zwischenräumen zwischem dem lichtsperrenden Material gelegen sind.

Die Verwendung von Phasenmasken ist solange unproblematisch, als nicht Leiterbahnen, die durch Belichtung mit Licht unter­ schiedlicher Phase strukturiert sind, aneinander stoßen bzw. grenzen. Dies gilt nicht, wenn die Leiterbahnen aneinander stoßen: Zur Realisierung einer Phasendrehung wird die Phasenmaske in unterschiedlichen Phasenbereichen unterschiedlich tief geätzt: die verbleibende unterschiedliche Glasrestdicke der Phasenmaske verursacht dann den Phasenversatz bzw. die Phasendrehung. Wenn nun zwei Linien, die aufgrund ihrer Nach­ barschaft unterschiedliche Phasen aufweisen, aneinandersto­ ßen, so kommt es an einer solchen Stelle zu einem Phasen­ sprung bzw. Phasenkonflikt. Die dabei aneinander angrenzenden Belichtungsbereiche unterschiedlicher Polarität erzeugen an ihrem Übergang eine destruktive Interferenz. Dadurch bildet sich ein unbelichteter Bereich an der Stoßstelle aus. Dies führt zu Leiterbahnabrissen, die die Chipfunktion der mit den Leiterbahnen realisierten Schaltung zerstören.

Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 6 dargestellt, welche eine Draufsicht auf eine Anordnung mit Leiterbahnen 1, 2, 2', 3, 3' und 4 auf einem Halbleiterkörper 5 zeigt. Die Leiterbahnen 1 und 4 sind hier durchgehend gestaltet, während die Leiter­ bahn 2 mit der Leiterbahn 3' einen "twist" (Verdrillung) bil­ det und die Leiterbahnen 2' und 3 in einer anderen, nicht ge­ zeigten Ebene miteinander verbunden sein können. Bei einer Phasenmaske werden, wie oben erläutert wurde, benachbarte Leiterbahnen bekanntlich durch Strukturierung mittels Belich­ tung mit Licht von alternierend abwechselnden Phasen gebil­ det. Das heißt, die Leiterbahnen 1, 3 und 3' sind durch Be­ lichtung mit Licht mit der Phase 0° strukturiert, während die Leiterbahnen 2, 2' und 4 durch Belichtung mit Licht der Phase 180° strukturiert sind. An dem "Twist" oder in einem Bereich der Kreuzung von Leiterbahnen tritt dann aber ein Phasenkon­ flikt auf, wie dies durch eine Strichlinie 6 angedeutet ist. Solche Phasenkonflikte sind äußerst unerwünscht und sollten so weit als möglich vermieden werden.

Um Phasenkonflikte auszuschließen, wird bisher daran gedacht, sogenannte "Mehrphasenmasken" einzusetzen, die bisher aber noch nicht wirtschaftlich herstellbar sind. Daher wird in der Praxis ein anderer Weg gewählt, bei dem die Verbindung zwi­ schen der Leiterbahn 2 und der Leiterbahn 3' in eine weitere Lithographieebene abgesenkt oder angehoben wird. Ein derarti­ ges Vorgehen ist aber relativ aufwendig, da für diese weitere Lithographieebene eine zusätzliche Belichtung vorgenommen werden muß, was den Strukturierungsprozeß für die Leiterbah­ nen nicht unerheblich verteuert.

Weitere Lösungen der oben aufgezeigten Problematik sind bis­ her nicht bekannt geworden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anord­ nung zur Verdrahtung von Leiterbahnen unter Verwendung von Phasenmasken anzugeben, bei der Phasenkonflikte auf einfache Weise zu vermeiden sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindung zwi­ schen der ersten Leiterbahn und der zweiten Leiterbahn durch einen unterhalb oder oberhalb der vorgegebenen Metallisie­ rungsebene eingebrachte Verbindungskontakt erfolgt. Bei die­ sem Verbindungskontakt kann es sich beispielsweise um dotier­ tes polykristallines Silizium handeln, das im Bereich des Phasenkonfliktes mittels einer vorangehenden, ohnehin verwen­ deten Maske aufgetragen wird und so später die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn herstellt. In vorteilhafter Weise kann auch der Bereich zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn zusätzlich noch mit Metall gefüllt werden.

Die Erfindung beschreitet damit einen vom bisherigen Stand der Technik vollkommen abweichenden Weg: anstelle der übli­ chen Doppelbelichtung mittels einer zusätzlichen Lithogra­ phieebene wird die Verbindung im Bereich des Phasenkonfliktes zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn auf eine ande­ re, schon vorhandene Maske verlagert, so daß der Phasenkon­ flikt bzw. dessen Problematik vollständig beseitigt sind. Es wird also eine geeignete Struktur in der Form des Verbin­ dungskontakts beispielsweise bei Kreuzungen zuvor mittels einer ohnehin vorhandenen Maske aufgetragen. Sodann können über diesen Verbindungskontakt Leiterbahnen, die durch Belichtung mit Licht unterschiedlicher Phase strukturiert sind, ohne weiteres miteinander verbunden werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Anord­ nung,

Fig. 2 bis 5 schematische Schnittdarstellungen zur Erläute­ rung verschiedener Gestaltungsmöglichkeiten für die Verbindungsstelle zwischen einer ersten Lei­ terbahn und einer zweiten Leiterbahn und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine bestehende Anordnung zur Verdrahtung von Leiterbahnen.

Die Fig. 6 ist bereits eingangs erläutert worden. In den Fig. 1 bis 5 werden für einander entsprechende Bauteile die glei­ chen Bezugszeichen wie in Fig. 5 verwendet.

In Fig. 1 sind Leiterbahnen 1, 2, 2', 3, 3' und 4 auf einem Halbleiterkörper 5 gezeigt, wobei die Leiterbahnen 1, 3 und 3' - wie in dem herkömmlichen Beispiel von Fig. 5 - durch Be­ lichtung mit Licht mit 0° und die Leiterbahnen 2, 2' und 4 - ebenfalls wie bei der Anordnung von Fig. 6 - durch Belich­ tung mit Licht mit 180° strukturiert sind. Ein Phasenkon­ flikt, wie er an der durch die Strichlinie 6 in Fig. 6 ange­ deuteten Verbindungsstelle zwischen den Leiterbahnen 2 und 3' normalerweise auftreten würde, wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Leiterbahnen 2 und 3' hier durch einen Verbindungskontakt 7 miteinander verbunden sind, welcher be­ reits in einen Bereich unterhalb der durch die Leiterbahnen 1, 2, 2', 3, 3' und 4 gebildeten Metallisierungsebene einge­ bracht wurde.

Die Fig. 2 bis 5 veranschaulichen verschiedene Realisierungs­ möglichkeiten für diesen Verbindungskontakt 7. Dieser kann nämlich, wie in Fig. 2 dargestellt ist, aus polykristallinem Silizium bestehen, das auf dem Halbleiterkörper 5 aus Silizi­ um in eine Siliziumdioxidschicht 8 eingebettet ist und so für eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen 2 und 3' sorgt. Eine andere Variante ist in Fig. 3 dargestellt, in welcher der Bereich zwischen den Leiterbahnen 2, 3' zusätz­ lich durch Metall 7', beispielsweise Aluminium oder Wolfram oder Kupfer, gefüllt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sorgt das Metall 7' für die elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen 2 und 3'. In Fig. 4 ist ein Ausführungsbei­ spiel gezeigt, bei dem der Verbindungskontakt 7 aus polykri­ stallinem Silizium bis zu dem oberen Rand der Leiterbahnen 2 und 3' reicht. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Verbindungskontakt 7 in einer über der Ebene der Leiter­ bahnen 2, 3' liegenden Kontaktebene realisiert ist.

Selbstverständlich kann anstelle von polykristallinem Silizi­ um für den Verbindungskontakt 7 auch ein anderes Material, wie beispielsweise Aluminium, Wolfram oder Kupfer, verwendet werden.

Weiterhin ist es nicht zwingend erforderlich, daß der Verbin­ dungskontakt 7 nur eine Metallisierungsebene unterhalb von der durch die Leiterbahnen 1, 2, 2', 3, 3' und 4 gebildeten Metallisierungsebene angebracht wird. Gegebenenfalls kann diese Verbindungsbrücke sogar zwei oder mehr Ebenen unterhalb (oder oberhalb) der Metallisierungsebene der Leiterbahnen aufgetragen werden. Es ist aber auch möglich, den Verbin­ dungskontakt 7 in eine Ausnehmung einer Isolatorschicht, wie beispielsweise einer Siliziumdioxidschicht, in der Form von polykristallinem Silizium einzubringen.

Claims (5)

1. Anordnung zur Verdrahtung von Leiterbahnen (1, 2, 2', 3, 3', 4), die unter Verwendung von Phasenmasken mit alter­ nierenden Phasen auf einer vorgegebenen Metallisierungs­ ebene derart erzeugt sind, daß eine mit einer Phasenmaske einer ersten Phase erzeugte erste Leiterbahn (2) an eine mit einer Phasenmaske einer zweiten, zur ersten Phase entgegengesetzten zweiten Phase erzeugte zweite Leiter­ bahn (3') angrenzt, so daß an der Verbindungsstelle (6) zwischen der ersten (2) und der zweiten (3') Leiterbahn eine Unstetigkeit in der aus der ersten und der zweiten Leiterbahn (2, 3') gebildeten Verdrahtung hervorgerufen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der ersten Leiterbahn (2) und der zweiten Leiterbahn (3') durch einen unterhalb oder ober­ halb der vorgegebenen Metallisierungsebene eingebrachten Verbindungskontakt (7) erfolgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskontakt aus dotiertem polykristallinem Silizium besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskontakt auch den Bereich zwischen der er­ sten und der zweiten Leiterbahn (2, 3') ausfüllt.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen der ersten und der zweiten Leiter­ bahn (2, 3') durch Metall (7') ausgefüllt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Aluminium oder Wolfram oder Kupfer ist.