JP4152533B2

JP4152533B2 - モジュール式充填構造体を備えた集積半導体チップ

Info

Publication number: JP4152533B2
Application number: JP21085599A
Authority: JP
Inventors: サヴィニャックドミニク; シュナイダーヘルムート
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2019-07-26
Also published as: KR100673670B1; TW447104B; JP2000058766A; EP0977262A2; KR20000012029A; EP0977262A3; DE19834234A1; DE19834234C2; US6307263B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念による、モジュール式充填構造体を備えた集積半導体チップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積半導体チップの表面（レイアウト構造）を見ると、構造の違いから最上部の層に、いわゆるアクティブ領域と非アクティブ領域とを区別することができる。アクティブ領域には例えば構成素子または機能群（例えばトランジスタ、メモリセル）が設けられており、これらがこの半導体チップの機能を果たしている。これに対して非アクティブ領域には構成素子または機能群は含まれていない。最近の製造過程は、集積半導体チップの形態的構造の点から、例えば基板から第１金属化面までを含めた全ての関連する処理面において均一な表面構造を要求する。このことが意味するのは、この処理面の構造が、チップのアクティブ領域および非アクティブ領域においてほぼ同じでなければならないことである。このために上記の処理面内の非アクティブ領域内に、いわゆるモジュール式充填構造体が設けられている。このモジュール式充填構造体は、アクティブ領域の構造と同じように構成されている。このモジュール式充填構造体を使用することは、すでに一般に実用されていることである。このモジュール式充填構造体は、簡単にいうと、殊に以下の３つの理由から使用される。
【０００３】
・それぞれの最上部層の下に均一な表面構造を形成することにより、チップ面全体に渡って同じ層硬度を得るため。このことはＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)、ディッシング(Dishing)の点から重要である。
【０００４】
・露光照明および屈折効果をチップ面全体に渡って均一化するため。（ＯＰＥ:Optical Proximity Effect)
・エッチング過程をチップ面全体に渡って均一化しかつ改善するため。ＲＩＥ(Reactive Ion Ething)，Micro Loading
半導体チップの作動に対して、このチップの基板電位を可能な限り均一化することは、追求に値することである。これによって達成されるのは、この基板電位が、基板上に設けられるすべての構成素子に対して均一に分散されることである。したがってより改善されかつ均一な電圧供給が、チップ面に分散された構成素子全体に渡って行われる。導体路上での電圧パルスの波動伝搬特性は、１つにまとまった電位を介して計算することができ、かつ均一になる。したがってこの一様な基板電位により、基板上にある配線面の波動伝達特性も改善されることになる。これまで基板電位の均一化を、ＥＰＩ基板を使用し、かつ個々の回路に付加的な基板コンタクトにより達成しようとしていた。ＥＰＩ基板を使用することにより、さらに公知の「ラッチアップ」効果を低減することができる。しかしこの手段の欠点は、基板上にエピタキシャル成長層をデポジットするために、コストのかかる付加的な処理ステップが製造過程において必要なことである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、基板電位特性を集積半導体チップ上で面を覆うように均一化することである。ここでこのチップの製造過程の際にかかる相応のコストを可能な限り少なく維持しなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、構成素子または機能群が形成されるアクティブ領域と、構成素子または機能群が形成されていない非アクティブ領域とを有する集積半導体チップにおいて、この集積半導体チップは、基板と、その上に配置されたモジュール式充填構造体とを備えており、このモジュール式充填構造体は、金属化面の金属導体路を含んでおり、またこのモジュール式充填構造体は、このモジュール式充填構造体の延在するチップ面の領域に多数の導電性のコンタクト個所が、上記の金属化面の金属導体路と基板との間に設けられているように形成されており、さらに上記のモジュール式充填構造体は、相等しい多数の区分から成り、各々の区分では上記の導電性のコンタクト個所が、金属化面の金属導体路と基板との間に設けられており、これらの相等しい区分（Ａ）の各々は、それぞれの区分の大きさに相応した基板部分と、基板の上に位置する、ポリシリコンを備えた領域と、この基板内に設けられかつ上記ポリシリコンを備えた領域とは離れて設けられたドーピング領域と、上記のドーピング領域および金属化面の金属導体路に導通接続されている導電性のコンタクト個所とを含んでおり、上記のポリシリコンを備えた領域の下の基板（６）内にそれぞれ、酸化物で充填されたトレンチが設けられていることを特徴とする集積半導体チップを構成することによって解決される。
【０００７】
有利な実施形態および別の実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明を図を用いて詳しく説明する。
【０００９】
図１は、モジュール式充填構造体１〜５の断面図を概略的に示している。ここでは金属化面５の金属導体路までを含めた、関連するすべての処理面が示されている。上記の課題を可能な限り良好に解決するためには、モジュール式充填構造体１〜５の構成および構造は、チップのアクティブ領域の構成および構造に同じでければならない。これにより断面図に示した種々の充填構造体１〜５の構成がほぼ決まる。
【００１０】
モジュール式充填構造体１〜５が延在するチップ面の領域には、多数の導電性のコンタクト個所１が、金属化面５の金属導体路と基板６との間に設けられている。この充填構造体は、相等しい多数の区分Ａから構成されている。個々の区分Ａには、導電性のコンタクト個所１が金属化面５の金属導体路と基板６との間に設けられている。この相等しい区分Ａは各々、個々の区分Ａの大きさに応じた相応の基板６区分と、この基板６の上にあるポリシリコンを備えた領域２と、基板６内にありかつ前記のポリシリコンを備えた領域２から離れて配置されているドーピング領域３と、このドーピング領域３および金属化面５の金属導体路に電気的に接続された導電性のコンタクト個所１とを含んでいる。基板６には、ポリシリコンを備えた領域２の下にそれぞれ、酸化物で充填されたトレンチ４が配置されている。この充填構造体の相等しい多数の区分Ａのうちの２つの隣接する区分Ａにおいて、ポリシリコンを備えた領域２と酸化物で充填されたトレンチ４とは、それぞれに共通の領域として構成されている。
【００１１】
これまでチップの表面構造を均一にするための充填構造体は、電気的には使用されていない。したがって充填構造体が延在するチップ面の領域には、基板６とこの基板６上にある処理面との間に電気的な接続は存在していない。モジュール式充填構造体が延在するチップ面の領域には、金属化面５の金属導体路が設けられている。チップの基板電圧を均一化するために、この金属化面５は導電性のコンタクト個所１およびドーピング領域３を介して基板６に電気的に接続されている。ここでドーピング領域３は、高くドーピングされたシリコンを有する領域を含んでいる。金属化面５の金属導体路は、半導体チップの動作時には基準電位（例えばＧＮＤ）にある。
【００１２】
金属化層５の金属導体路と基板６との間を、表面を覆うように導通接続することにより、基板電位はつねに基準電位に維持される。その他にチップの面構造の均一化は、金属化面５に設けられた金属導体路によりさらに改善される。チップ面全体に渡り基板６上に設けられたすべての構成素子の電圧供給は均一になる。一様な基板電位により、充填構造体１〜５に存在する配線面７と基板６との間の線路キャパシタンス（この線路キャパシタンスは配線面７の波動伝達特性に関係する）は、全チップ面に均一に分散される。これにより配線面７の波動伝達特性は均一化され改善される。このことよってチップは高い信頼性で動作する。なぜならばチップの電圧パルスまたは電流パルスの波動伝搬特性が計算できるからである。さらに均一な基板電位により「ラッチアップ」効果が効率的に抑止される。
【００１３】
上記のような構成は、基板電位の均一化に対して付加的なチップ面も、付加的処理ステップも不要である。付加的なチップ面が不要であるのは、上記のようにすでに面構造の均一化のために使用されるモジュール式充填構造体１〜５が、これを電気的な目的にも使用することにより、ほんの１つの付加的な機能を得るからである。付加的な処理ステップは不要である。なぜならここまで設けられた充填パターンがいまやコンタクト個所１の形態で導通性を有するからであり、その充填構造体の幾何学的な形態および構成は同じままだからである。電気的なコンタクトはチップのアクティブ領域において、例えば構成素子の接続のために必要である。したがってこのために必要な処理ステップは単に、充填構造体１〜５が延在するチップの表面にまで拡張されるだけである。ここで導電性のコンタクト個所１は、その構成においてチップのアクティブ領域のコンタクトに相応している。金属化面５の金属導体路を構成するための処理ステップは、金属化層をチップのアクティブ領域に設ける処理ステップに相応する。
【００１４】
図２は充填構造体が延在するチップ面の１部分のレイアウト構造を示している。線Ｂ−Ｂに沿った充填構造体の断面図が図１では概略的に示されていた。図１の区分Ａは図２では破線で示されている。モジュール式充填構造体を備えたレイアウト構造の実施例が、図１では断面図で示したチップの関連する処理面により示されている。
【００１５】
半導体チップの基板は、（完全には見えていない）酸化物で充填されたトレンチ４を有する。このトレンチ４の上に、ポリシリコン２を備えた領域２が設けられている。ここでこのポリシリコン２を備えた領域２は、酸化物で充填されたトレンチ４の面の１部だけを覆っている。酸化物で充填されたトレンチ４、およびこのトレンチ４の上に設けられたポリシリコンを備えた領域２とは連結されて、充填構造体が延在しているチップ面の領域全体に渡って配置されている。ここでこの充填構造体は、酸化物で充填されたトレンチ４およびポリシリコンを備えた領域２を有せず、かつ規則的な間隔で配置かつ平行に配向されている領域を包囲している。ポリシリコンを備えた領域２と酸化物で充填されたトレンチ４とによって包囲されているこのような領域内には、ドーピング層３が半導体チップの基板６に設けられている。ドーピング領域３のこのような領域内にはこのドーピング領域３の上に、導電性のコンタクト個所１が設けられており、このコンタクト個所１はそれぞれのドーピング領域３を介して半導体チップの基板６への電気的な導通接続を形成している。ここでこのコンタクト個所１はこの領域の１部分だけを覆っている。金属化面５のベルト状の金属導体路は、十字形に規則的な間隔を置き、それぞれの方向で相互に平行に配向されている。この金属導体路は、それぞれ相互に直角に位置する金属化面５の金属導体路が十字形面を形成するように配置されている。ここでこの十字形面は、それぞれコンタクト個所１の上にあり、かつこのコンタクト個所１を覆っている。金属化面５の金属導体路は、コンタクト個所１に十字形面の領域で導通接続されている。
【００１６】
実施例ではドーピング領域３は、ｐ⁺ドーピングされたシリコンから、また基板６はｐ^-ドーピングされたシリコンから構成されている。しかしドーピング領域３にｎ⁺ドーピングされたシリコンと、基板６にｎ^-ドーピングされたシリコンを有する構成も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属化面までを含むモジュール式充填構造体の断面図である。
【図２】チップ面の１部分の平面図（レイアウト構造）である。
【符号の説明】
１コンタクト個所
２ポリシリコンを備えた領域
３ドーピング領域
４トレンチ
５金属化面
６基板

Claims

構成素子または機能群が形成されるアクティブ領域と、構成素子または機能群が形成されていない非アクティブ領域とを有する集積半導体チップにおいて、
該集積半導体チップは、基板（６）と、その上に配置されたモジュール式充填構造体（１〜５）とを備えており、
該モジュール式充填構造体（１〜５）は、金属化面（５）の金属導体路を含んでおり、
前記モジュール式充填構造体（１〜５）は、当該モジュール式充填構造体（１〜５）の延在するチップ面の領域に多数の導電性のコンタクト個所（１）が、前記金属化面（５）の金属導体路と前記基板（６）との間に設けられているように形成されており、
さらに前記モジュール式充填構造体は、相等しい多数の区分（Ａ）から成り、各々の区分（Ａ）では前記の導電性のコンタクト個所（１）が、金属化面（５）の金属導体路と基板（６）との間に設けられており、
当該の相等しい区分（Ａ）の各々は、
それぞれの区分（Ａ）の大きさに相応した基板（６）部分と、
基板（６）の上に位置する、ポリシリコンを備えた領域（２）と、
前記基板内に設けられかつ前記ポリシリコンを備えた領域（２）とは離れて設けられたドーピング領域（３）と、
前記ドーピング領域（３）および前記金属化面（５）の金属導体路に導通接続されている導電性のコンタクト個所（１）とを含んでおり、
前記のポリシリコンを備えた領域（２）の下の基板（６）内にそれぞれ、酸化物で充填されたトレンチ（４）が設けられていることを特徴とする
集積半導体チップ。
ドーピング領域（３）と基板（６）は、同じドーピング極性でドーピングされたシリコンから成り、
該シリコンは、ドーピング領域（３）が基板（６）よりも高い濃度でドーピングされている
請求項１に記載の集積半導体チップ。
前記ポリシリコンを備えた領域（２）と前記酸化物で充填されたトレンチ（４）は、充填構造体の相等しい多数の区分（Ａ）のうちの２つの隣接する区分（Ａ）に、それぞれ共通の領域として構成されている、
請求項１に記載の集積半導体チップ。
充填構造体（１〜５）が延在するチップ面の領域において、充填構造体（１〜５）はつぎのレイアウト構造を有する、すなわち
半導体チップの基板（６）は、酸化物で充填されたトレンチ（４）を有し、
該トレンチ（４）の上にポリシリコンを備えた領域（２）が配置されており、ここで該ポリシリコンを備えた領域（２）は、前記酸化物で充填されたトレンチ（４）の面の一部のみを覆っており、
前記酸化物で充填されたトレンチ（４）および該トレンチ（４）の上に配置されたポリシリコンを備えた領域（２）は連結されて、充填構造体が延在するチップ面の領域全体に配置され、
該充填構造体は、酸化物で充填されたトレンチ（４）とポリシリコンを備えた領域（２）とを有しない領域を包囲し、
該領域は、規則的な間隔で配置されかつ平行に配向されており、
ポリシリコンを備えた領域（２）と酸化物で充填されたトレンチ（４）とにより包囲された前記領域内には、ドーピング領域（３）が半導体チップの基板（６）に配置されており、
ドーピング領域（３）の前記領域内には、導電性のコンタクト個所（１）が配置されており、
該コンタクト個所（１）はそれぞれのドーピング領域（３）上に、半導体チップの基板（６）への導通接続を形成し、
ドーピング領域（３）は、前記領域の一部だけ覆い、
十字形に規則的な間隔でかつそれぞれの方向に相互に平行に配向されている、金属化面（５）のベルト形状の金属導体路は、それぞれ相互に直角に位置する、金属化面（５）の金属導体路が十字形面を形成し、該十字形面がそれぞれ前記導電性のコンタクト個所（１）の上に位置しかつ該コンタクト個所（１）を覆うように配置されており、
金属化面（５）金属導体路は、導電性のコンタクト個所（１）に、十字形面の領域において導通接続されている
請求項１から３までのいずれか１項に記載の集積半導体チップ。