JP4717973B2 - 導体路の接触接続装置および接触接続方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に被着され第１の絶縁層により覆われた第１の導体路を、前記第１の絶縁層のコンタクトホールを介して第２の導体路と接触接続するための、導体路の接触接続装置および接触接続方法に関する。なお、本発明は任意の導体路の接触接続に利用できるけれども、ここでは本発明ならびにその問題点について、シリコン基板上に被着されたプラチナ導体路およびアルミニウムのボンディングランド導体路の接触接続に関して説明する。
【０００２】
【従来の技術】
図４のａ〜ｃには慣用の接触接続装置が略示されており、図４ａは上から見た平面図、図４ｂは絶縁層のエッチング側縁がポジティブな場合の断面図、図４ｃは絶縁層のエッチング側縁がネガティブなときの断面図である。
【０００３】
図４のａ〜ｃの場合、参照符号１０によりシリコン基板が示されており、参照符号４０によりプラチナ導体路、５０によりＣＶＤ酸化物、５３によりポジティブなエッチング側縁、５５によりネガティブなエッチ側縁が示されている。また、参照符号６０によりアルミニウムボンディングランド導体路が示されており、参照符号６１によりウェブ領域、参照符号６２によりランド領域、参照符号６５によりアルミニウムのくびれ、参照符号６７によりエッジの裂断が示されており、さらに参照符号Ｌによりコンタクトホール、Ｒｃによりコンタクトホール接触抵抗が示されている。
【０００４】
図４のａ〜ｃに示されている配置構成は、アルミニウムボンディングランド導体路６０における幅の狭いウェブ領域６１を介して、アルミニウムボンディングランド導体路における幅の広いランド領域６２へ、細長いプラチナ導体路４０を導くために用いられる。
【０００５】
シリコン基板１０の上に延在しているプラチナ導体路４０はまずはじめに、ＣＶＤ酸化物５０から成る絶縁層によって完全に覆われる。次にプラチナ導体路４０の端部領域において、ホトリソグラフィによる慣用のエッチングプロセスによってＣＶＤ酸化物層５０にコンタクトホールＬが開けられる。その際、コンタクトホールＬはプラチナ導体路４０の端部領域周縁部から間隔をおいて配置されている。次に、図４のａに描かれている配置構成が得られるよう、アルミニウムボンディングランド導体路６０の析出ならびにマスキングが行われる。
【０００６】
このようにして形成された接触接続の品質を判定するために、ＣＶＤ酸化物層５０に設けられたコンタクトホールＬとアルミニウムボンディングランド導体路６０において対応するランド領域６２との間の接触抵抗Ｒｃが測定される。
【０００７】
たとえばこのようなコンタクトホール接触抵抗Ｒｃの測定は、コンタクトホール側縁がアルミニウムによって覆われている度合いを表すために用いられ、次にこれについて図４のｂとｃを参照しながら詳しく説明する。
【０００８】
コンタクトホールＬを湿式化学的に開口した場合、通常はＣＶＤ酸化物層に望ましいポジティブなエッチング側縁５３が形成され、これによってコンタクトホール側縁がアルミニウムによって良好な度合いで覆われるようになり、つまりはコンタクトホール接触抵抗Ｒｃが僅かになる（図４ｂ）。
【０００９】
しかしながら標準的なプロセスによれば、局所的にウェハ上でＣＶＤ酸化物層において望ましくないネガティブなエッチング側縁５５の生じる場合があり、つまりはコンタクトホール接触抵抗Ｒｃが高くなる可能性がある（図４ｃ）。この原因として、ＣＶＤ酸化物層５０の不均質な成長および／またはＣＶＤ酸化物層５０とプラチナ導体路４０との間の界面における汚れを挙げることができる。殊にこのようなネガティブなエッチング側縁によってコンタクトホール周縁部にくびれ６５やエッジの裂断６７が発生し、その結果、コンタクトホール接触抵抗Ｒｃが高まり、最悪の場合、アルミニウムボンディングランド導体路６０が切断され、該当コンポーネントが故障してしまうおそれがある。
【００１０】
このように上述のような公知のやり方の欠点として判明したのは、所定の割合（典型的には数％）のコンポーネントは標準プロセスにおいて高いコンタクトホール接触抵抗Ｒｃを有していることである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は、コンタクトホールの接触抵抗が大きくなる問題点を解消することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によればこの課題は、コンタクトホールは、第１の導体路の上の領域とそれに隣接する基板の上の領域をカバーしており、第２の導体路はコンタクトホール内で、第１の導体路との接触領域からその下に位置する基板へ向かって段階づけられていることにより解決される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
公知の手法とは異なり上記の構成を採用すれば、コンタクトホール接触抵抗が大きくなる問題点はコンタクトホールに特別なデザインを施したことでもはや発生しない、という利点が得られる。
【００１４】
本発明によれば、コンタクトホールの側縁には依存しない確実な接触接続が達成され、そのことで高い製造品質と歩留まりが保証される。
【００１５】
本発明の基礎とする着想は以下の点にある。すなわち、コンタクトホールは第１の導体路の上の領域とそれに隣接する基板の領域をカバーしており、第２の導体路はコンタクトホール内で、第１の導体路との接触領域からその下に位置する基板へ向かって段階づけられている。換言すれば、第２の導体路は下降する段状部を有しており、従来技術のように絶縁層に向かって上昇する段状部だけではない。たとえば下降段状部については比較的小さい段差とすることができ、したがっていっそう改善された段状部の被覆が可能となる。それゆえ標準的なプロセスと異なり、絶縁層の厚さやコンタクトホール周縁部の側縁急峻度には依存しなくなる。
【００１６】
従属請求項には、請求項１に記載の装置ないしは請求項１１に記載の方法の有利な実施形態が示されている。
【００１７】
１つの有利な実施形態によれば、第２の導体路は実質的にコンタクトホール内部に位置しており、有利にはその周縁領域だけが絶縁層の上におかれている。
【００１８】
別の有利な実施形態によれば第２の導体路は、第１の導体路上に接触している幅の狭いウェブ領域とそれに続く幅の広いランド領域を有するボンディングランド導体路である。
【００１９】
別の有利な実施形態によれば、第１の導体路はアイレット状領域を有しており、このアイレット状領域の上にコンタクトホールの周縁部が位置している。この構成は、ウェットエッチング法を使用したときに殊に有利である。なぜならばその際には、第１の導体路と第１の絶縁層との間の縁に沿ってエッチスパイクの発生する可能性があり、これによって所期のように用いられるホトレジストマスクの下で第１の絶縁層との距離が定まらなくなってしまう。
【００２０】
さらに別の有利な実施形態によれば、コンタクトホール周縁部はアイレット状領域内に実質的にセンタリングされて配置されている。これはプロセス許容誤差の補償に役立つ。
【００２１】
他の有利な実施形態によれば基板上に、電気的な絶縁体および／または第１の導体路と第２の導体路のための固着層として第２の絶縁層が設けられている。
【００２２】
その他の有利な実施形態によれば、第１および／または第２の絶縁層は複数の絶縁層から成る。
【００２３】
さらに別の有利な実施形態によれば、第１および／または第２の絶縁層は導電層と非導電層の組み合わせから成る。
【００２４】
次に、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
【００２５】
【実施例】
図１のａ〜ｃには、本発明による接触接続装置の第１の実施形態が描かれており、ここで図１のａは上から見た平面図、図１のｂは絶縁層のエッチング側縁がポジディブな場合の断面図、さらに図１のｃは絶縁層のエッチング側縁がネガティブな場合の断面図である。
【００２６】
図１のａ〜ｃによれば、すでに説明した参照符号に加えてＬ′によりコンタクトホールが示されており、Ｌ′１によりウェブコンタクトホール領域、Ｌ′２によりランドコンタクトホール領域、Ｒによりアルミニウムボンディングランド導体路６０の周縁領域、７０によりプラチナ導体路４０とアルミニウムボンディングランド導体路６０との間の接触領域、２０により窒化物層、３０によりＲｅｏｘ（＝再酸化されたシリコン窒化物）から成る固着層、１００によりエッチスパイクが示されている。
【００２７】
図１のａ〜ｃに描かれているようにこの第１の実施形態の場合、コンタクトホールＬ′は、プラチナ導体路４０の上の領域とそれに隣接する窒化物層２０の上の領域を有している。アルミニウムボンディングランド導体路６０はコンタクトホールＬ′内で、プラチナ導体路４０との接触領域７０から窒化物層２０へ向かって、つまり基板１０の方へ向かって段階づけられている。接触領域７０においてプラチナ導体路４０の上に接触している幅の狭いウェブ領域６１およびこれに続くそれよりも幅の広いランド領域６２をもつアルミニウムボンディングランド導体路６０は、実質的にコンタクトホールＬ′内に位置しており、その周縁領域ＲだけがＣＶＤ酸化物層５０の上に位置している。
【００２８】
この第１の実施形態では、アルミニウムボンディングランド導体路６０はＣＶＤ酸化物層５０の上ではなく窒化物層２０の上に置かれており、このことでプラチナ導体路４０に対する段差が小さくなり、該当する段状部がアルミニウムで覆われる度合いが良好になる。
【００２９】
図１のｂに示したエッチング側縁５３がポジティブである場合も、図１のｃで示したエッチング側縁５５がネガティブである場合も、接触抵抗Ｒｃは良好な結果を示すようになる。なぜならば、もはやアルミニウムの裂断が発生することはないからである。この場合、プラチナ導体路４０端部の領域７０の大きさにより、接触抵抗の大きさが定められる。また、窒化物層２０の上のランド領域６２とそれよりも幅の狭いウェブ領域６１の位置によって、基板１０上のアルミニウムの良好な固着が保証される。
【００３０】
ランド領域６２とそれよりも幅の狭いウェブ領域６１の窒化物層２０上の配置によって、プラチナ導体路４０の上に突出するコンタクトホールＬ′が定められる。コンタクトホールＬ′をプラズマエッチング法またはイオンビームエッチング法で開ける場合には、これ以上の措置をとる必要はない。しかしコンタクトホールＬ′をウェットエッチング法で開けるときには、エッチスパイク１００に起因して問題の発生する可能性がある。図１のａには、エッチスパイクの広がり方向が矢印で示されている。
【００３１】
図２は、第１の実施形態においてウェットエッチング法の場合に発生する可能性のあるこの種のエッチスパイク問題を説明するための略図である。
【００３２】
図２の場合、これまで述べてきた参照符号に加えて、参照符号８０によりＣＶＤ酸化物５０上のホトレジストが示されており、参照符号９０によりコンタクトホール窓が示されている。ここでよくわかるように、プラチナ導体路とＣＶＤ酸化物との間の縁に沿ってエッチスパイク１００の発生する可能性があり、これによってホトレジストのマスク８０の下においてＣＶＤ酸化物との距離が定まらなくなってしまう。
【００３３】
図３のａ〜ｃには、本発明による接触接続装置の第２の実施形態が描かれており、この場合、図３のａは上から見た平面図であり、図３のｂは絶縁層のエッチ側縁がポジティブな場合の断面図であり、図３のｃは絶縁層のエッチ側縁がネガティブな場合の断面図である。
【００３４】
ウェットエッチング法を利用したときにエッチスパイクに対処するために、この第２の実施形態によればプラチナ導体路４０にアイレット状領域が設けられており、この領域はアルミニウムボンディングランド導体路６０の周囲に輪郭に沿って配置されている。その際、コンタクトホールＬ′の周縁部は、アイレット状領域に実質的にセンタリングされて位置している。この場合にも、アルミニウムボンディングランド導体路６０の周縁領域ＲだけしかＣＶＤ酸化物５０の上に位置していない。
【００３５】
ＣＶＤ酸化物５０におけるコンタクトホールＬ′のオーバエッチング時間は、できるかぎり余分なく選定すべきである。それというのも、プラチナ導体路４０は典型的には数１０ｎｍの厚さのＲｅｏｘ層の上に設けられており、コンタクトホールＬ′内では必然的にプラチナ層の僅かなアンダーエッチングとなるからである。アルミニウムによりプラチナ／Ｒｅｏｘ段を覆う度合いが大きいことで（厚み比約１：６）、第１の実施例の場合のようにポジティブなエッジ側縁５３であっても（図３ｂ）ネガティブなエッジ側縁５５であっても、アルミニウムのエッジの裂断は生じない。
【００３６】
付加的に、アイレット状領域内におけるアルミニウムの被着によりプラチナ導体路４０と窒化物層２０の間に発生するかもしれない空隙を、後続のアルミニウム熱処理においてＰｔとＡｌとの金属間相の形成により再び閉ざすことができる。
【００３７】
これまで有利な実施例に基づき本発明を説明してきたが、本発明はそれらに限定されるものではなく、多種多様に変形可能である。
【００３８】
たとえば、金属製導体路や固着層の材料や絶縁材料は実例として挙げたにすぎず、それらを適切な材料に置き換えてもかまわない。また、シリコン以外の基板を使用してもよい。
【００３９】
さらに、コンタクト窓の形状は図示の形状に限定されるものではなく、他の形に変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による接触接続装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】第１の実施形態においてウェットエッチング法を使用したときに発生する可能性のあるエッチスパイク問題を説明するための図である。
【図３】本発明による接触接続装置の第２の実施形態を示す図である。
【図４】慣用の接触接続装置を示す図である。
【符号の説明】
１０ 基板
２０ 窒化物層
３０ 固着層
４０ プラチナ導体路
５０ ＣＶＤ酸化物
５３ ポジティブなエッチング側縁
５５ ネガティブなエッチング側縁
６０ アルミニウムボンディングランド導体路
６１ ウェッブ領域
６２ ランド領域
Ｌ′ コンタクトホール
Ｌ′１ ウェブコンタクトホール領域
Ｌ′２ ランドコンタクトホール領域
Ｒ 周縁領域

Claims (10)

1. 第２の絶縁層（２０）により覆われた基板（１０）上に設けられ、第１の絶縁層（５０）により覆われた第１の導体路（４０）を、前記第１の絶縁層（５０）のコンタクトホール（Ｌ′）を介して、ボンディングランドを構成する第２の導体路（６０）と接触接続するための、導体路の接触接続装置において、
   前記コンタクトホール（Ｌ′）は、前記第１の導体路（４０）の上の領域とそれに隣接する前記基板（１０）上の前記第２の絶縁層（２０）の上の領域をカバーしており、
   前記第２の導体路（６０）は前記コンタクトホール（Ｌ′）内で、前記第１の導体路（４０）との接触領域（７０）からその下に位置する前記第２の絶縁層（２０）へ向かって段階づけられ、
   前記第１の導体路（４０）のための固着層（３０）として、前記第２の絶縁層（２０）と前記第１の導体路（４０）との間に第３の絶縁層が、前記コンタクトホール（Ｌ′）内の前記第２の絶縁層（２０）の上の領域を除いて設けられていることを特徴とする、
   導体路の接触接続装置。
2. 前記固着層（３０）は再酸化されたシリコン窒化膜であり、その上の前記導体路（４０）はプラチナである、請求項１記載の装置。
3. 前記第１の導体路（４０）はプラチナでありかつ前記第２の導体路（６０）はアルミニウムであり、プラチナ／固着層とアルミニウム層との厚み比は１：６である、請求項１または２記載の装置。
4. 第１の導体路（４０）と第２の導体路（６０）との間の接触抵抗の大きさは、前記第１の導体路（４０）が前記第２の導体路（６０）に覆われる範囲の大きさに依存する、請求項１〜３のいずれか１項記載の装置。
5. 前記第２の導体路（６０）はコンタクトホール（Ｌ′）内に位置しており、該第２の導体路の周縁領域（Ｒ）だけが絶縁層（５０）上に位置している、請求項１〜４のいずれか１項記載の装置。
6. 前記第２の導体路（６０）は、第１の導体路（４０）上に接触している幅の狭いウェブ領域（６１）とそれに続く幅の広いランド領域（６２）を有するボンディングランド導体路である、請求項１〜５のいずれか１項記載の装置。
7. 前記第１の導体路（４０）はアイレット状領域を有しており、該アイレット状領域の上に前記コンタクトホール（Ｌ′）の周縁部が位置している、請求項１〜６のいずれか１項記載の装置。
8. 前記コンタクトホール（Ｌ′）の周縁部は、前記アイレット状領域上でセンタリングされて配置されている、請求項７記載の装置。
9. 前記の第１および／または第２の絶縁層（２０，５０）は複数の絶縁層から成る、請求項１〜７のいずれか１項記載の装置。
10. 第２の絶縁層（２０）により覆われた基板（１０）上に設けられ、第１の絶縁層（５０）により覆われた第１の導体路（４０）を、前記第１の絶縁層（５０）のコンタクトホール（Ｌ′）を介して、ボンディングランドを構成する第２の導体路（６０）と接触接続するための、導体路の接触接続方法において、
    前記第１の導体路（４０）の上の領域とそれに隣接する基板（１０）上の前記第２の絶縁層（２０）の上の領域をもつコンタクトホール（Ｌ′）を形成し、
    前記コンタクトホール（Ｌ′）内で第１の導体路（４０）との接触領域（７０）からその下に位置する前記第２の絶縁層（２０）へ向かって段階づけられた第２の導体路（６０）を形成することを含み、さらに
    前記第１の導体路（４０）のための固着層（３０）として第３の絶縁層を、前記第２の絶縁層（２０）と前記第１の導体路（４０）との間に、前記コンタクトホール（Ｌ′）内の前記第２の絶縁層（２０）の上の領域を除いて形成することを含むことを特徴とする、
    導体路の接触接続方法。

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