JPH05211239A - 集積回路相互接続構造とそれを形成する方法 - Google Patents
集積回路相互接続構造とそれを形成する方法Info
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Abstract
造を提供する。 【構成】 集積回路相互接続構造と集積回路相互接続構
造を形成する方法を説明した。半導体材料の層132に
140,142又は144に示す様な細長いトレンチが
形成されている。112,114,116に示す様な導
電領域がトレンチ内に配置される。絶縁体領域134が
導電領域に重なる。1つ又は更に多くの接点領域12
4,126,128が絶縁体領域を通して導電領域と接
触する様に配置される。
Description
に集積回路内の相互接続方法及び構造に関する。
けるにつれて、部品の間の相互接続が次第に難しくなっ
てきた。信号を配送する為、並びに電力バスの分配の為
の相互接続部として、金属層が使われる場合が多い。多
くの場合、この様な金属層の1次寸法を減少すると、こ
う云う相互接続線に伴う真性時定数が長くなり、こうし
て回路の応答時間を害なうことがある。更に、こう云う
金属線が互いに一層近づけて配置される時には、いつで
もフリンジ静電容量が増加する。殆んどいつでも、線の
間の最小の間隔を使っているから、この為にこう云う線
に伴う真性時定数が更に増加する。
の広い区域となり、その大部分を占めるのが普通であ
る。例えば、電力バス分配線は、角に通される時には、
溝孔を設けて、金属線と圧縮性窒化物の保護上側被覆の
間の界面から生ずる剪断応力が金属線を動かして破損の
原因となることを防止しなければならない。金属線に溝
孔を設ける時、バスの単位長さ当たりの抵抗値を同じ大
きさにしようとすれば、より多くの表面積が必要であ
る。
として、回路の性能を目立って害なわずに、集積回路の
1次寸法を減少する様な方法と構造に対する要望が生じ
た。
構造が、細長いトレンチがその中に形成されている半導
体材料の層を有する。トレンチ内に導電領域が配置され
る。絶縁体領域が導電領域に重なる。1つ又は更に多く
の接点領域を絶縁体領域を介して導電領域と接触する様
に配置する。
路の応答時間を目立って害なわずに、集積回路の1次寸
法を減少する事ができることである。
は、金属線の間のフリンジ静電容量が実質的に避けられ
ることである。
は、相互接続部の抵抗が幅の広い電流通路を保つことに
よって減少することである。
点として、金属線を角に通す時、それに溝孔を設けるこ
とが不要になることである。
点は、金属線より上方にある半導体チップのダイス区域
を信号線の配送に使うことができ、その為半導体チップ
の設計でかなりの配置面積を節約することができること
である。
される様に、次に図面について説明する。
図面の図1乃至図3を参照すれば最もよく理解されよ
う。図面全体に亘って、同様な部分には同じ参照数字を
用いている。
線の寸法と間隔を示す。金属線100,102,104
は何れも高さH、幅W及び長さLを有する。金属線10
0,102,104は何れも厚さDを持つ酸化物108
により、シリコン106から隔てられている。酸化物1
09が金属線100を金属線102から距離Sだけ隔
て、酸化物109が更に金属線102を金属線104か
ら距離Sだけ隔てる。
ップでは、高さHが0.50μであり、幅Wは0.6μ
である。典形的な第2の16メガバイトDRAMチップ
では、高さHが1μであり、幅Wも1μである。その
為、この両方の典形的なDRAMチップでは、幅Wが高
さHと大体等しく、この為フリンジ静電容量を増加する
傾向がある。更に、何れの典形的なDRAMチップで
も、金属線100,102,104の間の間隔Sは約1
μであり、更にフリンジ静電容量を増加する傾向があ
る。信号線では、フリンジ静電容量は信号線の間の漏話
(雑音)になるから、望ましくない。
4の真性時定数(τi )は次の式で表わされる。
電容量C(線)は次の式で表わされる。
面101の間の距離Dに亘る静電容量であり、2CSSは
金属線102の面105bと金属線100の面105a
の間の距離Sに亘る、並びに金属線102の面105c
と金属線104の面105dの間の距離Sに亘る静電容
量であり、CF は金属線102の上面103bの金属線
100,104の夫々の上面103a,103cに対す
るフリンジ静電容量である。
様に表わすことができる。
γは各々の上面103a乃至103cに対するフリンジ
定数である。
ができる。
る。
増加すると、真性時定数(τi )が次の値に近づく。
と、真性時定数τi が増加し、従って回路の応答時間を
害なう。従って、WまたはSを短くすることによって、
集積回路の1次寸法を減少することは好ましくない。更
に、比抵抗ρ及び比誘電率εOXは略一定である。更に典
形的な用途では、Lは一定であるか或いは場合によって
増加しても僅かである。その為、回路の応答時間が目立
って害なわれない様にして、集積回路の1次寸法を減少
する方法が望ましい。
の一定の静電容量C(固定)を持つ節に接続されると、
金属線のC(線)は相対的に無視し得る。例えば、アド
レス・バッファ/インバータが、金属線の第2の端に取
付けられたアドレス復号器の様な別の素子に対する信号
を駆動する為に、金属線の第1の端に接続された時、C
(固定)>>C(線)が起こる。この為、C(固定)>
>C(線)であれば、
線のHが増加すれば、時定数τが減少する。従って、H
を増加することにより、幅Wを増加せずに、そして長さ
Lを減少せずに、集積回路の応答時間を一層速くするこ
とができる。
接続装置の斜視図を示す。図2aでは、トレンチ14
0,142,144内の金属線112,114,116
が夫々CVDタングステンの栓124,126,128
により、夫々金属栓118,120,122に接続され
ている。二酸化シリコン(「酸化物」)又はその代わり
に窒化シリコンの層130及びP形シリコン層132
が、金属線112,114,116を隔離して、金属線
112−116の側壁の間のフリンジ静電容量が実質的
に避けられる様にし、こうして金属線112,114,
116の間の電気的な漏話(雑音)を防止する。金属線
112−116の側壁からの電界がシリコン132内で
終端する。従って、隣接した金属線112と114、及
び114と116は、容量結合しない。更に、レベル間
酸化物134が、タングステンの栓124−128が相
互接続している場所を除き、金属線112−116を金
属線118−122から隔離して、こうして他の金属線
が金属線112,114,116を横切って伸びること
ができる様にしている。
み相互接続メタライズ装置の2番目の斜視図である。同
じく、図2aは図2bに示した斜視図の中の図である。
図2bでは、レベル間酸化物134が、タングステンの
栓126,136,138が金属線114を金属線12
0に接続する場所を除き、金属線114を金属線120
から隔離している。図2bに示す様に、幾つかのタング
ステンの栓126,136,138を多数の節で利用し
て、金属線114を金属線120に接続することができ
る。図2bで、金属線114を金属線120に接続する
幾つかのタングステンの栓を含めたことにより、幅の広
い電流通路を保つことによって相互接続部の抵抗値を減
少している。更に、金属線112−116の各々が並列
に接続される場合、高さが28.5μ(3×9.5μ)
に相当する金属バスが形成される。別の実施例では、第
1の金属線をタングステンの栓126に接続し、第2の
金属線をタングステンの栓136に接続し、第3の金属
線をタングステンの栓138に接続し、こうして1本の
金属線114を他の多数の金属線に接続する。
って相互接続装置を形成する処理工程を示す。P形シリ
コン層132内に、トレンチ140,142,144を
深さ約10μ、幅約2μに切り込む。各々のトレンチ1
40−144は半導体チップの長さに亘って伸びてい
る。典形的な半導体チップ・ダイスの長さは6000−
7000μであることがある。トレンチ140−144
は約1μのシリコン132によって隔てられている。ト
レンチ140−144を切込んだ後、トレンチ140−
144の表面に硼素のP+形チャンネル・ストッパ(図
に示してない)を形成する。その後、酸化物層130を
約0.5μの厚さにデポジットし又は成長させる。図3
bに示す様に、次にタングステンの金属線112,11
4,116をデポジットし、エッチングして、夫々トレ
ンチ140,144を埋める。図3cでは、この後レベ
ル間酸化物134を約2μの厚さにデポジットする。
がレベル間酸化物134に切込まれ、タングステンの栓
124,126,128(図2aに示す)及びタングス
テンの栓136,138(図2bに示す)によって埋め
られる。各々のタングステンの栓124,126,12
8,136,138は約0.6乃至0.8μの幅を持っ
ている。その後、図2aに示す様に、金属栓118,1
20,122をデポジットする。金属線118−122
は約2μだけ隔てられている。金属線118−122の
各々は約1μの横幅を有する。金属線118−122の
各々は3層で構成され、合計の厚さが約1μである。層
118a,120a,122aはチタン・タングステン
で形成される。層118b,120b,122bはCV
D−タングステンで形成される。層118c,120,
122cはアルミニウムで形成される。
時、金属線に溝孔を設けることは不要である。これは、
金属線112−116がレベル間酸化物134の下に完
全に埋込みになっていて、横方向にはシリコン132に
よって支持されているからである。この為、金属線11
2−116は、圧縮性窒化物の保護上側被覆の熱膨張係
数が異なることによって他の場合に起こり得る剪断応力
の影響を受けない。更に、金属線112−116を埋込
みにするとともに、タングステンの栓の場所124−1
28の所で金属線118−122と接触させることによ
り、タングステンの栓124−128が半導体チップ・
ダイスの全長に亘って伸びることが不必要であり、この
為、金属線112−116より上方の半導体チップ・ダ
イスの面積を信号線の配送に使うことができ、こうして
半導体チップの設計でかなりの配置面積が節約される。
が、特許請求の範囲によって定められたこの発明の範囲
内で、ここで述べたことに種々の変更を加えることがで
きることを承知されたい。
記の実施態様を有する。 (1) 細長いトレンチがその中に形成されている半導
体材料の層と、前記トレンチ内に配置された導電領域
と、該導電領域に重なる絶縁体領域と、該絶縁体領域を
通して前記導電領域に接触する様に配置された1つ又は
更に多くの接点領域とを有する集積回路相互接続構造。
トレンチの深さがトレンチの幅よりかなり大きい構造。
前記絶縁体領域に重なる導電線を有する構造。
導電線が金属材料で構成される構造。
少なくとも1つの接点領域が導電線と接触して、該導電
線が導電領域に電気結合される構造。
導電線がトレンチと略平行である構造。
導電線がトレンチに対して略垂直である構造。
電領域が電力バス分配線を構成している構造。
導電領域が信号線を構成している構造。
て、半導体材料及び導電領域の間で前記トレンチ内に形
成された第2の絶縁体領域を有する構造。
て、導電領域が第1の導電領域を有し、半導体材料が、
前記細長いトレンチと略平行な第2の細長いトレンチを
有し、該第2のトレンチ内に配置された第2の導電領域
を有する構造。
て、第1の導電領域及び第2の導電領域が半導体材料に
よって互いに電気的に隔離されている構造。
て、第1の導電領域及び第2の導電領域が電気的に結合
されている構造。
されていて、該トレンチの深さが該トレンチの幅よりか
なり大きい半導体材料の層と、前記トレンチ内に配置さ
れた導電領域と、該導電領域に重なる第1の絶縁体領域
と、前記半導体材料及び導電領域の間で前記トレンチ内
に形成された第2の絶縁体領域と、該絶縁体領域に重な
る1つ又は更に多くの節と、前記絶縁体領域を通して前
記導電領域を少なくとも1つの節に接続する様に配置さ
れた1つ又は更に多くの接点領域とを有する集積回路相
互接続構造。
て、前記絶縁体領域及び少なくとも1つの接点領域に重
なる導電線を持っていて、該導電線が前記導電領域に電
気結合される構造。
て、導電線が前記トレンチと略平行である構造。
て、導電線がトレンチに対して略垂直である構造。
て、導電領域が電力バス分配線を構成している構造。
て、導電領域が信号線を構成している構造。
る方法に於て、半導体材料の層の中に細長いトレンチを
形成し、該トレンチ内に導電領域を形成し、該導電領域
に重なる絶縁体領域を形成し、前記絶縁体領域を通して
前記導電領域に接触する1つ又は更に多くの接点領域を
形成する工程を含む方法。
て、細長いトレンチを形成する工程が、トレンチの深さ
がトレンチの幅よりかなり大きくなる様に、前記トレン
チを形成する工程を含む方法。
て、前記絶縁体領域に重なる導電線を形成する工程を含
む方法。
て、導電線を形成する工程が、少なくとも1つの接点領
域に結合された導電線を形成して、該導電線が導電領域
に電気結合される様にする工程を含む方法。
て、導電線を形成する工程が、導電線を前記トレンチと
略平行に形成する工程を含む方法。
て、導電線を形成する工程が、導電線をトレンチに対し
て略垂直に形成する工程を含む方法。
て、半導体材料と導電領域の間で前記トレンチ内に第2
の絶縁体領域を形成する工程を含む方法。
て、前記細長いトレンチと略平行に前記半導体材料内に
第2の細長いトレンチを形成し、該第2のトレンチ内に
配置された第2の導電領域を形成する工程を含む方法。
よりかなり大きくなる様に、細長いトレンチを半導体材
料の層内に形成し、前記トレンチ内に導電領域を形成
し、該導電領域に重なる第1の絶縁体領域を形成し、半
導体材料と導電領域の間で前記トレンチ内に第2の絶縁
体領域を形成し、該絶縁体領域に重なる1つ又は更に多
くの節を形成し、前記絶縁体領域を通して前記導電領域
を少なくとも1つの節に接続する様に1つ又は更に多く
の接点領域を形成する工程を含む集積回路相互接続構造
を形成する方法。
て、前記絶縁体領域及び少なくとも1つの接点領域に重
なる導電線を形成して、該導電線が導電領域に電気結合
される様にする工程を含む方法。
て、導電線を形成する工程が、導電線をトレンチと略平
行に形成する工程を含む方法。
て、導電線を形成する工程が、導電線をトレンチに対し
て略垂直に形成する工程を含む方法。
路相互接続構造を形成する方法を説明した。半導体材料
の層132に140,142又は144に示す様に細長
いトレンチが形成されている。112,114,116
に示す様な導電領域がトレンチ内に配置される。絶縁体
領域134が導電領域に重なる。1つ又は更に多くの接
点領域124,126,128が絶縁体領域を通して導
電領域と接触する様に配置される。
及び間隔を示す図。
る処理工程を示す図。
Claims (2)
- 【請求項1】 細長いトレンチがその中に形成されてい
る半導体材料の層と、前記トレンチ内に配置された導電
領域と、該導電領域に重なる絶縁体領域と、該絶縁体領
域を通して前記導電領域に接触する様に配置された1つ
又は更に多くの接点領域とを有する集積回路相互接続構
造。 - 【請求項2】 集積回路相互接続構造を形成する方法に
於て、半導体材料の層の中に細長いトレンチを形成し、
該トレンチ内に導電領域を形成し、該導電領域に重なる
絶縁体領域を形成し、前記絶縁体領域を通して前記導電
領域に接触する1つ又は更に多くの接点領域を形成する
工程を含む方法。
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