JPS60211971A - Ｃｍｏｓ集積回路の能動領域及び／又はゲートの相互接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明はＣ／ＭＯ３集積回路の複数の能動領域および複
数のゲートの少なくともいずれかを相互接続するだめの
方法に関する。この方法は特に、ＣＭＯ８集積回路（相
補型ＭＯ８）の構造にあるｎまたはｐチャネルを備えた
ＭＯＳ（金属酸化物半導体）トランジスタのソース、ド
レイン間の短距離接続を可能にするとともに、ソース、
ドレインの少なくともいずれか一方を同一のトランジス
タのゲートに接続することを可能にする。

（発明の背景） ＣＭＯ８集積回路（この最も単純な型式は、一方が非導
通、他方が導通またはその逆のｎチャネルトランジスタ
とｎチャネルトランジスタだけからなるインバータであ
る）は電力消費が非常に少ないという利点をもっている
。しかし、集積度は小さい。この集積度が小さいという
点は特に、しばしばｎ＋型領領域ｎチャネルトランジス
タのソースまだはドレイン）およびｐ＋型領領域ｎチャ
ネルトランジスタのソースまたはトレイン）を接続する
必要性と結びついておシ、そしてこれが必要となるのは
集積回路の各基本ゲートがｎチャネルトランジスタとｎ
チャネルトランジスタの両方を含んでいるからである。

ＣＭＯＳインバータの縦断面図を示す第１図に見られる
ように、これらの接続は回路の構成要素、すなわち、回
路トランジスタのソース２，８やドレイン４，６のよう
な能動領域、そのトランジスタのゲー）１２，１４およ
びフィールド酸化物１６を形成した後で、まず生成集積
回路上に通常シリコン酸化物である絶縁被覆１８を被着
し、次にその絶縁被覆をエッチして能動領域、ゲート両
方の２０．２２のような電気接触孔を形成することによ
って得られる。最後にエッチされた絶縁被覆１８上には
、通常アルミニウムの導電性被覆２４が配置され、その
被覆２４は、インバータのｎチャネルトランジスタのド
レイン４とｎチャネルトランジスタのドレイン６の間の
接続２４αのような所望の接続を形成するためにエッチ
される。

このような方法においては、実際の接続によって占めら
れる表面は別として、電気接触穴２０゜２２を配置する
のに必要な２６．２７のような絶縁被覆およびガード内
に形成されたその電気接触がどうしても存在する。その
ことがＣＭＯ８集積回路の集積度を低下させることにな
る。

特に接続によって占められる表面を減少することによっ
てこのよりなＣ！ＭＯ３回路の集積度を増大するために
、通常アルミニウムでできている２つの相互接続レベル
で回路を製造することがある。

しかし、このような回路を製造する方法がかなシ複雑に
なシ、絶縁被覆中の電気接触穴の問題を解決することは
できない。

（発明の概要） 本発明はＣＭＯ３集積回路の能動領域およびゲートの少
なくともどちらか一方を相互接続し上記欠点を除去する
方法に関し、特に、このような回路の集積度をかなシ増
大する。

能動領域、ゲートおよびフィールド酸化物のような集積
回路の構成要素を形成した後で、この方法は、生成集積
回路上に絶縁被覆を前もって被着し、かつその中に接続
を形成するのに必要な電気接触穴を形成することなしに
所望の接続を形成することを可能にする。

この方法は、短距離接続すなわち集積回路のトランジス
タのソース、ドレインおよびゲートの少なくともいずれ
かの間の接続を形成するのに好適に用いることができる
。

よシ詳細には、本発明はＣＭＯ８集積回路の能動および
ゲートの少なくともいずれか一方を相互接続するための
方法に関するもので、そこでは、接続以外の集積回路の
構成要素を形成して後で、完成回路上に第１材料といわ
れる導電性材料の被覆が直接被着され、その後でその被
覆が所望の接続を得るためにエッチされる。

集積回路の構成要素という用語は回路を形成する全ての
もの、すなわち、種々の回路接続の形成以前の、トラン
ジスタのフィールド酸化物、ソース、ドレインおよびゲ
ート、電荷結合素子（ＣＣ勇、などを意味するものと理
解されている。電気接触穴が従来技術において形成され
、用いられて回路接続を形成する絶縁被覆は明らかに集
積回路の構成要素の一部ではない。

本発明による方法において、絶縁被覆の被着がなく、そ
こに、回路の別々の接続のために電気接触穴は形成され
ないという事実のために、０Ｍ０８回路の集積度をかな
シ増大することができる。

本発明による方法の一実施例に従がって、第１導電材料
の被覆はプラズマによってエッチされる。

本発明による方法の他の実施例に従がって、次の連続し
た工程が実施される。すなわち、生成集積回路上に第１
導電材料の被覆を被着する工程、 第１導電材料の被覆上に第１導電材料とは異なった第２
材料の被覆を被着する工程、 形成されるべき接続の像を表わすマスクを第２材料被覆
上に形成する工程、 マスクのない第２材料被覆の部分を除去する工程、 第２材料被覆の残存物のない第１導電材料被覆の部分を
除去する工程、および マスクを除去する工程 を実施する。

集積回路の能動領域（ソース、ドレイン）上の接続の自
己整列（セルファジィンメント）をなすために、本発明
による方法は次の連続した工程を含んでいるのが望まし
い。すなわち、 集積回路ゲートの側部絶縁を行なう工程、第１導電材料
被覆を生成集積゛回路上に被着する工程、 第１導電材料被覆上に第１導電材料被覆の浮彫シを除去
する第１の樹脂被覆を被着する工程、第１の樹脂被覆を
エッチして、相互接続されるべき能動領域の位置に樹脂
を残すだけにする工程、第２樹脂被覆に、形成されるべ
き接続の像を表わすマスクを形成する工程、 樹脂のない第１導電材料被覆の部分を除去する工程、お
よび 樹脂を除去する工程、 を含んでいるのが望ましい。

第１導電材料被覆はチタンとタングステンの合金で構成
されるのが望ましく、第２材料被覆はシリコン、シリコ
ン酸化物またはアルミニウムでできているのが望ましい
。

（実施例） 本発明を非限定的な実施例について、添付図面を参照し
て更に詳細に説明する。

第２図〜第５図は、相互接続されるべきｎチャネルＭＯ
８）ランジスタ２８およびｐチャネルＭＯＳトランジス
タ３０によって構成された０７Ｍ　ＯＳインバータを示
す。

ｎチャネルトランジスタ２８は、たとえばド−プされた
多結晶シリコンから形成されたゲート３８とともにたと
えばｐ型シリコンの半導体基板内に形成されたソース３
２およびト９レイン３４を有している。同様に、ｐチャ
ネルトランジスタはたとえばド−プされた多結晶シリコ
ンまたはシリサイドのゲート４８とともに特にｎ型シリ
コンの半導体基板４６内に形成されたソース４４および
ドレイン４２を有している。

これらのトランジスタ２８，３０は、たとえばＬＯＣＯ
８（基板の局部酸化）技術によって作られるフィールド
酸化物５０によってお互いから分離される。このフィー
ルド酸化物５０は一部分半導体基板内に埋め込まれる。

フィールド酸化物５０とともに、２つのトランジスタ２
８．３０のソース、ドレイン、ゲートは、集積回路（こ
の場合はＣＭＯＳインバータ）のいわゆる構成要素を表
わす。

本発明によれば、ｎチャネルトランジスタ２８のドレイ
ン３４とｐチャネルトランジスタ３０のト９レイン４２
の相互接続は、生成集積回路上に第１材料と呼ばれる導
電材料被覆５２を直接被着すること、それに引続いてそ
の第１導電材料被覆５２をエッチして所望の接続（第５
図）、とくに集積回路のト９レイン３４とドレイン４２
の接続を得ることによってなされる。たとえば重量％で
タングステン９０％およびチタン１０％のチタン−タン
グステン合金でできているのが望ましい被覆５２はマグ
ネトロンスパッタリングで被着でき、たとえば０．１μ
ｍの厚さを有している。

導電被覆５２は第２図〜第５図に示された態様で、すな
わち、まず上記被覆５２上にそれとは異なった第２材料
の被覆５４を被着することによってエッチできる。たと
えばマグネトロンスパッタリングによって被着された被
覆５４はシリコン、またはシリコン酸化物、さらにはア
ルミニウムでつくることができる。それは約５０ＯＡ（
５Ｘ２ １０　μｍ）の厚さを有することができる。

被覆５４上には従来の写真印刷工程を用いてたとえば樹
脂のマスク５６が形成される。このマスクは形成される
べき接続の像（第５図）を表わす。

すなわちその接続の寸法を規定するように働く。

マスクを形成した後、マスクのない第２材料の被覆５４
の部分は除去される。得られた構造は第３図に示されて
いる。被覆５４がシリコン酸化物によってできていると
きは、そのエツチングはたとえばエツチング剤としてフ
ッ化水素酸（ＨＦ’）を用いて化学的に行うことができ
る。被覆５４がシリコンでできているときは、エツチン
グは６フツ化硫黄（ＳＦ’６）を含むプラズマを用いて
行うことができる。

本発明による方法の次の工程は第４図に示されているよ
うに被覆５４の残存物５４αでおおわれていない第１導
電材料の部分を除去することからなる。被覆５４の残存
物５４αは導電被覆５２のエツチング用のマスクとして
働く。このエツチングは、被覆５２がＴｉ−Ｗでつくら
れる場合、たとえば硫酸（Ｈ２Ｓ０４）および過酸化水
素（Ｈ２Ｃ。）を用いて化学的エツチングによって行う
ことができる。

硫酸と過酸化水素の混合物では樹脂マスク５６を除去す
ることも可能である。最終構造は第５図に示されている
。

このようにしてエッチされた導電材料被覆５２によって
ｎチャネルトランジスタ２８のト５レイン３４とｐチャ
ネルトランジスタ３０のト９レイン４２を相互接続する
ことが可能となる。

被覆５２のエツチングに対するマスク効果は別として、
シリコンまたはシリコン酸化物のような第２材料の被覆
５４を用いると、マスクを形成するだめの感光樹脂に対
する光照射の間、その樹脂における干渉現象を防止でき
る（この現象は普通用いられる導電被覆（実施例の場合
はＴｉ−Ｗ）の高い反射率による）。したがって、樹脂
被覆内で、形成されるべき接続のよシ正確な像を得るこ
とができる。

第６図〜第９図は本発明による方法の他の実施例を示し
ている。この実施例では、接続されるべき能動領域たと
えばそれぞれｎチャネルトランジスタ２８およびｐチャ
ネルトランジスタ３０のト９レイン３４およびトゞレイ
ン４２上に生成されるべき相互接線たとえば線５２αの
セルフアラインメントが可能になる。

第６図に示されるように、前の実施例と同じように、集
積回路の構成要素、すなわち、トランジスタ２８．３０
のソース、トレイン、ゲートおよびフィールド酸化物５
０を形成した後で、集積回路のゲート３８，４８の側部
絶縁５７が約２５００１（０，２５μｍ）の絶縁ストリ
ップの形でつくられる。この側部絶縁はシリコン酸化物
またはシリコン窒化物でよい。これは、公知の方法、た
とえばＪ、Ｒ工ＳＥＭＡＮ　（ジエ・リースマーン）に
よって１９８０年１１月１８日に出願された米国特許第
４２３４３６２号や本願出願人の名前で１９８２年４月
８日に出願された７ランス特許第２５２５０２９号に記
載された方法によって生成することができる。

フィールド酸化物５０は上述したように、半導体基板に
部分的に埋め込まれて（ＬＯＣＯ８）示されていること
に注意すべきでちる。しかし、本発明の方法のこの実施
例では、完全に浮彫シになっているのが望ましいだろう
。

集積回路ゲートの上記側部５７を形成した後で、望まし
くはＴｉ−Ｗでできている第１の導電材料被覆５２は、
たとえばマグネトロンスパッタリング法を用いて生成回
路上に約０．１μの厚さで被着される。一定厚のこの被
覆は、下にある被覆の形状に依存した輪郭および特に、
能動領域（ドレイン３４．３２）のレベルに空洞を有し
ている。

次に導電材料被覆５２上に、それとは異なった第２の材
料の被覆５４の光学被着をなす。シリコン、シリコン酸
化物またはアルミニウムでできているのが望ましい被覆
５４も下にある被覆の形状に依存した輪郭および特に、
能動領域（ドレイン３４．４２）の位置にある空洞を有
している。

被覆５２は、次に、写真印刷技術で通常用いられる第１
の感光樹脂被覆５８でおおわれる。用いられた樹脂の粘
性のために、樹脂被覆５４は熱処理されるのが望ましく
、たとえば２００〜２５０Ｃで熱することによって最適
の平ら表表面が得られる。

本発明方法の次に示す工程は、第７図に示されるように
１樹脂被覆５８をエッチして、相互接続されるべき能動
領域、たとえばドレイン３４および４２の位置に、すな
わち被覆５４が存在する場合はそこに堀られた位置、被
＆５４がない場合は導電被覆５２に堀られた位置だけに
樹脂を残すようにすることからなる。自動的な態様では
樹脂５８は被覆５４ｔ−たは５２の輪郭に応じて能動領
域の位置に保持されるにすぎない。このエツチングはた
とえば、酸素プラズマを用いたドライエツチングによっ
て実施できる。

樹脂被覆５８の上記エツチングに続いて、従来の写真印
刷を用いて、形成されるべき接続５２αの像を表わすマ
スクが第２の樹脂被覆６０に形成される。

第８図に示されるように、次の工程は、樹脂のない、つ
まシマスフ６０によって覆われていない被覆５４の部分
と、被覆５４が用いられている場合はその被覆５４の空
洞を満たす樹脂被覆の残存物を除去することからなる。

この除去は被覆５４がＳｉＯ□でできている場合、エツ
チング剤として特にフッ化水素酸を用いて被覆５４の化
学的エツチングを行うことによってなされる。被覆５４
がアルミニウムでできているときは、このエツチングは
ＣＣｌ４を含むプラズマを用いて行なわれる。

導電材料被覆５２のマスクされていない部分、すなわち
、第２材料の被覆５４の残存物５４αによって覆われて
いない部分の除去が次になされる。

導電被覆５２がＴｉ−Ｗ合金である場合はエツチングは
ＳＦ４を含むプラズマを用いて実施することができる。

最後に第９図に示されるように、樹脂すなわちマスク６
０および樹脂被覆５８の残存物が除去される。

導電材料被覆５２をエッチして能動領域３４゜４２の接
続５２αを得る過程で、樹脂マスク６０および上述した
と同様にエッチされた樹脂被覆５８を用いることによっ
て、その端部が集積回路のゲー）３８．３８の側部絶縁
ストリック５７と接触する、その集積回路の能動領域３
４．４２間の接続５２ａが得られるようになる。すなわ
ち上記能動領域には接続５２αのセルフアラインメント
が存在することになる。このセルフアラインメントは、
能動領域３４．４２上の樹脂マスク６０のアラインメン
トに通常必要なガードを用いる必要をなくする利点を有
する。

シリコン、シリコン酸化物またはアルミニウムの第２材
料の被覆を用いることによって、次の工程の間Ｔｉ−Ｗ
被覆５２が酸化雰囲気中にさらされるのを防ぐことがで
きるようになる。被覆５４にアルミニウムを用いれば形
成された相互接続線の抵抗を減少させることができる。

上述したように、第６図〜第９図を参照して述べられた
方法は第２材料被覆（これは樹脂構成マスク６０に形成
されるべき接続５２αの良好な像を得るのに特に役立つ
）を用いないでも実施することができる。この場合は、
樹脂マスク６０の形成に続いて樹脂のない導電被覆５２
、すなわちマスク６０および樹脂被覆５８の残存物によ
って覆われない部分が除去される。導電被覆５２の上記
エツチングはそれがＴ　ｉ　−Ｗである場合はＳＦ　６
鎗むプラズマを用いることによって実施できる。被覆５
２のエツチングに続いて、樹脂すなわちマスク６０およ
び樹脂被覆５８の残存物が除去される。

集積回路ゲートの側部絶縁５７を用いる本発明の実施例
（第６図〜第９図）では、上記絶縁５７の形成直後に補
助的な工程（それは、接続されるべき能動領域および特
に集積回路ドレイン３４゜４２にイオンをインブラント
することからなる）を実施することができる。このイオ
ンインプランテーションによって、特にフィルド酸化物
の縁で、集積回路のソース、ドレインとその回路の基板
との短絡の危険を防止することができる。このような短
絡は本発明による方法の各工程の実施中、とくに集積回
路ゲートの側部絶縁を形成する際、フィールド酸化物を
わずかでもエッチすれば生じるだるう。このイオンイン
プランテーションによって集積回路ゲート３８．４８で
ソースとドレインの二重接合が可能となシ、それによっ
て隣接したゲート、ドレイン間の電場を減少できるよう
になる。

イオンインプランテーションは各場合、相補領域すなわ
ちｎ＋型領領域よびｐ＋型領領域樹脂マスクでマスクす
ることによって実施できる。それはまた、ｎ＋型領領域
対しては１３（ｌＫｅＶのエネルギおよび５　Ｘ　１０
１５ａｔ／ｃｍ２のド−ズをもつ硫黄イオン、ｐ＋型領
領域対しては４０ＫｅＶのエネルギおよび３×１０１５
ａｔ／ｃＩｒＬ２　をもつボロンで実施できる。

本発明による方法によって、　ＣＭＯ８集積回路におい
て、短距離接続、すなわち上記回路のソース、ドレイン
、およびドレインの少なくともいずれか１つの間の接続
を絶縁被覆をあらかじめ被着し、次にエッチすることな
しに形成することができるようになる。これによって、
上記回路の集積度はかなシ向上できる。

本発明による方法は０７Ｍ　ＯＳインパークのドレイン
間接続の場合について説明されたが、他の種類の接続、
とくに集積回路トランジスタのゲートを同じトランジス
タのソースまたはドレインに接続するのにも用いること
ができることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣＭＯＳインバータ回路の従来の相互接続工程
におけるそのＣＭＯＳインバータの縦断面図である。 第２図〜第５図は本発明の第１実施例による方法のそれ
ぞれの工程の縦断面図である。 第６図〜第７図は本発明の第２実施例による方法のそれ
ぞれの工程の縦断面図である。 ２８・・・ｎチャネルトランジスタ：３０・・・ｐチャ
ネルトランジスタ；　３２，４４・・・ソース；３４，
４２・・・ドレイン；３８，４８・・・ゲート、５０・
・・フィールド９酸化物、５２・・・第１導電材料被覆
；５４・・・第２材料被覆；　５２（Ｚ・・・接続；５
６・・・マスク；５４α・・・第２材料残存物；５７・
・・側部絶縁；５８・・・第１感光樹脂被着；６０・・
・第２樹脂被覆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　Ｃ／ＭＯ８集積回路の複数の能動領域および複数
   のゲートの少なくともいずれか一方の相互接続する方法
   であって、接続以外の集積回路の構成要素を形成した後
   、生成回路上に第１材料といわれる導電材料の被覆を直
   接に被着し、その後その導電材料被覆をエッチして所望
   の接続を得ることを特徴とする　方法。 ２）第１導電材料の被覆はプラズマによってエッチされ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項の方法。 ３）生成集積回路上に第１導電材料の被覆を被着する工
   程、 第１導電材料の被覆上に、それとは異なった第２材料の
   被覆を被覆する工程、 形成されるべき接続の像を表わすマスクを第２材料被覆
   上に形成する工程、 マスクのない第２材料被覆の部分を除去する工程、 第２材料被覆の残存物の雇い第１導電材料被覆の部分を
   除去する工程、および マスクを除去する工程の連続エト を含むことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   の方法。 ４）集積回路ゲートの側部絶縁を行なう工程、第１導電
   材料被覆を生成集積回路上に被着する工程、 第１導電材料被覆上にその浮彫シを相殺する第１の樹脂
   被覆を被着する工程、 第１の樹脂被覆をエッチして、相互接続されるべき能動
   領域の位置に樹脂を残すだけにする工程、第２樹脂被覆
   に、形成されるべき接続の像を表わすマスクを形成する
   工程、 樹脂のない第１導電材料被覆の部分を除去する工程、お
   よび 樹脂を除去する工程 を含むことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   の方法。 ５）集積回路ゲートの側部絶縁を行なう工程、第」導電
   材料被覆を生成・集積回路上に被着する工程、 第１導電材料被覆上に、それとは異なった第２材料の被
   覆を被着する工程、 第２材料被覆上に、それの浮彫シを除去するのに用いら
   れる第１の樹脂被覆を被着する工程、第１の樹脂被覆を
   エッチして、相互接続されるべき能動領域の位置に樹脂
   を残すだけにする工程、第２の樹脂被覆に形成されるべ
   き接続の像を表わすマスクを形成する工程、 樹脂のない第２材利被覆の部分を除去する工程、第２材
   料被覆の残存物におおわれていない第１導電材料被覆の
   部分を除去する工程、および、樹脂を除去する工程の連
   続工程 を含むことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   の方法。 ６）ゲートの側部絶縁につづいて、集積回路の能動領域
   においてイオンインプランテーションを行なうことを特
   徴とする特許請求の範囲第（４）項または第（５）項記
   載の方法。 ７）第２材料被覆はシリコンまたはシリコン酸化物でで
   きていることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項ま
   たは第（５）項記載の方法。 ８）第２材料被覆はアルミニウムでできていることを特
   徴とする特許請求の範囲第（３）項または第（５）項記
   載の方法。 ９）第１導電材料被覆はチタン−タングステン合金でで
   きていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項〜
   第（８）項のいずれか１つに記載の方法。