KR910006975B1 - Conductive plug for contacts and vias on intergrated circuits - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
[발명의 명칭][Name of invention]
도전성 플러그로 집적 회로 상의 접점 및 비아를 충전하는 방법How to Charge Contacts and Vias on Integrated Circuits with Conductive Plugs
[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]
기술된 본 발명의 장점 및 특징은 본 분야에 숙련된 기술자들이 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 쉽게 알 수 있게 된다.The advantages and features of the present invention described will be readily apparent to those skilled in the art upon reading the following detailed description with reference to the accompanying drawings.
제1a~d도는 본 발명의 방법의 한 실시예를 개략적으로 도시한 도면이고,1a-d are schematic illustrations of one embodiment of the method of the invention,
제2a~c도는 본 발명의 방법의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이며,Figures 2a-c schematically show another embodiment of the method of the present invention,
제3a~d도는 본 발명의 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이고,3a-d schematically illustrate another embodiment of the method of the invention,
제4a~e도는 본 발명의 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이며,Figures 4a-e schematically illustrate another embodiment of the method of the present invention,
제5a~e도는 본 발명의 방법의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.5a-e show yet another embodiment of the method of the present invention.
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
[발명의 배경][Background of invention]
기술된 본 발명은 장치와 금속화(metallization)층 사이, 또는 집적 회로의 금속화층들 사이에 도전 경로를 제공하는 기술에 관한 것으로, 특히 장치 및 집적 회로의 금속화층을 상호 접속시키기 위한 도전성 플러그(conductive plug)를 형성하는 기술에 관한 것이다.The invention described relates to a technique for providing a conductive path between a device and a metallization layer or between metallization layers of an integrated circuit, in particular a conductive plug for interconnecting the metallization layer of the device and the integrated circuit. It relates to a technique for forming a conductive plug.
집적 회로에서, 기판 내에 형성된 장치 또는 소자들은 마스킹(masking) 및 피착(deposition)의 연속 공정에 의해 전형적으로 형성되는 금속(예를 들면, 알루미늄) 리드(lead)와 상호 접속된다.In integrated circuits, devices or devices formed within a substrate are interconnected with metal (eg, aluminum) leads that are typically formed by a continuous process of masking and deposition.
마스킹 및 피착 공정을 금속화라고 부르며, 일반적으로 절연 산화물 또는 유리층의 상부 상에 금속화층을 제공한다. 금속화층이 위에 피착되는 절연 산화물 또는 유리는 일반적으로 (a) 실리콘 또는 폴리실리콘에의 금속화 접점, 또는 (b) 다른 금속화층에의 금속화 비아(via)를 형성하기 위한 개구(opening) 또는 윈도우(window)를 포함한다.The masking and deposition process is called metallization and generally provides a metallization layer on top of the insulating oxide or glass layer. The insulating oxide or glass on which the metallization layer is deposited is generally used for (a) metallization contacts to silicon or polysilicon, or (b) openings to form metallization vias to other metallization layers, or It includes a window.
그러나, 공지된 금속화 기술에 의하면, 접점 및 비아 개구 또는 윈도우가 2개 및 3개의 금속화층 용으로 선택적으로 배치되어야 한다. 이러한 선택은 사진 석판(photolithographic) 및 피착 공정의 제한에 기인하여 요구된다.However, according to known metallization techniques, contacts and via openings or windows must be selectively disposed for two and three metallization layers. This choice is required due to the limitations of photolithographic and deposition processes.
공지된 금속화 기술은 프래너화(planarized) 및 비-프래너화 공정을 포함한다. 본 명세서에서 사용한 바와 같이. 프래너화 공정은 금속의 피착 전에 절연층의 표면을 평활화(smooting)시키는 것이다. 프래너화 표면은 거의 연속적인 프래너 표면을 포함하거나, 다른 레벨(level)의 프래너 영역을 포함할 수 있다. 어느 경우에나, 절연층의 상부 표면이 평활화된다.Known metallization techniques include planarized and non-planarized processes. As used herein. The plannerization process is to smooth the surface of the insulating layer before deposition of metal. The planarization surface may comprise a nearly continuous planar surface or may comprise other levels of planar regions. In either case, the top surface of the insulating layer is smoothed.
특히, 비-프래너화 공정에 의하면, 소정의 영역을 통해 단 1개의 개구만이 허용된다. 다시 말하면, 단 1개의 층이 소정의 영역을 통해 개구를 갖게 된다. 또한, 개구는 다른 개구로부터 최소한 선정된 거리로 있어야 한다. 실제 거리는 인접 개구가 바로 인접한 산화물층 내에 있는지의 여부에 좌우된다.In particular, the non-planarization process allows only one opening through a given area. In other words, only one layer has an opening through a given area. In addition, the openings should be at least a predetermined distance from the other openings. The actual distance depends on whether the adjacent opening is in the immediately adjacent oxide layer.
프래너화 공정에 의하면, 제한이 엄격하지 않다. 개구가 인접산화물층 상에 있지 않는한 소정의 영역을 통해 1개 이상의 개구가 있을 수 있게 된다. 그러나, 공정의 제한으로 인해, 개구를 통해 피착된 금속의 상부는 요면(indentation)을 포함하고 인접 개구들 사이에 최소 공간이 요구된다. 이러한 공간의 필요성은 비-프래너화 공정보다 덜 엄격하다.According to the plannerization process, the restriction is not strict. There may be more than one opening through a given region unless the opening is on an adjacent oxide layer. However, due to process limitations, the top of the metal deposited through the openings includes an indentation and minimal space is required between adjacent openings. The need for this space is less stringent than for non-planarization processes.
공지된 금속화층 비-프래너화 및 프래너화 공정에 관련된 설계 규정의 결과로, 루팅(routhing)은 필수적으로 복잡하고 어렵게 된다. 또한, 이러한 설계 규정은 장치 밀도를 제한시키나, 비-프래너화 공정에 비해 프래너화 공정으로 큰 밀도를 달성하게 된다.As a result of design rules relating to known metallization layer non-planning and planarization processes, routing becomes inherently complex and difficult. This design rule also limits device density, but achieves greater density with the planarization process as compared to non-planarization processes.
금속화 접점 및 비아의 공지된 공정의 다른 고려사항은 개구의 최소 크기의 제한이다. 특히, 개구가 너무 작게 형성되면, 개구의 연부(edge)에 피착된 금속화층이 너무 얇게 되어 균열될 수 있다. 최소 개구 크기의 제한은 또한 장치 밀도에 악 영향을 미친다.Another consideration of known processes for metallization contacts and vias is the limitation of the minimum size of the openings. In particular, if the opening is made too small, the metallization layer deposited on the edge of the opening may become too thin and crack. The limitation of the minimum opening size also adversely affects the device density.
[발명의 요약][Summary of invention]
그러므로, 인접한 산화물층 상의 다른 개구의 위치에 관련하여 한 산화물층 상의 개구의 위치에서 유연성(flexibility)을 갖게 하는 도전적으로 충전된(filled) 집적 회로 구조 접점 및 비아 개구를 제공하는 것이 이롭다.Therefore, it is advantageous to provide conductive filled integrated circuit structure contacts and via openings that give flexibility in the location of openings on one oxide layer relative to the location of other openings on adjacent oxide layers.
또한, 유효한 루팅을 허용하는 도전적으로 충전된 집적 회로 구조 접점 및 비아 개구를 제공하는 것이 이롭다.It is also advantageous to provide conductively charged integrated circuit structure contacts and via openings that allow for effective routing.
다른 장점은 작아진 크기의 도전적으로 충전된 접적 회로 구조 접점 및 비아 개구를 제공하는 것이다.Another advantage is to provide a small size of conductively charged integrated circuit structure contacts and via openings.
또 다른 장점은 장치의 고밀도를 허용하는 도전적으로 충전된 집적 회로 구조 접점 및 비아 개구를 제공하는 것이다.Another advantage is to provide conductively charged integrated circuit structure contacts and via openings that allow for high density of the device.
또 다른 장점은 프래너화된 도전적으로 충전된 집적 회로 구조 접점 및 비아 개구를 제공하는 것이다.Another advantage is to provide planarized conductively charged integrated circuit structure contacts and via openings.
상술한 장점 및 그외의 다른 장점은 도전성 플러그로 집적 회로 내의 접점 및 비아 개구를 충전하기 위한 방법에서 본 발명에 의해 제공된다. 이 방법은 (a) 반-절연 또는 도전 영역상에 각각 배치되어 노출되는 1개 이상의 개구를 프래너화 산화물층내에 형성하고, (b) 각각의 프래너화 도전 플러그를 형성하기 위해 산화물층의 인접 표면과 거의 동일한 레벨로 도전성 물질로 1개 이상의 개구를 충전하는 단계들을 포함한다.The above and other advantages are provided by the present invention in a method for filling contacts and via openings in an integrated circuit with conductive plugs. The method comprises (a) forming one or more openings in the planarization oxide layer, each disposed and exposed on a semi-insulating or conductive region, and (b) adjacent surfaces of the oxide layer to form respective planarization conductive plugs. Filling the at least one opening with the conductive material to approximately the same level as.
본 발명의 또 다른 형태는 (a) 관련된 반-절연 또는 도전 영역상에 각각 배치되어 노출되는 1개 이상의 제1개구를 프래너화 산화물층 내에 제1의 선정된 깊이로 형성하고, (b) 제2의 선정된 깊이에 대응하는 레벨로 도전성 물질로 1개 이상의 제1개구를 부분적으로 충전하며, (c) 관련된 반-절연 또는 도전 영역상에 각각 배치되어 노출되는 1개 이상의 제2개구를 프래너화 산화물층 내에 제2의 선정된 깊이로 형성하고, (d) 개구 내에 각각의 프래너화 플러그를 형성하기 위해 거의 동일한 레벨로 1개 이상의 제1 및 제2개구를 충전하는 단계들을 포함하는 방법에 관한 것이다.Another aspect of the invention is to (a) form one or more first openings each disposed and exposed on an associated semi-insulating or conductive region to a first predetermined depth in the planarizing oxide layer, and (b) Partially filling one or more first openings with a conductive material at a level corresponding to the selected depth of two, and (c) planarizing the one or more second openings respectively disposed and exposed on the associated semi-insulating or conductive region. Forming a second predetermined depth in the oxide oxide layer, and (d) filling one or more first and second openings at approximately the same level to form respective planarization plugs in the openings. It is about.
다음의 상세한 설명 및 여러 도면에서, 동일한 소자에는 동일한 참조 번호를 붙였다.In the following detailed description and the various drawings, like elements are designated by like reference numerals.
이제 제1a도를 참조하면, 상이한 깊이의 개구(11,13)이 프래너화 산화물층(15) 내에, 예를 들어 적당한 마스킹 및 에칭(etching)에 의해 형성된다. 개구(11,13)의 측면은 수직으로 되고, 개구의 하부 및 개구(11,13)의 사이의 영역과 인접 영역의 상부는 수평으로 된다. 개구(11,13)은 양호하게 동일한 직경으로 되어있다.Referring now to FIG. 1A,
[상세한 설명][details]
산화물층(15)는 두꺼운 필드(field) 산화물층(21)내에 병합되는 얇은 게이트(gate) 산화물층(16)상에 형성된 것으로 도시되어 있다. 게이트 산화물(16) 및 필드 산화물(21)은 기판(substrate, 17)상에 형성된다. 개구(11)은 기판(17)의 일부를 노출시키고, 개구(13)은 필드 산화물(21)상에 형성되는 폴리실리콘(polysilicon)층(19)의 일부를 노출시킨다. 개구(11)에 의해 노출된 기판(17)의 일부는 장치의 도우프된(doped) 영역의 일부로 될 수 있고, 폴리실리콘층(19)는 장치의 게이트를 형성할 수 있다.The
이해하기에 용이하게 하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예가 제1도에 도시된 게이트 산화물층(16), 기판(17), 폴리실리콘층(19) 및 필드 산화물(21)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이러한 구조물은 각각의 도면에 도시되어 있지 않다. 본 명세서에서의 설명은 주로 이해하기에 용이하게 하기 위해 실리콘 접점용의 개구에 대해 기술되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 금속화층을 상호 접속시키는 비아용 개구에 응용된다는 것을 알아야 된다.For ease of understanding, another embodiment of the present invention is shown to include a gate oxide layer 16, a substrate 17, a polysilicon layer 19 and a field oxide 21 shown in FIG. However, these structures are not shown in the respective figures. Although the description herein is mainly described with respect to openings for silicon contacts for ease of understanding, it should be understood that the present invention is not limited thereto and is applicable to openings for vias interconnecting metallization layers.
폴리 또는 비정질(amorphous) 실리콘은 제1b도에 도시된 바와 같이 얇게(약 100Å 내지 1000Å) 피착된 실리콘 블랭킷(blanket)층(23)을 제공하기 위해 제1a도의 구조물 상에 화학적으로 증착된다. 그 다음, 제1b도의 구조물은 이방성(anisotropic) 실리콘에칭(etch)되어, 구조물의 수평 표면으로부터 증착된 실리콘층(23)을 제거시키고, 수직 표면 상에 증착된 실리콘층(23)을 상당히 남겨둔다. 개구(11,13)의 상부 내에 증착된 실리콘층(23)이 제1c도의 구조물을 발생시키기 위해 제거되도록 과대-에칭(over-etch)하는 것이 적당하다. 과대-에칭은 다음 단계에서 선택적으로 증착되는 텅스텐(tungsten)으로 개구(11,13)이 과충전(overfilling)되는 것을 억제시킨다.Poly or amorphous silicon is chemically deposited on the structure of FIG. 1a to provide a thin (about 100 microns to 1000 microns) deposited
이방성 에칭의 단계 후에, 텅스텐이 화학 증착에 의해 증착된다. 텅스텐은 실리콘 및 금속에 선택적으로 증착되므로, 화학 증착된 텅스텐은 개구(11,13)의 하부의 실리콘 및 개구(11,13)의 측면상에 증착된 실리콘층(23)상에만 증착된다. 텅스텐이 금속상에 증착되기 때문에, 텅스텐은 또한 금속화층에서 비아 개구용으로 적당히 증착된다.After the step of anisotropic etching, tungsten is deposited by chemical vapor deposition. Since tungsten is selectively deposited on silicon and metal, chemically deposited tungsten is deposited only on the silicon under the
텅스텐의 증착은 제1d도에 도시된 바와 같이 개구(11,13)을 충전하는 증착된 프래너화 텅스텐 플러그(25,27)을 제공하도록 제어된다. 최적화게는, 구조물의 상부가 프래너화된 상태로 유지되도록 최종 텅스텐 플러그(25,27)의 상부만이 주위의 수평표면 보다 약간 높게 되어야 한다.The deposition of tungsten is controlled to provide deposited planarized tungsten plugs 25, 27 filling the
제1d도의 텅스텐 플러그(25,27)은 텅스텐의 적합한 증착 성장의 병합 상태를 개략적으로 나타내는 중앙에 위치한 수직 경계선을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예는 또한 동일한 이유 때문에 증착된 영역 내의 수직 경계선으로 개략적으로 도시되어 있다. 증착된 구조물이 다른 가열(heating) 공정을 받게될 때를 식별할 수 있도록 이러한 경계선은 결국 중지된다는 것을 알아야 된다.The tungsten plugs 25 and 27 in FIG. 1d include a vertically located vertical boundary that schematically illustrates the merging state of the suitable deposition growth of tungsten. Another embodiment of the present invention is also schematically shown with vertical boundaries in the deposited region for the same reason. It should be noted that this boundary eventually stops so that when the deposited structure is subjected to another heating process, it can be identified.
제2a도 내지 제2c도를 참조하면, 상이한 깊이로 되어있고 상이한 직경으로 될 수 있는 비아 또는 접점 개구를 금속화시키기 위한 본 발명에 따른 다른 기술이 도시되어 있다. 이 기술에 의해 예상된 각각의 개구는 제1a도 내지 제1d도에 관련되어 상술한 바와 같이 실리콘 또는 금속으로 된 하부를 갖고 있다.Referring to FIGS. 2A-2C, another technique according to the present invention for metallizing vias or contact openings that are of different depths and can be of different diameters is shown. Each opening expected by this technique has a lower portion of silicon or metal as described above in connection with FIGS. 1A-1D.
제2a도는 프래너화 산화물층(115) 내에 개구(111)을 갖고 있는 구조물을 도시한 것이다. 예를 들어, 개구(111)은 적당한 마스킹 및 에칭에 의해 형성된다. 후속 공정에 따라 얕은 개구(113)이 형성되는데, 이것의 다음 위치는 대시라인(dashed line)으로 도시되어 있다. 그 다음에는 텅스텐이 화학 증착되어 개구(111)이 하부로부터 충전되게 한다. 텅스텐 화학 증착은 부분적으로 충전된 개구(111)의 깊이가 제2b도에 도시된 바와 같이 다음 개구(113)의 예상 깊이와 동일하게 되도록, 텅스텐 플러그(125)를 제공하도록 제어된다.2A illustrates a structure having openings 111 in the
그 다음, 개구(113)이 예를들어, 마스킹 및 에칭에 의해 형성되고, 그 다음, 텅스텐이 화학적으로 증착된다. 이러한 증착에 따라, 개구(111,113)은 증착된 프래너화 텅스텐 플러그(125,127)로 충전된다. 화학 증착은 증착된 텅스텐 플러그(125,127)의 상부가 주위의 수평 표면 보다 약간 높게 되어 구조물의 상부가 프래너화 상태로 유지되도록 제어된다. 최종 구조물은 제2c도에 도시되어 있다.An
제2a도 내지 제2c도에 도시한 기술은 접점 또는 비아 개구의 깊이 및 직경이 많이 상이한 응용 분야에서 유용하게 사용될 수 있다. 이러한 기술은 소정 깊이의 각각의 접점 또는 비아 개구를 위한 특정한 마스크 및 에칭 공정을 사용하는데, 그 다음에는 텅스텐의 화학 증착이 뒤따른다.The techniques shown in FIGS. 2A-2C can be usefully used in applications where the depth and diameter of the contacts or via openings vary greatly. This technique uses a specific mask and etching process for each contact or via opening of a given depth, followed by chemical deposition of tungsten.
상이한 깊이 및 직경의 개구를 위한 분리된 마스크, 에칭 및 부분 충전 단계를 상술한 바와 같이 사용하면, 분리된 마스크를 사용함으로써 개구의 크기 및 깊이를 더욱 정밀하게 제어하게 되기 때문에, 이전의 층보다 더욱 양호하게 정렬(alignment) 되게 된다.The use of separate masks, etching and partial filling steps for openings of different depths and diameters, as described above, allows more precise control of the size and depth of the openings by using separate masks, thereby providing more precise control than previous layers. It is well aligned.
예를 들어, 정렬 정합(registration)이 약 40% 개선될 수 있다. 또한 더 깊은 깊이의 개구를 부분적으로 충전하면, 개구들이 하부로부터 모든 균일하게 충전되기 때문에, 더욱 프래너화된 플러그를 제공할 수 있다. 전술한 바와 같이, 개구(111,113)은 상이한 직경으로 될 수 있어, 개구가 하부로부터 충전되기 때문에 프래너화된 플러그를 제공하게 된다.For example, alignment registration can be improved by about 40%. Partial filling of the deeper openings can also provide a more flattened plug since the openings are all uniformly filled from the bottom. As mentioned above, the
이제 제3a도 내지 제3d도를 참조하면, 프래너화된 도전적으로 충전된 접점 및 비아 개구를 제공하기 위한 본 발명에 의해 예상된 또 다른 기술이 도시되어 있다. 이 기술에 따라, 상이한 깊이로 될 수 있는 동일한 직경의 개구(211,213)이 프래너화된 산화물층(215)내에 (예를 들어, 마스킹 및 에칭에 의해) 형성된다. 본 발명에 의해 예상된 다른 기술에 의하면, 개구(211,213)의 하부가 실리콘 또는 금속으로 될 수 있다. 최종 구조물은 제3a도에 도시되어 있다.Referring now to FIGS. 3A-3D, another technique envisioned by the present invention for providing planarized conductively filled contacts and via openings is shown. According to this technique,
그 다음, 텅스텐이 증착되는 선택된 물질이 제3b도에 도시된 바와 같이, 이러한 선택된 물질의 얇게(100Å-1000Å) 증착된 블랭킷층을 제공하기 위해 제3a도의 구조물 상에 화학적으로 증착된다. 이 물질로는 내화(refractory) 금속 규화물(silicide) 또는 실리콘, 티타늄 질화물(titanium nitride), 티타늄, 텅스텐 이규화물(disilicide), 티타늄-텅스텐 합금(alloy), 텅스텐 질화물, 또는 텅스텐이 증착되는 그외의 다른 물질이 있다.Then, the selected material onto which tungsten is deposited is chemically deposited on the structure of FIG. 3a to provide a thin (100 ns-1000 ns) deposited blanket layer of this selected material, as shown in FIG. 3b. These materials include refractory metal silicides or silicon, titanium nitride, titanium, tungsten disilicides, titanium-tungsten alloys, tungsten nitrides, or others on which tungsten is deposited. There is another substance.
그 다음, 텅스텐은 구조물상에 화학적으로 증착되고, 증착된 층(229)는 텅스텐의 접착층으로서 작용한다. 특히, 접점 또는 비아 개구(211,213)은 측면으로부터 충전되고, 최종 구조물은 제3c도에 도시된 바와 같이 개구(211,213)을 충전하고 개구(211,213)의 상부로부터 상향으로 확장되는 증착된 텅스텐 층(231)을 포함한다.Tungsten is then chemically deposited on the structure, and the deposited
그 다음, 제3c도의 구조물은 접점 및 비아 개구(211,213) 내에 텅스텐만이 남게 될 때까지 균일하게 에칭된다. 최종 구조물은 제3d도에 도시된 바와 같이, 개구(211,213)내에 프래너화된 텅스텐 플러그(225,227)을 포함한다.The structure of FIG. 3C is then etched uniformly until only tungsten remains in the contacts and via openings 211,213. The final structure includes tungsten plugs 225 and 227 planarized in
이제 제4a도 내지 제4e도를 참조하면, 도우프된 폴리실리콘 플러그로 접점 또는 비아 개구를 충전하기 위한 본 발명에 의해 예상된 기술이 도시되어 있다. 상이한 깊이로 될 수 있는 동일한 직경의 개구(311,313)은 산화물층(315) 내에 형성된다. 최종 구조물은 제4a도에 도시되어 있다. 선택된 물질은 제4b도에 도시된 바와 같이, 얇은 (100Å-1000Å) 블랭킷 증착층(329)를 제공하기 위해 제4a도의 구조물 상에 화학적으로 증착되거나 스퍼터된다. 선택된 물질은 확산 장벽(diffusion barrier)으로서 작용하고, 내화 금속 규화물이나, 티타늄, 티타늄 텅스텐, 티타늄 질화물, 또는 텅스텐 질화물로 구성될 수 있다. 이러한 증착 물질의 최종 구조물은 제4b도에 도시되어 있다. 증착 물질은 또한 텅스텐으로도 될 수 있는데, 텅스텐의 경우에 최종 구조물은 다른 물질의 구조물과 상이하고, 제5a도 내지 제5e도에 관련하여 설명하겠다.Referring now to FIGS. 4A-4E, a technique contemplated by the present invention for filling a contact or via opening with a doped polysilicon plug is shown.
제4b를 참조하면, 텅스텐 이외의 다른 물질로 된 증착층(329)가 이 구조물의 수평 및 수직 표면에 덮여 있다. 그 다음, 제4c도에 도시된 바와 같이 증착된 폴리실리콘층(331)을 제공하기 위해 실리콘이 화학적으로 증착된다. 증착된 폴리실리콘층(331)은 개구(311,313)을 충전시키고, 이러한 개구의 상부로부터 상향으로 확장된다. 그 다음, 피착된 폴리실리콘층(331)은 제4d도에 도시된 바와 같이 이온 주입(ion implantation)에 의해 도우프된다. 도우프된 폴리실리콘은 가열에 의해 활성화되고, 그 다음, 구조물은 제4e도에 도시된 바와 같이 개구(311,313) 내에 프래너화된 도우프 실리콘 플러그(325,327)을 제공하도록 에칭된다.Referring to 4B, a
이제 제5a도 내지 제5e도를 참조하면, 도우프된 폴리실리콘 플러그로 접점 또는 비아 개구를 충전하기 위해 본 발명에 의해 예상되고 확산 장벽으로써 텅스텐을 사용하는 또 다른 기술이 도시되어 있다. 상이한 깊이로 될 수 있는 동일한 직경의 개구(411,413)은 제5a도에 도시된 바와 같이 산화물층(415)내에 예를 들어 마스킹 및 에칭에 의해 형성된다. 텅스텐은 화학적으로 증착되어, 개구(411,413)의 하부가 실리콘 또는 금속이기 때문에 개구(411,413)의 하부에 선택적으로 증착된다. 증착은 제5b도에 도시된 바와 같이 개구(411,413)의 하부에 얇게 증착된 텅스텐층(429)를 제공하도록 제어된다. 그 다음, 증착된 폴리실리콘층(431)을 포함하는 제5d도의 구조물을 발생시키기 위해 실리콘이 화학적 증착에 의해 증착된다. 증착된 폴리실리콘층(431)은 개구(411,413)을 충전시키고 이 개구의 상부로부터 상향으로 확장한다.Referring now to FIGS. 5A-5E, another technique is envisioned by the present invention for filling contact or via openings with doped polysilicon plugs and shown using tungsten as a diffusion barrier. Openings 411 and 413 of the same diameter, which can be of different depths, are formed in the
그 다음, 증착된 폴리실리콘(431)은 제5d도에 도시된 바와 같이, 이온 주입에 의해 도우프된다. 도우프된 폴리실리콘은 가열에 의해 활성화되고, 구조물은 개구(411,413)내에 프래너화 폴리실리콘 플러그를 포함하는 제5e도의 구조물을 제공하도록 에칭된다.The deposited
제5a도 내지 제5e도에 도시된 방법은 다소 간단하여 개구 내의 플러그를 프래너화시키는데 필요한 에칭만이 한 형태의 물질을 통해서 에칭해야 한다.The method shown in FIGS. 5A-5E is rather simple so that only the etching needed to planarize the plug in the opening should be etched through one type of material.
제4a도 내지 제4e도 및 제5a도 내지 제5e도의 기술은 고온 금속을 갖는 (a) 접점 개구 및 (b) 비아 개구를 충전하는데에만 적당하다는 것을 알아야 한다. 이것은 폴리실리콘의 증착에 필요한 고온으로 인해 생긴다.It should be noted that the techniques of FIGS. 4A-4E and 5A-5E are only suitable for filling (a) contact openings and (b) via openings with hot metal. This is due to the high temperatures required for the deposition of polysilicon.
제4a도 내지 제4e도 및 제5a도 내지 제5e도의 기술에 의하면, 증착된 확산 장벽층은 개구가 접점 개구일 경우에만 필요하다. 이러한 기술이 비아 개구에 사용될 때에는, 장벽이 필요없고, 장벽층을 화학적으로 증착하는 단계가 불필요하다. 그러나, 이미 주지한 바와 같이, 비아 개구의 하부의 금속(예, 텅스텐)은 실리콘이 증착될 때 용융되지 않도록 충분히 높은 용융 온도를 가져야 한다.According to the techniques of FIGS. 4A-4E and 5A-5E, the deposited diffusion barrier layer is only necessary if the opening is a contact opening. When this technique is used for via openings, no barrier is needed, and the step of chemically depositing the barrier layer is unnecessary. However, as already noted, the metal (eg tungsten) underneath the via opening must have a sufficiently high melting temperature so that it does not melt when silicon is deposited.
상술한 기술은 금속 및 실리콘과 같은 소정의 금속 상에 선택적으로 증착하기 위해 텅스텐을 사용하는 기술에 대해 설명한 것이나, 선택적으로 증착되는 몰리브덴(molybdenum)과 같은 다른 도전물질도 또한 사용될 수 있다.The technique described above describes techniques for using tungsten to selectively deposit on certain metals, such as metals and silicon, but other conductive materials, such as molybdenum, which are selectively deposited may also be used.
또한, 본 발명은 실리콘 또는 금속의 개구에 제한되지 않고, 일반적으로 적당한 반-절연 또는 도전 영역의 개구를 예상할 수 있다.In addition, the present invention is not limited to the openings of silicon or metal, and generally expects openings of suitable semi-insulating or conductive regions.
상기 설명에는 접점 개구 및 비아 개구를 충전하기 위해 도전성 플러그를 제공하기 위한 기술에 대해 기술되어 있다. 이 도전성 플러그는 프래너화된 접점 및 비아를 제공하므로, 접점 및 비아 개구의 위치를 자유롭게 제공한다. 이러한 위치 자유의 결과로, 상호접속 루팅이 간단해진다. 또한, 도전성 플러그 형성의 결과로, 비아 개구가 작게 형성될 수 있다. 또한, 도전성 플러그를 사용하면 개구 및 비아 개구의 간격을 더욱 좁게 할 수 있다. 또한, 도전성 플러그를 제공하기 위한 상기 기술은 다층(multilayer) 금속화의 사용을 더욱 용이하게 한다. 자유스런 개구 위치의 결과로, 개구들 사이의 간격이 감소되고, 개구 크기가 감소되며, 장치 밀도가 크게 될 수 있다.The above description describes a technique for providing a conductive plug for filling contact openings and via openings. This conductive plug provides planarized contacts and vias, thus freely providing the location of the contacts and via openings. As a result of this positional freedom, interconnect routing is simplified. Also, as a result of the conductive plug formation, the via openings can be made small. In addition, the use of a conductive plug can further narrow the gap between the opening and the via opening. In addition, the technique for providing conductive plugs further facilitates the use of multilayer metallization. As a result of the free opening position, the spacing between the openings can be reduced, the opening size can be reduced, and the device density can be large.
지금까지 본 발명의 특정 실시예를 설명하고 도시하였지만, 본 분야에 숙련된 기술자들은 다음의 특허 청구의 범위에 정하는 바와 같은 본 발명의 범위 및 원리를 벗어나지 않고서 본 발명을 여러가지로 변형 및 변경할 수 있다.While specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the scope and principles of the invention as defined in the following claims.
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