(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスを含む構造を作製する方法であって、
基板の表面に第１の絶縁体、第２の絶縁体を形成するステップと、
単一の第１障壁層を、前記第１の絶縁体と、前記第２の絶縁体と、前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体の間の前記基板と、を含むでこぼこの表面上に堆積するステップであって、前記第１障壁層は、前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体の露出表面及び前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体の間の前記基板の露出表面の全てを覆うように堆積されるステップと、
前記第１障壁層上に第１メタライズ層を堆積するステップであって、前記第１メタライズ層はタングステンを含んでいるステップと、
前記第１メタライズ層をエッチングして、前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体の間に電気コンタクトを形成するステップであって、前記第１障壁層は、前記基板と、前記電気コンタクトと、の間、及び、前記電気コンタクトと、前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体と、の間にあり、前記第１障壁層は前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体上に残っており、前記第１障壁層の表面および前記電気コンタクトの表面が一体で平坦な面を形成するステップと、
前記エッチングの後に、前記平坦な面の上に前記第１障壁層及び前記電気コンタクトに接触する第２障壁層を堆積するステップであって、前記第１障壁層は、前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体と、前記第２障壁層と、の間にあるステップと、
前記電気コンタクトに結合される電気コネクタを前記第２障壁層上に形成するステップと、
前記第１絶縁体の下方で当該第１絶縁体に隣接しており、前記第１絶縁体によって、前記電気コンタクト及び前記第１障壁層から物理的に離れており、かつ、前記電気コンタクトに電気的に結合されている前記半導体デバイスを得るステップと、を備えた方法。
【請求項２】
前記第１メタライズ層が化学気相成長法を用いて堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導体デバイスがパワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２障壁層の上に第２メタライズ層を堆積するステップと、
前記第２メタライズ層をエッチングして、前記電気コンタクトと結合される電気コネクタを形成するステップ、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２メタライズ層がアルミニウムを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
基板内に形成された半導体デバイスと、
前記基板の第１表面に接触する第２表面を備えた第１絶縁体と、
タングステンを含んでいる電気コンタクトと、
前記第２表面を除く前記第１絶縁体の全ての表面に接触して覆うように堆積された単一の第１障壁層であって、当該第１障壁層は、前記第１絶縁体と、第２の絶縁体と、の間の前記基板に接触して覆うように堆積され、当該第１障壁層は、前記電気コンタクトと、前記基板と、の間に接触して堆積されており、当該第１障壁層は、また、前記電気コンタクトと、前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体と、の間に接触して堆積されており、前記電気コンタクトは当該第１障壁層を介して前記第１絶縁体に結合されており、前記電気コンタクトの表面及び当該第１障壁層の表面が一体で実質的に平坦な面を形成している、第１障壁層と、
前記電気コンタクト及び前記第１障壁層に接触して前記平坦な面を覆うように堆積され、前記第１絶縁体、前記第２絶縁体、前記電気コンタクト上に亘って延びる、第２障壁層と、
前記第２障壁層上に形成され、前記電気コンタクトに結合される電気コネクタと、
を備え、
前記半導体デバイスは、前記第１絶縁体の下方で当該第１絶縁体に隣接しており、前記第１絶縁体によって、前記電気コンタクト及び前記第１障壁層から物理的に離れており、かつ、前記電気コンタクトに電気的に結合されている、構造。
【請求項７】
前記半導体デバイスがパワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む、請求項６に記載の構造。
【請求項８】
前記電気コンタクトに結合された電気コネクタをさらに含む、請求項６に記載の構造。
【請求項９】
前記電気コネクタがアルミニウムを含む、請求項６に記載の構造。
【請求項１０】
前記電気コンタクトが約０．３５〜０．５０ミクロンの範囲の幅を有し、前記幅は、前記電気コンタクトの前記表面に平行する方向において測定されたものである、請求項６に記載の構造。
【請求項１１】
第１の表面を有する基板内に形成された半導体デバイスと、
前記半導体デバイスに結合され、前記基板の前記第１の表面に接触する第２の表面を有する第１の絶縁体と、
前記半導体デバイスに電気的に結合された電気コンタクトであって、タングステンを含む電気コンタクトと、
前記第１絶縁体と前記基板との間の前記第２の表面を除く前記第１絶縁体の全ての表面に接触して覆うように堆積された単一の第１障壁層であって、当該第１障壁層は、前記第１絶縁体と、第２の絶縁体と、の間の基板に接触して覆うように堆積され、当該第１障壁層は、前記電気コンタクトと前記基板の間に接触して堆積されており、当該第１障壁層は、また、前記電気コンタクトと、前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体と、の間で接触して堆積されており、実質的に平坦な面が、前記電気コンタクトの表面と当該第１障壁層の表面とが一体となって形成されている、第１障壁層と、
前記実質的に平坦な面を前記電気コンタクト及び前記第１障壁層に接触して覆い、前記第１の絶縁体と前記電気コンタクトの両方の上に亘って延びる、第２障壁層と、
前記電気コンタクトに結合された電気コネクタであって、前記第２障壁層上に形成されており、アルミニウムを含む電気コネクタと、を含み、
前記半導体デバイスは、前記第１絶縁体の下方で当該第１絶縁体に隣接しており、前記第１絶縁体によって、前記電気コンタクト及び前記第１障壁層から物理的に離れており、かつ、前記電気コンタクトに電気的に結合されている、
構造。
【請求項１２】
前記半導体デバイスがパワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む、請求項１１に記載の構造。
【請求項１３】
前記電気コンタクトが約０．３５〜０．５０ミクロンの範囲の幅を有し、前記幅は、前記電気コンタクトの前記表面に平行する方向において測定されたものである、請求項１１に記載の構造。
【請求項１４】
前記電気コンタクトが前記基板内には延びないプレーナコンタクトである、請求項１１に記載の構造。
【請求項１５】
前記電気コンタクトが前記基板内に延びるトレンチコンタクトである、請求項１１に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【関連米国特許出願】
【０００１】
本出願は、本出願と同一譲受人に譲渡された、２００６年５月１２日出願の「Ｐｏｗｅｒ  ＭＯＳＦＥＴ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ」と称する同時係属米国特許仮出願第６０／７９９８６８号（代理人整理番号ＶＩＳＨ−８７３４。ＰＲＯ）からの優先権を主張し、その全体は参照によって本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本明細書に記載する実施形態は、一般的に半導体デバイスに関し、特にパワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
フォトリソグラフィは、半導体デバイスを作製するために一般的に使用される。フォトリソグラフィでは、マスクのパターンが表面に転写される。光はマスクを通過して仕向けられ、表面上に集束する。半導体デバイスの特徴がますます微細化されるにつれて、焦点合わせはいっそう重要になっている。
【発明の開示】
【０００４】
微細な特徴を持つ半導体デバイスを作製するためにフォトリソグラフィの使用を容易化する方法および／またはシステムがあれば、有利である。本発明に係る実施形態は、この利点および他の利点をもたらすものである。
【０００５】
一実施形態では、構造は、好ましくは、基板に形成された半導体デバイスと、半導体デバイスに隣接する絶縁体と、半導体デバイスに電気的に結合された電気コンタクトであって、好ましくはタングステンを含む電気コンタクトと、電気コンタクトに結合された電気コネクタであって、好ましくはアルミニウムを含む電気コネクタと、を含む。
【０００６】
一実施形態では、好ましくは、絶縁体の表面および電気コンタクトの表面は、実質的に平坦な面を形成する。この実質的に平坦な面はフォトリソグラフィ中の焦点合わせを改善するので、より微細な寸法の特徴を表面に形成することができる。
【０００７】
本発明のこれらおよび他の所望の目的、ならびに所望の利点は、種々の図面に示される以下の詳細な説明を読めば、当業者には理解される。
【０００８】
本明細書に組み込まれ、その一部を形成する、添付の図面は、本発明の実施形態を図解するものであり、本書の記述と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の以下の詳細な説明では、本発明を完全に理解するべく、多くの具体的な詳細を記載する。しかし、本発明はこれらの具体的な詳細無しで、またはそれらと均等のものを用いて実施することができることを、当業者は理解する。また、周知の方法、手順、構成要素、および回路については、本発明の態様を不必要に不明瞭にしないように、詳細には説明していない。
【００１０】
以下の詳細な説明の幾つかの部分は、半導体デバイスを作製するための作業の手順、論理ブロック、プロセス、および他の象徴的な表現で提示されている。これらの説明および表現は、半導体デバイス作製の技術分野の当業者が、彼らの仕事を他の当業者に最も効果的に伝達するために使用する手段である。本出願では、手順、論理ブロック、プロセス等は、所望の結果を導く、首尾一貫した一連のステップまたは指示であると考えられる。ステップは、物理量の物理的操作を必要とするものである。しかし、これらおよび同様の用語は全て、適切な物理量に関連付けられるべきものであって、これらの量に適用される単なる簡便なラベルにすぎないことを念頭に置くべきである。以下の記述から明らかであるように特に明記しない限り、本出願全体を通して、「形成する（forming）」、「実行する(performing)」、「生成する(producing)」、「堆積する(depositing)」、「エッチングする(etching)」等のような用語を利用する記述は、半導体デバイス作製の実行およびプロセス（例えば図２のプロセス２００）を指していることを理解されたい。
【００１１】
図は縮尺では描かれておらず、また、描写される構造の一部分のみが、これらの構造を形成する種々の層と共に示されていることを理解されたい。説明および図解を簡素化するために、１つまたは２つのトランジスタのプロセスを記載するが、実際には１つまたは２つより多いトランジスタが形成されてもよい。
【００１２】
さらに、本明細書に記載するプロセスおよびステップと共に、他の作製プロセスおよびステップが実行されてもよいことを理解されたい。すなわち、本明細書に図示しかつ記載するステップの前、途中、および／または後に、多数のプロセスおよびステップが存在してもよい。重要なことは、本発明の実施形態が、これらの他の（おそらく従来の）プロセスおよびステップを著しく混乱させることなく、それらと共に実現することができることである。一般的に言うと、本発明の種々の実施形態は、周辺プロセスおよびステップに顕著な影響を及ぼすことなく、従来のプロセスの一部分に取って代わることができる。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る構造１０の選択された層を示す断面図である。上述の通り、構造１０は、図示し記述する以外の他のデバイス、要素、および層を含むことができる。
【００１４】
図１の実施例では、２つのデバイス１４および１６が基板１２内に形成される。一実施形態では、基板１２はシリコン基板である。
【００１５】
デバイス１４および１６は一般的に、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）デバイスである。さらに詳しくは、一実施形態では、デバイス１４および／または１６はパワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）である。デバイス１４および１６の詳細は図示または記載しない。パワーＭＯＳＦＥＴのようなデバイスは当業界で公知であり、本発明に係る実施形態は、種々の異なるパワーＭＯＳＦＥＴに対応することができる。一実施形態では、デバイス１４および／または１６はトレンチパワーＭＯＳＦＥＴである。
【００１６】
図１の実施例では、コンタクト２２はデバイス１４とデバイス１６との間に、これらのデバイスが相互にまたは他のデバイスと電気的に接触することができるように配置される。そして、コネクタ２４がコンタクト２２と電気的に接触する。一実施形態では、本発明はそのように限定されるものではないが、コンタクト２２はタングステンから構成され、コネクタ２４はアルミニウムから構成される。
【００１７】
本実施形態では、絶縁体１８および２０がデバイス１４および１６にそれぞれ隣接する。絶縁体１８および２０は、本発明はそのように限定されるものではないが、二酸化シリコンまたはホウ素リンシリケートガラス（ＢＰＳＧ）から構成される。絶縁体１８および２０はデバイス１４および１６を隔離するように働くが、デバイス１４および１６の一方または両方がコンタクト２２と電気的に結合される。換言すると、デバイス１４から、かつ／またはデバイス１６からコンタクト２２への特定の導電路が存在する。
【００１８】
図１のように配向された構造１０では、コンタクト２２の上面は、プリメタル誘電体（ＰＭＤ）表面２６と本質的に同じ高さである。コンタクト２２および絶縁体１８および２０の上面は実質的な平坦面を形成する。以下の記述から分かるように、コンタクト２２ならびに絶縁体１８および２０によって形成される実質的な平坦な表面は、より小さいサイズの特徴、特に、コンタクト２２およびコネクタ２４のようなより小さいサイズの素子の作製を容易化する。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態に係る図１の構造１０の作製に使用されるプロセスのフローチャート２００である。特定のステップが図２に開示されているが、そのようなステップは例示である。すなわち、本発明は、種々の他のステップ、または図２に列挙するステップの変形を実行するのにもよく適している。図２について、本発明の実施形態に係る図１の構造１０の作製における選択された段階を示す断面図である、図３、図４、および図５と連携して説明する。
【００２０】
図３にも関連して、図２のブロック２０１で、デバイス１４を含む構造が作製されるか、またはそのように作製された構造が受け入れられる。一実施形態では、第１障壁層３０が絶縁体１８および２０の上、ならびに基板１２の絶縁体１８と２０との間の領域の上に堆積される。絶縁体１８と２０との間の領域は、図１のコンタクト２２が形成されるコンタクト領域である。一実施形態では、第１障壁層３０は窒化チタン（ＴｉＮ）から構成される。
【００２１】
図３にも関連して、図２のブロック２０２で、第１メタライズ層３２が第１障壁層３０の上に堆積される。第１メタライズ層３２は、絶縁体１８および２０の上、ならびに絶縁体１８と２０との間のコンタクト領域の上に堆積される。一実施形態では、第１メタライズ層３２はタングステンを含む。代わりに銅のような別の材料を使用することもできる。一実施形態では、第１メタライズ層３２は化学気相成長法（ＣＶＤ）を用いて堆積される。
【００２２】
図４にも関連して、図２のブロック２０３で、第１メタライズ層３２は一実施形態では、図１のＰＭＤ表面２６までエッチングされる（プレーナエッチング）。換言すると、第１メタライズ層３２の残部の上面が絶縁体１８および２０の上面と本質的に同じ高さになるように、第１メタライズ層３２は第１障壁層３０までエッチバックされる。したがって、実質的な平坦面４０（これはＰＭＤ表面２６と一致する）が絶縁体１８および２０にわたって、かつ絶縁体１８と２０との間のコンタクト領域にわたって形成される。
【００２３】
そのように形成された表面４０は、フォトリソグラフィ中の焦点合わせを改善するのに十分に平坦である。すなわち、表面にでこぼこが多すぎると、表面の一部分は焦点が合うが、表面の他の部分は焦点が合わないかもしれない。しかし、本発明の実施形態によると、表面４０は十分に平坦であるので、表面における目的とする部分はフォトリソグラフィ中に焦点を合わせ続けることが可能である。表面全体にわたってフォーカスを改善することによって、より微細サイズの特徴（例えば図１のコネクタ２４）を表面４０に形成することができる。
【００２４】
さらに、コンタクト領域の幅（図４に寸法Ｄとして示される）を縮小することができる。コンタクト領域を縮小する１つの利点は、デバイス（例えば図１のデバイス１４および１６）の密度を高めることができることである。幅Ｄのサイズが縮小されるにつれて、アルミニウムのような材料はもはや、適切なコンタクトを形成するためにコンタクト領域に充填するのに適さなくなるかもしれない。本発明の実施形態によると、より微細なコンタクト領域を適切に充填し、適切なコンタクト２２を形成するために、第１メタライズ層３２のＣＶＤ、一実施形態ではタングステンのＣＶＤが使用される。一実施形態では、寸法Ｄは約０．３５〜０．５０ミクロンの範囲である。
【００２５】
図５にも関連して、図２のブロック２０４で、一実施形態では、第２障壁層３３が表面４０の上に堆積される。一実施形態では、第２障壁層３３はチタンから構成される。
【００２６】
図５にも関連して、図２のブロック２０５で、第２メタライズ層３４が第２障壁層３３の上に堆積される。一実施形態では、第２メタライズ層３４はアルミニウムを含む。
【００２７】
図２のブロック２０６では、フォトリソグラフィのプロセスに従って、マスク（図示せず）を使用して第２メタライズ層３４をパターン形成する。第２メタライズ層３４をエッチングして図１のコネクタ２４を形成する。
【００２８】
図６は、本発明の一実施形態に係る図１の構造１０の上面図である。図６の実施例では、ブロック２０６のエッチングプロセス（図２）の後、コネクタ２４は複数の個別コンタクト２２を横断する。図６には個別コンタクト２２が図示されているが、本発明に係る実施形態はそのように限定されない。例えば、本発明に係る実施形態は、連続コンタクトを利用することもできる（すなわち、あたかも個別コンタクト２２が接合されて単一のコンタクトを形成するかのように）。
【００２９】
図７は、本発明の別の実施形態に係る構造７０の選択された層を示す断面図である。プレーナコンタクトと呼ぶことのできる、図１の構造１０のコンタクト２２とは対照的に、図７のコンタクト７１は基板１２内に延出する。コンタクト７１はトレンチコンタクトと呼ぶことができる。図７のように配向された構造７０では、コンタクト７１は基板１２の上面７２より下に延びる。
【００３０】
構造７０のコンタクト７１およびコネクタ２４は、図２のプロセス２００を用いて形成することができる。図３にも関連して、図２のブロック２０１で、デバイス１４と、デバイス１４に隣接するトレンチとを含む構造が作製されるか、またはそのように作製された構造が受け入れられる。次いでプロセス２００の残りのステップが、上述したように実行される。
【００３１】
要するに、本発明に係る実施形態は、より微細な特徴を持つ半導体デバイスを作製するために、フォトリソグラフィの使用を容易化する。タングステンのような材料をより微細なコンタクト領域に堆積することによって、より微細なコンタクトを形成することができる。結果として得られる構造をエッチングして、実質的に平坦な面を形成する。表面の相対的な平坦性は焦点合わせを改善し、縮小されたサイズの特徴を表面に形成することを可能にする。
【００３２】
本発明の実施形態はこのように説明される。本発明を特定の実施形態で説明したが、本発明はそのような実施形態によって限定されると解釈すべきではなく、むしろ添付する特許請求の範囲の記載に従って解釈すべきであることを理解されたい。
（概念１）
半導体デバイスを含む構造を作製する方法であって、
絶縁体および前記絶縁体に隣接するコンタクト領域を含むでこぼこの表面上に第１メタライズ層を堆積するステップと、
前記第１メタライズ層をエッチングして、前記コンタクト領域に電気コンタクトを形成し、前記絶縁体の表面および前記電気コンタクトの表面が実質的に平坦な面を形成するステップと、
を含む方法。
（概念２）
前記第１メタライズ層がタングステンを含む、概念１に記載の方法。
（概念３）
前記第１メタライズ層が化学気相成長法を用いて堆積される、概念１に記載の方法。
（概念４）
前記半導体デバイスがパワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む、概念１に記載の方法。
（概念５）
前記第１メタライズ層を堆積する前に、前記でこぼこの表面上に障壁層を堆積するステップをさらに含む、概念１に記載の方法。
（概念６）
前記エッチングの後に、前記実質的に平坦な面の上に障壁層を堆積するステップをさらに含む、概念１に記載の方法。
（概念７）
前記エッチングの後に第２メタライズ層を堆積するステップと、
前記第２メタライズ層をエッチングして、前記電気コンタクトと結合される電気コネクタを形成するステップと、
をさらに含む、概念１に記載の方法。
（概念８）
前記第２メタライズ層がアルミニウムを含む、概念７に記載の方法。
（概念９）
基板に形成された半導体デバイスと、
前記半導体デバイスに結合された絶縁体と、
前記絶縁体に結合された電気コンタクトと、
を含み、
前記絶縁体の表面および前記電気コンタクトの表面が実質的に平坦な面を形成する、
構造。
（概念１０）
前記半導体デバイスがパワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む、概念９に記載の構造。
（概念１１）
前記電気コンタクトがタングステンを含む、概念９に記載の構造。
（概念１２）
前記電気コンタクトに結合された電気コネクタをさらに含む、概念９に記載の構造。
（概念１３）
前記電気コネクタがアルミニウムを含む、概念９に記載の構造。
（概念１４）
前記電気コンタクトが約０．３５〜０．５０ミクロンの範囲の寸法を有する、概念９に記載の構造。
（概念１５）
基板に形成された半導体デバイスと、
前記半導体デバイスに結合された絶縁体と、
前記半導体デバイスに電気的に結合された電気コンタクトであって、タングステンを含む電気コンタクトと、
前記電気コンタクトに結合された電気コネクタであって、アルミニウムを含む電気コネクタと、
を含む構造。
（概念１６）
前記半導体デバイスがパワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む、概念１５に記載の構造。
（概念１７）
前記電気コンタクトが約０．３５〜０．５０ミクロンの範囲の寸法を有する、概念１５に記載の構造。
（概念１８）
前記絶縁体の表面および前記電気コンタクトの表面が実質的に平坦な面を形成する、概念１５に記載の構造。
（概念１９）
前記電気コンタクトが前記基板内には延びないプレーナコンタクトである、概念１５に記載の構造。
（概念２０）
前記電気コンタクトが前記基板内に延びるトレンチコンタクトである、概念１５に記載の構造。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る構造の選択された層を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る図１の構造の作製に使用されるプロセスのフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る図１の構造の作製における選択された段階を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る図１の構造の作製における選択された段階を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る図１の構造の作製における選択された段階を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る図１の構造の一部分の上面図である。
【図７】本発明の別の実施形態に係る構造の選択された層の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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