(57)【要約】【課題】  異なる深さをもつ類似した集積回路デバイスを提供すること。【解決手段】  本発明は、相互接続部及びインダクタのような類似した構造体で異なる深さの集積回路デバイスを同時に形成する。本発明は、ビアのある基板上の領域及びビアのない基板上の領域にわたり共形ポリマーを堆積させる。同時に、ビアのある領域及びビアのない領域にキャビティが形成される。ビアのある領域に形成されたキャビティの深さは、ビアのない領域に形成されたキャビティより基板内に深く延びる。こうしたことは、ポリマーが基板の表面に沿って不均一に堆積するためであり、より具体的には、下にくぼみのある領域においては薄く堆積するために生じる。導体材料で充填されると、ビアのある領域で形成された基板内に深く延びるキャビティはインダクタとなり、ビアのない領域で形成された基板内に浅く延びるキャビティは相互接続部となる。【選択図】      図３
2009509348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路内に異なる深さをもつ２つのキャビティを同時に形成する方法であって、
くぼみのある基板上の領域と前記くぼみのない前記基板上の領域にわたる半導体基板上に平坦化ポリマーを堆積させるステップであって、前記ポリマーは前記くぼみのある前記領域と前記くぼみのない前記領域との間に深さの差異を有しており、前記ポリマーは前記くぼみのある領域より前記くぼみのない前記領域において厚い、ステップと、
前記くぼみのない前記領域と前記くぼみのある前記領域において、所定時間内に、前記ポリマー内にキャビティを同時に形成するステップであって、前記所定時間の後で、前記くぼみのある前記領域における前記キャビティは、前記くぼみのない前記領域における前記キャビティより、実質的に前記ポリマーの前記深さの差異の分だけ深い、ステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記複数のくぼみは複数のビアを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記キャビティは、リソグラフィ、反応性イオンエッチング、及びウェットエッチングのうちの１つによって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
堆積される前記ポリマーは、前記くぼみのある前記領域にわたって前記くぼみのない前記領域より２５．０％から４５．０％までの範囲で薄い、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記キャビティを導体材料で充填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６】
前記キャビティは、物理気相堆積、化学気相堆積、スパッタリング、及びめっきのうちの少なくとも１つによって充填される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記くぼみのある前記領域にわたり前記導体材料で充填された前記キャビティはインダクタであり、前記くぼみのない前記領域にわたり前記導体材料で充填された前記キャビティは相互接続部である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
くぼみのある領域と前記くぼみのない領域とを有する基板と、
前記くぼみのある前記領域及び前記くぼみのない前記領域にわたり堆積される平坦化ポリマーであって、前記くぼみのある前記領域と前記くぼみのない前記領域との間に深さの差異を有し、前記くぼみのある前記領域より前記くぼみのない前記領域において厚い、平坦化ポリマーと、
前記ポリマーを通して形成された少なくとも２つのキャビティであって、１つのキャビティは前記くぼみのある前記領域内に形成され、別のキャビティは前記くぼみのない前記領域内に形成され、前記くぼみのある前記領域内に形成された前記キャビティは、前記くぼみのない前記領域内に形成された前記キャビティより、前記ポリマーの前記深さの差異の分だけ前記基板内に深く延びる、少なくとも２つのキャビティと、
を含む集積回路。
【請求項９】
前記くぼみはビアである、請求項８に記載の集積回路。
【請求項１０】
堆積される前記ポリマーは、前記くぼみのない前記領域より前記くぼみのある前記領域にわたり２５．０％から４５．０％までの範囲で薄い、請求項８に記載の集積回路。
【請求項１１】
前記くぼみのある前記領域に形成された前記キャビティと、前記くぼみのない前記領域に形成された前記キャビティとを充填する導体材料、
をさらに含む、請求項８に記載の集積回路。
【請求項１２】
前記くぼみのある前記領域内において導体材料で充填された前記キャビティはインダクタである、請求項１１に記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体製造に関し、より特定的には、類似の構造体でかつ異なる深さを有する集積回路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造においては、集積回路デバイスは、複数のプロセスステップで形成される。各々の除かれたプロセスステップは、製造時間を削減し、コストを節約し、製品化に要する時間を早める。したがって、ステップの削減は半導体産業における重要な利点である。
【０００３】
集積回路の同じ層に類似した（ｓｉｍｉｌａｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造体及び深さをもつ集積回路デバイスは１つのステップで形成することができ、このことは製造ステップを削減するのに有利である。しかしながら、半導体製造において遭遇される１つの問題は、類似した構造体であるが異なる深さの集積回路デバイスの製造である。現在、このような構造体は別個に形成されており、このことは製造時間、コストを増加させ、製品化に要する時間を遅らせる。
【０００４】
集積回路の同じ層に類似した構造体であるが異なる深さをもつ集積回路デバイスは、従来技術の方法を用いては１つのステップで形成することができない。このようなデバイスは、受動デバイス及び相互接続部を含む。携帯電話、ポケットベル、携帯情報端末、及び全地球測位システムのような無線周波数デバイスにおいてしばしば用いられる受動デバイスは、深さによって受動デバイスの性能が向上するため、相互接続部より深い。受動デバイスの断面積が増加するために受動デバイスの性能は向上し、それは言い換えると受動デバイスの抵抗を減少させる。対照的に、相互接続部の性能は深さに伴って減少する。同じ層において他の相互接続部との間の距離が一定のまま残る場合には、静電容量が増加するため、相互接続部の性能が減少する。したがって、１つのステップで、相互接続部及びインダクタのような類似した構造体であるが異なる深さの集積回路デバイスの製造に対する必要性が残る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当該技術分野においては、別個のプロセスステップを必要としない、相互接続部及びインダクタのような類似した構造体及び異なる深さをもつ集積回路デバイスを製造するための改善された方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、異なる深さの２つのキャビティを同時に形成する方法に向けられる。本方法は、堆積ステップと形成ステップとを含む。平坦化ポリマーは、くぼみのある基板上の領域及びくぼみのない基板上の領域にわたる半導体基板上に堆積される。ポリマーは、くぼみのある領域とくぼみのない領域との間に深さの差異を有する。ポリマーは、くぼみのある領域よりくぼみのない領域において厚い。ポリマー内のキャビティは、所定時間内に、くぼみのない領域及びくぼみのある領域において同時に形成される。所定時間の後で、くぼみのある領域のキャビティは、実質的に、ポリマーの深さの差異の分だけ、くぼみのない領域のキャビティより深くなる。
【０００７】
本発明は、集積回路に向けられる。集積回路は、基板と、平坦化ポリマーと、少なくとも２つのキャビティとを含む。基板は、くぼみのある領域及びくぼみのない領域を有する。平坦化ポリマーは、くぼみのある領域及びくぼみのない領域にわたり堆積される。ポリマーは、くぼみのある領域とくぼみのない領域との間に深さの差異を有する。ポリマーは、くぼみのある領域よりくぼみのない領域において厚い。少なくとも２つのキャビティがポリマーを通して形成される。１つのキャビティはくぼみのある領域に形成され、別のキャビティはくぼみのない領域に形成される。くぼみのある領域に形成されるキャビティは、くぼみのない領域に形成されるキャビティよりポリマーの深さの差異の分だけ基板内に深く延びる。
【０００８】
本発明は、１つのプロセスステップで、類似した構造体及び異なる深さの集積回路デバイスを製造する。本発明は、既存の半導体製造プロセスにいかなる修正も要求しない。類似した構造体であるが異なる深さをもつデバイスを、１つのステップで製造することができる。したがって、本発明は、製造時間を削減し、コストを節約し、製品化に要する時間を早める。
【０００９】
少なくとも上記の理由のために、本発明は半導体製造を改良する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の特徴及び要素特性が、添付の特許請求の範囲において詳細に説明されている。図面は例示的な目的のためにすぎず、縮尺通りのものではない。さらに、同様の番号は、図面において同様の構造体を表している。しかしながら、本発明自体は、構成及び動作方法の両方に関して、添付の図面と共に、以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解することができる。
【００１１】
本発明は、これから添付の図面を参照して説明される。図面において、構造体の種々の態様が示されており、本発明をより明確に説明し示すために、簡略化した方法で概略的に表される。
【００１２】
概要及び導入として、本発明の実施形態は、平坦化ポリマーを堆積させるステップと、ポリマーを通して第１及び第２のキャビティを形成するステップとを含む。平坦化ポリマーは、くぼみのある領域及びくぼみのない領域を含む半導体基板上の領域にわたり堆積される。ポリマーは基板の表面上に不均一に堆積する。より具体的には、ポリマーはくぼみのある領域よりくぼみのない領域において厚く堆積する。くぼみのある領域にわたるポリマー厚さとくぼみのない領域にわたるポリマー厚さとの間の差は、厚さの差異と呼ばれる。同時に、第１のキャビティがくぼみのある領域に形成され、第２のキャビティがくぼみのない領域に形成される。キャビティは、たとえばリソグラフィ露光後の反応性イオンエッチング及びウェットエッチングのいずれか少なくとも１つの定時的なエッチングのもとで形成される。キャビティの形成は、反応性イオンエッチングに限って形成されるわけではなく、当業者であれば、任意の他の方法を考慮できることが明らかである。したがって、キャビティは互いに同じ深さを有している。しかしながら、くぼみのある領域に形成されたキャビティは、くぼみのない領域に形成されたキャビティより基板内に深く延びる。くぼみのある領域に形成されたキャビティは、ポリマーの厚さの差異に等しい深さの分だけ基板内に深く延びる。
【００１３】
本発明のさらに別の実施形態は、基板と、平坦化ポリマーと、少なくとも２つのキャビティとを有する集積回路を含む。基板はくぼみのある領域及びくぼみのない領域を有する。平坦化ポリマーは、くぼみのある領域及びくぼみのない領域にわたり堆積される。しかしながら、ポリマーは、くぼみのある領域上及びくぼみのない領域上に堆積したポリマーの間に厚さの差異を有する。少なくとも２つのキャビティが、ポリマーに形成される。第１のキャビティがくぼみのない領域に形成され、第２のキャビティがくぼみのある領域に形成される。キャビティは互いに等しい深さであるが、くぼみのある領域にわたり形成されたキャビティは、厚さの差異におおよそ等しい深さの分だけ基板内に深く延びる。この相対的に等しい深さは、用いられるエッチング化学物質及びパワーを変えることによって調節することができ、このことは当業者には明らかであろう。
【００１４】
図１から図３は、本発明の実施形態の方法を示す。図１は、くぼみのある領域１２０及びくぼみのない領域１３０を有する基板１１０をもつ集積回路を示す。図２は、くぼみのある領域及びくぼみのない領域のそれぞれにわたり堆積された平坦化ポリマー１４０をもつ基板１１０を示す。図示されるように、ポリマー１４０はくぼみ１５０にわたる領域において薄い。２つのキャビティは、図３で平坦化ポリマー１４０を通して形成される。キャビティ１７０ａ、ｂは、くぼみのある領域１２０及びくぼみのない領域１３０において、ポリマーを通して形成される。キャビティ１７０ａ、ｂの深さは等しくない。図３で示されるように、くぼみのある領域にわたり形成されるキャビティ１７０ａは、くぼみのない領域にわたり形成されるキャビティ１７０ｂより深い。深さの差異１８０が図３に示される。キャビティは、リソグラフィ及び反応性イオンエッチングによって同時に形成される。図３は、リソグラフィ及び反応性イオンエッチングステップで用いられたフォトレジスト１６０を示す。その後、キャビティは物理気相堆積、化学気相堆積、スパッタリング、めっき、又は同様のものの任意の組み合わせによって導電性の金属で充填される。導電性の金属で充填されると、キャビティ１７０ａはインダクタになり、キャビティ１７０ｂは相互接続部になる。そうすることにより、本発明のこのような実施形態は、類似した構造体のデバイスを同時に製造する。
【００１５】
図４は、本発明の実施形態の方法を示す。図４は、堆積ステップ及び形成ステップを示す。ポリマーを堆積させるステップ１９２は、くぼみのある領域及びくぼみのない領域を有する基板にわたり平坦化ポリマーを堆積させるステップを含む。形成ステップ１９４は、所定時間内に、くぼみのない領域にわたるポリマーにキャビティを形成し、くぼみのある領域にわたるポリマーにキャビティを同時に形成するステップを含む。ポリマーは不均一に堆積されるため、より具体的には、くぼみのある領域において薄いため、くぼみのある領域にわたり形成されたキャビティは、くぼみのない領域にわたり形成されたキャビティの深さより基板内に深く延びる。くぼみのある領域はビアのある領域である。
【００１６】
図４には示されていないが、２つのキャビティが形成されると、集積回路デバイスの製造に対する最終ステップは、導体材料でキャビティを充填するステップを含む。充填されると、基板内に浅く延びるキャビティは相互接続部になり、基板内に深く延びるキャビティはインダクタになる。抵抗が導体の断面積に反比例することは周知である。したがって、インダクタ性能は、導体材料の断面積の増加に伴って向上し、このことは、相互接続部に関して基板内にキャビティが浅く延びるのに比較して、インダクタに関して基板内にキャビティが深く延びることの必要性を説明する。
【００１７】
本発明は、ポリマーがくぼみのある領域上では薄く堆積するという理解に基づくものである。くぼみのある領域にわたり形成されたキャビティは、その下にある基板内に、より深く延びる。相互接続部のような他のデバイスより、基板内にさらに深く延びることは、インダクタのようないくつかのデバイスにとって望ましい特徴である。本発明は、平坦化ポリマーはくぼみのある領域にわたり堆積されるときには薄いという理解に基づいて、１つのステップで、類似した形状であるが基板内に異なる深さを有する相互接続部及びインダクタの同時製造を可能にする。
【００１８】
本発明は、０．０９ミクロンから１．０ミクロンまでの多様な幅の埋め込まれたデバイスをもつ３００ｍｍのウエハ上で首尾よく実現された。平坦化ポリマーがビアのようなくぼみのある領域にわたり堆積された場合には、薄い平坦化フィルムが生成されることが判明した。くぼみのある領域にわたる平坦化フィルムは、くぼみのない領域にわたるものより２５％から４０％までの間で薄いことが判明した。例えば、平坦化フィルムがくぼみのない領域にわたり３０００オングストロームの目標厚さを有する場合には、平坦化フィルムはくぼみのある領域にわたり２２５０オングストロームから１８００オングストロームまでの厚さを有することが判明した。さらに、くぼみのある領域はインダクタのような深い構造体の次の配置のために領域内に戦略的に配置することができることが判明した。相互接続部及びインダクタのような構造体を製造するために、リソグラフィ及び反応性イオンエッチング（「ＲＩＥ」）の組み合わせが行われる。ＲＩＥステップは、くぼみのない領域では７５０オングストロームから１２００オングストロームだけ多く平坦化フィルムをエッチングによって除去しなければならない。したがって、くぼみのある領域でエッチングされたデバイスは、くぼみのない領域でエッチングされたデバイスより７５０オングストロームから１２００オングストロームまでの間だけ深くなる。したがって、くぼみのある領域は、インダクタのような深いデバイスが次に必要とされる場所であればどこでも戦略的に配置することができることが判明した。
【００１９】
上述の本発明の首尾よい実施によって生成された平坦化フィルムは以下のように生成された。ポリマーは、低い回転速度で共形（コンフォーマル）特性を有し、高い回転速度で平坦化特性を有するものが用いられた。例示的なポリマーは、ＪＳＲ社のＮＦＣ１４００を含むが、それに限られるものではない。例示的な低回転速度は１分間に５００回転から８００回転（ｒｐｍｓ）を含むがそれに限られることはなく、例示的な高回転速度は９００ｒｐｍｓから２３００ｒｐｍｓを含むが、それに限られるものではない。第１に、これに限定されるものではないが、ＰＧＭＥＡのようなポリマーと両立性のある溶剤が、０．５秒より少ない間、１０００ｒｐｍｓの回転速度で半導体基板上に堆積された。次いで、溶剤を分散させるために、ポリマーが約２．５０秒の間、２５００ｒｐｍｓの回転速度で溶剤上に堆積された。回転速度は次いで、平坦化ポリマーを残しておくために、１秒の間、１００ｒｐｍｓまで削減された。ポリマーの厚さは、次いで、３０．０秒の間、９００ｒｐｍｓから２３００ｒｐｍｓまでの回転速度で、キャスティングによって製造された。最後に、平坦化ポリマーは、安定フィルムを製造するために１７０．０℃の最低温度で硬化された。
【００２０】
本発明は、特定の好ましい実施形態及びその他の代替的な実施形態と関連して具体的に説明されたが、当業者であれば、上記の説明を考慮すると、幾多の代替的手法、修正、及び変更が明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲及び精神に含まれるすべてのこうした代替的手法、修正及び変更を包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の方法を示す。
【図２】本発明の実施形態の方法を示す。
【図３】本発明の実施形態の方法を示す。
【図４】本発明の実施形態の方法を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１１０：基板
１２０：くぼみのある領域
１３０：くぼみのない領域
１４０：平坦化ポリマー
１５０：くぼみ
１６０：フォトレジスト
１７０ａ、ｂ：キャビティ
１８０：深さの差異
【図１】
2009509348.tif 000003
【図２】
2009509348.tif 000004
【図３】
2009509348.tif 000005
【図４】
2009509348.tif 000006
2009509348.tif 000007
2009509348.tif 000008
【国際調査報告】
2009509348.tif 000009
2009509348.tif 000010
2009509348.tif 000011