(57)【要約】【課題】マスク改変の回数を最低限に抑えた集積回路の抵抗体の抵抗値を調整する構造および方法を提供すること。【解決手段】抵抗体は、抵抗材からなる領域を含み、複数の導電コンタクトまたはプラグがこの領域に電気的に接触しこの領域から延びている。プラグの上部を覆い、複数のプラグのうち１つまたは複数のプラグに導電的に接触する第１および第２の相互接続線が形成され、その結果、第１と第２の相互接続線の間の抵抗材の一部分によって所望の抵抗値が提供される。本発明の方法によれば、複数の導電コンタクトは、第１のフォトリソグラフィック・マスクを使用して形成され、第１および第２の相互接続線は、第２のフォトリソグラフィック・マスクを使用して形成される。第１と第２の相互接続線の間の抵抗材領域の１つまたは複数の寸法が変わるように、第１または第２のマスクを改変することによって所望する抵抗値に変更される。【選択図】図３
2006100826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗体であって、
抵抗材からなる棒材と、
前記棒材上に配置された誘電材料層と、
前記誘電材料層内に配置され下端部が前記棒材と電気的に接触している複数のコンタクトと、
第１の相互接続構造および第２の相互接続構造であって、前記誘電材料層上に配置され、それぞれが前記複数のコンタクトのうち第１のコンタクトおよび第２のコンタクトの上端部に電気的に接触し、それによって前記第１の相互接続構造から前記第１のコンタクト、前記棒材の通電領域および前記第２のコンタクトを介して前記第２の相互接続構造まで電流路が形成される相互接続構造と
を含み、
前記第１のコンタクトおよび前記第２のコンタクトが、前記棒材の前記通電領域を介して所定の抵抗を提供するように前記複数のコンタクトに相対的に配置される抵抗体。
【請求項２】
前記抵抗材が、多結晶シリコン、ｎ型ドープ済材、ｐ型ドープ済材および薄膜金属の中から選択される、請求項１に記載の抵抗体。
【請求項３】
前記第１の相互接続構造および前記第２の相互接続構造のそれぞれが、前記棒材の前記通電領域を介して所定の抵抗値が提供されるように前記複数のコンタクトのいくつかに電気的に接触している、請求項１に記載の抵抗体。
【請求項４】
前記第１の相互接続構造および第２の相互接続構造のそれぞれが、集積回路の相互接続構造である金属相互接続線を含む、請求項１に記載の抵抗体。
【請求項５】
集積回路内に形成された前記抵抗体をさらに含み、前記抵抗材が、前記集積回路の半導体基板上に配設される、請求項１に記載の抵抗体。
【請求項６】
前記誘電材料が、ウインドウ−１層を含み、前記第１の相互接続構造および前記第２の相互接続構造が金属−１層内に形成される、請求項１に記載の抵抗体。
【請求項７】
前記複数のコンタクトが、前記棒材の長さに沿って配設された直線状のコンタクトの配置を含む、請求項１に記載の抵抗体。
【請求項８】
前記直線状のコンタクト配置が、１列のコンタクトを含む、請求項１に記載の抵抗体。
【請求項９】
前記直線状のコンタクト配置が、複数列のコンタクトを含む、請求項８に記載の抵抗体。
【請求項１０】
前記棒材が、抵抗材からなる細長い棒材を含む、請求項１に記載の抵抗体。
【請求項１１】
前記棒材が、抵抗材からなる蛇行状の棒材を含む、請求項１に記載の抵抗体。
【請求項１２】
前記通電領域の寸法が、前記複数のコンタクトから前記第１のコンタクトおよび前記第２のコンタクトを選択することによってきまる、請求項１に記載の抵抗体。
【請求項１３】
前記複数のコンタクトのそれぞれの配置が、最低抵抗値と最高抵抗値の間の所望の抵抗値範囲を提供するようにきめられ、前記最低抵抗値が、前記第１のコンタクトおよび前記第２のコンタクトが前記複数のコンタクトのうち最も接近した間隔のコンタクトを含むときに得られ、前記最高抵抗値が、前記第１のコンタクトおよび前記第２のコンタクトが前記複数のコンタクトのうち最も離れた間隔のコンタクトを含むときに得られる、請求項１に記載の抵抗体。
【請求項１４】
集積回路であって、
ドープ済領域を内部に有する半導体基板と、
前記基板の上層である複数の材料層と、
前記材料層のうちの１つの上に配設された抵抗材領域と、
前記抵抗材に電気的に接触し、前記複数の材料層のうちの誘電体層内に形成された複数のコンタクトと、
前記誘電体層の上部を覆い、前記複数のコンタクトのうち第１の組に電気的に接触した第１の相互接続線と、
前記誘電体層の上部を覆い、前記複数のコンタクトのうち第２の組に電気的に接触した第２の相互接続線と
を含み、コンタクトの前記第１の組および前記第２の組が、前記抵抗材を介して前記第１の相互接続線と第２の相互接続線との間に所定の抵抗を提供するように、前記複数のコンタクトに相対的に配設される集積回路。
【請求項１５】
前記抵抗材が、多結晶シリコン、ｎ型ドープ済材、ｐ型ドープ済材および薄膜金属から選択される、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項１６】
前記第１の相互接続線および前記第２の相互接続線のそれぞれが、集積回路の相互接続構造である金属相互接続線を含む、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項１７】
前記複数のコンタクトのうち前記第１の組および前記第２の組が、前記複数のコンタクトのうち前記第１の組と前記第２の組との間の前記抵抗材の領域によって所定の抵抗値が提供されるように、前記複数のコンタクトに相対的に配設される、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項１８】
前記誘電体層が、ウインドウ−１層を含み、前記第１の相互接続線および前記第２の相互接続線が、金属−１層内に形成される、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項１９】
前記複数のコンタクトが、前記抵抗材の長さに沿って配設された直線状のコンタクトの配置を含む、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項２０】
前記直線状のコンタクト配置が、１列のコンタクトを含む、請求項１９に記載の集積回路。
【請求項２１】
前記直線状のコンタクト配置が、複数列のコンタクトを含む、請求項１９に記載の集積回路。
【請求項２２】
前記抵抗材が、抵抗材からなる細長い棒材を含む、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項２３】
前記抵抗材が、抵抗材からなる蛇行状の棒材を含む、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項２４】
前記複数のコンタクトのうち前記第１の組と前記第２の組との間に配設された前記抵抗材の領域の寸法によって、前記第１の相互接続線と前記第２の相互接続線との間に提供される抵抗値がきまる、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項２５】
前記抵抗材上の前記複数のコンタクトの配置が、最低抵抗値と最高抵抗値の間の所望の抵抗値範囲を提供するようにきめられ、前記最低抵抗値が、前記複数のコンタクトのうち前記第１の組および前記第２の組が前記複数のコンタクトのうち最も接近した間隔のコンタクトを含むときに得られ、前記最高抵抗値が、前記複数のコンタクトのうち前記第１の組および前記第２の組が前記複数のコンタクトのうち最も離れた間隔のコンタクトを含むときに得られる、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項２６】
前記抵抗材上の前記複数のコンタクトの配置が、前記複数のコンタクトのうち前記第１の組および前記第２の組用に前記複数のコンタクトのうち別のものを選択することによって所望の抵抗値増大が提供されるようにきめられる、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項２７】
集積回路であって、
内部にドープ済領域を有する半導体基板と、
前記基板の上層である複数の材料層と、
前記材料層のうちの１つの上に配設された抵抗材領域と、
前記抵抗材に電気的に接触し、前記複数の材料層のうちの誘電体層内に形成された複数のコンタクトと、
前記誘電体層の上部を覆い、前記複数のコンタクトのうち第１の組に電気的に接触した第１の相互接続線と、
前記誘電体層の上部を覆い、前記複数のコンタクトのうち第２の組に電気的に接触した第２の相互接続線と、
前記第１の組と前記第２の組との間に配設された、前記複数のコンタクトのうちの第３の組と
を含み、前記第３の組を含むコンタクトが開路コンタクトである集積回路。
【請求項２８】
前記抵抗材が、多結晶シリコン、ｎ型ドープ済材、ｐ型ドープ済材および薄膜金属から選択される、請求項２７に記載の集積回路。
【請求項２９】
前記第１の相互接続線および前記第２の相互接続線のそれぞれが、集積回路の相互接続構造である金属相互接続線を含む、請求項２７に記載の集積回路。
【請求項３０】
前記複数のコンタクトのうち前記第３の組が、前記複数のコンタクトのうち前記第１の組と前記第２の組との間の前記抵抗材の領域によって所定の抵抗値が提供されるように、前記第１の組および前記第２の組に相対的に配設される、請求項２７に記載の集積回路。
【請求項３１】
前記誘電体層が、ウインドウ−Ｘ層を含み、前記第１の相互接続線および前記第２の相互接続線が、金属−Ｘ層内に形成される、請求項２７に記載の集積回路。
【請求項３２】
前記複数のコンタクトが前記抵抗材の長さに沿って配設された直線状のコンタクトの配置を含む、請求項２７に記載の集積回路。
【請求項３３】
前記複数のコンタクトのうち前記第１の組と前記第２の組との間に配設された前記抵抗材の領域の寸法によって、前記第１の相互接続線と前記第２の相互接続線との間に提供される抵抗値がきまる、請求項２７に記載の集積回路。
【請求項３４】
前記抵抗材上の前記複数のコンタクトの配置が、最低抵抗値と最高抵抗値の間の所望の抵抗値範囲を提供するようにきめられ、前記最低抵抗値が、前記複数のコンタクトのうち前記第１の組および前記第２の組が前記複数のコンタクトのうち最も接近した間隔のコンタクトを含むときに得られ、前記最高抵抗値が、前記複数のコンタクトのうち前記第１の組および前記第２の組が前記複数のコンタクトのうち最も離れた間隔のコンタクトを含むときに得られる、請求項２７に記載の集積回路。
【請求項３５】
前記抵抗材上の前記複数のコンタクトの配置が、前記複数のコンタクトのうち前記第１の組および前記第２の組用に前記複数のコンタクトのうち別のものを選択することによって所望の抵抗値増大が提供されるようにきめられる、請求項２７に記載の集積回路。
【請求項３６】
集積回路の抵抗体を形成する方法であって、
基板を設ける工程と、
前記基板の上層である材料層上に抵抗材を形成する工程と、
前記抵抗材の上層である誘電体層を形成する工程と、
下端部がそれぞれ前記抵抗材に電気的に接触し、前記誘電体層の上面から底面まで延びる複数の導電構造を形成する工程と、
前記誘電体層の上部を覆い、前記複数の導電構造のうち１つまたは複数の第１の導電構造に電気的に接触した第１の相互接続線を形成する工程と、
前記誘電体層の上部を覆い、前記複数の導電構造のうち１つまたは複数の第２の導電構造に電気的に接触した第２の相互接続線を形成する工程と
を含み、前記第１の相互接続線と前記第２の相互接続線との間の前記抵抗材によって所定の抵抗値が提供される方法。
【請求項３７】
前記第１の相互接続線および前記第２の相互接続線を形成する前記工程が、前記誘電体層の上層である導電層を形成する工程と、前記導電層の領域を除去する工程とを含み、前記導電層の保持された領域によって、前記抵抗材が前記第１の相互接続線と前記第２の相互接続線との間に前記所定の抵抗値が提供されるように、前記１つまたは複数の第１の導電構造および第２の導電構造に相対的に配設された前記第１の相互接続線および前記第２の相互接続線を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記１つまたは複数の第１の導電構造および第２の導電構造以外の、前記複数の導電構造のうちの別のものに電気的に接触させて前記第１の相互接続線および前記第２の相互接続線を形成することによって、前記第１の相互接続線および前記第２の相互接続線を含む前記導電層の前記保持領域を変えることによって、前記所定の抵抗値が変更される、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記導電層の領域を除去する前記工程が、フォトリソグラフィック・マスクを使用して前記導電層を除去領域と保持領域とにパターニングする工程を含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記複数の導電構造を形成する前記工程が、フォトリソグラフィック・マスクを使用して前記複数の導電構造の配置をきめる工程を含み、前記方法が、前記複数の導電構造の配置を変更するために前記フォトリソグラフィック・マスクを変えることによって、前記第１の相互接続線と前記第２の相互接続線との間の前記所定の抵抗値を変更する工程をさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
前記抵抗材からなる通電領域をその間に形成するために、前記複数の導電構造の中から前記１つまたは複数の第１の導電構造および第２の導電構造を選択する工程をさらに含み、前記選択された１つまたは複数の第１の導電構造と第２の導電構造との間に前記抵抗材によって前記所定の抵抗値が呈示される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
集積回路の抵抗体を形成する方法であって、
基板を設ける工程と、
前記基板の上層である材料層上に抵抗材を形成する工程と、
前記抵抗材の上層である誘電体層を形成する工程と、
第１のマスクを作成する工程と、
前記第１のマスクを使用して複数の導電構造を形成する工程であって、前記複数の導電構造のそれぞれが、前記誘電体層を貫通して延び、前記抵抗材に電気的に接触する下端部を含む工程と、
第２のマスクを作成する工程と、
前記第２のマスクを使用して第１の相互接続線を形成する工程であって、前記第１の相互接続線が前記誘電体層の上部を覆い、前記複数の導電構造のうち１つまたは複数の第１の導電構造に電気的に接触している工程と、
前記第２のマスクを使用して第２の相互接続線を形成する工程であって、前記第２の相互接続線が前記誘電体層の上部を覆い、前記複数の導電構造のうち１つまたは複数の第２の導電構造に電気的に接触し、前記第１の相互接続線と前記第２の相互接続線との間の前記抵抗材によって抵抗値が提供される工程と
を含む方法。
【請求項４３】
第３のマスクを作成する工程をさらに含み、前記複数の導電構造を形成する前記工程が、前記複数の導電構造のうち１つまたは複数を再配置するために前記第３のマスクを使用して実行され、その結果、前記抵抗材によって提供される抵抗値が変更される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
第３のマスクを作成する工程をさらに含み、前記第１の相互接続線および前記第２の相互接続線を形成する前記工程が、前記第１の相互接続線および前記第２の相互接続線のうち少なくとも１つを、前記複数の導電構造に相対的に再配置するために前記第３のマスクを使用して実行され、その結果、前記抵抗材によって提供される抵抗値が変更される、請求項４２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に集積回路内に形成された抵抗体に関し、詳細には抵抗体の抵抗値を調整するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（チップまたはダイとも呼ばれる）は、通常シリコン基板と、トランジスタやダイオードなどの能動半導体素子と、基板内のドープ済領域から形成されるコンデンサや抵抗体などの受動素子とを含む。受動素子は基板の上部を覆う材料層内にも形成することができ、例えばシリコン基板上層の多結晶シリコン層内に形成された多結晶シリコン抵抗体がある。
【０００３】
やはり半導体基板の上層内に形成された相互接続構造は、ドープ済領域と受動素子とを電気的に接続して機能集積回路を形成している。相互接続構造は、ほぼ水平な複数の導電層のスタックを含み、そのスタックは、基板上面にほぼ平行な複数の導電性金属の相互接続線（金属層と呼ぶ）を含む。２つの連続した水平導電層は、誘電材料層によって分離されている。各誘電体層のウインドウまたは開口内に形成された垂直な導電プラグまたは導電ビアは、上部導電層および下部導電層内の金属相互接続線間を接続する。最上部の導電層（つまり、上部メタライゼーション層）は、パッケージの外部ピンまたはリードに集積回路を接続するための導電素子（例えば、ボンド線）を受け取る導電ボンド・パッドを含む。パッケージによって集積回路の機械的環境的保護も提供される。
【０００４】
相互接続構造を形成するプロセスは、メタライゼーションと呼ばれ、堆積工程、フォトリソグラフィック・マスキングおよびパターニング工程、ならびにいくつかのエッチング・プロセスを含む。金属相互接続線は、導電性材料の層を誘電体層上に堆積させ、フォトリソグラフィック・マスキング工程中に内部に形成されたパターンに従って導電性材料をエッチングすることによって形成される。誘電体層内の、導電プラグまたは導電ビアを受け取るための開口は、フォトリソグラフィック・マスクに準じて誘電体層上に形成されたレジスト・パターンに従って開口を形成するエッチング・プロセスによって形成される。次いで開口内に導電性材料を堆積させて導電ビアを形成する。
【０００５】
集積回路の作製には、堆積、ドーピング、マスキング、パターニングおよび材料エッチングの諸工程が複数回含まれ、これらはシリコン基板およびそれを覆う材料層に適用される。こうした工程のうちのいくつかでは、続く処理工程に伏される基板領域を規定するためにフォトリソグラフィック・マスクが使用され、相補的基板領域はこれらの処理工程から保護される。マスクは、処理される領域のパターンを有するステンシル状のプレートを含む。パターンの開口を通過する光によって基板表面に堆積させた感光性レジスト材料が露光され、レジストの構造および特性が変化し、露光領域がリンス液に可溶性となる。露光されたレジスト領域を除去後、露光領域に処理が施されるが、下層の材料層は、露光されていないレジスト領域によってこうした工程の影響から保護される。上述の例示的パターニングの一連の工程にはネガ型レジストが使用される。当業者であれば、ポジ型レジストと、ネガ型レジスト用マスクとは相補的なマスクとを使用して同様のパターニング・プロセスを行うことができることが分かるであろう。
【０００６】
相互接続部も含め、集積回路のトランジスタ、抵抗体、コンデンサおよび他のデバイスを形成するプロセスの順序はプロセス・フローと呼ばれる。基準を定めた後、それを拡大して大量のウェハが製造される。集積回路設計の１つの基本は、特定の回路を配置し接続するためのマスクを形成することによってプロセス・フローをカスタマイズすることである。
【０００７】
図１に、回路設計の典型的なワーク・フローの一例を示す。設計工程２の間、設計者は回路図を作成し、ウェハ・ロット上に集積回路を作製するためのプロセス・フロー内で加工施設によって使用されるフォトマスクを作成する。一般に、プロセス・フローは、誘電体の堆積およびメタライゼーションのプロセス工程を主に含む前工程（ＦＥＯＬ）と、メタライゼーションも含め、残りの工程を含む後工程（ＢＥＯＬ）とに分けられる。
【０００８】
ＦＥＯＬ工程３を経てウェハ・ロットを処理後、ウェハのうちいくつかをロットから分け、工程４に示すように、後の処理のために保有しておく。残りのウェハは、工程５のＢＥＯＬ工程を経て処理される。処理済みのウェハは、その上に形成された回路が適用規格を満たすことについて工程６で検査される。満たしていない場合、その設計は工程７で改良され、その間、新しい設計を反映する新しいマスクが作成される。多くの場合、マスクのこうした変更によって、ＢＥＯＬ工程のマスクのみが影響を受けるので、その場合、取り分けておいたウェハ・ロットを、工程８で新しいマスクを使用し、再設計されたＢＥＯＬ工程を経て処理する。取り分けられていたウェハは、工程９で検査される。オリジナルの回路設計には、検査後の設計変更に対応するために、変更がＢＥＯＬ工程のマスクのみの改変を必要とするような準備を含めることができる。
【０００９】
当技術分野では周知のように、各マスクの設計および作製に使用されるプロセスには、時間と費用がかかる。集積回路の作製者はみな、製造プロセス・フローのマスキング工程数を制限しマスクの変更をしないための相当な努力を重ねている。どんな作製や製造プロセスの場合でも、集積回路の設計時間およびコストを最低に抑える必要があることは明らかである。
【００１０】
回路設計の具体的な一態様は、抵抗体の抵抗値を変える工程を含む。従来技術の一手法では、集積回路は互いに異なる抵抗値をもつ複数の予備抵抗体を含む。抵抗値を変更する必要がある場合、オリジナル設計で使用された抵抗体に代わり予備抵抗体の中から選択された別の抵抗体を接続するために、（再設計されたマスクを使用して）相互接続構造が調整される。直列および並列の予備抵抗体の組合せをいくつか形成して所望の抵抗値をもつ複合抵抗体を生成することもできる。こうした直列および並列の組合せは、相互接続構造と、こうした構造の作成に使用されるマスクとを改変することによっても作ることができる。
【００１１】
不利なことには、実際問題として、集積回路内に容易かつ実際的に作製することのできる互いに異なる抵抗値をもつ予備抵抗体の数が比較的少ないため、利用可能な抵抗値の範囲が制限されることがある。また、相互接続構造を改変して別の抵抗体に対応することは難しいことがあり、さらに改変には複数の相互接続レベルでの相互接続構造の変更が含まれることがある。従って、回路内に別の抵抗体を挿入するには、相当な時間を消費しかつ集積回路にエラーをもたらす危険性のある配置中心の変更が必要となり得る。
【００１２】
従来技術の別の手法では、抵抗体が形成されている材料の長さと幅を、オリジナルのマスクに準じて調整することによって抵抗体の抵抗値が変更される。例えば、長さ１０μ幅１．６μの多結晶シリコンの棒材から形成される抵抗体は、第１のコンタクトと第２のコンタクトとの間に配設される多結晶シリコン材料の寸法および特性に基づく一定の抵抗値を呈する。この抵抗値は、２つのコンタクト間に配設された多結晶シリコン材料の長さを、回路設計の改変によって必要とされるように低減（例えば、８μ）することによって低い値に調整することができるが、これにはコンタクトのうち少なくとも１つの再配置が伴う。反対に、コンタクト間をさらに離すことによって、つまりコンタクトのうち少なくとも１つを移動させることによって、抵抗値をより高い値に変更することができる。
【００１３】
抵抗値の増加または低減のためのこうした抵抗値変更法のいずれもが、少なくとも３回のマスク改変を必要とする。多結晶材料を形成するために使用されるマスクは、より長い多結晶シリコン棒材形成の場合でも、より短い多結晶シリコン棒材形成の場合でも改変される必要がある。抵抗体のコンタクトは、多結晶シリコン棒材の上層である材料層内のパターニングされた開口に準じて形成される。どちらの場合もコンタクトのうち少なくとも１つが再配置されるため、コンタクトの再配置のために第２のマスク改変を行う必要がある。最後に、コンタクトは、それぞれその上端において上層の相互接続層（つまり、導電線）に電気的に連通し、そのコンタクト、従って抵抗体を、集積回路内の回路に電気的に接続している。少なくとも１つのコンタクトが再配置されるため、上層の相互接続線を形成するためにマスクを改変してコンタクトを新しい位置で接触させる必要がある。従って、１回の抵抗値変更のためにマスクを３回変更する必要がある。また、集積回路の抵抗体は通常、回路素子を調整するのに必要な最低限の抵抗体間の間隔または距離でアレイ状に配置される。抵抗材の長さまたは幅を大きくすることは、材料形成のために使用されるマスクに加え、いくつかの層、従っていくつかのマスクの変更も必要とし得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
新しいマスクを設計後、ウェハは、新しいマスクの組を使用して処理される。しかし、こうしたマスクの変更には１つまたは複数のＦＥＯＬ工程マスク（例えば、多結晶シリコン棒材形成のためのマスク）が係わるため、図１に示したように、段階的にウェハを使用してもプロセス・フローのサイクル時間が節約されることはなく、抵抗値変更を実施するために新しいウェハ・ロットの処理が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の実施形態は、抵抗材からなる棒材と、棒材上に配置された誘電材料層と、誘電材料層内に配置され下端部が棒材と電気的に接触している複数のコンタクトと、第１の相互接続構造および第２の相互接続構造であって、誘電材料層上に配置され、それぞれが複数のコンタクトのうち第１のコンタクトおよび第２のコンタクトの上端部に電気的に接触し、それによって第１の相互接続構造から第１のコンタクト、棒材の通電領域および第２のコンタクトを介して第２の相互接続構造まで電流路が形成される相互接続構造とを含む抵抗体を含み、第１のコンタクトおよび第２のコンタクトが、棒材の通電領域を介して所定の抵抗を提供するように複数のコンタクトに相対的に配置されている。
本発明の別の実施形態は、集積回路の抵抗体を形成する方法を含み、さらに、基板を設ける工程と、基板の上層である材料層上に抵抗材を形成する工程と、抵抗材の上層である誘電体層を形成する工程と、下端部がそれぞれ抵抗材に電気的に接触し、誘電体層の上面から底面まで延びる複数の導電構造を形成する工程と、誘電体層の上部を覆い、複数の導電構造のうち１つまたは複数の第１の導電構造に電気的に接触した第１の相互接続線を形成する工程と、誘電体層の上部を覆い、複数の導電構造のうち１つまたは複数の第２の導電構造に電気的に接触した第２の相互接続線を形成する工程とを含み、第１の相互接続線と第２の相互接続線との間の抵抗材によって所定の抵抗値が提供される。
【００１６】
本発明の先に述べた態様および他の態様は、添付の図面に示す本発明の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。図面では、各図全体を通して同様の参照符号は、同じ部分を指す。図面は、必ずしも原寸に比例しておらず、その代わり本発明の原理を示す部分は誇張してある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
集積回路における抵抗体の抵抗値を調整するための個別の構造および方法を詳細に説明する前に、本発明の目的は主に、要素とプロセス工程との新規で進歩性のある組合せを提供することにあることを述べておく。当業者には容易に明らかであろう詳細を述べることによって本発明の開示が不明瞭とならないように、いくつかの従来の要素および工程については詳細な説明を減らし、本発明の理解に関係する他の要素および工程については図面および本明細書でかなり詳細に説明する。
【００１８】
本発明の記載に関し、「ウインドウ−１」層という用語は、第１の誘電体層内に形成され、半導体基板内に形成された抵抗材および他の要素に電気的に接触する導電ビアまたはプラグを含む相互接続構造を意味する。「金属−１」は、ウインドウ−１層の上層である金属相互接続線を含み、ウインドウ−１の複数の導電ビアまたはプラグを相互接続し、これらの導電ビアおよびプラグを、金属−１層の上層である第２の誘電体層内に形成されたウインドウ−２の導電ビアまたはプラグに接続するための相互接続構造層を意味する。「金属−１」は、集積回路の最上メタライゼーション層内に形成された導電パッドも指す。
【００１９】
当業者には分かるように、誘電体層Ｘ内に配設される薄膜抵抗体の場合、ウインドウ（Ｘ＋１）層および金属（Ｘ＋１）層はそれぞれ、導電プラグが内部に形成された上層の誘電体層、および上層の金属相互接続構造層を指す。本発明に従って構成される抵抗体は、その上部に抵抗体のコンタクトとして導電プラグを形成し、導電プラグの上部にそのプラグを他の回路要素に接続する相互接続線を形成すると、これらのどの層の内部にも形成することができる。
【００２０】
本発明は、設計および配置にかかる時間ならびに費用を最低限に抑え、抵抗値を変更するために作成しなければならない新しいリソグラフィック・マスクの数を最低限に抑えて、集積回路内の抵抗値を容易かつ敏速に調整するための方法と装置を教示するものである。本発明の教示は、非シリサイド化多結晶シリコンおよびシリサイド化多結晶シリコン（ドープしたものもドープしていないものも両方）、ｎ＋型活性材料、ｐ＋型活性材料および薄膜金属材料など様々な材料から作製される抵抗体に適用することができる。一般に、本発明の教示は、ヘッド領域と本体領域とが別個となっていない、実質的に統一された抵抗体に適用される。
【００２１】
図２の平面図に示すように、抵抗体１０は、材料層１３上に形成された多結晶シリコンなどの抵抗材を含む棒材１２から形成されている。棒材１２は、集積回路のウインドウ−１誘電体層内に形成され、棒材１２の長さ全体に沿って配設された複数のコンタクトまたは導電ビア１４を含む。抵抗体１０の所望の抵抗値は、コンタクト１４を、抵抗体１０の互いに対向する端子として働くように、従って端子間の棒材１２の領域の寸法および抵抗特性に基づいて抵抗値が確立されるように適切に選択することによって達成される。
【００２２】
所望の抵抗値を実現し、抵抗体１０を集積回路の他の要素に接続するために、金属−１層内に形成された相互接続金属線２０Ａを配設して、棒材１２の第１の端部２２において複数のコンタクト１４の最後の列１４Ａに接触させる。金属−１層の相互接続金属線２０Ｂを配設して、棒材１２の第２の端部２４においてコンタクト１４Ｂおよび１４Ｃを覆い、それらに電気的に接触させ、その結果、棒材１２の金属線２０Ａと金属線２０Ｂとの間の領域１６により所望の抵抗値を提供する。
【００２３】
別のコンタクト１４に接触させることによって金属線２０Ａおよび２０Ｂの位置を矢印３０Ａおよび３０Ｂの方向に調整して抵抗値を所望のように変更することができる。金属線２０Ａおよび／または２０Ｂの位置に関連する変更には、金属−１層用の新しいマスクの作成が伴う。
【００２４】
例えば、抵抗体１０により高い抵抗値を必要とする集積回路の再設計の場合、金属線２０Ｂを右側へ調整（新しい位置は点線で示す）して（コンタクト１４Ｃではなく）コンタクト１４Ｂに接触させることができ、それによって、金属線２０Ａと２０Ｂの間に配設された領域１６の長さが増加し、従って抵抗体１０の抵抗値も上がる。抵抗値は金属線２０Ａを左側へ再配置することによっても上げることができる。
【００２５】
抵抗値は、金属線２０Ａを右側へ、または金属線２０Ｂを左側へ調整することによってより低い値に調整することができる。これらの調整のいずれもが、金属線２０Ａおよび２０Ｂを複数のコンタクト１４のうちの他のコンタクトに接触させて、金属線２０Ａと２０Ｂの間の領域１６の長さを低減し、抵抗体１０の抵抗値を下げるものである。従って、金属−１相互接続線をウインドウ−１コンタクトに対し相対移動させることによって、所望の抵抗値を得ることができる。本発明によれば、抵抗値１０の抵抗値を変更するために（金属−１層に対して）たった１回しかマスクの変更を必要としない。
【００２６】
複数のコンタクト１４は、抵抗棒材１２に沿った所望の位置に配設することができる。複数のコンタクト１４は、棒材１２の長さ全体にわたる必要もないし、規則的および／または繰返しパターンで配置される必要もない。コンタクト１４は、集積回路に必要であろう広い範囲の抵抗値を有する抵抗体を実現させるように配置することが有利である。
【００２７】
図３の断面図に示すように、抵抗体４０は、複数のコンタクトまたは導電ビア４４Ａに電気的に接触した金属−１層内に形成された金属線４２Ａと、少なくとも１つのコンタクト４４Ｂに電気的に接触した金属−１層内に形成された金属線４２Ｂとを含む。従って、抵抗棒材１２の金属線４２Ａと４２Ｂの間の領域４６によって抵抗体４０の抵抗値がきまる。
【００２８】
図４は、図３に示した抵抗体４０の平面図である。この実施形態では、様々な抵抗値を実現させるために、ウインドウ−１導電ビア４４は、棒材１２上にジグザグのパターンで配設されている。
【００２９】
導電ビア４４の配置は、集積回路の作製プロセスの設計規則内で自由に変えることができる。例えば、別の実施形態では（図示せず）、導電ビアは、単一の直線状の列を含むパターンで配置されている。別の実施形態では、パターンは、図２に示す２列の直線のように、複数の直線状の列を含む。コンタクトは、所望される限りの、かつ設計規則で許される限りの縦横の列を多数有する、非線形またはジグザグのパターンで配置することもできる。さらに別の実施形態では、導電ビアは、集積回路内で必要とされ得る抵抗値、抵抗棒材上の利用可能なスペース、および抵抗値に対する所望の解決策（resolution）に基づいて配置される。例えば、第１の例示的棒材１２および複数のコンタクト１４は、３０から５０Ωの範囲の抵抗値で２Ω刻みで増えるように構成する。第２の例示的棒材は、１０００から１０，０００Ωの範囲の抵抗値で１０００Ω刻みで増えるように構成する。所望の抵抗値を実現するため、棒材１２の寸法および棒材１２上の導電ビア４４の配置は、第１および第２の例示的棒材間で異なる。
【００３０】
ある作製プロセスの設計規則によると、ウインドウ−１層内の被覆されていない導電プラグ、つまり上層の金属−１相互接続構造をもたない導電プラグは許可されない。図５（平面図）および図６（断面図）の導電プラグ５０を参照せよ。この条件に対応するために、一実施形態では、個別の金属−１相互接続構造５２は、それぞれのウインドウ−１導電プラグ５０に接触させて形成されるが、各金属−１相互接続構造５２のうちいくつかは、開路となっている。
【００３１】
本発明の別の実施形態では、抵抗体の抵抗値は、抵抗体上部の金属−１線の位置を固定し、ウインドウ−１コンタクトまたは導電ビアの位置を選択することによって選択される。図７では、抵抗体６０は、ウインドウ−１コンタクト６２Ａおよび６２Ｂと、それに対応する金属−１相互接続線６４および６６とを含む。この実施形態によれば、図８に示すように、コンタクト６２Ａおよび６２Ｂを再配置することによって抵抗値が変更される。ウインドウ−１コンタクト６２Ａおよび６２Ｂを形成するのに必要とされるマスクを再設計することによって、再配置は完了する。コンタクト６２Ａおよび６２Ｂを図７の位置から図８の位置に移動させることによって、図８において抵抗体６８は、図７の抵抗体６０よりも抵抗値が低くなる。金属−１相互接続線６４および６６は、図７から図８にかけての実施形態で変更されずにとどまる。
【００３２】
図９および図１０は、ウインドウ−１層内に形成され、図９に示すように、抵抗棒材７９の両終端近傍に配設されたコンタクトまたは導電ビア８０および８２を含む、本発明の別の実施形態を示している。コンタクト８０および８２はそれぞれ、上層の相互接続線８４および８６に電気的に接触して抵抗体８７を形成している。抵抗棒材７９によって提供された抵抗値を変更するために、図１０に示す実施形態では、導電ビア８０および８２を、棒材７９のより短い距離にわたって配置された導電ビアまたはコンタクト９０および９２と置き換え、それにより抵抗体９３に対し抵抗体８７より低い抵抗値を提供している。
【００３３】
いくつかの半導体プロセスでは、コンタクトの幅が抵抗棒材の幅よりも広く、図１１に示すように、コンタクト１００および１０１はそれぞれ、抵抗棒材１０３に電気的に接触している第１の終端と、上層の相互接続線１０４および１０５にそれぞれ電気的に接触している第２の終端とを有し、抵抗体１０７を形成している。
【００３４】
図１２に示す実施形態では、コンタクト１１４および１１５は、抵抗棒材１０３ならびに相互接続線１０４および１０５に接続されて抵抗体１１８を形成している。コンタクト１１４と１１５の間の距離がコンタクト１００と１０１の間の距離よりも短いため、抵抗体１１８は抵抗体１０７よりも抵抗値が低い。
【００３５】
図１３および図１４は、蛇行状抵抗棒材１３０を含む実施形態を示している。図１３の実施形態では、コンタクト１２２および１２４は、それぞれの終端下部において棒材１３０に電気的に接触し、上層の金属相互接続線１２８および１３０にそれぞれ電気的に接触して抵抗体１３２を形成している。図１４の実施形態では、コンタクト１２２および１２４よりも間隔がより接近しているコンタクト１４０および１４２が、抵抗体１３２よりも低い抵抗値を有する抵抗体１４４を形成している。図示した蛇行形状は、単に例示的なものであり、当業者には分かるように、抵抗棒材は、使用される作製プロセスが許す様々な形状に形成することができる。
【００３６】
以上のことから分かるように、本発明の教示によれば、ウインドウ−１層内にあり抵抗材に電気的に接触しているコンタクトを基準に金属−１の配置を変更することによって、抵抗体の抵抗値を変更することができる。従って、マスクの変更はたった１回しか必要としない。従って、金属層およびウインドウ層の複数のマスクの再配置、破損および発注に係わる費用がかからず、抵抗値の変更が必要な場合でも、本発明によって再設計プロセスのコストが低減される。あるいは、ウインドウ−１コンタクトを、上層の金属−１相互接続線に対し相対移動させることによって、抵抗値を変更することもできる。この実施形態でもやはり、マスクの変更はたった１回しか必要としない。本発明によれば、金属−１またはウインドウ−１プロセス工程において段付けされたウェハ・ロットに対し、金属層およびウインドウ層の複数のマスクを変更する必要なく抵抗値を変更することができる。また、本発明の教示を採用することによって、集積回路上に予備の抵抗体を形成する必要がなくなり、その結果チップ領域が保たれる。本発明の教示を集積回路設計キット内に導入することができ、それによって本発明の技法に従って形成された抵抗体の使用を自動化することができる。
【００３７】
本発明の教示は、集積回路内に配設された螺旋状インダクタなど他のデバイスに適用することができる。所望のインダクタの長さ（インダクタの回転と回転の間の鎖交磁束に起因するインダクタンスに影響を及ぼす）は、インダクタの螺旋形状に沿ってウインドウ層コンタクトを適切に配置することによって選択される。インダクタは、ウインドウ−１層直下（つまり、ウインドウ−ｘ層の直下）以外の層内に形成することができ、コンタクトは、ウインドウ−ｘ層の上層内に形成することができることは周知である。コンタクトに電気的に接続するための金属相互接続線は、コンタクトが配設されている層の上層の相互接続層内に形成される。
【００３８】
好ましい実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができ、その要素を同等の要素に置き換えることができることを、当業者ならば理解するであろう。本発明の範囲はさらに、本明細書に記載した様々な実施形態からの要素のどんな組合せも含む。加えて、本発明の主要範囲から逸脱することなく変更を加えて、特定の状況を本発明の教示に合わせることができる。例えば、本発明の教示は抵抗体への適用に限られることはなく、１つまたは複数のコンタクトの配置がその動作特徴に影響を及ぼす、他の受動素子および能動素子にも適用することができる。従って、本発明は、開示した特定の実施形態に限るものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲に当てはまるあらゆる実施形態も含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】集積回路を形成するためのプロセス・フロー図である。
【図２】本発明の教示に従って構成された集積回路の抵抗体の平面図である。
【図３】本発明の別の実施形態による集積回路の抵抗体の断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態による集積回路の抵抗体の平面図である。
【図５】本発明の別の実施形態に従って構成された集積回路の抵抗体の平面図である。
【図６】本発明の別の実施形態に従って構成された集積回路の抵抗体の断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に従って構成された抵抗体の平面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に従って構成された抵抗体の平面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に従って構成された抵抗体の平面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に従って構成された抵抗体の平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に従って構成された抵抗体の平面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に従って構成された抵抗体の平面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に従って構成された抵抗体の平面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に従って構成された抵抗体の平面図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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