(57)【要約】集積デバイスは、１つ又は複数のデバイスドライバと、１つ又は複数のドライバ回路にモノリシック的に結合された回折光変調器とを含む。１つ又は複数のドライバ回路は、受信された制御信号を処理して、処理された制御信号を回折光変調器に伝えるように構成される。集積デバイスを製造する方法は好適には、複数のトランジスタの各々の前工程部分を製造すること、複数のトランジスタの前工程部分を隔離すること、回折光変調器の前工程部分を製造すること、回折光変調器の前工程部分を隔離すること、複数のトランジスタの相互接続を製造すること、回折光変調器に到達するためにオープンアレイマスクとウェットエッチングを適用すること、及び回折光変調器の後工程部分を製造し、それにより回折光変調器と複数のトランジスタをモノリシック的に結合することを含む。
2005527869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積デバイスを製造する方法であって、その方法が、
ａ．複数のトランジスタの各々の前工程部分を製造するステップと、
ｂ．前記複数のトランジスタの前工程部分を隔離するステップと、
ｃ．回折光変調器の前工程部分を製造するステップと、
ｄ．前記回折光変調器の前工程部分を隔離するステップと、
ｅ．前記複数のトランジスタの相互接続を製造するステップと、
ｆ．前記回折光変調器に到達するためにオープンアレイマスクとウェットエッチングを適用するステップと、及び
ｇ．前記回折光変調器の後工程部分を製造し、それにより前記回折光変調器と前記複数のトランジスタをモノリシック的に結合するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記複数のトランジスタ及び関連する相互接続が、受信された制御信号を処理して、前記処理された制御信号を前記回折光変調器に伝えるように構成された１つ又は複数のデバイスドライバを形成する、請求項１の方法。
【請求項３】
前記回折光変調器の前工程部分を製造するステップ、及び前記複数のトランジスタの前工程部分を製造するステップが、高温処理工程を用いて実施される、請求項１の方法。
【請求項４】
前記相互接続を製造するステップ、及び前記回折光変調器の後工程部分を製造するステップが、低温処理工程を用いて実施される、請求項１の方法。
【請求項５】
前記複数のトランジスタの前工程部分を隔離するステップが、
ａ．前記複数のトランジスタの前工程部分の上に酸化物層を堆積すること、及び
ｂ．前記酸化物層を平坦化することを含む、請求項１の方法。
【請求項６】
前記回折光変調器の前工程部分を隔離するステップが、
ａ．前記回折光変調器の前工程部分の上に酸化物層を堆積すること、及び
ｂ．前記酸化物層を平坦化することを含む、請求項１の方法。
【請求項７】
前記相互接続を製造するステップが、１つ又は複数の金属層を製造することを含む、請求項６の方法。
【請求項８】
各金属層が製造された後に、前記回折光変調器の上から金属を除去することを更に含む、請求項７の方法。
【請求項９】
各金属層が、上方エッチングにより前記回折光変調器の上から除去され、前記回折光変調器の前工程部分の上に堆積された前記酸化物層が、前記回折光変調器の前工程部分に損傷を与えずに上方エッチングを可能にするように十分に厚い、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記複数のトランジスタの相互接続が、前記複数のトランジスタの各々に対するコンタクトを含み、前記コンタクトが、前記複数のトランジスタの前工程部分の上にある酸化物層と、前記回折光変調器の前工程部分の上にある酸化物層とを合わせた最大の厚みを制限する最大のアスペクト比を含む、請求項１の方法。
【請求項１１】
前記回折光変調器および前記複数のトランジスタが、前記複数のトランジスタからの制御信号を前記回折光変調器に伝えるようにモノリシック的に結合され、前記回折光変調器が、前記制御信号に応答して入射光ビームを変調するようになっている、請求項１の方法。
【請求項１２】
前記ウェットエッチングが、前記回折光変調器の上の層を選択的にエッチングするために、約１０：１バッファードオキサイドウェットエッチングからなる、請求項１の方法。
【請求項１３】
集積デバイスであって、
ａ．基板上に複数のトランジスタの各々の前工程部分を製造するために、高温処理工程を実施するための手段と、
ｂ．前記複数のトランジスタの前工程部分を隔離するための手段と、
ｃ．前記基板に結合された回折光変調器の前工程部分を製造するために、高温処理工程を実施するための手段と、
ｄ．前記回折光変調器の前工程部分を隔離するための手段と、
ｅ．前記複数のトランジスタの相互接続を形成する１つ又は複数の金属層を製造し、それにより１つ又は複数のドライバデバイスを形成するために、低温処理工程を実施するための手段と、
ｆ．前記回折光変調器の上の層を除去するために、オープンアレイマスクとウェットエッチングを適用するための手段と、及び
ｇ．前記回折光変調器の後工程部分を製造し、それにより前記回折光変調器と前記複数のトランジスタをモノリシック的に結合するために、低温処理工程を実施するための手段とを含む、集積デバイス。
【請求項１４】
集積デバイスであって、
ａ．１つ又は複数のデバイスドライバと、及び
ｂ．１つ又は複数のドライバ回路にモノリシック的に結合された回折光変調器とを含み、
前記１つ又は複数のドライバ回路が、制御信号を前記回折光変調器に伝えるように構成されている、集積デバイス。
【請求項１５】
前記回折光変調器が、制御信号を受信し、それに応じて前記回折光変調器に入射する光ビームを変調する、請求項１４の集積デバイス。
【請求項１６】
前記１つ又は複数のデバイスドライバが、複数のトランジスタ及び関連する相互接続を含む、請求項１４の集積デバイス。
【請求項１７】
前記トランジスタがＭＯＳトランジスタである、請求項１６の集積デバイス。
【請求項１８】
前記複数のトランジスタの各々が前工程部分を含み、前記回折光変調器が前工程部分を含み、前記回折光変調器の前工程部分が、前記複数のトランジスタの前工程部分から第１の堆積された酸化物層によって分離されるようになっている、請求項１６の集積デバイス。
【請求項１９】
前記複数のトランジスタの各々が、相互接続を構成する後工程部分を含み、前記回折光変調器が、相互接続を構成する後工程部分を含み、前記回折光変調器が、それぞれの相互接続を介して前記１つ又は複数のドライバ回路にモノリシック的に結合されるようになっている、請求項１８の集積デバイス。
【請求項２０】
前記トランジスタの相互接続が１つ又は複数の金属層を含み、前記回折光変調器の前工程部分が、前記１つ又は複数の金属層から第２の堆積された酸化物層によって分離され、前記トランジスタの相互接続の第１の金属層が製造される際に、金属が上方エッチングにより前記回折光変調器の上の領域から除去され、前記回折光変調器の前工程部分の上にある前記第２の堆積された酸化物層が、前記回折光変調器の前工程部分に損傷を与えずに、上方エッチングを可能にするように十分に厚い、請求項１９の集積デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器およびデバイスドライバの集積化の方法と装置に関する。より具体的には、本発明は、同一チップ上に回折光格子および関連するデバイスドライバをモノリシック的に集積化することに関する。
【０００２】
発明の背景
回折光格子を用いて入射光ビームを変調する。係る回折光格子の１つは、グレーティングライトバルブである。デバイスドライバは制御信号をグレーティングライトバルブに提供し、それによりグレーティングライトバルブは、それに入射する光ビームを適切に変調するように命令される。グレーティングライトバルブは、ワイヤボンドを介してデバイスドライバに接続され、この場合、各ワイヤボンドは、グレーティングライトバルブ上の１つのボンディングパッド及びデバイスドライバ上の対応するボンディングパッドに接続される。図１に示されるような、従来のグレーティングライトバルブのアセンブリは、グレーティングライトバルブチップ１０と４つの別個のドライバダイ１２、１４、１６及び１８からなる。各ドライバダイ１２、１４、１６及び１８は、複数のワイヤボンド１１によりグレーティングライトバルブチップ１０に結合される。グレーティングライトバルブは、シリコン上にそれ独自のプロセスで構築される。グレーティングライトバルブは、可動エレメント、及び対応するボンディングパッドに接続される各エレメントを含む。グレーティングライトバルブは、電圧が印加されることによりエレメントを動かすという点で、本質的には受動的なデバイスである。これに対して、デバイスドライバは能動的である。デバイスドライバの各々は、相互接続の適切な層を有する複数のトランジスタを含む。デバイスドライバは、デジタルデータを受信してそれをアナログ電圧の形態をとるアナログ応答に変換する。次いで、アナログ電圧は適切なボンディングパッドに印加され、グレーティングライトバルブの対応するエレメントによって受信される。このようにして、デバイスドライバは、グレーティングライトバルブに制御信号を供給し、それにより種々のエレメントの動きが命令される。
【０００３】
光変調装置の分野において、グレーティングライトバルブの各エレメントは、光変調装置内のピクセルに対応する。例えば、１０８８個のピクセルの場合には、デバイスドライバからグレーティングライトバルブへの入力として１０８８個のワイヤボンドが必要である。１０８８個のワイヤボンドは、４つのデバイスドライバのそれぞれの出力側で２７２個のボンディングパッドを必要とする。しかしながら、標準の半導体処理工程を用いて高密度のワイヤリングを実行することは、ワイヤボンディングを行うことに比べてはるかに容易である。ほんの６０〜７０個のワイヤボンドがデバイスドライバのそれぞれの入力側に必要であるだけなので、同じチップ上でデバイスドライバとグレーティングライトバルブとの間の接続を内部的にワイヤリング（配線）することは有利である。このようにして、この集積チップに対する入力として６０〜７０個のワイヤボンドを有することだけが必要であり、これにより従来のグレーティングライトバルブのアセンブリの付加的な１０８８個のワイヤボンドが除去される。多数のワイヤボンドを低減することにより、製造プロセスがより容易になる。更に、より少ない数のワイヤボンドにより、各デバイスのパッケージングコストが低減される。更に、デバイスドライバとグレーティングライトバルブとの間のワイヤボンドを除去することにより、機能性および／またはスピードがワイヤボンドの寄生容量により以前に制限されていたデバイスドライバの設計のタイプを、この時点で使用することができる。
【０００４】
また、係る非常に多数のワイヤボンドに関連した信頼性の問題も存在する。各ワイヤボンドに関連した有限の故障率が存在するので、より多くのワイヤボンドの存在は、ワイヤボンドの１つが故障する可能性をより大きくする。ワイヤボンドの数を低減することにより、必然的に故障しているワイヤボンドの数が低減され、デバイスの信頼性が向上する。
【０００５】
物理的に、各ボンディングパッドは、占有面積を残す。そういうものだから、グレーティングライトバルブのアセンブリのサイズは、ボンディングパッドの総数によって主に決まる。ボンディングパッドの数が低減される場合には、グレーティングライトバルブのアセンブリのサイズも低減され得る。デバイスがボンディングパッドにより制限されるので、大幅な量の無駄なスペースが存在する。この無駄なスペースがデバイスドライバを製造するために使用され得るシリコン上に存在するので、デバイスドライバは、ボンディングパッドにより現在使用されているスペース上に製造され得る。
【０００６】
静電気放電（ＥＳＤ）の保護が通常、ダイオードからトランジスタ及び集積回路までの範囲にわたる能動デバイスに組み込まれる。それは、集積回路上にトランジスタを製造する間に、パッドにＥＳＤ保護構造体を追加するためのレイアウトと設計の問題である。この保護によって、回路のＥＳＤによる損傷が防止される。しかしながら、グレーティングライトバルブのチップ上には能動デバイスが存在しないので、ＥＳＤ保護は存在しない。この結果、ＥＳＤにより引き起こされた「スナップダウン（snap-down：バチンと下がる）」に起因して、グレーティングライトバルブの製造中に大幅な量の歩留まりが失われる。スナップダウンにおいて、グレーティングライトバルブ上のパッドは、アンテナの働きをし、ＥＳＤ事象を被る。ＥＳＤ事象はグレーティングライトバルブ上のエレメントによって電圧とみなされ、エレメントはバチンと下がり、それによりエレメント自体を破壊する。グレーティングライトバルブの標準的な製造プロセスにＥＳＤ保護を組み込むことは、有利である。
【０００７】
上述の欠点を考慮すると、デバイスドライバがグレーティングライトバルブと共に同じシリコン上へとモノリシック的に集積される場合には、これにより大幅な利点がもたらされることは明らかである。
【０００８】
残念ながら、デバイスドライバとグレーティングライトバルブの製造プロセスは同じではない。更に、デバイスドライバとグレーティングライトバルブを同じシリコン基板上へ集積することにより、製造時のかなりの問題がもたらされる。
【０００９】
図２及び図３に関連して、従来のトランジスタ製造プロセスを以下に説明する。図２は、グレーティングライトバルブのアセンブリのデバイスドライバに使用される例示的なトランジスタを示す。図２に示されたトランジスタは、製造プロセスにおける初期であり、前工程のトランジスタと呼ばれることも多い。第１のステップにおいて、二酸化ケイ素の薄膜２２がシリコン基板２０上に成長される。次に、ゲート２４とソース−ドレイン２６が、半導体製造の分野において良く知られている製造プロセスにより追加される。図３に示されるように、次のステップは、前工程のトランジスタの上に酸化物層３０を堆積することである。次いで、酸化物層３０は一般に、化学的機械的研磨技術により平坦化される。次いで、例えば、ゲート２４とシリコン基板２０に到達するために、コンタクトホールが酸化物層３０内にエッチングによって形成される。メタライゼーションがデバイスドライバのワイヤリングのために行われる。メタライゼーションは一般に、酸化物層３０の上に金属層をスパッタリングし、金属層をパターン形成してエッチングし、コンタクト３２及び３４を形成することにより、実施される。
【００１０】
次いで、別の酸化物層３６が堆積されて平坦化される。コンタクト３２及び３４に到達するために、酸化物層３６内にコンタクトホールがエッチングにより形成される。次いで、メタライゼーションが実施されて、コンタクト３８及び４０が形成される。酸化物およびメタライゼーションの追加の層は、デバイスの設計考慮事項により決定される際に追加される。一般に、デバイスドライバの相互接続を形成する３〜５層の金属層が存在する。
【００１１】
図４〜図７に関連して、従来のグレーティングライトバルブの製造プロセスを以下に説明する。図４に示されるように、第１のステップは、シリコン基板５６上に絶縁層５１を堆積し、次に犠牲層５２と低応力の窒化ケイ素の薄膜５４を堆積することである。
【００１２】
図５に示されるように、第２のステップにおいて、窒化ケイ素の薄膜５４が、細長いエレメント５８の形態をとるグレーティングエレメントの格子へとリソグラフィによりパターン形成される。このリソグラフィのパターン形成工程の後、周辺の窒化ケイ素フレーム６０が、シリコン基板５６の上面の全周辺部の周りに残る。第２のステップのパターン形成工程の後に、犠牲層５２がエッチングされ、結果として図６に示された構成になる。看取されるように、各エレメント５８がこの時点で自立型の窒化ケイ素ブリッジを形成する。更に図６から看取されるように、フレーム６０の下にある犠牲層５２は完全にエッチングによって除去されておらず、そのためフレーム６０が犠牲層５２のこの残された部分によってシリコン基板５６の上に支持される。
【００１３】
図７に示されるように、最後の製造工程は、エレメント５８と基板５６の双方の反射率を高めるために、及びエレメントと基板との間に電圧を印加するための第１の電極を設けるために、アルミニウムの薄膜６２をスパッタリングすることである。第２の電極は、シリコン基板５６の底部上へとアルミニウムの薄膜６４をスパッタリングすることにより形成される。代案として、第２の電極は、絶縁層５１の堆積の前に、シリコン基板５６の上部上へとアルミニウムの薄膜をスパッタリングすることにより工程の初期でもたらされてもよい。
【００１４】
図８と図９には、従来のグレーティングライトバルブの代替の実施形態が示される。この実施形態において、グレーティングライトバルブは、複数の等しく離間され、等しいサイズの固定エレメント７２、及び複数の等しく離間され、等しいサイズの可動エレメント７４からなり、この場合、可動エレメント７４は固定エレメント７２間の空間に配置される。各固定エレメント７２は、固定エレメント７２の全長にわたる支持材料の本体７６上に支持され、及びその本体により適所に保持される。材料の本体７６は、本体７６間の材料が除去されるリソグラフィのエッチング工程中に形成される。
【００１５】
問題は、デバイスドライバを構成するトランジスタと同じチップ上に、如何にしてグレーティングライトバルブを製造するかである。従来の製造プロセス工程を用いて、グレーティングライトバルブとその関連するデバイスドライバをモノリシック集積デバイス上へ結合させることは、有利である。
【００１６】
発明の概要
本発明は、集積デバイスを製造する方法の実施形態を含む。方法は好適には、複数のトランジスタの各々の前工程部分を製造すること、複数のトランジスタの前工程部分を隔離すること、回折光変調器の前工程部分を製造すること、回折光変調器の前工程部分を隔離すること、複数のトランジスタの相互接続を製造すること、回折光変調器に到達するためにオープンアレイマスクとウェットエッチングを適用すること、及び回折光変調器の後工程部分を製造し、それにより回折光変調器と複数のトランジスタをモノリシック的に結合することを含む。複数のトランジスタ及び関連する相互接続は、受信された制御信号を処理し、処理された制御信号を回折光変調器に伝えるように構成された１つ又は複数のデバイスドライバを形成することができる。回折光変調器の前工程部分の製造、及び複数のトランジスタの前工程部分の製造は、高温処理工程を用いて実施され得る。相互接続の製造、及び回折光変調器の後工程部分の製造は、低温処理工程を用いて実施され得る。複数のトランジスタの前工程部分の隔離は、複数のトランジスタの前工程部分の上に酸化物層を堆積し、その酸化物層を平坦化することを含むことができる。回折光変調器の前工程部分の隔離は、回折光変調器の前工程部分の上に酸化物層を堆積し、その酸化物層を平坦化することを含むことができる。
【００１７】
相互接続の製造は、１つ又は複数の金属層を製造することを含むことができる。また、好適な方法は、各金属層が製造された後に、回折光変調器の上から金属を除去することも含むことができる。各金属層は、上方エッチングにより回折光変調器の上から除去されることができ、回折光変調器の前工程部分の上に堆積された酸化物層は、回折光変調器の前工程部分に損傷を与えずに上方エッチングを可能にするように十分に厚い。複数のトランジスタの相互接続は、複数のトランジスタの各々に対するコンタクトを含むことができる。コンタクトは、複数のトランジスタの前工程部分の上にある酸化物層と、回折光変調器の前工程部分の上にある酸化物層とを合わせた最大の厚みを制限する最大のアスペクト比を含むことができる。回折光変調器および複数のトランジスタは、複数のトランジスタからの制御信号を回折光変調器に伝えるようにモノリシック的に結合され、回折光変調器が制御信号に応答して入射光ビームを変調するようになっている。ウエットエッチングは好適には、回折光変調器の上の層を選択的にエッチングするために、約１０：１バッファードオキサイドウェットエッチングからなる。
【００１８】
本発明は、集積デバイスの実施形態を含む。集積デバイスは、１つ又は複数のデバイスドライバと、１つ又は複数のドライバ回路にモノリシック的に結合された回折光変調器とを含む。１つ又は複数のドライバ回路は好適には、受信された制御信号を処理して、処理された制御信号を回折光変調器に伝えるように構成される。
【００１９】
実施形態の詳細な説明
本発明の好適な実施形態による、モノリシック的に集積された回折光格子とデバイスドライバを作成するために必要な製造工程が、図１０〜図２０に示される。特に、製造プロセスは、図１０〜図１４に示される前工程製造プロセスから始まる。製造プロセスは、図１５〜図２０に示される後工程製造プロセスで完了する。前工程製造プロセスは、デバイスドライバを形成する前工程のトランジスタの製造、及び前工程の回折光格子の製造を含む。前工程のトランジスタ及び前工程の回折光格子の製造は、高温処理工程を用いて実行される。後工程製造プロセスは、トランジスタの相互接続のメタライゼーション、及び回折光格子のメタライゼーションを含む。メタライゼーションは、低温処理工程を用いて実施される。モノリシック集積デバイスの製造に関連した総熱収支は、高温処理工程のそれぞれ、並びに低温処理工程のそれぞれに関連した熱収支を考慮しなければならない。
【００２０】
図１０に示されるように、前工程製造プロセスの第１のステップは、前工程の従来のＭＯＳトランジスタ１００の製造である。ＭＯＳトランジスタ１００は、Ｐ型トランジスタ又はＮ型トランジスタとすることができる。トランジスタ１００は、図２及び図３に関連して前述されたものと類似する従来の製造工程を用いて製造される。トランジスタ１００は、ゲート９８と、シリコン基板１０２上へ製造されたソース−ドレイン９６を含む。図１０〜図２０に示されるようなトランジスタ１００の構成は、例示のためだけであり、本発明の範囲を制限するわけではない。代替の従来のトランジスタ構成を用いて、トランジスタ１００に追加する、又はトランジスタ１００と置き換えることができる。
【００２１】
前工程のトランジスタ１００のシリコン基板１０２上への製造後に、酸化物層１０４がトランジスタ１００とシリコン基板１０２上に堆積される。次いで、酸化物層１０４が平坦化され、この場合、酸化物層１０４の厚みは、適切な平坦化に十分な最小限の量である。酸化物層１０４及び後続の酸化物層の平坦化に関する好適な方法は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）による。代案として、任意の従来の平坦化方法を用いることができる。酸化物層１０４の堆積および平坦化の結果として、トランジスタ１００が酸化物の保護層内に密閉される。ウェハがこのステップにおいて平坦であるので、ウェハは、前工程のグレーティングライトバルブの製造を始めるための所望の状態にある。代わりに、グレーティングライトバルブの製造が酸化物層１０４でもってトランジスタ１００を最初に保護せずに、トランジスタトポロジー上で直接的に開始される場合には、トランジスタ１００は恐らく損傷することになる。たとえトランジスタ１００が損傷していなくても、処理の非常に困った問題が生じるであろう。これらの困った問題には、種々のトランジスタ素子の側壁から薄膜を除去することが含まれる。側壁から薄膜を除去することは、プラズマ損傷、酸化物を粗くすること、及び他の有害な影響を結果としてもたらす可能性がある。これらの問題および他のものを克服することは、グレーティングライトバルブの製造プロセスに複雑性を追加する。酸化物の保護層内にトランジスタ１００を隔離することにより、グレーティングライトバルブの製造プロセスに関する潜在的な損傷を与える態様が排除される。
【００２２】
次のステップは、酸化物層１０４上にドープドポリシリコン層を堆積し、次にドープドポリシリコン上に、一般に酸化物である絶縁層を堆積することである。図１１に示されるように、ひとたびパターン形成されてエッチングされると、ポリシリコン層は、グレーティングライトバルブの下側電極１０６を形成し、絶縁層はエッチストップ１０８を形成する。
【００２３】
次のステップは、図１２に示されるように犠牲層１１０の堆積である。次いで、図１３に示されるように、犠牲層はパターン形成されてエッチングされる。次のステップは、図１４に示されるように窒化ケイ素層１１２の堆積である。窒化ケイ素層１１２は、入射する光ビームの所望の変調を行うために必要な特定のグレーティングライトバルブの仕様に依存する形態の、グレーティングエレメントの格子へとリソグラフィによりパターン形成される。図１０〜図１８は、グレーティングライトバルブの代表的な断面を示し、特にグレーティングライトバルブのエッジ部分の断面を示す。明らかなように、この断面図は、単なる一例であり、製造プロセスの理解を助けることが意図されている。このリソグラフィのパターン形成プロセスの後、グレーティングライトバルブのグレーティングエレメントの一部または全てに対する比較的剛性の支持構造体として働く窒化ケイ素のフレームが残る。
【００２４】
次のステップは酸化物層１１４の堆積であり、次いで酸化物層１１４は平坦化される。酸化物層１１４は好適には、ＣＭＰにより平坦化される。酸化物層１１４の堆積と平坦化の結果として、グレーティングライトバルブが酸化物の保護層内に埋め込まれる。後続の上方エッチング工程が窒化ケイ素層１１２に損傷を与えることなく実行され得るように、酸化物層１１４は最小限の厚み１１６を有することが必要である。この上方エッチング工程は以下で詳細に説明される。これにより、前工程の製造プロセスが完了される。
【００２５】
上述したように、前工程のトランジスタの製造および前工程のグレーティングライトバルブの製造は、高温処理工程を用いて実施される。好適には、トランジスタの前工程において、二酸化ケイ素の薄膜は８００℃〜１２００℃で成長され、ゲートの堆積は５５０℃〜６５０℃で実施され、ソース−ドレインは８００℃〜１２００℃でアニーリングされる。アニール温度は、デバイス製造プロセスの総熱収支に基づいて決定される。アニール温度を決定するために、後工程の製造に関連した低温処理の熱収支、及びグレーティングライトバルブの前工程製造プロセスの熱収支が求められて、総熱収支から減算される。その結果は、前工程トランジスタの熱収支である。次いで、アニール温度が前工程トランジスタの熱収支に基づいて決定される。グレーティングライトバルブの前工程において、ドープドポリシリコン層の堆積は、８００℃〜１２００℃の短いアニーリングと共に５５０℃〜６５０℃で実施され、絶縁層の堆積は８００℃〜１２００℃で実施され、犠牲層の堆積は５５０℃〜６５０℃で実施され、窒化ケイ素層の堆積は７００℃〜９００℃で実施される。前述の温度範囲のそれぞれは近似値である。前述の堆積工程の各々は好適には、低圧化学蒸着法、即ちＬＰＣＶＤを用いて実施される。好適な温度範囲は、上述のプロセスに関して推奨された温度範囲である。理解されるように、他のプロセスを用いてこのタイプ又は他のタイプのトランジスタを製造することができ、この場合、使用される他のプロセスは、異なる温度範囲で実施されることが知られている。
【００２６】
後工程製造プロセスの第１のステップは、図１５に示されるように、トランジスタ１００のゲート９８に到達するためのコンタクトホール１１８のパターン形成とエッチングである。コンタクトホール１１８は、当該技術分野においてよく知られているような、規定された最大値を有するアスペクト比を含む。最大のアスペクト比はコンタクトホール１１８の最大の深さを制限する。酸化物層１０４及び酸化物層１１４の厚みを決定する際にこの最大深さを考慮することは設計の考慮事項であり、コンタクトホール１１８の深さがコンタクトホール１１８の最大アスペクト比によって許容される最大深さを超えないようにする。コンタクトホール１１８のエッチングの後、金属層１２０がスパッタリングされる。好適には、金属はアルミニウムであるが、他の導電性金属を使用することもできる。
【００２７】
次のステップは、図１６に示されるように、トランジスタ１００に対する相互接続の第１の層を形成するために金属層１２０をパターン形成してエッチングすることである。また、金属層１２０のエッチングは、グレーティングライトバルブの上の領域から金属を除去するためにも必要である。相互接続でない金属層１２０の全てが除去されることを確実にするために、上方エッチングが酸化物層１１４へと実施される。このように、グレーティングライトバルブの上における酸化物層１１４の最小限の酸化物の厚み１１６が必要である。酸化物の厚み１１６は、グレーティングライトバルブの窒化ケイ素層１１２に損傷を与えることなく、金属層１２０の上方エッチングを可能にするための緩衝区域としての役割を果たす。明らかなように、上方エッチング工程が実施された後の酸化物の厚み１１６は、上方エッチング工程が実施される前に比べて少ない。
【００２８】
次のステップは、図１７に示されるように、酸化物層１２２の堆積である。次いで、酸化物層１２２は平坦化される。酸化物層１２２は好適には、ＣＭＰにより平坦化される。次いで、金属相互接続１２０に到達するためのコンタクトホールがパターン形成されてエッチングにより形成される。次いで、別の金属層のスパッタリングが実施され、その金属層はトランジスタ１００に対する相互接続の第２の金属層１２４を形成するためにパターン形成されて上方エッチングされる。上述のように、上方エッチングはグレーティングライトバルブの上の領域から金属層も除去する。この第２の金属層の製造後、第３の金属層は、酸化物層（酸化物層１２６）の堆積のステップ、酸化物層の平坦化（好適にはＣＭＰによる）のステップ、（金属層１２４に到達するために）コンタクトホールをパターン形成してエッチングにより形成するステップ、金属層をスパッタリングするステップ、金属層をパターン形成して上方エッチングするステップを繰り返すことにより、製造される。このようにして、第３の金属層１２８が形成され、グレーティングライトバルブの上の領域から金属が取り除かれる。金属層１２０、１２４、及び１２８は、デバイスの表面とトランジスタ１００のゲート９８との間の相互接続を形成する。図１７に示された相互接続は３つの金属層からなるが、当業者には明らかなように、相互接続は、必要に応じてより多い、又はより少ない金属層を含むことができる。好適には、３〜５層の金属層を用いて相互接続を形成する。これらのメタライゼーション層は、当該技術分野においてよく知られているように、低温処理工程を用いて製造される。
【００２９】
トランジスタ１００の相互接続が完成してしまえば、グレーティングライトバルブの上の材料は全て、除去されるべきである。このステップは、図１８に示されるように、オープンアレイマスク（open array mask）と呼ばれるマスクを適用することにより行う。オープンアレイマスクは、トランジスタ１００と関連する相互接続を保護すると同時に、グレーティングライトバルブの上の材料が除去されることを可能にするように働く。グレーティングライトバルブの上の材料を除去するために、液体浸漬（wet dip）を使用する。好適には、液体浸漬は、バッファードオキサイドエッチ液（ＢＯＥ）のウエットエッチングである。より好適には、液体浸漬は選択性１０：１ＢＯＥウエットエッチングである。代案として、液体浸漬は、２０：１ＢＯＥウエットエッチング、５０：１フッ化水素（ＨＦ）ウエットエッチング、パッドエッチング、又はウエットオキサイドエッチングの化学反応に基づいた任意の他の類似したフッ化水素を用いることができる。液体浸漬により、選択性エッチングがグレーティングライトバルブの上の領域１３０における材料を除去することを可能にする。ひとたび液体浸漬が実行されれば、領域１３０が取り除かれ、グレーティングライトバルブに到達可能になる。
【００３０】
次いで、メタライゼーションが実施されて、グレーティングライトバルブ上の反射層を形成すると共に、グレーティングライトバルブとトランジスタ１００の相互接続との間の金属経路を設ける。グレーティングライトバルブ上のメタライゼーション層、及び金属経路は、トランジスタ１００の金属層を形成するために使用された低温処理工程と互換性がある低温処理工程を用いて製造される。領域１３０が取り除かれた後、図１９に示されるように、グレーティングライトバルブのメタライゼーションは、グレーティングライトバルブの窒化ケイ素層１１２上へと反射層１３０をスパッタリング、パターン形成、及びエッチングすることにより、実施される。反射層１３０は好適には、アルミニウムである。次いで、厚い金属層１３２がスパッタリングされ、パターン形成されてエッチングされ、グレーティングライトバルブの反射層１３０とトランジスタ１００の相互接続との間の金属経路を形成する。理解されるように、グレーティングライトバルブと金属経路をメタライズする任意の従来の方法が使用され得る。
【００３１】
次いで、グレーティングライトバルブは、リブ切削部１３４をパターン形成して、反射層１３０と窒化ケイ素層１１２の選択領域を貫通するようにエッチングにより形成し、その中へＸｅＦ２を放出して犠牲層１１０を除去することにより、完成する。次いで、シーリングプロセスが実施されて、本発明のモノリシック集積デバイスが完成する。
【００３２】
グレーティングライトバルブのメタライズとは別個にトランジスタをメタライズすることが必要である。これは、オープンアレイマスクを適用する間に使用される液体浸漬の特性に起因する。上述したように、液体浸漬は、グレーティングライトバルブの上の酸化物層を、窒化ケイ素層１１２であるエッチストップまでエッチングする。上述したエッチング化学反応の１つを用いることにより、窒化ケイ素までの酸化物層の選択性は、約２００：１と極めて高い。これは、酸化物層を窒化ケイ素層１１２までエッチングする際に極めて有効である。しかしながら、これらのエッチング化学反応はまた、金属、特にグレーティングライトバルブ上に堆積された薄くて高品質の金属を極度にエッチングする。従って、トランジスタをメタライズする間にグレーティングライトバルブをメタライズしないことは有利である。グレーティングライトバルブがオープンアレイマスクを適用する前にメタライズされる場合、エッチング液がグレーティングライトバルブの金属をエッチングする。その代わりに、トランジスタの相互接続が形成されて、液体浸漬と共にオープンアレイマスクを適用して、前工程のグレーティングライトバルブを覆う酸化物層を除去し、その後グレーティングライトバルブの反射層と金属経路が形成される。
【００３３】
モノリシック集積デバイス、及びそれに関連した製造プロセスが、単一のトランジスタ１００に関連して説明された。この説明は、単なる例証のためだけであり、明らかなように本発明の好適な実施形態は、複数のトランジスタ及び関連する複数の相互接続を含む。また、明らかなように、本発明はゲート９８に対する単一の相互接続を含むものとして説明されてきたが、デバイスの設計の考慮事項によって必要とされる際には、複数のトランジスタに対する相互接続を含む追加の相互接続も含められる。また、例えば、シリコン基板に対する追加の相互接続を含むこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】回折光格子が別個のデバイスドライバに接続される従来のコンポーネント構成を示す図である。
【図２】相互接続を有さない例示的なトランジスタ構成を示す図である。
【図３】相互接続を有する図２の例示的なトランジスタ構成を示す図である。
【図４】従来の変形可能な反射性回折光格子の製造プロセスを示すシリコン基板を通して切断された断面図である。
【図５】従来の変形可能な反射性回折光格子の製造プロセスを示すシリコン基板を通して切断された断面図である。
【図６】従来の変形可能な反射性回折光格子の製造プロセスを示すシリコン基板を通して切断された断面図である。
【図７】従来の変形可能な反射性回折光格子の製造プロセスを示すシリコン基板を通して切断された断面図である。
【図８】図７に示されたものに類似する断面図であり、非回折モード状態の従来の回折光格子に関する代替の実施形態を示す図である。
【図９】図８に示された回折光格子の断面図であり、回折モード状態の回折光格子を示す図である。
【図１０】本発明の好適な実施形態による、モノリシック集積デバイスの前工程製造プロセスを示す、シリコン基板を通して切断された断面図である。
【図１１】本発明の好適な実施形態による、モノリシック集積デバイスの前工程製造プロセスを示す、シリコン基板を通して切断された断面図である。
【図１２】本発明の好適な実施形態による、モノリシック集積デバイスの前工程製造プロセスを示す、シリコン基板を通して切断された断面図である。
【図１３】本発明の好適な実施形態による、モノリシック集積デバイスの前工程製造プロセスを示す、シリコン基板を通して切断された断面図である。
【図１４】本発明の好適な実施形態による、モノリシック集積デバイスの前工程製造プロセスを示す、シリコン基板を通して切断された断面図である。
【図１５】図１０〜図１４のものと類似する断面図であり、本発明の好適な実施形態による、モノリシック集積デバイスの後工程製造プロセスを示す図である。
【図１６】図１０〜図１４のものと類似する断面図であり、本発明の好適な実施形態による、モノリシック集積デバイスの後工程製造プロセスを示す図である。
【図１７】図１０〜図１４のものと類似する断面図であり、本発明の好適な実施形態による、モノリシック集積デバイスの後工程製造プロセスを示す図である。
【図１８】図１０〜図１４のものと類似する断面図であり、本発明の好適な実施形態による、モノリシック集積デバイスの後工程製造プロセスを示す図である。
【図１９】図１０〜図１４のものと類似する断面図であり、本発明の好適な実施形態による、モノリシック集積デバイスの後工程製造プロセスを示す図である。
【図２０】図１０〜図１４のものと類似する断面図であり、本発明の好適な実施形態による、モノリシック集積デバイスの後工程製造プロセスを示す図である。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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