(57)【要約】【課題】必要とされる寸法の中空分離溝、特に、大きい空気量を持つ幅広い中空分離溝を取得することができるようにする。【解決手段】基板内における中空分離溝の作成および該溝間に位置し、基板の能動領域の中および上での能動部品の生成を含む集積回路製作方法を提供する。該中空分離溝の作成は、能動部品の生成の前に実行される初期処理段階および能動部品の生成の後に実行される最終処理段階を含む。初期処理段階は、基板における溝の形成および該溝への充填材料の充填を含み、最終処理段階は、能動部品のカプセル化、該カプセル化の材料を介した、充填された中空分離溝のそれぞれへのアクセス通路の作成、該アクセス通路のそれぞれを介した、充填材料の除去、および、該中空分離溝のそれぞれの開口部の、対応する該アクセス通路を介した塞ぎ込みを含む。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内における中空分離溝の作成、および該中空分離溝間に位置し、該基板の能動領域の中および上での能動部品の生成を含む、集積回路を製作する方法であって、
前記中空分離溝の作成は、
前記能動部品の生成の前に実行される初期処理段階であって、前記基板における前記中空分離溝の形成、および該中空分離溝への充填材料の充填を含む、初期処理段階と、
前記能動部品の生成の後に実行される最終処理段階であって、前記能動領域のカプセル化、該カプセル化の材料を介した、前記充填された前記中空分離溝のそれぞれへのアクセス通路の作成、該アクセス通路のそれぞれを介した、前記充填材料の除去、および、該中空分離溝のそれぞれの開口部の、対応する該アクセス通路を介した塞ぎ込みを含む、最終処理段階と、
を含む、集積回路製造方法。
【請求項２】
前記中空分離溝への前記アクセス通路は、該中空分離溝の上方部分より狭い井戸であり、
前記中空分離溝の開口部の塞ぎ込みが、該井戸に対する塞ぎ込み材料のコンフォーマルな堆積を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記充填材料は、前記基板の材料および前記カプセル化の材料に対して選択的に除去することができる材料であり、
前記充填材料の除去は、該充填材料の選択的エッチングを含む、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記充填材料は、ゲルマニウムまたはシリコン・ゲルマニウム合金である、
請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
少なくともいくつかの前記溝は、浅い溝である、
請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
少なくともいくつかの前記溝は、深い溝である、
請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の方法によって取得される集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路に関し、特に、中空分離溝を含む集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、集積回路は、例えば、深い溝分離法(deep trench isolationの頭文字をとってＤＴＩと呼ばれる)または浅い溝の分離法(shallow trench isolationの頭文字をとってＳＴＩと呼ばれる)のような分離領域によって、相互に分離されたトランジスタなどの能動部品（active component）を含む。空気が、非常に良好な電気絶縁体であるので、分離溝は中空(hollow)でよい。中空分離溝を含む集積回路を製作するための従来行われている技術は、中空分離溝の製作を完全に終えた後で、能動部品の製作を行う。
【０００３】
より具体的に述べれば、このような周知の方法によれば、溝がエッチングされ、次に、該溝の開口部が、例えば酸化物層のコンフォーマル・コーティング(conformal coating)で塞がれる。この場合、該塞ぎ込み(plugging)操作において溝が時として完全に充填されてしまうことを防ぐため、溝の開口部が大き過ぎないことが重要である。従って、このような従来手法によれば、狭い溝、すなわち、空気量の少ない溝だけしか得られない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上記のような問題に対する解決策を提供することである。
【０００５】
本発明の一つの目的は、必要とされる寸法の中空分離溝、特に、大きい空気量を持つ幅広い中空分離溝を取得することである。
【０００６】
また、本発明のさらなる目的は、ゲート材料および関連する接点を生成するのに、従来技術のパターンおよび方法を使用することを可能にしつつ、充填材料を使用して中空分離溝を製作することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、溝に封入された気体(例えば、空気または真空)の誘電性を介して静電結合の減少をはかるため、換言すれば、溝に沿った寄生的な伝導チャネルの出現に関連した漏洩の減少をはかるため、能動部品間に中空分離溝を設けるのに使用されることができる。本発明に従う溝は、該溝を作成する従来技術の処理によって引き起こされる能動領域における機械的ひずみを緩和させることができる。
【０００８】
本発明は、基板内における中空分離溝の作成、および該溝間に位置し、該基板の能動領域の中および上での能動部品の生成を含む、集積回路を製作する方法を提供する。
【０００９】
上記の中空分離溝の作成は、該能動部品の生成の前に実行される初期処理段階および該能動部品の生成の後に実行される最終処理段階を含む。初期処理段階は、基板における該溝の形成、および該溝への充填材料の充填を含む。最終処理段階は、能動部品のカプセル化(encapsulation)、該カプセル化の材料を介した、該充填された溝のそれぞれへのアクセス通路の作成、該アクセス通路のそれぞれを介した、該充填材料の除去、および、該溝のそれぞれの開口部の、対応する該アクセス通路を介した塞ぎ込みを含む。
【００１０】
このように、２つの処理段階による溝の作成を、部品のカプセル化の使用と組み合わせることによって、該溝へのアクセス通路を設けて該溝を空にし、その後その開口部を塞ぐことができる。これによって、必要とされる形状因子(form factor)を定義することができ、よって、いかなる大きさの溝でも、特に幅広い溝でも、その中に大量の空気を保持しながら、塞ぎ込むことが可能となる。
【００１１】
従って、本発明の方法によれば、必要とされる寸法を持ち、強化された分離特性を持つ中空分離溝を備えた集積回路を取得することが可能となる。
【００１２】
本発明の１つの側面によれば、溝へのアクセス通路が、溝の上方部分より狭い井戸であるのが有利であり、該溝の開口部の塞ぎ込みが、典型的には、該井戸に対する塞ぎ込み材料のコンフォーマルな堆積を含む。
【００１３】
本発明の他の側面によれば、充填材料が基板の材料およびカプセル化の材料に対して選択的に除去することができる材料であり、該充填材料の除去は、該充填材料の選択的エッチングを含む。
【００１４】
本発明のさらに他の側面によれば、充填材料がゲルマニウム（Ｇｅ）またはシリコン・ゲルマニウム（Ｓｉ−Ｇｅ）合金である。
【００１５】
本発明のさらに他の側面によれば、少なくともいくつかの溝は、浅い溝であることができ、または、少なくともいくつかの溝は、深い溝であることができる。
【００１６】
さらに、本発明は、上記製作方法によって取得される集積回路を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１および図２は、中空分離溝によって相互に分離されたＭＯＳトランジスタのような能動部品を含む集積回路ＩＣを示す。図１および図２は、それぞれ縦方向および横方向から見たトランジスタを表す。
【００１８】
集積回路は基板１を含む。基板１には、中空溝２が該基板の能動領域１２の間に生成されている。
【００１９】
トランジスタ５は、該基板の能動領域の中および上に実装されている。当該能動部品は、カプセル化層６によってカプセル状に包まれている。このカプセル化層６は、また、該溝の開口部を塞いでいる。
【００２０】
カプセル化層６には、ドレイン/ソース接点１０が生成されている。図２に示されているように、ゲート接点１１も同様に、カプセル化層６に実装されている。
【００２１】
以下、図１および図２の集積回路を取得するための本発明の方法を実施する手順を詳細に記述する。
【００２２】
図３から図６においては、単純化のため、左右対称の垂直軸で分割した溝の半分およびトランジスタの半分が示されている。
【００２３】
図３には、シリコン窒化物Ｓｉ３Ｎ４の層３２を上層とするシリコン酸化物ＳｉＯ２の層３１が、典型的にはシリコンである基板１の上に形成される。次に、レジスト・マスク３３が堆積され、そこに、溝の開口部に対応する開口部が形成される。
【００２４】
次に、従来技術の方法で、層３２および３１がエッチングされる。次に、従来技術の方法、例えば、化学エッチングまたはプラズマ・エッチングで、溝２０がエッチングされる。
【００２５】
ＳＴＩ型の溝の場合、溝２０の深さは、例えば、約０.３μｍであり、一方、ＤＴＴ型の溝の場合は、約５μｍである。
【００２６】
次に、溝は、充填材料４で満たされる(図４)。この充填材料は、例えば、基板および集積回路製作に使用されるその他の材料(例えばカプセル化材料)に対して選択的に除去されることが可能な材料である。そのような選択的に除去可能な材料の例には、ゲルマニウム(Ｇｅ)およびシリコン・ゲルマニウム合金(ＳｉＧｅ)が含まれる。
【００２７】
Ｓｉ１−ｘＧｅｘ(ただし、0 < x < 1)およびＳｉ１−ｘＧｅｘＣｙ(ただし、０＜ｘ≦０.９５、０＜ｙ≦０.５)を挙げることができる。また、シリコンおよびＳｉＯ２と比較して一層良好なエッチング選択性という観点から、ＳｉＧｅ合金が、比較的高い含有量のゲルマニウム(ｘ≧０.１；好ましくは０.１≦ｘ≦０.３)を持つのが好ましい。
【００２８】
この典型的な実施例においては、例えば、ＴＥＯＳ型の充填材料の堆積によって、溝が満たされる。エピタキシーを用いることも可能である。
【００２９】
過剰な材料(ＳｉＧｅ、窒化シリコンなど)がエッチングによって除去され、必要に応じて、基板の表面に化学機械研磨処理がほどこされる。
【００３０】
溝が満たされた後、図５に示されるように、周知の従来手法に従って、能動部品５が生成される。図５もまた部分的表示であるが、トランジスタ５の絶縁ゲート５０の側面が、この実施例では多層(ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４)である絶縁スペーサ５１によって覆われている。
【００３１】
次に、トランジスタのカプセル化が周知の方法で実行される(図６)。このカプセル化は、例えば、３層６を堆積させることによって実施される。この３層は、例えば、ＳｉＯ２酸化物の第１層６１、Ｓｉ３Ｎ４窒化物の第２層６２、およびＳｉＯ２酸化物の第３層６３を含む。その後、該回路の表面に化学機械研磨処理が施される。
【００３２】
次に、充填材料が満たされている溝２０の上方表面にアクセスするため、カプセル化層６に井戸６４が作られる。
【００３３】
図７ａに示されているように、この井戸６４は、該井戸のオリフィス（orifice）の寸法を画定するために使用されるレジスト・マスク６３を使用して、エッチングされる。このエッチングは、充填材料４に到達するまで、周知の連続的エッチングで実行される。
【００３４】
井戸の大きさは、所望の形状因子を得るため、カプセル化層の厚さおよび分離溝の寸法に従って、決定される。一般的に、この井戸は、溝の上方部分(開口部)より狭いことが好ましく、その高さは、後続の充填処理において気泡が形成されるのを回避するため、その幅の少なくとも倍あることが好ましい。
【００３５】
図７ｂは、浅い溝(ＳＴＩ(shallow trench))を表す。溝の深さｃは０.３０μｍで、幅は０.２１μｍである。厚さｂが０.２０μｍであるカプセル化層に対し、例えば０.１０μｍと０.１５μｍの間の幅を持つ井戸が選択される。
【００３６】
図７ｃに示されているような、ｄ＝０.８０μｍおよびｃ＝５μｍを持つ深い溝(ＤＴＩ(deep trench))の場合も、同じ井戸を選択することができる。
【００３７】
アクセス井戸８が作られた後、当該アクセス井戸を介して充填材料４が溝から取り除かれる(図８)。この除去は、充填材料４の選択的エッチングによって実施される。
【００３８】
例えば４０ミリリットル(ml)の７０％ＨＮＯ３ ＋ ２０ミリリットルのＨ２Ｏ２ ＋ ５ミリリットルの０.５％ＨＦを含む溶液のような酸化化学薬品の使用、または、等方性プラズマ・エッチングの使用のような周知の方法によって、ゲルマニウムまたはＳｉＧｅ合金の選択的除去を実施することができる。
【００３９】
次に、アクセス井戸が塞がれる(図９)。井戸の塞ぎ込みは、例えばカプセル化層６のＳｉＯ２ ６３のようなＳｉＯ２の塞ぎ込み材９を井戸にコンフォーマルに堆積させることによって達成することができる。このコンフォーマル・コーティングの厚さが、アクセス井戸８の幅の半分であることが有利である。井戸の塞ぎ込みに続いて、化学機械研磨処理が、該回路の表面に施される(図１０)。
【００４０】
コンフォーマル層が堆積される時、井戸は徐々に満たされ、塞ぎ込み材料の層９０が、溝２の側面に堆積する。その後、溝の開口部が、井戸と共に塞がれる。
【００４１】
このように、溝のサイズに関係なく、塞がれるべき溝の開口部を規定するのはアクセス井戸であり、溝の内部に材料を過度に堆積することなく溝の開口部を塞ぐことができるのは、この井戸を経由して可能とされる。かくして、溝のサイズにかかわらず、十分な量の空気を確保することができる。
【００４２】
当然のことながら、所望の結果を得るため、当業者が、溝およびカプセル化層の寸法に応じて井戸の寸法を選択することは可能であろう。
【００４３】
また、留意されるべき点であるが、最初の段階で、溝の充填材料４がカプセル化層の堆積を支援する役割を果たし、その後、該カプセル化層が、井戸エッチング段階において、その整合性を保持する役割を果たしている。また、この井戸は、充填材料を除去して中空溝を復元するためと該中空溝を閉鎖するための両方に使用される。
【００４４】
図１１は縦方向から見た回路を示す図である。ドレイン／ソース接点の位置１００が、カプセル化層においてその後エッチングされる様子が示されている。その後、これらの位置には、ドレイン／ソース接点１０を形成するため、金属が充填される(図１２)。
【００４５】
同様に、図１３は横方向から見た回路を示す図である。ゲート接点がエッチング、またはフォトエッチングされ、その後、ゲート接点１１は金属で充填される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に従う集積回路を示す図。
【図２】本発明に従う集積回路を示す図。
【図３】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図４】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図５】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図６】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図７ａ】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図７ｂ】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図７ｃ】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図８】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図９】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図１０】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図１１】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図１２】本発明に従う方法の手順を示す図。
【図１３】本発明に従う方法の手順を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１          基板
２          中空分離溝
４          充填材料
５          能動部品
６          カプセル化層
１２        能動領域
６４        アクセス井戸
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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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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