具体实施方式
以下,参照附图,说明本发明的实施方式。再有,对各附图中相同或相应部分赋予相同的符号,简化并省略其说明。
实施方式1
图1(a)示出了根据本实施方式的半导体器件的平面图。此半导体器件是1位由6个晶体管构成的、CMOS的静态随机存取存储器(Static RandomAccess Memory;以下,称为“SRAM”)。在存储单元区域C内侧配置了此SRAM的1位的存储单元。将此区域的中心点E作为点对称的中心,配置了各个元件。以下,简化并省略针对作为点对称的部分的说明。
存储单元区域C具有配置了N型晶体管的N型沟道区(以下,称为“Nch区”)和配置了P型晶体管的P型沟道区(以下,称为“Pch区”)。在存储单元区域C的中央部处设置了Pch区。在其两侧设置了Nch区。在Nch区中设置了有源区1a、1d,在Pch区中设置了有源区1b、1c。在与有源区1a隔离、且比有源区1a更靠近存储单元区域C的中心处的位置处设置了有源区1b。
设置了栅极2a,以便横切有源区1a。利用有源区1a和栅极2a来构成存取晶体管6。设置栅极2b,从而与栅极2a隔离并横切有源区1a和有源区1b。利用有源区1a和栅极2b来构成驱动晶体管7。利用有源区1b和栅极2b,构成负载晶体管8。设置栅极2c,以便横切有源区1c、有源区1d。设置栅极2c的左端部,以使其面对栅极2a的右端部,相比于有源区1b的左端部,从栅极2a更往后退。
设置本地布线3a,以便连接有源区1a和有源区1b。设置本地布线3b,以便连接有源区1b和栅极2c。本地布线3b与本地布线3a的长度方向成规定角度(45°左右)。
在有源区1a中,在栅极2a和栅极2b之间设置了漏区D1。在有源区1b中,在与栅极2b的漏区D1侧的侧面连接的位置处设置了漏区D2。在有源区1d,在栅极2c和栅极2d之间设置了漏区D4。在有源区1c中,在栅极2c的漏区D4侧设置了漏区D3。
在有源区1a中,在夹持栅极2a并与本地布线3a相对侧的位置处设置了触点4b。设置布线5b,以便覆盖触点4b。在有源区1a中,在夹持有栅极2b并与本地布线3a相对侧的位置处设置了触点4d。设置布线5d,以便覆盖触点4d。在有源区1b中,在夹持有栅极2b并与本地布线3a相对侧的位置处设置了触点4e。设置布线5e,以便覆盖触点4e。
图1(b)中示出了图1(a)所示的A-A′方向的剖面图。在硅衬底11的表面上,设置了有源区1a~1d。通过元件隔离12隔离各个有源区。在砖衬底11之上,设置了由氮化硅膜构成的衬垫(liner)膜13。在其上,设置了由氧化硅膜构成的第一层间绝缘膜14。在衬垫膜13、第一层间绝缘膜14之中,设置了本地布线3a、3d。本地布线3a连接了漏区D1(有源区1a)和漏区D2(有源区1b)。本地布线3d连接了漏区D3(有源区1c)和漏区D4(有源区1d)。
在第一层间绝缘膜14、本地布线3a、3d之上,设置了由氧化硅膜构成的第二层间绝缘膜15。
图1(c)中示出了图1(a)中所示的B-B′方向的剖面图。在元件隔离12之上,设置栅极2c,并在有源区1b之上设置了栅极2b。形成了与栅极2b、2c几乎相同高度的第一层间绝缘膜14。在衬垫膜13、第一层间绝缘膜14之中,设置了本地布线3b。本地布线3b的侧面与栅极2c的侧面相接触。本地布线3b的底面与漏区D2(有源区1b)相接触。也就是说,本地布线3b连接了栅极2c和漏区D2。
设置触点4e,以便贯通第二层间绝缘膜15、第一层间绝缘膜14、衬垫膜13。触点4e的底面与有源区1b连接。在触点4e之上,设置了布线5e。
在本实施方式中,如图1(b)中所示,构成利用本地布线3a连接了漏区D1(有源区1a)和漏区D2(有源区1b)的结构。也就是说,在栅极2a和栅极2b之间,不设置用于与本地布线3a的更上层的布线进行连接的触点。
由此,与现有技术相比较,就能够使栅极2a和栅极2b的间隔t1更小。因此,就能够使存储单元的短边方向的尺寸变小。在本实施方式中,就能够将短边方向的尺寸缩小大约13%。
此外,如上所述,采用了栅极2c的左端部比有源区1b的左端部自栅极2a更向后退的结构。并且,构成为:在相对于本地布线3a的长边方向倾斜的方向上配置本地布线3b,并连接了漏区D2(有源区1b)和栅极2c的结构。
通过采用上述那样的结构,能够使栅极2a和栅极2c的间隔t2固定不变,能够使栅极2a向右侧偏移。即,能够使栅极2a向存储单元区域C的中心偏移。
因此,能够使存储单元区域C的长边方向的尺寸变小。在本实施方式中,就能够将长边方向的尺寸缩小大约8%。
如上所述,利用图1中所示的结构,就能够将存储单元的短边方向的尺寸缩小大约13%。此外,能够将存储单元的长边方向的尺寸缩小大约8%。因此,通过同时缩小存储单元的短边方向、长边方向的尺寸,就能够将单元面积缩减大约20%。
然后,参照图2~图4,说明图1中所示的半导体器件的制造方法。这些附图的(a)是对应于图1(a)的部分的平面图。此外,这些附图的(b)、(c)是分别对应于图1(b)、(c)的部分的剖面图。
首先,选择地蚀刻硅衬底的表面,形成沟槽。然后,利用氧化硅膜埋入沟槽内部,形成元件隔离。然后,在硅衬底的主表面之上,选择地注入杂质。其结果,如图2(a)中所示,在Nch区域中形成有源区1a、1d。此外,在Pch区域中形成有源区1b、1c。通过元件隔离与有源区1a隔离且比有源区1a更加靠近存储单元区域C的中心点E的位置处形成了有源区1b。
此时,如图2(b)中所示,通过元件隔离12隔离有源区1a~1d。此外,如图2(c)所示,在硅衬底11的主表面之上,形成了有源区1b及元件隔离12。
然后,形成栅极,以便横切图2(a)中所示的有源区1a~1d。然后,在栅极的表面、有源区1a~1d的表面之上,形成镍硅化物(NiSi)。其结果,如图3中所示,形成栅极2a~2d。
形成栅极2a,以便横切有源区1a。形成栅极2b,以便与栅极2a隔离并横切有源区1a、有源区1b。形成栅极2c的左端部,以便面对栅极2a的右端部、比有源区1b的左端部从栅极2a更向后退。
然后,进行杂质的离子注入及热处理。其结果,如图3(a)中所示,在有源区1a中,在栅极2a和栅极2b之间形成漏区D1。此外,在有源区1b中,在与栅极2b的漏区D1侧的侧面相邻的位置处形成漏区D2。
然后,在图3(b)、(c)所示的硅衬底11之上,形成30nm左右膜厚的由氮化硅膜形成的衬垫膜。然后,在衬垫膜之上,以栅极2a~2d的高度或其以上的膜厚形成由氧化硅膜形成的第一层间绝缘膜。然后,选择地蚀刻第一层间绝缘膜、衬垫膜,并形成沟槽。
然后,作为覆盖此沟槽的底面和侧面的阻挡金属,形成氮化钛(TiN)膜,用钨(W)埋入其内部,形成导电膜。作为上述阻挡金属,也可以采用氮化钽(TaN),用铜(Cu)埋入其内部而形成导电膜。
然后,全面蚀刻此导电膜,除去沟槽外部的导电膜。这里,也可以代替蚀刻利用化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing;以下,称为“CMP”)来除去沟槽外部的导电膜。
其结果,如图4中所示,在衬垫膜13、第一层间绝缘膜14之中,形成了本地布线3a~3d。
此时,如图4(b)中所示,本地布线3a连接了漏区D1(有源区1a)和漏区D2(有源区1b)。由此,就不必在栅极2a和栅极2b之间形成用于与本地布线3a更上层的布线进行连接的触点。通过这种方式,与现有技术比较,就能够缩小栅极2a和栅极2b的间隔t1。因此,就能够缩小存储单元短边方向的尺寸。
此外,如图4(c)中所示,本地布线3b连接了漏区D2(有源区1b)和栅极2c。此时,在相对于本地布线3a的长边方向倾斜的方向上配置了本地布线3b。通过形成这种结构,使栅极2a和栅极2c的间隔t2固定不变,就能够使栅极2a向右侧偏移。即,就能够使栅极2a向存储单元区域C的中心偏移。
因此,能够缩小存储单元区域C的长边方向的尺寸。
然后,在图4(b)、(c)所示的第一层间绝缘膜14、本地布线3a、3d之上,形成300~400nm左右膜厚的由氧化硅膜形成的第二层间绝缘膜。然后,利用CMP,平坦化此膜的表面。然后,选择地蚀刻第二层间绝缘膜、第一层间绝缘膜14、衬垫膜13,开凿出接触孔。在其内表面之上,形成TiN等的阻挡金属膜,并埋入W膜等的导电膜。然后,通过CMP等,除去在触点的外部形成的阻挡金属膜、导电膜。其结果,如图5中所示,就形成了触点4a、4b、4d、4e、4f、4g、4i、4j。
然后,在图5(b)、(c)所示的第二层间绝缘膜15之上,整面地形成铝等的导电膜。然后,选择地蚀刻此导电膜。其结果,如图1(a)所示,在触点4a、4b、4d、4e、4f、4g、4i、4j之上,形成了各个布线5a、5b、5d、5e、5f、5g、5i、5j。
根据本实施方式,就能够将存储单元的短边方向的尺寸缩小大约13%。此外,就能够将存储单元的长边方向的尺寸缩小大约8%。因此,通过同时缩小存储单元的短边方向、长边方向的尺寸,就能够将单元面积减少大约20%。
然后,说明本实施方式中所示的半导体器件的变形实例。
在图1(a)所示的半导体器件的平面图中,配置本地布线3b,以便与本地布线3a的长边方向成规定角度(45°左右)。但是,如图6中所示,本地布线3b也可以构成为L字型的形状等。在此情况下,本地布线3b就能够连接本地布线3a和栅极2c。因此,能够获得与本实施方式相同的效果。
实施方式2
图7(a)示出了根据本实施方式的半导体器件的平面图。图7(b)示出了图7(a)的A-A′的剖面图。图7(c)示出了图7(a)的B-B′的剖面图。这里,主要说明与实施方式1的不同点。
如图7(b)中所示,在衬垫膜13之上,形成了由氧化硅膜形成的第三层间绝缘膜16。在衬垫膜13、第三层间绝缘膜16之中,设置了本地布线3a、3d。第三层间绝缘膜16的上表面与本地布线3a、3d的上表面为几乎相同的高度。
如图7(c)中所示,在衬垫膜13、第三层间绝缘膜16之中,形成了公共触点3b。这相当于实施方式1(图1(c))中所示的本地布线3b。第三层间绝缘膜16的上表面、与公共触点3b的上表面、触点4e的上表面为几乎相同的高度。
基于图7(b)、(c),以几乎相同的高度形成了本地布线3a和3d、公共触点3b、触点4e。即,以相同的层形成了这些层。
由于其它结构与实施方式1相同,所以省略说明。
通过构成上述结构,就能够一次进行用于形成本地布线3a、公共触点3b、触点4e的平板印刷。由此,就能够减少所有的掩膜的层数。此外,还能够减少工序数。
然后,参照图8,说明图7中所示的半导体器件的制造方法。
图8(a)是对应于图7(a)的部分的平面图。此外,图8(b)、(c)是分别对应于图7(b)、(c)的部分的剖面图。
首先,通过与实施方式1中所示方法相同的方法,进行从形成沟槽的工序(参照图2)直至形成栅极2a~2d为止的工序(参照图3)。然后,在图3(b)、(c)中所示的硅衬底11之上,与实施方式1相同地形成衬垫膜。在其上,形成300~400nm左右膜厚的由氧化硅膜形成的第三层间绝缘膜。然后,选择地蚀刻第三层间绝缘膜、衬垫膜,并形成沟槽。
其次,作为覆盖此沟槽的底面和侧面的阻挡金属,形成氮化钛(TiN)膜,用钨(W)埋入其内部,形成导电膜。作为上述阻挡金属,也可以采用氮化钽(TaN),用铜(Cu)埋入其内部,形成导电膜。
然后,蚀刻此导电膜,除去沟槽外部的导电膜。这里,代替蚀刻,也可以利用CMP来除去沟槽外部的导电膜。
其结果,如图8中所示,在衬垫膜13、第三层间绝缘膜16之中,形成本地布线3a、3d、公共触点3b、触点4e。
利用本实施方式的制造方法,能够同时形成本地布线、公共触点(相当于实施方式1的本地布线3b)、触点。因此,除通过实施方式1所获得的效果外,还能够比实施方式1更加减少工序数。
此后,与实施方式1相同,形成金属布线。其结果,就获得了图7中所示的结构。
实施方式3
图9(a)示出了根据本实施方式的半导体器件的平面图。图9(b)示出了图9(a)的A-A′的剖面图。图9(c)示出了图9(a)的B-B′的剖面图。这里,主要说明与实施方式1、2的不同点。
如图9(a)中所示,在漏区D1(有源区1a)和漏区D2(有源区1b)之间,设置了本地布线9a。如图9(b)中所示,本地布线9a的一个侧面与有源区1a连接、另一个侧面与有源区1b连接。按照这种方式,有源区1a和有源区1b就通过本地布线9a进行连接。
由于其它结构与实施方式1相同,所以省略说明。
在本实施方式中,构成为:在漏区D1和漏区D2之间的元件隔离的表面之上形成沟槽,并在此沟槽中设置了本地布线。
由此,就不必设置用于形成本地布线的层间绝缘膜。因此,与实施方式1相比较,就能够减少工序数。
然后,参照图10~图12,说明图9中所示的半导体器件的制造方法。这些图的(a)是对应于图9(a)的部分的平面图。此外,这些图的(b)、(c)是分别对应于图9(b)、(c)的部分的剖面图。
首先,通过与实施方式1中所示方法相同的方法,进行形成沟槽的工序、形成有源区1a~1d的工序(参照图2)。
然后,自上表面按照30nm左右的深度,选择地蚀刻图2(b)中所示的有源区1a和有源区1b之间的元件隔离12的表面,形成沟槽。然后,整面地形成硅膜,以便埋入沟槽内部。然后,向硅膜中注入杂质。其次,蚀刻硅膜,除去沟槽外部的硅膜。其结果,如图10(b)中所示,就在元件隔离12表面的沟槽中形成连接有源区1a及有源区1b的布线9a。
然后,在图10(b)、(c)中所示的硅衬底11之上,形成栅极。其结果,获得了图11中所示的结构。
与布线9a隔离、形成了横切有源区1a的栅极2a。与栅极2a及布线9a隔离,夹持布线9a并与栅极2a相反的一侧,形成了栅极2b。栅极2b横切有源区1a及有源区1b。与栅极2a、栅极2b、布线9a隔离,形成了栅极2c。其左端部,面对栅极2a的右端部,且比有源区1b的左端部从栅极2a更向后退。
然后,进行杂质的离子注入及热处理。其结果,如图12(a)中所示,在有源区1a中,在栅极2a和栅极2b之间形成漏区D1。此外,在有源区1b中,在栅极2b的漏区D1侧形成漏区D2。
然后,在图11(b)、(c)中所示的硅衬底11之上,形成30nm左右膜厚的由氮化硅膜形成的衬垫膜。然后,在衬垫膜之上,形成300~400nm左右膜厚的由氧化硅膜形成的第三层间绝缘膜。然后,选择地蚀刻第三层间绝缘膜、衬垫膜,形成沟槽。
然后,作为覆盖此沟槽的底面和侧面的阻挡金属,形成氮化钛(TiN)膜,用钨(W)埋入其内部,形成导电膜。作为上述阻挡金属,也可以采用氮化钽(TaN),用铜(Cu)埋入其内部,形成导电膜。
然后,蚀刻此导电膜,除去沟槽外部的导电膜。这里,代替蚀刻,也可以利用CMP来除去沟槽外部的导电膜。
其结果,如图12(c)中所示,在衬垫膜13、第三层间绝缘膜16之中,形成公共触点3b、触点4e。
然后,与实施方式1相同,在触点4e之上,形成金属布线。其结果,就获得了图9中所示的结构。
根据本实施方式的制造方法,就不必设置用于形成本地布线的层间绝缘膜。因此,与实施方式1相比较,就能够减少工序数。
实施方式4
图13(a)示出了根据本实施方式的半导体器件的平面图。图13(b)示出了图13(a)的A-A′的剖面图。图13(c)示出了图13(a)的B-B′的剖面图。这里,主要说明与实施方式1~3的不同点。
如图13(b)中所示,在衬垫膜13之上,形成了由氧化硅膜形成的第一层间绝缘膜14。在其上层叠了由氧化硅膜形成的第四层间绝缘膜17、第五层间绝缘膜18。在衬垫膜13、第一层间绝缘膜14之中,设置了本地布线3a、3d。第一层间绝缘膜14的上表面和本地布线3a、3d的上表面为几乎相同的高度。
如图13(c)中所示,在衬垫膜13、第一层间绝缘膜14、第四层间绝缘膜17之中,设置了公共触点3b。公共触点3b的上表面和第四层间绝缘膜17的上表面为几乎相同的高度。在衬垫膜13、第一层间绝缘膜14、第四层间绝缘膜17、第五层间绝缘膜18之中,设置了触点4e。触点4e的上表面、第五层间绝缘膜18的上表面为几乎相同的高度。
基于图13(b)、(c),本地布线3a、公共触点3b、触点4e任何一个的高度都不相同。即,以不同的层来形成这些层。
由于其它结构与实施方式2相同,所以省略说明。
上述结构的公共触点3b、触点4e距硅衬底11的高度不同。即,通过各蚀刻工序来形成这些触点。
然后,参照图14~图16,说明图13中所示的半导体器件的制造方法。
这些图的(a)是对应于图13(a)的部分的平面图。此外,这些图的图(b)、(c)是分别对应于图13(b)、(c)的部分的剖面图。
首先,通过与实施方式1中所示方法相同的方法,进行从形成沟槽的工序(参照图2)至形成栅极2a~2d为止的工序(参照图3)。然后,在图3(b)、(c)中所示的硅衬底11之上,形成衬垫膜。
然后,在衬垫膜之上,以栅极2a~2d的高度或其以上膜厚形成由氧化硅膜形成的第一层间绝缘膜。然后,选择地蚀刻第一层间绝缘膜、衬垫膜,形成沟槽。
然后,作为覆盖此沟槽的底面和侧面的阻挡金属,形成氮化钛(TiN)膜,将钨(W)埋入其内部,形成导电膜。作为上述阻挡金属,也可以采用氮化钽(TaN),将铜(Cu)埋入其内部,形成导电膜。
然后,蚀刻此导电膜,除去沟槽外部的导电膜。这里,代替蚀刻,可以利用CMP来除去沟槽外部的导电膜。
其结果,如图14(b)中所示,在衬垫膜13、第一层间绝缘膜14之中,形成本地布线3a、3d。
然后,在图14(b)中所示的第一层间绝缘膜14、本地布线3a、3d之上,形成100~200nm左右膜厚的由氧化硅膜形成的第四层间绝缘膜。然后,选择地蚀刻第四层间绝缘膜、第一层间绝缘膜14、衬垫膜13,形成沟槽。在其内表面中,埋入W膜等的金属膜。然后,通过CMP等,除去在沟槽外部形成的金属膜。其结果,如图15(b)中所示,在衬垫膜13、第一层间绝缘膜14、第四层间绝缘膜17之中,形成了公共触点3b。
然后,在图15(b)、(c)中所示的第四层间绝缘膜17之上,形成200~300nm左右膜厚的由氧化硅膜形成的第五层间绝缘膜。然后,利用CMP,平坦化此膜的表面。然后,选择地蚀刻第五层间绝缘膜、第四层间绝缘膜17、第一层间绝缘膜14、衬垫膜13,开凿出接触孔。在其内表面中,形成TiN等的阻挡金属膜,并且,埋入W膜等的导电膜。然后,通过CMP等,除去接触孔外部的阻挡金属膜、导电膜。其结果,如图16中所示,就形成了触点4a、4b、4d、4e、4f、4g、4i、4j。
在本实施方式中,当形成本地布线3a、公共触点3b、触点4e时,能够分别进行形成各个沟槽(或孔图形)的蚀刻工序。由此,在各个蚀刻下序中,就能够使过蚀刻的时间最佳化。
此后,与实施方式1相同,形成金属布线。其结果,就获得了图13中所示的结构。
通过以上说明的制造方法,当形成本地布线、公共触点、触点时,在形成各个沟槽(或孔图形)的蚀刻工序中,能够使各个工序中的过蚀刻的时间最佳化。