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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung
und insbesondere auf eine Halbleitervorrichtung, die mit einer Schein-
bzw. Dummyelektrode versehen ist.
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In
einem NOR-Flash-Speicher-Array des Standes der Technik sind ein
linearer isolierender Trennfilm und ein linearer aktiver Bereich
parallel zueinander auf der Oberfläche eines Substrats angeordnet
und erstrecken sich in einer ersten Richtung. Lokalisiert auf einem
solchen Substrat ist eine lineare Gateelektrode angeordnet, die
sich linear in einer zweiten Richtung erstreckt, welche zur ersten
Richtung senkrecht steht. Es gibt eine Vielzahl von Gateelektroden
parallel zueinander. Von oben aus betrachtet, definieren eine Vielzahl
von exponierten Bereichen der Oberfläche des Substrats, die sich
linear und parallel zueinander in Lücken zwischen den Gateelektroden
erstrecken, Source- und Drainbereiche, jeweils alternierend zueinander.
In jeweiligen, über den
Gateelektroden lokalisier ten Schichten ist eine von drei Arten von
Metallzwischenverbindungen vorgesehen. Die drei Arten von Zwischenverbindungen sind
jeweils mit der Gateelektrode, dem Sourcebereich und dem Drainbereich
elektrisch verbunden. Im allgemeinen ist das Kontaktätzen als
eine Technik zum Verbinden der Source- und Drainbereiche mit den
entsprechenden Metallzwischenverbindungen bekannt.
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Indem
Halbleitervorrichtungen fortlaufend in der Größe verringert werden, ist es
erforderlich, daß die
planare Fläche
von jedem Abschnitt des NOR-Arrays kleiner wird. SAS (Selbstausrichtungs-Source) ist
bekannt als eine Technik zur Erleichterung der Herstellung für eine kleinere
Breite des Sourcebereichs. SAS ist zum Beispiel in der japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-26156 offenbart.
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Bei
der SAS-Technik wird die Gateelektrode gemacht, bevor ein Resist
gebildet wird, um den Drainbereich zu bedecken und den Sourcebereich
zu exponieren. Dann wird der Resist und die Gateelektrode als eine
Maske verwendet, um den Abschnitt des trennenden Isolators wegzuätzen, der
im Sourcebereich existiert. Dann wird eine Ionenimplantierung gegenüber jedem
Sourcebereich ausgeführt, wodurch
eine Diffusionsschicht in der Nähe
von jedem Sourcebereich der Oberfläche des Substrats gebildet
wird. Da der trennende Isolator im Sourcebereich bereits entfernt
worden ist, verläuft
diese Diffusionsschicht fortlaufend in der Längsrichtung des Sourcebereichs.
Somit dient die in der Nähe
des Sourcebereichs der Oberfläche
des Substrats gebildete Diffusionsschicht als Source-Zwischenverbindung,
die eine elektrische Verbindung zwischen der Vielzahl von parallelen
aktiven Bereichen aufbaut. Eine solche durch die SAS-Technik erhaltene
Struktur wird als eine "SAS-Struktur" bezeichnet.
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Für eine SAS-Struktur
ist eine hohe Konzentration der Ionenimplantierung gegenüber dem
Sourcebereich erforderlich, um bei der Source-Zwischenverbindung
einen ausreichend niedrigen Widerstand bereitzustellen. Mittlerweile
ist die Breite der Gateelektrode aufgrund einer geringeren Größe der Vorrichtung
vermindert worden. Mit einer geringeren Breite der Gateelektrode
litt eine SAS-Struktur mit einer herkömmlichen Diffusionsschicht
von hoher Konzentration unter dem Fehlen der Fähigkeit, dem Durchschlag-Phänomen, auf
das man unterhalb der Gateelektrode stößt, ausreichend zu widerstehen.
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Ein
Selbstausrichtungs-Kontakt (SAC) ist allgemein als Technik bekannt,
um das Kontaktätzen mittels
des isolierenden Films, der die Gateelektrode schützt, zu
stoppen. Der Zwischenisolierfilm wird aus einem Material gebildet,
das sich von demjenigen des die Gateelektrode schützenden
Isolierfilms unterscheidet, und der Unterschied in der Selektivität wird während des
Kontaktätzens
ausgenutzt.
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Um
das Durchschlag-Phänomen,
auf das man bei der SAS-Struktur stößt, zu vermeiden, wird gelegentlich
SAC angewandt, trotz einer geringeren Breite des Sourcebereichs
zum Ätzen,
um ein rundes Kontaktloch zu bilden, welches mit dem Sourcebereich
verbunden ist. In solchen Fällen
können
ein Stopperisolierfilm und ein Seitenwandisolierfilm, gefertigt
aus SiN oder dergleichen, die anfänglich die obere Oberfläche und
die Seite der Gateelektrode bedecken, während des Ätzschritts teilweise weggeätzt werden,
wodurch die Gateelektrode direkt im Kontaktloch exponiert werden
wird. Wenn ein Kontaktabschnitt durch Füllen des Kontaktlochs mit einem
leitfähigen
Material gebildet wird, wird zwischen der Gateelektrode und dem
Kontaktabschnitt ein Kurzschluß auftreten.
Mit anderen Worten ist das Gate mit der Source kurzgeschlossen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleitervorrichtung
mit einer Struktur bereitzustellen, bei der ein Kurzschluß zwischen
der Gateelektrode und der Kontaktelektrode verhindert ist, wenn
die SAC-Technik angewandt wird, und bei der das bei der SAS gefundene
Durchschlag-Phänomen
unterdrückt
ist.
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Um
die oben angegebene Aufgabe zu lösen, schließt eine
Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ein: ein Halbleitersubstrat mit Source- und Drainbereichen
bei seiner Oberfläche; eine
auf dem Halbleitersubstrat gebildete Gateelektrode, die einen geraden
Abschnitt aufweist, der den Sourcebereich und den Drainbereich trennt;
eine Schein- bzw. Dummyelektrode, die bei einer Position auf der
Ausdehnung der Längsrichtung
des geraden Abschnitts auf dem Halbleitersubstrat gebildet ist;
einen Stopperisolierfilm, der jeweils über der Gateelektrode und der
Scheinelektrode liegt; ein Seitenwandisolierfilm, der die Seitenwand
der Gate- und Scheinelektroden und des Stopperisolierfilms bedeckt;
einen Zwischenschichtisolierfilm, der die obere Oberfläche des
Halbleitersubstrats zum Überdecken
des Stopperisolierfilms und des Seitenwandisolierfilms bedeckt;
und einen linearen Kontaktabschnitt, der sich, von oben aus betrachtet,
parallel zum geraden Abschnitt der Gateelektrode erstreckt. Der
lineare Kontaktabschnitt ist ein leitfähiges Teil, das sich vertikal
in dem Zwischenschichtisolierfilm erstreckt und mit einem Bereich – ausgewählt aus
dem Sourcebereich und dem Drainbereich – bei dessen unterem Ende elektrisch
verbunden ist. Es sollte angemerkt werden, daß die längeren Seiten des durch den
linearen Kontaktabschnitt definierten Rechtecks, bei Betrachtung
von oben aus, über
den Seitenwandisolierfilm hinaus und innerhalb des oberen Bereichs
der Gate- und Scheinelektroden lokalisiert sind. Die Lücke zwischen
der Scheinelektrode und der Gateelek trode, die – bei Betrachtung von oben
aus – im
linearen Kontaktabschnitt erscheint, ist mit dem Seitenwandisolierfilm
so gefüllt,
daß das
Halbleitersubstrat nicht exponiert ist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
definiert.
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Die
vorangehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale, Gegenstände und
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung
im Zusammenhang mit den beigefügten
Zeichnungen.
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1 veranschaulicht einen
Schritt des Bildens eines Kontaktlochs, worauf während der Diskussion der vorliegenden
Erfindung bezug genommen wird.
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2 ist eine Schnittansicht
des Kontaktlochs in der Richtung des Pfeils II-II in 1.
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3 ist eine Querschnittsansicht
des Kontaktlochs in der Richtung des Pfeils III-III in 1.
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4 zeigt einen Querschnitt ähnlich zu demjenigen
von 3 nach weiterem Ätzen.
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5 ist eine Draufsicht, die
schematisch eine Geometrie von Komponenten einer Halbleitervorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist eine Querschnittsansicht
der Halbleitervorrichtung in der Richtung des Pfeils VI-VI in 5.
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7 ist eine Querschnittsansicht
der Halbleitervorrichtung in der Richtung des Pfeils VII-VII in 5.
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8 ist eine Draufsicht, die
schematisch eine Geometrie von Komponenten einer Halbleitervorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein Teil der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, die sich nach wie vor im Prozeß der Herstellung
befindet.
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10 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein Teil der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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11 ist eine Draufsicht,
die schematisch eine beispielhafte Anordnung des linearen Kontaktabschnitts
sowie weiterer Komponenten einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Die
Erfinder haben Untersuchungen angestellt, um den Mechanismus zu
bestimmen, wie ein Kurzschluß zwischen
der Gateelektrode und dem Kontaktabschnitt beim Anwenden der SAC-Technik auftritt.
Es wurde gefunden, daß ein
Kurzschließen dieser
Art leicht bei einer Stelle auftritt, wo – wenn wie in 1 von oben gesehen – der Umfang eines Kontaktlochs 10 die
Kontur eines Stopperisolierfilms 5 schneidet (nachfolgend
als "Konturschnittpunkt" 6 bezeichnet). 1 zeigt eine Draufsicht,
wo das Kontaktloch 10 für
eine Verbindung zu einem Sourcebereich 4 geschaffen ist. 2 zeigt einen Querschnitt
in der Richtung des Pfeils von II-II in 1. 3 zeigt
einen Quer schnitt in der Richtung des Pfeils von III-III in 1. Eine Gateelektrode 2,
die mit einem Gateisolierfilm dazwischen auf einem Halbleitersubstrat 1 gebildet
ist, hat ihre obere Oberfläche
durch einen Stopperisolierfilm 5 bedeckt, der die gleiche
Breite wie die der Gateelektrode 2 aufweist. Die Seite
der Gateelektrode 2 und des Stopperisolierfilms 5 ist
durch einen Seitenwandisolierfilm 3 bedeckt.
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Die
SAC-Technik verwendet im allgemeinen für das anisotrope Ätzen eine
Mischung aus drei Gasen. Die drei Gase schließen ein sogenanntes "Abscheidungsgas", ein sogenanntes "Zurückhaltegas" und ein sogenanntes "Verdünnungsgas" ein. Das Abscheidungsgas
ist eine Mehrfachkombination aus Kohlenstoff (C)-Atomen wie C4F8, C5F8,
C4F6. Das Abscheidungsgas
wird zum Bilden eines Films des Reaktionsprodukts, eines sogenannten "Abscheidungsfilms", auf der Innenoberfläche eines
durch Ätzen
gebildeten Lochs verwendet. Der abgeschiedene Film dient zum Schützen des
Gegenstands beim Prozessierschritt vor der Entfernungswirkung durch Ätzen. Das
Zurückhaltegas
wird zum Zurückhalten
der Wirkung des Abscheidungsgases und zum Fördern des Ätzens verwendet und wird zum
Beispiel durch Sauerstoffgase wie O2 und
CO ausgeführt.
Das Verdünnungsgas
wird zur Verdünnung
der Abscheidungs- und Zurückhaltegase
verwendet.
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Während des
anisotropen Ätzens
werden die Abscheidungsfilme aufeinanderfolgend auf der Seite des
Lochs gebildet in dem Zuge, wie sich das Ätzen fortsetzt, um das Fortschreiten
der Entfernungswirkung gegenüber
der Seite zu unterdrücken,
und am Boden des Lochs setzt sich eine nach unten gerichtete Entfernung
fort, da die Entfernungswirkung gegenüber der Bildung des Abscheidungsfilms
vorherrscht. Durch Aufrechterhalten dieser Bedingung wird ein selektives Ätzen, welches
nach unten auftritt, bewirkt.
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Ein
Kurzschluß der
oben erwähnten
Art tritt vermutlich leicht auf beim Konturschnittpunkt 6,
da der Konturschnittpunkt 6 einer Ausnehmung bzw. einem
Absatz am Boden des Lochs entspricht, dabei das Abscheidungsgas
während
des anisotropen Ätzens
am ausreichenden Ausbreiten aufgrund von geometrischen Beschränkungen
hindernd, derart, daß die
Bildung des abgeschiedenen Films 7 nicht zufriedenstellend
ist. Entlang des Abschnitts II-II ist der abgeschnittene Film selbst
auf der Schulter der Transistorstruktur dick genug, um einen Kurzschluß zu verhindern,
wie in 2 gezeigt. Entlang
des Abschnitts III-III beim Durchlaufen des Konturschnittpunkts 6 ist der
abgeschnittene Film 7 jedoch nicht ausreichend gebildet,
wie in 3 gezeigt, was
dazu führt,
daß der
Seitenwandisolierfilm 3 aus SiN oder dergleichen weggeätzt wird.
Somit exponiert, wie in 4 gezeigt,
ein unerwünschtes
Entfernen des Seitenwandisolierfilms 3 die Gateelektrode 2,
die nach oben hin im Inneren überdeckt
ist, damit einen Kurzschluß verursachend.
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Auf
der Grundlage der oben beschriebenen Erkenntnisse haben die Erfinder
Verbesserungen gemacht, was zur vorliegenden Erfindung führte. Die Ausführungsformen
davon werden nun beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Auf 5 bis 7 bezugnehmend wird eine Halbleitervorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform
veranschaulicht eine relativ einfache Transistorstruktur, auf die
die vorliegende Erfindung angewandt wird. 5 zeigt eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. 6 zeigt einen
Querschnitt in der Richtung des Pfeils von VI-VI in 5. 7 ist
ein Querschnitt in der Richtung des Pfeils von VII-VII in 5. Es sollte jedoch angemerkt
werden, daß die
Querschnitte von 6 und 7 nicht exakt demjenigen
von 5 entsprechen und
haben der Einfachheit halber wie unten beschrieben im Vergleich
zur Ansicht von 5 einige
Komponenten weniger oder mehr.
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In
der Halbleitervorrichung der vorliegenden Ausführungsform überdeckt ein isolierender Trennfilm 9 teilweise
die Oberfläche
des Halbleitersubstrats 1 derart, daß die gesamte Vorrichtung bei
Betrachtung von oben in einen aktiven Bereich 14 und einen
Bereich des isolierenden Trennfilms 9 unterteilt ist. Der
aktive Bereich 14 erstreckt sich streifenartig in der Vertikalrichtung
von 5. Mindestens zwei Gateelektroden 2 sind
linear auf dem Halbleitersubstrat 1 gebildet. Jede der
zwei Gateelektroden 2 schließt einen geraden Abschnitt
ein, der sich senkrecht zur Längsrichtung
des aktiven Bereichs 14 erstreckt. Der aktive Bereich 14 wird
durch den geraden Abschnitt einer Gateelektrode 2 in einen
Sourcebereich auf einer Seite und einen Drainbereich auf der anderen
unterteilt. Somit bildet im in 5 gezeigten
Beispiel der Abschnitt des aktiven Bereichs 14 zwischen
zwei Gateelektroden 2 einen Sourcebereich, und der Rest
ist ein Drainbereich.
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Wie
in 6 und 7 gezeigt ist ein Stopperisolierfilm 5 über den
Gateelektroden 2 gebildet. Der Stopperisolierfilm 5 weist
die gleiche Größe wie die Gateelektroden 2 auf
und überdeckt
die obere Oberfläche
der Gateelektroden 2. Die Seite der Gateelektrode 2 und
des Stopperisolierfilms 5 ist durch einen Seitenwandisolierfilm 3 überdeckt.
Es sollte jedoch bemerkt werden, daß der Stopperisolierfilm 5 der
Einfachheit halber in 5 weggelassen
wird, um die Gateelektroden 2 von oben sichtbar zu machen.
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Eine
Schein- bzw. Dummyelektrode 18 ist auf dem Halbleitersubstrat 1 in
der Nähe
von jedem Ende des geraden Abschnitts von jeder Gateelektrode 2 und
bei einer Position auf der Ausdehnung des geraden Abschnitts von
jeder Gateelektrode 2 gebildet. Die Scheinelektrode 18 hat
ihre obere Oberfläche
bedeckt durch einen Stopperisolierfilm 25, der die gleiche
Größe wie die
Scheinelektrode 18 aufweist. Die Seite der Scheinelektrode 18 und
des Stopperisolierfilms 25 ist ebenfalls durch den Seitenwandisolierfilm 3 bedeckt.
Es sollte wiederum beachtet werden, daß der Stopperisolierfilm 25 in 5 der Einfachheit halber
weggelassen wird, um die Scheinelektrode 18 von oben sichtbar
zu machen.
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Wie
in 6 und 7 gezeigt ist die gesamte Vorrichtung
mit Ausnahme eines linearen Kontaktabschnitts 11 von einem
Zwischenschichtisolierfilm 20 bedeckt. In 5 ist der Einfachheit halber der Zwischenschichtisolierfilm 20 weggelassen.
In 6 und 7 ist ein lineares Kontaktloch 11u,
das eine Aussparung darstellt, welche mit einem leitfähigen Material
für den
linearen Kontaktabschnitt 11 gefüllt werden soll, in einem Zustand
vor dem Füllen
mit dem leitfähigen
Material gezeigt.
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Auf 5 zurückkehrend erstreckt sich ein
linearer Kontaktabschnitt 11 zwischen den zwei Gateelektroden 2 und
parallel zum geraden Abschnitt der Gateelektrode 2. Der
lineare Kontaktabschnitt 11 erstreckt sich auch zwischen
zwei Paaren von Scheinelektroden 18 in der Nähe der beiden
Enden der Gateelektroden 2 und schließt jenseits der Scheinelektroden 18 ab.
Der lineare Kontaktabschnitt 11 ist aus einem leitfähigen Material
gebildet und erstreckt sich nicht nur beträchtlich in der Richtung parallel
zur Oberfläche
des Halbleitersubstrats 1, sondern auch in der Richtung
senkrecht zur Oberfläche
des Halbleitersubstrats 1. Mit anderen Worten erstreckt
sich der lineare Kontaktabschnitt vertikal (d.h. senkrecht zur Papierblattebene
von 5 und in der vertikalen Richtung
von 6 und 7), dabei den Zwischenschichtisolierfilm 20 durchdringend.
Das untere Ende des linearen Kontaktabschnitts 11 ist mit
dem aktiven Bereich 14 zwischen den Gateelektroden 2 verbunden,
d.h. ist mit einem der Source- und Drainbereiche verbunden. Ferner
ist, von oben aus betrachtet, d.h. bei Berücksichtigung der Draufsicht
von 5, jeder der längeren Seiten
des durch den linearen Kontaktabschnitt 11 definierten
Rechtecks über
den Seitenwandisolierfilm 3 hinaus und im oberen Bereich
der Gate- und Scheinelektroden 2, 18 lokalisiert.
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Wie
in 5 und 7 gezeigt sind die Gateelektrode 2 und
die Scheinelektroden 18 nahe beieinander, derart, daß der Seitenwandisolierfilm 3 in
der Lücke
G zwischen der Gateelektrode 2 und der Scheinelektrode 18 kontinuierlich
verläuft.
Insbesondere der Abschnitt der Lücke
G, der im linearen Kontaktabschnitt 11 erscheint, ist mit
dem Seitenwandisolierfilm 3 so gefüllt, daß das Halbleitersubstrat 1 nicht
exponiert ist.
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Um
eine Halbleitervorrichtung mit der oben beschriebenen Struktur herzustellen,
kann ein Herstellungsverfahren gemäß einer herkömmlichen
bekannten Technik verwendet werden zum Ätzen, um die Gateelektrode 2 und
den Stopperisolierfilm 5 auf den Gateelektroden 2 zu
bilden, wobei ein Muster, das für
die Scheinelektroden 18 und den Stopperisolierfilm 25 auf
jeder Scheinelektrode 18 sorgt, zum herkömmlichen Ätzmuster
hinzugefügt
wird.
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Bei
der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit der oben beschriebenen Struktur entspricht der Bereich, wo der
Seitenwandisolierfilm 3 während des Ätzschritts zum Bilden eines
linearen Kontaktlochs 11u leicht entfernt wird, dem in 5 gezeigten Konturschnittpunkt 16,
bei dem die Kontur der Scheinelektrode 18 den Umfang des
linearen Kontaktlochs 11u schneidet, wodurch das Problem
eines Kurzschlusses gelöst
wird, der durch unerwünschte
Entfernung des Seitenwandisolierfilms 3 für die Gateelektrode 2 verursacht
wird, die für
den Betrieb beabsichtigt ist. Selbst wenn ein Kurzschluß zwischen
einer Scheinelektrode 18 und einem linearen Konturabschnitt 11 aufgrund
der Entfernung des Seitenwandisolierfilms 3 für die Scheinelektrode 18 auftritt,
stellt dies kein Problem dar, weil die Scheinelektrode 18 nichts
zu tun hat mit der Funktion bzw. dem Betrieb der Halbleitervorrichtung.
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Bei
dieser Halbleitervorrichtung besitzt ein aktiver Bereich 14 zwischen
den Gateelektroden 2, d.h. einem Bereich der Source- und
Drainbereiche, eine elektrische Verbindung über den linearen Kontaktabschnitt 11,
was eine große
Kontaktfläche
mit dem relevanten aktiven Bereich 14 sicherstellt, damit zu
einem niedrigeren Kontaktwiderstand führend. Durch Anwenden eines
linearen Kontaktabschnitts 11, der sich wie oben beschrieben
beträchtlich
lateral erstreckt, kann auch die Position des linearen Kontaktabschnitts 11,
der zur Verknüpfung
von oben verbunden werden soll, freier gewählt werden. Folglich kann eine
weiter oben lokalisierte metallische Verknüpfung freier angeordnet werden.
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Zweite Ausführungsform
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Nun
auf 8 bezugnehmend wird
eine Halbleitervorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform
veranschaulicht einen Flashspeicher-Array, auf den die vorliegende
Erfindung angewandt wird.
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Eine
Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist ähnlich
zu derjenigen der ersten Ausführungsform
insofern, als die Oberfläche
des in 8 gezeigten Halbleitersubstrats – von oben
aus betrachtet – in
einen aktiven Bereich 14 und einen isolierenden Trennfilm 9 unterteilt
wird. In der vorliegenden Ausführungsform
erstrecken sich jedoch eine Vielzahl von parallelen aktiven Bereichen 14 in
der vertikalen Richtung von 8.
Die aktiven Bereiche 14 sind durch isolierende Trennfilme 9 voneinander
getrennt. Eine Vielzahl von Gateelektroden 102 schließen jeweils
einen geraden Abschnitt ein, der sich senkrecht zur Längsrichtung
der aktiven Bereiche 14 erstreckt. Jeder aktive Bereich 14 ist
durch den geraden Abschnitt von jeder der Gateelektroden 102 in
einen Sourcebereich 4 auf der einen Seite und einen Drainbereich 15 auf
der anderen unterteilt. Ein Stopperisolierfilm 5 ist über jeder
Gateelektrode 102 gebildet. Der Stopperisolierfilm 5 hat
die gleiche Größe wie die
Gateelektrode 102 und bedeckt die obere Oberfläche der
Gateelektrode 102. Eine Seite der Gateelektrode 102 und
des Stopperisolierfilms 5 ist durch einen Seitenwandisolierfilm 3 bedeckt.
Es sollte jedoch beachtet werden, daß der Stopperisolierfilm 5 und
der Seitenwandisolierfilm in 8 weggelassen
sind, um die Geometrie der Gateelektroden 102 und des linearen
Kontaktabschnitts 111 deutlicher zu machen. Ein Ende des
geraden Abschnitts von jeder Gateelektrode 102 besitzt
einen breiten Abschnitt 102a. Eine Schein- bzw. Dummyelektrode 118 ist
ferner bei der äußeren Seite
angeordnet. Der breite Abschnitt 102a bei einem Ende von
jeder Gateelektrode 102 ist nahe genug bei der Scheinelektrode 118 lokalisiert.
Ein linearer Kontaktabschnitt 111 ist entlang der Gateelektroden 102 und
der Scheinelektroden 118 angeordnet und erstreckt sich über die Scheinelektroden 118 hinaus
aus. Jede der längeren Seiten
des durch den linearen Kontaktabschnitt 111 definierten
Rechtecks ist über
den Seitenwandisolierfilm hinaus und im oberen Bereich der Gateelektrode 102 und
jeder Scheinelektrode 118 positioniert.
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Ein
Gatekontakt 19 ist in jedem breiten Abschnitt 102a bei
einem Ende der Gateelektroden 102 bereitgestellt. Der Gatekontakt 19 ist
zur elektrischen Verbindung mit einer Verknüpfung für das Gate 102, die
oberhalb verteilt ist (d.h. über
der Papierblattebene von 8),
bereitgestellt. Ein Drainkontakt 17 ist in jedem Drainbereich 15 bereitgestellt.
Der Drainkontakt 17 ist zur elektrischen Verbindung mit
einer Verknüpfung
für den
Drain bereitgestellt, die wiederum darüber verteilt ist und gegenüber der
Verknüpfung
für das
Gate getrennt ist. In 8 sind
die Drainkontakte 17 und die Gatekontakte 19 durch Symbole "x" in den Kreisen angegeben. Eine elektrische
Verbindung mit dem Sourcebereich 4, der zwischen den beiden
Gateelektroden 102, die zentral angeordnet sind, lokalisiert
ist, wird durch den linearen Kontaktabschnitt 111 geschaffen.
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Es
gibt eine Vielzahl von gleichen Sourcebereichen 4 und eine
Vielzahl von gleichen Drainbereichen 15, die diskret in
der Querrichtung von 8 mit
dazwischengelegten Isoliertrennfilmen 9 in einer Linie
vorliegen. Der Satz von in einer Linie angeordneten Bereichen wird
als eine Gruppe von diskreten Bereichen bezeichnet.
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Obgleich
in der obigen Beschreibung das Augenmerk nur auf eine Gruppe von
diskreten Sourcebereichen 4 gerichtet ist und der integral
damit verbundene, lineare Kontaktabschnitt 111 erläutert ist, kann
es in der Praxis eine Vielzahl von Gruppen von diskreten Sourcebereichen 4 geben.
Bei einer auf die praktische Anwendung angepaßten Array-Struktur sind eine
Vielzahl von Gateelektroden 102 parallel zueinander angeordnet,
und es gibt Gruppen von diskreten Sourcebereichen 4 und
Gruppen von diskreten Drainbereichen 15 dazwischen, die
in der vertikalen Richtung von 8 alternierend
angeordnet sind. In diesem Fall ist ein linearer Kontaktabschnitt 111 für jede Gruppe
von diskreten Sourcebereichen 4 bereitgestellt.
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Wenn
eine Gruppe von ausgewählten
Bereichen aus diskreten Source- oder Drainbereichen (d.h. den Sourcebereichen
in der vorliegenden Ausführungsform)
als eine "Gruppe
von Bereichen eines speziellen Typs" bezeichnet wird, bedeckt jeder Abschnitt
einer Vielzahl von linearen Kontaktabschnitten 111 eine
Gruppe der Vielzahl von Gruppen von Bereichen eines speziellen Typs.
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Auf 9 und 10 bezugnehmend wird ein Verfahren zur
Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Grundsätzlich ist es das gleiche wie
das herkömmliche
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung; hier wird
eine Flashmemory-Struktur
veranschaulicht. Wie in 9 gezeigt
schließt
eine Gateelektrode 102 eine Steuergateelektrode 21 und
eine schwimmende Gateelektrode 22 ein. Ein ONO-Film 23 liegt
zwischen der Steuergateelektrode 21 und der schwimmenden
Gateelektrode 22. Die Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 wird
durch eine Vielzahl von Flashspeicher-Strukturen segmentiert, die
sich linear so erstrecken, daß ein exponierter
aktiver Bereich alternierend einen Sourcebereich 4 und
einen Drainbereich 15 liefert. In diesem Fall ist ein Zwischenschichtisolierfilm 20 so
gebildet, daß die
gesamte Oberfläche
bedeckt ist, bevor jeder dem Sourcebereich 4 entsprechende,
langgestreckte Bereich geätzt
wird, und das Ätzen
wird unterbrochen, bevor der Seitenwandisolierfilm 3 entfernt
ist. Auf diese Weise wird wie in 9 gezeigt ein
lineares Kontaktloch 111u gebildet. Dieses lineare Kontaktloch 111u wird
mit einem leitfähigen
Material wie Wolf ram oder Polysilicium gefüllt, dadurch einen linearen
Kontaktabschnitt 111 bildend. Ferner wird, wie in 10 gezeigt, ein Zwischenschichtisolierfilm 24 so
gebildet, daß die
gesamte obere Oberfläche
des linearen Kontaktabschnitts 111 und der Zwischenschichtisolierfilm 20 bedeckt
sind. Um einen Drainkontakt 17 von 10 zu bilden, wird ein Ätzen gegenüber der
Zwischenschichtisolierfilm 24 ausgeführt, um ihn vertikal zu durchdringen,
und die gemachte Aussparung wird mit einem Leiter gefüllt. Eine
Drainverknüpfung 27 wird
gebildet, um mit dem oberen Ende des Drainkontakts 17 elektrisch
verbunden zu sein. Da die Drainverknüpfung 27 über der Höhe des Zwischenschichtisolierfilms 24 gebildet wird,
kann eine Verknüpfung
mit dem linearen Kontaktabschnitt 111 aufgebaut werden,
was zur elektrischen Isolierung des Sourcebereichs 4 gegenüber der
Drainverknüpfung 27 oder
dem Drainkontakt 17 führt.
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Es
sollte angemerkt werden, daß die
Drainverknüpfung 27 normalerweise
als eine "Bitleitung" bezeichnet wird.
Im allgemeinen ist, wenn ein MOS-Transistor vom n-Typ als einem
Speicherzelltransistor angewandt wird, eine Bitleitung mit der Drainseite
des Speicherzelltransistors verbunden, während eine Sourceleitung mit
der Sourceseite verbunden ist. Die "Sourceseite" und "Drainseite" können
wie folgt definiert werden: Wenn der Speicherzelltransistor ein
MOS-Transistor vom n-Typ ist, ist die Seite, zu der in einen Speicherzelltransistor
während
eines Lesebetriebs ein Strom fließt, die Drainseite, während die
Seite, aus der ein Strom aus dem Speicherzelltransistor herausfließt, die
Sourceseite ist.
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Bei
der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
(siehe 8) mit der oben
beschriebenen Struktur ist der Bereich, wo der Seitenwandisolierfilm 3 während des Ätzens zum
Bilden des linearen Kontaktloches 111u leicht ent fernt werden
kann, der Konturschnittpunkt 116 von 8, bei dem die Kontur der Scheinelektrode 118 den
Umfang des linearen Kontaktlochs 111u schneidet, wodurch
das Problem eines Kurzschlusses gelöst wird, der durch unerwünschtes
Entfernen des Seitenwandisolierfilms 3 für die Gateelektrode 102,
die funktionieren soll, verursacht würde. Selbst wenn ein Kurzschluß zwischen
einem der Scheinelektroden 118 und dem linearen Kontaktabschnitt 111 aufgrund
der unerwünschten
Entfernung des Seitenwandisolierfilms 3 für die Scheinelektrode 118 auftritt,
stellt dies kein Problem dar, weil die Scheinelektrode 118 nichts zu
tun hat mit der Funktion bzw. des Betriebs der Halbleitervorrichtung.
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In
der in 10 gezeigten
beispielhaften Struktur definiert die Drainverknüpfung 27 eine erste Verknüpfung und
ist parallel zum geraden Abschnitt der Gateelektroden 102 angeordnet;
in diesem Fall wird in Betracht gezogen, daß eine Sourceverknüpfung (nicht
gezeigt) oberhalb der Drainverknüpfung 27 in
der dazu senkrechten Richtung angeordnet ist, d.h. als eine zweite
Verknüpfung
angeordnet ist, die zum geraden Abschnitt der Gateelektroden 102 senkrecht
ist. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
erstreckt sich jedoch der lineare Kontaktabschnitt 111,
der mit dem Sourcebereich verbunden ist, beträchtlich, derart, daß die zu
verknüpfende
Position willkürlich
gewählt
werden kann, was andere Wege zur Verknüpfung als die in 10 gezeigten ermöglicht.
Die Sourceverknüpfung
kann zum Beispiel als eine erste Verknüpfung definiert werden und parallel
zum geraden Abschnitt der Gateelektroden 102 angeordne
werden, und die Drainverknüpfung kann
als eine zweite Verknüpfung
definiert werden und senkrecht zum geraden Abschnitt der Gateelektroden 102 angeordnet
werden.
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Wenn
die Sourcebereiche der jeweiligen, einander benachbarten Speicherzellen,
wie jene, die sich eine Steuergateelektrode teilen, mit dazwischengelegten
Isoliertrennfilmen diskret sind, ist es nach wie vor möglich, einen
linearen Kontaktabschnitt anzuwenden, zum Beispiel in einer Art
eines Flashspeichers, wo diese Sourcebereiche mit einer Verknüpfung verbunden
sind, d.h. Flashspeicher wie NOR, DINOR, AND und dergleichen, um
einen Kurzschluß zwischen
der Gateelektrode und dem Kontaktabschnitt zu verhindern.
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Nun
werden die Größen, die
zur Anordnung eines linearen Kontaktabschnitts und weiterer Komponenten
erforderlich sind, beschrieben. 11 zeigt eine
beispielhafte Anordnung, die einen linearen Kontaktabschnitt 11 für eine Speicherzelle
eines Flashspeichers einschließt.
Das Minimum der Größe eines
linearen Kontaktabschnitts wurde für eine Speicherzelle berechnet
auf der Basis der Kenngröße F, die
als Referenz für
die Gestaltungsgröße verwendet werden
kann. "Kenngröße" bedeutet kleinstmögliche(r)
Raum und Linienbreite und wird gewöhnlich als Hauptlänge, die
der Gatelänge
eines Transistors (d.h. der Breite einer Gateelektrode) der dem
Abstand zwischen den Gateelektroden entspricht, verwendet.
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Wie
in 11 gezeigt können die
Länge von jeder
Scheinelektrode 18 und die Breite des aktiven Bereichs 14 durch
F wiedergegeben werden. Die Länge
der Überlappung
zwischen der Gateelektrode 2 und dem Isoliertrennfilm 9a sollte
bei ungefähr
0,5 F liegen in Anbetracht von Abweichungen bei der Überlappung
während
des Fotolithographieprozesses sowie der Variationen bei der Endbearbeitungsdimension.
Die Länge
der Überlappung
b zwischen dem linearen Kontaktabschnitt 11 und einer Scheinelektrode 18 in
der Längsrichtung
des linearen Kontaktabschnitts 11 (Y-Richtung) sollte ähnlich etwa
0,5 F sein. Das Ausmaß der
Lücke zwischen
der Gateelektrode 2 und der Scheinelektrode 18 ist
ebenso F, und diese Lücke
F wird gefüllt,
wobei der Seitenwandisolierfilm 3 an ihren beiden Seiten
gebildet ist; d.h. die Dicke des Seitenwandisolierfilms 3 muß F/2 oder mehr
für eine
Seite der Lücke
sein.
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Auf
der Basis der Gesamtdimension der oben beschriebenen Abschnitte
muß die
Länge der längeren Seite
des Rechtecks des linearen Kontaktabschnitts 11 (Y-Richtung)
mindestens 5 F sein; bei Verwendung von 0,18 μm-Gestaltungsregeln muß sie 0,90 μm oder mehr
sein.
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Das
obige Beispiel betrifft nur eine Speicherzelle; da die Länge einer
Speicherzelle in der Y-Richtung 2F beträgt, ist die erforderliche Länge des
linearen Kontaktabschnitts 11 in der Längsrichtung (Y-Richtung) 3F
+ N × 2F,
wobei N die Anzahl der entlang der Y-Richtung angeordneten Speicherzellen
ist.
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Die
Länge der
kürzeren
Seite des Rechtecks des linearen Kontaktabschnitts 11 (X-Richtung)
kann in Form von F + α + β ausgedrückt werden,
wobei α ein
Wert ist, der in Abhängigkeit
von der Überlappung zwischen
der Gateelektrode 2 und dem linearen Kontaktabschnitt 11 in
der X-Richtung bestimmt ist. β ist die
Breite des aktiven Bereichs 14, die selbst nach der Bildung
des Seitenwandisolierfilms 3 im aktiven Bereich 14 zwischen
den Gateelektroden 2 ungefüllt und exponiert sein muß.
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Beim
in 5 und 8 gezeigten Beispiel erstrecken sich
die Enden des linearen Kontaktabschnitts 11, 111 über die
Scheinelektrode 18, 118 hinaus und springen zwischen
diesen vor, obgleich die vorliegende Erfindung nicht auf die Anwendung
mit einem solchen Vorsprung begrenzt ist. Eines oder beide Enden des
linearen Kontaktabschnitts mag lediglich auf halbem Wege zwischen
den Scheinelektroden erstreckt sein, wie z.B. in 11 gezeigt. Es wird zum Beispiel in Betracht
gezogen, daß,
wenn irgendeine andere Komponente auf der Ausdehnung einer Scheinelektrode
lokalisiert ist und der lineare Kontaktabschnitt nicht zwischen
den Scheinelektroden hervorspringen sollte, um eine Störung mit
dieser Komponente zu vermeiden, ein Ende des linearen Kontaktabschnitts
nur auf halbem Wege zwischen den Scheinelektroden ausgedehnt sein
mag.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung müssen die
Source/Drain-Bereiche
nicht mit Verunreinigungen hoher Konzentration dotiert sein, im
Gegensatz zu dem Fall, wo die SAS angewandt wird. Somit kann das
Durchschlagsphänomen
bei der SAS zurückgedrängt werden.
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Es
sollte beachtet werden, daß die
SAS in Kombination mit der vorliegenden Erfindung angewandt werden
kann, wenn das Durchschlagsphänomen
keine Bedeutung hat.
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Somit
wird gemäß der oben
beschriebenen vorliegenden Erfindung eine Scheinelektrode in der Nähe eines
Endes einer Gateelektrode bereitgestellt, derart, daß der Bereich,
wo der Seitenwandisolierfilm während
des Ätzens
zum Bilden eines linearen Kontaktlochs unerwünscht leicht entfernt werden
kann, der Punkt ist, bei dem die Kontur der Scheinelektrode den
Umfang des linearen Kontaktlochs schneidet. Auf diese Weise beseitigt
die vorliegende Erfindung erfolgreich das Problem eines Kurzschlusses,
der durch unerwünschtes
Entfernen des Seitenwandisolierfilms für eine Gateelektrode verursacht
wird.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und veranschaulicht
wurde, sollte klar sein, daß dies
nur zur Ver anschaulichung und als Beispiel diente und nicht als
Beschränkung
zu verstehen ist, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung lediglich
durch den Inhalt der beigefügten
Ansprüche
begrenzt ist.