JP2009021546A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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- H01L29/41758—Source or drain electrodes for field effect devices for lateral devices with structured layout for source or drain region, i.e. the source or drain region having cellular, interdigitated or ring structure or being curved or angular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
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Abstract
【解決手段】LCDドライバにおいて、高耐圧MISFETでは、電界緩和用絶縁領域3上にゲート電極10bの端部が乗り上げている。そして、高耐圧MISFET上の1層目の層間絶縁膜上にソース配線あるいはドレイン配線となる配線HL1が形成されている。このとき、半導体基板1Sとゲート絶縁膜8の界面からゲート電極10bの上部までの距離をa、ゲート電極10bの上部から配線HL1が形成されている層間絶縁膜の上部までの距離をbとすると、a>bとなっている。このように構成されている高耐圧MISFETにおいて、配線HL1は、高耐圧MISFETのゲート電極10bと平面的な重なりを有しないように配置されている。
【選択図】図2
Description
に適用して有効な技術に関するものである。
まず、本実施の形態におけるLCDドライバ用の半導体チップについて説明する。図1は、本実施の形態における半導体チップCHP(半導体装置)の構成を示した平面図である。本実施の形態における半導体チップCHPは、LCDドライバである。図1において、半導体チップCHPは、例えば細長い長方形状に形成された半導体基板1Sを有しており、その主面には、例えば液晶表示装置を駆動するLCDドライバが形成されている。このLCDドライバは、LCDを構成するセルアレイの各画素に電圧を供給して液晶分子の向きを制御する機能を有しており、ゲート駆動回路C1、ソース駆動回路C2、液晶駆動回路C3、グラフィックRAM(Random Access Memory)C4および周辺回路C5を有している。
前記実施の形態1の特徴の1つは、図28に示すように、1層目の層間絶縁膜(酸化シリコン膜17)上にソース配線やドレイン配線となる配線HL1を形成し、かつ、配線HL1と高耐圧MISFETのゲート電極10bが平面的に重ならないように配線HL1を配置している点にある。図28では、高耐圧MISFETのゲート電極10bと配線HL1とが平面的に重ならない間の距離eが示されているが、本実施の形態2では、この距離eの具体的な数値例について説明する。
前記実施の形態1では、図28に示す1層目の層間絶縁膜(酸化シリコン膜17)に形成されている配線HL1と高耐圧MISFETのゲート電極10bが平面的に重ならないように配置することに特徴がある。つまり、前記実施の形態1では、1層目の層間絶縁膜を薄膜化することにより生じる問題に着目しているのであり、この1層目の層間絶縁膜を薄膜化することにより1層目の層間絶縁膜に形成される配線HL1とゲート電極10bとの耐圧が問題となる点に着目している。このとき、前記実施の形態1では、1層目の層間絶縁膜が薄膜化されていることを定量的に定義している。
前記実施の形態1では、高耐圧MISFETに本発明を適用する場合について説明したが、本実施の形態4では、抵抗素子に本発明を適用する場合について説明する。すなわち、LCDドライバには、低耐圧MISFETや高耐圧MISFETの他に、回路を構成する複数の抵抗素子も形成されている。この抵抗素子のなかには、高耐圧MISFETと同様に高い電圧が印加されるものもある。したがって、高耐圧MISFETと同様に高い電圧を使用する抵抗素子では、耐圧が問題となるのである。
前記実施の形態1では、低耐圧MISFETおよび高耐圧MISFETを形成した後、低耐圧MISFETと高耐圧MISFETを覆うように層間絶縁膜を形成し、その後、層間絶縁膜上に配線を形成する工程について説明している。本実施の形態5では、層間絶縁膜の形成工程をさらに詳しく説明する。
原料にTEOSを用いた通常のプラズマCVD法では、酸化シリコン膜51の膜厚制御性が良好である特徴を有しており、酸化シリコン膜51は、層間絶縁膜の膜厚をかせぐために形成されるものである。
2 素子分離領域
2a 素子分離溝
3 電界緩和用絶縁領域
4 p型ウェル
5 p型ウェル
6 高耐圧用低濃度不純物拡散領域
7 ゲート絶縁膜
8 ゲート絶縁膜
9 ポリシリコン膜
10a ゲート電極
10b ゲート電極
11 低耐圧用低濃度不純物拡散領域
12 サイドウォール
13 低耐圧用高濃度不純物拡散領域
14 高耐圧用高濃度不純物拡散領域
15 コバルトシリサイド膜
16 窒化シリコン膜
17 酸化シリコン膜
18a チタン/窒化チタン膜
18b タングステン膜
19a チタン/窒化チタン膜
19b アルミニウム膜
19c チタン/窒化チタン膜
20 酸化シリコン膜
21 酸化シリコン膜
22 表面保護膜
23 UBM膜
24 導体膜
30a ガラス基板
30b ガラス基板
31 フレキシブルプリント基板
32 異方導電フィルム
33 表示部
40 ポリシリコン膜
41 サイドウォール
42 プラグ
43 配線
44 配線
45 エッチング残り
45a 異物
50 酸化シリコン膜
51 酸化シリコン膜
52 酸化シリコン膜
53 配線
BMP バンプ電極
C1 ゲート駆動回路
C2 ソース駆動回路
C3 液晶駆動回路
C4 グラフィックRAM
C5 周辺回路
CHP 半導体チップ
CNT1 コンタクトホール
GL ゲート配線
HL1 配線
HL2 配線
LL1 配線
LL2 配線
PAD パッド
PLG1 プラグ
PLG2 プラグ
RES レジスト膜
Claims (25)
- (a1)半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
(a2)前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
(a3)前記ゲート電極に整合して形成されたソース領域およびドレイン領域とを有するMISFETと、
(b)前記MISFET上に形成された絶縁膜と、
(c)前記絶縁膜を貫通して前記ソース領域と電気的に接続する第1プラグと、
(d)前記絶縁膜を貫通して前記ドレイン領域と電気的に接続する第2プラグと、
(e)前記絶縁膜上に形成され、前記第1プラグと電気的に接続するソース配線と、
(f)前記絶縁膜上に形成され、前記第2プラグと電気的に接続するドレイン配線とを備え、
前記半導体基板と前記ゲート絶縁膜との界面から前記ゲート電極の上面までの距離をaとし、前記ゲート電極の上面から前記ソース配線および前記ドレイン配線が形成されている前記絶縁膜の上面までの距離をbとした場合、a>bである半導体装置であって、
前記ゲート電極と前記ソース配線が平面的に重ならないように配置され、かつ、前記ゲート電極と前記ドレイン配線が平面的に重ならないように配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記ソース配線および前記ドレイン配線は最下層の配線層を構成していることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記ソース領域内および前記ドレイン領域内には電界緩和用絶縁領域が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置であって、
前記電界緩和用絶縁領域上に前記ゲート電極の端部が乗り上げていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置であって、
前記電界緩和用絶縁領域は前記半導体基板から突き出ていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置であって、
前記電界緩和用絶縁領域は、前記半導体基板に形成された溝に絶縁材料を埋め込むことにより形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置であって、
前記電界緩和用絶縁領域は、選択酸化法により形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記絶縁膜は、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層膜より構成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記ゲート電極と電気的に接続するゲート配線は、前記ソース配線および前記ドレイン配線と同層の配線で形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項9記載の半導体装置であって、
前記ゲート配線は、前記ゲート電極と平面的に重なる領域を有していることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記MISFETの駆動電圧が20V以上であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記半導体装置は、液晶ディスプレイ装置に使用するLCDドライバであることを特徴とする半導体装置。 - (a)半導体基板に素子分離領域および電界緩和用絶縁領域を形成する工程と、
(b)前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記電界緩和用絶縁領域をそれぞれ内包するように一対の低濃度不純物拡散領域を形成する工程と、
(d)前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
(e)前記ゲート電極の両側の側壁にサイドウォールを形成する工程と、
(f)前記一対の低濃度不純物拡散領域のそれぞれに内包され、かつ、前記電界緩和用絶縁領域の外側となる領域に一対の高濃度不純物拡散領域を形成し、前記一対の低濃度不純物拡散領域の1つと、それに含まれる前記一対の高濃度不純物拡散領域の1つからなるソース領域と、前記一対の低濃度不純物拡散領域の他の1つと、それに含まれる前記一対の高濃度不純物拡散領域の他の1つからなるドレイン領域を形成する工程と、
(g)前記ゲート電極を覆うように絶縁膜を形成する工程と、
(h)前記絶縁膜を貫通して前記ソース領域に達する第1プラグを形成し、前記絶縁膜を貫通して前記ドレイン領域に達する第2プラグを形成する工程と、
(i)前記絶縁膜上に前記第1プラグと接続するソース配線を形成し、前記絶縁膜上に前記第2プラグと接続するドレイン配線を形成する工程とを備え、
前記半導体基板と前記ゲート絶縁膜の界面から前記ゲート電極の上部までの距離をaとし、前記ゲート電極の上部から前記ソース配線および前記ドレイン配線が形成されている前記絶縁膜の上面までの距離をbとした場合、a>bとなる半導体装置の製造方法であって、
前記ゲート電極と前記ソース配線が平面的に重ならないように形成し、かつ、前記ゲート電極と前記ドレイン配線が平面的に重ならないように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項13記載の半導体装置の製造方法であって、
前記ソース配線および前記ドレイン配線は、最下層の配線層を構成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項13記載の半導体装置の製造方法であって、
前記(g)工程後、前記(h)工程前に、前記絶縁膜の表面を研磨することにより、前記絶縁膜の表面を平坦化する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項13記載の半導体装置の製造方法であって、
前記(h)工程は、
(h1)前記絶縁膜に前記ソース領域に達する第1コンタクトホールおよび前記ドレイン領域に達する第2コンタクトホールを形成する工程と、
(h2)前記第1コンタクトホールの内部および前記第2コンタクトホールの内部を含む前記絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、
(h3)前記導電膜を研磨することにより前記絶縁膜上に形成されている前記導電膜を除去する一方、前記第1コンタクトホールの内部および前記第2コンタクトホールの内部に前記導電膜を残すことにより、前記第1プラグおよび前記第2プラグを形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項13記載の半導体装置の製造方法であって、
前記(h)工程は、前記ゲート電極に達する第3プラグも形成し、
前記(i)工程は、前記ソース配線および前記ドレイン配線と同層で、前記第3プラグに接続するゲート配線を形成し、
前記ゲート電極と前記ゲート配線とは、平面的に重なる領域を有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項13記載の半導体装置の製造方法であって、
前記(g)工程は、前記ゲート電極を覆うように窒化シリコン膜を形成し、前記窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成することにより、前記絶縁膜を前記窒化シリコン膜と前記酸化シリコン膜の積層膜から形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項13記載の半導体装置の製造方法であって、
前記(a)工程は、前記半導体基板に溝を形成し、前記溝に絶縁材料を埋め込むことにより、前記素子分離領域および前記電界緩和用絶縁領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項13記載の半導体装置の製造方法であって、
前記(d)工程は、前記電界緩和用絶縁領域上に前記ゲート電極の端部が形成されるように前記ゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - (a1)半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
(a2)前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
(a3)前記ゲート電極に整合して形成されたソース領域およびドレイン領域とを有するMISFETと、
(b)前記MISFET上に形成された絶縁膜と、
(c)前記絶縁膜を貫通して前記ソース領域と電気的に接続する第1プラグと、
(d)前記絶縁膜を貫通して前記ドレイン領域と電気的に接続する第2プラグと、
(e)前記絶縁膜上に形成され、前記第1プラグと電気的に接続するソース配線と、
(f)前記絶縁膜上に形成され、前記第2プラグと電気的に接続するドレイン配線とを備え、
前記ソース領域内および前記ドレイン領域内には電界緩和用絶縁領域が形成されており、
前記電界緩和用絶縁領域上に前記ゲート電極の端部が乗り上げており、
前記ゲート電極と前記ソース配線が平面的に重ならないように配置され、かつ、前記ゲート電極と前記ドレイン配線が平面的に重ならないように配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記ゲート電極と前記ソース配線との平面的に重ならない間の距離あるいは前記ゲート電極と前記ドレイン配線との平面的に重ならない間の距離は、100nm以上であることを特徴とする半導体装置。 - (a1)半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
(a2)前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
(a3)前記ゲート電極に整合して形成されたソース領域およびドレイン領域とを有するMISFETと、
(b)前記MISFET上に形成された絶縁膜と、
(c)前記絶縁膜を貫通して前記ソース領域と電気的に接続する第1プラグと、
(d)前記絶縁膜を貫通して前記ドレイン領域と電気的に接続する第2プラグと、
(e)前記絶縁膜上に形成され、前記第1プラグと電気的に接続するソース配線と、
(f)前記絶縁膜上に形成され、前記第2プラグと電気的に接続するドレイン配線とを備え、
前記第1プラグの径および前記第2プラグの径をzとし、前記ゲート電極の上面から前記ソース配線および前記ドレイン配線が形成されている前記絶縁膜の上面までの距離をbとした場合、b<2.5zである半導体装置であって、
前記ゲート電極と前記ソース配線が平面的に重ならないように配置され、かつ、前記ゲート電極と前記ドレイン配線が平面的に重ならないように配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置であって、
前記半導体基板は、前記MISFETが形成されている領域とは異なる抵抗素子形成領域を含み、
前記抵抗素子形成領域には、
(g)前記半導体基板に形成された素子分離領域と、
(h)前記素子分離領域上に形成された前記ゲート絶縁膜と、
(i)前記ゲート絶縁膜上に形成された抵抗素子となる導体膜と、
(j)前記導体膜を覆うように形成された前記絶縁膜と、
(k)前記絶縁膜を貫通して前記導体膜と電気的に接続する第4プラグと、
(l)前記絶縁膜上に形成され、前記第4プラグと電気的に接続する第1配線と、
(m)前記絶縁膜上に形成され、前記導体膜とは異なる電位が印加される第2配線とが形成され、
さらに、前記第1配線と前記第2配線とは、同層に形成されており、
前記第1配線と前記導体膜とは平面的に重なる領域を有している一方、前記第2配線と前記導体膜とは平面的に重なる領域を有していないことを特徴とする半導体装置。 - 請求項13記載の半導体装置の製造方法であって、
前記(g)工程は、
(g1)前記ゲート電極を覆うように第1絶縁膜を形成する工程と、
(g2)前記第1絶縁膜上に第2絶縁膜を形成する工程と、
(g3)前記第2絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
(g4)前記第2絶縁膜上にキャップ絶縁膜を形成する工程とを有し、
前記(g1)工程で前記第1絶縁膜を形成する際に使用するプラズマは、前記(g2)工程で前記第2絶縁膜を形成する際に使用するプラズマよりも高密度のプラズマを用いて形成し、
前記絶縁膜は、前記第1絶縁膜、前記第2絶縁膜および前記キャップ絶縁膜を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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