JP2010062182A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本願発明は高耐圧MISFETのたとえばチャネル幅方向において、厚膜ゲート酸化領域の境界をゲート電極端より内側に納めたものである。これにより低くなったゲート電極部にゲート・コンタクトを配置し、厚膜境界がゲート電極端より内側でかつ、ゲート・コンタクトとチャネル端との間にくることとなる。
【選択図】図2
Description
さらに、厚膜境界を電極下部に収めたことで、電極端とウエル給電リング(P型高濃度ガードリング・コンタクト領域またはN型高濃度ガードリング・コンタクト領域)の間に設けていた境界からの余裕が不要となり、ウエル給電リングをMISFETに近づけることができ、素子を小さくできる。
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
(a)第1の主面及び第2の主面を有する半導体基体;
(b)前記第1の主面側に形成された第1のMISFET群;
(c)前記第1の主面側に形成され、前記第1のMISFET群よりも耐圧が低い第2のMISFET群、
ここで、前記第1のMISFET群に属する各MISFETは、以下を含む:
(i)前記第1の主面の表面領域に、第1のチャネル領域を挟んで対向するように形成された第1のソース領域および第1のドレイン領域;
(ii)前記第1の主面上において、第1のチャネル領域上を覆い、前記第1のチャネル領域の全周において第1のフィールド絶縁膜上に至るCVDによる第1のゲート絶縁膜;
(iii)前記第1のチャネル領域上を覆うように、前記第1のゲート絶縁膜上に形成され、前記第1のゲート絶縁膜が被覆する第1のゲート絶縁膜被覆領域の外部に至る第1のゲート電極膜;
(iv)前記第1のゲート絶縁膜被覆領域の外部の前記第1のゲート電極膜上に設けられた第1のゲート・コンタクト部。
(i)前記第1の主面の第2のチャネル領域上に形成された熱酸化による第2のゲート絶縁膜。
(a)第1の主面及び第2の主面を有する半導体基体;
(b)前記第1の主面側に形成された第1のMISFET群;
(c)前記第1の主面側に形成され、前記第1のMISFET群よりも耐圧が低い第2のMISFET群、
ここで、前記第1のMISFET群に属する各MISFETは、以下を含む:
(i)前記第1の主面の表面領域に、第1のチャネル領域を挟んで対向するように形成された第1のソース領域および第1のドレイン領域;
(ii)前記第1の主面上において、第1のチャネル領域上を覆い、前記第1のチャネル領域の全周において第1のフィールド絶縁膜に連結する熱酸化による第1のゲート絶縁膜;
(iii)前記第1のゲート絶縁膜とその周辺の前記第1のフィールド絶縁膜の厚い部分によって形成された絶縁膜台地領域;
(iv)前記第1のチャネル領域上を覆うように、前記第1のゲート絶縁膜上に形成され、前記絶縁膜台地領域の外部に至る第1のゲート電極膜;
(v)前記絶縁膜台地領域の外部の前記第1のゲート電極膜上に設けられた第1のゲート・コンタクト部。
(i)前記第1の主面の第2のチャネル領域上に形成された熱酸化による第2のゲート絶縁膜。
1.本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
図1は本願発明の一実施の形態の半導体集積回路装置の半導体チップ上面全体レイアウト図である。図94は図1の半導体チップ内のデバイス及び回路構成を示すデバイス・回路構成分類図である。これらに基づいて、本願の各実施の形態の半導体集積回路装置のデバイス・回路構成等を説明する。
図2は本願発明の一実施の形態の半導体集積回路装置の高耐圧部NチャネルMISFET(CVDゲート絶縁膜方式による基本構造)の上面レイアウト図である。図3は図2のA−A’断面図である。図4は図2のB−B’断面図である。図5は図2の高耐圧部NチャネルMISFETに対応する低耐圧部NチャネルMISFETの図2のB−B’断面に対応する部分の断面図である。これらに基づいて、本願の一実施の形態における半導体集積回路装置の概要を説明する。
高耐圧の素子(具体的には、動作電圧が28Vから30V程度のものを例にとり説明する)を多く搭載するLCDドライバ用ICでは、現状の最先端製品は130nmテクノロジ・ノードに対応するので、130nmプロセスを例にとり具体的に説明する(他のセクションでも同じ)。
図43は本願発明の一実施の形態の半導体集積回路装置の高耐圧部NチャネルMISFET(CVDゲート絶縁膜方式による基本構造1の変形例)の上面レイアウト図である。図44は図43のE−E’断面図である。
図45は本願発明の他の実施の形態の半導体集積回路装置の高耐圧部NチャネルMISFET(熱酸化ゲート絶縁膜方式によるデバイス構造2)の上面レイアウト図である。図90は図45のF−F’断面に対応するデバイス断面図である。
図91は本願発明の他の実施の形態の半導体集積回路装置の高耐圧部NチャネルMISFET(CVDゲート絶縁膜方式によるデバイス構造2の変形例)の上面レイアウト図である。図92は図91のH−H’断面に対応するデバイス断面図である。
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
1a (半導体集積回路チップまたは半導体基体の)第1の主面またはデバイス面
1b (半導体集積回路チップまたは半導体基体の)第2の主面または裏面
1c 半導体集積回路チップ内CMISFET回路
2 ゲート・ドライバ
3 電源回路
4 メモリ回路
5 ソース・ドライバ
6 コントローラ
7 不揮発性ヒューズ
8 高耐圧MISFETのゲート・コンタクト部(第1のゲート・コンタクト部)
9 低耐圧MISFETのゲート絶縁膜(第2のゲート絶縁膜)
10 高耐圧ゲート絶縁膜のないポリシリコン・ゲート電極上の領域
10r 高耐圧ゲート絶縁膜等の基板上面から突出した厚い絶縁膜のないポリシリコン・ゲート電極上の領域
11 P型シリコン単結晶基板(またはウエハ)
11a P型シリコン単結晶基板またはウエハの上面(または製造工程途中のウエハの最上面)
12 高耐圧MISFETのチャネル領域
13 低耐圧MISFETのチャネル領域
14 高耐圧ゲート絶縁膜または第1のゲート絶縁膜(第1の高耐圧ゲート絶縁膜被覆領域またはゲート絶縁膜被覆領域)
14m 高耐圧ゲート絶縁膜選択除去時のレジスト膜
14r 高耐圧ゲート絶縁膜選択除去時のレジスト被覆領域(またはゲート絶縁膜とその周辺のフィールド絶縁膜が構成する絶縁膜台地領域)
15n 高耐圧MISFETのN型ポリシリコン・ゲート電極(第1のゲート電極膜)
15p 高耐圧MISFETのN型ポリシリコン・ゲート電極
15a 高耐圧MISFETのポリシリコン・ゲート電極の上面(上段)
15b 高耐圧MISFETのポリシリコン・ゲート電極の上面(下段)
16hn 高耐圧MISFETのN型ソース・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
16hp 高耐圧MISFETのP型ソース・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
16n 低耐圧MISFETのN型ソース・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
16p 低耐圧MISFETのP型ソース・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
17hn 高耐圧MISFETのN型ドレイン・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
17hp 高耐圧MISFETのP型ドレイン・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
17n 低耐圧MISFETのN型ドレイン・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
17p 低耐圧MISFETのP型ドレイン・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
18 低耐圧MISFETのゲート・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
18h 高耐圧MISFETのゲート・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
19hn 高耐圧MISFETのN型ガードリング・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
19hp 高耐圧MISFETのP型ガードリング・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
19n 低耐圧MISFETのN型ガードリング・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
19p 低耐圧MISFETのP型ガードリング・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
20n 低耐圧MISFETのNウエル・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
20p 低耐圧MISFETのPウエル・コンタクト電極(または、それに対応するコンタクト・ホール)
21 チャネル領域にほぼ対応するフィールド絶縁膜開口部
22 サイド・ウォール絶縁膜
23 窒化シリコン膜(エッチ・ストップ膜)
24 プリ・メタル層間絶縁膜
25n 低耐圧MISFETのN型ポリシリコン・ゲート電極
25p 低耐圧MISFETのP型ポリシリコン・ゲート電極
25a 低耐圧MISFETのN型ポリシリコン・ゲート電極の上面
26n N型高濃度ソース・コンタクト領域(ソース・コンタクト部)
26p P型高濃度ソース・コンタクト領域(ソース・コンタクト部)
27n N型高濃度ドレイン・コンタクト領域(ドレイン・コンタクト部)
27p P型高濃度ドレイン・コンタクト領域(ドレイン・コンタクト部)
29n N型高濃度ガードリング・コンタクト領域(Nウエル給電リング)
29p P型高濃度ガードリング・コンタクト領域(Pウエル給電リング)
30n Nウエル・コンタクト領域
30p Pウエル・コンタクト領域
31 低耐圧Pチャネル・デバイス領域
32 低耐圧Nチャネル・デバイス領域
33 高耐圧Pチャネル・デバイス領域
34 高耐圧Nチャネル・デバイス領域
36n 高耐圧MISFETのN型ソース領域(第1のソース領域)
36p 高耐圧MISFETのP型ソース領域
37n 高耐圧MISFETのN型ドレイン領域(第1のドレイン領域)
37p 高耐圧MISFETのP型ドレイン領域
39 高耐圧部P型ガードリング領域(P型分離ウエル)
40 高耐圧部N型ガードリング領域(N型分離ウエル)
41 低耐圧部N型ガードリング領域
51 高耐圧MISFET群
52 低耐圧MISFET群
53 高耐圧PチャネルMISFET群
54 高耐圧NチャネルMISFET群(第1のMISFET群)
55 低耐圧PチャネルMISFET群
56 低耐圧NチャネルMISFET群(第2のMISFET群)
63 高耐圧PチャネルMISFET
64 高耐圧NチャネルMISFET
65 低耐圧PチャネルMISFET
66 低耐圧NチャネルMISFET
71 第1層層間絶縁膜
72 第1層スルーホール・コンタクト電極(第1層メタル・プラグ)
73 最上層層間絶縁膜
74 最上層スルーホール・コンタクト電極(最上層メタル・プラグ)
75 ファイナル・パッシベーション膜
76 アンダー・バンプ・メタル層
77 金バンプ電極
78 ライナー酸化シリコン膜
79 CMPストッパ用窒化シリコン膜
81 高耐圧部
82 低耐圧部
C1 STI端部
HNLD N型中間濃度領域(高耐圧NチャネルMISFETのソース・ドレイン領域等)
HNW N型ディープ・ウエル領域
HPLD P型中間濃度領域(高耐圧PチャネルMISFETのソース・ドレイン領域等)
HPW P型ディープ・ウエル領域
Lg チャネル長
M1 第1アルミニウム系配線
MP パッド層アルミニウム系配線
NLD (低耐圧NチャネルMISFETの)N型ソース・ドレイン・エクステンション領域
NSD N型高濃度不純物領域(N型ソース・ドレイン等のコンタクト領域)
NW N型ウエル領域(Pチャネル・デバイスのためのN型ウエル等の領域)
PLD (低耐圧PチャネルMISFETの)P型ソース・ドレイン・エクステンション領域
PSD P型高濃度不純物領域(P型ソース・ドレイン等のコンタクト領域)
PW P型ウエル領域(Nチャネル・デバイスのためのP型ウエル等の領域)
STI フィールド絶縁膜
STI1 第1のフィールド絶縁膜
STI1a 第1のフィールド絶縁膜の厚い部分
STI1b 第1のフィールド絶縁膜の薄い部分
Wg チャネル幅
Claims (20)
- 以下を含む半導体集積回路装置:
(a)第1の主面及び第2の主面を有する半導体基体;
(b)前記第1の主面側に形成された第1のMISFET群;
(c)前記第1の主面側に形成され、前記第1のMISFET群よりも耐圧が低い第2のMISFET群、
ここで、前記第1のMISFET群に属する各MISFETは、以下を含む:
(i)前記第1の主面の表面領域に、第1のチャネル領域を挟んで対向するように形成された第1のソース領域および第1のドレイン領域;
(ii)前記第1の主面上において、第1のチャネル領域上を覆い、前記第1のチャネル領域の全周において第1のフィールド絶縁膜上に至るCVDによる第1のゲート絶縁膜;
(iii)前記第1のチャネル領域上を覆うように、前記第1のゲート絶縁膜上に形成され、前記第1のゲート絶縁膜が被覆する第1のゲート絶縁膜被覆領域の外部に至る第1のゲート電極膜;
(iv)前記第1のゲート絶縁膜被覆領域の外部の前記第1のゲート電極膜上に設けられた第1のゲート・コンタクト部。 - 前記1項の半導体集積回路装置において、前記第1のゲート・コンタクト部は、ゲート幅方向に設けられている。
- 前記1項の半導体集積回路装置において、前記第1のゲート・コンタクト部は、ゲート長方向に設けられている。
- 前記1項の半導体集積回路装置において、前記第2のMISFET群に属する各MISFETは、以下を含む:
(i)前記第1の主面の第2のチャネル領域上に形成された熱酸化による第2のゲート絶縁膜。 - 前記1項の半導体集積回路装置において、前記第1のゲート電極膜の両端部の一部は、ゲート長方向において前記第1のゲート絶縁膜上にある。
- 前記1項の半導体集積回路装置において、前記第1のゲート電極膜は、前記第1のゲート絶縁膜の全域を覆う。
- 前記1項の半導体集積回路装置において、前記第1のゲート絶縁膜の端部は、全周において前記第1のフィールド絶縁膜上にある。
- 前記1項の半導体集積回路装置において、前記第1のゲート・コンタクト部は、第1の径を有する単数又は複数のメタル・プラグによってコンタクトが形成されている。
- 前記1項の半導体集積回路装置において、前記第2のMISFET群に属する各MISFETの第2のゲート・コンタクト部は、前記第1の径を有するメタル・プラグによってコンタクトが形成されている。
- 前記1項の半導体集積回路装置において、前記第1のMISFET群に属する各MISFETの第1のソース・コンタクト部およびドレイン・コンタクト部は、前記第1の径を有するメタル・プラグによってコンタクトが形成されている。
- 以下を含む半導体集積回路装置:
(a)第1の主面及び第2の主面を有する半導体基体;
(b)前記第1の主面側に形成された第1のMISFET群;
(c)前記第1の主面側に形成され、前記第1のMISFET群よりも耐圧が低い第2のMISFET群、
ここで、前記第1のMISFET群に属する各MISFETは、以下を含む:
(i)前記第1の主面の表面領域に、第1のチャネル領域を挟んで対向するように形成された第1のソース領域および第1のドレイン領域;
(ii)前記第1の主面上において、第1のチャネル領域上を覆い、前記第1のチャネル領域の全周において第1のフィールド絶縁膜に連結する熱酸化による第1のゲート絶縁膜;
(iii)前記第1のゲート絶縁膜とその周辺の前記第1のフィールド絶縁膜の厚い部分によって形成された絶縁膜台地領域;
(iv)前記第1のチャネル領域上を覆うように、前記第1のゲート絶縁膜上に形成され、前記絶縁膜台地領域の外部に至る第1のゲート電極膜;
(v)前記絶縁膜台地領域の外部の前記第1のゲート電極膜上に設けられた第1のゲート・コンタクト部。 - 前記11項の半導体集積回路装置において、前記第1のゲート・コンタクト部は、ゲート幅方向に設けられている。
- 前記11項の半導体集積回路装置において、前記第1のゲート・コンタクト部は、ゲート長方向に設けられている。
- 前記11項の半導体集積回路装置において、前記第2のMISFET群に属する各MISFETは、以下を含む:
(i)前記第1の主面の第2のチャネル領域上に形成された熱酸化による第2のゲート絶縁膜。 - 前記11項の半導体集積回路装置において、前記第1のゲート電極膜の両端部の一部は、ゲート長方向において前記絶縁膜台地領域上にある。
- 前記11項の半導体集積回路装置において、前記第1のゲート電極膜は、前記絶縁膜台地領域の全域を覆う。
- 前記11項の半導体集積回路装置において、前記絶縁膜台地領域の端部は、全周において前記第1のフィールド絶縁膜上にある。
- 前記11項の半導体集積回路装置において、前記第1のゲート・コンタクト部は、第1の径を有する単数又は複数のメタル・プラグによってコンタクトが形成されている。
- 前記11項の半導体集積回路装置において、前記第2のMISFET群に属する各MISFETの第2のゲート・コンタクト部は、前記第1の径を有するメタル・プラグによってコンタクトが形成されている。
- 前記11項の半導体集積回路装置において、前記第1のMISFET群に属する各MISFETの第1のソース・コンタクト部およびドレイン・コンタクト部は、前記第1の径を有するメタル・プラグによってコンタクトが形成されている。
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