JP2521006B2 - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路の製造方法

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JP2521006B2
JP2521006B2 JP4147895A JP14789592A JP2521006B2 JP 2521006 B2 JP2521006 B2 JP 2521006B2 JP 4147895 A JP4147895 A JP 4147895A JP 14789592 A JP14789592 A JP 14789592A JP 2521006 B2 JP2521006 B2 JP 2521006B2
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リー クォーファ
ジョン ナジー ウィリアム
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices
    • H10B10/15Static random access memory [SRAM] devices comprising a resistor load element
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    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路および
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】静的半導体メモリは、(DRAMすなわ
ち動的ランダムアクセスメモリと異なり、)記憶されて
いるデータの維持のための周期的リフレッシュ信号を必
要としないため、SRAM(“静的ランダムアクセスメ
モリ”)と称される。SRAM内のビット状態は、“フ
リップフロップ”と称される回路を形成する一対の交差
結合(cross-coupled)インバータ内に記憶される。
【0003】フリップフロップ回路の二つの出力のそれ
ぞれの電圧は、回路の動作が一つの出力を高電位に、他
方の出力を低電位にするため、二つの可能な電圧値のう
ち一つの電圧においてのみ安定である。フリップフロッ
プは回路に電力が供給される限り、与えられた状態を維
持するが、十分な振幅のトリガ電圧や、適当な入力まで
の時間間隔が与えられると、状態変化する(すなわちフ
リップする)ようにできる。
【0004】SRAMが改良されるに伴い、その密度が
増加してきている。密度増加のほとんどが、より小さい
線幅の使用に起因する。線幅が1ミクロンを下回ると、
ステッパーレンズ非点収差による問題のために、不可能
でないにしても、回路の全印刷部分において一定の線幅
を維持することが極めて困難になる。しばしば、ある方
向の線は、他の方向の線より一貫して大きい幅を有す
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般的なSRAMセル
は、上述のリソグラフィー法によって形成されるゲート
を利用する。上述の線幅の変化は、ゲートの大きさに影
響し、従って素子動作および最終的にはセル動作に影響
を及ぼす。
【0006】もう一つの設計上の問題は、アクセストラ
ンジスタの一つを、適当なプルダウントランジスタに接
続する方法についてである。接続はしばしば、ゲート上
の窒化物上部層、および追加の処理ステップを必要とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、アクセストラ
ンジスタとプルダウントランジスタの間の相互接続を含
む。本実施例は、ゲート構造、ゲート近隣のソースまた
はドレーン、ゲートを被覆する第一の絶縁材料、第一の
絶縁材料を被覆する第一の材料層、および第一の材料層
を少なくとも部分的に被覆する第二の絶縁材料を含む。
第一および第二の絶縁材料はそれぞれ第一および第二の
開口部を有し、それらの開口部は共にソースまたはドレ
ーン領域を露出させる。第二の材料層は第二の絶縁材料
を部分的に被覆し、ソースまたはドレーン領域と第一の
材料層とに接続している。
【0008】第一および第二の材料層はポリシリコンで
ある。第一の層は一つのプルダウントランジスタのゲー
トに接続し、続いて行われるエッチングに際して他のプ
ルダウントランジスタのゲートを遮蔽する。第二の層
は、他の機能も行う一方、第一の層および一つのアクセ
ストランジスタのドレーンに接続され、従って接点(例
えば図1の符号15)を形成する。
【0009】
【実施例】図1に示され、実質的に二つのインバータを
含むSRAMセルは、フリップフロップとして動作す
る。ゲート19および21を有するトランジスタは、ア
クセストランジスタとして動作する。例えば、トランジ
スタ19が作動している場合、接点17に現れる論理1
は接点15に伝送される。接点15はプルダウントラン
ジスタ23のゲートに接続されている。プルダウントラ
ンジスタ23は導電状態になり、接点13に論理0を与
える。
【0010】接点13の低い論理状態はプルダウントラ
ンジスタ25を停止させる。結果として接点15におい
て、負荷27を通して論理1が観測される。従って連動
するトランジスタ23および25はラッチ回路として機
能する。接点13または15に低論理(0)または高論
理(1)が与えられると、それは回路によって、動的に
増幅された状態に維持される。
【0011】図1の回路には多くの実施形態があるが、
ここでは、図1の回路が小さいセル内において動作し、
なおかつ良好な動作特性を示すことを目的として以下の
実施例を説明する。
【0012】前述のように、SRAM設計の問題点のた
めに、しばしばアクセストランジスタおよびプルダウン
トランジスタのゲートを、種々の方向に延長せざるをえ
ない。しかし、通常半導体製造において使用されるリソ
グラフィーのステッパーレンズにおける非点収差によ
り、ゲートを異なる方向に延長した場合にゲート幅が変
化してしまう。この理由は、多くのステッパーレンズ
は、特定の物体方向に対する焦点面が平面状であり、他
の方向よりも光軸対ウェーハの傾きの少ない非点収差像
面湾曲を示すからである。
【0013】本発明は、全ての素子ゲートを一つの方向
(一般に非点収差の影響が最も少ない方向)に延長させ
ることによって、非点収差の問題を解決する。非点収差
像面湾曲の検出および測定方法は、“潜像を利用した半
導体集積回路製造方法(Semiconductor Integrated Cir
cuit Fabrication Utilizing Latent Imaging)”と題
する、本出願人による米国特許出願番号第664,18
7号に記載されている。
【0014】図2において、各チノックス(thinox)領
域の下には適当な半導体接合が存在する。説明の便宜
上、種々のチノックス領域が図1の接点に関連するとす
る。図2から5のゲートおよびチノックス領域は、一般
に一定縮尺で描かれている。(図2から5において、中
間レベルの酸化物層およびゲート酸化物が省略されてい
る。)さらに図2において、拡大されたポリシリコンラ
ンディングパッドが省略されている。
【0015】図2において、ポリシリコンストライプ2
0は図1の回路図のゲート19および20を構成する。
図1の回路図の接点17および11は図2において、そ
れぞれ対応するチノックス領域によって示される。同様
に図1の接点15および13も、図2において対応する
チノックス領域によって示される。図2のポリシリコン
ストライプ25は、図1の左側のプルダウントランジス
タ25のゲートである。
【0016】図2において、ポリシリコンストライプ2
5はポリシリコンストライプ20に平行である。同様に
図2のポリシリコンストライプ23は、図1の回路の右
側のプルダウントランジスタ23のゲートに対応する。
ポリシリコンストライプ23はポリシリコンストライプ
25および20に平行である。従って全てのゲートは平
行に設計される。ゲート25は接点15とVSS領域の
間に、ゲート23は接点13とVSS領域の間にある。
【0017】ゲートは、どの方向においても非点収差が
好ましくなるように設計される。レンズの非点収差は、
試験パターンラインの設置や、どの方向において非点収
差が最も良好であるかを決定するSEM分析を含む種々
の技術によって評価される。
【0018】さらに、前述の米国特許出願番号第66
4,187号に記載されている、ホトレジスト内の潜像
の評価も行われる。適切な方向が決定され、ステッパー
レンズが選択された方向の物体のために活用された後、
図2に従ったセル設計が行われる。
【0019】図3は、三つのポリシリコンストライプ2
0、25および23示している点において図2に類似し
ている。しかし図3にはポリシリコンパッド26、28
が追加される。便宜上、ポリシリコンパッド26、28
はポリシリコンストライプ20、25および23と同時
に形成される。
【0020】パッド26および28は、大きさや位置に
おいていくらかポリシリコンストライプ20、23およ
び25と異なるが、それらの存在と位置はSRAMセル
のトランジスタの動作に影響しない。
【0021】本発明において特に重要ではないが、一般
に本実施例のポリシリコンゲートは全てケイ化物であ
る。
【0022】図3および4によって、平行ゲートによる
セル設計の可能性が示される。図4において、追加され
た層は従来“ポリ2”と称される。酸化物層が図2のゲ
ートレベルポリ1上に堆積され、ポリ2層とランディン
グパッド28の間の接続のために、上部の酸化物層内の
ランディングパッド28に適当な開口部が設けられる。
図4においてパターンが描かれたポリシリコンパッド3
1、33、および35が形成される。
【0023】ポリシリコンパッド31および33は、続
いて行われるビットライン接続のために、拡大されたラ
ンディングパッドを提供する。ポリシリコン層35はウ
ィンドウを通してポリシリコンパッド28に接続され
る。ポリシリコン層35は、ゲート25に対して、いか
なる直接的電気接続も形成しない。ポリシリコン層35
は続いて行われるエッチングからゲート25を保護す
る。
【0024】ポリシリコン層35はまた、チノックス領
域15を部分的に被覆する。しかし中間レベル酸化物層
(図6の符号51)の存在のため、この製造段階では、
ポリシリコン層35とチノックス領域15の間は電気的
に接続されていない。ポリシリコン層35の存在によ
り、ゲート25をチッ化物のような保護材料で被覆する
必要がなくなる。
【0025】保護ポリシリコン層35の存在によって、
僅かな不整列はポリシリコン層35に接続するだけでゲ
ート25を損傷しないため、連続するウィンドウをチノ
ックス領域15に整列させる必要はない。
【0026】図6に、ポリシリコン層35がゲート25
と、チノックス領域15の一部を被覆する様子が示され
る。酸化物層51(図2から5には示されていない)
は、ポリシリコン層35がチノックス領域15付近の接
合点に接続することを防ぐ。さらに、もう一つの酸化物
層53がポリシリコン層35上に堆積される。
【0027】図4に示される構造が製造された後、図5
においてもう一つの酸化物層(例えば図6、7の53)
が堆積され、適当な位置にウィンドウが設けられ、第三
のポリシリコン層60が堆積され、パターンが描かれ
る。特に、チノックス領域13上に一つ、チノックス領
域15上に一つ、合計二つのウィンドウが設けられる。
【0028】第三のポリシリコン層60は、図5に示す
ように堆積され、パターンが描かれる。ポリシリコン層
60の一部分41は、チノックス領域13上に堆積され
た場合、ポリシリコンパッド26を介してポリシリコン
ゲート25とチノックス領域13の間の電気的接続を提
供する。従って、ポリシリコンパッド41は、図1にお
いて左側のプルダウントランジスタと接点13の間の交
差接続を提供する。
【0029】ポリシリコン層60の一部分43は、ポリ
シリコン層35とポリシリコンパッド28間の接続を介
して、ウィンドウ100が設置されている接点(チノッ
クス15)と、ゲート23の間の電気的接続を提供す
る。
【0030】図7に、ポリシリコン層43がチノックス
領域15とゲート23の間に電気的接続を提供する様子
が示される。図7の構造は、酸化物層53内にウィンド
ウが設置され、層60のポリシリコン部分43が堆積さ
れた後の図6の構造である。図7の構造はいくつかの利
点を有する。ポリシリコン層35は、ウィンドウ設置過
程におけるエッチングから、ゲート25を保護する。
【0031】酸化物層53内に設置されたウィンドウ1
00は正確な位置にある必要がない。すなわち、ウィン
ドウの大きさは、チノックス領域15の大きさを越え、
ゲート25上に延長している。しかし、保護ポリシリコ
ン層35のため、ゲート25を損傷する危険はない。さ
らに図7によると、ポリシリコン部分43はポリシリコ
ン層35および接合点15に接続している。従って図5
における、ポリシリコン層43は図1のゲート23と接
点15の間の必要な相互接続を提供する。
【0032】図5において、ポリシリコン層60の一部
分45は、VCCラインを形成するために、VSS領域
46上に形成される。(ポリシリコン部分41、43お
よび45は、層60の一部分として同時に形成される
が、説明の便宜上個別に称する。)
【0033】最終的に、選択的にパッドをドーピング
し、符号で示す領域内のドーピングされない部分を除去
して抵抗負荷を構成することにより、ポリシリコン部分
43および41内に、負荷27および29がそれぞれ形
成される。ドーピングはマスクを使用して行われる。
【0034】金属ビットラインが、ポリシリコンランデ
ィングパッド31および33の付近のランディングパッ
ドに取り付けられる。ランディングパッドは、ビットラ
インのためのマスクの大きな不整合に対応できる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば比
較的均一な幅のゲートが製造可能である。さらに第一お
よび第二のポリシリコン導電層がソース/ドレーンに接
続されるため、アクセストランジスタとプルダウントラ
ンジスタの間の接点が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的なSRAMセルを示す回路図である。
【図2】本発明による素子の、ポリシリコンゲートおよ
びチノックス領域の概略を示す上視図である。
【図3】本発明による素子の、ポリシリコンゲートおよ
びチノックス領域の概略を示す上視図である。
【図4】ポリシリコンの追加層が堆積された図3のセル
の上視図である。
【図5】ポリシリコンの追加層が堆積された図3のセル
の上視図である。
【図6】図5の素子の部分的断面図である。
【図7】図5の素子の部分的断面図である。
【符号の説明】
11 接点 13 接点 15 接点 17 接点 19 アクセストランジスタ(ゲート) 21 アクセストランジスタ(ゲート) 23 プルダウントランジスタ(ゲート) 25 プルダウントランジスタ(ゲート) 27 負荷 29 負荷 31 ポリシリコンランディングパッド 33 ポリシリコンランディングパッド 35 ポリシリコンランディングパッド(ポリシリコン
層) 41 ポリシリコン層一部分 43 ポリシリコン層一部分 45 ポリシリコン層一部分 46 VSS領域 51 中間レベル酸化物層 53 酸化物層 60 ポリシリコン層 100 ウィンドウ
フロントページの続き (72)発明者 クォーファ リー アメリカ合衆国 18106 ペンシルヴァ ニア ウェスコスヴィル、カントリー クラブ ロード 1308 (72)発明者 ウィリアム ジョン ナジー アメリカ合衆国 18017 ペンシルヴァ ニア ベツレヘム、マジソン アヴェニ ュー 2475 (72)発明者 ジャンミー サン アメリカ合衆国 18103 ペンシルヴァ ニア アレンタウン、バーンサイド ロ ード 1109 (56)参考文献 特開 平3−16261(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集積回路の臨界幅の線に対して非点収差
    的に望ましい方向を決定するためにリソグラフィー装置
    を評価するステップと、 前記臨界幅の線が互いに平行で前記非点収差的に望まし
    い方向に延びるように前記集積回路を製造するステップ
    とからなることを特徴とする半導体集積回路の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 ポリシリコンの第1、第2、第3スト
    ライプ(20,25,23)を第1活性領域(15)と
    第2活性領域(13)上に形成するステップと、 ポリシリコンの第1パッド(35)を形成するステッ
    プと、 ポリシリコンの第2パッド(60)を形成するステッ
    プとからなり、 前記第1、第2、第3ストライプ(20,25,23)
    は、互いに平行であり、 前記第1ストライプ(20)は、第1活性領域(15)
    と第2活性領域(13)上に広がり、 前記第2ストライプ(25)は、第1活性領域(15)
    上に広がり、 前記第3ストライプ(23)は、第2活性領域(13)
    上に広がり、 前記第1パッド(35)は、第3ストライプ(23)と
    接触し、第2ストライプ(25)上に広がり、 前記第2パッド(60)は、前記第1パッド(35)に
    接触し、前記第1活性領域(15)に接触することを特
    徴とする請求項1記載の方法。
JP4147895A 1991-05-16 1992-05-15 半導体集積回路の製造方法 Expired - Lifetime JP2521006B2 (ja)

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DE (1) DE69218035T2 (ja)
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KR920022536A (ko) 1992-12-19
ES2098448T3 (es) 1997-05-01
US5334541A (en) 1994-08-02
EP0514094A2 (en) 1992-11-19
DE69218035D1 (de) 1997-04-17
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DE69218035T2 (de) 1997-06-19
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