JP4231212B2 - Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置およびその製造技術に関し、特に、配線上のノイズを低減するための容量の形成に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路を構成する半導体素子は、配線を介して接続される。この配線には、種々のノイズが印加され得るため、このノイズの影響を低減し、集積回路の動作精度、例えば、動作速度を確保する必要がある。
【0003】
特に、入出力回路の切り替え時には、電源電位(VDD)や接地電位(GND)を供給するための配線(電源配線や接地配線)に、ノイズが生じ易く、所望の回路動作を妨げていた。
【0004】
このようなノイズの低減対策として、電源配線と接地配線との間にMOS(Metal Oxide Semiconductor)構造のキャパシタ(デカップリングキャパシタ)を接続する方法、例えば、MOSトランジスタのソース、ドレイン領域と接地配線を接続し、MOSトランジスタのゲート電極に電源配線を接続する方法が採用されている。このMOSキャパシタは、半導体集積回路を構成するMOSトランジスタと同様に形成することができる。
【0005】
前述のようなMOSキャパシタについては、例えば、IBM J. RES. DEVELOP. VOL. 41 NO. 4/5 JULY/SEPTEMBER 1977 P489-501、特開平7−135301号公報および特開平10−12825号公報に記載されている。これらの公報に記載されているMOSキャパシタは、チップ外周部に形成され、また、IBM J. RES. DEVELOP. VOL. 41 NO. 4/5 JULY/SEPTEMBER 1977 P489-501記載のMOSキャパシタには、ゲート酸化膜に欠陥が生じた場合の対策用にフューズが接続されている。
【0006】
一方、SRAM(Static Random Access Memory)メモリセルにおいて、α線によるソフトエラーの低減のため、メモリセルに容量を付加する方法が採用されている。α線によるソフトエラーとは、外界の宇宙線に含まれるα線やLSIのパッケージ材料中に含まれる放射性原子から放出されるα線が、メモリセル内に入り、メモリセル中に保存されている情報を破壊する現象である。
【0007】
例えば、SRAMメモリセルは、1ビットの情報を記憶するフリップフロップ回路と2個の情報転送用MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)とで構成される。
【0008】
このメモリセル中の情報蓄積部(前記フリップフロップ回路の入出力部)に容量を付加し、α線によるソフトエラーを低減するのである。
【0009】
前述のような情報蓄積部の容量については、例えば、IEDM 1988 P205に記載されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ノイズの低減対策用にMOS構造のキャパシタを用いた場合は、ゲート電極、ゲート絶縁膜および半導体基板中の反転層で容量を構成することとなる。この反転層は、シート抵抗が大きく、過渡応答が悪くなる。
【0011】
また、このようなMOSキャパシタを形成することで、半導体集積回路を構成するMOSトランジスタを形成する領域が制限される。また、MOSキャパシタを構成するゲート絶縁膜(酸化膜)に欠陥が生じた場合には、配線間がショートしてしまうため、欠陥対策用に前述したようなヒューズを準備しておく必要がある。
【0012】
一方、SRAMメモリセル中の情報蓄積部に容量を付加する場合においても、前述のIEDM 1988 のFig.6に示すようなプロセスフローでは、下部電極(LE)、上部電極(UE)およびこれらの電極のそれぞれとソース、ドレイン電極とを接続するためのスルーホールを形成しなければならない(詳細な工程は、追って説明する)。これらの工程には、マスクが4枚必要であり、工程数が増加してしまう。また、下部電極(LE)とソース、ドレイン電極とを接続するためのスルーホールは、容量絶縁膜をエッチングすることにより設けられるため、このエッチング時(フォトリソグラフィー工程も含む)に、容量絶縁膜の品質が劣化してしまう。その結果、容量絶縁膜中に欠陥が生じ易くなり、歩留まりが低下してしまう。
【0013】
本発明の目的は、過渡応答が良いノイズ低減対策用のキャパシタを有する半導体集積回路装置を提供することにある。また、歩留まりが良く、集積度の高い半導体集積回路装置を提供することにある。
【0014】
また、本発明の他の目的は、半導体集積回路装置のキャパシタ形成のための工程を削減することにある。また、半導体集積回路装置の信頼性を高め、歩留まりを向上させることにある。
【0015】
本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【0017】
(1)本発明の半導体集積回路装置は、半導体集積回路装置の電源配線および接地配線上に絶縁膜を介して延在するよう形成された導電性膜を有し、前記導電性膜を前記電源配線および接地配線と電気的に接続しない浮遊導電性膜で構成する。
【0018】
(2)本発明の半導体集積回路装置は、半導体集積回路装置の電源配線および接地配線であって、第1の方向に延在するこれらの配線上に、絶縁膜を介して延在するよう形成された導電性膜を有し、前記導電性膜を第1の方向と直交する第2の方向に、複数に分割されて配置している浮遊導電性膜で構成する。
【0019】
(3)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、半導体基板の上部に第1の導電性膜を堆積し、パターニングすることによって、平走する電源配線および接地配線を形成する工程と、前記電源配線および接地配線上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に第2の導電性膜を堆積し、パターニングすることによって電源配線および接地配線上に前記絶縁膜を介して延在する浮遊電極を形成する工程と、を有する。この浮遊電極を、電源配線、接地配線が延在する第1の方向と直交する第2の方向に、複数に分割されて配置するよう形成してもよい。
【0020】
(4)本発明の半導体集積回路装置は、それぞれのゲート電極とドレインとが交差接続された一対のnチャネル型MISFETを構成要素とするメモリセルを有する半導体集積回路装置であって、前記一対のnチャネル型MISFET上に形成された層間絶縁膜と、前記一対のnチャネル型MISFETのゲート電極とドレインとを接続する第1および第2の導電層と、前記第1および第2の導電層上に形成された容量絶縁膜と、前記容量絶縁膜上に形成され、第1および第2の導電層上に前記容量絶縁膜を介して延在するよう形成された第3の導電層と、を有する。
【0021】
(5)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、それぞれのゲート電極とドレインとが交差接続された一対のnチャネル型MISFETを構成要素とするメモリセルを有する半導体集積回路装置の製造方法であって、前記一対のnチャネル型MISFETを形成する工程と、前記一対のnチャネル型MISFETのゲート電極上からドレインまで延在する第1および第2の導電性膜を形成する工程と、前記第1および第2の導電層の上部に容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上に第3の導電性膜を形成し、パターニングすることによって浮遊電極を形成する工程と、を有する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0023】
(実施の形態1)
次に、本発明の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法について説明する。図1〜図6は、本発明の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法の一例を示した要部断面図である。
【0024】
まず、図1に示すように、例えば、単結晶シリコンからなる半導体基板1の主表面に半MISFET等の半導体素子(図示せず)を形成し、その上部にCVD(Chemical Vapor deposition)法で、酸化シリコン膜を堆積した後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法で研磨してその表面を平坦化することによって層間絶縁膜THを形成する。
【0025】
次に、層間絶縁膜THをエッチングすることによりコンタクトホール(図示せず)を形成する。次いで、コンタクトホール内に例えば、タングステン膜を埋め込むことによりプラグ(図示せず)を形成する。
【0026】
次いで、層間絶縁膜TH上に例えば、スパッタ法により窒化チタン膜(図示せず)、アルミニウム膜および窒化チタン膜(図示せず)を順次堆積し、所望の形状にパターニングすることにより、導電性膜である金属膜よりなる配線Ma、Mbを形成する。ここで、例えば、配線Maは、図示しない配線やプラグを介して電源電位(VDD)に接続され、配線Mbは、図示しない配線やプラグを介して接地電位(GND)に接続される。これらの配線(Ma、Mb)は、いわゆる電源配線であるため、配線幅はほぼ等しく、また、数十μmと、他の配線より太く設計される。
【0027】
次に、図2に示すように配線Ma、Mb上を含む層間絶縁膜TH上に例えば、プラズマCVD法により膜厚10nm程度の窒化シリコン膜を堆積することによりキャパシタ絶縁膜(誘電体膜)CZを形成する。ここで、キャパシタ絶縁膜CZには、電源電圧(VDD)の1/2の電圧がかかるため、この電圧に耐え得るようキャパシタ絶縁膜CZを構成する絶縁膜の膜厚を設定する。なお、窒化シリコン膜の他、例えば、酸化タンタル膜(Ta25)等の高誘電率の材料を堆積することによりキャパシタ絶縁膜CZを形成してもよい。このように、キャパシタ絶縁膜として高誘電率の材料を用いれば容量を大きくすることができる。
【0028】
次に、図3に示すようにキャパシタ絶縁膜CZ上に例えば、スパッタ法により膜厚100nm程度のタングステン膜Wを堆積する。
【0029】
次いで、図4に示すように導電性膜もしくは金属膜であるタングステン膜W上のレジスト膜(図示せず)をマスクに、タングステン膜Wをエッチングすることによりフローティング電極(浮遊導電性膜又は浮遊電極)FEを形成する。このフローティング電極FEは、下層の配線Maおよび配線Mbや上層の配線と電気的に接続されない。
【0030】
図5に、フローティング電極FE形成後の半導体基板1の平面図を示す。図5に示すように、フローティング電極FEは、配線MaおよびMb上に、分割された状態で延在している。ここで、分割された複数のフローティング電極をユニット電極UEと示し、このユニット電極UE、キャパシタ絶縁膜CZおよび配線(MaおよびMb)で構成されるキャパシタをユニットキャパシタUCと言う。
【0031】
この後、層間絶縁膜、配線、キャパシタ絶縁膜およびフローティング電極FEの形成を繰り返すことにより複数層の配線を有する半導体集積回路装置が形成される。但し、すべての電源配線および接地配線上にキャパシタ絶縁膜およびフローティング電極FEを形成する必要はない。
【0032】
このように、本実施の形態によれば、配線Ma(VDD)を下部電極とし、フローティング電極FEを上部電極とし、これらの間にキャパシタ絶縁膜CZを有するキャパシタ(容量素子)Ca1と、配線Mb(GND)を下部電極とし、フローティング電極FEを上部電極とし、これらの間にキャパシタ絶縁膜CZを有するキャパシタ(容量素子)Ca2を形成することができる。これらのキャパシタ(容量素子)Ca1、Ca2は、配線Maと配線Mbとの間に直列に接続されている。
【0033】
従って、これらのキャパシタ(容量素子)Ca1、Ca2により電源ノイズを低減することができる。
【0034】
また、フローティング電極FEは、配線MaおよびMb上に、分割された状態で延在しているので、歩留まりの低下を回避することができる。この理由を以下に示す。
【0035】
ここで、フローティング電極FEが、配線MaおよびMbと対向している面積をAとし、このAをN等分したユニット電極UEをN個形成したと仮定する。なお、分割数NがいくらであってもAが同じであれば、配線MaとMbとの間のキャパシタは、一定であり、電源ノイズの低減効果は変わらない。
【0036】
各ユニットキャパシタUCが、配線Maと対向している面積は、A/2Nであり、また、各ユニットキャパシタUCが、配線Mbと対向している面積も、A/2Nである。
【0037】
この場合、各ユニットキャパシタUCが不良になるためには、あるユニットキャパシタUCについて、このユニットキャパシタUCと配線Maとの間の耐圧が不良であり、かつ、このユニットキャパシタUCと配線Mbとの間の耐圧が不良である場合に限られる。
【0038】
例えば、ユニットキャパシタUCと配線Maとの間の耐圧が不良でない確率は、Exp(−A*D/(2N))であり、ユニットキャパシタUCと配線Mbとの間の耐圧が不良でない確率は、Exp(−A*D/(2N))である。ここで、Dは、欠陥密度を示す。
【0039】
従って、ユニットキャパシタUCが良品である確率(Punit)は、Punit=1−(1−Exp(−A*D/(2N)))*(1−Exp(−A*D/(2N)))となり、N個のユニットキャパシタが良品である確率(P)は、P=Punit N(Punitのn乗)となる。
【0040】
図6は、N個のユニットキャパシタが全て良品である確率(P)をキャパシタ歩留まりとして、N(分割数)に対して示したものである。ここでは、欠陥密度(D)は、5/cm2、対向面積(A)は、1cm2とした。図6に示すように、フローティング電極FEを分割しなかった場合(N=1)と比較し、フローティング電極FEを分割する(N≧2)ことにより、キャパシタ歩留まりが向上する。また、このキャパシタ歩留まりは、分割数(N)が、大きくなるに従って、大きくなり1に近づく。
【0041】
このように、フローティング電極FEを分割することにより、配線MaとMbとの間に直列に接続されるキャパシタの歩留まり(良品率)、引いては、これらを有する半導体集積回路装置の歩留まりを向上させることができる。
【0042】
さらに、前述のMOS構造のキャパシタと異なり、MIM(Metal Insulator Metal)構造をとることができるので、周波数特性を向上させることができ、また、急峻なパルス状のノイズにも対応することができる。
【0043】
また、フローティング電極FE下にも半導体集積回路を構成するMOSトランジスタを形成することができ、前述のMOS構造のキャパシタの場合のように領域が制限されることがない。また、MOSキャパシタの欠陥対策用にヒューズを準備する必要がなく、また、MOSキャパシタの良否判定や、ヒューズ切断工程が不要で、キャパシタの構成やその製造工程が複雑になるといった、MOS構造のキャパシタを用いた場合の問題点を解消することができる。
【0044】
なお、図36に示すように、配線Ma、Mbをこれらの配線が延在する方向に複数本に分割して形成してもよい。この場合、分割された配線の側壁にもキャパシタ絶縁膜CZが形成されるため、容量を大きくすることができる。
【0045】
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法について説明する。図7〜図24は、本発明の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法の一例を示した半導体基板の要部断面図もしくは要部平面図である。
【0046】
まず、図7に示すような、その主表面に例えば、MISFETのような半導体素子が形成された半導体基板1を準備する。図7に示すように、MISFETのゲート電極9は、半導体基板1上に延在しており、このゲート電極9の両側には、ソース、ドレイン領域が存在している(図1に示す断面中には露出しない)。
【0047】
また、MISFET(ゲート電極9)上には、酸化シリコン膜15が形成されており、この酸化シリコン膜15中には、ローカルインターコネクト配線LIが形成されている。このローカルインターコネクト配線LIは、例えば、MISFETのゲート電極9やMISFETのソース、ドレイン領域に接続されている。なお、半導体基板1中には、素子分離溝内に埋め込まれた酸化シリコン膜よりなる素子分離2が形成されている。また、ゲート電極9は、例えば、リンをドープした低抵抗多結晶シリコン膜、窒化タングステン膜およびタングステン膜の積層膜からなる。また、ローカルインターコネクト配線LIは、例えば、酸化シリコン膜15中に形成された溝内にタングステン膜を埋め込むことにより形成する。
【0048】
この半導体基板1上に酸化シリコン膜等の層間絶縁膜とアルミニウム膜等の導電性膜を交互に堆積し、複数の配線を形成するのであるが、以下層間絶縁膜と配線の形成について図8〜図24を参照しながら詳細に説明する。
【0049】
図8に示すようにローカルインターコネクト配線LI上を含む酸化シリコン膜15上に、CVD法で酸化シリコン膜を堆積した後、酸化シリコン膜をCMP法で研磨してその表面を平坦化することによって層間絶縁膜TH1を形成する。
【0050】
次に、層間絶縁膜TH1上にフォトレジスト膜を形成し(図示せず)、このフォトレジスト膜をマスクに層間絶縁膜TH1をエッチングすることによりローカルインターコネクト配線LI上にコンタクトホールC1を形成する。
【0051】
次いで、コンタクトホールC1内を含む層間絶縁膜TH1上に、CVD法によりタングステン膜を堆積し、このタングステン膜を層間絶縁膜TH1が露出するまでCMP法により研磨することによってコンタクトホールC1内にプラグP1を形成する。次いで、層間絶縁膜TH1およびプラグP1上にスパッタ法により窒化チタン膜(図示せず)、アルミニウム膜および窒化チタン膜(図示せず)を順次堆積し、所望の形状にパターニングすることにより、第1層配線M1を形成する。ここで、第1層配線M1のうち、配線M1aには、電源電位(VDD)が印加され、配線M1bには、接地電位(GND)が印加される。
【0052】
次に、図9に示すように第1層配線M1上を含む層間絶縁膜TH1上にプラズマCVD法により膜厚10nm程度の窒化シリコン膜を堆積することによりキャパシタ絶縁膜CZ1を形成する。ここで、キャパシタ絶縁膜CZ1には、電源電圧(VDD)に耐え得るようキャパシタ絶縁膜CZ1の膜厚を設定する。なお、実施の形態1で説明した図2に示すように、キャパシタ絶縁膜CZ1を、配線上に一定の膜厚で形成してもよい。ここでは、便宜上、キャパシタ絶縁膜の表面を平坦に記載してある(以降、他のキャパシタ絶縁膜CZ2〜CZ7等について同じ。また、図10〜図23および図25〜図28について同じ)。
【0053】
次に、図10に示すようにキャパシタ絶縁膜CZ1上にスパッタ法によりタングステン膜を堆積し、レジスト膜(図示せず)をマスクに、タングステン膜をエッチングすることによりフローティング電極FE1を形成する。このフローティング電極FE1は、電源電位(VDD)が印加される第1層配線M1a、および接地電位(GND)が印加される第1層配線M1b上に形成される。第1層配線M1bは、第1層配線M1aの隣に位置し、また、この配線M1aと平行に延在しており、フローティング電極FE1もこれらの配線M1a、M1bと同じ方向に延在している。また、フローティング電極FE1は、実施に形態1の場合と同様に、配線M1a、M1bが延在する方向と直交する方向に複数に分割された状態で延在している(図5参照)。
【0054】
次に、図11に示すようにフローティング電極FE1上に層間絶縁膜TH2を形成する。層間絶縁膜TH2は、前記層間絶縁膜TH1と同様に形成する。その後、第1層配線M1上の層間絶縁膜TH2およびキャパシタ絶縁膜CZ1を除去することによりコンタクトホールC2を形成し、このコンタクトホールC2内にプラグP2を形成する。このプラグP2は、プラグP1と同様に形成する。次いで、層間絶縁膜TH2およびプラグP2上に第1層配線と同様に第2層配線M2を形成する。
【0055】
次いで、図12に示すように第2層配線M2上に層間絶縁膜TH3を形成する。層間絶縁膜TH3は、前記層間絶縁膜TH1と同様に形成する。その後、層間絶縁膜TH3中にコンタクトホールC3を形成し、このコンタクトホールC3内にプラグP3を形成する。このプラグP3は、プラグP1と同様に形成する。次いで、層間絶縁膜TH3およびプラグP3上に第1層配線と同様に第3層配線M3を形成する。
【0056】
次いで、図13に示すように第3層配線M3上に層間絶縁膜TH4を形成する。層間絶縁膜TH4は、前記層間絶縁膜TH1と同様に形成する。その後、層間絶縁膜TH4中にコンタクトホール(図示せず)を形成し、このコンタクトホール内にプラグ(図示せず)を形成する。このプラグは、プラグP1と同様に形成する。次いで、層間絶縁膜TH4および図示しないプラグ上に第1層配線と同様に第4層配線M4を形成する。
【0057】
次いで、図14に示すように第4層配線M4上に層間絶縁膜TH5を形成する。層間絶縁膜TH5は、前記層間絶縁膜TH1と同様に形成する。その後、層間絶縁膜TH5中にコンタクトホールC5を形成し、このコンタクトホールC5内にプラグP5を形成する。このプラグP5は、プラグP1と同様に形成する。次いで、層間絶縁膜TH5およびプラグP5上に第1層配線と同様に第5層配線M5を形成する。ここで、第5層配線M5のうち、配線M5aには、電源電位(VDD)が印加され、配線M5bには、接地電位(GND)が印加される。
【0058】
次に、図15に示すように第5層配線M5上を含む層間絶縁膜TH5上にプラズマCVD法により膜厚10nm程度の窒化シリコン膜を堆積することによりキャパシタ絶縁膜CZ5を形成する。ここで、キャパシタ絶縁膜CZ5には、電源電圧(VDD)に耐え得るようキャパシタ絶縁膜CZ5の膜厚を設定する。
【0059】
次に、図16に示すようにキャパシタ絶縁膜CZ5上にスパッタ法によりタングステン膜を堆積し、レジスト膜(図示せず)をマスクに、タングステン膜をエッチングすることによりフローティング電極FE5を形成する。このフローティング電極FE5は、電源電位(VDD)が印加される第5層配線M5a、および接地電位(GND)が印加される第5層配線M5b上に形成される。第5層配線M5bは、第5層配線M5aの隣に位置し、また、この配線M5aと平行に延在しており、フローティング電極FE5もこれらの配線M5a、M5bと同じ方向に延在している。また、フローティング電極FE5は、実施に形態1の場合と同様に、配線M5a、M5bが延在する方向と直交する方向に複数に分割された状態で延在している(図5参照)。
【0060】
次に、図17に示すようにフローティング電極FE5上に層間絶縁膜TH6を形成する。層間絶縁膜TH6は、前記層間絶縁膜TH1と同様に形成する。その後、第5層配線M5上の層間絶縁膜TH6およびキャパシタ絶縁膜CZ5を除去することによりコンタクトホール(図示せず)を形成し、このコンタクトホール内にプラグ(図示せず)を形成する。このプラグは、プラグP1と同様に形成する。次いで、層間絶縁膜TH6およびプラグ上に第1層配線と同様に第6層配線を形成する。ここで、図17中のM6aは、第6層配線のうち、電源電位(VDD)が印加される配線であり、この第6層配線(M6a)の隣には、この配線M6aと平行に延在し、接地電位(GND)が印加される第1層配線M6bが存在する。但し、配線M6bは、図17の断面方向には露出しない。
【0061】
次に、図18に示すように第6層配線M6a上を含む層間絶縁膜TH6上にプラズマCVD法により膜厚10nm程度の窒化シリコン膜を堆積することによりキャパシタ絶縁膜CZ6を形成する。ここで、キャパシタ絶縁膜CZ6には、電源電圧(VDD)に耐え得るようキャパシタ絶縁膜CZ6の膜厚を設定する。
【0062】
次に、図19に示すようにキャパシタ絶縁膜CZ6上にスパッタ法によりタングステン膜を堆積し、レジスト膜(図示せず)をマスクに、タングステン膜をエッチングすることによりフローティング電極FE6を形成する。このフローティング電極FE6は、電源電位(VDD)が印加される第6層配線M6aおよび接地電位(GND)が印加される第6層配線M6b上に形成される。また、フローティング電極FE5は、これらの配線M6a、M6bと同じ方向に延在している。また、図示するようにフローティング電極FE6は、実施に形態1の場合と同様に、配線M6a、M6bが延在する方向と直交する方向に複数に分割された状態で延在している。
【0063】
次に、図20に示すようにフローティング電極FE6上に層間絶縁膜TH7を形成する。層間絶縁膜TH7は、前記層間絶縁膜TH1と同様に形成する。その後、第6層配線M6a上の層間絶縁膜TH7およびキャパシタ絶縁膜CZ6を除去することによりコンタクトホールC6を形成し、このコンタクトホールC6内にプラグP6を形成する。このプラグP6は、プラグP1と同様に形成する。次いで、層間絶縁膜TH6およびプラグP6上に第1層配線と同様に第7層配線M7を形成する。ここで、第7層配線M7のうち、配線M7aには、電源電位(VDD)が印加され、配線M7bには、接地電位(GND)が印加される。
【0064】
次に、図21に示すように第7層配線M7上を含む層間絶縁膜TH7上にプラズマCVD法により膜厚10nm程度の窒化シリコン膜を堆積することによりキャパシタ絶縁膜CZ7を形成する。キャパシタ絶縁膜CZ7には、電源電圧(VDD)に耐え得るようキャパシタ絶縁膜CZ7の膜厚を設定する。
【0065】
次に、図22に示すようにキャパシタ絶縁膜CZ7上にスパッタ法によりタングステン膜を堆積し、レジスト膜(図示せず)をマスクに、タングステン膜をエッチングすることによりフローティング電極FE7を形成する。このフローティング電極FE7は、電源電位(VDD)が印加される第7層配線M7a、および接地電位(GND)が印加される第7層配線M7b上に形成される。第7層配線M7bは、第7層配線M7aの隣に位置し、また、この配線M7aと平行に延在しており、フローティング電極FE7もこれらの配線M7a、M7bと同じ方向に延在している。また、フローティング電極FE7は、実施に形態1の場合と同様に、配線M7a、M7bが延在する方向と直交する方向に複数に分割された状態で延在している(図5参照)。
【0066】
次に、図23に示すようにフローティング電極FE7上に酸化シリコン膜および窒化シリコン膜を順次堆積することにより、これらの膜からなるパッシベーション膜PVを形成する。
【0067】
図24は、本実施の形態の半導体集積回路装置の要部平面図である。図24に示すように、第7層配線M7のうち配線M7a、M7bは、素子形成領域201の周辺部に環状に形成されている。ここで、環状に形成されたこれらの配線の内側をコア領域202という。また、素子形成領域201の外周には、ボンディングパッドBPが形成されている。ボンディングパッドBPは、最上層配線である第7層配線M7で形成されている。
【0068】
このように、本実施の形態によれば、第1、第5、第6および第7層配線のうち電源電位(VDD)および接地電位(GND)が印加される配線対上にキャパシタ絶縁膜(CZ1等)を介してフローティング電極(FE1等)を形成したので、実施の形態1で説明したように、電源ノイズを低減することができる。また、フローティング電極(FE1等)を、これらの配線上に、分割された状態で延在させたので、歩留まりの低下を回避することができる。また、MIM構造のキャパシタとなるので、周波数特性を向上させることができ、また、急峻なパルス状のノイズにも対応することができる。
【0069】
さらに、フローティング電極下、例えば、環状に形成された配線M7a、M7bの下にも、にも半導体集積回路を構成するMOSトランジスタを形成することができ、MOSトランジスタの形成領域が制限されることがない。また、実施の形態1で説明したように、キャパシタの構成やその製造工程が複雑になるといった、MOS構造のキャパシタを用いた場合の問題点を解消することができる。
【0070】
なお、本実施の形態では、4つの層の配線(第1、第5、第6および第7層配線)上に、キャパシタ絶縁膜(CZ1等)を介してフローティング電極(FE1等)を形成したが、これらを4層以上の配線もしくは4層以下の配線について形成してもよい。また、本実施の形態では、第1、第5、第6および第7層配線上にキャパシタ絶縁膜(CZ1等)を介してフローティング電極(FE1等)を形成したが、これらを他の層の配線(第2〜第4層配線)のうち電源電位(VDD)および接地電位(GND)が印加される配線対上に形成してもよい。
【0071】
但し、例えばM7(M7a、M7b、FE7)のみでキャパシタを形成する場合、キャパシタからの電流が、M6、M5…M1を流れるため、M6〜M1の抵抗インダクタンスがノイズの原因になる。このため、下層(例えばM1)にキャパシタを形成する効果は大きい。
【0072】
なお、実施の形態1と同様に、窒化シリコン膜の他、例えば、酸化タンタル膜等の高誘電率の材料を用いてキャパシタ絶縁膜CZを形成してもよい。
【0073】
(実施の形態3)
実施の形態2においては、第7層配線M7のうち配線M7a、M7bをコア領域の外側に環状に形成したが、これらの配線をコア領域内に形成してもよい。
【0074】
次に、本発明の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法について説明する。なお、層間絶縁膜TH7およびその内部に形成されるプラグP6の形成工程までは、実施の形態2の場合と同様と同様であるためその説明を省略する。
【0075】
図25に示す層間絶縁膜TH7およびプラグP6上にスパッタ法により窒化チタン膜(図示せず)、アルミニウム膜および窒化チタン膜(図示せず)を順次堆積し、所望の形状にパターニングすることにより、第7層配線M7を形成する。ここで、第7層配線M7のうち、配線M7aには、電源電位(VDD)が印加され、配線M7bには、接地電位(GND)が印加される。また、これらの配線M7a、M7bは、後述する素子形成領域201の内部にも形成される。
【0076】
次に、図26に示すように第7層配線M7上を含む層間絶縁膜TH7上にプラズマCVD法により膜厚10nm程度の窒化シリコン膜を堆積することによりキャパシタ絶縁膜CZ7を形成する。ここで、キャパシタ絶縁膜CZ7には、電源電圧(VDD)に耐え得るようキャパシタ絶縁膜CZ7の膜厚を設定する。
【0077】
次に、キャパシタ絶縁膜CZ7上にスパッタ法によりタングステン膜を堆積し、レジスト膜(図示せず)をマスクに、タングステン膜をエッチングすることによりフローティング電極FE7を形成する。このフローティング電極FE7は、電源電位(VDD)が印加される第7層配線M7a、および接地電位(GND)が印加される第7層配線M7b上に形成される。第7層配線M7bは、第7層配線M7aの隣に位置し、また、この配線M7aと平行に延在しており、フローティング電極FE7もこれらの配線M7a、M7bと同じ方向に延在している。また、フローティング電極FE7は、実施に形態1の場合と同様に、配線M7a、M7bが延在する方向と直交する方向に複数に分割された状態で延在している(図5参照)。さらに、このフローティング電極FE7は、後述するプラグP7の形成領域を避けて形成される。
【0078】
次に、図27に示すようにフローティング電極FE7上に酸化シリコン膜および窒化シリコン膜を順次堆積することにより、これらの膜からなるパッシベーション膜PVを形成する。
【0079】
次いで、図28に示すように配線M7a、M7bを含む第7層配線上のパッシベーション膜PVおよびキャパシタ絶縁膜CZ7をエッチングすることによりコンタクトホールC7を形成する。次いで、コンタクトホールC7内を含むパッシベーション膜PV上に、CVD法によりタングステン膜を堆積し、このタングステン膜をパッシベーション膜PVが露出するまでCMP法により研磨することによってコンタクトホールC7内にプラグP7を形成する。
【0080】
次いで、プラグP7上にスパッタ法により窒化チタン膜等からなるバリアメタル膜BMを形成し、さらに、その上部にハンダバンプ電極BPnを形成する(図29参照)。ここで、ハンダバンプ電極BPnのうち、ハンダバンプ電極BPaには、電源電位(VDD)が印加され、ハンダバンプ電極BPbには、接地電位(GND)が印加される。ハンダバンプ電極BPoは、それ以外のバンプ電極である。
【0081】
図29は、本実施の形態の半導体集積回路装置の要部平面図である。図29に示すように、第7層配線M7(M7a、M7b含む)は、素子形成領域201の内部に形成され、その上部に形成されたハンダバンプ電極BPn(BPo、BPa、BPb含む)が露出している。
【0082】
この図29の形態では、素子領域の内部にM7a、M7bが散在するので、M7a、M7bの下部にMOSキャパシタを設ける公知の方法では集積度の低下が大きくなるという問題が生じる。
【0083】
しかしながら、本実施の形態によれば、第1、第5、第6および第7層配線のうち電源電位(VDD)および接地電位(GND)が印加される配線対上にキャパシタ絶縁膜を介してフローティング電極を形成したので、実施の形態2で説明した効果を得ることができる。また、第7層配線M7のうち配線M7a、M7bの下にも半導体集積回路を構成するMOSトランジスタを形成することができ、前記MOSトランジスタの形成領域が制限されることがない。
【0084】
(実施の形態4)
実施の形態1〜3においては、各配線を層間絶縁膜上に形成したが、各配線を絶縁膜中に形成された溝内に金属膜を埋め込むことにより形成してもよい。
【0085】
次に、本発明の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法について説明する。図30〜図35は、本発明の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法の一例を示した半導体基板の要部断面図である。
【0086】
まず、図30に示すように、単結晶シリコンからなる半導体基板1の主表面にMISFET等の半導体素子(図示せず)を形成し、その上部に酸化シリコン膜を堆積した後、CMP法で研磨してその表面を平坦化することによって層間絶縁膜THを形成する。
【0087】
次いで、層間絶縁膜TH上に、窒化シリコン膜Haおよび酸化シリコン膜HbをCVD法により順次堆積し、これらの膜から成る配線溝用絶縁膜Hを形成する。次いで、配線形成予定領域の配線溝用絶縁膜Hをエッチングすることにより配線溝HMa、HMbを形成する。なお、窒化シリコン膜Haは、前記エッチングの際のエッチングストッパーとして利用される。
【0088】
次に、図31に示すように、配線溝HMa、HMb内を含む配線溝用絶縁膜H上に窒化チタンからなるバリア層BMをスパッタ法もしくはCVD法により堆積し、次いで、バリア層BM上に、銅膜Mをスパッタ法により形成する。
【0089】
次に、図32に示すように、配線溝外部の銅膜Mおよびバリア層BMをCMPにより除去することにより銅膜Mおよびバリア層BMから成る配線Ma、Mb(埋め込み配線)を形成する。ここで、例えば、配線Maは、図示しない配線やプラグを介して電源電位(VDD)に接続され、配線Mbは、図示しない配線やプラグを介して接地電位(GND)に接続される。これらの配線(Ma、Mb)は、いわゆる電源配線であるため、配線幅はほぼ等しく、また、数十μmと、他の配線より太く設計される。
【0090】
次に、図33に示すように配線Ma、Mb上を含む層間絶縁膜TH上にプラズマCVD法により膜厚10nm程度の窒化シリコン膜を堆積することによりキャパシタ絶縁膜CZを形成する。ここで、キャパシタ絶縁膜CZには、電源電圧(VDD)に耐え得るようキャパシタ絶縁膜CZの膜厚を設定する。なお、この場合キャパシタ絶縁膜CZは、配線Ma、Mb中の銅が層間絶縁膜中に拡散することを防止する役割も果たす。
【0091】
次に、図34に示すようにキャパシタ絶縁膜CZ上にスパッタ法により膜厚100nm程度のタングステン膜Wを堆積する。
【0092】
次いで、図35に示すようにタングステン膜W上のレジスト膜(図示せず)をマスクに、タングステン膜をエッチングすることによりフローティング電極FEを形成する。このフローティング電極FEは、下層の配線MaおよびMbや上層の配線と電気的に接続されない。また、このフローティング電極FEは、配線MaおよびMb上に、分割された状態で延在している(図5参照)。
【0093】
なお、図37に示すように、配線Ma、Mb上にバリア膜(銅拡散防止膜)としてBa、Bbを形成し、このバリア膜Ba、Bb上に、例えば、酸化タンタル膜を堆積することによりキャパシタ絶縁膜CZを形成し、さらに、フローティング電極FEを形成してもよい。
【0094】
この後、層間絶縁膜、配線溝用絶縁膜、配線、キャパシタ絶縁膜およびフローティング電極の形成を繰り返すことにより複数層の配線を有する半導体集積回路装置が形成される。但し、すべての配線上にキャパシタ絶縁膜およびフローティング電極形成する必要はない。
【0095】
また、実施の形態2および3の7層の配線を前述の埋め込み配線で形成してもよい。なお、この場合の半導体集積回路装置の製造方法については、実施の形態2もしくは3で説明した場合と、配線の形成方法が、前述の配線溝用絶縁膜の形成、配線溝の形成、金属膜の埋め込みおよびCMPとなる他は同様であるためその説明を省略する。
【0096】
このように、本実施の形態によれば、電源電位(VDD)および接地電位(GND)が印加される配線対上にキャパシタ絶縁膜を介してフローティング電極を形成したので、電源ノイズを低減することができる等、実施の形態1〜3で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【0097】
また、本実施の形態によれば、各配線を埋め込み配線としたので、キャパシタ絶縁膜の平坦性を確保することができ、キャパシタの信頼性を向上させることができる。
【0098】
(実施の形態5)
実施の形態1〜4においては、電源電位(VDD)および接地電位(GND)が印加される配線対上にキャパシタ絶縁膜を介してフローティング電極を形成したが、SRAMメモリセルの情報蓄積部上にキャパシタ絶縁膜およびフローティング電極(容量)を形成してもよい。
【0099】
図38は、本実施の形態であるSRAM(Static Random Access Memory)のメモリセルを示す等価回路図である。図示するように、このメモリセルMCは、一対の相補性データ線(データ線DL、データ線/(バー)DL)とワード線WLとの交差部に配置され、一対の駆動用MISFETQd1,Qd2 、一対の負荷用MISFETQp1,Qp2 および一対の転送用MISFETQt1,Qt2 により構成されている。駆動用MISFETQd1,Qd2 および転送用MISFETQt1,Qt2 はnチャネル型MISFETで構成され、負荷用MISFETQp1,Qp2 はpチャネル型MISFETで構成されている。
【0100】
メモリセルMCを構成する上記6個のMISFETのうち、駆動用MISFETQd1 および負荷用MISFETQp1 は、CMOSインバータINV1 を構成し、駆動用MISFETQd2 および負荷用MISFETQp2 は、CMOSインバータINV2 を構成している。これら一対のCMOSインバータINV1,INV2 の相互の入出力端子(蓄積ノードA、B)は、交差結合され、1ビットの情報を記憶する情報蓄積部としてのフリップフロップ回路を構成している。また、このフリップフロップ回路の一方の入出力端子(蓄積ノードA)は、転送用MISFETQt1 のソース、ドレイン領域の一方に接続され、他方の入出力端子(蓄積ノードB)は、転送用MISFETQt2 のソース、ドレイン領域の一方に接続されている。
【0101】
さらに、転送用MISFETQt1 のソース、ドレイン領域の他方はデータ線DLに接続され、転送用MISFETQt2 のソース、ドレイン領域の他方はデータ線/DLに接続されている。また、フリップフロップ回路の一端(負荷用MISFETQp1,Qp2 の各ソース領域)は電源電圧(Vcc) に接続され、他端(駆動用MISFETQd1,Qd2 の各ソース領域)は基準電圧(Vss) に接続されている。
【0102】
上記回路の動作を説明すると、一方のCMOSインバータINV1 の蓄積ノードAが高電位(“H" )であるときには、駆動用MISFETQd2 がONになるので、他方のCMOSインバータINV2 の蓄積ノードBが低電位(“L" )になる。従って、駆動用MISFETQd1 がOFFになり、蓄積ノードAの高電位(“H" )が保持される。すなわち、一対のCMOSインバータINV1,INV2 を交差結合させたラッチ回路によって相互の蓄積ノードA、Bの状態が保持され、電源電圧が印加されている間、情報が保存される。この蓄積ノードAおよびB上に前述のキャパシタ絶縁膜およびフローティング電極(容量)を付加する。
【0103】
転送用MISFETQt1,Qt2 のそれぞれのゲート電極にはワード線WLが接続され、このワード線WLによって転送用MISFETQt1,Qt2 の導通、非導通が制御される。すなわち、ワード線WLが高電位(“H" )であるときには、転送用MISFETQt1,Qt2 がONになり、フリップフロップ回路と相補性データ線(データ線DL,/DL)とが電気的に接続されるので、蓄積ノードA、Bの電位状態(“H" または“L" )がデータ線DL、/DLに現れ、メモリセルMCの情報として読み出される。
【0104】
メモリセルMCに情報を書き込むには、ワード線WLを“H" 電位レベル、転送用MISFETQt1,Qt2 をON状態にしてデータ線DL、/DLの情報を蓄積ノードA、Bに伝達する。
【0105】
次に、本実施の形態のSRAMの製造方法を図39〜図61を用いて説明する。
【0106】
まず、図39、図40および図41に示すように、半導体基板1中に素子分離2を形成する。図41は、メモリセル約1個分の領域を示す半導体基板の平面図であり、図39、図40は、それぞれ図41のA−A断面図、B−B断面図である。この素子分離2は、以下のように形成する。例えばp型の単結晶シリコンからなる半導体基板1をエッチングすることにより深さ250nm程度の素子分離溝を形成する。
【0107】
その後、半導体基板1を約1000℃で熱酸化することによって、溝の内壁に膜厚10nm程度の薄い酸化シリコン膜(図示せず)を形成する。
【0108】
次に、溝の内部を含む半導体基板1上にCVD法で膜厚450〜500nm程度の酸化シリコン膜を堆積し、化学的機械研磨(CMP)法で溝の上部の酸化シリコン膜を研磨し、その表面を平坦化する。
【0109】
次に、半導体基板1にp型不純物(ホウ素)およびn型不純物(例えばリン)をイオン打ち込みした後、約1000℃の熱処理で上記不純物を拡散させることによって、半導体基板1にp型ウエル3およびn型ウエル4を形成する。図41に示すように、半導体基板1には、p型ウエル3、n型ウエル4、p型ウエル内の活性領域Ap1、Ap2、およびn型ウエル内の活性領域An1、An2が形成される。p型ウエル3とn型ウエル4(An1、An2)が形成される。これら活性領域An1、An2、Ap1、Ap2は、酸化シリコン膜が埋め込まれた素子分離2で囲まれている。
【0110】
また、追って詳細に説明するように、をメモリセルMCを構成する6個のMISFET(Qt1、Qt2、Qd1、Qd2、Qp1、Qp2)のうちnチャネル型MISFET(Qt1、Qd1)は、活性領域Ap1(p型ウエル3)上に形成され、nチャネル型MISFET(Qt2、Qd2)は、活性領域Ap2(p型ウエル3)上に形成される。また、pチャネル型MISFET(Qp2)は、活性領域An1(n型ウエル4)上に形成され、pチャネル型MISFET(Qp1)は、活性領域An2(n型ウエル4)上に形成される。
【0111】
次に、半導体基板1の主表面にnチャネル型MISFET(Qt1、Qd1、Qt2、Qd2)およびpチャネル型MISFET(Qp1、Qp2)を形成する。
【0112】
まず、フッ酸系の洗浄液を用いて半導体基板1(p型ウエル3およびn型ウエル4)の表面をウェット洗浄した後、p型ウエル3およびn型ウエル4のそれぞれの表面に膜厚6nm程度の清浄なゲート酸化膜(図示せず)を形成する。
【0113】
次いで、図42、図43および図44に示すように、半導体基板1うえのゲート酸化膜上にゲート電極Gを形成する。図44は、メモリセル約1個分の領域を示す半導体基板の平面図であり、図42、図43は、それぞれ図44のA−A断面図、B−B断面図である。このゲート電極Gは、以下のように形成する。まず、ゲート酸化膜の上部に膜厚100nm程度の低抵抗多結晶シリコン膜をCVD法で堆積する。次に、フォトレジスト膜(図示せず)をマスクにして多結晶シリコン膜をドライエッチングすることにより、多結晶シリコン膜からなるゲート電極Gを形成する。図44に示すように、活性領域Ap1上には、転送用MISFETQt1のゲート電極Gと、駆動用MISFETQd1のゲート電極Gが形成され、活性領域Ap2上には、転送用MISFETQt2のゲート電極Gと、駆動用MISFETQd2のゲート電極Gが形成されている。また、活性領域An1上には、負荷用MISFETQp2のゲート電極Gが形成され、活性領域An2上には、負荷用MISFETQp1のゲート電極Gが形成されている。これらのゲート電極は、それぞれ図中のA−A方向に形成され、負荷用MISFETQp1のゲート電極Gと駆動用MISFETQd1のゲート電極とは共通であり、また、負荷用MISFETQp2のゲート電極および駆動用MISFETQd2のゲート電極とは共通である。
【0114】
次に、図43に示すように、n型ウエル4上にp型不純物(ボロン)を注入することによってp-型半導体領域14を形成し、また、図43には表れないがp型ウエル3上のゲート電極Gの両側にn型不純物(リン)を注入することによってn-型半導体領域を形成する。
【0115】
次いで、半導体基板1上にCVD法で膜厚40nm程度の窒化シリコン膜を堆積した後、異方的にエッチングすることによって、ゲート電極Gの側壁にサイドウォールスペーサ16を形成する。
【0116】
次に、n型ウエル4上にp型不純物(ボロン)をイオン打ち込みすることによってp+型半導体領域18(ソース、ドレイン)を形成し、また、図には表れないがp型ウエル3上にn型不純物(リンまたはヒ素)をイオン打ち込みすることによってn+型半導体領域(ソース、ドレイン)を形成する。
【0117】
ここまでの工程で、メモリセルMCを構成する6個のMISFET(駆動用MISFETQd1、Qd2、転送用MISFETQt1、Qt2および負荷用MISFETQp1、Qp2)および周辺回路を構成するnチャネル型MISFETおよびpチャネル型MISFETが完成する。
【0118】
続いて、半導体基板1の表面を洗浄した後、半導体基板1上に、スパッタ法によりCo膜およびTi膜を順次堆積し、600℃で1分間の熱処理を施し、半導体基板1の露出部(n+型半導体領域17、p+型半導体領域18)およびゲート電極G上に、CoSi層(図示せず)を形成する。
【0119】
次いで、未反応のCo膜およびTi膜をエッチングにより除去した後、700から800℃で、1分間程度の熱処理を施し、低抵抗のCoSi2層(図示せず)を形成する。
【0120】
次いで、図45および図46に示すように、半導体基板1上に酸化シリコン膜21を堆積した後、酸化シリコン膜21の表面をCMP法で研磨してその表面を平坦化する。
【0121】
次に、フォトレジスト膜(図示せず)を、マスクに酸化シリコン膜をドライエッチングすることによって、n+型半導体領域(ソース、ドレイン)およびp+型半導体領域18(ソース、ドレイン)上にコンタクトホールC1および配線溝HMを形成する(図49参照)。また、転送用MISFETQt1、Qt2のゲート電極G上にコンタクトホールC1を形成する。一方の配線溝HMは、駆動用MISFETQd1のドレイン上から負荷用MISFETQp1のドレイン上を経由し、駆動用MISFETQd2のゲート電極上まで延在している。また、他方の配線溝HMは、駆動用MISFETQd2のドレイン上から負荷用MISFETQp2のドレイン上を経由し、駆動用MISFETQd1のゲート電極上まで延在している(図49参照)。
【0122】
次いで、図47、図48および図49に示すように、C1および配線溝HM内に導電性膜を埋め込むことによりプラグP1および配線MD1、MD2(導電層)を形成する。図49は、メモリセル約1個分の領域を示す半導体基板の平面図であり、図47、図48は、それぞれ図49のA−A断面図、B−B断面図である。これらを形成するには、まず、コンタクトホールC1および配線溝HMの内部を含む酸化シリコン膜21の上部にスパッタ法により膜厚10nm程度のTi膜(図示せず)および膜厚50nm程度のTiN膜(図示せず)を順次し、500〜700℃で1分間熱処理を施す。次いでCVD法によりタングステン膜を堆積し、酸化シリコン膜21の表面が露出するまでエッチバックもしくはCMPを施し、コンタクトホールC1および配線溝HM外部のTi膜、TiN膜およびタングステン膜を除去する。
【0123】
次いで、図50および図51に示すように、酸化シリコン膜21、プラグP1および配線MD1、MD2上に膜厚5nm程度の窒化シリコン膜23を形成する。この窒化シリコン膜23は、下部電極となる配線MD1、MD2と後述するフローティング電極24との間に形成され、容量絶縁膜となる。
【0124】
次に、図52、図53および図54に示すように、窒化シリコン膜23上に、スパッタ法により膜厚50nm程度のタングステン膜を堆積し、パターニングすることによって、配線MD1、MD2上に延在するフローティング電極24を形成する。図54は、メモリセル約1個分の領域を示す半導体基板の平面図であり、図52、図53は、それぞれ図54のA−A断面図、B−B断面図である。このフローティング電極24は、プラグP1上に延在しないようパターニングする(図54参照)。
【0125】
以上の工程により配線MD1と、窒化シリコン膜23とフローティング電極24とで構成される容量Ca1と、配線MD2と、窒化シリコン膜23とフローティング電極24とで構成される容量Ca2を形成することができる。即ち、配線MD1とMD2との間(蓄積ノードAB間)には、容量Ca1とCa2が直列に接続されることとなる。
【0126】
このように、本実施の形態によれば、配線MD1、MD2上に、窒化シリコン膜23を介してフローティング電極24を形成したので、SRAMのメモリセルに入射したα線によるソフトエラーを低減することができる。
【0127】
また、配線MD1、MD2は埋め込み配線であるため、窒化シリコン膜23の平坦性を確保することができ、容量の信頼性を向上させることができる。
【0128】
また、フローティング電極24は、図55に示すように、メモリセルMC毎に、分割された状態で配置されているので、実施の形態1と同様に、フローティング電極FEが不良になるためには、フローティング電極FEと配線MD1との間の耐圧が不良であり、かつ、フローティング電極FEと配線MD2との間の耐圧が不良である場合に限られるため、歩留まりの低下を回避することができる。図55は、メモリセル約4個分(縦2個×横2個)の領域を示す半導体基板の平面図である。
【0129】
また、例えば、蓄積ノードAおよびBに、それぞれ接続される下部電極(LE)および上部電極(UE)を設ける場合には、これらの電極と蓄積ノードAおよびB(ソース、ドレイン)とを接続するためのスルーホールを形成しなければならず、マスク数や工程数が増加し、また、容量絶縁膜の品質が劣化するといった問題が生じる。
【0130】
このような下部電極および上部電極を設ける工程例を説明する。まず、図62(a)に示すように、駆動用MISFETQd1のドレイン上の層間絶縁膜THを除去し、コンタクトホールCAを形成した後、このコンタクトホール内に金属層を埋め込むことによりプラグPAを形成し、このプラグPA上に下部電極LEを形成する。次いで、図62(b)に示すように、この下部電極LE上に容量絶縁膜CZを形成し、この後、図62(c)に示すように、容量絶縁膜CZ上のレジスト膜(図示せず)をマスクに、駆動用MISFETQd2のドレイン上の層間絶縁膜を除去(エッチング)し、コンタクトホールCBを形成する。次に、図62(d)に示すように、このコンタクトホールCB内に金属層を埋め込むことによりプラグPBを形成し、さらに、このプラグPB上に上部電極UEを形成する。その結果、下部電極(LE)、上部電極(UE)および容量絶縁膜CZによって、蓄積ノードAB間に容量が形成される。
【0131】
しかしながら、前述の工程の場合、コンタクトホールCA、下部電極LE、コンタクトホールCBおよび上部電極UEをパターニングするための4枚のマスクが必要であり、また、工程数が増加する。
【0132】
これに対して、本実施の形態によれば、フローティング電極FEをパターニングするだけでよく、マスク数および工程数の削減を図ることができる。
【0133】
また、図62(a)〜(d)の工程においては、膜質の向上が要求される容量絶縁膜CZ表面が、レジスト膜の形成、ホトリソグラフィー、エッチングおよびレジスト膜除去といった種々の工程に晒されるため、容量絶縁膜の品質が劣化してしまい、歩留まりの低下に繋がるおそれがあった。
【0134】
これに対して、本実施の形態においては、容量絶縁膜CZ上にレジスト膜を形成することがなく、容量絶縁膜の膜質を向上させることができる。その結果、歩留まりを向上させることができる。
【0135】
次いで、フローティング電極24上に層間絶縁膜を介し第1層配線M1および第2層配線M2が形成される。引き続き、これらの配線の形成工程について図56〜図61を参照しながら説明する。
【0136】
まず、図56、図57および図58に示すように、フローティング電極24上に、酸化シリコン膜25をCVD法により堆積する。次いで、プラグP1上の酸化シリコン膜25および窒化シリコン膜23をエッチングにより除去することによりコンタクトホールC2を形成する。図58は、メモリセル約1個分の領域を示す半導体基板の平面図であり、図56、図57は、それぞれ図58のA−A断面図、B−B断面図である。
【0137】
次いで、コンタクトホールC2内に導電性膜を埋め込むことによりプラグP2を形成する。まず、コンタクトホールC2の内部を含む酸化シリコン膜25の上部にスパッタ法により膜厚10nm程度のTi膜(図示せず)および膜厚50nm程度のTiN膜を順次堆積し、次いでCVD法によりタングステン膜を堆積し、酸化シリコン膜25の表面が露出するまでエッチバックもしくはCMPを施し、コンタクトホールC2外部のTi膜、TiN膜およびタングステン膜を除去することによりプラグP2を形成する。
【0138】
続いて、酸化シリコン膜25およびプラグP2上に、第1層配線M1を形成する。まず、スパッタ法により膜厚10nm程度のTi膜(図示せず)および膜厚50nm程度のTiN膜を順次堆積し、次いでCVD法によりタングステン膜を堆積し、パターニングすることにより第1層配線M1を形成する。第1層配線M1のうち、転送用MISFETQt1とQt2のゲート電極GをプラグP1、P2を介して接続する第1層配線M1はワード線WLとなる。
【0139】
次いで、図59、図60および図61に示すように、第1層配線M1および酸化シリコン膜25上に、酸化シリコン膜27をCVD法により堆積し、次いで、第1層配線M1上の酸化シリコン膜27をエッチングにより除去することによりコンタクトホールC3を形成する(図61参照)。
【0140】
次いで、コンタクトホールC3内に導電性膜を埋め込むことによりプラグP3を形成する。このプラグP3は、プラグP2と同様に形成する(図61参照)。
【0141】
続いて、酸化シリコン膜27およびプラグP3上に、第2層配線M2を形成する(図59、図61参照)。まず、スパッタ法により膜厚10nm程度のTi膜(図示せず)および膜厚50nm程度のTiN膜を順次堆積し、次いで膜圧300nm程度のアルミニウム膜を形成し、パターニングすることにより第2層配線M2を形成する。
【0142】
この2層配線M2を介して駆動用MISFETQd1およびQd2のソースに基準電位(Vss)が供給され、負荷用MISFETQp1およびQp2のソースに電源電位(Vcc)が供給される。また、転送用MISFETQt1、Qt2の一端と接続された第2層配線はデータ線(DL、/DL)となる。
【0143】
以上の工程により、図38を用いて説明したSRAMメモリセルが、ほぼ完成する。
【0144】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0145】
なお、実施の形態2および3においては、半導体素子としてMISFETを形成したが、MISFETに限られず、バイポーラトランジスタ等の他の素子を形成することもできる。
【0146】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0147】
半導体集積回路装置の電源配線および接地配線上に絶縁膜を介して延在する導電性膜を形成したので、電源配線および接地配線上のノイズを低減することができる。また、この導電性膜を複数に分割することにより歩留まりを向上させることができる。また、この導電性膜を金属膜とすることで、キャパシタの過渡応答を良くすることができる。
【0148】
また、それぞれのゲート電極とドレインとが交差接続された一対のnチャネル型MISFETを構成要素とするメモリセルの一対のnチャネル型MISFETのゲート電極とドレインとを接続する第1および第2の導電層上に容量絶縁膜を介し第3の導電層を形成したので、メモリセルに入射したα線によるソフトエラーを低減することができる。
【0149】
また、メモリセルをマトリックス状に複数配置したメモリセルアレイにおいてこの第3の導電層をメモリセルごとに分割したので、歩留まりを向上させることができる。
【0150】
また、集積度の向上、ノイズ低減用キャパシタの形成工程の削減や信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図2】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図3】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図4】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図5】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図6】キャパシタ歩留まりと分割数(N)との関係を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図8】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図9】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図10】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図11】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図12】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図13】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図14】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図15】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図16】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図17】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図18】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図19】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図20】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図21】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図22】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図23】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図24】本発明の実施の形態2である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図25】本発明の実施の形態3である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図26】本発明の実施の形態3である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図27】本発明の実施の形態3である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図28】本発明の実施の形態3である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図29】本発明の実施の形態3である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図30】本発明の実施の形態4である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図31】本発明の実施の形態4である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図32】本発明の実施の形態4である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図33】本発明の実施の形態4である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図34】本発明の実施の形態4である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図35】本発明の実施の形態4である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図36】本発明の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図37】本発明の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図38】本発明の実施の形態5であるSRAMのメモリセルを示す等価回路図である。
【図39】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図40】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図41】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図42】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図43】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図44】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図45】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図46】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図47】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図48】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図49】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図50】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図51】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図52】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図53】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図54】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図55】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図56】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図57】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図58】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図59】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図60】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
【図61】本発明の実施の形態5である半導体集積回路装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
【図62】(a)〜(d)は、本発明の実施の形態5の効果を説明するための図である。
【符号の説明】
1 半導体基板
2 素子分離
3 p型ウエル
4 n型ウエル
9 ゲート電極
14 n-型半導体領域
15 酸化シリコン膜
16 サイドウォールスペーサ
18 n+型半導体領域
21 酸化シリコン膜
23 窒化シリコン膜
24 フローティング電極
25 酸化シリコン膜
27 酸化シリコン膜
201 素子形成領域
202 コア領域
A、B 蓄積ノード
An1、An2 活性領域
Ap1、Ap2 活性領域
Ba バリア膜
BM バリアメタル膜(バリア層)
BP ボンディングパッド
BPn、BPo、BPa、BPb ハンダバンプ電極
C1〜C7 コンタクトホール
CA、CB コンタクトホール
CZ キャパシタ絶縁膜(容量絶縁膜)
CZ1 キャパシタ絶縁膜
CZ5〜CZ7 キャパシタ絶縁膜
Ca1、Ca2 キャパシタ(容量)
DL、/DL データ線
FE フローティング電極
FE1 フローティング電極
FE5〜FE7 フローティング電極
G ゲート電極
H 配線溝用絶縁膜
HM 配線溝
HMa、HMb 配線溝
Ha 窒化シリコン膜
Hb 酸化シリコン膜
INV1、INV2 CMOSインバータ
LE 下部電極
LI ローカルインターコネクト配線
M 銅膜
M1、M1a、M1b 第1層配線
M2 第2層配線
M3 第3層配線
M4 第4層配線
M5、M5a、M5b 第5層配線
M6a、M6b 第6層配線
M7、M7a、M7b 第7層配線
MC メモリセル
MD1 配線
MD2 配線
Ma、Mb 配線
P1〜P7 プラグ
PA、PB プラグ
PV パッシベーション膜
Qd1 駆動用MISFET
Qd2 駆動用MISFET
Qp1 負荷用MISFET
Qp2 負荷用MISFET
Qt1 転送用MISFET
Qt2 転送用MISFET
TH 層間絶縁膜
TH1〜TH7 層間絶縁膜
UC ユニットキャパシタ
UE ユニット電極
UE 上部電極
W タングステン膜
WL ワード線
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a technique effective when applied to formation of a capacitor for reducing noise on wiring.
[0002]
[Prior art]
Semiconductor elements constituting the semiconductor integrated circuit are connected via wiring. Since various noises can be applied to the wiring, it is necessary to reduce the influence of the noise and ensure the operation accuracy of the integrated circuit, for example, the operation speed.
[0003]
In particular, when the input / output circuit is switched, noise is likely to occur in the wiring (power supply wiring and ground wiring) for supplying the power supply potential (VDD) and the ground potential (GND), which hinders desired circuit operation.
[0004]
As a measure for reducing such noise, a method of connecting a capacitor (decoupling capacitor) having a MOS (Metal Oxide Semiconductor) structure between a power supply wiring and a ground wiring, for example, a source / drain region of a MOS transistor and a ground wiring are connected. A method of connecting and connecting a power supply wiring to the gate electrode of the MOS transistor is employed. This MOS capacitor can be formed in the same manner as the MOS transistor constituting the semiconductor integrated circuit.
[0005]
The above-mentioned MOS capacitor is described in, for example, IBM J. RES. DEVELOP. VOL. 41 NO. 4/5 JULY / SEPTEMBER 1977 P489-501, JP-A-7-135301 and JP-A-10-12825. Are listed. The MOS capacitors described in these publications are formed on the outer periphery of the chip, and the MOS capacitors described in IBM J. RES. DEVELOP. VOL. 41 NO. 4/5 JULY / SEPTEMBER 1977 P489-501 A fuse is connected as a countermeasure when a defect occurs in the gate oxide film.
[0006]
On the other hand, in a static random access memory (SRAM) memory cell, a method of adding a capacity to the memory cell is employed in order to reduce soft errors due to α rays. Soft error caused by alpha rays means that alpha rays contained in external cosmic rays and alpha rays emitted from radioactive atoms contained in LSI packaging materials enter the memory cell and are stored in the memory cell. It is a phenomenon that destroys information.
[0007]
For example, an SRAM memory cell includes a flip-flop circuit that stores 1-bit information and two MISFETs (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistors) for information transfer.
[0008]
Capacitance is added to the information storage unit (input / output unit of the flip-flop circuit) in the memory cell to reduce soft errors due to α rays.
[0009]
The capacity of the information storage unit as described above is described in, for example, IEDM 1988 P205.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a MOS structure capacitor is used as a noise reduction measure, a capacitance is formed by the gate electrode, the gate insulating film, and the inversion layer in the semiconductor substrate. This inversion layer has a large sheet resistance and poor transient response.
[0011]
Further, by forming such a MOS capacitor, a region for forming a MOS transistor constituting the semiconductor integrated circuit is limited. In addition, when a defect occurs in the gate insulating film (oxide film) constituting the MOS capacitor, the wiring is short-circuited. Therefore, it is necessary to prepare a fuse as described above as a countermeasure against the defect.
[0012]
On the other hand, even when a capacitor is added to the information storage unit in the SRAM memory cell, the lower electrode (LE), the upper electrode (UE), and these electrodes are used in the process flow shown in FIG. 6 of the aforementioned IEDM 1988. Through holes for connecting each of these to the source and drain electrodes must be formed (detailed steps will be described later). These processes require four masks, which increases the number of processes. Further, since the through hole for connecting the lower electrode (LE) and the source / drain electrode is provided by etching the capacitor insulating film, the capacitor insulating film is not etched during this etching (including the photolithography process). Quality will deteriorate. As a result, defects are likely to occur in the capacitor insulating film, resulting in a decrease in yield.
[0013]
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having a capacitor for noise reduction measures that has a good transient response. It is another object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device with high yield and high integration.
[0014]
Another object of the present invention is to reduce a process for forming a capacitor of a semiconductor integrated circuit device. Another object is to improve the reliability of the semiconductor integrated circuit device and improve the yield.
[0015]
The above object and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
[0017]
(1) A semiconductor integrated circuit device of the present invention has a conductive film formed on a power supply wiring and a ground wiring of a semiconductor integrated circuit device so as to extend through an insulating film, and the conductive film is used as the power supply The floating conductive film is not electrically connected to the wiring and the ground wiring.
[0018]
(2) The semiconductor integrated circuit device of the present invention is a power supply wiring and a ground wiring of the semiconductor integrated circuit device, and is formed on these wirings extending in the first direction so as to extend through an insulating film. The conductive film is formed of a floating conductive film that is divided into a plurality of parts and arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
[0019]
(3) A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a step of forming a power supply wiring and a ground wiring that run flat by depositing and patterning a first conductive film on a semiconductor substrate; A step of forming an insulating film on the power supply wiring and the ground wiring, and a second conductive film is deposited on the insulating film and patterned to extend over the power supply wiring and the ground wiring through the insulating film. Forming a floating electrode. The floating electrode may be divided and arranged in a second direction orthogonal to the first direction in which the power supply wiring and the ground wiring extend.
[0020]
(4) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a semiconductor integrated circuit device having a memory cell including a pair of n-channel MISFETs whose gate electrodes and drains are cross-connected to each other. An interlayer insulating film formed on the n-channel type MISFET, first and second conductive layers connecting the gate electrode and drain of the pair of n-channel type MISFETs, and on the first and second conductive layers A capacitor insulating film formed on the capacitor insulating film, and a third conductive layer formed on the capacitor insulating film and extending on the first and second conductive layers via the capacitor insulating film. Have.
[0021]
(5) A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a memory cell including a pair of n-channel MISFETs whose gate electrodes and drains are cross-connected. A step of forming the pair of n-channel MISFETs, a step of forming first and second conductive films extending from a gate electrode to a drain of the pair of n-channel MISFETs, Forming a capacitive insulating film on top of the first and second conductive layers, and forming a third conductive film on the capacitive insulating film and patterning to form a floating electrode.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
[0023]
(Embodiment 1)
Next, a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention will be described. 1 to 6 are cross-sectional views of relevant parts showing an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.
[0024]
First, as shown in FIG. 1, for example, a semiconductor element (not shown) such as a half MISFET is formed on the main surface of a semiconductor substrate 1 made of single crystal silicon, and a CVD (Chemical Vapor deposition) method is formed thereon. After the silicon oxide film is deposited, the interlayer insulating film TH is formed by polishing the surface by CMP (Chemical Mechanical Polishing) and planarizing the surface.
[0025]
Next, a contact hole (not shown) is formed by etching the interlayer insulating film TH. Next, a plug (not shown) is formed by burying, for example, a tungsten film in the contact hole.
[0026]
Next, for example, a titanium nitride film (not shown), an aluminum film, and a titanium nitride film (not shown) are sequentially deposited on the interlayer insulating film TH by sputtering, for example, and patterned into a desired shape to form a conductive film. Wirings Ma and Mb made of a metal film are formed. Here, for example, the wiring Ma is connected to the power supply potential (VDD) via a wiring or plug (not shown), and the wiring Mb is connected to the ground potential (GND) via a wiring or plug (not shown). Since these wirings (Ma, Mb) are so-called power supply wirings, the wiring widths are almost equal and are designed to be several tens μm thicker than other wirings.
[0027]
Next, as shown in FIG. 2, a capacitor insulating film (dielectric film) CZ is formed by depositing, for example, a silicon nitride film having a thickness of about 10 nm on the interlayer insulating film TH including the wirings Ma and Mb by plasma CVD. Form. Here, since a voltage of 1/2 of the power supply voltage (VDD) is applied to the capacitor insulating film CZ, the film thickness of the insulating film constituting the capacitor insulating film CZ is set so as to withstand this voltage. In addition to the silicon nitride film, for example, a tantalum oxide film (Ta2OFiveThe capacitor insulating film CZ may be formed by depositing a high dielectric constant material such as Thus, the capacitance can be increased by using a high dielectric constant material as the capacitor insulating film.
[0028]
Next, as shown in FIG. 3, a tungsten film W having a thickness of about 100 nm is deposited on the capacitor insulating film CZ by sputtering, for example.
[0029]
Next, as shown in FIG. 4, the tungsten film W is etched using a resist film (not shown) on the tungsten film W, which is a conductive film or a metal film, as a mask, thereby floating electrodes (floating conductive films or floating electrodes). ) Form FE. The floating electrode FE is not electrically connected to the lower wiring Ma and wiring Mb and the upper wiring.
[0030]
FIG. 5 shows a plan view of the semiconductor substrate 1 after the formation of the floating electrode FE. As shown in FIG. 5, the floating electrode FE extends in a divided state on the wirings Ma and Mb. Here, a plurality of divided floating electrodes are referred to as unit electrodes UE, and a capacitor composed of the unit electrodes UE, the capacitor insulating film CZ, and the wirings (Ma and Mb) is referred to as a unit capacitor UC.
[0031]
Thereafter, the formation of the interlayer insulating film, wiring, capacitor insulating film, and floating electrode FE is repeated to form a semiconductor integrated circuit device having a plurality of layers of wiring. However, it is not necessary to form the capacitor insulating film and the floating electrode FE on all power supply wirings and ground wirings.
[0032]
Thus, according to the present embodiment, the capacitor (capacitance element) Ca having the wiring Ma (VDD) as the lower electrode, the floating electrode FE as the upper electrode, and the capacitor insulating film CZ therebetween.1And a capacitor (capacitance element) Ca having a wiring Mb (GND) as a lower electrode, a floating electrode FE as an upper electrode, and a capacitor insulating film CZ therebetween.2Can be formed. These capacitors (capacitance elements) Ca1, Ca2Are connected in series between the wiring Ma and the wiring Mb.
[0033]
Therefore, these capacitors (capacitance elements) Ca1, Ca2Thus, power supply noise can be reduced.
[0034]
Further, since the floating electrode FE extends in a divided state on the wirings Ma and Mb, it is possible to avoid a decrease in yield. The reason is shown below.
[0035]
Here, it is assumed that the area where the floating electrode FE faces the wirings Ma and Mb is A, and N unit electrodes UE are formed by dividing A into N equal parts. If A is the same regardless of the number of divisions N, the capacitor between the wirings Ma and Mb is constant, and the power noise reduction effect does not change.
[0036]
The area where each unit capacitor UC faces the wiring Ma is A / 2N, and the area where each unit capacitor UC faces the wiring Mb is also A / 2N.
[0037]
In this case, in order for each unit capacitor UC to be defective, the breakdown voltage between this unit capacitor UC and the wiring Ma is defective for a certain unit capacitor UC, and between this unit capacitor UC and the wiring Mb. Only when the withstand voltage is poor.
[0038]
For example, the probability that the breakdown voltage between the unit capacitor UC and the wiring Ma is not defective is Exp (−A * D / (2N)), and the probability that the breakdown voltage between the unit capacitor UC and the wiring Mb is not defective is Exp (−A * D / (2N)). Here, D indicates the defect density.
[0039]
Therefore, the probability that the unit capacitor UC is good (Punit) Is Punit= 1− (1-Exp (−A * D / (2N))) * (1-Exp (−A * D / (2N))), and the probability (P) that the N unit capacitors are non-defective is , P = Punit N(PunitTo the nth power).
[0040]
FIG. 6 shows the probability (P) that all the N unit capacitors are non-defective products as the capacitor yield, and shows N (the number of divisions). Here, the defect density (D) is 5 / cm.2The facing area (A) is 1cm2It was. As shown in FIG. 6, the capacitor yield is improved by dividing the floating electrode FE (N ≧ 2) as compared to the case where the floating electrode FE is not divided (N = 1). The capacitor yield increases as the number of divisions (N) increases and approaches 1.
[0041]
As described above, by dividing the floating electrode FE, the yield (non-defective rate) of the capacitors connected in series between the wirings Ma and Mb is improved, and hence the yield of the semiconductor integrated circuit device having these is improved. be able to.
[0042]
Further, unlike the MOS structure capacitor described above, the MIM (Metal Insulator Metal) structure can be adopted, so that the frequency characteristics can be improved and steep pulse noise can be dealt with.
[0043]
Also, a MOS transistor constituting a semiconductor integrated circuit can be formed under the floating electrode FE, and the region is not limited as in the case of the capacitor having the MOS structure described above. In addition, it is not necessary to prepare a fuse for countermeasures against defects in the MOS capacitor, and it is not necessary to determine whether or not the MOS capacitor is good or to cut a fuse, and the structure of the capacitor and the manufacturing process thereof are complicated. The problem of using can be solved.
[0044]
As shown in FIG. 36, the wirings Ma and Mb may be divided into a plurality of lines in the direction in which these wirings extend. In this case, since the capacitor insulating film CZ is also formed on the side walls of the divided wirings, the capacitance can be increased.
[0045]
(Embodiment 2)
Next, a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention will be described. 7 to 24 are principal part sectional views or principal part plan views of a semiconductor substrate showing an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.
[0046]
First, as shown in FIG. 7, a semiconductor substrate 1 having a main surface on which a semiconductor element such as a MISFET is formed is prepared. As shown in FIG. 7, the gate electrode 9 of the MISFET extends on the semiconductor substrate 1, and source and drain regions exist on both sides of the gate electrode 9 (in the cross section shown in FIG. 1). Is not exposed).
[0047]
A silicon oxide film 15 is formed on the MISFET (gate electrode 9), and a local interconnect wiring LI is formed in the silicon oxide film 15. The local interconnect wiring LI is connected to, for example, the gate electrode 9 of the MISFET or the source / drain region of the MISFET. In the semiconductor substrate 1, an element isolation 2 made of a silicon oxide film embedded in the element isolation trench is formed. The gate electrode 9 is made of, for example, a laminated film of a low resistance polycrystalline silicon film doped with phosphorus, a tungsten nitride film, and a tungsten film. Further, the local interconnect wiring LI is formed by, for example, embedding a tungsten film in a groove formed in the silicon oxide film 15.
[0048]
An interlayer insulating film such as a silicon oxide film and a conductive film such as an aluminum film are alternately deposited on the semiconductor substrate 1 to form a plurality of wirings. Hereinafter, the formation of the interlayer insulating film and the wirings will be described with reference to FIGS. This will be described in detail with reference to FIG.
[0049]
As shown in FIG. 8, after a silicon oxide film is deposited on the silicon oxide film 15 including the local interconnect wiring LI by the CVD method, the silicon oxide film is polished by the CMP method and the surface thereof is flattened by interlayering. An insulating film TH1 is formed.
[0050]
Next, a photoresist film is formed on the interlayer insulating film TH1 (not shown), and the interlayer insulating film TH1 is etched using the photoresist film as a mask to form a contact hole C1 on the local interconnect wiring LI.
[0051]
Next, a tungsten film is deposited on the interlayer insulating film TH1 including the inside of the contact hole C1 by the CVD method, and the tungsten film is polished by the CMP method until the interlayer insulating film TH1 is exposed, thereby plugs P1 in the contact hole C1. Form. Next, a titanium nitride film (not shown), an aluminum film, and a titanium nitride film (not shown) are sequentially deposited on the interlayer insulating film TH1 and the plug P1 by sputtering, and patterned into a desired shape, whereby the first A layer wiring M1 is formed. Here, in the first layer wiring M1, the power supply potential (VDD) is applied to the wiring M1a, and the ground potential (GND) is applied to the wiring M1b.
[0052]
Next, as shown in FIG. 9, a capacitor insulating film CZ1 is formed by depositing a silicon nitride film having a thickness of about 10 nm on the interlayer insulating film TH1 including the first layer wiring M1 by plasma CVD. Here, the film thickness of the capacitor insulating film CZ1 is set to the capacitor insulating film CZ1 so as to withstand the power supply voltage (VDD). Note that, as shown in FIG. 2 described in the first embodiment, the capacitor insulating film CZ1 may be formed over the wiring with a certain film thickness. Here, for the sake of convenience, the surface of the capacitor insulating film is described flat (hereinafter, the same applies to the other capacitor insulating films CZ2 to CZ7, etc., and the same applies to FIGS. 10 to 23 and FIGS. 25 to 28).
[0053]
Next, as shown in FIG. 10, a tungsten film is deposited on the capacitor insulating film CZ1 by sputtering, and the tungsten film is etched using a resist film (not shown) as a mask to form the floating electrode FE1. The floating electrode FE1 is formed on the first layer wiring M1a to which the power supply potential (VDD) is applied and the first layer wiring M1b to which the ground potential (GND) is applied. The first layer wiring M1b is located next to the first layer wiring M1a and extends in parallel with the wiring M1a, and the floating electrode FE1 also extends in the same direction as these wirings M1a and M1b. Yes. Further, the floating electrode FE1 extends in a state of being divided into a plurality of parts in the direction orthogonal to the direction in which the wirings M1a and M1b extend, as in the case of the first embodiment (see FIG. 5).
[0054]
Next, as shown in FIG. 11, an interlayer insulating film TH2 is formed on the floating electrode FE1. The interlayer insulating film TH2 is formed in the same manner as the interlayer insulating film TH1. Thereafter, the interlayer insulating film TH2 and the capacitor insulating film CZ1 on the first layer wiring M1 are removed to form a contact hole C2, and a plug P2 is formed in the contact hole C2. The plug P2 is formed in the same manner as the plug P1. Next, a second layer wiring M2 is formed on the interlayer insulating film TH2 and the plug P2 in the same manner as the first layer wiring.
[0055]
Next, as shown in FIG. 12, an interlayer insulating film TH3 is formed on the second layer wiring M2. The interlayer insulating film TH3 is formed in the same manner as the interlayer insulating film TH1. Thereafter, a contact hole C3 is formed in the interlayer insulating film TH3, and a plug P3 is formed in the contact hole C3. The plug P3 is formed in the same manner as the plug P1. Next, the third layer wiring M3 is formed on the interlayer insulating film TH3 and the plug P3 in the same manner as the first layer wiring.
[0056]
Next, as shown in FIG. 13, an interlayer insulating film TH4 is formed on the third layer wiring M3. The interlayer insulating film TH4 is formed in the same manner as the interlayer insulating film TH1. Thereafter, a contact hole (not shown) is formed in the interlayer insulating film TH4, and a plug (not shown) is formed in the contact hole. This plug is formed in the same manner as the plug P1. Next, a fourth layer wiring M4 is formed on the interlayer insulating film TH4 and a plug (not shown) similarly to the first layer wiring.
[0057]
Next, as shown in FIG. 14, an interlayer insulating film TH5 is formed on the fourth layer wiring M4. The interlayer insulating film TH5 is formed in the same manner as the interlayer insulating film TH1. Thereafter, a contact hole C5 is formed in the interlayer insulating film TH5, and a plug P5 is formed in the contact hole C5. The plug P5 is formed in the same manner as the plug P1. Next, a fifth layer wiring M5 is formed on the interlayer insulating film TH5 and the plug P5 in the same manner as the first layer wiring. Here, of the fifth layer wiring M5, the power supply potential (VDD) is applied to the wiring M5a, and the ground potential (GND) is applied to the wiring M5b.
[0058]
Next, as shown in FIG. 15, a capacitor insulating film CZ5 is formed by depositing a silicon nitride film having a thickness of about 10 nm on the interlayer insulating film TH5 including the fifth-layer wiring M5 by plasma CVD. Here, the film thickness of the capacitor insulating film CZ5 is set to the capacitor insulating film CZ5 so as to withstand the power supply voltage (VDD).
[0059]
Next, as shown in FIG. 16, a tungsten film is deposited on the capacitor insulating film CZ5 by sputtering, and the tungsten film is etched using a resist film (not shown) as a mask to form the floating electrode FE5. The floating electrode FE5 is formed on the fifth layer wiring M5a to which the power supply potential (VDD) is applied and the fifth layer wiring M5b to which the ground potential (GND) is applied. The fifth layer wiring M5b is located next to the fifth layer wiring M5a and extends in parallel with the wiring M5a, and the floating electrode FE5 also extends in the same direction as these wirings M5a and M5b. Yes. Further, the floating electrode FE5 extends in a state of being divided into a plurality of parts in a direction orthogonal to the direction in which the wirings M5a and M5b extend, as in the case of the first embodiment (see FIG. 5).
[0060]
Next, as shown in FIG. 17, an interlayer insulating film TH6 is formed on the floating electrode FE5. The interlayer insulating film TH6 is formed in the same manner as the interlayer insulating film TH1. Thereafter, the interlayer insulating film TH6 and the capacitor insulating film CZ5 on the fifth layer wiring M5 are removed to form a contact hole (not shown), and a plug (not shown) is formed in the contact hole. This plug is formed in the same manner as the plug P1. Next, a sixth layer wiring is formed on the interlayer insulating film TH6 and the plug in the same manner as the first layer wiring. Here, M6a in FIG. 17 is a wiring to which the power supply potential (VDD) is applied among the sixth layer wirings, and extends next to the sixth layer wiring (M6a) in parallel with the wiring M6a. There is a first layer wiring M6b to which a ground potential (GND) is applied. However, the wiring M6b is not exposed in the cross-sectional direction of FIG.
[0061]
Next, as shown in FIG. 18, a capacitor insulating film CZ6 is formed by depositing a silicon nitride film having a thickness of about 10 nm on the interlayer insulating film TH6 including the sixth layer wiring M6a by plasma CVD. Here, the film thickness of the capacitor insulating film CZ6 is set to the capacitor insulating film CZ6 so as to withstand the power supply voltage (VDD).
[0062]
Next, as shown in FIG. 19, a tungsten film is deposited on the capacitor insulating film CZ6 by sputtering, and the tungsten film is etched using a resist film (not shown) as a mask to form the floating electrode FE6. The floating electrode FE6 is formed on the sixth layer wiring M6a to which the power supply potential (VDD) is applied and the sixth layer wiring M6b to which the ground potential (GND) is applied. The floating electrode FE5 extends in the same direction as the wirings M6a and M6b. As illustrated, the floating electrode FE6 extends in a state of being divided into a plurality of parts in a direction orthogonal to the direction in which the wirings M6a and M6b extend, as in the case of the first embodiment.
[0063]
Next, as shown in FIG. 20, an interlayer insulating film TH7 is formed on the floating electrode FE6. The interlayer insulating film TH7 is formed in the same manner as the interlayer insulating film TH1. Thereafter, the interlayer insulating film TH7 and the capacitor insulating film CZ6 on the sixth layer wiring M6a are removed to form a contact hole C6, and a plug P6 is formed in the contact hole C6. The plug P6 is formed in the same manner as the plug P1. Next, a seventh layer wiring M7 is formed on the interlayer insulating film TH6 and the plug P6 in the same manner as the first layer wiring. Here, of the seventh layer wiring M7, the power supply potential (VDD) is applied to the wiring M7a, and the ground potential (GND) is applied to the wiring M7b.
[0064]
Next, as shown in FIG. 21, a capacitor insulating film CZ7 is formed by depositing a silicon nitride film having a thickness of about 10 nm on the interlayer insulating film TH7 including the seventh-layer wiring M7 by plasma CVD. For the capacitor insulating film CZ7, the film thickness of the capacitor insulating film CZ7 is set so as to withstand the power supply voltage (VDD).
[0065]
Next, as shown in FIG. 22, a tungsten film is deposited on the capacitor insulating film CZ7 by sputtering, and the tungsten film is etched using a resist film (not shown) as a mask to form the floating electrode FE7. The floating electrode FE7 is formed on the seventh layer wiring M7a to which the power supply potential (VDD) is applied and the seventh layer wiring M7b to which the ground potential (GND) is applied. The seventh layer wiring M7b is located next to the seventh layer wiring M7a and extends in parallel with the wiring M7a, and the floating electrode FE7 also extends in the same direction as these wirings M7a and M7b. Yes. The floating electrode FE7 extends in a state of being divided into a plurality of parts in a direction orthogonal to the direction in which the wirings M7a and M7b extend, as in the case of the first embodiment (see FIG. 5).
[0066]
Next, as shown in FIG. 23, a passivation film PV made of these films is formed by sequentially depositing a silicon oxide film and a silicon nitride film on the floating electrode FE7.
[0067]
FIG. 24 is a plan view of an essential part of the semiconductor integrated circuit device according to the present embodiment. As shown in FIG. 24, of the seventh-layer wiring M7, the wirings M7a and M7b are formed in an annular shape around the element forming region 201. Here, the inside of these annularly formed wirings is called a core region 202. A bonding pad BP is formed on the outer periphery of the element formation region 201. The bonding pad BP is formed by the seventh layer wiring M7 which is the uppermost layer wiring.
[0068]
Thus, according to the present embodiment, the capacitor insulating film (on the first, fifth, sixth and seventh layer wirings on the wiring pair to which the power supply potential (VDD) and the ground potential (GND) are applied) Since the floating electrode (FE1 or the like) is formed via CZ1 or the like, the power supply noise can be reduced as described in the first embodiment. Moreover, since the floating electrodes (FE1 and the like) are extended in a divided state on these wirings, it is possible to avoid a decrease in yield. Further, since the capacitor has an MIM structure, the frequency characteristics can be improved and it is possible to cope with steep pulsed noise.
[0069]
Further, a MOS transistor constituting a semiconductor integrated circuit can be formed under the floating electrode, for example, under the wirings M7a and M7b formed in a ring shape, and the formation region of the MOS transistor is limited. Absent. In addition, as described in the first embodiment, it is possible to solve the problems in the case of using a capacitor having a MOS structure, such as a complicated capacitor configuration and a manufacturing process thereof.
[0070]
In the present embodiment, the floating electrode (FE1 etc.) is formed on the four layers of wiring (first, fifth, sixth and seventh layer wiring) via the capacitor insulating film (CZ1 etc.). However, these may be formed for wirings of four layers or more or wirings of four layers or less. In the present embodiment, the floating electrode (FE1 etc.) is formed on the first, fifth, sixth and seventh layer wirings via the capacitor insulating film (CZ1 etc.). Of the wirings (second to fourth layer wirings), the wirings may be formed on a wiring pair to which a power supply potential (VDD) and a ground potential (GND) are applied.
[0071]
However, when a capacitor is formed only by M7 (M7a, M7b, FE7), for example, since the current from the capacitor flows through M6, M5... M1, the resistance inductance of M6 to M1 causes noise. For this reason, the effect of forming a capacitor in the lower layer (for example, M1) is great.
[0072]
Similar to the first embodiment, the capacitor insulating film CZ may be formed using a high dielectric constant material such as a tantalum oxide film in addition to the silicon nitride film.
[0073]
(Embodiment 3)
In the second embodiment, the wirings M7a and M7b of the seventh layer wiring M7 are annularly formed outside the core region. However, these wirings may be formed in the core region.
[0074]
Next, a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention will be described. The steps up to the step of forming the interlayer insulating film TH7 and the plug P6 formed in the interlayer insulating film TH7 are the same as in the case of the second embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0075]
A titanium nitride film (not shown), an aluminum film and a titanium nitride film (not shown) are sequentially deposited on the interlayer insulating film TH7 and the plug P6 shown in FIG. 25 by sputtering, and patterned into a desired shape. A seventh layer wiring M7 is formed. Here, of the seventh layer wiring M7, the power supply potential (VDD) is applied to the wiring M7a, and the ground potential (GND) is applied to the wiring M7b. These wirings M7a and M7b are also formed inside an element formation region 201 described later.
[0076]
Next, as shown in FIG. 26, a capacitor insulating film CZ7 is formed by depositing a silicon nitride film having a thickness of about 10 nm on the interlayer insulating film TH7 including the seventh layer wiring M7 by plasma CVD. Here, the film thickness of the capacitor insulating film CZ7 is set to the capacitor insulating film CZ7 so as to withstand the power supply voltage (VDD).
[0077]
Next, a tungsten film is deposited on the capacitor insulating film CZ7 by sputtering, and the tungsten film is etched using a resist film (not shown) as a mask to form the floating electrode FE7. The floating electrode FE7 is formed on the seventh layer wiring M7a to which the power supply potential (VDD) is applied and the seventh layer wiring M7b to which the ground potential (GND) is applied. The seventh layer wiring M7b is located next to the seventh layer wiring M7a and extends in parallel with the wiring M7a, and the floating electrode FE7 also extends in the same direction as these wirings M7a and M7b. Yes. The floating electrode FE7 extends in a state of being divided into a plurality of parts in a direction orthogonal to the direction in which the wirings M7a and M7b extend, as in the case of the first embodiment (see FIG. 5). Further, the floating electrode FE7 is formed so as to avoid a formation region of a plug P7 described later.
[0078]
Next, as shown in FIG. 27, a silicon oxide film and a silicon nitride film are sequentially deposited on the floating electrode FE7, thereby forming a passivation film PV made of these films.
[0079]
Next, as shown in FIG. 28, the contact hole C7 is formed by etching the passivation film PV and the capacitor insulating film CZ7 on the seventh layer wiring including the wirings M7a and M7b. Next, a tungsten film is deposited by CVD on the passivation film PV including the inside of the contact hole C7, and this tungsten film is polished by CMP until the passivation film PV is exposed, thereby forming a plug P7 in the contact hole C7. To do.
[0080]
Next, a barrier metal film BM made of a titanium nitride film or the like is formed on the plug P7 by sputtering, and further, a solder bump electrode BPn is formed thereon (see FIG. 29). Here, among the solder bump electrodes BPn, the power supply potential (VDD) is applied to the solder bump electrode BPa, and the ground potential (GND) is applied to the solder bump electrode BPb. The solder bump electrode BPo is a bump electrode other than that.
[0081]
FIG. 29 is a plan view of a principal part of the semiconductor integrated circuit device according to the present embodiment. As shown in FIG. 29, the seventh-layer wiring M7 (including M7a and M7b) is formed inside the element formation region 201, and the solder bump electrode BPn (including BPo, BPa, and BPb) formed on the upper portion is exposed. ing.
[0082]
In the form shown in FIG. 29, M7a and M7b are scattered inside the element region. Therefore, there is a problem that the degree of integration is greatly reduced in a known method in which a MOS capacitor is provided below M7a and M7b.
[0083]
However, according to the present embodiment, the first, fifth, sixth, and seventh layer wirings are connected to the wiring pair to which the power supply potential (VDD) and the ground potential (GND) are applied via the capacitor insulating film. Since the floating electrode is formed, the effect described in the second embodiment can be obtained. Also, the MOS transistor constituting the semiconductor integrated circuit can be formed below the wirings M7a and M7b in the seventh layer wiring M7, and the formation region of the MOS transistor is not limited.
[0084]
(Embodiment 4)
In the first to third embodiments, each wiring is formed on the interlayer insulating film. However, each wiring may be formed by embedding a metal film in a groove formed in the insulating film.
[0085]
Next, a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention will be described. 30 to 35 are cross-sectional views of relevant parts of a semiconductor substrate showing an example of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.
[0086]
First, as shown in FIG. 30, a semiconductor element (not shown) such as a MISFET is formed on the main surface of a semiconductor substrate 1 made of single crystal silicon, a silicon oxide film is deposited on the semiconductor element, and then polished by a CMP method. Then, the interlayer insulating film TH is formed by planarizing the surface.
[0087]
Next, a silicon nitride film Ha and a silicon oxide film Hb are sequentially deposited on the interlayer insulating film TH by a CVD method, and a wiring trench insulating film H composed of these films is formed. Next, the wiring grooves HMa and HMb are formed by etching the wiring groove insulating film H in the wiring formation scheduled region. The silicon nitride film Ha is used as an etching stopper at the time of the etching.
[0088]
Next, as shown in FIG. 31, a barrier layer BM made of titanium nitride is deposited by sputtering or CVD on the wiring groove insulating film H including the inside of the wiring grooves HMa and HMb, and then on the barrier layer BM. The copper film M is formed by sputtering.
[0089]
Next, as shown in FIG. 32, the copper film M and the barrier layer BM outside the wiring trench are removed by CMP, thereby forming wirings Ma and Mb (embedded wiring) made of the copper film M and the barrier layer BM. Here, for example, the wiring Ma is connected to the power supply potential (VDD) via a wiring or plug (not shown), and the wiring Mb is connected to the ground potential (GND) via a wiring or plug (not shown). Since these wirings (Ma, Mb) are so-called power supply wirings, the wiring widths are almost equal and are designed to be several tens μm thicker than other wirings.
[0090]
Next, as shown in FIG. 33, a capacitor insulating film CZ is formed by depositing a silicon nitride film having a thickness of about 10 nm on the interlayer insulating film TH including the wirings Ma and Mb by plasma CVD. Here, the film thickness of the capacitor insulating film CZ is set to the capacitor insulating film CZ so as to withstand the power supply voltage (VDD). In this case, the capacitor insulating film CZ also serves to prevent copper in the wirings Ma and Mb from diffusing into the interlayer insulating film.
[0091]
Next, as shown in FIG. 34, a tungsten film W having a thickness of about 100 nm is deposited on the capacitor insulating film CZ by sputtering.
[0092]
Next, as shown in FIG. 35, a floating electrode FE is formed by etching the tungsten film using a resist film (not shown) on the tungsten film W as a mask. The floating electrode FE is not electrically connected to the lower wirings Ma and Mb and the upper wiring. The floating electrode FE extends in a divided state on the wirings Ma and Mb (see FIG. 5).
[0093]
As shown in FIG. 37, Ba and Bb are formed as barrier films (copper diffusion prevention films) on the wirings Ma and Mb, and a tantalum oxide film, for example, is deposited on the barrier films Ba and Bb. The capacitor insulating film CZ may be formed, and further the floating electrode FE may be formed.
[0094]
Thereafter, the formation of the interlayer insulating film, wiring groove insulating film, wiring, capacitor insulating film, and floating electrode is repeated to form a semiconductor integrated circuit device having a plurality of layers of wiring. However, it is not necessary to form the capacitor insulating film and the floating electrode on all the wirings.
[0095]
Further, the seven-layer wirings of the second and third embodiments may be formed by the aforementioned embedded wiring. In this case, the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device is the same as that described in the second or third embodiment, and the wiring formation method is the same as the formation of the wiring groove insulating film, the wiring groove, and the metal film. Since the process is the same as the process of embedding and CMP, the description thereof is omitted.
[0096]
As described above, according to the present embodiment, since the floating electrode is formed on the wiring pair to which the power supply potential (VDD) and the ground potential (GND) are applied via the capacitor insulating film, the power supply noise can be reduced. The effect similar to the effect demonstrated in Embodiment 1-3 can be acquired.
[0097]
Further, according to the present embodiment, since each wiring is a buried wiring, the flatness of the capacitor insulating film can be ensured and the reliability of the capacitor can be improved.
[0098]
(Embodiment 5)
In the first to fourth embodiments, the floating electrode is formed on the wiring pair to which the power supply potential (VDD) and the ground potential (GND) are applied via the capacitor insulating film. However, the floating electrode is formed on the information storage portion of the SRAM memory cell. A capacitor insulating film and a floating electrode (capacitance) may be formed.
[0099]
FIG. 38 is an equivalent circuit diagram showing a SRAM (Static Random Access Memory) memory cell according to the present embodiment. As shown in the figure, this memory cell MC is arranged at the intersection of a pair of complementary data lines (data line DL, data line / (bar) DL) and a word line WL, and a pair of driving MISFETs Qd1, Qd2,. It is composed of a pair of load MISFETs Qp1, Qp2 and a pair of transfer MISFETs Qt1, Qt2. The drive MISFETs Qd1 and Qd2 and the transfer MISFETs Qt1 and Qt2 are configured by n-channel MISFETs, and the load MISFETs Qp1 and Qp2 are configured by p-channel MISFETs.
[0100]
Of the six MISFETs constituting the memory cell MC, the driving MISFET Qd1 and the load MISFET Qp1 constitute a CMOS inverter INV1, and the driving MISFET Qd2 and the load MISFET Qp2 constitute a CMOS inverter INV2. The mutual input / output terminals (storage nodes A and B) of the pair of CMOS inverters INV1 and INV2 are cross-coupled to form a flip-flop circuit as an information storage unit for storing 1-bit information. One input / output terminal (storage node A) of the flip-flop circuit is connected to one of the source and drain regions of the transfer MISFET Qt1, and the other input / output terminal (storage node B) is the source of the transfer MISFET Qt2. , Connected to one of the drain regions.
[0101]
Further, the other of the source and drain regions of the transfer MISFET Qt1 is connected to the data line DL, and the other of the source and drain regions of the transfer MISFET Qt2 is connected to the data line / DL. One end of the flip-flop circuit (the source regions of the load MISFETs Qp1 and Qp2) is connected to the power supply voltage (Vcc), and the other end (the source regions of the drive MISFETs Qd1 and Qd2) is connected to the reference voltage (Vss). ing.
[0102]
Explaining the operation of the above circuit, when the storage node A of one CMOS inverter INV1 is at a high potential ("H"), the driving MISFET Qd2 is turned on, so that the storage node B of the other CMOS inverter INV2 is at a low potential. ("L"). Accordingly, the driving MISFET Qd1 is turned OFF, and the high potential (“H”) of the storage node A is held. That is, the state of the mutual storage nodes A and B is held by a latch circuit in which a pair of CMOS inverters INV1 and INV2 are cross-coupled, and information is stored while the power supply voltage is applied. On the storage nodes A and B, the capacitor insulating film and the floating electrode (capacitance) are added.
[0103]
A word line WL is connected to each gate electrode of the transfer MISFETs Qt1 and Qt2, and conduction and non-conduction of the transfer MISFETs Qt1 and Qt2 are controlled by the word line WL. That is, when the word line WL is at a high potential ("H"), the transfer MISFETs Qt1 and Qt2 are turned on, and the flip-flop circuit and the complementary data lines (data lines DL and / DL) are electrically connected. Therefore, the potential state (“H” or “L”) of the storage nodes A and B appears on the data lines DL and / DL and is read as information of the memory cell MC.
[0104]
In order to write information in the memory cell MC, the word line WL is set to the “H” potential level, the transfer MISFETs Qt1 and Qt2 are turned on, and the information on the data lines DL and / DL is transmitted to the storage nodes A and B.
[0105]
Next, a method for manufacturing the SRAM according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0106]
First, as shown in FIGS. 39, 40, and 41, element isolation 2 is formed in the semiconductor substrate 1. 41 is a plan view of a semiconductor substrate showing a region corresponding to about one memory cell. FIGS. 39 and 40 are cross-sectional views taken along lines AA and BB in FIG. 41, respectively. This element isolation 2 is formed as follows. For example, an element isolation trench having a depth of about 250 nm is formed by etching the semiconductor substrate 1 made of p-type single crystal silicon.
[0107]
Thereafter, the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized at about 1000 ° C. to form a thin silicon oxide film (not shown) having a thickness of about 10 nm on the inner wall of the groove.
[0108]
Next, a silicon oxide film having a thickness of about 450 to 500 nm is deposited on the semiconductor substrate 1 including the inside of the groove by a CVD method, and the silicon oxide film on the upper portion of the groove is polished by a chemical mechanical polishing (CMP) method. The surface is flattened.
[0109]
Next, after p-type impurities (boron) and n-type impurities (for example, phosphorus) are ion-implanted into the semiconductor substrate 1, the impurities are diffused by heat treatment at about 1000 ° C., so that the p-type well 3 and the semiconductor substrate 1 are diffused. An n-type well 4 is formed. As shown in FIG. 41, a p-type well 3, an n-type well 4, active regions Ap1 and Ap2 in the p-type well, and active regions An1 and An2 in the n-type well are formed in the semiconductor substrate 1. A p-type well 3 and an n-type well 4 (An1, An2) are formed. These active regions An1, An2, Ap1, Ap2 are surrounded by element isolation 2 in which a silicon oxide film is embedded.
[0110]
As will be described in detail later, of the six MISFETs (Qt1, Qt2, Qd1, Qd2, Qp1, Qp2) constituting the memory cell MC, the n-channel MISFET (Qt1, Qd1) is the active region Ap1. The n-channel MISFETs (Qt2, Qd2) are formed on the (p-type well 3) and the active region Ap2 (p-type well 3). The p-channel type MISFET (Qp2) is formed on the active region An1 (n-type well 4), and the p-channel type MISFET (Qp1) is formed on the active region An2 (n-type well 4).
[0111]
Next, n-channel MISFETs (Qt1, Qd1, Qt2, Qd2) and p-channel MISFETs (Qp1, Qp2) are formed on the main surface of the semiconductor substrate 1.
[0112]
First, the surface of the semiconductor substrate 1 (p-type well 3 and n-type well 4) is wet-cleaned using a hydrofluoric acid-based cleaning solution, and then the thickness of each of the p-type well 3 and the n-type well 4 is about 6 nm. A clean gate oxide film (not shown) is formed.
[0113]
Next, as shown in FIGS. 42, 43 and 44, a gate electrode G is formed on the gate oxide film on the semiconductor substrate 1. 44 is a plan view of a semiconductor substrate showing a region for about one memory cell, and FIGS. 42 and 43 are sectional views taken along lines AA and BB, respectively, of FIG. The gate electrode G is formed as follows. First, a low-resistance polycrystalline silicon film having a thickness of about 100 nm is deposited on the gate oxide film by a CVD method. Next, the polycrystalline silicon film is dry-etched using a photoresist film (not shown) as a mask to form a gate electrode G made of the polycrystalline silicon film. As shown in FIG. 44, the gate electrode G of the transfer MISFET Qt1 and the gate electrode G of the drive MISFET Qd1 are formed on the active region Ap1, and the gate electrode G of the transfer MISFET Qt2 is formed on the active region Ap2. A gate electrode G of the driving MISFET Qd2 is formed. Further, the gate electrode G of the load MISFET Qp2 is formed on the active region An1, and the gate electrode G of the load MISFET Qp1 is formed on the active region An2. These gate electrodes are respectively formed in the AA direction in the figure, and the gate electrode G of the load MISFET Qp1 and the gate electrode of the drive MISFET Qd1 are common, and the gate electrode of the load MISFET Qp2 and the drive MISFET Qd2 These gate electrodes are common.
[0114]
Next, as shown in FIG. 43, p-type impurities (boron) are implanted into the n-type well 4 to form p.-N-type semiconductor region 14 is formed, and n-type impurity (phosphorus) is implanted into both sides of gate electrode G on p-type well 3 although not shown in FIG.-Forming a type semiconductor region;
[0115]
Next, a silicon nitride film having a film thickness of about 40 nm is deposited on the semiconductor substrate 1 by CVD, and then anisotropically etched to form side wall spacers 16 on the side walls of the gate electrode G.
[0116]
Next, a p-type impurity (boron) is ion-implanted on the n-type well 4 to form p+N-type semiconductor region 18 (source, drain) is formed, and n-type impurity (phosphorus or arsenic) is ion-implanted onto p-type well 3 although not shown in the figure.+Type semiconductor regions (source, drain) are formed.
[0117]
Up to this point, the six MISFETs (driving MISFETs Qd1, Qd2, transfer MISFETs Qt1, Qt2 and load MISFETs Qp1, Qp2) constituting the memory cell MC and the n-channel MISFETs and p-channel MISFETs constituting the peripheral circuits. Is completed.
[0118]
Subsequently, after cleaning the surface of the semiconductor substrate 1, a Co film and a Ti film are sequentially deposited on the semiconductor substrate 1 by a sputtering method, and a heat treatment is performed at 600 ° C. for 1 minute.+Type semiconductor region 17, p+A CoSi layer (not shown) is formed on the type semiconductor region 18) and the gate electrode G.
[0119]
Next, after removing the unreacted Co film and Ti film by etching, a heat treatment is performed at 700 to 800 ° C. for about 1 minute to obtain low-resistance CoSi.2A layer (not shown) is formed.
[0120]
Next, as shown in FIGS. 45 and 46, after the silicon oxide film 21 is deposited on the semiconductor substrate 1, the surface of the silicon oxide film 21 is polished by CMP to flatten the surface.
[0121]
Next, a silicon oxide film is dry-etched using a photoresist film (not shown) as a mask, thereby making n+Type semiconductor region (source, drain) and p+A contact hole C1 and a wiring trench HM are formed on the type semiconductor region 18 (source, drain) (see FIG. 49). A contact hole C1 is formed on the gate electrode G of the transfer MISFETs Qt1 and Qt2. One wiring groove HM extends from the drain of the driving MISFET Qd1 to the gate electrode of the driving MISFET Qd2 via the drain of the load MISFET Qp1. The other wiring groove HM extends from the drain of the driving MISFET Qd2 to the gate electrode of the driving MISFET Qd1 via the drain of the load MISFET Qp2 (see FIG. 49).
[0122]
Next, as shown in FIGS. 47, 48, and 49, a plug P1 and wirings MD1, MD2 (conductive layer) are formed by embedding a conductive film in C1 and the wiring groove HM. 49 is a plan view of a semiconductor substrate showing a region for about one memory cell, and FIGS. 47 and 48 are sectional views taken along lines AA and BB in FIG. 49, respectively. In order to form these, first, a Ti film (not shown) having a thickness of about 10 nm and a TiN film having a thickness of about 50 nm are formed on the silicon oxide film 21 including the inside of the contact hole C1 and the wiring trench HM by sputtering. (Not shown) are sequentially performed, and heat treatment is performed at 500 to 700 ° C. for 1 minute. Next, a tungsten film is deposited by CVD, and etchback or CMP is performed until the surface of the silicon oxide film 21 is exposed, and the Ti film, TiN film, and tungsten film outside the contact hole C1 and the wiring trench HM are removed.
[0123]
Next, as shown in FIGS. 50 and 51, a silicon nitride film 23 having a thickness of about 5 nm is formed on the silicon oxide film 21, the plug P1, and the wirings MD1 and MD2. The silicon nitride film 23 is formed between the wirings MD1 and MD2 serving as lower electrodes and a floating electrode 24 described later, and serves as a capacitive insulating film.
[0124]
Next, as shown in FIGS. 52, 53 and 54, a tungsten film having a thickness of about 50 nm is deposited on the silicon nitride film 23 by sputtering, and is patterned to extend onto the wirings MD1 and MD2. The floating electrode 24 to be formed is formed. 54 is a plan view of the semiconductor substrate showing a region for about one memory cell, and FIGS. 52 and 53 are cross-sectional views taken along lines AA and BB in FIG. 54, respectively. The floating electrode 24 is patterned so as not to extend on the plug P1 (see FIG. 54).
[0125]
Through the above steps, the capacitor Ca1 composed of the wiring MD1, the silicon nitride film 23 and the floating electrode 24, and the capacitor Ca2 composed of the wiring MD2, the silicon nitride film 23 and the floating electrode 24 can be formed. . That is, the capacitors Ca1 and Ca2 are connected in series between the wirings MD1 and MD2 (between the storage nodes AB).
[0126]
Thus, according to the present embodiment, since the floating electrode 24 is formed on the wirings MD1 and MD2 via the silicon nitride film 23, soft errors due to α rays incident on the SRAM memory cell can be reduced. Can do.
[0127]
Further, since the wirings MD1 and MD2 are embedded wirings, the flatness of the silicon nitride film 23 can be ensured, and the reliability of the capacitance can be improved.
[0128]
Further, as shown in FIG. 55, the floating electrode 24 is arranged in a divided state for each memory cell MC, so that the floating electrode FE becomes defective as in the first embodiment. Since the breakdown voltage between the floating electrode FE and the wiring MD1 is defective and the breakdown voltage between the floating electrode FE and the wiring MD2 is defective, a decrease in yield can be avoided. FIG. 55 is a plan view of a semiconductor substrate showing an area of about 4 memory cells (2 vertical × 2 horizontal).
[0129]
Further, for example, when the lower electrodes (LE) and the upper electrodes (UE) to be connected to the storage nodes A and B are provided, these electrodes are connected to the storage nodes A and B (source and drain). Therefore, there are problems that the number of masks and processes is increased, and the quality of the capacitor insulating film is deteriorated.
[0130]
An example of a process for providing such a lower electrode and an upper electrode will be described. First, as shown in FIG. 62A, the interlayer insulating film TH on the drain of the driving MISFET Qd1 is removed to form a contact hole CA, and then a plug PA is formed by embedding a metal layer in the contact hole. Then, the lower electrode LE is formed on the plug PA. Next, as shown in FIG. 62B, a capacitive insulating film CZ is formed on the lower electrode LE, and then, as shown in FIG. 62C, a resist film (not shown) on the capacitive insulating film CZ is formed. ) Is used as a mask to remove (etch) the interlayer insulating film on the drain of the driving MISFET Qd2 to form a contact hole CB. Next, as shown in FIG. 62D, a plug PB is formed by embedding a metal layer in the contact hole CB, and an upper electrode UE is formed on the plug PB. As a result, a capacitor is formed between the storage nodes AB by the lower electrode (LE), the upper electrode (UE), and the capacitor insulating film CZ.
[0131]
However, in the case of the above-described process, four masks for patterning the contact hole CA, the lower electrode LE, the contact hole CB, and the upper electrode UE are necessary, and the number of processes increases.
[0132]
On the other hand, according to the present embodiment, it is only necessary to pattern the floating electrode FE, and the number of masks and the number of processes can be reduced.
[0133]
In the steps of FIGS. 62A to 62D, the surface of the capacitive insulating film CZ that is required to improve the film quality is exposed to various processes such as resist film formation, photolithography, etching, and resist film removal. For this reason, the quality of the capacitive insulating film may be deteriorated, leading to a decrease in yield.
[0134]
In contrast, in the present embodiment, a resist film is not formed on the capacitor insulating film CZ, and the film quality of the capacitor insulating film can be improved. As a result, the yield can be improved.
[0135]
Next, the first layer wiring M1 and the second layer wiring M2 are formed on the floating electrode 24 via an interlayer insulating film. Subsequently, the process of forming these wirings will be described with reference to FIGS.
[0136]
First, as shown in FIGS. 56, 57, and 58, a silicon oxide film 25 is deposited on the floating electrode 24 by a CVD method. Next, the contact hole C2 is formed by removing the silicon oxide film 25 and the silicon nitride film 23 on the plug P1 by etching. 58 is a plan view of a semiconductor substrate showing a region for about one memory cell, and FIGS. 56 and 57 are cross-sectional views taken along lines AA and BB, respectively, of FIG.
[0137]
Next, a plug P2 is formed by embedding a conductive film in the contact hole C2. First, a Ti film (not shown) having a thickness of about 10 nm and a TiN film having a thickness of about 50 nm are sequentially deposited on the silicon oxide film 25 including the inside of the contact hole C2 by sputtering, and then a tungsten film is formed by CVD. Then, etch back or CMP is performed until the surface of the silicon oxide film 25 is exposed, and the plug P2 is formed by removing the Ti film, TiN film and tungsten film outside the contact hole C2.
[0138]
Subsequently, a first layer wiring M1 is formed on the silicon oxide film 25 and the plug P2. First, a Ti film (not shown) having a thickness of about 10 nm and a TiN film having a thickness of about 50 nm are sequentially deposited by sputtering, and then a tungsten film is deposited by CVD and patterned to form the first layer wiring M1. Form. Of the first layer wiring M1, the first layer wiring M1 that connects the gate electrodes G of the transfer MISFETs Qt1 and Qt2 via plugs P1 and P2 serves as a word line WL.
[0139]
Next, as shown in FIGS. 59, 60 and 61, a silicon oxide film 27 is deposited on the first layer wiring M1 and the silicon oxide film 25 by the CVD method, and then the silicon oxide on the first layer wiring M1 is deposited. The contact hole C3 is formed by removing the film 27 by etching (see FIG. 61).
[0140]
Next, a plug P3 is formed by embedding a conductive film in the contact hole C3. The plug P3 is formed in the same manner as the plug P2 (see FIG. 61).
[0141]
Subsequently, a second layer wiring M2 is formed on the silicon oxide film 27 and the plug P3 (see FIGS. 59 and 61). First, a Ti film (not shown) having a thickness of about 10 nm and a TiN film having a thickness of about 50 nm are sequentially deposited by sputtering, and then an aluminum film having a film pressure of about 300 nm is formed and patterned to form a second layer wiring. M2 is formed.
[0142]
The reference potential (Vss) is supplied to the sources of the drive MISFETs Qd1 and Qd2 via the two-layer wiring M2, and the power supply potential (Vcc) is supplied to the sources of the load MISFETs Qp1 and Qp2. The second layer wiring connected to one end of the transfer MISFETs Qt1 and Qt2 is a data line (DL, / DL).
[0143]
Through the above steps, the SRAM memory cell described with reference to FIG. 38 is almost completed.
[0144]
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
[0145]
In the second and third embodiments, the MISFET is formed as the semiconductor element. However, the present invention is not limited to the MISFET, and other elements such as a bipolar transistor can be formed.
[0146]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0147]
Since the conductive film extending through the insulating film is formed on the power supply wiring and the ground wiring of the semiconductor integrated circuit device, noise on the power supply wiring and the ground wiring can be reduced. Further, the yield can be improved by dividing the conductive film into a plurality of parts. Further, by using the conductive film as a metal film, the transient response of the capacitor can be improved.
[0148]
Further, first and second conductives for connecting the gate electrode and the drain of a pair of n-channel MISFETs of a memory cell having a pair of n-channel MISFETs each having a cross-connected gate electrode and a drain as constituent elements. Since the third conductive layer is formed on the layer via the capacitive insulating film, soft errors due to α rays incident on the memory cell can be reduced.
[0149]
In addition, since the third conductive layer is divided for each memory cell in a memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix, the yield can be improved.
[0150]
Further, it is possible to improve the degree of integration, reduce the noise reduction capacitor formation process, and improve the reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 3 is a cross-sectional view of the principal part of the substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention;
4 is a cross-sectional view of the principal part of the substrate, illustrating the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention; FIG.
FIG. 5 is a plan view of the essential part of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between capacitor yield and the number of divisions (N).
7 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention; FIG.
8 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device that is Embodiment 2 of the present invention; FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the principal part of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention;
10 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention; FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view of the principal part of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention;
12 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention; FIG.
13 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention; FIG.
FIG. 14 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention;
15 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate, illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 2 of the present invention; FIG.
16 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention; FIG.
FIG. 17 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 18 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate, illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device that is Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 19 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention.
20 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention; FIG.
FIG. 21 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 22 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 23 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention.
24 is a substantial part plan view of a substrate, illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 25 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 26 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 27 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 28 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 3 of the present invention.
29 is a substantial part plan view of a substrate, illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a third embodiment of the present invention; FIG.
30 is a fragmentary cross-sectional view of a substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 4 of the present invention; FIG.
FIG. 31 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 32 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 33 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 34 is a cross-sectional view of the principal part of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 35 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 36 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
FIG. 37 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
FIG. 38 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM memory cell according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 39 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention.
40 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention; FIG.
41 is a substantial part plan view of a substrate, illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a fifth embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 42 is a cross sectional view for a main portion of the substrate, showing a method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention;
43 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention; FIG.
44 is a substantial part plan view of a substrate, illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a fifth embodiment of the present invention; FIG.
45 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention; FIG.
46 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention; FIG.
47 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention; FIG.
48 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention; FIG.
49 is a substantial part plan view of a substrate, illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a fifth embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 50 is a cross sectional view for a main portion of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention;
FIG. 51 is a cross sectional view for a main portion of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention;
52 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention; FIG.
53 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention; FIG.
FIG. 54 is a substantial part plan view of a substrate, illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 5 of the present invention;
FIG. 55 is a substantial part plan view of a substrate, illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 56 is a cross sectional view of the essential part of the substrate, for showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 57 is a cross sectional view for a main portion of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention;
FIG. 58 is a substantial part plan view of a substrate, illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 5 of the present invention;
FIG. 59 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention;
FIG. 60 is a cross sectional view for a main portion of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 5 of the present invention;
61 is a substantial part plan view of a substrate, illustrating a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 5 of the present invention; FIG.
FIGS. 62 (a) to 62 (d) are diagrams for explaining the effect of the fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Semiconductor substrate
2 element isolation
3 p-type well
4 n-type well
9 Gate electrode
14 n-Type semiconductor region
15 Silicon oxide film
16 Sidewall spacer
18 n+Type semiconductor region
21 Silicon oxide film
23 Silicon nitride film
24 Floating electrode
25 Silicon oxide film
27 Silicon oxide film
201 Element formation region
202 Core area
A, B storage node
An1, An2 active region
Ap1, Ap2 active region
Ba barrier film
BM barrier metal film (barrier layer)
BP bonding pad
BPn, BPo, BPa, BPb Solder bump electrode
C1-C7 contact hole
CA, CB contact hole
CZ capacitor insulation film (capacitance insulation film)
CZ1 capacitor insulation film
CZ5 to CZ7 capacitor insulation film
Ca1, Ca2  Capacitor (capacitance)
DL, / DL data line
FE floating electrode
FE1 floating electrode
FE5 to FE7 floating electrode
G Gate electrode
H Insulation film for wiring trench
HM wiring groove
HMa, HMb wiring groove
Ha silicon nitride film
Hb silicon oxide film
INV1, INV2 CMOS inverter
LE Lower electrode
LI local interconnect wiring
M Copper film
M1, M1a, M1b First layer wiring
M2 Second layer wiring
M3 3rd layer wiring
M4 4th layer wiring
M5, M5a, M5b 5th layer wiring
M6a, M6b 6th layer wiring
M7, M7a, M7b 7th layer wiring
MC memory cell
MD1 wiring
MD2 wiring
Ma, Mb wiring
P1-P7 plug
PA, PB plug
PV passivation film
Qd1 drive MISFET
Qd2 drive MISFET
Qp1 load MISFET
Qp2 load MISFET
Qt1 transfer MISFET
Qt2 transfer MISFET
TH interlayer insulation film
TH1-TH7 interlayer insulation film
UC unit capacitor
UE unit electrode
UE top electrode
W Tungsten film
WL Word line

Claims (18)

半導体基板の上部に形成された第1電源配線および前記第1電源配線とは異なる電位が供給される第2電源配線を有する半導体集積回路装置であって、
前記第1電源配線および前記第2電源配線上に形成された絶縁膜と、
前記第1電源配線および前記第2電源配線上に前記絶縁膜を介して形成された導電性膜であって、前記第1電源配線および前記第2電源配線と電気的に接続せず、かつフローティング状態の前記導電性膜と、
を有し、前記第1電源配線、前記第2電源配線、前記導電性膜および前記絶縁膜とで容量素子を構成したことを特徴とする半導体集積回路装置。
A semiconductor integrated circuit device having a first power supply wiring formed on an upper portion of a semiconductor substrate and a second power supply wiring to which a potential different from the first power supply wiring is supplied ,
An insulating film formed on the first power supply wiring and the second power supply wiring;
Wherein a conductive film made form via an insulating film on the first power supply wiring and on the second power line, without the first power line and electrically connected to the second power line, and The conductive film in a floating state ;
The a, the first power line, the second power supply wiring, a semiconductor integrated circuit device, characterized in that to constitute a capacitor element between the conductive film and the insulating film.
半導体基板の上部に形成された第1電源配線および前記第1電源配線とは異なる電位が供給される第2電源配線を有する半導体集積回路装置であって、
前記第1電源配線および前記第2電源配線上に形成された絶縁膜と、
前記第1電源配線および前記第2電源配線上に前記絶縁膜を介して形成された導電性膜であって、前記第1電源配線および前記第2電源配線と電気的に接続せず、かつフローティング状態の前記導電性膜と、
を有し、
前記第1電源配線、前記導電性膜および前記絶縁膜とで構成した容量素子を第1容量素子とし、
前記第2電源配線、前記導電性膜および前記絶縁膜とで構成した容量素子を第2容量素子としたとき、
前記第1容量素子と前記第2容量素子とは前記第1電源配線および前記第2電源配線との間に直列に接続されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
A semiconductor integrated circuit device having a first power supply wiring formed on an upper portion of a semiconductor substrate and a second power supply wiring to which a potential different from the first power supply wiring is supplied ,
An insulating film formed on the first power supply wiring and the second power supply wiring;
Wherein a conductive film made form via an insulating film on the first power supply wiring and on the second power line, without the first power line and electrically connected to the second power line, And the conductive film in a floating state ;
I have a,
A capacitive element constituted by the first power supply wiring, the conductive film and the insulating film is defined as a first capacitive element,
When a capacitive element constituted by the second power supply wiring, the conductive film and the insulating film is a second capacitive element,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the first capacitor element and the second capacitor element are connected in series between the first power supply line and the second power supply line .
前記第1電源配線および前記第2電源配線は、前記半導体基板上の層間絶縁膜上に形成された配線であることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体集積回路装置。3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the first power supply wiring and the second power supply wiring are wirings formed on an interlayer insulating film on the semiconductor substrate. 半導体基板の上部に形成された第1電源配線および前記第1電源配線とは異なる電位が供給される第2電源配線を有する半導体集積回路装置であって、
前記半導体基板上には層間絶縁膜が形成されており、
前記第1電源配線および前記第2電源配線は、前記半導体基板上の前記層間絶縁膜中に形成された埋め込み配線であり、
前記第1電源配線および前記第2電源配線上に形成された絶縁膜と、
前記第1電源配線および前記第2電源配線上に前記絶縁膜を介して形成された導電性膜であって、前記第1電源配線および前記第2電源配線と電気的に接続せず、かつフローティング状態の前記導電性膜と、
を有し、前記第1電源配線、前記第2電源配線、前記導電性膜および前記絶縁膜とで容量素子を構成したことを特徴とする半導体集積回路装置。
A semiconductor integrated circuit device having a first power supply wiring formed on an upper portion of a semiconductor substrate and a second power supply wiring to which a potential different from the first power supply wiring is supplied,
An interlayer insulating film is formed on the semiconductor substrate,
The first power line and the second power supply wiring, Ri embedded wiring der formed in said interlayer insulating film on the semiconductor substrate,
An insulating film formed on the first power supply wiring and the second power supply wiring;
A conductive film formed on the first power supply wiring and the second power supply wiring via the insulating film, and is not electrically connected to the first power supply wiring and the second power supply wiring and is floating The conductive film in a state;
The a, the first power line, the second power line, semi-conductor integrated circuit device you characterized by being in the capacitor between the conductive film and the insulating film.
前記埋め込み配線は、銅膜よりなることを特徴とする請求項記載の半導体集積回路装置。The embedded wiring, a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein a formed of copper. 前記埋め込み配線は、前記層間絶縁膜に形成された配線溝の側壁と底面とに堆積した銅拡散防止の機能を有するバリア層と、前記バリア層を介して前記配線溝の中に埋め込まれた銅膜よりなり
記埋め込み配線上の銅拡散防止膜は、前記絶縁膜であることを特徴とする請求項記載の半導体集積回路装置。
The buried wiring includes a barrier layer having a function of preventing copper diffusion deposited on a side wall and a bottom surface of a wiring groove formed in the interlayer insulating film, and a copper buried in the wiring groove through the barrier layer. Made of membrane ,
Copper diffusion preventing film on the front SL buried wiring, a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the an insulating film.
前記導電性膜は、金属膜であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置。The conductive film, a semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1-6, characterized in that the metal film. 前記金属膜は、タングステンであることを特徴とする請求項7記載の半導体集積回路装置。8. The semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein the metal film is tungsten. 前記絶縁膜は、酸化タンタル膜又は窒化シリコン膜であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置。The insulating layer, a semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1-8, characterized in that the tantalum oxide film or a silicon nitride film. 前記第1電源配線および前記第2電源線は、第1の方向に延在し、前記導電性膜は、前記第1の方向と直交する第2の方向と平行に、複数に分割された状態で配置していることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置。The first power line and the second power supply wiring extends in a first direction, the conductive film is parallel to the second direction perpendicular to the first direction, it is divided into a plurality the semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1-9, characterized in that it is arranged in a state. 前記第1電源配線および前記第2電源配線は、第1の方向に延在し、前記第1の方向と平行に、複数に分割された状態で配置していることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置。2. The first power supply wiring and the second power supply wiring extend in a first direction, and are arranged in a state of being divided into a plurality of pieces in parallel with the first direction. The semiconductor integrated circuit device according to any one of 10 to 10 . 前記第2電源配線に供給される電位は、接地電位であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の半導集積回路装置。12. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the potential supplied to the second power supply wiring is a ground potential. 半導体基板の上部に第1の導電性膜を堆積し、パターニングすることによって、並走する第1電源配線および前記第1電源配線とは異なる電位が供給される第2電源配線を形成する工程と、
前記第1電源配線および前記第2電源配線上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に第2導電性膜を堆積し、パターニングすることによって前記第1電源配線および前記第2電源配線上に前記絶縁膜を介して延在する浮遊電極を形成する工程と、
を有し、
前記第1電源配線、前記第2電源配線、前記浮遊電極および前記絶縁膜とで容量素子を構成することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
Forming a first conductive film on the upper portion of the semiconductor substrate and patterning to form a first power supply wiring running in parallel and a second power supply wiring supplied with a potential different from the first power supply wiring; ,
Forming an insulating film on the first power supply wiring and the second power supply wiring;
Forming a floating electrode, wherein the insulating film and the second conductive film is deposited on and extends through said insulating film on said first power line and the second power supply wiring by patterning,
I have a,
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the first power supply wiring, the second power supply wiring, the floating electrode, and the insulating film constitute a capacitive element .
半導体基板の上部に第1の導電性膜を堆積し、パターニングすることによって、並走する第1電源配線および前記第1電源配線とは異なる電位が供給される第2電源配線を形成する工程と、Depositing and patterning a first conductive film on an upper portion of a semiconductor substrate to form a first power supply wiring running in parallel and a second power supply wiring supplied with a potential different from the first power supply wiring; ,
前記第1電源配線および前記第2電源配線上に絶縁膜を形成する工程と、Forming an insulating film on the first power supply wiring and the second power supply wiring;
前記絶縁膜上に第2の導電性膜を堆積し、パターニングすることによって前記第1電源配線および前記第2電源配線上に前記絶縁膜を介して延在する浮遊電極を形成する工程と、Depositing a second conductive film on the insulating film and patterning to form a floating electrode extending through the insulating film on the first power supply wiring and the second power supply wiring;
を有し、Have
前記第1電源配線、前記浮遊電極および前記絶縁膜とで構成した容量素子を第1容量素子とし、A capacitive element constituted by the first power supply wiring, the floating electrode, and the insulating film is defined as a first capacitive element,
前記第2電源配線、前記浮遊電極および前記絶縁膜とで構成した容量素子を第2容量素子としたとき、When a capacitive element constituted by the second power supply wiring, the floating electrode, and the insulating film is a second capacitive element,
前記第1容量素子と前記第2容量素子とは前記第1電源配線および前記第2電源配線との間に直列に接続されていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the first capacitor element and the second capacitor element are connected in series between the first power supply line and the second power supply line.
半導体基板の上部に層間絶縁膜を形成する工程と、Forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate;
前記層間絶縁膜に第1配線溝と第2配線溝とを形成し、前記第1配線溝と前記第2配線溝とに導電体を埋め込み、並走する第1電源配線および第2電源配線を形成する工程と、A first wiring groove and a second wiring groove are formed in the interlayer insulating film, a conductor is embedded in the first wiring groove and the second wiring groove, and a first power wiring and a second power wiring that run in parallel are formed. Forming, and
前記第1電源配線および前記第2電源配線上に絶縁膜を形成する工程と、Forming an insulating film on the first power supply wiring and the second power supply wiring;
前記絶縁膜上に導電性膜を堆積し、パターニングすることによって前記第1電源配線および前記第2電源配線上に前記絶縁膜を介して延在する浮遊電極を形成する工程と、Depositing a conductive film on the insulating film and patterning to form a floating electrode extending through the insulating film on the first power supply wiring and the second power supply wiring;
を有し、Have
前記第1電源配線、前記第2電源配線、前記浮遊電極、および、前記絶縁膜とで容量素子を構成することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the first power supply wiring, the second power supply wiring, the floating electrode, and the insulating film constitute a capacitive element.
前記第1配線溝と前記第2配線溝とに前記導電体を埋め込む工程は、The step of embedding the conductor in the first wiring groove and the second wiring groove;
前記第1配線溝と前記第2配線溝との側壁と底面とにバリア層を堆積する工程と、Depositing a barrier layer on sidewalls and bottom surfaces of the first wiring groove and the second wiring groove;
前記バリア層を介して前記第1配線溝および前記第2配線溝を含む前記層間絶縁膜上に銅膜を堆積する工程と、Depositing a copper film on the interlayer insulating film including the first wiring groove and the second wiring groove through the barrier layer;
CMP法で前記第1配線溝外部および前記第2配線溝外部を除去することによって前記第1配線溝および第2配線溝の内部に前記銅膜を埋め込む工程と、を有することを特徴とする請求項15記載の半導体集積回路装置の製造方法。And a step of embedding the copper film inside the first wiring groove and the second wiring groove by removing the outside of the first wiring groove and the outside of the second wiring groove by a CMP method. Item 16. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to Item 15.
前記第1電源配線および前記第2電源配線および浮遊電極は、第1の方向に延在し、
前記浮遊電極は、前記第1の方向と直交する第2の方向と平行に、複数に分割された状態で配置するよう形成されることを特徴とする請求項13〜16のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
The first power line and the second power line and the floating electrode, and extending in a first direction,
The said floating electrode is formed so that it may be arrange | positioned in the state divided | segmented into plurality in parallel with the 2nd direction orthogonal to the said 1st direction. A method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to claim.
前記第2電源配線に供給される電位は、接地電位であることを特徴とする請求項13〜17のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置の製造方法。18. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein the potential supplied to the second power supply wiring is a ground potential.
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