JP5037794B2 - 半導体装置の配線構造体及びその形成方法 - Google Patents
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Description
Claims (26)
- 半導体基板上に配置された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜を貫通する第1コンタクト構造体と、
前記層間絶縁膜を貫通する第2コンタクト構造体と、
前記層間絶縁膜上に配置されて前記第1コンタクト構造体と前記第2コンタクト構造体に連結される金属配線とを具備し、
前記第1コンタクト構造体は順次に積層された第1プラグ及び第2プラグを含み、
前記第2コンタクト構造体は前記第2プラグを含み、
前記第1プラグは半導体物質から形成され、前記第2プラグは金属から形成され、
前記層間絶縁膜は前記半導体基板上に順次的に積層された下部絶縁膜及び上部絶縁膜を含み、
前記第1プラグの上面部は、前記下部絶縁膜の上面部より高いレベルに位置し、
前記半導体基板は低電圧領域及び高電圧領域を含み、
前記低電圧領域には低電圧不純物領域、低電圧ゲート絶縁膜、及び低電圧ゲートパターンを含む低電圧トランジスタが配置され、前記高電圧領域には高電圧不純物領域、前記低電圧ゲート絶縁膜より厚い高電圧ゲート絶縁膜及び高電圧ゲートパターンを含む高電圧トランジスタが配置され、
前記低電圧不純物領域は、前記第1プラグ及び第2プラグを含む第1コンタクト構造体によって金属配線と連結されることを特徴とする半導体装置の配線構造体。 - 前記層間絶縁膜と前記半導体基板との間に配置されたゲートパターンをさらに含み、
前記ゲートパターンは、前記第2コンタクト構造体によって前記金属配線に連結されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の配線構造体。 - 前記第1プラグは多結晶シリコンからなり、
前記第2プラグは順次に積層された第1防止金属膜と第1金属膜とを含み、前記第1防止金属膜はチタン膜、チタン窒化膜、タングステン窒化膜、タンタル、タンタル窒化膜のうちで選択された少なくとも一つからなり、前記第1金属膜はタングステン、アルミニウム、銅のうちで選択された少なくとも一つからなり、
前記金属配線は順次に積層された第2防止金属膜と第2金属膜とを含み、前記第2防止金属膜はチタン膜、チタン窒化膜、タングステン窒化膜、タンタル、タンタル窒化膜のうちで選択された少なくとも一つからなり、前記第2金属膜はアルミニウム、タングステン、銅のうちで選択された少なくとも一つからなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の配線構造体。 - 前記半導体基板はセルアレイ領域を含み、
前記セルアレイ領域にはセル不純物領域とセルゲートパターンとを具備するセルトランジスタが配置され、
前記セル不純物領域の一部は前記第1コンタクト構造体によって前記金属配線に連結され、
前記セルゲートパターン、前記低電圧ゲートパターン及び前記高電圧ゲートパターンは前記第2コンタクト構造体によって前記金属配線に連結されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の配線構造体。 - 前記高電圧不純物領域は前記第2コンタクト構造体によって前記金属配線に連結されることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の配線構造体。
- 前記高電圧不純物領域は前記第1コンタクト構造体によって前記金属配線に連結されることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の配線構造体。
- 前記セルゲートパターンは順次に積層された浮遊ゲート電極、ゲート層間絶縁膜及び制御ゲート電極を具備し、
前記セルトランジスタおよび前記金属配線はNAND型フラッシュメモリのセルアレイ構造を構成することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の配線構造体。 - セルアレイ領域、低電圧領域及び高電圧領域を含む半導体基板と、
前記セルアレイ領域に配置され、セル不純物領域とセルゲートパターンとを具備するセルトランジスタと、
前記低電圧領域に配置され、低電圧不純物領域、低電圧ゲートパターンと低電圧ゲート絶縁膜とを具備する低電圧トランジスタと、
前記高電圧領域に配置され、高電圧不純物領域、高電圧ゲートパターンと前記低電圧ゲート絶縁膜より厚い高電圧ゲート絶縁膜とを具備する高電圧トランジスタと、
前記セルトランジスタ、前記低電圧トランジスタ、及び前記高電圧トランジスタ上に配置され、前記半導体基板上に積層された下部絶縁膜及び上部絶縁膜を含む層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に配置された金属配線と、
前記セル不純物領域と前記金属配線とを連結する、前記低電圧不純物領域と前記金属配線を連結する第1コンタクト構造体と、
前記セルゲートパターン、前記低電圧ゲートパターン及び前記高電圧ゲートパターンと前記金属配線を連結する第2コンタクト構造体とを具備し、
前記第1コンタクト構造体は順次に積層された第1プラグ及び第2プラグを含み、
前記第2コンタクト構造体は前記第2プラグを含み、
前記第1プラグは半導体物質から形成され、前記第2プラグは金属から形成され、
前記第1プラグの上面部は、前記下部絶縁膜の上面部より高いレベルに位置することを特徴とする半導体装置の配線構造体。 - 前記第1プラグは多結晶シリコンからなり、
前記第2プラグは順次に積層された第1防止金属膜と第1金属膜とを含み、前記第1防止金属膜はチタン膜、チタン窒化膜、タングステン窒化膜、タンタル、タンタル窒化膜のうちで選択された少なくとも一つからなり、前記第1金属膜はタングステン、アルミニウム、銅のうちで選択された少なくとも一つからなり、
前記金属配線は順次に積層された第2防止金属膜と第2金属膜とを含み、前記第2防止金属膜はチタン膜、チタン窒化膜、タングステン窒化膜、タンタル、タンタル窒化膜のうちで選択された少なくとも一つからなり、前記第2金属膜はアルミニウム、タングステン、銅のうちで選択された少なくとも一つからなることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の配線構造体。 - 前記高電圧不純物領域は前記第1コンタクト構造体、または前記第2コンタクト構造体によって前記金属配線に連結されることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の配線構造体。
- 前記セルトランジスタおよび前記金属配線はNAND型フラッシュメモリのセルアレイ構造を構成することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の配線構造体。
- 半導体基板のセルアレイ領域、低電圧領域及び高電圧領域に各々セル不純物領域及びセルゲートパターンを具備するセルトランジスタ、低電圧不純物領域、低電圧ゲートパターン及び低電圧ゲート絶縁膜を具備する低電圧トランジスタ及び高電圧不純物領域、高電圧ゲートパターン及び低電圧ゲート絶縁膜より厚い高電圧ゲート絶縁膜を具備する高電圧トランジスタを形成する段階と、
前記半導体基板上に積層された下部絶縁膜及び上部絶縁膜を含む層間絶縁膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜を貫通する前記低電圧不純物領域を露出する第1コンタクトホールを形成する段階と、
前記第1コンタクトホールの下部領域内に配置される半導体物質から形成され、前記下部絶縁膜の上面部より高いレベルの上面部を有する第1プラグを形成する段階と、
前記層間絶縁膜を貫通する第2コンタクトホールを形成する段階と、
前記第1コンタクトホールの上部領域及び前記第2コンタクトホールを満たす金属から形成された第2プラグを形成する段階と、
前記層間絶縁膜上に、前記第2プラグに接続する金属配線を形成する段階と、
を含むことを特徴とする半導体装置の配線構造体形成方法。 - 前記層間絶縁膜を形成する前に、前記半導体基板の所定領域にセル不純物領域とセルゲートパターンとを具備するセルトランジスタを形成する段階をさらに含み、
前記第1コンタクトホールを形成する段階は前記セル不純物領域の一部の所定領域を露出させる段階を含み、
前記第2コンタクトホールを形成する段階は前記セルゲートパターン及び高電圧ゲートパターンまたは低電圧ゲートパターンの所定領域を露出させる段階を含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。 - 前記第1コンタクトホールを形成する段階は前記高電圧不純物領域の一部の所定領域をさらに露出させる段階を含むことを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。
- 前記第2コンタクトホールを形成する段階はすべての前記高電圧不純物領域の所定領域をさらに露出させる段階を含むことを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。
- 前記第1プラグを形成する段階は、
前記層間絶縁膜上に前記第1コンタクトホールを満たす半導体物質の第1導電膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜の上部面が露出されるまで前記第1導電膜をエッチングする段階と、
前記層間絶縁膜の上部面より低くなるように、前記エッチングされた第1導電膜を凹ませる段階と、
を含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。 - 前記第2プラグを形成する段階は、
前記層間絶縁膜上に前記第1プラグが配置された前記第1コンタクトホール及び前記第2コンタクトホールを満たす第2導電膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜の上部面が露出されるまで前記第2導電膜をエッチングする段階と、を含み、
前記第2導電膜は順次に積層された第1防止金属膜と第1金属膜からなることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。 - 前記第1プラグは前記第2プラグ及び前記金属配線と異なる導電性物質で形成し、
前記第1プラグは多結晶シリコンで形成して、
前記第2プラグは順次に積層された第1防止金属膜と第1金属膜で形成し、前記第1防止金属膜はチタン膜、チタン窒化膜、タングステン窒化膜、タンタル、タンタル窒化膜のうちで選択された少なくとも一つで形成し、前記第1金属膜はタングステン、アルミニウム、銅のうちで選択された少なくとも一つで形成し、
前記金属配線は順次に積層された第2防止金属膜と第2金属膜で形成し、前記第2防止金属膜はチタン膜、チタン窒化膜、タングステン窒化膜、タンタル、タンタル窒化膜のうちで選択された少なくとも一つで形成し、前記第2金属膜はアルミニウム、タングステン、銅のうちで選択された少なくとも一つで形成することを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。 - 前記金属配線を形成する段階は、
前記層間絶縁膜上に第3導電膜を形成する段階と、
前記金属配線が前記第1及び第2コンタクトホールの上部を横切るように前記第3導電膜をパターニングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。 - 前記金属配線を形成する段階は、
前記層間絶縁膜上に鋳型膜を形成する段階と、
前記鋳型膜をパターニングして前記第2プラグの上部面を露出させる配線溝を形成する段階と、
前記鋳型膜上に前記配線溝を満たす第3導電膜を形成する段階と、
前記鋳型膜の上部面が露出されるまで前記第3導電膜をエッチングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。 - 前記セルトランジスタを形成する段階は順次に積層された浮遊ゲート電極、ゲート層間絶縁膜及び制御ゲート電極を具備する前記セルゲートパターンを形成する段階を含むことを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。
- 前記セルトランジスタおよび前記金属配線はNAND型フラッシュメモリのセルアレイ構造を構成するように形成されることを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。
- 半導体基板のセルアレイ領域、低電圧領域及び高電圧領域に各々セル不純物領域とセルゲートパターンとを具備するセルトランジスタ、低電圧不純物領域、低電圧ゲートパターンと低電圧ゲート絶縁膜とを具備する低電圧トランジスタ及び高電圧不純物領域、高電圧ゲートパターンと前記低電圧ゲート絶縁膜より厚い高電圧ゲート絶縁膜とを具備する高電圧トランジスタを形成する段階と、
前記トランジスタが形成された結果物上に、層間絶縁膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜をパターニングして前記セル不純物領域及び前記低電圧不純物領域の一部を露出させる第1コンタクトホールを形成する段階と、
前記第1コンタクトホールの下部領域内に配置される半導体物質から形成された第1プラグを形成する段階と、
前記層間絶縁膜を再びパターニングして前記セル、低電圧及び高電圧ゲートパターンの所定領域を露出させる第2コンタクトホールを形成する段階と、
前記第1コンタクトホールの上部領域及び前記第2コンタクトホールを満たす金属から形成された第2プラグを形成する段階と、
前記層間絶縁膜上に、前記第2プラグに接続する金属配線を形成する段階と、
を含むことを特徴とする半導体装置の配線構造体形成方法。 - 前記第1コンタクトホールを形成する段階または前記第2コンタクトホールを形成する段階は、前記高電圧不純物領域をさらに露出させる段階を含むことを特徴とする請求項23に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。
- 前記第1プラグは前記第2プラグ及び前記金属配線と異なる導電性物質で形成し、
前記第1プラグは多結晶シリコンで形成し、
前記第2プラグは順次に積層された第1防止金属膜と第1金属膜で形成し、前記第1防止金属膜はチタン膜、チタン窒化膜、タングステン窒化膜、タンタル、タンタル窒化膜のうちで選択された少なくとも一つで形成し、前記第1金属膜はタングステン、アルミニウム、銅のうちで選択された少なくとも一つで形成し、
前記金属配線は順次に積層された第2防止金属膜と第2金属膜で形成し、前記第2防止金属膜はチタン膜、チタン窒化膜、タングステン窒化膜、タンタル、タンタル窒化膜のうちで選択された少なくとも一つで形成し、前記第2金属膜はアルミニウム、タングステン、銅のうちで選択された少なくとも一つで形成することを特徴とする請求項23に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。 - 前記セルトランジスタおよび前記金属配線はNAND型フラッシュメモリのセルアレイ構造を構成するように形成されることを特徴とする請求項23に記載の半導体装置の配線構造体形成方法。
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