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一种实现局部互连的结构及方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2015-03-24
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2015-07-22
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2019-06-25
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2035-03-24
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201510131865.6 申请日 2015-03-24
公开/公告号 CN104733433B 公开/公告日 2019-06-25
授权日 2019-06-25 预估到期日 2035-03-24
申请年 2015年 公开/公告年 2019年
缴费截止日
分类号 H01L23/528H01L21/768H01L27/11521 主分类号 H01L23/528
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 9
权利要求数量 10 非专利引证数量 0
引用专利数量 5 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN103872059A、CN103887160A、CN104425386A、US2002187606A1、CN103855098A 被引证专利
专利权维持 7 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 上海新储集成电路有限公司 当前专利权人 上海新储集成电路有限公司
发明人 亢勇、陈邦明 第一发明人 亢勇
地址 上海市金山区亭卫公路6505号2幢8号 邮编 201506
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 上海市 申请人所在市 上海市金山区
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
上海申新律师事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
吴俊
摘要
本发明涉及半导体器件结构及其制造技术领域,尤其涉及一种利用控制栅实现局部互连的结构及方法。通过在Flash结构中将控制栅设置在浅沟道隔离结构的上方,利用控制栅做器件之间的局部互连,通过这些局部的互连线可以减小器件所用的层次,从而减小器件的面积,且不会造成器件串扰。
  • 摘要附图
    一种实现局部互连的结构及方法
  • 说明书附图:图1
    一种实现局部互连的结构及方法
  • 说明书附图:图2
    一种实现局部互连的结构及方法
  • 说明书附图:图3
    一种实现局部互连的结构及方法
  • 说明书附图:图4
    一种实现局部互连的结构及方法
  • 说明书附图:图5
    一种实现局部互连的结构及方法
  • 说明书附图:图6
    一种实现局部互连的结构及方法
  • 说明书附图:图7
    一种实现局部互连的结构及方法
  • 说明书附图:图8
    一种实现局部互连的结构及方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2019-06-25 授权
2 2015-07-22 实质审查的生效 IPC(主分类): H01L 23/528 专利申请号: 201510131865.6 申请日: 2015.03.24
3 2015-06-24 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种实现局部互连的结构,其特征在于,包括:
衬底,集成CMOS器件和Flash器件结构,具有浅沟槽隔离结构和有源区;
隔离层,位于所述浅沟槽隔离结构的上表面,且不与所述有源区形成接触;
控制栅,位于所述隔离层的上表面,且通过所述隔离层与所述浅沟槽隔离结构相互隔离,是CMOS器件的栅极及Flash器件的控制栅极;
连接线,采用Flash器件的浮栅层,在CMOS区域与所述控制栅电连接以将所述控制栅引出,进而实现局部互连。

2.如权利要求1所述的实现局部互连的结构,其特征在于,所述连接线嵌入设置于所述控制栅上部或位于所述控制栅的两侧。

3.如权利要求1所述的实现局部互连的结构,其特征在于,所述结构还包括:
互连层,与所述连接线电连接以将所述控制栅引出,进而实现局部互连。

4.如权利要求3所述的实现局部互连的结构,其特征在于,所述互连层为金属或多晶硅栅。

5.如权利要求1所述的实现局部互连的结构,其特征在于,所述隔离层为硅的氧化物-硅的氮化物-硅的氧化物构成的三明治结构。

6.一种实现局部互连的方法,其特征在于,包括如下步骤:
提供一具有浅沟槽隔离结构和有源区的衬底,集成CMOS器件和Flash器件结构;
于所述浅沟槽隔离结构的上方形成隔离层后,制备一控制栅覆盖所述隔离层的上表面,所述控制栅是CMOS器件的栅极及Flash器件的控制栅极;
继续形成与所述控制栅电连接的连接线,所述连接线采用Flash器件的浮栅层实现,在CMOS区域通过所述连接线将所述控制栅引出以实现局部互连。

7.如权利要求6所述的实现局部互连的方法,其特征在于,形成与所述控制栅电连接的连接线,具体为:
采用CMOS接触孔工艺,部分刻蚀所述控制栅形成接触孔;
于所述接触孔中填充导电材料形成所述连接线。

8.如权利要求6所述的实现局部互连的方法,其特征在于,形成与所述控制栅电连接的连接线,具体为:
采用CMOS接触孔工艺,于所述控制栅两侧分别形成所述连接线。

9.如权利要求6所述的实现局部互连的方法,其特征在于,所述方法还包括:
形成与所述控制栅电连接的所述连接线后,继续形成与所述连接线电连接的互连层。

10.如权利要求6所述的实现局部互连的方法,其特征在于,所述隔离层为硅的氧化物-硅的氮化物-硅的氧化物构成的三明治结构。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体器件结构及其制造技术领域,尤其涉及一种利用控制栅实现局部互连的结构及方法。

背景技术

[0002] 现代的电子电路是由一个个分离的器件通过特定的电学通路连接起来的,因此在集成电路制造中必须能够把半导体器件隔离开来,这些器件随后还要能够互连以形成所需要的特定的电路结构。目前半导体器件之间的互连线一般为金属等,随着集成电路的发展,集成电路的规模越来越大,也就是说越来越多的器件需要进行互连,因此在集成电路的制造中需要越来越多的层次来实现互连,这样就会使集成电路的面积越来越大。
[0003] 因此如何找到一种实现局部互连的结构及方法,以减小各部分连接所用到的层次,进而减小电路的面积成为本领域技术人员致力于研究的方向。

发明内容

[0004] 针对上述存在的问题,本发明公开了一种实现局部互连的结构,包括:
[0005] 衬底,具有浅沟槽隔离结构和有源区;
[0006] 隔离层,位于所述浅沟槽隔离结构的上表面,且不与所述有源区形成接触;
[0007] 控制栅,位于所述隔离层的上表面,且通过所述隔离层与所述浅沟槽隔离结构相互隔离;
[0008] 连接线,与所述控制栅电连接以将所述控制栅引出,进而实现局部互连。
[0009] 上述的实现局部互连的结构,其中,所述连接线嵌入设置于所述控制栅上部或位于所述控制栅的两侧。
[0010] 上述的实现局部互连的结构,其中,所述结构还包括:
[0011] 互连层,与所述连接线电连接以将所述控制栅引出,进而实现局部互连。
[0012] 上述的实现局部互连的结构,其中,所述互连层为金属或多晶硅栅。
[0013] 上述的实现局部互连的结构,其中,所述隔离层为硅的氧化物-硅的氮化物-硅的氧化物构成的三明治结构。
[0014] 本发明还公开了一种实现局部互连的方法,其中,包括如下步骤:
[0015] 提供一具有浅沟槽隔离结构和有源区的衬底;
[0016] 于所述浅沟槽隔离结构的上方形成隔离层后,制备一控制栅覆盖所述隔离层的上表面;
[0017] 继续形成与所述控制栅电连接的连接线,通过所述连接线将所述控制栅引出以实现局部互连。
[0018] 上述的实现局部互连的方法,其中,形成与所述控制栅电连接的连接线,具体为:
[0019] 采用CMOS接触孔工艺,部分刻蚀所述控制栅形成接触孔;
[0020] 于所述接触孔中填充导电材料形成所述连接线。
[0021] 上述的实现局部互连的方法,其中,形成与所述控制栅电连接的连接线,具体为:
[0022] 采用CMOS接触孔工艺,于所述控制栅两侧分别形成所述连接线。
[0023] 上述的实现局部互连的方法,其中,所述方法还包括:
[0024] 形成与所述控制栅电连接的所述连接线后,继续形成与所述连接线电连接的互连层。
[0025] 上述的实现局部互连的方法,其中,所述隔离层为硅的氧化物-硅的氮化物-硅的氧化物构成的三明治结构。
[0026] 本发明公开的一种实现局部互连的结构及方法,通过将Flash结构中控制栅设置在浅沟道隔离结构的上方,利用该Flash结构中的控制栅做器件之间的局部互连,通过这些局部的互连线可以减小器件所用的层次,从而减小器件的面积,且不会造成器件串扰。
[0027] 具体附图说明
[0028] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。
[0029] 图1是常用1-T Flash的基本单元结构示意图;
[0030] 图2是常用Flash的基本单元结构示意图;
[0031] 图3是本发明实施例中实现局部互连的Flash的基本单元结构示意图;
[0032] 图4是本发明一实施例中利用控制栅实现局部互连的结构示意图;
[0033] 图5是本发明另一实施例中利用控制栅实现局部互连的结构示意图;
[0034] 图6是本发明实施例中6管SRAM的电路图;
[0035] 图7是用金属进行互连的6管SRAM的版图;
[0036] 图8是用控制栅进行互连的6管SRAM的版图;
[0037] 其中,1是衬底;2是控制栅;3是浮栅;4是氧化层;5是逻辑栅;6是浅沟槽隔离结构;7是隔离层;8(10)是连接线;9是互连层;11是金属互连线;12为第一金属;13为第二金属;14为栅极;15为有源区;16为控制栅互连线。

实施方案

[0038] 下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明,但是不作为本发明的限定。
[0039] 如图1所示,位于氧化层4上方的浮栅3由于浅沟道隔离结构6的限制不能移动,而在目前的Flash制作工艺中,控制栅2与外围逻辑电路的栅极为同一层次。美国SST公司提出的新型的Flash结构如图2所示,控制栅2、浮栅3和逻辑栅5分别为不同的多晶硅层次,而且控制栅2的制作工艺要在逻辑栅5的制作工艺之前,在这种结构中控制栅2不能被单独存在于存储阵列外。
[0040] 基于上述图1和图2中Flash结构,本发明公开了一种实现局部互连的结构及方法,利用Flash结构中的控制栅作为局部的互连,从而可以让控制栅独立的存在于电路中,用于局部的互连,当控制栅做局部互连线时,不能在有源区的上方,因为控制栅如果在有源区的上方,而且控制栅和有源区距离太近的话,控制栅和有源区就会形成MOS管,这样控制栅不仅起不到局部互连的作用,还会破坏原来的电路结构,因此这里将控制栅作为局部互连线时,控制栅的位置要位于浅沟道隔离层的上面。
[0041] 如图3-5所示,本实施例涉及一种实现局部互连的结构,该结构可基于Flash结构,具体的,该结构包括:具有浅沟槽隔离结构6和有源区的衬底1,以及位于浅沟槽隔离结构6上表面的隔离层7,且该隔离层7不与有源区形成接触;以及位于隔离层上表面的控制栅2,该控制栅2通过隔离层7与浅沟槽隔离结构6相互隔离;该结构还包括连接线8(对应图5中的连接线10),连接线8(10)与控制栅2电连接以将控制栅2引出,进而实现局部互连。
[0042] 在本发明一个优选的实施例中,连接线8嵌入设置于控制栅2上部,且连接线8的上表面与控制栅2的上表面齐平,如图4所示的结构。
[0043] 在本发明一个优选的实施例中,连接线10位于控制栅2的两侧,且与控制栅2的两侧均形成接触,如图5所示的结构。
[0044] 在本发明一个优选的实施例中,上述实现局部互连的结构还包括:与连接线8(10)电连接以将控制栅2引出,进而实现局部互连的互连层9(该互连层9未于图5中示出),如图4所示的结构。
[0045] 在此基础上,进一步的,上述互连层9为金属或多晶硅栅。
[0046] 在本发明一个优选的实施例中,控制栅2的材质为多晶硅。
[0047] 在本发明一个优选的实施例中,隔离层7为硅的氧化物-硅的氮化物-硅的氧化物构成的ONO三明治结构。
[0048] 此外,如图3-5所示,本实施例还公开了一种实现局部互连的方法,具体包括如下步骤:
[0049] 步骤S1,提供一具有浅沟槽隔离结构6和有源区的衬底1,利用浅沟槽隔离结构6来将有源区进行隔离。形成该具有浅沟槽隔离结构6和有源区的衬底1的工艺为本领域技术人员所熟知,在此便不予赘述。
[0050] 步骤S2,于浅沟槽隔离结构6的上方形成隔离层7后,制备一控制栅2覆盖隔离层7的上表面,形成如图3所示的结构。
[0051] 在本发明一个优选的实施例中,隔离层7为硅的氧化物-硅的氮化物-硅的氧化物构成的ONO三明治结构。
[0052] 在本发明一个优选的实施例中,控制栅2的材质为多晶硅。
[0053] 具体的,首先,于浅沟槽隔离结构6的上方依次沉积第一氧化硅层、氮化硅层、第二氮化硅层和多晶硅层;其次,依次移除多余的多晶硅层、第二氧化硅层、氮化硅层和第一氮化硅层,剩余的第二氧化硅层、氮化硅层和第一氮化硅层形成仅覆盖浅沟槽隔离结构6上表面的隔离层7,剩余的多晶硅层形成上述控制栅2。
[0054] 步骤S3,继续形成与控制栅2电连接的连接线8(10),通过连接线8(10)将控制栅2引出以实现局部互连。
[0055] 在本发明一个优选的实施例中,形成与控制栅2电连接的连接线8,具体为:首先,采用CMOS接触孔工艺(可以在控制栅2上直接打孔),部分刻蚀控制栅2形成接触孔;其次,于接触孔中填充导电材料形成连接线8。
[0056] 在本发明一个优选的实施例中,在形成与控制栅2电连接的连接线8(10)后,继续形成与连接线8(10)电连接的互连层9(该互连层9并未于图5中示出),该互连层9与连接线8(10)形成接触,通过该连接线8(10)和互连层9将控制栅2引出以实现局部互连,形成如图4所示的结构。
[0057] 在本发明一个优选的实施例中,第一互连层9为用控制栅2做互连时的互连的层次,该第一互连层9可以为金属或多晶硅栅等。
[0058] 在本发明一个优选的实施例中,形成与控制栅2电连接的连接线8,具体为:采用CMOS接触孔工艺,于控制栅2两侧分别形成连接线10,形成如图5所示的结构。
[0059] 在本发明中,无论是上述哪一种实施例,用控制栅做局部互连的制作工艺都是在逻辑栅的制作工艺之前。
[0060] 不难发现,本实施例为与上述实现局部互连的结构的实施例相对应的方法实施例,本实施例可与上述实现局部互连的结构的实施例互相配合实施。上述实现局部互连的结构的实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施例中提到的相关技术细节也可应用在上述实现局部互连的结构的实施例中。
[0061] 下面我们举个例子说明用控制栅做局部互连的应用。
[0062] 我们以6管静态随机存储器(SRAM)为例来说明,6管静态随机存储器的电路图如图6所示,其中T1到T6为6个MOS管,在现代SRAM的制作工艺中,T3和T5的栅极和T4和T6的有源区之间的互连是用金属互连的,T4和T6的栅极和T3和T5的有源区之间的互连也是由金属互连的,相应的版图如图7所示,图中11为金属互连线。
[0063] 本发明中利用控制栅做局部互连的6管静态随机存储器(SRAM)单元的版图如图8所示。我们将T3和T5的栅极和T4和T6的有源区之间的金属互连线11换做控制栅互连线16,T4和T6的栅极和T3和T5的有源区之间的金属互连线11也换做控制栅互连线16,这样可以减小了所用的金属层数,减小了器件所用的层次,从而有效减小了器件的面积,而且用控制栅代替金属做互连线,增大了图6中节点a、b、c、d的电容,增大了耦合的速率,信号可以很快从一端耦合到另外一端,比如图6中从节点a耦合到节点b,从节点d耦合到节点c,加快了器件的翻转速度,提高了静态随机存储器的速度。
[0064] 综上所述,本发明公开的一种实现局部互连的结构及方法,通过将控制栅设置在浅沟道隔离结构的上方,在集成电路制作中将控制栅应用于局部互连,从而可以减小器件所用的层次,进而减小器件的面积,且不会造成器件串扰。
[0065] 本领域技术人员应该理解,本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例,在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容,在此不予赘述。
[0066] 以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例,这并不影响本发明的实质内容。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
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