[發明專利]SRAM

有效

• 申請號: 201310240295.5
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103489867B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 佐藤一彥;藤井康博
• 申請（專利權）人: 辛納普蒂克斯日本合同會社
• 主分類號: H01L27/11
• 分類號: H01L27/11;H01L23/522
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 秦琳,陳嵐

技術領域

本發明涉及高集成的SRAM的布局，尤其能夠良好地利用于抑制成品率的降低。

背景技術

伴隨著SRAM(Static Random Access Memory：靜態隨機存儲器)的集成度的提高，出現了連布局上的寬裕度也不得不減小的傾向。尤其是，由于存儲單元矩陣狀地排列有多個，所以設計成使各個存儲單元的面積精細化至極限。

在專利文獻1中，公開有以使字線和VSS電源線在不同的布線層中正交的方式布局設計的SRAM的存儲單元。由于字線和VSS電源線不在同一布線層中在長距離范圍內并行，所以抑制了布線間的寄生電容的增加，能夠防止由跨著兩布線間的微粒引起的短路缺陷所導致的成品率降低。

為了不增加布線層的數量地進行精細化，不得不減少布局上的寬裕度。例如，以往，考慮布線層和連接布線層間的貫穿式過孔(through-hole via)(以下僅稱作過孔)在光刻工序中的對準精度，采用了使布線層大于過孔的布局規則，但在高集成的SRAM單元中，還采用了允許布線層的寬度和過孔的大小為相同尺寸的布局規則。在該情況下，由于布線的端部和過孔的端部配置在同一線上，所以會因對準錯位而在沒有布線的部分處形成過孔，即發生所謂的稱作“網孔(目外れ)”或“網眼(目明き)”的狀態。

在專利文獻2中，指出了在允許網孔的情況下、在具有鋁布線和鎢插塞的過孔上產生的問題，并公開了解決該問題的半導體制造工序。在鎢插塞上，形成有覆蓋過孔的底部和側壁的、基于鈦膜和氮化鈦膜的阻擋膜。其用于防止在鎢的CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沉淀)時所使用的六氟化鎢和鋁發生反應而生成氟化鋁并產生空隙。在產生網孔的情況下，過孔的縱橫比變高，作為插塞的阻擋膜的鈦/氮化鈦層疊膜難以形成在通孔的側壁上，從而布線層的鋁露出。因此，在阻擋膜沒有充分形成的部分處，產生如下問題：鋁發生反應而產生空隙，插塞與布線之間的電連接的可靠性降低以及連接電阻上升(專利文獻2的第0006段)。另外，在過孔底部附近的阻擋膜因氮化鈦膜不充分而僅為鈦膜的情況下，鈦膜與六氟化鎢反應而消失，氮化鈦膜發生剝離(專利文獻2的第0007段)。在專利文獻2中，為了解決這些問題，公示有如下工序，使通孔的作為阻擋膜的氮化鈦膜通過例如高定向性濺射法而形成，并進一步在該氮化鈦膜的形成工序中，使暴露在包含氮氣的氣體中的布線的側面氮化(專利文獻2的第0043段～第0046段等)。即使鋁在布線的側面露出，該部分也會被氮化而形成氮化鋁，從而防止布線的鋁與六氟化鎢反應。由此，即使采用允許網孔的布局規則，也不會導致成品率的降低。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010-166102號公報

專利文獻2：日本特開2003-303881號公報

發明內容

本發明人對更精細的半導體制造工序中的SRAM的存儲單元與上述同樣地采用了允許網孔的布局規則，發現了由網孔引起的其他缺陷模式。已經明確了該缺陷模式是，在隔著鋁等金屬布線的下層過孔和上層過孔配置在布局設計上的相同位置、即過孔的中心軸配置在同一軸上的狀態下、且金屬布線的端部在其與上層過孔的一條邊之間以不足對準精度的寬裕度(余量)相鄰地配置的情況下產生的。金屬布線例如由下部鈦膜、下部氮化鈦膜、銅添加鋁膜、上部鈦膜、以及上部氮化鈦膜構成，在過孔中通過使用了六氟化鎢的CVD而埋入有鎢。本發明人對缺陷部位的截面進行了分析，明確了產生網孔且過孔中的產生網孔的部分到達金屬布線的下部，存在于下層過孔之上的底部鈦膜從該端面消失。若下部鈦膜的這樣的消失遍及下層過孔的上部整個表面，則金屬布線與下層過孔之間的電連接被損壞而斷開，即使在消失止于一部分的情況下，也會導致接觸電阻高電阻化的問題。

以往，即使產生網孔，過孔的蝕刻也不會到達金屬布線的下部。該情況記載在例如專利文獻2的圖7及其說明中。因此，僅在產生網孔的過孔與其下側的布線層的接觸中注意到了網孔的影響。因此，金屬布線與上層過孔的關系被布局規則規定，在假設此為允許網孔的規則的情況下，通過對制造工序或器件構造進行研究，采取對策以避免產生問題。