專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括通過接收光可 能會使特性改變的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
作為接收到光后可能會使特性改變的半導(dǎo)體器件，可以列舉出 MOS晶體管及具有浮置柵的非易失性存儲器等。這些半導(dǎo)體器件 尤其是在采用棵芯片等的COG安裝法進(jìn)行安裝的情況下，通常會 受到光的照射，如果是MOS晶體管的話，會引起其導(dǎo)通/截止的特 性改變，而如果是非易失性存儲器的話，會使注入到其浮置柵極中 的電子丟失。為了防止半導(dǎo)體器件的這種特性的變化，在設(shè)有這些 裝置的區(qū)域的上面，通常都會設(shè)置用于防止光照射的遮光層。
特開平11-288934號公報(bào)中披露了一種運(yùn)用遮光層的技術(shù)。在 該特開平11-288934號公報(bào)中，將覆蓋半導(dǎo)體器件的遮光層設(shè)置在 不同的表面上，并且這兩個遮光層由4妄觸層來連4妄。
但是，為了提高遮光效果，僅僅在避免受到光照射的區(qū)域上面 i殳置遮光層，難以完全地將光遮擋住，所以需要形成能夠在一個較 廣的范圍內(nèi)覆蓋其外延的遮光層。這樣一來，就不能縮小遮光層的
9面積，進(jìn)而阻礙了半導(dǎo)體裝置的微型化的實(shí)現(xiàn)。此外，當(dāng)希望保護(hù) 的區(qū)域的面積過大時，由于受設(shè)計(jì)規(guī)則的限制，僅用一層遮光層不 能將其完全地覆蓋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種遮光效果好，可靠性高，進(jìn)而還能
有助于實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的^t型化的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括具有被遮光區(qū)域(遮光目標(biāo)區(qū)域) 的半導(dǎo)體層；設(shè)置在被遮光區(qū)域的半導(dǎo)體層上的半導(dǎo)體器件；設(shè)置 在半導(dǎo)體器件上面的第 一層間絕緣層；設(shè)置在第 一層間絕緣層上面 的多個第一遮光層；至少設(shè)置在第一遮光層上面的第二層間絕緣 層；以及i殳置在第二層間絕纟彖層上面的第二遮光層，其中，第二遮 光層具有預(yù)定的圖案，以〗更該第二遮光層能夠至少i殳置在相鄰的第 一遮光層之間。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，半導(dǎo)體器件由設(shè)置在其上面的第一 遮光層和i殳置在與第 一遮光層不同水平面上的第二遮光層覆蓋。因 此，半導(dǎo)體器件不會暴露在光之下，從而能夠提供一種不會引起特 性的改變、且可靠性高的半導(dǎo)體裝置。尤其，在所要遮光的面積很 大的情況下，可能存在用一層金屬層無法覆蓋的問題。但是，根據(jù) 本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，通過使用多層位于不同水平面的金屬層，并 使它們交錯地配置，從而即使在遮光區(qū)域很大的情況下也能完全地 進(jìn)行覆蓋，因此能夠提供一種可靠性得到提高的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置還可以采用下述的方式。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，該一皮遮光區(qū)域可以;故第一金屬層和 第二遮光層中的至少 一方覆蓋。才艮據(jù)這種方式，被遮光區(qū)域被第 一遮光層和第二遮光層中的至 少一方覆蓋，因而能夠防止使受到光照射后會發(fā)生特性改變的半導(dǎo) 體裝置照射到光。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，該第二遮光層可以具有至少包含該 第 一 遮光層的反轉(zhuǎn)形狀的圖案。
根據(jù)這種方式，被遮光區(qū)域被第 一遮光層和第二遮光層中的至 少一方4隻蓋，因而能夠防止接收到光。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，該第一遮光層和該第二遮光層中的 至少 一方可以在該一皮遮光區(qū)域內(nèi)具有設(shè)計(jì)規(guī)則所允許的最大尺寸。
在此說到的最大尺寸除了包括整個第一遮光層具有最大尺寸 的情況以外，還包括局部具有最大尺寸的情況。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，該第二遮光層與所述第一遮光層部 分重疊地i殳置。
根據(jù)這種方式，通過使第二遮光層和第一遮光層在被遮光區(qū)域 的上面部分地重疊，,人而能夠進(jìn)一步提高遮光效果。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，該第一遮光層可以是布線層。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，該第二遮光層可以是布線層。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，還可以i殳置連4妄該第一遮光層和該 第二遮光層的通路層。
才艮據(jù)這種方式，連接了第 一遮光層和第二遮光層的通^各層能夠 防止光/人沖黃向進(jìn)入，并且能夠進(jìn)一步^是高遮光效果。因此，能夠拔: 供一種可靠性提高了的半導(dǎo)體裝置。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，該通^各層可以i殳置在該第一遮光層 和該第二遮光層相重疊的部分上。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，可以進(jìn)一步包括設(shè)置在該半導(dǎo)體 器件和該第 一層間絕緣層之間的第三層間絕緣層和設(shè)置在該第三 層間絕》彖層上的布線層，其中，該布線層可以在該^皮遮光區(qū)i或內(nèi)具 有i殳計(jì)規(guī)則所允許的最大尺寸。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，可以包4舌具有^皮遮光區(qū)域的半導(dǎo) 體層；設(shè)置在該被遮光區(qū)域的該半導(dǎo)體層上的半導(dǎo)體器件；設(shè)置在 該半導(dǎo)體器件上面的第一層間絕緣層；和設(shè)置在該第一層間絕緣層
上面的第一遮光層，其中，該第一遮光層可以在該^皮遮光區(qū)域內(nèi)具 有設(shè)計(jì)規(guī)則所允許的最大尺寸。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，在該^皮遮光區(qū)域的外側(cè)可以具有遮 光區(qū)域，并且該遮光區(qū)域中可以包括設(shè)置在該半導(dǎo)體層上面的該 第一層間絕緣層；該第一層間絕緣層上的第一金屬層；設(shè)置在該半 導(dǎo)體層和該第一金屬層之間的接觸層；至少設(shè)置在該第一金屬層上 面的第二層間絕緣層；設(shè)置在該第二層間絕緣層上面的第二金屬 層；以及用于連4妻該第一金屬層和該第二金屬層的通^各層。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置, 一皮遮光區(qū)i或外側(cè)的遮光區(qū)i或內(nèi)，效果。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中， 設(shè)置。
通過將多個通^各層及4妻觸層設(shè)置在 從而能夠提高防止光從橫向進(jìn)入的
該遮光區(qū)i或可以圍繞該一皮遮光區(qū)i或
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，在該遮光區(qū)域內(nèi)，該通路層可以通 過在相連的、而不是孔狀的槽內(nèi)填充導(dǎo)電層而形成。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，在該遮光區(qū)域內(nèi)，該接觸層可以通 過在相連的、而不是孔狀的槽內(nèi)填充導(dǎo)電層而形成。
根據(jù)這種方式，被遮光區(qū)域的側(cè)面被接觸層及通路層覆蓋，從 而可以進(jìn)一步^是高遮光效果。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，該通路層可以在該遮光區(qū)域內(nèi)排列 成鋸齒狀。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，該接觸層可以在該遮光區(qū)域內(nèi)4非列 成鋸齒狀。
根據(jù)這種方式，^皮遮光區(qū)域的側(cè)面被接觸層及通路層中的至少 一方覆蓋，乂人而能夠進(jìn)一步^是高遮光效果。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，該半導(dǎo)體器件可以是單柵型非易失
性存儲器。
根據(jù)這種方式，能夠提供一種具有提高了電荷保持特性的非易 失性存儲器的半導(dǎo)體裝置。


圖1 (A)是示意性示出根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面 圖，圖1 (B)是其平面圖。
圖2 (A)是示意性示出根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面 圖，圖2 (B)是其平面圖。
圖3 (A)是示意性示出根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面 圖，圖3 (B)是其平面圖。圖4是示意性示出設(shè)置在根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的被遮 光區(qū)域中的存儲單元的立體圖。
圖5是示意性示出設(shè)置在根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的被遮 光區(qū)域中的存^f諸單元的剖面圖。
圖6是示意性示出根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的平面圖。 圖7是示意性示出才艮據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的平面圖。 圖8是示意性示出根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。 圖9是示意性示出根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的平面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)4亍i兌明。 1.第一實(shí)施例
參照圖1 (A)及圖1 (B)說明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置。圖 l(A)是示意性示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖1(B) 是用于表示圖1 (A)所示的半導(dǎo)體裝置的#1遮光區(qū)域IOA的平面圖。
如圖1所示，本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置包括形成有MOS晶體管 100等的半導(dǎo)體器件的一皮遮光區(qū)域IOA。 -故遮光區(qū)域10A沒有必要 包括構(gòu)成MOS晶體管的全部要素，在構(gòu)成MOS晶體管100的要素 中至少包括接收到光之后會給MOS晶體管100的特性帶來影響的 部分(例如4冊電才及)就可以了。MOS晶體管100包括設(shè)于半導(dǎo)體層10上的4冊才及絕緣層110; i殳于4冊4及絕纟彖層110上的4冊電才及112; i殳于一冊電4及112的側(cè)面的側(cè) 壁絕^彖層114;以及i殳于半導(dǎo)體層10中的雜質(zhì)區(qū)116。該雜質(zhì)區(qū)116 構(gòu)成MOS晶體管100的源才及區(qū)或漏才及區(qū)。
MOS晶體管100由層間絕緣層20覆蓋，在該層間絕緣層20 上依次設(shè)置了層間絕緣層30、 40、 50和60。作為層間絕緣層20、 30、 40、 50和60,可以使用公知的氧化膜或氮化物膜等絕緣膜。 并且，在層間絕纟彖層40和層間絕纟彖層50之間i殳有多個遮光層44， 而在層間絕鄉(xiāng)彖層50和層間絕鄉(xiāng)彖層60之間i殳有多個遮光層54。遮光 層44和遮光層54 "i殳置在處于不同水平面的層間絕纟彖層40和50上 面。至少將遮光層54設(shè)置在遮光層44之間。在本實(shí)施例的半導(dǎo)體 裝置中，遮光層54具有位于遮光層44的相互間、并且與遮光層44 和遮光層54部分重疊的圖案。即，遮光層54具有至少包含遮光層 44的反轉(zhuǎn)形狀的圖案。
如圖1 (B)所示，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中，被遮光區(qū)域 10A由遮光層44和遮光層54中至少之一覆蓋。
根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，通過設(shè)于作為半導(dǎo)體器件的MOS 晶體管100上面的第一遮光層44和i殳于與第一遮光層44不同水平 面的第二遮光層54間的相互補(bǔ)充，乂人而可將^皮遮光區(qū)域10A完全 地覆蓋。因此，可以提供這樣一種半導(dǎo)體裝置，其中的半導(dǎo)體器件 不會暴露在光之下，不會發(fā)生特性改變，從而使半導(dǎo)體裝置的可靠 性得到提高。尤其是在想要遮光的面積過大的情況下，可能會存在 單用一層金屬層難以將其覆蓋的問題。然而，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo) 體裝置，通過4吏用位于不同水平面的遮光層44和54，并且4吏它們 從平面的角度來看呈交錯配置，從而即使是在被遮光區(qū)域10A的面 積過大的情況下，也能夠?qū)⑵渫耆馗采w，因而可以提供一種提高 了可靠性的半導(dǎo)體裝置。2. 第二實(shí)施例
接下來，將說明根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置。對于第二實(shí)施
例，以在第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中i殳置了用于連4妻遮光層44和 遮光層45的通路層為例進(jìn)行描述。圖2 (A)是示意性示出4艮據(jù)本 實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖2 (B)是圖2(A)所示的半導(dǎo) 體裝置的平面圖。此外，在下面的描述中，將會省略有關(guān)與第一實(shí) 施例坤目同的點(diǎn)的i羊細(xì)i兌明。
如圖2(A)所示，本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置包括形成有MOS晶 體管的一皮遮光區(qū)域IOA。 MOS晶體管100與第一實(shí)施例的相同。在 MOS晶體管100的上面依次設(shè)有層間絕鄉(xiāng)彖層20、 30、 40、 50和60, 在層間絕纟彖層40上i殳有多個遮光層44，而且在層間絕緣層50上i文 有遮光層54。遮光層44和遮光層54的位置關(guān)系也與第一實(shí)施例的 相同。
遮光層44和遮光層54由i殳置在層間絕鄉(xiāng)彖層50中的通^各層(via layer ) 52連接。通^各層52 i殳置在遮光層44和遮光層54相重疊的 位置。該通路層52是通過在層間絕緣層50內(nèi)形成通3各孔(過孔)， 然后再用導(dǎo)電層填充(埋入)該過孔而形成的。在本實(shí)施例的半導(dǎo) 體裝置中，如圖2 ( A)及圖2 (B)所示，所有遮光層44和遮光層 54相重疊的部分都設(shè)有通路層52。
才艮據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，由于在遮光層44和遮光層54之 間i殳有通^各層52 ，所以不^f旦可以防止光乂人上面射入，并且還可以防 止光從橫向射入。由此，能夠進(jìn)一步提高遮光效果，從而提供一種 可靠性提高了的半導(dǎo)體裝置。
3. 第三實(shí)施例
16接下來，將對第三實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說明。圖3 (A)
是示意性示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。并且，圖3( A) 是沿圖3 (B)的I-I線的剖面圖。此外，在下面的描述中，將會省 略有關(guān)與第 一 實(shí)施例相同的點(diǎn)的詳細(xì)il明。
如圖3(A)以及圖3(B)所示，本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置包括 設(shè)有MOS晶體管100等的半導(dǎo)體器件的被遮光區(qū)域10A和設(shè)置在 謬皮遮光區(qū)i或10A的外側(cè)的遮光區(qū)i或IOB。
在被遮光區(qū)域10A內(nèi)，MOS晶體管100凈皮i殳置在半導(dǎo)體層10 的上面。MOS晶體管100與第一實(shí)施例的相同。在MOS晶體管100 上i殳有層間絕緣層20。布線層24設(shè)置在層間絕纟彖層20上。接觸層 22被設(shè)置在層間絕緣層20中，該接觸層22電連接布線層24和MOS 晶體管100的雜質(zhì)區(qū)116。為了能起到遮光層的作用，在被遮光區(qū) 域10A內(nèi)對布線層24制作圖案，l吏其具有i殳計(jì)規(guī)則允許的范圍內(nèi) 的最大面積。為了覆蓋布線層24, i殳置了層間絕纟彖層30,在該層 間絕緣層30上還設(shè)置了布線層34。布線層34為能起到遮光層的作 用，與布線層24—樣地被制作圖案(圖案化)，并至少覆蓋被遮光 區(qū)i或10A中沒有一皮布線層24覆蓋的部分。
在遮光區(qū)i或10B內(nèi)，多個層間絕纟彖層20、 30、 40、 50和60依 次i殳置在半導(dǎo)體層10的上面。在層間絕纟彖層20、 30、 40和50的 上面分別設(shè)有具有預(yù)定圖案的金屬層28、 38、 48和58。各金屬層 28 、 38 、 48和58與^皮遮光區(qū)域10A內(nèi)位于同 一層間絕多彖層上的布 線層或遮光層在同一步驟中形成。
在遮光區(qū)域10B內(nèi)，半導(dǎo)體層10和金屬層28之間通過接觸層 26連4妄，金屬層28和38之間，金屬層38和48之間以及金屬層 48和58之間分另'J經(jīng)由通路層36、 46和56連接。在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中，如圖3 (B)所示，以接觸層26 和通^各層36、 46和56在遮光區(qū)域IOB內(nèi)形成為 一列為例進(jìn)4亍了描 述，但本發(fā)明并不局限在此，例如，接觸層26和通^各層36、 46和 56也可以排列成多列或排列成鋸齒狀。
根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，由于被遮光區(qū)域IOA的上面被布 線層24和34覆蓋，因此能夠防止光,人上面(頂上方向)進(jìn)入。并 且，由于一皮遮光區(qū)i或10A 一皮i殳于遮光區(qū)i或IOB內(nèi)的通3各層36 、 46 和56以及4妻觸層26圍繞(圍住)，所以還能夠防止光AU黃向射入。 這樣，受到光照射后特性會發(fā)生改變的半導(dǎo)體器件等便可以避開這 種問題，從而提供一種可靠性提高了的半導(dǎo)體裝置。
4.第四實(shí)施例
4妻下來，參照圖4~圖9 i兌明第四實(shí)施例。只于于第四實(shí)施例， 以在一皮遮光區(qū)域IOA內(nèi)形成了非易失性存^諸單元(以下，稱為"存 儲單元")的單元陣列為例進(jìn)行描述。圖4和圖5是用于表示本實(shí) 施例的半導(dǎo)體裝置中設(shè)于被遮光區(qū)域10A內(nèi)的作為半導(dǎo)體器件的 存儲單元的示意圖。在下面的描述中，首先說明i殳于^皮遮光區(qū)域10A 內(nèi)的存^f諸單元120，隨后再i兌明遮光結(jié)構(gòu)。
就本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置所包含的存4諸單元120而言，其控制 才冊是半導(dǎo)體層10中的N型雜質(zhì)區(qū)，而浮置4冊才及由一層多晶硅層等 的導(dǎo)電層構(gòu)成(以下，也稱為"單^f冊型非易失性存儲裝置，，)。圖4 是用于表示存儲單元的立體圖，圖5 ( A)是沿圖4中的I-1線的剖 面圖，圖5 (B)是沿圖4中的II-II線的剖面圖，圖5(C)是沿圖 4中的Ill-Ill線的剖面圖。
如圖4所示，本實(shí)施例中的存儲單元120設(shè)于P型半導(dǎo)體層10 上。半導(dǎo)體層10被器件分離絕緣層12劃分為第一區(qū)域10X、第二區(qū)域IOY和第三區(qū)i或IOZ。第一區(qū)域IOX -口第二區(qū)i或IOY i殳于P 型勢阱14內(nèi)。第三區(qū)i或10Z"i殳于N型勢阱16內(nèi)。第一區(qū)》或10X 是控制柵部，第二區(qū)域10Y是寫入部，第三區(qū)域10Z則是清除部。
第一區(qū)域10X 第三區(qū)域10Z的半導(dǎo)體層10上i殳有絕》彖層 124。絕緣層124上面設(shè)有橫跨第——第三區(qū)域10X ~ 10Z的浮置柵 極126。
接下來，說明各區(qū)域的剖面結(jié)構(gòu)。如圖5(A)所示，第一區(qū) 域10X中包括設(shè)于勢阱14上面的絕緣層124,設(shè)于絕緣層124 上面的浮置棚4及126, i殳于浮置棚"f及126下面的半導(dǎo)體層10上的N 型雜質(zhì)區(qū)134以及與雜質(zhì)區(qū)134相鄰i殳置的N型雜質(zhì)區(qū)128。 N型 雜質(zhì)區(qū)134起到控制柵的作用，雜質(zhì)區(qū)128構(gòu)成與控制柵極線電連 4妻、并且用于向控制一冊施加電壓的4妄觸部。
如圖5(B)所示，第二區(qū)域10Y內(nèi)設(shè)有用于向存儲單元120 進(jìn)4亍寫入的N溝道型MOS晶體管IOOB。 N溝道型晶體管100B包 括i殳于勢阱14上面的絕纟彖層124、-沒于絕緣層124上面的浮置才冊 極126和i殳于半導(dǎo)體層10中的雜質(zhì)區(qū)130。雜質(zhì)區(qū)130構(gòu)成源才及區(qū)
或漏極區(qū)。
如圖5(C)所示，第三區(qū)域10Z內(nèi)設(shè)有P溝道型晶體管IOOC。 P溝道型晶體管100C包括設(shè)于N型勢阱16上面的絕緣層124、 設(shè)于絕緣層124上的浮置柵極126和設(shè)于N型勢阱16內(nèi)的雜質(zhì)區(qū) 132。雜質(zhì)區(qū)132構(gòu)成源4及區(qū)或漏才及區(qū)。
通過配置多個存儲單元120形成存儲單元陣列。圖6和圖7是 示出存^諸單元陣列的一部分的平面圖。此外，在圖6和圖7中，只 圖示了存儲單元的構(gòu)成要素中浮置柵極126的形狀，而陰影部分是 用于表示位于下面的層。本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中，在^皮遮光區(qū)域IOA的上面層疊了四 層金屬層，這四層金屬層起到遮光的作用。在下面的描述中，乂人最 下層的金屬層開始依次進(jìn)行說明。
首先說明第一層和第二層的金屬層。如圖6所示，通過4竟〗象配
置在^皮遮光區(qū)域10A內(nèi)配置了多個存^f諸單元120。第一層的金屬層 是布線層24，布線層24在被遮光區(qū)域10A內(nèi)具有設(shè)計(jì)規(guī)則所允許 的最大尺寸的圖案。第二層的金屬層是布線層34,其具有至少覆蓋 沒有被布線層24覆蓋的區(qū)域中的浮置柵極126的圖案。與布線層 24同樣，布線層34也可以具有設(shè)計(jì)規(guī)則所允許的范圍內(nèi)的最大尺 寸。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，浮置4冊才及126能夠在-皮遮光區(qū)域10A內(nèi) -故布線層24和布線層34中的至少一方覆蓋。
4妻下來，參照圖7 i^明上面的第三層和第四層的金屬層。圖7 中沒有圖示出布線層24和34。在一皮遮光區(qū)域10A內(nèi)，第三層的金 屬層是布線層44,具有預(yù)定的圖案，并且按照一定的間隔設(shè)置了多 個布線層44。作為第四層金屬層的布線層54 i殳置在布線層44上面。 布線層54至少—皮i殳置在相鄰的布線層44之間。在本實(shí)施例中，布 線層54不但被設(shè)置在相鄰的布線層44之間，而且還具有與布線層 44局部重疊的圖案。
接著，參照圖8的剖面圖說明布線層24、 34、 44和54之間的 4立置關(guān)系。圖8是沿圖6和圖7中的I-I線的剖面圖。如圖8所示， 存儲單元120設(shè)置在由器件分離絕緣層12劃分出的區(qū)域中。在非 易失性存儲器120的上面依次設(shè)有層間絕緣層20、 30、 40、 50和 60。層間纟色纟彖層20、 30、 40禾口 50上又分另'Ji殳有布纟戔層24、 34、 44 和54。如上所述，布線層24在被遮光區(qū)域10A內(nèi)具有設(shè)計(jì)規(guī)則所 允許的最大尺寸內(nèi)的圖案。布線層34具有至少覆蓋一皮遮光區(qū)域10A 中布線層24沒有覆蓋到的區(qū)域的圖案。多個布線層44 "^安照一定的間隔i殳置，并且i殳于布線層44上面的布線層54至少i殳置為位于相 ^卩的布線層44之間。
布線層44和54由設(shè)于層間絕緣層50中的通路層52連接。在 所有布線層44和54相重疊的部分中都設(shè)置了通路層52。
^接下來，i兌明:沒置在^皮遮光區(qū)域10A的外側(cè)的遮光區(qū)域10B。 由于圖6~圖8中只示出了存儲單元陣列的一部分，所以雖然只有 一部分遮光區(qū)域10B — 皮圖示，j旦如第三實(shí)施例所述，^皮遮光區(qū)域 10A一皮遮光區(qū)i或10B圍繞(參照圖3 (B))。
如圖8所示，在遮光區(qū)域10B中，層間纟色纟彖層20、 30、 40、 50和60依次設(shè)置在半導(dǎo)體層10上。在層間絕緣層20、 30、 40和 50上分別i殳置了具有予貞定圖案(pattern)的金屬層28、 38、 48和 58。金屬層28、 38、 48和58與在一皮遮光區(qū)域10A內(nèi)i殳于同一層間 絕緣層上的布線層在同一步驟中形成。此外，在本實(shí)施例中，即便 是同一金屬層，位于凈皮遮光區(qū)域10A內(nèi)的部分和位于遮光區(qū)域10B 內(nèi)的部分卻用不同的附圖標(biāo)記來表示。例如，如圖8所示，雖然布 線層54和金屬層58是一個連續(xù)的層，但是由于所位于的部分的關(guān) 系，采用了不同的附圖標(biāo)記來表示。金屬層28和半導(dǎo)體層IO之間 由接觸層26連接，通路層36、 46和56分別設(shè)置在金屬層28和38 之間、金屬層38和48之間以及金屬層48和58之間。
此夕卜，如圖9所示，遮光區(qū)域10B內(nèi)的4妄觸層26及通^各層36, 46和56排列成多列，但它們也可以排列成鋸齒狀。除此之外，還 可以排列成環(huán)狀。
下面將描述本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的優(yōu)點(diǎn)。
(1 )在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中，通過控制布線層24和布線 層34的圖案，從而使作為被遮光區(qū)域10A的存儲單元陣列完全被覆蓋。為保證容量比，設(shè)于本實(shí)施例的被遮光區(qū)域IOA內(nèi)的單柵型 非易失性存儲器具有能使控制柵部(第一區(qū)域)的浮置柵極的面積 和寫入及清除區(qū)域(第二及第三區(qū)域)的浮置柵4及的面積間的差增
大的圖案。因此，浮置柵4及126中具有局部寬度或長度小的部分或 大的部分。在這種情況下，即便只是在設(shè)計(jì)井見則所允許的范圍內(nèi)增 大布線層的圖案，也可能存在無法覆蓋整個浮置4冊才及126的問題。 然而，在本實(shí)施例中，由于是控制不同層的布線層24和34的圖案， 所以能夠完全地將具有不身見則形狀的浮置4冊才及126覆蓋。因此，能 夠提供一種電荷保持特性及可靠性均得以提高的半導(dǎo)體裝置。
(2)接下來，說明金屬層44和54設(shè)置在布線層34上面的不
同水平面的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)用一層金屬層覆蓋具有存儲單元陣列這樣大面 積的區(qū)域時，4艮難在刻蝕(蝕刻)時估文到平均地進(jìn)^f亍刻蝕。并且， 下層的布線層24和34由于受設(shè)計(jì)規(guī)則的限制，不可能完全地將存 儲單元陣列覆蓋。像本實(shí)施例這樣，通過利用金屬層44和54便可 以完全地覆蓋一皮遮光區(qū)域IOA。因此，遮光效果一皮進(jìn)一步^是高，乂人 而能夠提供一種可靠性得到提高的半導(dǎo)體裝置。
(3 )沖妄下來，i兌明用通^各層52來連4妄金屬層44和54的^尤點(diǎn)。 根據(jù)這種方式，能夠防止光從橫向進(jìn)入，進(jìn)而能夠提供一種遮光效 果進(jìn)一步提高的半導(dǎo)體裝置。當(dāng)希望僅通過設(shè)于上面的遮光層來獲 得對橫向的光的遮光效果時，由于設(shè)于上面的整個遮光層的大小必 須大于被遮光區(qū)域，所以半導(dǎo)體裝置的微型化很難得到實(shí)現(xiàn)。但是， 通過這種方式，在遮光層44和54之間設(shè)置通^各層52,從而即使遮 光層的面積小于^皮遮光區(qū)域IOA的大小，也能獲得相同的遮光效 果。換句話說，能夠提供一種不但有助于微型化，而且還提高了可 靠性的半導(dǎo)體裝置。
(4) 4妻下來，-說明一皮遮光區(qū)i或IOA的外側(cè)i殳有遮光區(qū)域IOB 的優(yōu)點(diǎn)。通過將通^各層26及沖妄觸層36、 46和56 i殳置在遮光區(qū)域
22IOB內(nèi)，可以-提高對來自于才黃向的光的防護(hù)能力。因此，能夠4是供 一種可靠性進(jìn)一步得到提高的半導(dǎo)體裝置。
此外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的主旨范圍內(nèi)還
可作出多種變形。例如，第一實(shí)施例中示出了將MOS晶體管設(shè)置
在一皮遮光區(qū)域內(nèi)的情況，^旦并不限定于此。也可以將多柵型非易失 性存儲單元和單柵型非易失性存儲器等設(shè)置在被遮光區(qū)域內(nèi)。這
時，可以采用至少浮置棚4及凈皮遮光層覆蓋的結(jié)構(gòu)。此外，第一實(shí)施 例中列舉了兩種設(shè)置在不同水平面的遮光層，但并不限定于此，使 用三種或大于三種的層，并且使它們從平面上看是交錯地設(shè)置的結(jié)
構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)。此外，上述實(shí)施例中示出了遮光區(qū)域IOB內(nèi)設(shè)置了 孔狀的通路層和接觸層的情況，但并不限定于此。例如，也可以設(shè) 置環(huán)狀的槽來圍繞^皮遮光區(qū)域IOA，再將導(dǎo)電層填充在該槽內(nèi)來形 成通^各層和^接觸層。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā) 明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn) 等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。附圖標(biāo)記說明
10 半導(dǎo)體層 IOB 遮光區(qū)i或 20、 30、 40、 50、 60 層間纟色緣層
10A ^皮遮光區(qū)^戈
12 器件分離絕緣層
22、 26 接觸層
24、 34、 44、 54 布線層
100 MOS晶體管
112 柵電極
116 雜質(zhì)區(qū)
122 N型勢阱區(qū)
128、 130 N型雜質(zhì)區(qū)
32、 36、 46、 52、 56 通路層
28、 38、 48、 58 金屬層
110、 124 棚-極絕緣層
114 側(cè)壁絕纟彖層
120 126
存儲單元 浮置柵極
132 P型雜質(zhì)區(qū)
134 浮置4冊才及下面的N型雜質(zhì)區(qū)
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括半導(dǎo)體層，具有形成有非易失性存儲器的區(qū)域；第一層間絕緣層，在所述半導(dǎo)體層的上面形成；第一布線層、第二布線層及第三布線層，在所述第一層間絕緣層的上面及所述區(qū)域的上面形成；第二層間絕緣層，在所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層的上面形成；第四布線層、第五布線層，在所述第二層間絕緣層的上面及所述區(qū)域的上面形成；其中，所述第四布線層在所述第一布線層與所述第二布線層之間形成；所述第五布線層在所述第二布線層與所述第三布線層之間形成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，包括第一通3各層，在所述第一布線層與所述第四布線層之間 形成，并與該第一布線層及該第四布線層連4妄；第二通路層，在所述第二布線層與所述第四布線層之間 形成，并與該第二布線層及該第四布線層連4妄；第三通路層，在所述第二布線層與所述第五布線層之間 形成，并與該第二布線層及該第五布線層連4妻；第四通^各層，在所述第三布線層與所述第五布線層之間 形成，并與該第三布線層及該第五布線層連4妻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層位于所述第四布線層一端的垂直下方； 所述第二布線層位于所述第四布線層另 一端的垂直下方；所述第二布線層位于所述第五布線層一端的垂直下方； 所述第三布線層位于所述第五布線層另 一端的垂直下方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層4立于所述第四布線層一端的垂直下方； 所述第二布線層位于所述第四布線層另 一端的垂直下方；所述第二布線層位于所述第五布線層一端的垂直下方； 所述第三布線層位于所述第五布線層另 一端的垂直下方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層形 成在同一層上，所述第四布線層及所述第五布線層形成在同一層上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層形 成在同一層上，所述第四布線層及所述第五布線層形成在同一層上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層形 成在同一層上，所述第四布線層及所述第五布線層形成在同一層上。根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層形 成在同一層上，所述第四布線層及所述第五布線層形成在同一層上。根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層為 第n層的布線層，所述第四布線層及所述第五布線層為第n + 1層的布線層。
8.
9.
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層為 第n層的布線層，所述第四布線層及所述第五布線層為第n + 1層的布線層。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層為 第n層的布線層，所述第四布線層及所述第五布線層為第n + 1層的布線層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層為第n層的布線層，所述第四布線層及所述第五布線層為第n + 1層的布線層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層為 第n層的布線層，所述第四布線層及所述第五布線層為第n + 1層的布線層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層為 第n層的布線層，所述第四布線層及所述第五布線層為第n + 1層的布線層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層為 第n層的布線層，所述第四布線層及所述第五布線層為第n + 1層的布線層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一布線層、所述第二布線層及所述第三布線層為 第n層的布線層，所述第四布線層及所述第五布線層為第n + 1層的布線層,
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述區(qū)域包括元件分離絕緣層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述區(qū)域包括元件分離絕*彖層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述區(qū)域包括元件分離絕緣層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述區(qū)域包括元件分離絕緣層。
21. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述區(qū)域包括元件分離絕》彖層。
22. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述區(qū)域包括元件分離絕纟彖層。
23. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述區(qū)域包括元件分離絕緣層。
24. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述區(qū)域包括元件分離絕緣層。
25. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述區(qū)域包括元件分離絕^彖層。
26. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述區(qū)域包括元件分離絕緣層。
27. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述區(qū)域包括元件分離絕緣層。
28. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述區(qū)域包括元件分離絕皇彖層。
29. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述區(qū)域包括元件分離絕》彖層。
30. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述區(qū)域包括元件分離絕緣層。
31. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述區(qū)域包括元件分離絕纟彖層。
32. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述區(qū)域包括元件分離絕緣層。
33. —種半導(dǎo)體裝置，包括半導(dǎo)體層，具有形成有非易失性存儲器的區(qū)域； 第一布線層群，在所述區(qū)域的上面形成，包括多個布線層；第二布線層群，在所述區(qū)域的上面形成，包括多個布線層；其中，所述第二布線層群的各個布線層在所述第一布線 層群的各個布線層間形成。
34. 根據(jù)一又利要求1至33中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述非易失性存儲器是單柵型的非易失性存儲器。
35. 根據(jù)權(quán)利要求1至33中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述非易失性存儲器具有由一層導(dǎo)電層構(gòu)成的浮置柵極。
36. 根據(jù)權(quán)利要求1至33中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述非易失性存儲器包括形成在所述半導(dǎo)體層上的第一擴(kuò)散層、第一源極區(qū)及第 一漏才及區(qū)、第二源才及區(qū)及第二漏4及區(qū)；以及在所述第一擴(kuò)散層、第一源極區(qū)及第一漏極區(qū)、第二源 極區(qū)及第二漏極區(qū)的上面形成的浮置柵極。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述勢阱為P型，所述第一漏才及區(qū)及所述第一源才及區(qū)為N型， 所述第二漏才及區(qū)及所述第二源才及區(qū)為P型。
38. 根據(jù)權(quán)利要求1至33中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述非易失性存儲器為多柵型非易失性存儲器。
39. 根據(jù)權(quán)利要求1至33中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述領(lǐng)域?yàn)榇鎊f諸單元陣列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種遮光效果好、可靠性高，而且有助于實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的微型化的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置包括具有被遮光區(qū)域(10A)的半導(dǎo)體層(10)；設(shè)于該被遮光區(qū)域(10A)的該半導(dǎo)體層(10)上的半導(dǎo)體器件(100、120)；設(shè)于該半導(dǎo)體器件(100、120)上面的第一層間絕緣層(40)；設(shè)于該第一層間絕緣層上面的多個第一遮光層(44)；至少設(shè)于第一遮光層(44)上面的第二層間層間絕緣層(50)；以及設(shè)置在該第二層間絕緣層(50)的上面、并且具有預(yù)定圖案的第二遮光層(54)，其中，該第二遮光層(54)具有至少位于相鄰的該第一遮光層(44)之間的圖案。
文檔編號H01L23/52GK101320723SQ20081012625
公開日2008年12月10日 申請日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者中島忠俊, 前村公博, 小平覺, 小林等 申請人:精工愛普生株式會社