JP6965222B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to semiconductor devices.
マルチビーム方式の電子ビーム描画装置では、複数の電子ビームを試料に同時に照射する。複数の電子ビームの試料への照射と非照射を個別に制御するために、ブランキングアパーチャアレイ(BAA)が用いられる。BAAの半導体層には、複数の電子線ビームを通過させるための貫通孔が複数設けられる。各々の貫通孔が1対の電極を有し、電極間に発生する電界により各々の電子ビームを独立して偏向する。 In a multi-beam type electron beam drawing apparatus, a plurality of electron beams are simultaneously irradiated to a sample. A blanking aperture array (BAA) is used to individually control the irradiation and non-irradiation of a plurality of electron beams to a sample. The semiconductor layer of BAA is provided with a plurality of through holes for passing a plurality of electron beam beams. Each through hole has a pair of electrodes, and the electric field generated between the electrodes deflects each electron beam independently.
例えば、電子ビームの本数が増加すると、貫通孔の配置ピッチを短くすることが要求される。しかし、貫通孔の配置ピッチが短くなると、隣り合う貫通孔の電極によって発生する電界の影響で電子ビームの偏向精度が低くなる。 For example, as the number of electron beams increases, it is required to shorten the arrangement pitch of the through holes. However, when the arrangement pitch of the through holes is shortened, the deflection accuracy of the electron beam is lowered due to the influence of the electric field generated by the electrodes of the through holes adjacent to each other.
本発明が解決しようとする課題は、電子ビームの偏向精度を向上させる半導体装置を提供することにある。 An object to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device for improving the deflection accuracy of an electron beam.
本発明の一態様の半導体装置は、電位が固定された第1の基板領域を有する第1の半導体層と、電位が固定された第2の基板領域を有する第2の半導体層と、前記第1の半導体層と前記第2の半導体層との間に設けられ、前記第1の半導体層から前記第2の半導体層に向かう第1の方向に積層された複数の第1の導電層を有する第1の多層配線層と、前記第1の多層配線層と前記第2の半導体層との間に設けられ、前記第1の方向に積層された複数の第2の導電層を有する第2の多層配線層と、前記第1の半導体層の中の第1の不純物領域とを有する第1のトランジスタと、前記第2の半導体層の中の第2の不純物領域と、を有する第2のトランジスタと、前記第1の半導体層、前記第1の多層配線層、前記第2の多層配線層、及び、前記第2の半導体層を貫通する第1の孔と、前記第1の半導体層、前記第1の多層配線層、前記第2の多層配線層、及び、前記第2の半導体層を貫通する第2の孔と、前記第1の多層配線層の中に設けられた第1の電極と、前記第1の多層配線層の中に設けられ、前記第1の孔を間に挟んで前記第1の電極に対向する第2の電極と、を備える。
The semiconductor device of one aspect of the present invention includes a first semiconductor layer having a first substrate region in which the potential is fixed, a second semiconductor layer having a second substrate region in which the potential is fixed, and the above-mentioned first. It has a plurality of first conductive layers provided between the
本明細書中、同一又は類似する部材については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。 In the present specification, the same or similar members may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.
本明細書中、部品等の位置関係を示すために、図面の上方向を「上」、図面の下方向を「下」と記述する場合がある。本明細書中、「上」、「下」の概念は、必ずしも重力の向きとの関係を示す用語ではない。 In the present specification, in order to indicate the positional relationship of parts and the like, the upper direction of the drawing may be described as "upper" and the lower direction of the drawing may be described as "lower". In the present specification, the concepts of "upper" and "lower" do not necessarily indicate the relationship with the direction of gravity.
(第1の実施形態)
第1の実施形態の半導体装置は、第1の半導体層と、第2の半導体層と、第1の半導体層と第2の半導体層との間に設けられ、第1の半導体層から第2の半導体層に向かう第1の方向に積層された複数の第1の導電層を有する第1の多層配線層と、第1の多層配線層と第2の半導体層との間に設けられ、第1の方向に積層された複数の第2の導電層を有する第2の多層配線層と、第1のゲート電極と、第1の半導体層の中の第1の不純物領域とを有する第1のトランジスタと、第2のゲート電極と、第2の半導体層の中の第2の不純物領域と、を有する第2のトランジスタと、第1の半導体層、第1の多層配線層、第2の多層配線層、及び、第2の半導体層を貫通する第1の孔と、第1の半導体層、第1の多層配線層、第2の多層配線層、及び、第2の半導体層を貫通する第2の孔と、第1の多層配線層の中に設けられた第1の電極と、第1の多層配線層の中に設けられ、第1の孔を間に挟んで第1の電極に対向する第2の電極と、を備える。
(First Embodiment)
The semiconductor device of the first embodiment is provided between the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and is provided from the first semiconductor layer to the second semiconductor layer. A first multilayer wiring layer having a plurality of first conductive layers laminated in a first direction toward the semiconductor layer of the above, and a first multilayer wiring layer provided between the first multilayer wiring layer and the second semiconductor layer. A first having a second multilayer wiring layer having a plurality of second conductive layers laminated in one direction, a first gate electrode, and a first impurity region in the first semiconductor layer. A second transistor having a transistor, a second gate electrode, and a second impurity region in the second semiconductor layer, a first semiconductor layer, a first multilayer wiring layer, and a second multilayer. A first hole penetrating the wiring layer and the second semiconductor layer, and a first semiconductor layer, a first multilayer wiring layer, a second multilayer wiring layer, and a second semiconductor layer penetrating the second semiconductor layer. The second hole, the first electrode provided in the first multilayer wiring layer, and the first electrode provided in the first multilayer wiring layer and facing the first electrode with the first hole in between. A second electrode is provided.
図1は、第1の実施形態の半導体装置の模式図である。図1(a)は上面図、図1(b)は断面図である。図1(b)は、図1(a)のAA’断面図である。 FIG. 1 is a schematic view of the semiconductor device of the first embodiment. FIG. 1A is a top view and FIG. 1B is a cross-sectional view. FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 1 (a).
第1の実施形態の半導体装置は、例えば、マルチビーム方式の電子ビーム描画装置に用いられるBAA100である。マルチビーム方式の電子ビーム描画装置は、複数の電子ビームを用いて試料にパターンを描画する。 The semiconductor device of the first embodiment is, for example, BAA100 used in a multi-beam type electron beam drawing device. The multi-beam electron beam drawing apparatus draws a pattern on a sample using a plurality of electron beams.
BAA100は、複数の電子ビームの各々を個別に偏向する機能を備える。例えば、BAA100と電子ビームを遮蔽するアパーチャとを組み合わせることによって、各々の電子ビームの試料への照射と非照射を独立に制御することができる。 The BAA100 has a function of individually deflecting each of a plurality of electron beams. For example, by combining the BAA100 and the aperture that shields the electron beam, it is possible to independently control the irradiation and non-irradiation of each electron beam to the sample.
図1に示すようにBAA100は、中央部に複数の貫通孔101を有する。貫通孔101のそれぞれを、電子ビームが通過する。図1(a)では、横11個、縦11個の計121個の貫通孔101がアレイ状に配置される場合を例示している。しかし、貫通孔101の個数及び配置の形状は、上記形態に限定されるものではない。
As shown in FIG. 1, the BAA 100 has a plurality of through
貫通孔101の径は、例えば、3μm以上20μm以下である。貫通孔101の配置ピッチは、例えば、20μm以上40μm以下である。
The diameter of the
BAA100の上面には、電極パッド102が設けられる。電極パッド102は、BAA100に外部から電圧を印加するために設けられる。電極パッド102は、例えば、図示しないBAA100の制御回路や偏向制御用の電極に電気的に接続される。
An
図2は、第1の実施形態の半導体装置の一部の拡大模式断面図である。図2は、2個の貫通孔101の断面を含む。
FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of a part of the semiconductor device of the first embodiment. FIG. 2 includes a cross section of the two through
BAA100は、第1の半導体層10、第2の半導体層20、第1の多層配線層30、第2の多層配線層40、第1のトランジスタTR1、第2のトランジスタTR2を備える。BAA100は、第1の電極E1、第2の電極E2,第3の電極E3、第4の電極E4,第5の電極E5、第6の電極E6、第7の電極E7、第8の電極E8を備える。また、BAA100は、第1の貫通孔101a(第1の孔)、第2の貫通孔101b(第2の孔)を有する。
The BAA 100 includes a
第1の半導体層10は、p型の第1の基板領域11、n+型の第1のソース・ドレイン領域12(第1の不純物領域)、p+型の第1のコンタクト領域13を有する。第2の半導体層20は、p型の第2の基板領域21、n+型の第2のソース・ドレイン領域22(第2の不純物領域)、p+型の第2のコンタクト領域23を有する。
The
第1の多層配線層30は、第1の導電層31、第1のゲート電極32、第1のコンタクトプラグ33、第1の接続パッド34、第1の層間絶縁層35を有する。第2の多層配線層40は、第2の導電層41、第2のゲート電極42、第2のコンタクトプラグ43、第2の接続パッド44、第2の層間絶縁層45を有する。
The first
第1の半導体層10は、例えば、単結晶シリコンである。p型の第1の基板領域11は、p型不純物を含むシリコンである。n+型の第1のソース・ドレイン領域12はn型不純物を含むシリコンである。p+型の第1のコンタクト領域13は、p型不純物を含むシリコンである。
The
第1の半導体層10の電位は、例えば、グラウンド電位である。p型の第1の基板領域11の電位は、例えば、グラウンド電位である。
The potential of the
第2の半導体層20は、例えば、単結晶シリコンである。p型の第2の基板領域21は、p型不純物を含むシリコンである。n+型の第2のソース・ドレイン領域22はn型不純物を含むシリコンである。p+型の第2のコンタクト領域23は、p型不純物を含むシリコンである。
The
第2の半導体層20の電位は、例えば、グラウンド電位である。p型の第2の基板領域21の電位は、例えば、グラウンド電位である。
The potential of the
第1の多層配線層30は、第1の半導体層10と第2の半導体層20との間に設けられる。第1の多層配線層30は、複数の第1の導電層31を有する。第1の導電層31は、第1の半導体層10から第2の半導体層20に向かう第1の方向に積層される。第1の方向は、第1の半導体層の表面に対して垂直な方向である。第1の導電層31の層数は、例えば、3層以上20層以下である。
The first
第1の導電層31の間には、第1の層間絶縁層35が設けられる。第1の層間絶縁層35は、例えば、酸化シリコンである。
A first
第1の導電層31の一部は、配線として機能する。第1の導電層31は、例えば、金属である。
A part of the first
第1のコンタクトプラグ33は、第1の半導体層10と第1の導電層31との間、第1の導電層31と第1の導電層31との間、第1の導電層31と第1の接続パッド34との間に設けられる。第1のコンタクトプラグ33は、第1の半導体層10と第1の導電層31との間、第1の導電層31と第1の導電層31との間、第1の導電層31と第1の接続パッド34との間を電気的に接続する機能を有する。第1のコンタクトプラグ33は、例えば、金属である。
The
第1の接続パッド34は、第2の接続パッド44と接する。第1の接続パッド34は、第2の接続パッド44と電気的に接続される。第1の接続パッド34は、例えば、金属である。
The
第1のゲート電極32は、導電体である。第1のゲート電極32は、例えば、導電性不純物を含む多結晶シリコンである。
The
第2の多層配線層40は、第1の多層配線層30と第2の半導体層20との間に設けられる。第2の多層配線層40は、複数の第2の導電層41を有する。第2の導電層41は、第1の半導体層10から第2の半導体層20に向かう第1の方向に積層される。第2の導電層41の層数は、例えば、5層以上20層以下である。
The second
第2の導電層41の間には、第2の層間絶縁層45が設けられる。第2の層間絶縁層45は、例えば、酸化シリコンである。
A second
第2の導電層41の一部は、配線として機能する。第2の導電層41は、例えば、金属である。
A part of the second
第2のコンタクトプラグ43は、第2の半導体層20と第2の導電層41との間、第2の導電層41と第2の導電層41との間、第2の導電層41と第2の接続パッド44との間に設けられる。第2のコンタクトプラグ43は、第2の半導体層20と第2の導電層41との間、第2の導電層41と第2の導電層41との間、第2の導電層41と第2の接続パッド44との間を電気的に接続する機能を有する。第2のコンタクトプラグ43は、例えば、金属である。
The
第2の接続パッド44は、第1の接続パッド34と接する。第2の接続パッド44は、第1の接続パッド34と電気的に接続される。第2の接続パッド44は、例えば、金属である。
The
第2の接続パッド44と第1の接続パッド34とが電気的に接続されることにより、第1の導電層31と第2の導電層41とが電気的に接続される。
By electrically connecting the
第2のゲート電極42は、導電体である。第2のゲート電極42は、例えば、導電性不純物を含む多結晶シリコンである。
The
第1の貫通孔101aは、第1の半導体層10、第1の多層配線層30、第2の多層配線層40、及び、第2の半導体層20を貫通する。
The first through
第2の貫通孔101bは、第1の半導体層10、第1の多層配線層30、第2の多層配線層40、及び、第2の半導体層20を貫通する。
The second through
第1の電極E1、第2の電極E2、第5の電極E5、第6の電極E6は、第1の多層配線層30の中に設けられる。第1の電極E1、第2の電極E2、第5の電極E5、第6の電極E6は、複数の第1の導電層31を含む積層構造を有する。第1の電極E1、第2の電極E2、第5の電極E5、第6の電極E6は、第1のコンタクトプラグ33で接続された複数の第1の導電層31で構成される。
The first electrode E1, the second electrode E2, the fifth electrode E5, and the sixth electrode E6 are provided in the first
第1の電極E1と第2の電極E2は、第1の貫通孔101aを間に挟んで対向する。第1の電極E1と第2の電極E2は、例えば、第1の貫通孔101aの側面に露出する。
The first electrode E1 and the second electrode E2 face each other with the first through
第1の電極E1は、第1の半導体層10に電気的に接続される。第1の電極E1は、p+型の第1のコンタクト領域13に電気的に接続される。第1の電極E1の電位は、グラウンド電位である。
The first electrode E1 is electrically connected to the
第2の電極E2は、n+型の第1のソース・ドレイン領域12に電気的に接続される。第2の電極E2の電位は変化する。第2の電極E2の電位は、例えば、グラウンド電位と所定の正電位との間で変化する。
The second electrode E2 is electrically connected to the n + type first source /
第5の電極E5と第6の電極E6は、第2の貫通孔101bを間に挟んで対向する。第5の電極E5と第6の電極E6は、例えば、第2の貫通孔101bの側面に露出する。
The fifth electrode E5 and the sixth electrode E6 face each other with the second through
第5の電極E5は、第1の半導体層10に電気的に接続される。第5の電極E5は、p+型の第1のコンタクト領域13に電気的に接続される。第5の電極E5の電位は、グラウンド電位である。
The fifth electrode E5 is electrically connected to the
第6の電極E6は、n+型の第2のソース・ドレイン領域22に電気的に接続される。第6の電極E6の電位は、変化する。第6の電極E6の電位は、例えば、グラウンド電位と所定の正電位との間で変化する。
The sixth electrode E6 is electrically connected to the n + type second source /
第3の電極E3、第4の電極E4、第7の電極E7、第8の電極E8は、第2の多層配線層40の中に設けられる。第3の電極E3、第4の電極E4、第7の電極E7、第8の電極E8は、複数の第2の導電層41を含む積層構造を有する。第3の電極E3、第4の電極E4、第7の電極E7、第8の電極E8は、第2のコンタクトプラグ43で接続された複数の第2の導電層41で構成される。
The third electrode E3, the fourth electrode E4, the seventh electrode E7, and the eighth electrode E8 are provided in the second
第3の電極E3と第4の電極E4は、第1の貫通孔101aを間に挟んで対向する。第3の電極E3と第4の電極E4は、例えば、第1の貫通孔101aの側面に露出する。
The third electrode E3 and the fourth electrode E4 face each other with the first through
第3の電極E3は、第2の半導体層20に電気的に接続される。第3の電極E3は、p+型の第2のコンタクト領域23に電気的に接続される。第3の電極E3の電位は、グラウンド電位である。
The third electrode E3 is electrically connected to the
第4の電極E4は、n+型の第1のソース・ドレイン領域12に電気的に接続される。第4の電極E4は、第2の電極E2に電気的に接続される。第4の電極E4の電位は変化する。第4の電極E4の電位は、例えば、グラウンド電位と所定の正電位との間で変化する。
The fourth electrode E4 is electrically connected to the n + type first source /
第7の電極E7と第8の電極E8は、第2の貫通孔101bを間に挟んで対向する。第7の電極E7と第8の電極E8は、例えば、第2の貫通孔101bの側面に露出する。
The seventh electrode E7 and the eighth electrode E8 face each other with the second through
第7の電極E7は、第2の半導体層20に電気的に接続される。第7の電極E7は、p+型の第2のコンタクト領域23に電気的に接続される。第7の電極E7の電位は、グラウンド電位である。
The seventh electrode E7 is electrically connected to the
第8の電極E8は、n+型の第2のソース・ドレイン領域22に接続される。第8の電極E8は、第4の電極E4に電気的に接続される。第8の電極E8の電位は変化する。第8の電極E8の電位は、例えば、グラウンド電位と所定の正電位との間で変化する。
The eighth electrode E8 is connected to the n + type second source /
第1のトランジスタTR1は、第1のゲート電極32と、1対のn+型の第1のソース・ドレイン領域12とを有する。第1のゲート電極32と第1の半導体層10との間には、図示しない第1のゲート絶縁膜が設けられる。第1のトランジスタTR1は、電子をキャリアとするnチャネル型のトランジスタである。
The first transistor TR1 has a
第1のトランジスタTR1は、例えば、第2の電極E2、及び、第4の電極E4に印加される電位を制御する機能を有する。なお、第1の半導体層10及び第1の多層配線層30には、第1のトランジスタTR1以外にも、BAA100を制御する多数のトランジスタが含まれる。また、例えば、nチャネル型のトランジスタ以外にpチャネル型のトランジスタも含まれる。第1のトランジスタTR1がpチャネル型のトランジスタであっても構わない。
The first transistor TR1 has, for example, a function of controlling the potential applied to the second electrode E2 and the fourth electrode E4. In addition to the first transistor TR1, the
第2のトランジスタTR2は、第2のゲート電極42と、1対のn+型の第2のソース・ドレイン領域22とを有する。第2のゲート電極42と第2の半導体層20との間には、図示しない第2のゲート絶縁膜が設けられる。第2のトランジスタTR2は、電子をキャリアとするnチャネル型のトランジスタである。
The second transistor TR2 has a
第2のトランジスタTR2は、例えば、第6の電極E6、及び、第8の電極E8に印加される電位を制御する機能を有する。なお、第2の半導体層20及び第2の多層配線層40には、第2のトランジスタTR2以外にも、BAA100を制御する多数のトランジスタが含まれる。また、例えば、nチャネル型のトランジスタ以外にpチャネル型のトランジスタも含まれる。第2のトランジスタTR2がpチャネル型のトランジスタであっても構わない。
The second transistor TR2 has, for example, a function of controlling the potential applied to the sixth electrode E6 and the eighth electrode E8. In addition to the second transistor TR2, the
次に、第1の実施形態の半導体装置の製造方法の一例について説明する。図3、図4、図5、図6、図7、図8は、第1の実施形態の半導体装置の製造途中の模式断面図である。 Next, an example of the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment will be described. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 8 are schematic cross-sectional views during manufacturing of the semiconductor device of the first embodiment.
最初に、第1のウェハに複数の第1の半導体チップSC1を形成する(図3)。第1の半導体チップSC1は、第1の半導体層10と第1の多層配線層30とを有する。
First, a plurality of first semiconductor chips SC1 are formed on the first wafer (FIG. 3). The first semiconductor chip SC1 has a
次に、第2のウェハに複数の第2の半導体チップSC2を形成する(図4)。第2の半導体チップSC2は、第2の半導体層20と第2の多層配線層40とを有する。
Next, a plurality of second semiconductor chips SC2 are formed on the second wafer (FIG. 4). The second semiconductor chip SC2 has a
次に、第1のウェハと第2のウェハを、第1の多層配線層30と第2の多層配線層40とが接するように、公知のウェハ貼り合わせプロセスにより貼り合わせる。次に、研削により第2の半導体層20を薄くする(図5)。
Next, the first wafer and the second wafer are bonded by a known wafer bonding process so that the first
次に、リソグラフィ法と反応性イオンエッチング法を用いて、第2の半導体層20及び第2の多層配線層40に孔101xを形成する(図6)。
Next, holes 101x are formed in the
次に、接着層50を用いて第2の半導体層20に支持基板52を貼りつける。支持基板52は、例えば、石英ガラスである。次に、研削により第1の半導体層10を薄くする。
Next, the
次に、リソグラフィ法と反応性イオンエッチング法を用いて、第1の半導体層10及び第1の多層配線層30に孔101xに達するように、第1の貫通孔101aと第2の貫通孔101bを形成する(図7)。
Next, using a lithography method and a reactive ion etching method, the first through
次に、第1の導電層31及び第2の導電層41が、第1の貫通孔101aと第2の貫通孔101bの側面に露出するように、第1の層間絶縁層35と第2の層間絶縁層45をエッチングする(図8)。エッチングは、例えば、ウェットエッチングにより行う。
Next, the first
次に、支持基板52を剥離する。次に、貼り合わせされた第1のウェハと第2のウェハをダイシングにより個片化し、第1の半導体チップSC1と第2の半導体チップSC2とが貼り合わされたBAA100が製造される。
Next, the
以下、第1の実施形態の半導体装置の作用及び効果について説明する。 Hereinafter, the operation and effect of the semiconductor device of the first embodiment will be described.
図9は、第1の実施形態の半導体装置の作用の説明図である。図9は、BAA100の電子ビームの偏向制御の説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the semiconductor device of the first embodiment. FIG. 9 is an explanatory diagram of deflection control of the electron beam of BAA100.
第1の貫通孔101aを通過する電子ビームEB1に着目する。第1の電極E1及び第3の電極E3は、グラウンド電位の第1の半導体層10と第2の半導体層20に電気的に接続される。したがって、第1の電極E1及び第3の電極E3は、グラウンド電位となる。
Focus on the electron beam EB1 passing through the first through
第1の電極E1に対向する第2の電極E2と、第3の電極E3に対向する第4の電極E4は、電気的に接続されている。第2の電極E2及び第4の電極E4は、例えば、第1のトランジスタTR1の制御により、所定の正電位となる。 The second electrode E2 facing the first electrode E1 and the fourth electrode E4 facing the third electrode E3 are electrically connected. The second electrode E2 and the fourth electrode E4 have a predetermined positive potential under the control of, for example, the first transistor TR1.
この場合、第1の貫通孔101aには、白矢印で示す向きの電界が生じる。第1の貫通孔101aに生じた電界により、電子ビームEB1は偏向する。
In this case, an electric field in the direction indicated by the white arrow is generated in the first through
次に、第2の貫通孔101bを通過する電子ビームEB2に着目する。第5の電極E5及び第7の電極E7は、グラウンド電位の第1の半導体層10と第2の半導体層20に電気的に接続される。したがって、第5の電極E5及び第7の電極E7は、グラウンド電位となる。
Next, attention is paid to the electron beam EB2 passing through the second through
第5の電極E5に対向する第6の電極E6と、第7の電極E7に対向する第8の電極E8は、電気的に接続されている。第6の電極E6及び第8の電極E8は、例えば、第2のトランジスタTR2の制御により、グラウンド電位となる。 The sixth electrode E6 facing the fifth electrode E5 and the eighth electrode E8 facing the seventh electrode E7 are electrically connected. The sixth electrode E6 and the eighth electrode E8 have a ground potential under the control of, for example, the second transistor TR2.
この場合、第2の貫通孔101bには、電界が生じない。したがって、電子ビームEB2は偏向せず直進する。
In this case, no electric field is generated in the second through
一般に、貫通孔の配置ピッチが短くなると、隣り合う貫通孔の電極によって生じる電界の影響で電子ビームの偏向精度が低くなる。このため、隣り合う貫通孔の電極によって生じる電界の影響を低減することが望まれる。 Generally, when the arrangement pitch of the through holes is shortened, the deflection accuracy of the electron beam is lowered due to the influence of the electric field generated by the electrodes of the through holes adjacent to each other. Therefore, it is desired to reduce the influence of the electric field generated by the electrodes of the adjacent through holes.
第1の実施形態のBAA100では、第1の電極E1、第2の電極E2,第3の電極E3、第4の電極E4,第5の電極E5、第6の電極E6、第7の電極E7、第8の電極E8は、電位の固定された第1の半導体層10と第2の半導体層20との間に挟まれる。このため、例えば、第1の貫通孔101aの電極によって生じる電界は、第1の半導体層10と第2の半導体層20によって遮蔽される。したがって、第1の貫通孔101aの電極によって生じる電界が、第1の貫通孔101aに隣り合う第2の貫通孔101bの電界に与える影響が低減する。よって、BAA100の電子ビームの偏向精度が向上する。
In the BAA100 of the first embodiment, the first electrode E1, the second electrode E2, the third electrode E3, the fourth electrode E4, the fifth electrode E5, the sixth electrode E6, and the seventh electrode E7 The eighth electrode E8 is sandwiched between the
第1の貫通孔101aと第2の貫通孔101bとの間に存在する、第1の導電層31及び第2の導電層41によっても、電界の遮蔽効果が生じる。したがって、BAA100の電子ビームの偏向精度が向上する。
The first
また、第1の実施形態のBAA100では、電極の直下の半導体層によって、電極の電位をグランド電位に固定することが可能となる。更に、電極の上下の第1の半導体層10と第2の半導体層20の双方によって、電極の電位をグランド電位に固定することが可能となる。したがって、電極のグラウンド電位が安定し、BAA100の電子ビームの偏向精度が向上する。
Further, in the BAA100 of the first embodiment, the potential of the electrode can be fixed to the ground potential by the semiconductor layer immediately below the electrode. Further, both the
貫通孔の配置ピッチが短くなると、トランジスタを形成するために用いることのできる半導体層の面積も縮小する。このため、例えば、トランジスタの形成に必要な半導体層の面積を確保するため、貫通孔の配置ピッチの縮小が制限されるということが起こり得る。 When the arrangement pitch of the through holes is shortened, the area of the semiconductor layer that can be used for forming the transistor is also reduced. Therefore, for example, in order to secure the area of the semiconductor layer required for forming the transistor, it is possible that the reduction of the arrangement pitch of the through holes is limited.
第1の実施形態のBAA100では、第1の半導体層10に加え、第2の半導体層20を用いてトランジスタを形成する。例えば、電極の片側にしか半導体層がないBAAと比べ、トランジスタを形成するために用いることのできる半導体層の面積が2倍になる。よって、貫通孔の配置ピッチの縮小が容易になる。
In the
第1の電極E1と第2の電極E2は、第1の貫通孔101aの側面に露出することが好ましい。第3の電極E3と第4の電極E4は、第1の貫通孔101aの側面に露出することが好ましい。第5の電極E5と第6の電極E6は、第2の貫通孔101bの側面に露出することが好ましい。第7の電極E7と第8の電極E8は、第2の貫通孔101bの側面に露出することが好ましい。
The first electrode E1 and the second electrode E2 are preferably exposed on the side surface of the first through
第1の貫通孔101aの側面及び第2の貫通孔101bの側面の絶縁層の面積が減少することにより、第1の貫通孔101aの側面及び第2の貫通孔101bの側面のチャージアップが抑制される。したがって、BAA100の電子ビームの偏向精度が向上する。
By reducing the area of the insulating layer on the side surface of the first through
以上、第1の実施形態の半導体装置によれば、電極を上下の2層の半導体層で挟み込むことにより、電界の遮蔽効果が向上する。したがって、電子ビームの偏向精度が向上する。また、上下の2層の半導体層にトランジスタを形成することが可能となり、貫通孔の配置ピッチの縮小が容易になる。 As described above, according to the semiconductor device of the first embodiment, the electric field shielding effect is improved by sandwiching the electrodes between the upper and lower two semiconductor layers. Therefore, the deflection accuracy of the electron beam is improved. Further, it becomes possible to form a transistor in two upper and lower semiconductor layers, and it becomes easy to reduce the arrangement pitch of the through holes.
(第2の実施形態)
第2の実施形態の半導体装置は、第1の電極と第3の電極とが電気的に接続されない点で、第1の実施形態と異なる。以下、第1の実施形態と重複する内容については記述を一部省略する。
(Second Embodiment)
The semiconductor device of the second embodiment is different from the first embodiment in that the first electrode and the third electrode are not electrically connected to each other. Hereinafter, some descriptions of the contents overlapping with the first embodiment will be omitted.
第2の実施形態の半導体装置は、第1の実施形態の半導体装置と同様、マルチビーム方式の電子ビーム描画装置に用いられるBAA200である。
The semiconductor device of the second embodiment is the
図10は、第2の実施形態の半導体装置の一部の拡大模式断面図である。図10は、2個の貫通孔101の断面を含む。
FIG. 10 is an enlarged schematic cross-sectional view of a part of the semiconductor device of the second embodiment. FIG. 10 includes a cross section of the two through
BAA200は、第1の半導体層10、第2の半導体層20、第1の多層配線層30、第2の多層配線層40、第1のトランジスタTR1、第2のトランジスタTR2を備える。BAA100は、第1の電極E1、第2の電極E2,第3の電極E3、第4の電極E4,第5の電極E5、第6の電極E6、第7の電極E7、第8の電極E8を備える。また、BAA100は、第1の貫通孔101a(第1の孔)、第2の貫通孔101b(第2の孔)を有する。
The
第1の半導体層10は、p型の第1の基板領域11、n+型の第1のソース・ドレイン領域12(第1の不純物領域)、p+型の第1のコンタクト領域13を有する。第2の半導体層20は、p型の第2の基板領域21、n+型の第2のソース・ドレイン領域22(第2の不純物領域)、p+型の第2のコンタクト領域23を有する。
The
第1の多層配線層30は、第1の導電層31、第1のゲート電極32、第1のコンタクトプラグ33、第1の層間絶縁層35を有する。第2の多層配線層40は、第2の導電層41、第2のゲート電極42、第2のコンタクトプラグ43、第2の層間絶縁層45を有する。
The first
BAA200では、第1の導電層31と第2の導電層41とは電気的に接続されない。
In BAA200, the first
第2の電極E2と第4の電極E4は、電気的に接続されない。第2の電極E2は、n+型の第1のソース・ドレイン領域12に電気的に接続される。第4の電極E4は、n+型の第2のソース・ドレイン領域22に電気的に接続される。第2の電極E2の電位と第4の電極E4の電位は、独立に制御される。
The second electrode E2 and the fourth electrode E4 are not electrically connected. The second electrode E2 is electrically connected to the n + type first source /
第6の電極E6と第8の電極E8は、電気的に接続されない。第6の電極E6は、n+型の第1のソース・ドレイン領域12に電気的に接続される。第8の電極E8は、n+型の第2のソース・ドレイン領域22に電気的に接続される。第6の電極E6の電位と第8の電極E8の電位は、独立に制御される。
The sixth electrode E6 and the eighth electrode E8 are not electrically connected. The sixth electrode E6 is electrically connected to the n + type first source /
以上、第2の実施形態の半導体装置によれば、第1の実施形態と同様、電極を上下の2層の半導体層で挟み込むことにより、電界の遮蔽効果が向上する。 As described above, according to the semiconductor device of the second embodiment, the electric field shielding effect is improved by sandwiching the electrodes between the upper and lower two semiconductor layers as in the first embodiment.
第1及び第2の実施形態では、第1の半導体層10及び第2の半導体層20が単結晶シリコンである場合を例に説明したが、第1の半導体層10及び第2の半導体層20は単結晶炭化珪素など、その他の半導体材料であっても構わない。
In the first and second embodiments, the case where the
第1及び第2の実施形態では、本発明のBAAを、マルチビーム方式の電子ビーム描画装置に用いる場合を例に説明したが、本発明のBAAを、例えば、マルチビーム方式の電子ビーム検査装置など、その他のマルチビーム方式の電子ビーム露光装置に用いることが可能である。 In the first and second embodiments, the case where the BAA of the present invention is used for a multi-beam type electron beam drawing apparatus has been described as an example, but the BAA of the present invention can be used, for example, a multi-beam type electron beam inspection apparatus. It can be used for other multi-beam type electron beam exposure apparatus.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. For example, the components of one embodiment may be replaced or modified with the components of another embodiment. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10 第1の半導体層
12 第1のソース・ドレイン領域(第1の不純物領域)
20 第2の半導体層
22 第2のソース・ドレイン領域(第2の不純物領域)
30 第1の多層配線層
31 第1の導電層
32 第1のゲート電極
40 第2の多層配線層
41 第2の導電層
42 第2のゲート電極
100 BAA(半導体装置)
101a 第1の貫通孔(第1の孔)
101b 第2の貫通孔(第2の孔)
200 BAA(半導体装置)
E1 第1の電極
E2 第2の電極
E3 第3の電極
E4 第4の電極
E5 第5の電極
E6 第6の電極
E7 第7の電極
E8 第8の電極
TR1 第1のトランジスタ
TR2 第2のトランジスタ
10
20
30 First
101a First through hole (first hole)
101b Second through hole (second hole)
200 BAA (semiconductor device)
E1 1st electrode E2 2nd electrode E3 3rd electrode E4 4th electrode E5 5th electrode E6 6th electrode E7 7th electrode E8 8th electrode TR1 1st transistor TR2 2nd transistor
Claims (12)
電位が固定された第2の基板領域を有する第2の半導体層と、
前記第1の半導体層と前記第2の半導体層との間に設けられ、前記第1の半導体層から前記第2の半導体層に向かう第1の方向に積層された複数の第1の導電層を有する第1の多層配線層と、
前記第1の多層配線層と前記第2の半導体層との間に設けられ、前記第1の方向に積層された複数の第2の導電層を有する第2の多層配線層と、
前記第1の半導体層の中の第1の不純物領域を有する第1のトランジスタと、
前記第2の半導体層の中の第2の不純物領域を有する第2のトランジスタと、
前記第1の半導体層、前記第1の多層配線層、前記第2の多層配線層、及び、前記第2の半導体層を貫通する第1の孔と、
前記第1の半導体層、前記第1の多層配線層、前記第2の多層配線層、及び、前記第2の半導体層を貫通する第2の孔と、
前記第1の多層配線層の中に設けられた第1の電極と、
前記第1の多層配線層の中に設けられ、前記第1の孔を間に挟んで前記第1の電極に対向する第2の電極と、
を備える半導体装置。 A first semiconductor layer having a first substrate region with a fixed potential,
A second semiconductor layer having a second substrate region with a fixed potential,
A plurality of first conductive layers provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and laminated in a first direction from the first semiconductor layer toward the second semiconductor layer. With a first multilayer wiring layer having
A second multilayer wiring layer provided between the first multilayer wiring layer and the second semiconductor layer and having a plurality of second conductive layers laminated in the first direction.
A first transistor having a first impurity area in the first semiconductor layer,
A second transistor having a second impurity area in said second semiconductor layer,
The first semiconductor layer, the first multilayer wiring layer, the second multilayer wiring layer, and the first hole penetrating the second semiconductor layer.
The first semiconductor layer, the first multilayer wiring layer, the second multilayer wiring layer, and the second hole penetrating the second semiconductor layer.
The first electrode provided in the first multilayer wiring layer and
A second electrode provided in the first multilayer wiring layer and facing the first electrode with the first hole in between, and a second electrode.
A semiconductor device equipped with.
前記第2の電極は前記第1の導電層を含む積層構造を有する請求項1記載の半導体装置。 The first electrode has a laminated structure including the first conductive layer, and has a laminated structure.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second electrode has a laminated structure including the first conductive layer.
前記第2の多層配線層の中に設けられ、前記第2の電極に電気的に接続され、前記第1の孔を間に挟んで前記第3の電極に対向する第4の電極と、
を更に備える請求項1ないし請求項4いずれか一項記載の半導体装置。 A third electrode provided in the second multilayer wiring layer and electrically connected to the first electrode, and a third electrode.
A fourth electrode provided in the second multilayer wiring layer, electrically connected to the second electrode, and facing the third electrode with the first hole in between, and a fourth electrode.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, further comprising.
前記第4の電極は前記第2の導電層を含む積層構造を有する請求項5記載の半導体装置。 The third electrode has a laminated structure including the second conductive layer, and has a laminated structure.
The semiconductor device according to claim 5, wherein the fourth electrode has a laminated structure including the second conductive layer.
前記第1の多層配線層の中に設けられ、前記第2の孔を間に挟んで前記第5の電極に対向する第6の電極と、
前記第2の多層配線層の中に設けられ、前記第5の電極に電気的に接続された第7の電極と、
前記第2の多層配線層の中に設けられ、前記第6の電極に電気的に接続され、前記第2の孔を間に挟んで前記第7の電極に対向する第8の電極と、
を更に備える請求項5ないし請求項7いずれか一項記載の半導体装置。 A fifth electrode provided in the first multilayer wiring layer and
A sixth electrode provided in the first multilayer wiring layer and facing the fifth electrode with the second hole in between, and a sixth electrode.
A seventh electrode provided in the second multilayer wiring layer and electrically connected to the fifth electrode,
An eighth electrode provided in the second multilayer wiring layer, electrically connected to the sixth electrode, and facing the seventh electrode with the second hole interposed therebetween.
The semiconductor device according to any one of claims 5 to 7, further comprising.
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