JP2000012802A - 半導体集積回路装置の製造方法および半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置の製造方法および半導体集積回路装置Info
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Abstract
接続孔内の導電性部材との間の接触抵抗を無くす。 【解決手段】 メモリセル選択トランジスタQsと、こ
れに直列に接続された情報蓄積用容量素子とで構成され
る複数のメモリセルを半導体基板1に設け、メモリセル
選択MIS・FETQsの活性領域が平面孤立矩形状で
構成され、かつ、ビット線BLの一部がその延在方向に
対して交差する方向に延びその延在部が活性領域に形成
された半導体領域に平面的に重なり電気的に接続される
構造を有するDRAMにおいて、ビット線BLをビット
線用の接続孔14bとビット線用の配線溝15aとに埋
め込まれた導体膜16b1,16b2 とで構成した。
Description
置の製造方法および半導体集積回路装置技術に関し、特
に、ビット線の上方に情報蓄積用容量素子を設けている
メモリを有する半導体集積回路装置技術に適用して有効
な技術に関するものである。
してDRAM(Dynamic Random Access Memory)があ
る。DRAMのメモリ容量は益々増大する傾向にあり、
それに伴いDRAMのメモリセルの集積度を向上させる
観点からメモリセルの専有面積も縮小せざるを得ない方
向に進んでいるが、そのキャパシタの蓄積容量値は、D
RAMの動作マージンやソフトエラー等を考慮する観点
等から世代によらず一定量が必要であり、一般に比例縮
小できないことが知られている。
な蓄積容量を確保すべく、ポリシリコン等からなる2層
の電極を容量絶縁膜を介して積み重ねてなる、いわゆる
スタックトキャパシタ等のような立体的なキャパシタ構
造が採用されており、その一例として、例えばキャパシ
タをビット線の上方に配置する、いわゆるキャパシタ・
オーバー・ビットライン(Capacitor Over Bitline )構
造がある。
は、例えば特開平6−268175号公報に記載があ
り、この文献には、次のようなDRAMの製造工程につ
いて開示されている。すなわち、まず、半導体基体の表
面にゲート絶縁膜を介してゲート電極とソース及びドレ
インを形成した後、その半導体基体上に第一絶縁膜を堆
積し、その第一絶縁膜に、蓄積ノード用の接続穴とビッ
ト線用の接続穴とを同時に形成する。続いて、半導体基
板上に多結晶シリコン膜を堆積した後、これをエッチバ
ックして上記2種類の接続穴内に多結晶シリコン膜を埋
め込む。その後、ビット線形成用の新たな多結晶シリコ
ン膜とその上部の絶縁膜を堆積した後、フォトレジスト
をマスクににしてビット線以外の領域の前記多結晶シリ
コン膜をエッチング除去する。これらの工程により蓄積
ノード用の接続穴内の多結晶シリコン膜の表面が第一絶
縁膜の表面よりも下がる。その後、蓄積ノード用の接続
穴の多結晶シリコン膜がない側面とビット線となる多結
晶シリコン膜の側面に絶縁膜からなる側壁膜を形成した
後、蓄積ノードを形成する。
は、DRAMのビット線を埋込配線で形成する技術が開
示されている。すなわち、半導体基板上の絶縁膜に溝を
掘り、その溝内に導体膜を埋め込むことでビット線を形
成する。このビット線は平面直線状に配置されている。
また、メモリセル選択MOS・FETの活性領域(ソー
ス・ドレイン領域)は平面T字状に形成されている。そ
して、そのビット線は、その活性領域の中央の凸部に平
面的に重なるように配置されており、その重なり領域で
上記絶縁膜に穿孔された接続穴を通じて上記活性領域に
電気的に接続されている。
シタ・オーバー・ビットライン構造を有するDRAMに
おいては、以下の課題があることを本発明者は見出し
た。
公報に記載された技術では、ビット線とビット線用の接
続孔内の導電性部材とが別工程で形成されているので、
両者の間に接触抵抗が発生する。このため接触抵抗によ
るビット線の電圧降下により低電圧あるいは高速動作に
不向きとなる。上記の場合は、ビット線とビット線用の
接続孔内の導電性部材が同じ材料の多結晶シリコン膜で
あるが、その場合でも、非連続で形成しているので界面
に酸化シリコン膜(通常、非常に薄くトンネル電流が流
れる。あるいは多結晶シリコン膜中の濃度バラツキやグ
レイインの影響で部分的に酸化シリコン膜が形成される
ので電流が流れる)が形成され易く、これが接触抵抗の
原因となる、という課題がある。
のパターンが形成されている。このビット線の側面には
側壁絶縁膜が形成されているので、比較的平坦性は確保
されるもののビット線を覆う絶縁膜の上面にはビット線
のパターンによる段差が反映されて凹凸が形成される結
果、その絶縁膜上に蓄積ノード電極をパターニングする
場合にその絶縁膜上面の段差の側面にエッチング残りが
生じ、そのエッチング残りに起因する短絡不良等の問題
が生じ易い、という課題もある。
に記載された技術は、ビット線を埋め込み配線で形成す
る構造であるが、本発明とは構成が異なるDRRAにつ
いての技術である。
性部材とビット線用接続孔内の導電性部材との間の接触
抵抗を無くすことのできる技術を提供することにある。
うの絶縁膜上面の平坦性を向上させることのできる技術
を提供することにある。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
ンジスタと、これに直列に接続された情報蓄積用容量素
子とで構成される複数のメモリセルを半導体基板に設け
ている半導体集積回路装置の製造方法であって、(a)
前記半導体基板に平面孤立矩形状の第1領域を形成する
工程、(b)前記第1領域に対し交差する方向に延びる
ワード線を半導体基板上に形成する工程、(c)前記第
1領域に前記メモリセル選択トランジスタのソースおよ
びドレイン用の一対の半導体領域を前記ワード線直下の
チャネル領域を挟んで形成する工程、(d)前記(a)
〜(c)工程により形成されたメモリセル選択トランジ
スタを覆う第1の層間絶縁膜を形成する工程、(e)前
記第1の層間絶縁膜に、ビット線用の配線溝と、前記ビ
ット線用の配線溝の一部であって前記ビット線用の配線
溝の延在方向に対して平面的に交差する方向に延び、前
記メモリセル選択トランジスタの一方の半導体領域に平
面的に重なる領域に、そのビット線用の配線溝に一体的
につながり、かつ、前記メモリセル選択トランジスタの
一方の半導体領域が露出されるビット線用の接続孔とを
形成する工程、(f)前記ビット線用の配線溝およびビ
ット線用の接続孔に導電性部材を埋め込み、ビット線用
の配線溝内における配線部と、ビット線用の接続孔内に
おける接続部とが一体的に成形されてなるビット線を形
成する工程、(g)前記ビット線よりも上方に、前記メ
モリセル選択トランジスタの他方の半導体領域と電気的
に接続される情報蓄積用容量素子を形成する工程を有す
るものである。
前記第1の層間絶縁膜においてメモリの周辺回路領域
に、配線用溝と、前記配線用溝に接続され、その周辺回
路用の素子に電気的に接続される配線用接続孔とを形成
する工程、前記(f)工程に際して、前記配線用溝およ
び配線用接続孔に導電性部材を埋め込み、配線用溝内に
おける配線部と配線用接続孔内における接続部とが一体
的に成形されてなる配線を形成する工程を有するもので
ある。
スタと、これに直列に接続された情報蓄積用容量素子と
で構成される複数のメモリセルを半導体基板に設けてい
る半導体集積回路装置の製造方法であって、前記メモリ
セル選択トランジスタのゲート電極のパターンと、それ
以外の他のトランジスタのゲート電極のパターンとを、
それぞれ別々の露光処理によって転写する工程を有する
ものである。
た層間絶縁膜に、その下層において、同層または異層に
設けられ、かつ、互いに離間する複数の第1の導電性部
材が露出する接続孔を穿孔する工程と、前記接続孔内に
第2の導電性部材を埋め込み、前記互いに離間する複数
の第1の導電性部材同士を電気的に接続する工程とを有
するものである。
に基づいて詳細に説明する(なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する)。
形態である半導体集積回路装置の要部断面図、図2は図
1の半導体集積回路装置の要部平面図、図3〜図7はそ
れぞれ図2のA1 −A1 線、A2 −A2 線、B1 −B1
線、B2 −B2 線およびB3 −B3 線の断面図、図8〜
図32は図1の半導体集積回路装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。
積用のキャパシタがビット線の上方に設けられた構造の
256MビットDRAM(Dynamic Random Access Memo
ry)に本発明を適用した場合について説明する。なお、
本実施の形態1の説明で用いる図2には図面を見易くす
るために一部にハッチングを付す。
は、例えばシリコン単結晶からなり、例えばホウ素が含
有されてp- 型に設定されている。この半導体基板1に
は、埋込nウエル2N1,2N2 が形成されている。埋込
nウエル2N1 は、メモリセル領域Mに形成され、埋込
nウエル2N2 は、周辺回路領域Pにおけるnチャネル
型のMIS・FET(Metal Insulator Semiconductor
Field Effect Transistor ;以下、nMISと略す)の
形成領域に形成されている。これら埋込nウエル2N1,
2N2 は、例えばリンが導入されてn型に設定されてお
り、その不純物の濃度ピークが半導体基板1の所定深さ
位置に分布されるように形成されている。
れぞれpウエル3P1,3P2 が形成されている。このp
ウエル3P1,3P2 は、例えばホウ素が導入されてp型
に設定されており、その不純物が半導体基板1の主面か
ら埋込nウエル2N1,2N2まで広がって形成されてい
る。また、半導体基板1において周辺回路領域Pのpチ
ャネル形のMIS・FET(以下、pMISと略す)の
形成領域にはnウエル3Nが形成されている。このnウ
エル3Nは、例えばリンが導入されてn型に設定されて
おり、その不純物が半導体基板1の主面から半導体基板
1の所定の深さ位置に広がって形成されている。
は、その下層の埋みnウエル2N1 およびその側面のn
ウエル3Nによって完全に取り囲まれ、半導体基板1と
は電気的に分離されている。これにより、メモリセル領
域M以外の領域に設けられた素子から半導体基板1を通
じてメモリセル領域Mにノイズが侵入するのを防止する
ことが可能となっている。また、半導体基板1に印加さ
れる電圧とは異なる電圧をpウエル3P1 に対して印加
することが可能となっている。本実施の形態1では、例
えばpウエル3P1 (すなわち、メモリセル選択MIS
・FETQs)に負の基板バイアス電圧を印加する。こ
のpウエル3P1 への電圧供給は、pウエル3P1 に接
続された配線を通じて行われる。一方、図1では周辺回
路領域Pのpウエル3P2 も埋込nウエル2N2 および
nウエル3Nに取り囲まれているように示されている
が、このpウエル3P2 は完全には取り囲まれておらず
半導体基板1と電気的に接続され半導体基板1に供給さ
れる電圧と設計上同じ電圧が供給されるようになってい
る。
ば浅溝埋込形の分離部4が形成されている。この分離部
4は、素子の活性領域(第1領域)LD を規定してお
り、半導体基板1の主面に掘られた分離溝4a内に分離
膜4bが埋め込まれて形成されている。この分離膜4b
は、例えばシリコン酸化膜等からなり、その上面は半導
体基板1の主面とほぼ一致するように平坦処理がなされ
ている。
は、図2に示すように、平面孤立長方形状に形成されて
いる。この活性領域LD の各々には、例えば2つのメモ
リセル選択MIS・FETQsが形成されている。個々
のメモリセル選択MIS・FETQsは、チャネル領域
を挟んで形成されたソース・ドレイン用の一対の半導体
領域5N1,5N2 と、そのチャネル領域上にゲート絶縁
膜6i1 を介して設けられたゲート電極7g1 とを有し
ている。
リンが導入されてn型に設定されている。上記2つのメ
モリセル選択MIS・FETQsは、その一対の半導体
領域5N1,5N2 の一方の半導体領域5N2 を互いに共
有している。なお、半導体領域5N1,5N2 の上部に、
例えばチタンシリサイド等のようなシリサイド層を設け
る構造としても良い。これにより、配線と半導体領域5
N1,5N2 との接触抵抗を低減できる。
化膜からなり、その厚さは、例えば7〜8nm程度に設
定されている。また、このゲート絶縁膜6i1 を酸窒化
膜(SiON膜)によって形成しても良い。これによ
り、ゲート絶縁膜中における界面準位の発生を抑制する
ことができ、また、ゲート絶縁膜中の電子トラップも低
減させることができるので、ゲート絶縁膜6i1 におけ
るホットキャリア耐性を向上させることが可能となる。
そのゲート絶縁膜6i1 の酸窒化方法としては、例えば
ゲート絶縁膜6i1 を酸化処理によって成膜する際にN
H3 ガス雰囲気やNO2 ガス雰囲気中において高温熱処
理を施すことによりゲート絶縁膜6i1 中に窒素を導入
する方法、シリコン酸化膜等からなるゲート絶縁膜6i
1 を形成した後、その上面に窒化膜を形成する方法、半
導体基板の主面に窒素をイオン注入した後にゲート絶縁
膜6i1 の形成のための酸化処理を施す方法またはゲー
ト電極形成用のポリシリコン膜に窒素をイオン注入した
後、熱処理を施して窒素をゲート絶縁膜に析出させる方
法等がある。
の一部によって形成されている。このワード線WLは、
図2に示すように、活性領域LD に対して直交するよう
に配置されている。このワード線WLにおいて活性領域
LD と重なる領域がゲート電極7g1 となっている。こ
のゲート電極7g1 (すなわち、ワード線WL)は、例
えばn形の低抵抗ポリシリコンからなる導体膜、窒化チ
タンや窒化タングステン等からなるバリア膜およびタン
グステン等からなる導体膜が下層から順に堆積されてな
る。このバリア膜は、低抵抗ポリシリコン膜上にタング
ステン膜を直接積み重ねた場合に、その接触部に製造プ
ロセス中の熱処理によりシリサイドが形成されてしまう
のを防止する機能を有している。また、そのタングステ
ン等からなる導体膜は、ワード線WLの配線抵抗を下げ
る機能を有しており、ゲート電極7g1 (すなわち、ワ
ード線WL)のシート抵抗を2〜2.5Ω/□程度にまで
低減できる。すなわち、タングステンシリサイドの比抵
抗15〜10μΩcmの約1/10にできる。これによ
り、DRAMのアクセス速度を向上させることが可能と
なっている。また、1本のワード線WLに配置可能なメ
モリセルの数を増加させることができるので、メモリセ
ル領域全体の占有面積を縮小することができ、半導体チ
ップのサイズを縮小することができる。例えば本実施の
形態ではワード線WLに512個のメモリセルを配置で
きる。これは、ワード線WLに256個のメモリセルを
配置可能な場合に比べて半導体チップのサイズを約6%
縮小することができ、さらに微細なクラスの半導体チッ
プでは、10%弱の半導体チップのサイズの低減効果が
得られる。したがって、1回の製造プロセスで製造され
る半導体チップの個数を増加させることができるので、
DRAMのコスト低減を推進することが可能となる。ま
た、半導体チップのサイズを変えないならば素子集積度
の向上が図れる。このゲート電極7g1 の上面には、キ
ャップ絶縁膜8が形成されている。また、ゲート電極7
g1 (ワード線WL)の側面、キャップ絶縁膜8の表
面、半導体基板1の主面および分離部4の上面には下地
の段差を反映するような薄い絶縁膜9が形成されてい
る。このキャップ絶縁膜8および薄い絶縁膜9は、例え
ばシリコン窒化膜からなる。
は、pMISQpおよびnMISQnが形成されてい
る。pMISQpは、チャネル領域を挟んで形成された
ソース・ドレイン用の一対の半導体領域10P, 10P
と、そのチャネル領域上にゲート絶縁膜6i2 を介して
設けられたゲート電極7g2 とを有し、nMISQn
は、チャネル領域を挟んで形成されたソース・ドレイン
用の一対の半導体領域11N, 11Nと、そのチャネル
領域上にゲート絶縁膜6i2 を介して設けられたゲート
電極7g2 とを有している。
域と、それよりも導電型を決める不純物濃度が高い高濃
度領域とを有している。低濃度領域は、主としてホット
キャリア効果を抑制するための領域であり、チャネル領
域に隣接している。また、高濃度領域は、低濃度領域の
平面寸法分だけチャネル領域から平面的に離間した位置
に形成されている。pMISQpの低濃度領域および高
濃度領域は、例えばホウ素が導入されてp型に設定され
ている。nMISQnの低濃度領域には、例えばリンが
導入され、高濃度領域には、例えばヒ素が導入されて、
共にn型に設定されている。また、このような一対の半
導体領域11Nの上記チャネル領域側の底部角近傍には
ソース・ドレイン間のパンチスルーを抑制するためのポ
ケット領域が設けられている。pMISQp側に設けら
れたポケット領域はn型に設定され、nMISQn側に
設けられたポケット領域はp型に設定されている。な
お、半導体領域10P, 11Nの上部に、例えばタング
ステンシリサイドまたはチタンシリサイド等のようなシ
リサイド層を設ける構造としても良い。これにより、配
線と半導体領域10P, 11Nとの接触抵抗を低減でき
る。
縁膜6i1 と同様に、例えばシリコン酸化膜等からなる
が、その厚さは、上記したゲート絶縁膜6i1 よりも薄
く、例えば4〜4.5nm程度である。このゲート絶縁膜
6i2 をゲート絶縁膜6i1と同様に酸窒化膜としても
良い。ゲート電極7g2 は、上記したゲート電極7g1
と同じなので説明を省略する。なお、分離部4上のゲー
ト電極7gは、他のMIS・FETのゲート電極を示す
もので、ゲート電極7g1,7g2 と同時に形成されてい
る。このゲート電極7g2,7gの上面にも、上記したキ
ャップ絶縁膜8が形成されている。また、ゲート電極7
g2,7gの側面、それらの上のキャップ絶縁膜8の表
面、半導体基板1の主面および分離部4の上面にも、下
地の段差を反映するような上記薄い絶縁膜9が形成され
ている。
えばシリコン酸化膜等から成る層間絶縁膜12aが被着
されている。この層間絶縁膜12a上には、例えばシリ
コン窒化膜等から成る絶縁膜13が被着されている。こ
の層間絶縁膜12aおよび絶縁膜13には、半導体領域
5N1,5N2,10P, 11Nの上面が露出するような接
続孔14a〜14eと配線溝15a, 15bとが形成さ
れている。
にはプラグ16aが埋め込まれている。このプラグ16
aは、メモリセル選択MIS・FETQsの半導体領域
5N1 とキャパシタ(情報蓄積容量素子)Cとを電気的
に接続するための部材であり、例えばチタン等からなる
薄い導体膜上に窒化チタン等からなる薄い導体膜を重
ね、さらにその上にタングステン等のような厚い導体膜
を重ねて成る。接続孔14a(プラグ16a)の設計上
の平面形状は、図2に示すように、半導体領域5N1 の
平面領域内に収まる程度の平面四角形状になっている
が、実際はその角がとれて丸みを帯びている。
接続孔14bとは繋がっている。接続孔14b内にはビ
ット線BLの接続部16b1 が埋め込まれ、配線溝15
a内にはビット線BLの配線部16b2 が埋め込まれて
いる。ビット線BLの接続部16b1 と配線部16b2
とは一体的に形成されており、ビット線BLは接続部1
6b1 を通じて半導体領域5N2 と電気的に接続されて
いる。すなわち、本実施の形態では、ビット線BLの接
続部16b1 と配線部16b2 とが一体成形されている
ので、双方の間に接触抵抗が生じない構造になってい
る。また、ビット線BLの配線部16b2 は配線溝15
a内に埋め込まれその上面が絶縁膜13の上面とほぼ一
致するように平坦にされている。このため、ビット線B
Lの上方にビット線BLのパターン段差が生じないの
で、その段差側面に導体膜からなるエッチング残りが生
じるのを防止でき、そのエッチング残りに起因する短絡
不良等を防止できる。
は、配線溝15aが絶縁膜9が露出するように掘られて
いることから、接続部16b1 以外の領域においても、
互いに隣接するワード線WLの間に配線部16b2 が介
在されている。このため、ビット線BLの断面積を増大
させることができ、その抵抗を低減できる。ビット線B
Lの配線部16b2 の平面形状は、基本的にワード線W
Lの延在方向に対して直交する方向に直線状に延びて形
成されているが、その一部がワード線WLの延在方向に
平行に延びる方向に突出されてその突出部が活性領域L
に平面的に重なっている。そして、その重なった箇所に
接続孔14bおよび接続部16b1 が設けられている。
このようなビット線BLの接続部16b1 および配線部
16b2で一体構成される導体膜は、例えばチタン等か
らなる相対的に薄い導体膜上に窒化チタン等からなる相
対的に薄い導体膜を重ね、さらにその上にタングステン
等のような相対的に厚い導体膜を重ねて成る。
c, 14e内にはプラグ16c, 16eが埋め込まれて
いる。このプラグ16c, 16eの断面構造、平面構造
および材料は、上記したプラグ16aと同じなので説明
を省略する。また、周辺回路領域Pにおける配線溝15
bと接続孔14dとは繋がっている。この接続孔14d
内には局所配線17の接続部16d1 が埋め込まれ、配
線溝15b内には局所配線17の配線部16d2 が埋め
込まれている。この局所配線17は、半導体領域10
P, 11N間を電気的に接続する配線である。この局所
配線17は、そ接続部16d1 と配線部16d2 とが一
体成形されているので、ビット線BLと同様に、その接
続部16d1 と配線部16d2 との間に接触抵抗が生じ
ない構造になっている。また、局所配線17の配線部1
6d2 が配線溝15b内に埋め込まれその上面が絶縁膜
13の上面とほぼ一致するように平坦にされているの
で、局所配線17の上方にパターン段差が発生せず、そ
の段差側面に導体膜からなるエッチング残りが生じるの
を防止でき、そのエッチング残りに起因する短絡不良等
を防止できる。局所配線17の構成材料は、ビット線B
Lと同じなので説明を省略する。
は、例えばクラウン型のキャパシタCが設けられてい
る。このキャパシタCと、上記メモリセル選択MIS・
FETQsとにより、DRAMのメモリセルが形成され
ている。キャパシタCは、下部電極18aと、その表面
(内側面および外側面)に被着された容量絶縁膜18b
と、さらにその表面に設けられた上部電極18cとで構
成されている。下部電極18aは、例えばリンが含有さ
れた低抵抗ポリシリコン等からなり、プラグ16aに電
気的に接続されている。容量絶縁膜18bは、例えばシ
リコン窒化膜上にタンタル酸化膜(Ta2 O5 )を積み
重ねて成る。上部電極18cは、例えば窒化チタン上に
n型の低抵抗ポリシリコンを積み重ねて成る。
に堆積された層間絶縁膜12bによって被覆されてい
る。層間絶縁膜12bは、例えばシリコン酸化膜から成
る。この層間絶縁膜12b上には、第1層配線19a〜
19dが形成されている。第1層配線19a〜19d
は、例えばチタン、窒化チタン、アルミニウム(または
アルミニウム−シリコン−銅合金)、チタンおよび窒化
チタンが下層から順に堆積されて成る。第1層配線19
aは、層間絶縁膜12bに穿孔された接続孔20a内の
プラグ21aを通じて上部電極18cと電気的に接続さ
れている。第1層配線19bは、層間絶縁膜12bに穿
孔された接続孔20b内のプラグ21bを通じてプラグ
16cと電気的に接続されている。また、第1層配線1
9cは、層間絶縁膜12bに穿孔された接続孔20c内
のプラグ21cを通じて局所配線17と電気的に接続さ
れている。さらに、第1層配線19dは、層間絶縁膜1
2a,12bおよび絶縁膜13を貫通するように穿孔さ
れた接続孔20d内のプラグ21dを通じてプラグ16
eおよびゲート電極7gと電気的に接続されている。す
なわち、プラグ21dは、プラグ16e(すなわち、半
導体領域11N)とゲート電極7gとを電気的に接続し
ている。
酸化膜からなる層間絶縁膜12cが堆積されている。そ
の層間絶縁膜12c上には、第2層配線22が形成され
ている。第2層配線22の構成材料は、第1層配線19
a〜19dと同じなので説明を省略する。第2層配線2
2は、層間絶縁膜12cに穿孔された接続孔23a,2
3b内のプラグ24a, 24bを通じてそれぞれ第1層
配線19b, 19dと電気的に接続されている。そし
て、層間絶縁膜12c上には、表面保護膜25が堆積さ
れている。この表面保護膜25の一部には、第2層配線
22の一部が露出するような開口部が形成されている。
この開口部から露出する第2層配線22は、ボンディン
グパッドBPを形成している。表面保護膜25は、例え
ばシリコン酸化膜またはシリコン酸化膜上にシリコン窒
化膜を介してポリイミド樹脂を積み重ねて成る。また、
ボンディングパッドBPは、半田バンプまたはボンディ
ングワイヤ等を介してパッケージのリードと電気的に接
続され、さらには外部装置と電気的に接続されるように
なっている。
路装置の製造方法を図8〜図32により説明する。
ン単結晶からなる半導体基板1の主面上に、例えばシリ
コン酸化膜からなるパッド膜26を酸化法によって形成
した後、その上にシリコン窒化膜からなる絶縁膜27を
CVD法等によって形成し、さらにその上に、分離領域
が露出するようなフォトレジストパターン28aを形成
する。続いて、そのフォトレジストパターン28aをエ
ッチングマスクとして、そこから露出する絶縁膜27、
パッド膜26および半導体基板1の一部をエッチング除
去することにより分離溝4aを形成する。その後、フォ
トレジストパターン28aを除去した後、絶縁膜27を
マスクとして半導体基板1に対して熱酸化処理を施すこ
とにより分離溝4aの側面および底面にシリコン酸化膜
を形成する。
基板1の主面上に、例えばシリコン酸化膜をCVD法に
より被着する。このシリコン酸化膜は、例えばオゾン
(O3)とテトラエトキシシラン(TEOS)とをソー
スガスに用いたプラズマCVD法で堆積することが好ま
しい。続いて、そのシリコン酸化膜を、分離溝4a内の
みに残されるようにドライエッチングを用いたエッチバ
ック法または好ましくはCMP(Chemical Mechanical
Polishing )法により除去することで、図9に示すよう
に、分離溝4a内にシリコン酸化膜等からなる分離膜4
bを形成する。その後、熱処理により分離膜4bを構成
するシリコン酸化膜の緻密化のための熱処理を行った
後、絶縁膜27(図8参照)を除去することにより、浅
溝埋込型の分離部4を形成する。
1の主面上にnウエル形成領域が露出するようなフォト
レジストパターン28bを形成した後、これをマスクと
して半導体基板1に、nウエル3Nを形成すべく、例え
ばリンをイオン注入法により導入し、また、pMISQ
p(図1参照)のしきい値電圧を設定すべく、例えばホ
ウ素をイオン注入法により導入する。続いて、フォトレ
ジストパターン28bを除去した後、図11に示すよう
に、半導体基板1の主面上にpウエル形成領域が露出す
るようなフォトレジストパターン28cを形成する。そ
の後、フォトレジストパターン28cをマスクとして半
導体基板1に、pウエル3P1,3P2 を形成すべく、例
えばホウ素をイオン注入法により導入し、また、メモリ
セル選択MIS・FETQsおよびnMISQn(図1
参照)のしきい値電圧を設定すべく、例えばホウ素をイ
オン注入法により導入し、さらに、埋込nウエル2N1,
2N2 を形成すべく、例えばリンをイオン注入法により
導入する。このようにpウエル3P1,3P2 形成用の不
純物、しきい値電圧設定用の不純物および埋込nウエル
2N1,2N2 形成用の不純物を同じフォトレジストパタ
ーン28cをマスクとしてイオン注入するので製造工程
の簡略化を図ることができ、製品製造時間を短縮でき、
かつ、製品コストの低減を推進することが可能となって
いる。
除去した後、図12に示すように、DRAMのメモリセ
ル選択MIS・FETQs(図1参照)のしきい値電圧
を設定すべく、半導体基板1の主面上に、メモリセル領
域Mが露出し、かつ、それ以外が覆われるようなフォト
レジストパターン28dを形成し、これをマスクとして
半導体基板1に、例えばホウ素をイオン注入法により導
入する。続いて、フォトレジストパターン28dを除去
した後、上記導入した不純物を活性化すべく、例えば9
50℃〜1050℃で数秒から数分のRTA(Rapi
dThermalAnnieal)処理を行う。これに
より、nウエル3N、pウエル3P1,3P2 および埋込
nウエル2N1,2N2 を形成する。その後、図13に示
すように、半導体基板1に対して、例えば800℃程度
の熱酸化処理を施すことにより、例えば厚さ6〜7nm
程度のシリコン酸化膜(ゲート絶縁膜6i1 を形成する
ための膜)を形成する。
えばメモリセル領域Mが被覆され、かつ、周辺回路領域
のnMIS形成領域およびpMIS形成領域が露出する
ようなフォトレジストパターン28eを形成した後、こ
れをエッチングマスクとして、そこから露出するゲート
絶縁膜6i1 を、例えば好ましくはウエットエッチング
法により除去する。続いて、フォトレジストパターン2
8eを除去した後、図14に示すように、半導体基板1
に対して、例えば750℃程度の熱酸化処理を施すこと
により、例えば厚さ3〜4nm程度のシリコン酸化膜
(ゲート絶縁膜6i2 を形成するための膜)を形成す
る。その後、例えばNO雰囲気で900℃程度またはN
2 O雰囲気で1050℃程度の熱処理を行う。これによ
り、DRAMのメモリセル選択MIS・FETQsのゲ
ート絶縁膜6i1 (厚いゲート絶縁膜)の膜厚を、例え
ば7〜8nm程度にし、nMISQnとpMISQpの
ゲート絶縁膜6i2 (薄いゲート絶縁膜)の膜厚を、例
えば4〜4.5nm程度にする。また、半導体基体1を構
成するシリコン単結晶とシリコン酸化膜からなるゲート
絶縁膜6i1,6i2 との境界部にシリコン窒化膜を形成
する。このシリコン窒化膜はゲート絶縁膜6i1,6i2
であるシリコン酸化膜中の未結合(ダングリングボン
ド)を埋めてホットキャリア発生によるゲート絶縁膜6
i1,6i2 の劣化を防止し、かつ、デュアルゲート電極
構造(nMISのゲート電極はn型のポリシリコン、p
MISのゲート電極はp型のポリシリコンで構成する構
造)のp型シリコンへの注入不純物であるホウ素がゲー
ト絶縁膜6i1,6i2 中をフッ素または水素雰囲気中で
増速してチャネル領域に拡散し、しきい値(Vt)電圧
を変動させるのを防止することが可能となっている。
RAMのワードデコーダや基板バイアス発生回路に使用
するMIS・FETや入出力用のMIS・FETの一部
にはメモリセル選択MIS・FETQsと同じ相対的に
ゲート絶縁膜厚が厚いMIS・FETが使用されてい
る。本実施の形態では、DRAMのメモリセル選択MI
S・FETQsのゲート絶縁膜6i1 が相対的に厚く、
DRAMの周辺回路を構成するnMISQnおよびpM
ISQpのゲート絶縁膜6i2 は相対的に薄く形成され
ているが、これに限定されない。すなわち、DRAMの
メモリセル選択MIS・FETQsがネガティブバイア
ス動作では、メモリセル選択MIS・FETQsのゲー
ト絶縁膜6i1 をゲート絶縁膜6i2 と同様に薄くでき
る。これは、従来の基板バイアス方式では、ゲート電極
に印加される電位が常に正であり、ワード線ブースト方
式なのでゲート絶縁膜6i1 には高い電圧が加わるのに
対して、ネガティブバイアス動作を採用した場合は、ゲ
ート電極7g1 の電位がチャネル領域となるpウエル3
P1 の電位に対して負から正の間を動作するので、メモ
リセル選択MIS・FETQsのゲート絶縁膜6i1 に
加わる電圧を実質的に下げることができるからである。
ゲート電極形成用の導体膜を被着した後、その上に、例
えばシリコン窒化膜からなるキャップ絶縁膜8を被着す
る。ここで、シングルゲート電極構造(pMISのゲー
ト電極もnMISのゲート電極もn型のポリシリコンで
構成される構造)においてポリサイド構造のゲート電極
を形成する場合には、上記したゲート電極形成用の導体
膜は、例えばn型の低抵抗ポリシリコン膜上にタングス
テンシリサイド等をCVD法等により下層から順に堆積
することで形成される。なお、このn型のポリシリコン
膜は、そのポリシリコン膜の堆積中にリンを導入して形
成しても良いし、また、不純物を含まないポリシリコン
膜をCVD法で堆積した後、そのポリシリコン膜にリン
またはヒ素を熱拡散あるいはイオン注入法で注入して形
成しても良い。
タル構造のゲート電極を形成する場合には、上記ゲート
電極形成用の導体膜は、例えばn型の低抵抗ポリシリコ
ン膜上に窒化タングステン膜等をCVD法等により被着
した後、さらにその上にタングステン等をCVD法等に
より被着することで形成される。なお、この場合のn型
の低抵抗ポリシリコン膜は、例えば不純物を含まないポ
リシリコンをCVD法等で堆積した後、そのポリシリコ
ン膜にリン又はヒ素等を熱拡散あるいはイオン注入法で
注入することで形成する。
サイドゲート構造、ポリメタルゲート構造ともに、不純
物を含まないポリシリコンを堆積した後、図示しないマ
スクによりnMIS領域にリンまたはヒ素等をイオン注
入法で注入し、また、図示しないマスクによりpMIS
領域にホウ素等をイオン注入法で注入する。デュアルゲ
ート電極の場合、図10のpMISQpのしきい値電圧
の設定のために、リンをイオン注入法により導入する。
続いて、ポリサイドゲート構造ではタングステンシリサ
イド等をCVD法等で堆積する。ポリメタルゲート構造
では窒化タングステン膜等をCVD法等で堆積した後、
その上にタングステン膜等をCVD法等により被着す
る。この際のキャップ絶縁膜8を形成するためのシリコ
ン窒化膜は、例えば水素の存在によるホウ素の増速拡散
を防止するためにCVD法等で700℃以下の温度で堆
積する。
縁膜8上に、ゲート電極形成用のフォトレジストパター
ン28fを形成した後、これをエッチングマスクとし
て、フォトレジストパターン28fから露出するキャッ
プ絶縁膜8およびゲート電極形成用の導体膜をエッチン
グ除去することにより、ゲート電極7g, 7g1,7g2
およびその上のキャップ絶縁膜8を形成する。本実施の
形態ではゲート電極の加工が終了するまでフォトレジス
トパターン28fを除去しないで残しているが、これに
限定する必要はない。先ず、フォトレジストパターン2
8fをエッチングマスクとしてシリコン窒化膜等からな
るキャップ絶縁膜8を加工した後、フォトレジストパタ
ーン28fを除去する。続いて、パターニングされたキ
ャップ絶縁膜8をエッチングマスクにしてゲート電極を
加工する。この方法によれば、ゲート電極の加工中にフ
ォトレジスト膜が存在しないので、その加工中にフォト
レジスト膜から発生するガスや加工ガス中の塩素等のガ
スとフォトレジスト膜との反応物を無くすことができる
ので、制御性のよい加工が可能となる。
モリセル選択MIS・FETQsのゲート電極7g1
と、DRAMの周辺回路を構成するnMISQnおよび
pMISQpのゲート電極7g2 やゲート電極7gとを
形成するためのフォトレジストパターンを同一のフォト
マスクを用いてフォトレジスト膜に転写しているが、そ
の各々のフォトレジストパターンをそれぞれ異なるフォ
トマスクを用いて転写しても良い。
ト電極形成用の導体膜上にシリコン窒化膜等からなるキ
ャップ絶縁膜を被着した後、その上にフォトレジスト膜
を塗布する。続いて、DRAMのメモリセル選択MIS
・FETのゲート電極部を第1フォトマスクにより露光
する。この時には、メモリセル選択MIS・FETのゲ
ート電極形成に最適な露光条件で露光処理を行う。ま
た、nMISQnおよびpMISQpの形成領域は感光
されないよう第1フォトマスクを構成しておく。続い
て、nMISQnおよびpMISQpのゲート電極部を
第1フォトマスクとは別の第2フォトマスクにより露光
する。この時には、nMISQnおよびpMISQpの
ゲート電極形成に最適な露光条件で露光処理を行う。ま
た、DRAMのメモリセル選択MIS・FETの形成領
域は感光されないよう第2フォトマスクを構成してお
く。その後、第1フォトマスクおよび第2フォトマスク
によって形成されたフォトレジストパターンによりキャ
ップ絶縁膜8を加工する。そして、そのフォトレジスト
パターンを除去した後、加工されたキャップ絶縁膜8を
エッチングマスクとしてメモリセル選択MIS・FET
Qs、nMISQnおよびpMISQpのゲート電極を
加工する。
6に示すように、ゲート絶縁膜6i1,6i2 上にゲート
電極形成用の導体膜7およびシリコン窒化膜等からなる
キャップ絶縁膜8を堆積した後、上記したのと同様に、
DRAMのメモリセル選択MIS・FETのゲート電極
部を第1フォトマスクにより露光してフォトレジストパ
ターン28f1 を形成し、それをマスクとしてキャップ
絶縁膜8をパターニングする。続いて、そのフォトレジ
ストパターン28f1 を除去した後、新たにフォトレジ
スト膜を塗布する。その後、その新たに塗布されたフォ
トレジスト膜に、図17に示すように、上記したのと同
様にして、nMISおよびpMISのゲート電極部を第
1フォトマスクとは別の第2フォトマスクにより露光し
てフォトレジストパターン28f2 を形成した後、それ
をマスクとしてキャップ絶縁膜8をパターニングする。
次いで、そのフォトレジストパターン28f2 を除去し
た後、図18に示すように、キャップ絶縁膜8をエッチ
ングマスクとして、メモリセル選択MIS・FETおよ
びnMISおよびpMISのゲート電極7g1,7g2 お
よびゲート電極7gを加工する。
のような課題が見出されたためである。すなわち、メモ
リセル領域と、周辺回路領域とでは(あるいはメモリセ
ル領域と論理回路領域とでは)、最適な露光条件が、線
幅や線間隔等の寸法条件に応じて相反するので、同一の
フォトマスクでメモリセル領域と周辺回路領域とのゲー
ト電極パターンを転写する場合には双方にとって妥当な
露光条件で露光処理を行わなければならず、さらに微細
化する素子や配線等のパターニングにおいては充分なパ
ターン転写精度が得られない場合が生じるからである。
これに対し本実施の形態では、上記のようにメモリセル
領域と周辺回路領域とで異なるフォトマスクを用い、そ
の各々の領域にとって最適な露光条件で露光処理を行う
ことにより、その各々にとって微細なパターンを高い精
度で転写することができるので、素子や配線の微細化を
実現でき、かつ、素子の信頼性および性能の向上を推進
することが可能となる。
位相シフト技術を用いる場合にも言えるが、この場合
は、さらに次のような課題があり、本実施の形態ではそ
れを解決することも可能である。すなわち、現在の64
Mbit以上のDRAMでは、通常、DRAMのメモリ
セル選択MIS・FETQsの集積度を向上させるべく
ゲート電極の加工ピッチ(線幅と間隔の和)を小さくす
るために、位相シフト法を使用している。位相シフト法
は、フォトマスクを透過した光の位相を操作することで
微細なパターンの転写精度を向上させることが可能な露
光技術である。この位相シフト法はメモリセル選択MI
S・FETQsのゲート電極(すなわち、ワード線WL
(図1参照))のような規則性のあるパターンには有効
であるが、これをランダムパターンであるnMISQn
やpMISQpにも同時に適用すると微細なパターンを
形成することが困難となる。これに対して、本実施の形
態では、上述のようにメモリセル領域Mでは位相シフト
法を使用し、ランダムパターンであるnMISQnおよ
びpMISQpのゲート電極が形成される周辺回路領域
では、通常の露光処理を行うことで両者の欠点を補うこ
とができる。
fを除去した後、ゲート電極7g1,7g2,7gの加工に
よりダメージを受けたゲート電極7g1,7g2,7gの端
部のゲート絶縁膜を保護するために熱酸化法によりシリ
コン酸化膜を、例えば3〜10nm程度形成する。ここ
で、ポリサイドゲート構造の場合には、例えばO2 雰囲
気で行い、ポリメタルゲート構造の場合には最上部のタ
ングステン(W)が酸化中に昇華するのを防止するため
に、例えばH2 +H2 Oの混合雰囲気中で行う。
選択MIS・FETQsのソースとドレインとなる半導
体領域5N1,5N2 を形成すべく、半導体基板1に対し
て、例えばリンを1〜3×1013/cm2 程度のドーズ
量でイオン注入法等により注入する。ここでは、メモリ
セル選択MIS・FETQsのソース、ドレイン(低濃
度領域)形成用の不純物の導入量が、後述のnMISお
よびpMISのソース、ドレイン用の不純物の導入量よ
りも少なく相殺できるので、メモリセル選択MIS・F
ETQsのソース、ドレイン(低濃度領域)形成用の不
純物を、nMIS形成領域およびpMIS形成領域を覆
うようなフォトレジストパターンを形成しない状態で、
半導体基板1の全面に導入する。また、メモリセル選択
MIS・FETQsのソース、ドレイン形成用の不純物
としてリンを使用したのは、メモリセル選択MIS・F
ETQsのソース・ドレイン用の半導体領域5N1,5N
2と半導体基板1との間の接合耐圧が低下することに起
因してリーク電流が増加し、リフレッシュ特性が悪化す
るのを防ぐためである。
領域MおよびpMIS形成領域が覆われ、かつ、nMI
S形成領域が露出されるようなフォトレジストパターン
28gを形成した後、これをマスクとして、nMISの
ソース・ドレイン用の半導体領域における低濃度領域を
形成すべく、例えばヒ素を1×1014〜5×1014/c
m2 程度のドーズ量でイオン注入する。続いて、フォト
レジストパターン28gをそのままとして、パンチスル
ーストッパー用の不純物をイオン注入法で注入する。こ
こでは、例えばホウ素を〜1×1014/cm2 程度のド
ーズ量で注入する。ここでメモリセル選択MIS・FE
TもnMISであるが上記低濃度領域形成用のヒ素が注
入されないようフォトレジストパターン28gで覆う。
これはメモリセル選択MIS・FETのソース・ドレイ
ン用の半導体領域5N1,5N2 に低濃度領域形成用のヒ
素やパンチスルーストッパ用のホウ素が注入されること
で半導体基板1との間の接合耐圧が低下することに起因
してリーク電流が増加し、リフレッシュ特性が悪化する
のを防ぐためである。なお、上記低濃度領域およびパン
チスルーストッパ領域を形成するには、その不純物イオ
ンを半導体基板1の主面に対して斜め方向から、例えば
イオン注入角度を30度程度にした状態で注入しても良
い。
除去した後、図21に示すように、半導体基板1の主面
上に、メモリセル領域MおよびnMIS形成領域が覆わ
れ、かつ、pMIS形成領域が露出されるようなフォト
レジストパターン28hを形成する。続いて、フォトレ
ジストパターン28hをマスクとして、pMISのソー
ス・ドレイン用の半導体領域における低濃度領域を形成
すべく、例えばホウ素を1×1014〜5×1014/cm
2 程度のドーズ量でイオン注入する。その後、フォトレ
ジストパターン28hをそのままとして、パンチスルー
ストッパー用の不純物をイオン注入法で注入する。ここ
では、例えばリンまたはヒ素を〜1×1014/cm2 程
度のドーズ量で注入する。なお、pMISにおける上記
低濃度領域およびパンチスルーストッパ領域の形成に際
しても、その不純物イオンを半導体基板1の主面に対し
て斜め方向から、例えばイオン注入角度を30度程度に
した状態で注入しても良い。
除去した後、半導体基板1に対して熱処理を施し、nM
ISおよびpMISの低濃度領域の不純物の活性化を行
う。この活性化は、好ましくは、例えば950℃〜10
50℃で数秒から数分のRTA(Rapid Thermal Anniea
l)で行う。続いて、図22に示すように、半導体基板1
の主面上に、例えば厚さ〜50nm程度の薄いシリコン
窒化膜からなる絶縁膜9を、下地の段差を反映するよう
にCVD法等により堆積する。これにより、半導体基板
1の主面、ゲート電極7g1,7g2,7gの側面、キャッ
プ絶縁膜8の表面および分離部4の上面を覆う。ここ
で、デュアルゲート電極の場合、シリコン窒化膜は水素
の存在によるホウ素の増速拡散を促すので、それを防止
する為にCVD法で700℃以下の温度で堆積する。こ
の絶縁膜9は、例えば次の働きをする。第1に、上記低
濃度領域を形成する際のマスクとして機能する。すなわ
ち、ゲート電極7g1,7g2,7gの側面に設けられた絶
縁膜9の厚さにより低濃度領域の平面幅寸法が設定され
る。第2に、後述するビット線用の接続孔と周辺の接続
孔とを、ゲート電極7g1,7g2,7gおよび分離部4に
対して自己整合(SAC:Self−AlignCON
T)で形成するために使用する。
が露出され、かつ、メモリセル領域MおよびnMIS形
成領域が覆われるようなフォトレジストパターン28i
を形成した後、nMISのソース、ドレインの高濃度領
域を形成すべく、そのフォトレジストパターン28iを
マスクとして、例えばヒ素を上記絶縁膜9を介して半導
体基板1に1×1015〜5×1015/cm2 程度のドー
ズ量でイオン注入する。続いて、フォトレジストパター
ン28iを除去した後、図23に示すように、pMIS
形成領域が露出され、かつ、メモリセル領域Mおよびn
MIS形成領域が覆われるようなフォトレジストパター
ン28jを形成する。その後、pMISのソース、ドレ
インの高濃度領域を形成すべく、そのフォトレジストパ
ターン28jをマスクとして、例えばホウ素を上記絶縁
膜9を介して半導体基板1に1×1015〜5×1015/
cm2 程度のドーズ量でイオン注入する。その後、フォ
トレジストパターン28jを除去した後、熱処理により
上記したnMISおよびpMISの高濃度領域における
不純物の活性化を行う。この活性化は、好ましくは、例
えば950℃〜1050℃で数秒から数分のRTA(Ra
pid thermal annieal)で行う。このようにして周辺回
路領域にnMISQnおよびpMISQpを形成する。
領域を形成するための不純物を注入したが、下記の方法
で行っても良い。第1の例としては、まず、フォトレジ
ストパターン28i, 28jをマスクとして絶縁膜9を
各々異方性エッチングによりエッチバックしてnMIS
およびpMISのゲート電極7g1,7g2,7gの側面に
シリコン窒化膜等からなるサイドウオールを形成する。
この時フォトレジストパターン28i, 28jで覆われ
ていないnMISおよびpMIS形成領域における半導
体基板1の主面上の絶縁膜9は除去される。続いて、上
記したようにnMISおよびpMIS形成領域に不純物
をイオン注入する。第2の例としては、まず、絶縁膜9
を堆積した後、その絶縁膜9を異方性エッチングにより
エッチバックすることで、ゲート電極7g1,7g2,7g
の側面のみにシリコン窒化膜からなるサイドウォールを
形成する。続いて、上記したようにフォトレジストパタ
ーン28i, 28jをマスクとして各々の不純物をイオ
ン注入する。第3の例としては、第1の例および第2の
例における不純物イオンの注入工程後に、半導体基板1
上に、新たにシリコン窒化膜からなる薄い絶縁膜を下地
の段差を反映した状態でCVD法等により被着する工程
を有するものである。
びnMISQnのソース・ドレイン用の一対の半導体領
域10P, 11Nの表面にシリサイド層を形成するに
は、例えば次のようにする。まず、上記第1の例の場合
には、RTA終了後、シリサイド用金属(例えばチタン
またはコバルト)を堆積した後に〜500℃程度で第1
の熱処理を行いシリサイド層を形成する。続いて、未反
応シリサイド用金属を除去する。そして、例えば再度7
00〜900℃程度のRTAを行いシリサイド層を低抵
抗化する。その後、新たにSAC用のシリコン窒化膜か
らなる絶縁膜を堆積する。また、上記第2の例の場合に
は、まず、メモリセル選択MIS・FETQsのキャパ
シタ(下部電極)に接続される半導体領域の表面にシリ
サイド層が形成されるとリーク電流が増加してリフレッ
シュ特性を悪化するので、それを防止するために、SA
C用の絶縁膜を異方性エッチングでエッチバックしてサ
イドウオールを形成する際に、少なくともキャパシタ
(下部電極)接続されるメモリセル選択MIS・FET
Qsの半導体領域を覆うマスクを追加して、その領域に
はSAC用の絶縁膜が残るようにする。そして、上記第
1の例においてシリサイド層を形成する場合と同様にし
てシリサイド層およびSAC用の絶縁膜を形成する。本
実施の形態の場合(SAC用の絶縁膜をエッチバックせ
ず残したままとする場合)には、上記第2の例において
シリサイド層を形成する場合と同様に、少なくともキャ
パシタ(下部電極)が接続されるメモリセル選択MIS
・FETQsの半導体領域を覆うマスクを追加してSA
C用の絶縁膜が残されるようにした状態で、上記と同様
にしてシリサイド層を形成し、さらに新たにSAC用の
絶縁膜を堆積しても良い。
に、例えばシリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜12a
を堆積する。この層間絶縁膜12aは、例えばCVD法
またはプラズマCVD法によるシリコン酸化膜あるいは
塗布法によるシリコン酸化膜(SOG:spinong
lass)とその上部にCVD法またはプラズマCVD
法で形成したシリコン酸化膜との積層膜を形成した後、
その上面をCMPにより平坦化することで形成されてい
る。この時、CMPの終点をゲート電極7g1,7g2,7
g上のシリコン窒化膜で行い、その上に新たにPSG
(Phospho Silicate Glass)膜を堆積するのが好まし
い。すなわち、ゲート電極7g1,7g2,7g上のシリコ
ン窒化膜をCMPの終点検出に使用することで、CMP
処理における膜厚バラツキを防ぐことができ、しかも、
いたずらにビット線の高さを高くすることを防ぐことが
できる。PSG膜は、汚染侵入のゲッター層として働く
他、ビット線の厚さを制御性よく決め得るという機能を
有している。
ン窒化膜等からなる絶縁膜13を形成した後、その上
に、メモリセル領域Mおよび周辺回路領域Pの半導体領
域5N1,5N2,10P, 11Nの一部、ビット線用の配
線溝形成領域および局所配線形成領域が露出し、かつ、
それ以外が覆われるようなフォトレジストパターン28
kを形成する。続いて、そのフォトレジストパターン2
8kをエッチングマスクとして、そこから露出する絶縁
膜13および層間絶縁膜12aを順次除去することによ
り接続孔14a〜14eおよび配線溝15a, 15bを
形成した後、そのフォトレジストパターン28kを除去
する。この時の層間絶縁膜12aのエッチング除去処理
は、例えば次の2つのステップからなる。第1のステッ
プは、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との選択性を高
くし、シリコン酸化膜のエッチング速度の方がシリコン
窒化膜のそれよりも速くなるようなエッチング条件にし
て、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜12aをエッチ
ング除去する。この時、層間絶縁膜12aの下層の絶縁
膜9は、シリコン窒化膜等からなるので、ほとんどエッ
チング除去されない。すなわち、絶縁膜9がエッチング
ストッパとして機能する。第2のステップは、シリコン
酸化膜とシリコン窒化膜との選択性をほぼ同じ条件で、
かつ、シリコン窒化膜(絶縁膜9)のほぼ全体が除去さ
れる条件(例えばエッチング時間)で、接続孔14a〜
14eから露出する絶縁膜9をエッチング除去する。こ
の場合、ゲート電極7g1,7g2,7g上のシリコン窒化
膜もエッチング除去されるが、ゲート電極7g1,7g2,
7g上のシリコン窒化膜の膜厚(キャップ絶縁膜8と絶
縁膜9との膜厚の和)を半導体基板1上のシリコン窒化
膜の膜厚(絶縁膜9の膜厚)よりも厚くしておくこと
で、当該エッチング処理によりゲート電極7g1,7g2,
7gの上面が露出してしまうのを防止できる。したがっ
て、ゲート電極7g1,7g2,7gは、配線溝15a, 1
5bから露出しない。なお、このようなエッチング技術
を、以下、SAC(Self Aligned Contact)技術とい
う。
残された絶縁膜13および層間絶縁膜12aをマスクと
して、例えばリンをイオン注入法により〜1×1013/
cm2 程度のドーズ量で半導体基板1に注入する。これ
はキャパシタの下部電極に接続されるメモリセル選択M
IS・FETQsの半導体領域5N1 の電界を緩和して
リフレッシュ特性の悪化を防止するためである。この
時、リンは、他の半導体領域5N2,10P, 11Nにも
注入されるが濃度が低いので問題は発生しない。続い
て、フォトレジストパターン28kを除去した後、全面
に絶縁膜を堆積し、さらにその絶縁膜を異方性エッチン
グ法によりエッチバックすることで配線溝15a, 15
bの側面にのみ、新たな絶縁膜(好ましくは700℃程
度以下でCVD法等によるシリコン窒化膜)を形成す
る。これによりゲート電極7g1,7g2とビット線用の
接続孔との間の絶縁性を更に向上させることができる。
えばチタンおよび窒化チタン下層から順にスパッタリン
グ法またはCVD法等によって堆積した後、例えば60
0〜700℃程度のRTAにより半導体領域5N1,5N
2,10P, 11Nとの間でチタンシリサイド層を形成さ
せて接触抵抗を下げる。続いて、その窒化チタン上に、
例えばタングステン等からなる相対的に厚い導体膜をC
VD法等によって被着する。その後、その導体膜をエッ
チバック法あるいはCMP法により除去することによ
り、図25に示すように、接続孔14a, 14c, 14
e内にプラグ16A, 16c, 16eを形成し、接続孔
14bおよび配線溝15a内にビット線BLの接続部1
6b1,16b2 を形成し、接続孔14dおよび配線溝1
5b内に局所配線17の接続部16d1,16d2 を形成
する。本実施の形態では、ビット線BLおよび局所配線
17の上面と絶縁膜13の上面とがほぼ一致しており、
この段階で平坦となっている。
上に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜29を形成
する。この絶縁膜29は、例えばCVD法あるいはプラ
ズマCVD法によるシリコン酸化膜、あるいは塗布法に
よるシリコン酸化膜(SOG:SpinOnGlas
s)とその上部にCVD法またはプラズマCVD法で形
成したシリコン酸化膜との積層膜で形成する。続いて、
この絶縁膜29の上面に、キャパシタの下部電極形成領
域が露出し、かつ、それ以外の領域が被覆されるような
フォトレジストパターン28mを形成した後、これをエ
ッチングマスクとして、絶縁膜29にキャパシタの下部
電極形成用のキャパシタ孔30を形成する。このキャパ
シタ孔30の形成工程に際しても、上記したビット線用
の接続孔14bの形成工程と同様に、SAC技術(シリ
コン酸化膜とシリコン窒化膜の選択性を高くしたエッチ
ング条件)により、シリコン酸化膜からなる絶縁膜29
の一部をエッチング除去する。このキャパシタ孔30の
底部からはプラグ16aの上面が露出している。
除去した後、絶縁膜29およびキャパシタ孔30内に、
例えばn型のポリシリコンからなる導体膜をCVD法等
によって堆積する。このポリシリコン中の不純物は、例
えばリンが使用され、成膜中に導入される。続いて、そ
の上に、フォトレジスト膜を塗布した後、そのフォトレ
ジスト膜を、キャパシタ孔30内のみに残るようにエッ
チバックする。その後、図27に示すように、その残さ
れたフォトレジスト膜28nをエッチングマスクとし
て、そこから露出する上記ポリシリコン膜を除去するこ
とにより、キャパシタ孔30内に下部電極18aを形成
する。その後、シリコン窒化膜等からなる絶縁膜13を
エッチングストッパとして、フォトレジスト膜28nお
よび絶縁膜29をウエットエッチング処理等によってエ
ッチング除去することにより、図28に示すように、絶
縁膜13上にキャパシタの下部電極18aを形成する。
ての領域の絶縁膜29(図27参照)を除去したが、こ
れに限定されるものではなく、次のようにしても良い。
すなわち、絶縁膜29上に、メモリセル領域Mが露出
し、かつ、他の領域が覆われるようなフォトレジストパ
ターンを形成した後、それをエッチングマスクとして、
そこから露出する絶縁膜29およびフォトレジスト膜2
8nを絶縁膜13をエッチングストッパとして除去す
る。すなわち、周辺回路領域Pには絶縁膜29が残され
るようになる。以下、上述のように製造を行う。この方
式は新たなマスクの追加が必要となるが、DRAMのメ
モリセル領域以外の領域には絶縁膜29が残っているの
で、この後の配線工程において必要な表面の平坦化が容
易になるという利点がある。
ンモニア雰囲気中で800℃程度で数分間のRTA処理
を施すことにより、図29に示すように、下部電極18
aの表面に薄いシリコン窒化膜を形成した後、例えばタ
ンタル酸化膜(Ta2 O5 )をCVD法等により堆積
し、さらに、酸化性雰囲気で750〜800℃程度で数
分間のRTO(RapidThermalOxide)
処理を施すことにより、タンタル酸化膜の結晶化を行
い、これにより、リーク電流の少ない安定した膜質を得
ることができる。このようにして、下部電極18aの表
面に容量絶縁膜18bを形成する。続いて、キャパシタ
の上部電極を形成すべく、その半導体基板1上に、例え
ば窒化チタンとn型のポリシリコンとをCVD法等によ
って順次被着して上部電極形成用の導体膜18c1 を形
成した後、上部電極形成用の導体膜18c1 を、図30
に示すようなフォトレジストパターン28pをエッチン
グマスクとして、パターニングすることにより、上部電
極18cを形成する。この際、フォトレジストパターン
28pをマスクとして、エッチング処理により周辺回路
領域Pにおける絶縁膜13も除去してしまっても良い。
このようにしてDRAMの情報蓄積用のキャパシタCを
形成する。
除去した後、半導体基板1上に、例えばシリコン酸化膜
等からなる絶縁膜をCVD法等によって堆積し、さら
に、その絶縁膜の上面をエッチバック法またはCMP法
(好ましいのはCMP法)で平坦化することにより、図
31に示すように、層間絶縁膜12bを形成する。続い
て、その層間絶縁膜12bの上面に、上部電極18c、
プラグ16c、局所配線17、プラグ16eおよびゲー
ト電極7gの一部が露出し、それ以外が覆われるような
フォトレジストパターン28qを形成した後、これをエ
ッチングマスクとして、層間絶縁膜12bに接続孔20
a〜20dを穿孔する。接続孔20dからはプラグ16
eの上面および上部側面と、ゲート電極7gの上面一部
とが露出している。その後、フォトレジストパターン2
8qを除去した後、例えばチタン、窒化チタンおよびタ
ングステンを下層から順に堆積し、さらに、その導体積
層膜をエッチバック法またはCMP法により除去するこ
とにより、図32に示すように、接続孔20a〜20d
内にプラグ21a〜21dを形成する。プラグ21dは
プラグ16eおよびゲート電極7gと電気的に接続され
ている。
1a〜21d上に、例えばチタン、窒化チタン、アルミ
ニウム(またはアルミニウム−シリコン−銅合金)、チ
タンおよび窒化チタンを下層から順にスパッタリング法
等によって堆積した後、その第1層配線形成用の導体積
層膜上に第1層配線形成領域が被覆され、かつ、それ以
外が露出するようなフォトレジストパターン28rを形
成し、さらに、それをエッチングマスクとして、上記導
体積層膜をエッチング法によりパターニングすることに
より、第1層配線19a〜19dを形成する。
9dを通常の配線構造とした場合について説明したが、
これに限定されるものではなく、第1層配線19a〜1
9d等をビット線BL等と同様に埋込配線で形成しても
良い。この場合、例えば以下の手順で形成する。まず、
上面が平坦化された層間絶縁膜12b上に、相対的に薄
いシリコン窒化膜からなる第1絶縁膜および相対的に厚
いシリコン酸化膜からなる第2絶縁膜を下層から順にC
VD法等によって堆積した後、その上に、配線溝形成領
域が露出され、かつ、それ以外の領域が被覆されるよう
なフォトレジストパターンを形成する。続いて、そのフ
ォトレジストパターンをマスクとして、シリコン酸化膜
とシリコン窒化膜の選択性を高くしたエッチング条件で
エッチング処理を施すことにより、そのフォトレジスト
パターンから露出する第2絶縁膜を、その下層のシリコ
ン窒化膜からなる第1絶縁膜をエッチングストッパとし
てエッチング除去することにより、第1層配線形成用の
配線溝を形成する。その後、配線溝形成用のフォトレジ
ストパターンを除去した後、接続孔形成用のフォトレジ
ストパターンを形成し、それをマスクとしてエッチング
処理を施すことにより、接続孔形成用のフォトレジスト
パターンから露出する第1絶縁膜および層間絶縁膜12
bを順次エッチング除去して上部電極18c、プラグ1
6c、局所配線17、プラグ16eおよびゲート電極7
gの一部が露出するような接続孔を形成する。そして、
配線形成用の導体膜を堆積した後、その導体膜が上記第
1層配線形成用の配線溝内のみに残るように、その導体
膜をCMP法等で削ることで、その配線溝内に第1層配
線を形成する。
レジストパターン28rを除去した後、上記と同様にし
て、図1に示した接続孔23a, 23b、プラグ24
a, 24bおよび第2層配線22を形成し、また、必要
に応じて第3層配線や第4層配線等を順次形成する。続
いて、例えばプラズマCVD法によるシリコン窒化膜あ
るいはシリコン酸化膜とその上部のシリコン窒化膜から
なる表面保護膜25を堆積して最上の配線を被覆した
後、さらに、表面保護膜25の一部を最上の配線の一部
が露出するように開口してボンディングパッドBPを形
成し、DRAMを完成する。なお、本実施の形態では、
例えば18枚程度のフォトマスクで高性能な2層配線構
造のDRAMを製造した。また、本実施の形態では、キ
ャパシタCをビット線上方に設ける構造にもかかわら
ず、3枚のマスクでキャパシタCを構成することができ
た。
の効果を得ることが可能となる。
部16b2 とを同一の導体膜で一体的に形成することに
より、その接続部16b1 と配線部16b2 との間の接
触抵抗を無くすことができ、ビット線BLの全体的な抵
抗を低減できるので、DRAMの動作速度を向上させる
ことが可能となる。
部16b2 とを同一の導体膜で一体的に形成することに
より、メモリセル選択MIS・FETQsの半導体領域
5N1とビット線BLとの間の寄生抵抗を低減させるこ
とができるので、キャパシタCの信号量を容易に検出す
ることが可能となる。
部16b2 とを同一の導体膜で一体的に形成することに
より、DRAMの製造工程を簡略化でき、その製造時間
を短縮することが可能となる。
部16b2 とを同一の導体膜で一体的に形成することに
より、ビット線BLとビット線用接続孔との合わせ余裕
(いわゆるドッグボーン)が不要となるので、隣接する
ビット線BLの間隔を小さくすることが可能となる。
られた配線溝15aに埋め込むことで形成することによ
り、隣接するビット線BL間に異物が介在されることが
ないので、隣接するビット線BL間の短絡不良の発生率
を低減させることが可能となる。
られた配線溝15aに埋め込むことで形成することによ
り、配線溝15a内に制御性良くサイドウオールを形成
することができるので、これによりビット線BLの微細
化を推進することが可能となる。
られた配線溝15aに埋め込むことで形成することによ
り、ビット線BLによる段差が生じないので、これを被
覆する絶縁膜の上面にも段差が反映されず、その絶縁膜
の上面を容易に平坦化することが可能となる。
られた配線溝15aに埋め込むことで形成することによ
り、ビット線BLの微細化を推進することができるの
で、ビット線BLと、キャパシタCの蓄積ノード(下部
電極18aおよびプラグ16a)と、メモリセル選択M
IS・FETQsの半導体領域5N1,5N2 の接続孔1
4a, 14bとの合わせ余裕を増すことが可能となる。
Mのメモリセルの微細化を推進することが可能となる。
配線17を埋め込み構造としたことにより、周辺回路領
域の微細化を推進することが可能となる。
配線17の配線溝15bを形成する際にSAC技術を用
いることにより、ゲート電極7gに電気的に接続される
ことなくゲート電極7gの上方を横切る微細な局所配線
17を形成することができるので、周辺回路領域の微細
化を推進することが可能となる。
配線17の配線溝15bを、ビット線BLの配線溝15
aと同時に形成し、かつ、その配線溝15a, 15bを
同じ導体膜で埋め込むことにより、埋め込み構造の局所
配線17を有するDRAMの製造工程数を低減すること
が可能となる。
19b〜19dと、pMISQpおよびnMISQnの
半導体領域10P, 11Nとを直接接続するのではな
く、半導体基板1の厚さ方向において2段階に分けて接
続したことにより、その双方を繋ぐ接続孔14c〜14
eおよび接続孔20b〜20dの導体膜による埋め込み
を容易に、かつ、確実に行うことができるので、第1層
配線19b〜19dと、pMISQpおよびnMISQ
nの半導体領域10P, 11Nとの接続の信頼性を向上
させることが可能となる。
ト電極7g1 と、周辺回路領域Pのゲート電極7g2,7
gとを異なるフォトマスクを用いて別々にパターニング
することにより、各々のゲート電極7g1,7g2,7gの
加工精度を向上させることができるので、その各々のゲ
ート電極7g1,7g2,7gの微細化を推進することが可
能となる。
の他の実施の形態である半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
と同じであるが、前記した情報蓄積用のキャパシタの形
成方法が若干異なる。なお、本実施の形態2において
は、前記実施の形態1の説明で用いた図8〜図26まで
の工程は同じなので、それ以降の工程を説明する。
態1と同様に、フォトレジストパターン28mをマスク
として、半導体基板1に対して、シリコン酸化膜のエッ
チング速度の方がシリコン窒化膜のそれよりも速い条件
でエッチング処理を施すことにより、シリコン窒化膜か
らなる絶縁膜13をエッチングストッパとして絶縁膜2
9にキャパシタ孔30を穿孔した後、そのキャパシタ孔
30から露出する絶縁膜13も除去する。これにより、
プラグ16aの上部がキャパシタ孔30の底部において
突出する構造になる。この絶縁膜13の除去方法として
は、例えば絶縁膜29をエッチング除去する際に、絶縁
膜13が露出された時点で、シリコン窒化膜のエッチン
グ速度の方がシリコン酸化膜のそれよりも速くなるよう
なエッチング条件に変えても良いし、また、絶縁膜13
がキャパシタ孔30から露出された時点でそのエッチン
グ処理を終了し、続いて、熱リン酸等により絶縁膜13
を除去するようにしても良い。
形態1と同様にして、キャパシタ孔30内に、例えば低
抵抗ポリシリコンからなる下部電極18aを形成した
後、絶縁膜29およびフォトレジスト膜28nを除去す
る。図35は、この処理後の半導体基板1の断面図を示
している。本実施の形態では、下部電極18aの下部が
絶縁膜13によって抑えられている。また、プラグ16
aの上部が下部電極18aの底部に突き出す構造となっ
ているため、プラグ16aと下部電極18aとの接触面
積を増大させることができ、双方の接触抵抗を低減させ
ることができ、かつ、双方の機械的な接合強度を向上さ
せることが可能となっている。このため、絶縁膜29お
よびフォトレジスト膜28n(図34参照)の除去に際
しては、下部電極18aの倒壊を防止することが可能と
なっている。また、下部電極18aの底部がプラグ16
aが突出した分、上に突出するようになるので下部電極
18aの表面積の増大を図ることができ、蓄積容量の増
大を推進することが可能となる。
形態1と同様にして、容量絶縁膜18bおよび下部電極
形成用の導体膜18c1 を被着し、これを前記実施の形
態1と同様にパターニングすることでキャパシタを形成
する。これ以降は、前記実施の形態1と同じなので説明
を省略する。
1で得られた効果の他に、以下の効果を得ることが可能
となる。
下部電極18aを形成する場合に下部電極18aの倒壊
を防止することが可能となる。
下部電極18aの底部を凸でき、その表面積を増大させ
ることができるので、キャパシタCの容量を増大させる
ことが可能となる。
下部電極18aとプラグ16aとの接触面積を増大させ
ることができるので、その双方の接触抵抗を低減するこ
とが可能となる。
の他の実施の形態である半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
と同じであるが、前記した情報蓄積用のキャパシタの形
成方法が若干異なる。なお、本実施の形態3において
は、前記実施の形態1の説明で用いた図8〜図23まで
の工程は同じなので、それ以降の工程を説明する。
態1と同様に、半導体基板1上に、層間絶縁膜12aを
形成する。ただし、ここでは、前記実施の形態1で説明
したシリコン窒化膜等からなる絶縁膜13(図24参
照)は堆積しない。続いて、前記実施の形態1と同様に
SAC技術により、層間絶縁膜12aに接続孔14a〜
14eおよび配線溝15a, 15bを形成した後、前記
実施の形態1と同様の電界緩和用の不純物導入工程を経
て、さらにその後、図38に示すように、前記実施の形
態1と同様にして、接続孔14a, 14c, 14e内に
プラグ16a, 16c, 16eを形成し、接続孔14b
および配線溝15a内にビット線BLの接続部16b1
および配線部16b2 を形成し、接続孔14d内に局所
配線17の接続部16d1 および配線部16d2 を形成
する。その後、図39に示すように、前記実施の形態1
と同様にして層間絶縁膜12aおよびプラグ16a, 1
6b上に絶縁膜13を形成した後、その上に絶縁膜29
を形成し、さらに、その絶縁膜29に、前記実施の形態
1と同様に絶縁膜13をエッチングストッパ膜としてキ
ャパシタ孔30を形成する。なお、この段階では、前記
実施の形態1と異なり、キャパシタ孔30の底面におい
てプラグ16aの上面が絶縁膜13に覆われ露出してい
ない。
除去した後、層間絶縁膜12a上およびキャパシタ孔3
0内に、キャパシタの下部電極形成用のn型の低抵抗ポ
リシリコン(成膜中にリン等を導入)等からなる第1の
導体膜をCVD法等によって堆積し、その上に、例えば
シリコン酸化膜からなる絶縁膜をCVD法あるいはプラ
ズマCVD法により堆積する。続いて、その絶縁膜を異
方性エッチング処理によってエッチバックすることによ
り、図40に示すように、キャパシタ孔30内の側面に
下部電極形成用の第1の導体膜18a1 を介して、例え
ばシリコン酸化膜等からなるサイドウォール31を形成
する。その後、そのサイドウォール31をマスクとし
て、そのサイドウォール31から露出する第1の導体膜
18a1 部分を異方性エッチング処理によって除去す
る。これにより、キャパシタ孔30内の第1の導体膜1
8a1 底部のほぼ中央部分を除去することができる。そ
の後、異方性エッチング処理により、キャパシタ孔30
内においてサイドウォール31および下部電極形成用の
第1の導体膜18a1 から露出する絶縁膜13部分を除
去することにより、図41に示すように、絶縁膜13に
プラグ16aの上面の一部が露出するような接続孔32
を穿孔する。
29およびサイドウォール31を、絶縁膜13をエッチ
ングストッパとしてウエットエッチング処理によってエ
ッチング除去する。続いて、絶縁膜13の上面および下
部電極形成用の導体膜18a1 の表面上に、キャパシタ
の下部電極形成用のn型の低抵抗ポリシリコン膜(成膜
中に不純物としてリン等を導入)等からなる第2の導体
膜をCVD法等によって被着した後、その第2の導体膜
を異方性エッチング処理によってエッチングすることに
より、図42に示すように、下部電極形成用の導体膜1
8a1 の表面および接続孔32の側面に下部電極形成用
の第2の導体膜18a2 を形成し、それ以外の絶縁膜1
3上の第2の導体膜を除去する。これにより、導体膜1
8a1,18a2 で構成され、その第2の導体膜18a2
を通じてプラグ16aと電気的に接続される下部電極1
8aを形成する。
形態1と同様に、容量絶縁膜18bおよび上部電極形成
用の導体膜18c1 を被着した後、これを、図44に示
すように、前記実施の形態1と同様にエッチング処理に
よってパターニングすることで上部電極18cを形成す
る。この際、周辺回路領域Pにおける絶縁膜13も除去
してしまう。これにより、絶縁膜13による寄生容量の
増加を防げる。続いて、フォトレジストパターン28p
を除去した後、図45に示すように、前記実施の形態1
と同様に、層間絶縁膜12bを形成し、接続孔20a〜
20dを穿孔する。その後、図46に示すように、前記
実施の形態1と同様に、接続孔20a〜20d内にプラ
グ21a〜21dを形成した後、層間絶縁膜12b上
に、前記実施の形態1と同様に、第1層配線19a〜1
9dを形成する。これ以降は、前記実施の形態1と同じ
なので説明を省略する。
実施の形態1で得られた効果の他に以下の効果を得るこ
とが可能となる。
ォール31をエッチングマスクとして用いて下部電極1
8aとプラグ16aとの接続孔32を自己整合的に形成
することにより、微細な接続孔32を位置合わせ良く形
成することが可能となる。
グ16a(すなわち、メモリセル選択MIS・FETQ
s)との接続上の信頼性を向上させることが可能とな
る。
を推進することが可能となる。
の他の実施の形態である半導体集積回路装置の要部断面
図である。
とほぼ同じであるが、ビット線容量の低減を可能な構成
とした点が異なる。すなわち、本実施の形態4の構造に
おいては、図47〜図52に示すように、層間絶縁膜1
2aの厚さ方向の途中位置に、例えばシリコン窒化膜等
からなる薄い絶縁膜33が形成されている。絶縁膜33
の上下の層間絶縁膜12a(12a1,12a2 )は、前
記実施の形態1と同様にシリコン酸化膜等からなる。
をエッチングストッパとして層間絶縁膜12a2 に掘ら
れている。すなわち、ビット線BLや局所配線17の配
線部16b2,16d2 は、絶縁膜33上に形成されてい
る。前記実施の形態1〜3では埋め込まれたビット線B
Lの導電性部材が、ビット線用の接続孔14b以外の領
域においても、メモリセル選択MIS・FETQsの間
に設けられているので、ビット線BLの寄生容量が大き
くなるが、本実施の形態4では、ビット線BLの配線部
16b2 がメモリセル選択MIS・FETQsの上方の
絶縁膜33上に設けられているので、ビット線BLの寄
生容量を低減できる。これは、局所配線17についても
同様のことが言える。
縁膜12a2 、絶縁膜33および層間絶縁膜12a1 を
貫通しており、その内部のプラグ16a, 16c, 16
eは下層の半導体領域5N1,10P, 11Nと電気的に
接続されている。また、接続孔14b1,14d1 は、絶
縁膜33および層間絶縁膜12a1 を貫通しており、そ
の内部の接続部16b1,16d1 は半導体領域5N2,1
0P, 11Nと電気的に接続されている。なお、メモリ
セル領域Mの拡大平面図は図2と同じであり、図48〜
図52はそれぞれ図2のA1 −A1 線、A2 −A2 線、
B1 −B1 線、B2 −B2 線およびB3 −B3 線の断面
である。
路装置の製造方法は、例えば次の通りである。
コン窒化膜等からなる絶縁膜9を形成した後、その上
に、絶縁膜を被着し、さらに、その絶縁膜をその上面が
平坦になるようにCMP法等によって削り層間絶縁膜1
2a1 を形成する。この層間絶縁膜12a1 を形成する
絶縁膜は、例えばCVD法またはプラズマCVD法によ
るシリコン酸化膜または塗布法によるシリコン酸化膜
(SOG:spinonglass)とその上にCVD
法またはプラズマCVD法で形成したシリコン酸化膜と
の積層膜によって形成されている。また、CMP処理に
おける終点は、ゲート電極7g1,7g2,7g上の絶縁膜
9が露出した時点とする。続いて、層間絶縁膜12a1
上に、例えばシリコン窒化膜等からなる薄い絶縁膜33
を絶縁膜9と同様にしてCVD法(例えば700℃以下
で形成)等によって被着した後、その上に、例えばシリ
コン酸化膜等からなる絶縁膜をCVD法等によって被着
し、その上面をCMP法等によって平坦にすることで層
間絶縁膜12a2 を形成する。
形成用のフォトレジストパターンを形成する。すなわ
ち、層間絶縁膜12a2 上に、配線溝形成領域が露出さ
れ、かつ、それ以外の領域が被覆されるようなフォトレ
ジストパターンを形成した後、それをエッチングマスク
として、そこから露出する層間絶縁膜12a2 部分をエ
ッチング除去することにより層間絶縁膜12a2 に配線
溝15a, 15bを形成する。このエッチング処理の
際、シリコン酸化膜の方がシリコン窒化膜よりも速く除
去されるようなエッチング条件とすることにより、シリ
コン酸化膜から成る層間絶縁膜12a2 のみをエッチン
グ除去し、かつ、シリコン窒化膜からなる絶縁膜33を
エッチングストッパとして機能させる。これにより、配
線溝15a,15bの掘り過ぎを防止することが可能と
なっている。
ジストパターンを除去した後、層間絶縁膜12a1 およ
び絶縁膜33上に、接続孔形成用のフォトレジストパタ
ーンを形成する。すなわち、半導体領域5N1,5N2,1
0P, 11Nが露出され、かつ、それ以外の領域が被覆
されるようなフォトレジストパターンを形成した後、そ
れをエッチングマスクとして、そこから露出する層間絶
縁膜12a2 、絶縁膜33および層間絶縁膜12a1 部
分をエッチング除去することにより、絶縁膜33および
層間絶縁膜12a1 に接続孔14a〜14eを形成す
る。
のエッチング処理では、前記実施の形態1と同様のSA
C技術を用いて、例えば次のようにする。まず、第1の
エッチング処理では、シリコン酸化膜のエッチング速度
の方がシリコン窒化膜のそれよりも速くなる条件でエッ
チング処理を施すことにより、シリコン酸化膜等からな
る層間絶縁膜12a2 部分を除去する。この際、ビット
線BLおよび局所配線17の接続孔形成領域では既に層
間絶縁膜12a2 が除去されているが、ここにはシリコ
ン窒化膜からなる絶縁膜33があるので、エッチングさ
れない。続いて、第2のエッチング処理では、シリコン
窒化膜のエッチング速度の方がシリコン酸化膜のそれよ
りも速くなるような条件でエッチング処理を施すことに
より、絶縁膜33部分をエッチング除去する。その後、
再度、第1のエッチング処理と同様の条件でエッチング
処理を施すことにより、下層の層間絶縁膜12a1 部分
をエッチング除去する。最後に、シリコン酸化膜とシリ
コン窒化膜との選択性を同じにしたエッチング条件によ
り、半導体基板1上の絶縁膜9部分をその厚さ方向の全
部が除去されるようにエッチング時間等の条件を設定し
てエッチング除去し半導体基板1の上面を露出させる。
これ以降は、前記実施の形態1〜3で説明したのと同様
にすれば良いので説明を省略する。
実施の形態1で得られた効果の他に、以下の効果を得る
ことが可能となる。
ビット線BLおよび局所配線17の配線部16b2,16
d2 が介在されない構造とすることができるので、ビッ
ト線BLとメモリセル選択MIS・FETQsのワード
線WLとの間の寄生容量を低減することが可能となる。
を低電圧で読み出すことが可能となる。
の高速読み出しが可能となる。
配線溝15aと、キャパシタC用の接続孔14aとを別
々のフォトマスクで転写することにより、ビット線BL
用の接続孔14bおよび配線溝15aと、キャパシタC
用の接続孔14aとの間隔を小さくすることができるの
で、メモリセルの微細化を推進することができ、メモリ
セルの集積度を向上させることが可能となる。
の他の実施の形態である半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。
とほぼ同じであるが、情報蓄積用のキャパシタの構造お
よびそのキャパシタとメモリセル選択MIS・FETと
の接続構造が異なる。
説明した工程を経た後、図53に示すように、前記実施
の形態1と同様に、半導体基板1の主面上に、例えばシ
リコン酸化膜等からなる層間絶縁膜12aを形成する。
続いて、その上に、ビット線および局所配線用の配線溝
および周辺回路領域における接続孔を形成するためのフ
ォトレジストパターン28sを形成する。すなわち、ビ
ット線および局所配線用の配線溝および周辺回路領域に
おける接続孔の形成領域が露出され、かつ、それ以外の
領域、特に、前記実施の形態1と異なりキャパシタ用の
接続孔の形成領域が被覆されるようなフォトレジストパ
ターン28sを形成する。その後、このフォトレジスト
パターン28sをエッチングマスクとして、前記実施の
形態1と同様にしてエッチング処理を施し、接続孔14
b〜14eおよび配線溝15a,15bを形成する。
体基板1上全面に絶縁膜を堆積した後に異方性エッチン
グを行うことで接続孔14b〜14eおよび配線溝15
a,15bの側面にのみ、新たな絶縁膜(好ましくは、
例えば700℃以下の温度条件でCVD法により形成し
たシリコン窒化膜)を形成する。これにより、(a)ゲ
ート電極7g1,7g2,7gとビット線用の接続孔14b
間の絶縁性、(b)ビット線とキャパシタ蓄積ノード間
の絶縁性を更に向上させることができる。続いて、図5
4に示すように、前記実施の形態1と同様にして、接続
孔14b〜14eおよび配線溝15a, 15b内に、導
体膜を埋め込み、ビット線BL、プラグ16c, 16e
および局所配線17を形成する。
形態3と同様に、層間絶縁膜12a、プラグ16c, 1
6e、ビット線BLおよび局所配線17を覆うように、
例えばシリコン窒化膜からなる絶縁膜13を形成する。
続いて、その上に、例えばシリコン酸化膜からなる層間
絶縁膜12bを形成した後、その上に、例えば低抵抗ポ
リシリコンからなる導体膜34をCVD法等によって堆
積する。この導体膜34は、後述するシリコン酸化膜か
らなる絶縁膜(キャパシタ孔内の接続孔形成用のサイド
ウォール)をウエットエッチング処理によって除去する
際のマスクとして使用する。その後、その導体膜34上
に、キャパシタの下部電極形成用のキャパシタ孔を形成
するためのフォトレジストパターン28tを形成した
後、これをエッチングマスクとして、導体膜34および
層間絶縁膜12bにキャパシタ孔30を穿孔する。この
エッチング処理に際しては、前記実施の形態1と同様
に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との選択比を高く
し、シリコン酸化膜のエッチング速度の方がシリコン窒
化膜のそれよりも速くなるようにしたエッチング条件に
より行い、絶縁膜13をエッチングストッパとして機能
させる。
除去した後、前記実施の形態3と同様にして、図56に
示すように、キャパシタ孔30内に、キャパシタの下部
電極形成用の導体膜18a1 を形成し、その内側面に、
例えばシリコン酸化膜からなるサイドウォール31を形
成する。続いて、導体膜34およびサイドウォール31
をマスクとして、そこから露出する導体膜18a1 部分
を除去し、その除去領域において絶縁膜13を露出させ
る。この際、上述と同様にエッチング選択比を操作する
ことで、シリコン窒化膜からなる絶縁膜13をエッチン
グストッパとして機能させる。その後、例えばフッ酸等
を用いたウエットエッチング法によってサイドウォール
31を除去する。この際、上記したように導体膜34を
エッチングストッパとして機能させ、その下の層間絶縁
膜12bが除去されないようにする。
4, 18a1 をエッチングマスクとして、そこから露出
する絶縁膜13部分、層間絶縁膜12b部分および絶縁
膜9部分をエッチング除去することにより、キャパシタ
孔30の底部に、メモリセル選択MIS・FETQsの
半導体領域5N1 が露出するような接続孔35を形成す
る。このエッチング処理では、絶縁膜13部分のエッチ
ング除去後は、前記実施の形態1の接続孔14aと同様
にSAC技術により穿孔する。ここで、通常、接続孔3
5とビット線BLとの位置合わせが問題となる。本実施
の形態では、上述のようにビット線BLの配線溝15a
および接続孔14bの側面に設けられたシリコン窒化膜
からなる絶縁膜がキャパシタ用の接続孔35の形成時に
エッチングストッパとして機能するので、接続孔35の
形成時にその接続孔35の平面位置が多少位置ずれして
ビット線BLにかかったとしても、接続孔35からビッ
ト線BLが露出してしまうようなことはない。したがっ
て、そのシリコン窒化膜を設けない場合に比べて絶縁性
を向上させることができるので、リーク電流に起因する
リフレッシュ特性の劣化を防止できる。
て半導体基板1に〜1×1013/cm2 程度のドーズ量
でイオン注入する。これはキャパシタの蓄積ノード部に
電気的に接続されるメモリセル選択MIS・FETQs
の半導体領域5N1 に印加される電界を緩和してリフレ
ッシュ特性の劣化を防止するためである。続いて、半導
体基板1の主面上に、例えばn型の低抵抗ポリシリコン
からなる導体膜をCVD法等によって堆積し、その導体
膜を接続孔35内に埋め込んだ後、その導体膜および層
間絶縁膜12b上の導体膜34を異方性のエッチング法
によってエッチバックする。この処理後の半導体基板1
の要部断面図を図58に示す。キャパシタ孔30内に
は、下部電極18aが形成されている。下部電極18a
は、導体膜18a1 と、後から堆積した導体膜18a3
の残りとから構成されている。この導体膜18a3 はキ
ャパシタ孔30の側壁側および接続孔35内に形成され
ている。このエッチバック処理に際しては、キャパシタ
孔30の底面上の低抵抗ポリシリコン等からなる導体膜
もエッチングされるが、その底部の低抵抗ポリシリコン
膜は2層の低抵抗ポリシリコン膜の重ね膜で構成され厚
くしてあるので当該異方性エッチング処理後も残ってい
る。また、キャパシタ孔30以外の領域の層間絶縁膜1
2bは残されたままなので平坦性が確保されている。
形態1と同様にして、容量絶縁膜18bおよび上部電極
形成用の導体膜18c1 を形成した後に熱処理を施す。
続いて、図60に示すように、前記実施の形態1と同様
にして、導体膜18c1 上に、上部電極形成用のフォト
レジストパターン28uを形成した後、これをエッチン
グマスクとして上部電極18cをパターニングする。こ
れにより、キャパシタCを形成する。本実施の形態5の
キャパシタCは、リング状の下部電極18aの内壁面側
のみに容量を形成する構造となっている。これ以降は、
前記実施の形態1と同様にして図61に示すようなDR
AMを製造する。
実施の形態1で得られた効果の他に、以下の効果を得る
ことが可能となる。
を穿孔し、その内部にキャパシタCの下部電極18aを
設け、その周りには層間絶縁膜12bを残す構造とした
ことにより、メモリセル領域Mとそれ以外の領域との段
差を少なくすることができるので、第1層配線19a〜
19dの下地の層間絶縁膜12c上面の平坦性を向上さ
せることが可能となる。
の配線層における配線の寸法および隣接間隔を小さくす
ることが可能となる。
施の形態である半導体集積回路装置の要部断面図、図6
3および図64は図62の半導体集積回路装置の製造工
程中における要部断面図である。
と同じであるが、前記した情報蓄積用のキャパシタの構
造および形成方法が若干異なる。すなわち、本実施の形
態6においては、図62に示すように、キャパシタCの
容量が、その下部電極18aの外側面には形成されず、
その下部電極18aの内側面に形成されている。このキ
ャパシタCの下部電極18aは、プラグ16aを通じて
メモリセル選択MIS・FETQsの半導体領域5N1
と電気的に接続されている。
法を説明する。まず、前記実施の形態1において図8〜
図25で説明した製造工程を経た後、図63に示すよう
に、前記実施の形態5と同様に、絶縁膜13上に、例え
ばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜12bを形成す
る。ただし、前記実施の形態5では層間絶縁膜12b上
にポリシリコン膜を堆積していたが、本実施の形態6で
は、層間絶縁膜12b上にはポリシリコン膜を形成する
必要はない。続いて、前記実施の形態5と同様にして、
層間絶縁膜12bにキャパシタ孔30を形成した後、そ
の層間絶縁膜12bの上面およびキャパシタ孔30の内
部に、例えばn型の低抵抗ポリシリコンからなる導体膜
を被着し、さらに、その上にSOG膜を塗布する。その
後、このSOG膜の緻密化のために、例えば500℃以
下の熱処理を行う。続いて、そのSOG膜を異方性のエ
ッチング処理によってエッチバックすることにより、キ
ャパシタ孔30の内部以外のSOG膜を除去し、キャパ
シタ孔30内のみにSOG膜36が残るようにした後、
残されたSOG膜36をエッチングマスクとして、そこ
から露出する層間絶縁膜12b上の導体膜を異方性エッ
チングによりエッチング除去してキャパシタ孔30内に
下部電極18aを形成する。
ッ酸等を用いたウエットエッチング処理により、キャパ
シタ孔30内に残されたSOG膜36を図64に示すよ
うに除去する。この時、層間絶縁膜12bの表面も若干
エッチングされるが、500℃以下で緻密化されたSO
G膜36のエッチング速度の方が、CVD法で形成され
たシリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜12bのそれに
比べて格段に早いので、SOG膜36のエッチング除去
中にエッチング除去されてしまう層間絶縁膜12bの表
面の膜厚は少なくて済む。また、層間絶縁膜12bを堆
積した後、その上にシリコン窒化膜等からなる絶縁膜を
形成(700℃以下で形成)し、これを当該ウエットエ
ッチング処理時のエッチングストッパとして機能させて
も良い。これ以降は、前記実施の形態1〜5と同様にし
て、図62に示したように、キャパシタC、配線および
表面保護膜25を形成し、DRAMを完成させる。
実施の形態1で得られた効果の他に、前記実施の形態5
で得られた効果を得ることが可能となる。
施の形態である半導体集積回路装置の要部平面図、図6
6は図65のA−A線の断面図、図67は図65のB−
B線の断面図である。
一種であるSRAM(Static RandomAccess Memory) に
本発明を適用した場合について説明する。
67に示すように、一対の相補性のビット線BL1 、B
L2 と、ワード線WLとの交差部に配置された一対の駆
動用MIS・FETQd1,Qd2 、一対の負荷用MIS
・FETQp1,Qp2 および一対の転送用MIS・FE
TQt1,Qt2 で構成されている。なお、一対の相補性
のビット線BL1,BL2 には互いに反転した信号が伝送
される。
転送用MIS・FETQt1,Qt2はnチャネル型で構
成され、負荷用MIS・FETQp1,Qp2 はpチャネ
ル型で構成されている。すなわち、このメモリセルは、
例えば4個のnチャネル型MIS・FETと2個のpチ
ャネル型MIS・FETとを使った完全CMIS(Comp
limentary MIS )型で構成されている。
FETのうち、一対の駆動用MIS・FETQd1,Qd
2 と、一対の負荷用MIS・FETQp1,Qp2 とは、
1ビットの情報を記憶する情報蓄積部としてのフリップ
フロップ回路を構成している。また、転送用MIS・F
ETQt1,Qt2 は、このフリップフロップ回路とビッ
ト線BL1,BL2 とを電気的に接続したり、切り離した
りするスイッチング素子である。
IS・FETQt1 とは、半導体基板1に設けられた活
性領域Ls1 に設けられ、駆動用MIS・FETQd2
と、転送用MIS・FETQt2 とは、半導体基板1の
活性領域Ls2 に設けられている。また、負荷用MIS
・FETQp1,Qp2 は、半導体基板1の活性領域Ls
3,Ls4 に設けられている。
負荷用MIS・FETQp1,Qp2および転送用MIS
・FETQt1,Qt2 の構造や材料は、前記実施の形態
1等で説明したMIS・FETと同じである。すなわ
ち、駆動用MIS・FETQd1,Qd2 は、ソース・ド
レイン用の一対の半導体領域37N1,37N2 と、ゲー
ト絶縁膜6i3 と、ゲート電極7g3,7g4 とを有して
いる。また、負荷用MIS・FETQp1,Qp2 は、ソ
ース・ドレイン用の一対の半導体領域38P1,38P2
と、ゲート絶縁膜6i3 と、ゲート電極7g5,7g6 と
を有している。転送用MIS・FETQt1,Qt2 は、
ソース・ドレイン用の一対の半導体領域37N1,37N
3 と、ゲート絶縁膜6i3 と、ゲート電極7g7,7g8
とを有している。半導体領域37N1 は、駆動用MIS
・FETQd1,Qd2 および転送用MIS・FETQt
1,Qt2 の共有の領域となっている。また、駆動用MI
S・FETQd1 のゲート電極7g3 と、負荷用MIS
・FETQp1,Qp2 のゲート電極7g5 とは一体的に
成形されており、その一部は駆動用MIS・FETQd
2 の半導体領域37N1 に平面的に重なるようにパター
ン形成されている。ただし、その一部は直接的にはその
半導体領域37N1 と接触されていない。また、駆動用
MIS・FETQd2 のゲート電極7g4 と、負荷用M
IS・FETQp1,Qp2 のゲート電極7g6 とは一体
的に成形されており、その一部(ゲート電極7g9 )は
負荷用MIS・FETQp1 の半導体領域38P1 に平
面的に重なるようにパターン形成されている。ただし、
その一部(ゲート電極7g10)は直接的にはその半導体
領域38P1 と接触されていない。また、ゲート電極7
g7,7g8 はワード線WLの一部であって、ワード線W
Lが活性領域Ls1,Ls2に重なった部分である。な
お、ゲート絶縁膜6i3 およびゲート電極7g3 〜7g
10は、前記実施の形態1で説明したゲート絶縁膜6i1
およびゲート電極7g1 と構造的には同じなので説明を
諸略する。
イン用の半導体領域37N1 は、それぞれ負荷用MIS
・FETQp1,Qp2 のドレイン用の半導体領域38P
1,38P1 と局所配線17a, 17bを通じて電気的に
接続されている。局所配線17a, 17bは、例えば平
面長方形状に形成され、それぞれゲート電極7g9,7g
10を跨いで配置されている。局所配線17a, 17b
は、前記実施の形態1で説明した局所配線17と同じな
ので詳細な説明は省略する。また、駆動用MISFET
Qd1,Qd2 のソース用の半導体領域37N2 は、接続
孔14f, 20e内のプラグ16f, 21eを通じて基
準電圧用配線Vssに接続されている。基準電圧用配線V
ssは、例えば0V(GND)に設定される。
プ絶縁膜8および絶縁膜9には、ゲート電極7g9 およ
び局所配線17bに平面的に重なるような平面四角形状
の接続孔20fが穿孔されている。この接続孔20fの
底面からはゲート電極7g9の上面が露出され、接続孔
20fの底部側面からは局所配線17bの上面および側
面の一部が露出されている。そして、接続孔20f内に
はプラグ21fが設けられ、これを通じてゲート電極7
g9 と局所電極17bとが電気的に接続されている(図
66参照)。
プラグ21gは、この接続孔20fおよびその内部のプ
ラグ21fと同じ構造および機能を有している。すなわ
ち、接続孔20gの底面からはゲート電極7g10の上面
が露出され、接続孔20gの底部側面からは局所配線1
7aの上面および側面の一部が露出されており、ゲート
電極7g10と局所配線17aとが接続孔20g内のプラ
グ21gによって電気的に接続されている。
1f, 21gは、その上下層の配線層間を電気的に接続
する部材ではなく、プラグ21f, 21gの下層の配線
間(ゲート電極7g9,7g10と局所配線17b, 17a
との間)を電気的に接続する部材となっている。このよ
うな構造とすると、局所配線17a, 17bの平面形状
を比較的簡単な矩形状にできるので、そのパターンの設
計の容易性および転写精度を向上させることができ、か
つ、そのパターンの微細化することが可能となる。
ン用の半導体領域37N3 は、接続孔14g, 20h内
のプラグ16h, 21hを通じて第1層配線19eに電
気的に接続され、さらに第2配線層のビット線BL1,B
L2 に電気的に接続されている。また、負荷用MISF
ETQp1,Qp2 のソース用の半導体領域38P2 は、
プラグ16i, 20iを通じて第1配線層の電源電圧用
配線Vccに電気的に接続されている。この電源電圧用配
線Vccは、例えば3V程度に設定される。
びプラグ21e〜21iの構造および材料は、それぞれ
前記実施の形態1のプラグ16aおよびプラグ21aと
同じなのでその説明は省略する。また、層間絶縁膜12
aに穿孔する接続孔14f,14g等も前記実施の形態
1で説明したSAC技術により穿孔されている。また、
第1層配線19e、基準電圧用配線Vssおよび電源電
圧用配線Vccの構造および材料は、前記実施の形態1
の第1層配線19aと同じなので説明を省略する。本実
施の形態7では、ビット線BL1, BL2 が通常の配線
構造であるが、その構造および材料は前記実施の形態1
の第2層配線22と同じなので説明を省略する。
効果を得ることが可能となる。
配線17a, 17bを埋め込み配線構造としたことによ
り、メモリセルの微細化が可能となる。
配線17a, 17bを埋め込み配線構造としたことによ
り、配線抵抗の低減が図れ、SRAMの動作速度を向上
させることが可能となる。
配線間(ゲート電極7g9,7g10と局所配線17b, 1
7aとの間)を電気的に接続する部材とすることによ
り、局所配線17a, 17bの平面形状を比較的簡単な
矩形状にできるので、そのパターンの設計の容易性およ
び転写精度を向上させることができ、かつ、そのパター
ンを微細化することが可能となる。
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
層目の層間絶縁膜にビット線用の接続孔および配線溝を
同工程で形成した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、その各々を別々のフォトレジスト
パターンをマスクに用いて形成しても良い。
ト線用の配線溝を形成するための第1のフォトレジスト
パターンを形成した後、これをエッチングマスクとし
て、そこから露出する層間絶縁膜をエッチング除去して
ビット線用の配線溝を形成する。この配線溝の深さは層
間絶縁膜の途中位置でも良いし、その底面から下層のシ
リコン窒化膜からなる絶縁膜が露出していても良い。続
いて、キャパシタ用の接続孔およびビット線用の接続孔
を形成するための第2のフォトレジストパターンを層間
絶縁膜上に形成した後、これをエッチングマスクとし
て、そこから露出する層間絶縁膜をエッチング処理によ
って穿孔する。この時、シリコン酸化膜のエッチング速
度の方がシリコン窒化膜のそれよりも速い条件でエッチ
ング処理することで、下層のシリコン窒化膜からなる絶
縁膜がエッチストッパとして機能し半導体基板の主面は
露出しない。最後に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜
の選択性が同じになるようなエッチング条件で、上記第
2のフォトレジストパターンから露出するシリコン窒化
膜からなる絶縁膜を除去する。また、前記実施の形態5
においてもビット線用の配線溝および接続孔を別々のフ
ォトレジストパターンをマスクに用いて形成しても良
い。すなわち、まず、上記と同様に第1のフォトレジス
トパターンを用いて、上記と同様の深さのビット線用の
配線溝を形成する。続いて、ビット線用の接続孔を形成
するための第2のフォトレジストパターンを用いて、シ
リコン酸化膜とシリコン窒化膜の選択性が同じになるよ
うなエッチング条件で、上記第2のフォトレジストパタ
ーンから露出するシリコン窒化膜からなる絶縁膜を除去
する。
形成工程に際して、ビット線の配線部と接続部とを別々
にパターニングしても良い。すなわち、ビット線の配線
部は、平面直線状の真っ直ぐなパターンとし、ビット線
の接続部はその配線部に重なる平面四角形状のパターン
として別々のフォトマスクで転写しても良い。これによ
り、1つのフォトマスクに形成される転写パターンが、
平面直線状だけまたは平面四角形状だけとなるので、そ
のパターンをフォトレジスト膜に制御性良く転写するこ
とができる。したがって、そのパターンの転写精度を向
上させることができ、そのパターンの微細化を推進でき
る。
Mの情報蓄積用のキャパシタの容量絶縁膜を通常の絶縁
膜とした場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、例えばその材料としてPZT等のような強
誘電体材料を用いることで強誘電体メモリを構成するよ
うにしても良い。
Mの情報蓄積用のキャパシタをクラウン型とした場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく種々
変更可能であり、例えばフィン型としても良い。
造の半導体基板を用いた場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、例えば通常の結晶成長で得
られた半導体基板の表面にエピタキシャル層を設けて成
る、いわゆるエピタキシャル基板を用いても良い。この
場合、特に限定されないが、エピタキシャル層の厚さ
は、1μm以下が好ましい。
分離領域を溝型とした場合について説明したが、これに
限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば選
択酸化法等で形成したフィールド絶縁膜による分離構造
としても良い。
の負荷をMIS・FETで構成した場合について説明し
たが、これに限定されるものではなく、その負荷をポリ
シリコン膜で構成しても良い。
なされた発明をその背景となった利用分野であるDRA
MまたはSRAM技術に適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、例えばDRAMお
よび論理回路を同一半導体基板に設けている半導体集積
回路装置等に適用できる。
体基板に設けている半導体集積回路装置において、論理
回路のゲート電極がデュアルゲート構造の場合は、その
MIS・FETを次のように形成する。まず、半導体基
板の主面にフィールド絶縁膜を形成した後、ゲート絶縁
膜を形成しそれを介してゲート電極用のシリコン膜を堆
積する。続いて、nMIS形成領域にイオン注入法によ
り低エネルギー(シリコン膜にのみ注入されるエネルギ
ー)で不純物(ヒ素、アンチモン、リン或いはこれらの
組み合わせ)を注入する。同じマスクを用いて中エネル
ギーでしきい値制御用のチャネル注入を行う。さらに同
じマスクを用いて高エネルギーでPウエル、N型埋込み
層の不純物注入を行う。同様にして別のマスクでPMI
S形成領域にイオン注入法により低エネルギー(シリコ
ン膜にのみ注入されるエネルギー)で不純物(ホウ素)
を注入する。同じマスクを用いて中エネルギーでしきい
値制御用のチャネル注入を行う。さらに同じマスクを用
いて高エネルギーでN型ウエル行う。一方、その論理回
路のゲート電極がポリサイドゲートの場合は、タングス
テンシリサイド等のシリサイド膜あるいはシリコン中の
導電型の異なる不純物のシリサイド膜を介した相互拡散
を防止するためにシリサイド膜とシリコン膜との間に窒
化タングステン膜を介在させた構造とする。また、メタ
ルゲートの場合には、前記実施の形態1〜6と同様にし
て形成する。これ以降は、前記実施の形態1〜6と同様
にして形成する。
i・Ge)膜の場合は、次のようにする。まず、上記の
ようにフィールド絶縁膜およびゲート絶縁膜を形成した
後、そのゲート絶縁膜上にゲート電極用のシリコン・ゲ
ルマ(SiGe)膜を堆積する。このシリコン・ゲルマ
膜はnMISおよびpMISの同時形成に最適な中間の
仕事関数を持っているのでデュアルゲート電極のような
ポリシリコン膜への不純物注入をする必要がない。続い
て、上述のデュアルゲート電極の場合と同じように、n
MIS形成領域およびpMIS形成領域に不純物を注入
する。ここで、ゲート電極がポリサイドの場合には、タ
ングステンシリサイド等のシリサイド膜あるいはゲルマ
ニウムがシリサイド膜中に拡散を防止するためにシリサ
イド膜とポリシリコン膜との間に窒化タングステン膜を
介在させた構造とする。メタルゲートの場合は、前記実
施の形態1〜6と同じである。これ以降は、前記実施の
形態1〜6と同様にして形成する。なお、このような場
合においては、ウエル形成やしきい値制御用の不純物注
入を前記実施の形態1〜6と同様に行っても良い。これ
らの場合(ゲート電極がデュアルゲートの場合またはシ
リコン・ゲルマ膜の場合)は、フォトマスクの枚数を減
らすことができる。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
接続部とを同一工程時に形成した導電性部材で埋め込み
形成することにより、その配線部と接続部との間の接触
抵抗を無くすことができるので、ビット線における寄生
抵抗を低減することが可能となる。この結果、ビット線
を有する半導体集積回路装置の低電圧動作や高速動作が
可能となる。
形成された配線溝に埋め込まれた構成なので、ビット線
BLによる段差が生じないので、これを被覆する絶縁膜
の上面にも段差が反映されず、その絶縁膜の上面を容易
に平坦化することが可能となる。この結果、下地段差に
起因する導体膜のエッチング残りやそれに起因する短絡
不良の発生を防止することが可能となる。
埋め込むことで形成することにより、ビット線の微細化
を推進することができる。特に、幅広の配線溝を形成し
た後、さらにその側面に側壁絶縁膜を形成することによ
り、配線溝の線幅を微細化することができる。この結
果、ビット線と、情報蓄積用容量素子の蓄積ノードとの
距離を広げることが可能となる。
構成する配線の配線溝を、ビット線の配線溝と同時に形
成し、かつ、その各々の配線溝を同じ導電性部材で埋め
込むことにより、半導体集積回路装置の製造工程数を低
減することが可能となる。
ート電極のパターンと、それ以外のトランジスタのゲー
ト電極のパターンとを、それぞれ別々の露光処理で転写
することにより、それぞれのゲート電極のパターン転写
に最適な露光処理で露光ができるので、それぞれのゲー
ト電極の加工精度を向上させることができ、その各々の
ゲート電極の微細化を推進することが可能となる。
れた接続孔内に第2の導電性部材を埋め込み、その接続
孔から露出する互いに離間した複数の第1の導電性部材
同士を電気的に接続することにより、その第1の導電性
部材の各々の平面形状を比較的簡単な形状とすることが
できるので、そのパターンの設計の容易性および転写精
度を向上させることができ、かつ、そのパターンを微細
化することが可能となる。
置の要部断面図である。
る。
る要部断面図である。
程中における要部断面図である。
工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
例を説明するための製造工程中における半導体集積回路
装置の要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
造工程中における要部断面図である。
路装置の製造工程中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
路装置の製造工程中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
路装置の要部断面図である。
A1 −A1 線に対応する要部断面図である。
A2 −A2 線に対応する要部断面図である。
B1 −B1 線に対応する要部断面図である。
B2 −B2 線に対応する要部断面図である。
B3 −B3 線に対応する要部断面図である。
路装置の製造工程中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
中における要部断面図である。
路装置の要部断面図である。
おける要部断面図である。
中における要部断面図である。
路装置の要部平面図である。
ラグ 16b1,16d1 接続部 16b2,16d2 配線部 17, 17a, 17b 局所配線 18a 下部電極 18a1 第1の導体膜 18a2 第2の導体膜 18b 容量絶縁膜 18c 上部電極 18c1 導体膜 18c2 第2の導体膜 19a〜19d 第1層配線 20a〜21i 接続孔 21a〜21i プラグ 22 第2層配線 23a, 23b 接続孔 24a, 24b プラグ 25 表面保護膜 26 パッド膜 27 絶縁膜 28a〜28k, 28m, 28n, 28p〜28u フ
ォトレジストパターン 29 絶縁膜 30 キャパシタ孔(容量素子孔) 31 サイドウォール 32 接続孔 33 絶縁膜 34 導体膜 35 接続孔 36 SOG膜 37N1 〜37N3 半導体領域 38P1,38P2 半導体領域 BL ビット線 BL1,BL2 ビット線 BP ボンディングパッド Qs メモリセル選択MIS・FET C キャパシタ(情報蓄積用容量素子) Qp pチャネル型のMIS・FET Qn nチャネル型のMIS・FET LD,Ls1 〜Ls4 活性領域 Vss 基準電圧用配線 Vcc 電源電圧用配線 M メモリセル領域 P 周辺回路領域
Claims (35)
- 【請求項1】 メモリセル選択トランジスタと、これに
直列に接続された情報蓄積用容量素子とで構成される複
数のメモリセルを半導体基板に設けている半導体集積回
路装置の製造方法であって、(a)前記半導体基板に平
面孤立矩形状の第1領域を形成する工程、(b)前記第
1領域に対し交差する方向に延びるワード線を半導体基
板上に形成する工程、(c)前記第1領域に前記メモリ
セル選択トランジスタのソースおよびドレイン用の一対
の半導体領域を前記ワード線直下のチャネル領域を挟ん
で形成する工程、(d)前記(a)〜(c)工程により
形成されたメモリセル選択トランジスタを覆う第1の層
間絶縁膜を形成する工程、(e)前記第1の層間絶縁膜
に、ビット線用の配線溝と、前記ビット線用の配線溝の
一部であって前記ビット線用の配線溝の延在方向に対し
て平面的に交差する方向に延び、前記メモリセル選択ト
ランジスタの一方の半導体領域に平面的に重なる領域
に、そのビット線用の配線溝に一体的につながり、か
つ、前記メモリセル選択トランジスタの一方の半導体領
域が露出されるビット線用の接続孔とを形成する工程、
(f)前記ビット線用の配線溝およびビット線用の接続
孔に導電性部材を埋め込み、ビット線用の配線溝内にお
ける配線部と、ビット線用の接続孔内における接続部と
が一体的に成形されてなるビット線を形成する工程、
(g)前記ビット線よりも上方に、前記メモリセル選択
トランジスタの他方の半導体領域と電気的に接続される
情報蓄積用容量素子を形成する工程を有することを特徴
とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、 前記第1の層間絶縁膜は、下地の段差を反映するように
被着された第1の絶縁膜上に、その第1の絶縁膜に対す
るエッチング選択比を相対的に高くできる材料からなる
第2の絶縁膜を被着してなり、 前記ビット線用の配線溝およびビット線用の接続孔の形
成工程は、前記第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とのエッチ
ング選択比を高くした状態でのエッチング処理工程を有
することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、 前記ビット線用の配線溝およびビット線用の接続孔は、
同じマスク膜をエッチングマスクとして形成することを
特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項4】 請求項3記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、 前記ビット線用の配線溝およびビット線用の接続孔を形
成する際に、同じマスク膜を用いて前記情報蓄積用容量
素子用の接続孔を形成することを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。 - 【請求項5】 請求項4記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、 前記ビット線用の配線溝、ビット線用の接続孔および情
報蓄積用容量素子用の接続孔を導電性部材で埋め込み、
前記ビット線と情報蓄積用容量素子用のプラグとを形成
することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、 前記ビット線と情報蓄積用容量素子用のプラグとを形成
する際に、 前記ビット線用の配線溝、ビット線用の接続孔および情
報蓄積用容量素子用の接続孔を形成した後、それらを埋
め込むように第1の層間絶縁膜上に導電性部材を被着す
る工程と、前記導電性部材が前記ビット線用の配線溝、
ビット線用の接続孔および情報蓄積用容量素子用の接続
孔内に残るように、前記導電性部材を化学機械研磨処理
によって削る工程とを有することを特徴とする半導体集
積回路装置の製造方法。 - 【請求項7】 請求項5記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、 前記ビット線および情報蓄積用容量素子用のプラグの形
成工程後、前記第1の層間絶縁膜上全面に第3の絶縁膜
を被着する工程と、 前記第3の絶縁膜上に、第3の絶縁膜に対するエッチン
グ選択比を相対的に高くできる材料からなる第4の絶縁
膜を被着する工程と、 前記第4の絶縁膜に、前記第3の絶縁膜をエッチングス
トッパとして機能させて、第3の絶縁膜の上面が露出さ
れるような前記情報蓄積用容量素子形成用の容量素子孔
を形成する工程と、 前記第4の絶縁膜上および容量素子孔の内面に、前記情
報蓄積容量素子の下部電極を形成するための第1の下部
電極用導電性部材を被着する工程と、 前記第1の下部電極用導電性部材上に、下地の段差を反
映するように第5の絶縁膜を被着した後、これをエッチ
バックすることで前記容量素子孔内における第1の下部
電極用導電性部材の側面に第5の絶縁膜からなる側壁絶
縁膜を形成する工程と、 前記側壁絶縁膜をエッチングマスクとして、そこから露
出する第1の下部電極用導電性部材をエッチング除去し
た後、側壁絶縁膜および残された第1の下部電極用導電
性部材をエッチングマスクとして、そこから露出する第
3の絶縁膜を除去して前記情報蓄積用容量素子のプラグ
の上面が露出する情報蓄積用容量素子の第2の接続孔を
形成する工程と、 前記第3の絶縁膜をエッチングストッパとして機能させ
て、前記側壁絶縁膜および前記第4の絶縁膜をエッチン
グ除去した後、第3の絶縁膜上に前記第1の下部電極用
導電性部材を被覆するように第2の下部電極用導電性部
材を被着する工程と、 前記第2の下部電極用導電性部材をエッチバックするこ
とにより前記情報蓄積用容量素子の第2の接続孔の側面
に形成された接続部を通じて前記情報蓄積用容量素子用
のプラグと電気的に接続される下部電極を形成する工程
とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。 - 【請求項8】 請求項2記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、 前記ビット線用の配線溝およびビット線用の接続孔は、
それぞれ別々のマスク膜をエッチングマスクとして形成
することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項9】 請求項8記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、 前記ビット線用の接続孔を形成する際に、同じマスク膜
を用いて前記情報蓄積用容量素子用の接続孔を形成する
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項10】 請求項2記載の半導体集積回路装置の
製造方法において、 前記ビット線用の配線溝およびビット線用の接続孔を導
電性部材で埋め込み、前記ビット線を形成する工程と、 前記ビット線形成工程後、前記第1の層間絶縁膜上全面
に第3の絶縁膜を被着する工程と、 前記第3の絶縁膜上に、第3の絶縁膜に対するエッチン
グ選択比を相対的に高くできる材料からなる第4の絶縁
膜を被着する工程と、 前記第4の絶縁膜上に、第4の絶縁膜に対するエッチン
グ選択比を相対的に高くできる材料からなるストッパ膜
を被着する工程と、 前記第4の絶縁膜およびストッパ膜に、前記第3の絶縁
膜をエッチングストッパとして機能させて、第3の絶縁
膜の上面が露出されるような前記情報蓄積用容量素子形
成用の容量素子孔を形成する工程と、 前記ストッパ膜上および容量素子孔の内面に、前記情報
蓄積容量素子の下部電極を形成するための第1の下部電
極用導電性部材を被着する工程と、 前記第1の下部電極用導電性部材上に、下地の段差を反
映するように第5の絶縁膜を被着した後、これをエッチ
バックすることで前記容量素子孔内における第1の下部
電極用導電性部材の側面に第5の絶縁膜からなる側壁絶
縁膜を形成する工程と、 前記側壁絶縁膜をエッチングマスクとして、そこから露
出する第1の下部電極用導電性部材をエッチング除去し
た後、側壁絶縁膜、残された第1の下部電極用導電性部
材およびストッパ膜をエッチングマスクとして、そこか
ら露出する第3の絶縁膜および第1の絶縁膜を除去して
前記メモリセル選択トランジスタの一方の半導体領域が
露出する情報蓄積用容量素子の接続孔を形成する工程
と、 前記ストッパ膜上および容量素子孔内に前記第1の下部
電極用導電性部材を被覆し、前記情報蓄積用容量素子の
接続孔を埋め込むように第2の下部電極用導電性部材を
被着し、さらに、これをエッチバックすることにより前
記情報蓄積用容量素子用の接続孔を通じて前記メモリセ
ル選択トランジスタの一方の半導体領域と電気的に接続
される下部電極を形成する工程とを有することを特徴と
する半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項11】 請求項1記載の半導体集積回路装置の
製造方法において、 前記第1の層間絶縁膜は、下地の段差を反映するように
被着された第1の絶縁膜上に、その第1の絶縁膜に対す
るエッチング選択比を相対的に高くできる材料からなる
第2の絶縁膜を介して第2の絶縁膜に対するエッチング
選択比を相対的に高くできる材料からなる第3の絶縁膜
を被着してなり、 前記ビット線用の配線溝およびビット線用の接続孔の形
成工程は、前記第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とのエッチ
ング選択比を高くした状態でのエッチング処理工程を有
することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項12】 請求項11記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、 前記ビット線用の配線溝およびビット線用の接続孔は、
同じマスク膜をエッチングマスクとして形成することを
特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項13】 請求項12記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、 前記ビット線用の配線溝およびビット線用の接続孔を形
成する際に、同じマスク膜を用いて前記情報蓄積用容量
素子用の接続孔を形成することを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。 - 【請求項14】 請求項13記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、 前記ビット線用の配線溝、ビット線用の接続孔および情
報蓄積用容量素子用の接続孔を導電性部材で埋め込み、
前記ビット線と情報蓄積用容量素子用のプラグとを形成
することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項15】 請求項14記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、 前記ビット線および情報蓄積用容量素子用のプラグを形
成する際に、 前記ビット線用の配線溝、ビット線用の接続孔および情
報蓄積用容量素子用の接続孔を形成した後、それらを埋
め込むように第1の層間絶縁膜上に導電性部材を被着す
る工程と、前記導電性部材が前記ビット線用の配線溝、
ビット線用の接続孔および情報蓄積用容量素子用の接続
孔内に残るように、前記導電性部材を化学機械研磨処理
によって削る工程とを有することを特徴とする半導体集
積回路装置の製造方法。 - 【請求項16】 請求項14記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、 前記ビット線および情報蓄積用容量素子用のプラグの形
成工程後、前記第3の絶縁膜上全面に、第3の絶縁膜に
対するエッチング選択比を相対的に高くできる材料から
なる第4の絶縁膜を被着する工程と、 前記第4の絶縁膜に、前記第3の絶縁膜をエッチングス
トッパとして機能させて、第3の絶縁膜および前記情報
蓄積用容量素子のプラグの上面が露出されるような前記
情報蓄積用容量素子形成用の容量素子孔を形成する工程
と、 前記第4の絶縁膜上および容量素子孔の内面に、前記情
報蓄積容量素子の下部電極を形成するための第1の下部
電極用導電性部材を被着する工程と、 前記第1の下部電極用導電性部材上に、その第6の絶縁
膜を被着した後、それが容量素子孔内のみに残されるよ
うに除去した後、その残された第6の絶縁膜をエッチン
グマスクとして前記第4の絶縁膜上の第1の下部電極用
導電性部材を除去することにより下部電極を形成する工
程とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製
造方法。 - 【請求項17】 請求項16記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、 前記下部電極形成後、前記第3の絶縁膜をエッチングス
トッパとして、前記第4絶縁膜を除去した後、前記下部
電極の表面に容量絶縁膜を形成し、さらにその表面に上
部電極を形成して情報蓄積用容量素子を形成する工程を
有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。 - 【請求項18】 請求項16記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、 前記情報蓄積用容量素子形成用の容量素子孔を形成した
後、そこから露出する第3の絶縁膜をエッチング除去
し、前記情報蓄積用容量素子用のプラグの上部を露出さ
せ、その後、前記第4の絶縁膜上および容量素子孔の内
面に、前記情報蓄積容量素子の下部電極を形成するため
の第1の下部電極用導電性部材を被着する工程を有する
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項19】 請求項11記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、 前記ビット線用の配線溝およびビット線用の接続孔を導
電性部材で埋め込み、前記ビット線を形成する工程と、 前記ビット線形成工程後、前記第3の絶縁膜上全面に、
第3の絶縁膜に対するエッチング選択比を相対的に高く
できる材料からなる第4の絶縁膜を被着する工程と、 前記第4の絶縁膜上に、第4の絶縁膜に対するエッチン
グ選択比を相対的に高くできる材料からなるストッパ膜
を被着する工程と、 前記第4の絶縁膜およびストッパ膜に、前記第3の絶縁
膜をエッチングストッパとして機能させて、第3の絶縁
膜の上面が露出されるような前記情報蓄積用容量素子形
成用の容量素子孔を形成する工程と、 前記ストッパ膜上および容量素子孔の内面に、前記情報
蓄積容量素子の下部電極を形成するための第1の下部電
極用導電性部材を被着する工程と、 前記第1の下部電極用導電性部材上に、下地の段差を反
映するように第5の絶縁膜を被着した後、これをエッチ
バックすることで前記容量素子孔内における第1の下部
電極用導電性部材の側面に第5の絶縁膜からなる側壁絶
縁膜を形成する工程と、 前記側壁絶縁膜をエッチングマスクとして、そこから露
出する第1の下部電極用導電性部材をエッチング除去し
た後、側壁絶縁膜、残された第1の下部電極用導電性部
材およびストッパ膜をエッチングマスクとして、そこか
ら露出する第3の絶縁膜および第1の絶縁膜を除去して
前記メモリセル選択トランジスタの一方の半導体領域が
露出する情報蓄積用容量素子の接続孔を形成する工程
と、 前記ストッパ膜上および容量素子孔内に前記第1の下部
電極用導電性部材を被覆し、前記情報蓄積用容量素子の
接続孔を埋め込むように第2の下部電極用導電性部材を
被着する工程と、 前記第2の下部電極用導電性部材およびその下層のスト
ッパ膜をエッチバックすることにより、前記情報蓄積用
容量素子用の接続孔内に残された第2の下部電極用導電
性部材を通じて前記メモリセル選択トランジスタの一方
の半導体領域と電気的に接続される下部電極を形成する
工程とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の
製造方法。 - 【請求項20】 請求項1記載の半導体集積回路装置の
製造方法において、 前記(e)工程に際し、前記第1の層間絶縁膜において
メモリの周辺回路領域に、配線用溝と、前記配線用溝に
接続され、その周辺回路用の素子に電気的に接続される
配線用接続孔とを形成する工程 前記(f)工程に際して、前記配線用溝および配線用接
続孔に導電性部材を埋め込み、配線用溝内における配線
部と配線用接続孔内における接続部とが一体的に成形さ
れてなる配線を形成する工程を有することを特徴とする
半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項21】 請求項1記載の半導体集積回路装置の
製造方法において、 前記メモリセル選択トランジスタのゲート電極のパター
ンと、それ以外の他のトランジスタのゲート電極のパタ
ーンとを、それぞれ別々の露光処理によって転写する工
程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。 - 【請求項22】 請求項1記載の半導体集積回路装置の
製造方法において、 前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜に、その下層
において、同層または異層に設けられ、かつ、互いに離
間する複数の第1の導電性部材が露出する接続孔を穿孔
する工程と、 前記接続孔内に第2の導電性部材を埋め込み、前記互い
に離間する複数の第1の導電性部材同士を電気的に接続
する工程とを有することを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。 - 【請求項23】 請求項1記載の半導体集積回路装置の
製造方法において、 前記第1の層間絶縁膜は、下地の段差を反映するように
被着された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に対する
エッチング選択比を相対的に高くできる材料からなる第
2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に対するエッチング選
択比を相対的に高くできる材料からなる第7の絶縁膜
と、前記前記第7の絶縁膜に対するエッチング選択比を
相対的に高くできる材料からなる第8の絶縁膜とを下層
から順に被着してなり、 前記ビット線用の配線溝の形成工程は、その配線溝形成
用のマスク膜をエッチングマスクとして、前記第7の絶
縁膜と第8の絶縁膜とのエッチング選択比を高くした状
態でのエッチング処理を施す工程を有し、 前記ビット線用の接続孔の形成工程は、その接続孔形成
用のマスク膜をエッチングマスクとして、前記第1の絶
縁膜と第2の絶縁膜とのエッチング選択比を高くした状
態でのエッチング処理を施す工程を有することを特徴と
する半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項24】 メモリセル選択トランジスタと、これ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とで構成される
複数のメモリセルを半導体基板に設けている半導体集積
回路装置の製造方法であって、(a)前記半導体基板に
メモリセル選択トランジスタを形成する工程、(b)前
記メモリセル選択トランジスタおよびそれ以外のトラン
ジスタを被覆する第1の層間絶縁膜を形成する工程、
(c)前記第1の層間絶縁膜上にストッパ膜を被着する
工程、(d)前記ストッパ膜および第1の層間絶縁膜に
前記メモリセル選択トランジスタの一方の半導体領域が
露出する情報蓄積用容量素子用の接続孔を形成した後、
その内部に導電性部材を埋め込み情報蓄積用容量素子用
のプラグを形成する工程、(e)前記ストッパ膜上に、
ストッパ膜に対するエッチング選択比を高くできる材料
からなる容量素子形成用絶縁膜を被着する工程、(f)
前記容量素子形成用絶縁膜に、前記ストッパ膜をエッチ
ングストッパとして、そのストッパ膜および前記情報蓄
積用容量素子のプラグの上面が露出するような前記情報
蓄積用容量素子形成用の容量素子孔を形成する工程、
(g)前記容量素子形成用絶縁膜上および容量素子孔内
面に、前記情報蓄積容量素子の下部電極を形成するため
の第1の下部電極用導電性部材を被着する工程、(h)
前記第1の下部電極用導電性部材上に、その下部電極形
成用絶縁膜を被着した後、それが容量素子孔内のみに残
されるように除去した後、その残された下部電極形成用
絶縁膜をエッチングマスクとして前記容量素子形成用絶
縁膜上の第1の下部電極用導電性部材を除去することに
より下部電極を形成する工程とを有することを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項25】 請求項24記載の半導体集積回路装置
の製造方法において、 前記下部電極形成後、前記ストッパ膜をエッチングスト
ッパとして前記容量素子形成用絶縁膜を除去した後、前
記下部電極の表面に容量絶縁膜を形成し、さらにその表
面に上部電極を形成して情報蓄積用容量素子を形成する
工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製
造方法。 - 【請求項26】 メモリセル選択トランジスタと、これ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とで構成される
複数のメモリセルを半導体基板に設けている半導体集積
回路装置の製造方法であって、(a)前記半導体基板に
メモリセル選択トランジスタを形成する工程、(b)前
記メモリセル選択トランジスタおよびそれ以外のトラン
ジスタを被覆する第1の層間絶縁膜を形成する工程、
(c)前記第1の層間絶縁膜上にストッパ膜を被着する
工程、(d)前記ストッパ膜および第1の層間絶縁膜に
前記メモリセル選択トランジスタの一方の半導体領域が
露出する情報蓄積用容量素子用の接続孔を形成した後、
その内部に導電性部材を埋め込み情報蓄積用容量素子用
のプラグを形成する工程、(e)前記ストッパ膜上に、
ストッパ膜に対するエッチング選択比を高くできる材料
からなる容量素子形成用絶縁膜を被着する工程、(f)
前記容量素子形成用絶縁膜に、前記ストッパ膜をエッチ
ングストッパとして、そのストッパ膜および前記情報蓄
積用容量素子のプラグの上面が露出するような前記情報
蓄積用容量素子形成用の容量素子孔を形成する工程、
(g)前記容量素子孔から露出するストッパ膜をエッチ
ング除去し、前記情報蓄積用容量素子用のプラグの上部
を露出させる工程、(h)前記(g)工程の後、前記容
量素子形成用絶縁膜上および容量素子孔内面に、前記情
報蓄積容量素子の下部電極を形成するための第1の下部
電極用導電性部材を被着する工程、(i)前記第1の下
部電極用導電性部材上に、その下部電極形成用絶縁膜を
被着した後、それが容量素子孔内のみに残されるように
除去した後、その残された下部電極形成用絶縁膜をエッ
チングマスクとして前記容量素子形成用絶縁膜上の第1
の下部電極用導電性部材を除去することにより下部電極
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。 - 【請求項27】 メモリセル選択トランジスタと、これ
に直列に接続された筒型の情報蓄積用容量素子とで構成
される複数のメモリセルを半導体基板に設けている半導
体集積回路装置の製造方法であって、 前記情報蓄積用容量素子の下部電極形成用の導電性部材
を形成した後、その側面に側壁膜を形成し、その側壁膜
をエッチングマスクとして前記下部電極形成用の導電性
部材の底部中央から下層に延びる接続孔を形成する工程
を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。 - 【請求項28】 メモリセル選択トランジスタと、これ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とで構成される
複数のメモリセルを半導体基板に設けている半導体集積
回路装置の製造方法であって、(a)前記半導体基板に
メモリセル選択トランジスタを形成する工程、(b)前
記メモリセル選択トランジスタおよびそれ以外のトラン
ジスタを被覆する第1の層間絶縁膜を形成する工程、
(c)前記第1の層間絶縁膜上に第1のストッパ膜を被
着する工程、(d)前記第1のストッパ膜上に、それに
対するエッチング選択比を高くできる材料からなる容量
素子形成用絶縁膜を被着する工程、(e)前記容量素子
形成用絶縁膜上に第2のストッパ膜を被着する工程と、
(f)前記容量素子形成用絶縁膜および第2のストッパ
膜に、前記第1のストッパ膜をエッチングストッパとし
て、その第1のストッパ膜の上面が露出するような前記
情報蓄積用容量素子形成用の容量素子孔を形成する工
程、(g)前記第2のストッパ膜上および容量素子孔内
面に、前記情報蓄積容量素子の下部電極を形成するため
の第1の下部電極用導電性部材を被着する工程、(h)
前記第1の下部電極用導電性部材上に、下地の段差を反
映するように絶縁膜を被着した後、これをエッチバック
することで前記容量素子孔内における第1の下部電極用
導電性部材の側面にその絶縁膜からなる側壁絶縁膜を形
成する工程、(i)前記側壁絶縁膜をエッチングマスク
として、そこから露出する第1の下部電極用導電性部材
をエッチング除去した後、側壁絶縁膜、残された第1の
下部電極用導電性部材および第2のストッパ膜をエッチ
ングマスクとして、そこから露出する第1の層間絶縁膜
を除去して前記メモリセル選択トランジスタの一方の半
導体領域が露出する情報蓄積用容量素子の接続孔を形成
する工程、(j)前記第2のストッパ膜上および容量素
子孔内に、前記第1の下部電極用導電性部材を被覆し、
かつ、前記情報蓄積用容量素子の接続孔を埋め込むよう
に第2の下部電極用導電性部材を被着する工程、(k)
前記第2の下部電極用導電性部材およびその下層の第2
のストッパ膜をエッチバックすることにより、前記情報
蓄積用容量素子用の接続孔内に残された第2の下部電極
用導電性部材を通じて前記メモリセル選択トランジスタ
の一方の半導体領域と電気的に接続される下部電極を形
成する工程を有することを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。 - 【請求項29】 メモリセル選択トランジスタと、これ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とで構成される
複数のメモリセルを半導体基板に設けている半導体集積
回路装置の製造方法であって、(a)前記半導体基板に
メモリセル選択トランジスタおよびそれ以外のトランジ
スタを形成する工程、(b)前記メモリセル選択トラン
ジスタおよびそれ以外のトランジスタを被覆する第1の
層間絶縁膜を形成する工程、(c)第1の層間絶縁膜に
前記メモリセル選択トランジスタの一方の半導体領域が
露出する情報蓄積用容量素子用の第1の接続孔を形成し
た後、その内部に導電性部材を埋め込み情報蓄積用容量
素子用のプラグを形成する工程、(d)前記第1の層間
絶縁膜上に前記情報蓄積用容量素子用のプラグを覆うス
トッパ膜を被着する工程、(e)前記ストッパ膜上に、
ストッパ膜に対するエッチング選択比を高くできる材料
からなる容量素子形成用絶縁膜を被着する工程、(f)
前記容量素子形成用絶縁膜に、前記ストッパ膜をエッチ
ングストッパとして、そのストッパ膜の上面が露出する
ような前記情報蓄積用容量素子形成用の容量素子孔を形
成する工程、(g)前記容量素子形成用絶縁膜上および
容量素子孔内面に、前記情報蓄積容量素子の下部電極を
形成するための第1の下部電極用導電性部材を被着する
工程、(h)前記第1の下部電極用導電性部材上に、下
地の段差を反映するように絶縁膜を被着した後、これを
エッチバックすることで前記容量素子孔内における第1
の下部電極用導電性部材の側面にその絶縁膜からなる側
壁絶縁膜を形成する工程と、(i)前記側壁絶縁膜をエ
ッチングマスクとして、そこから露出する第1の下部電
極用導電性部材をエッチング除去した後、側壁絶縁膜お
よび残された第1の下部電極用導電性部材をエッチング
マスクとして、そこから露出するストッパ膜を除去して
前記情報蓄積用容量素子のプラグの上面が露出する情報
蓄積用容量素子の第2の接続孔を形成する工程と、
(j)前記ストッパ膜をエッチングストッパとして、前
記側壁絶縁膜および前記容量素子形成用絶縁膜をエッチ
ング除去した後、前記ストッパ膜上に前記第1の下部電
極用導電性部材を被覆するように第2の下部電極用導電
性部材を被着する工程と、(k)前記第2の下部電極用
導電性部材をエッチバックすることにより前記情報蓄積
用容量素子の第2の接続孔の側面に形成された接続部を
通じて前記情報蓄積用容量素子用のプラグと電気的に接
続される下部電極を形成する工程とを有することを特徴
とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項30】 メモリセル選択トランジスタと、これ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とで構成される
複数のメモリセルを半導体基板に設けている半導体集積
回路装置の製造方法であって、 前記メモリセル選択トランジスタのゲート電極のパター
ンと、それ以外の他のトランジスタのゲート電極のパタ
ーンとを、それぞれ別々の露光処理によって転写する工
程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。 - 【請求項31】 半導体基板上に形成された層間絶縁膜
に、その下層において、同層または異層に設けられ、か
つ、互いに離間する複数の第1の導電性部材が露出する
接続孔を穿孔する工程と、 前記接続孔内に第2の導電性部材を埋め込み、前記互い
に離間する複数の第1の導電性部材同士を電気的に接続
する工程とを有することを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。 - 【請求項32】 メモリセル選択トランジスタと、これ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とで構成される
複数のメモリセルを半導体基板に設けている半導体集積
回路装置であって、(a)前記半導体基板に設けられた
平面孤立矩形状の第1領域と、(b)前記半導体基板上
において前記第1領域に対し交差する方向に延びるワー
ド線と、(c)前記第1領域において、前記ワード線直
下のチャネル領域を挟んで形成されたソースおよびドレ
イン用の一対の半導体領域を有する前記メモリセル選択
トランジスタと、(d)前記メモリセル選択トランジス
タを覆う第1の層間絶縁膜と、(e)前記第1の層間絶
縁膜に設けられたビット線用の配線溝と、(f)前記第
1の層間絶縁膜において、前記ビット線用の配線溝の一
部であって前記ビット線用の配線溝の延在方向に対して
平面的に交差する方向に延び、前記メモリセル選択トラ
ンジスタの一方の半導体領域に平面的に重なる領域に設
けられ、そのビット線用の配線溝に一体的につながり、
かつ、前記メモリセル選択トランジスタの一方の半導体
領域が露出されるビット線用の接続孔と、(g)前記ビ
ット線用の配線溝およびビット線用の接続孔に埋め込ま
れた導電性部材からなるビット線と、(h)前記ビット
線よりも上方に設けられ、前記メモリセル選択トランジ
スタの他方の半導体領域と電気的に接続される情報蓄積
用容量素子とを有することを特徴とする半導体集積回路
装置。 - 【請求項33】 メモリセル選択トランジスタと、これ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とで構成される
複数のメモリセルを半導体基板に設けている半導体集積
回路装置であって、(a)前記半導体基板に設けられた
平面孤立矩形状の第1領域と、(b)前記半導体基板上
において前記第1領域に対し交差する方向に延びるワー
ド線と、(c)前記第1領域において、前記ワード線直
下のチャネル領域を挟んで形成されたソースおよびドレ
イン用の一対の半導体領域を有する前記メモリセル選択
トランジスタと、(d)前記メモリセル選択トランジス
タを覆う第1の層間絶縁膜と、(e)前記第1の層間絶
縁膜に設けられたビット線用の配線溝と、(f)前記第
1の層間絶縁膜において、前記ビット線用の配線溝の一
部であって前記ビット線用の配線溝の延在方向に対して
平面的に交差する方向に延び、前記メモリセル選択トラ
ンジスタの一方の半導体領域に平面的に重なる領域に設
けられ、そのビット線用の配線溝に一体的につながり、
かつ、前記メモリセル選択トランジスタの一方の半導体
領域が露出されるビット線用の接続孔と、(g)前記ビ
ット線用の配線溝およびビット線用の接続孔に埋め込ま
れた導電性部材からなるビット線と、(h)前記ビット
線よりも上方に設けられ、前記メモリセル選択トランジ
スタの他方の半導体領域と電気的に接続される情報蓄積
用容量素子とを有し、 前記ビット線用配線溝は、前記第1の層間絶縁膜の厚さ
方向の途中位置に設けられ、その上下の絶縁膜に対する
エッチング選択比を高くできる材料からなる絶縁膜を底
面とするように形成されたことを特徴とする半導体集積
回路装置。 - 【請求項34】 メモリセル選択トランジスタと、これ
に直列に接続された情報蓄積用容量素子とで構成される
複数のメモリセルを半導体基板に設けている半導体集積
回路装置であって、 前記情報蓄積用容量素子の下部電極と、前記メモリセル
選択トランジスタの一方の半導体領域とは、その間に設
けたれた導電性部材を通じて電気的に接続される構造を
備え、前記導電性部材の上部が、前記下部電極の底部に
突き出していることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項35】 半導体基板上に形成された互いに離間
する複数の第1の導電性部材と、その上層の層間絶縁膜
と、前記層間絶縁膜に形成され、前記互いに離間する複
数の第1の導電性部材が露出する接続孔と、 前記接続孔内に埋め込まれ、前記互いに離間する複数の
第1の導電性部材同士を電気的に接続する第2の導電性
部材とを有することを特徴とする半導体集積回路装置。
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