JP2003303901A - Integrated semiconductor circuit device and method for manufacturing the same - Google Patents

Integrated semiconductor circuit device and method for manufacturing the same

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JP2003303901A
JP2003303901A JP2002104755A JP2002104755A JP2003303901A JP 2003303901 A JP2003303901 A JP 2003303901A JP 2002104755 A JP2002104755 A JP 2002104755A JP 2002104755 A JP2002104755 A JP 2002104755A JP 2003303901 A JP2003303901 A JP 2003303901A
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昌弘 茂庭
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Teruaki Kisu
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Hideyuki Matsuoka
秀行 松岡
Takeshi Tabata
剛 田畑
Satoru Haga
覚 芳賀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precise a integrated semiconductor circuit device, such a DRAM, and to improve the performance level of the device. <P>SOLUTION: A horizontal n-channel MISFET is formed in the peripheral circuit region, a silicon oxide film 23 is formed above, then in the memory cell area MA that locates above the film 23, there are formed vertical data transfer MISFETQs having semiconductor poles comprising n-type polycrystalline silicon films 41, undoped polycrystalline silicon films 43, and n-type polycrystalline silicon films 47, where silicon nitride films 46, 42 are formed on the upper and lower sides of the undoped polycrystalline silicon films 43 respectively, silicon oxide films 53 formed on sidewalls of the semiconductor poles are gate insulating films, and n-type polycrystalline silicon films 55, 57 are gate electrodes, and data storage capacitance elements C are formed at the upper part of the n-type polycrystalline silicon films 47. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造技術に関し、特に、DRAM(Dynami
c Random Access Memory)等に代表される情報転送用M
ISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Ef
fect Transistor)と情報蓄積用容量素子が直列に接続
されたメモリセルを有する半導体集積回路装置に適用し
て有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and its manufacturing technology, and more particularly to a DRAM (Dynami
c Random Access Memory) and other information transfer M
ISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Ef
The present invention relates to a technique effectively applied to a semiconductor integrated circuit device having a memory cell in which an effect transistor) and an information storage capacitive element are connected in series.

【0002】[0002]

【従来の技術】DRAM等のメモリセルは、前述したよ
うに、情報転送用MISFETと情報蓄積用容量素子が
直列に接続された構成を有する。
2. Description of the Related Art As described above, a memory cell such as a DRAM has a structure in which an information transfer MISFET and an information storage capacitive element are connected in series.

【0003】このようなメモリセルを有する半導体集積
回路装置は、微細化や特性の向上が要求され、これらに
ついて種々の検討がなされている。
Semiconductor integrated circuit devices having such memory cells are required to be miniaturized and have improved characteristics, and various studies have been made on these.

【0004】例えば、特開平5−110019号公報に
は、DRAMを構成する各メモリセルをできるだけ小型
化するため、MOS構造トランジスタを縦型とした半導
体装置が開示されている。
For example, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-110019 discloses a semiconductor device in which a MOS structure transistor is a vertical type in order to make each memory cell constituting a DRAM as small as possible.

【0005】また、特開平11−87541号公報に
は、メモリの読み出し書き込み時間を劣化させることな
くメモリノードからの漏れ電流を低減する等のために、
電荷障壁構造を有するトランジスタを用いた半導体装置
が開示されている。
Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-87541 discloses that leakage current from a memory node can be reduced without deteriorating the read / write time of the memory.
A semiconductor device using a transistor having a charge barrier structure is disclosed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、DRA
M等の半導体集積回路装置の研究・開発に従事してお
り、その微細化や特性の向上について検討している。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors
He is engaged in research and development of semiconductor integrated circuit devices such as M, and is studying miniaturization and improvement of characteristics.

【0007】これらの内容は種々多様であり、一概に説
明することは困難であるが、例えば、1)DRAM等の
メモリセルを構成する情報転送用MISFETの構造、
2)情報蓄積用容量素子の構造、3)それらに用いられ
る材料、また、4)メモリセルを駆動させるために必要
な回路(MISFET)の構成等、種々の点について検
討する必要がある。
Although these contents are various and difficult to explain in general, for example, 1) the structure of the MISFET for information transfer which constitutes a memory cell such as DRAM,
It is necessary to study various points such as 2) the structure of the information storage capacitive element, 3) the materials used for them, and 4) the configuration of the circuit (MISFET) necessary for driving the memory cell.

【0008】また、これらの要素は複雑に関係するた
め、各要素を相互に判断しつつ最適な装置構造およびそ
の製造方法を検討する必要がある。
Further, since these elements are involved in a complicated manner, it is necessary to examine the optimum device structure and its manufacturing method while mutually judging each element.

【0009】本発明の目的は、半導体集積回路装置の微
細化もしくは高集積化を図ることにある。
An object of the present invention is to miniaturize or highly integrate a semiconductor integrated circuit device.

【0010】また、本発明の他の目的は、半導体集積回
路装置の高性能化を図ることにある。
Another object of the present invention is to improve the performance of a semiconductor integrated circuit device.

【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
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。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
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。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0013】(1)本発明の半導体集積回路装置は、情
報転送用MISFETと容量素子から成るメモリセルを
有する半導体集積回路装置であって、情報転送用MIS
FETを縦型とし、この縦型MISFETの上部に容量
素子を形成したものである。この縦型MISFETは、
第1半導体層、第2半導体層および第3半導体層が下か
ら形成された半導体柱を有し、第1半導体層と第2半導
体層との境界、および前記第2半導体層と第3半導体層
との境界には、薄い絶縁膜が形成されている。また、こ
の薄い絶縁膜を第2半導体層の中心部に形成してもよ
い。
(1) A semiconductor integrated circuit device of the present invention is a semiconductor integrated circuit device having a memory cell composed of an MISFET for information transfer and a capacitive element, and is an MIS for information transfer.
The FET is a vertical type, and a capacitive element is formed on the vertical MISFET. This vertical MISFET is
A semiconductor pillar having a first semiconductor layer, a second semiconductor layer and a third semiconductor layer formed from below, a boundary between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and the second semiconductor layer and the third semiconductor layer. A thin insulating film is formed at the boundary between and. Further, this thin insulating film may be formed in the central portion of the second semiconductor layer.

【0014】(2)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、半導体基板のメモリセル領域に情報転送
用縦型MISFETと容量素子から成るメモリセルを形
成し、周辺回路領域に周辺回路を構成する横型MISF
ETを形成する半導体集積回路装置の製造方法であっ
て、半導体基板の周辺回路領域に周辺回路を構成する横
型MISFETを形成し、MISFET上部を含む半導
体基板上に絶縁膜を形成した後、絶縁膜上に情報転送用
縦型MISFETを形成するものである。
(2) Further, according to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a memory cell including a vertical MISFET for information transfer and a capacitive element is formed in a memory cell region of a semiconductor substrate, and a peripheral circuit is formed in the peripheral circuit region. Type horizontal MISF
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device for forming an ET, comprising: forming a lateral MISFET forming a peripheral circuit in a peripheral circuit region of a semiconductor substrate; forming an insulating film on the semiconductor substrate including an upper portion of the MISFET; A vertical MISFET for information transfer is formed on the top.

【0015】(3)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、情報転送用縦型MISFETを構成する
半導体柱であって、第1半導体層、第2半導体層および
第3半導体層が下から形成された半導体柱の側壁にゲー
ト絶縁膜を形成した後、前記ゲート絶縁膜を覆う導電性
膜を形成し、前記半導体柱の下方部に延在する配線の表
面を露出させ、その上部にさらに導電性膜を形成するも
のである。
(3) Further, in the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the semiconductor pillar constituting the vertical MISFET for information transfer, wherein the first semiconductor layer, the second semiconductor layer and the third semiconductor layer are After forming a gate insulating film on a sidewall of a semiconductor pillar formed from below, a conductive film covering the gate insulating film is formed to expose a surface of a wiring extending to a lower portion of the semiconductor pillar, and an upper portion thereof is formed. Further, a conductive film is formed.

【0016】(4)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、情報転送用縦型MISFETを構成し、
第1半導体層、第2半導体層および第3半導体層が下か
ら形成された半導体柱を、これらの半導体層の積層膜を
第1方向にエッチングした後、第1方向と直交する第2
方向にエッチングすることによって形成するものであ
る。この第2方向のエッチングの前に、情報転送用縦型
MISFETが形成されるメモリセル領域と周辺回路領
域との間に段差が生じている場合には、この段差を低減
した後、第2方向のエッチングを行うことができる。
(4) Further, in the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a vertical MISFET for information transfer is constituted,
A semiconductor pillar on which a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer are formed from below is etched in a first direction of a laminated film of these semiconductor layers, and then a second pillar orthogonal to the first direction is formed.
It is formed by etching in the direction. Before the etching in the second direction, if there is a step between the memory cell region where the vertical MISFET for information transfer is formed and the peripheral circuit region, after reducing the step, the second direction Can be etched.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.

【0018】(実施の形態1)本発明の実施の形態1で
あるDRAMの製造方法を図1〜図29を用いて工程順
に説明する。図1〜図29は、本発明の実施の形態であ
る半導体集積回路装置(DRAM)の製造方法を示す基
板の要部断面図もしくは要部平面図であり、DRAMの
メモリセルが形成されるメモリセル領域MAもしくは周
辺回路を構成するMISFETが形成される周辺回路領
域PAの状態を示す。
(Embodiment 1) A method of manufacturing a DRAM according to Embodiment 1 of the present invention will be described in the order of steps with reference to FIGS. 1 to 29 are cross-sectional views or plan views of relevant parts of a substrate showing a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device (DRAM) according to an embodiment of the present invention, in which a memory cell of a DRAM is formed. The state of the cell area MA or the peripheral circuit area PA in which MISFETs forming the peripheral circuit are formed is shown.

【0019】まず、半導体基板1の周辺回路領域PA
に、周辺回路を構成するMISFETを形成するのであ
るが、以下、その工程について詳細に説明する。
First, the peripheral circuit area PA of the semiconductor substrate 1
First, the MISFET that forms the peripheral circuit is formed. The process will be described in detail below.

【0020】図1に示すように、半導体基板1上に絶縁
膜として、例えば10nm程度の酸化シリコン膜2aを
熱酸化により形成する。次いで、酸化シリコン膜2a上
に、さらに、絶縁膜として、例えば140nm程度の窒
化シリコン膜2bをCVD(Chemical Vapor Depositio
n)法により形成する。
As shown in FIG. 1, a silicon oxide film 2a of about 10 nm, for example, is formed as an insulating film on the semiconductor substrate 1 by thermal oxidation. Next, a silicon nitride film 2b having a thickness of, for example, about 140 nm is further formed on the silicon oxide film 2a as an insulating film by CVD (Chemical Vapor Depositio).
n) Formed by the method.

【0021】次いで、図2に示すように、図示しないフ
ォトレジスト膜(以下、単に「レジスト膜」という)を
マスクに、周辺回路領域PAの素子分離領域の酸化シリ
コン膜2aおよび窒化シリコン膜2bを除去する。即
ち、周辺回路領域PAの素子形成領域にのみ窒化シリコ
ン膜2b等を残存させる。
Then, as shown in FIG. 2, the silicon oxide film 2a and the silicon nitride film 2b in the element isolation region of the peripheral circuit area PA are masked with a photoresist film (not shown) (hereinafter simply referred to as "resist film") as a mask. Remove. That is, the silicon nitride film 2b and the like are left only in the element formation region of the peripheral circuit area PA.

【0022】次いで、レジスト膜をアッシングにより除
去した後、窒化シリコン膜2b等をマスクに半導体基板
1をエッチングすることにより溝3を形成する。次い
で、溝3の表面に熱酸化により10nm程度の酸化シリ
コン膜を形成し、この酸化シリコン膜を除去することに
より、エッチングの際に生じた欠陥を除去する。次い
で、溝3の内部を含む窒化シリコン膜2b上に、絶縁膜
として例えば500nmの酸化シリコン膜5をCVD法
により堆積する。次いで、例えば、1100℃で、アニ
ール(熱処理)することにより、酸化シリコン膜5をデ
ンシファイした(焼き締めた)後、溝3外部の酸化シリ
コン膜5を例えばCMP(Chemical Mechanical Polish
ing)法により除去することにより、溝3の内部に酸化
シリコン膜5を埋め込む。
Next, after removing the resist film by ashing, the semiconductor substrate 1 is etched using the silicon nitride film 2b or the like as a mask to form the groove 3. Next, a silicon oxide film having a thickness of about 10 nm is formed on the surface of the groove 3 by thermal oxidation, and the silicon oxide film is removed to remove defects generated during etching. Next, on the silicon nitride film 2b including the inside of the groove 3, a silicon oxide film 5 of, eg, 500 nm is deposited as an insulating film by the CVD method. Then, the silicon oxide film 5 is densified (baked) by annealing (heat treatment) at, for example, 1100 ° C., and then the silicon oxide film 5 outside the groove 3 is subjected to, for example, CMP (Chemical Mechanical Polish).
The silicon oxide film 5 is embedded in the groove 3 by removing the silicon oxide film 5 by the ing) method.

【0023】次いで、図3に示すように、酸化シリコン
膜2aおよび窒化シリコン膜2bを除去した後、周辺回
路領域PAの表面に、例えば5nm程度の酸化シリコン
膜2cを熱酸化により形成する。次いで、周辺回路領域
PAの半導体基板1中にB(ホウ素)等のp型不純物を
イオン打ち込みした後、熱処理を施すことにより前記不
純物を拡散させ、p型ウエル7を形成する。なお、図示
はしないが、周辺回路領域PAの半導体基板1中にn型
不純物をイオン打ち込みすることによってn型ウエルを
形成してもよい(図33参照)。
Then, as shown in FIG. 3, after removing the silicon oxide film 2a and the silicon nitride film 2b, a silicon oxide film 2c of, eg, about 5 nm is formed on the surface of the peripheral circuit region PA by thermal oxidation. Then, after p-type impurities such as B (boron) are ion-implanted into the semiconductor substrate 1 in the peripheral circuit area PA, heat treatment is performed to diffuse the impurities to form the p-type well 7. Although not shown, an n-type well may be formed by implanting n-type impurities into the semiconductor substrate 1 in the peripheral circuit area PA (see FIG. 33).

【0024】続いて、図4に示すように、半導体基板1
(p型ウエル7)の表面をHF(フッ酸)等の洗浄液で
洗浄した後、半導体基板1を熱酸化(RTO:rapid th
ermal oxidation)することによってp型ウエル7の表
面に、例えば2.5nm程度のゲート絶縁膜9を形成す
る。次いで、例えば一酸化二窒素(N2O)雰囲気下
で、1050℃の熱処理を施すことにより、ゲート絶縁
膜9を酸窒化する。このように、ゲート絶縁膜9を酸窒
化膜とすることにより、ゲート絶縁膜のホットキャリア
耐性を向上でき、また、絶縁耐性を向上させることがで
きる。
Subsequently, as shown in FIG. 4, the semiconductor substrate 1
After cleaning the surface of the (p-type well 7) with a cleaning solution such as HF (hydrofluoric acid), the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized (RTO: rapid th).
The gate insulating film 9 having a thickness of, for example, about 2.5 nm is formed on the surface of the p-type well 7 by ermal oxidation. Next, the gate insulating film 9 is oxynitrided by performing heat treatment at 1050 ° C. in a dinitrogen monoxide (N 2 O) atmosphere, for example. As described above, by forming the gate insulating film 9 with an oxynitride film, the hot carrier resistance of the gate insulating film can be improved, and the insulation resistance can be improved.

【0025】次いで、ゲート絶縁膜9上に導電性膜とし
て例えばリン(P)などをドープしたn型多結晶シリコ
ン膜(膜厚70nm程度)11、WN膜(窒化タングス
テン膜、膜厚5nm程度、図示せず)、およびW膜(タ
ングステン膜、膜厚80nm程度)13を順次堆積した
後、さらに、その上部に、絶縁膜として例えば窒化シリ
コン膜(膜厚150nm程度)15を堆積する。続い
て、図示しないレジスト膜をマスクに、窒化シリコン膜
15をエッチングし、ゲート電極を形成する領域に窒化
シリコン膜15を残存させる。次いで、レジスト膜をア
ッシングにより除去し、窒化シリコン膜15をマスク
に、n型多結晶シリコン膜11、WN膜およびW膜13
をエッチングすることによりゲート電極G1を形成す
る。
Then, an n-type polycrystalline silicon film (about 70 nm thick) 11 doped with phosphorus (P) or the like as a conductive film on the gate insulating film 9, a WN film (a tungsten nitride film, about 5 nm thick), (Not shown) and a W film (tungsten film, film thickness of about 80 nm) 13 are sequentially deposited, and then, for example, a silicon nitride film (film thickness of about 150 nm) 15 is deposited thereon as an insulating film. Then, the silicon nitride film 15 is etched using a resist film (not shown) as a mask to leave the silicon nitride film 15 in the region where the gate electrode is to be formed. Then, the resist film is removed by ashing, and the n-type polycrystalline silicon film 11, the WN film, and the W film 13 are masked with the silicon nitride film 15.
The gate electrode G1 is formed by etching.

【0026】次いで、ゲート電極G1の両側のp型ウエ
ル7にリン(P)などのn型不純物を注入後、熱処理に
よって前記不純物を拡散させ、n-型半導体領域17を
形成する。
Next, after implanting an n-type impurity such as phosphorus (P) into the p-type well 7 on both sides of the gate electrode G1, the impurity is diffused by heat treatment to form an n -- type semiconductor region 17.

【0027】次いで、半導体基板1上に絶縁膜として例
えば窒化シリコン膜をCVD法で堆積し、異方的にエッ
チングすることによって、ゲート電極G1の側壁にサイ
ドウォール膜19を形成する。
Next, a side wall film 19 is formed on the side wall of the gate electrode G1 by depositing, for example, a silicon nitride film as an insulating film on the semiconductor substrate 1 by the CVD method and anisotropically etching it.

【0028】次いで、サイドウォール膜19等をマスク
に、ゲート電極G1の両側のp型ウエル7にn型不純物
を注入後、熱処理(例えば、950℃〜1000℃で、
10秒間)することによって前記不純物を拡散させ、n
+型半導体領域21(ソース、ドレイン領域)を形成す
る。
Next, using the side wall film 19 and the like as a mask, n-type impurities are implanted into the p-type wells 7 on both sides of the gate electrode G1 and then heat-treated (for example, at 950 ° C. to 1000 ° C.,
For 10 seconds) to diffuse the impurities,
A + type semiconductor region 21 (source / drain region) is formed.

【0029】ここまでの工程で、周辺回路領域PAに、
例えば、メモリセルを駆動する等のために必要な論理回
路等(以下「周辺回路」という)を構成するnチャネル
型MISFETQnが形成される。このnチャネル型M
ISFETQnは、いわゆる横型のトランジスタ構造で
ある。なお、本実施の形態においては、nチャネル型M
ISFETの形成工程について説明したが、周辺回路領
域PAにn型ウエルを形成し、その主表面にpチャネル
型MISFETを形成してもよい(図33参照)。
Through the steps so far, the peripheral circuit area PA is
For example, an n-channel type MISFET Qn forming a logic circuit or the like (hereinafter referred to as “peripheral circuit”) necessary for driving a memory cell or the like is formed. This n-channel type M
The ISFET Qn has a so-called lateral transistor structure. In the present embodiment, the n-channel type M
Although the ISFET formation process has been described, an n-type well may be formed in the peripheral circuit region PA and a p-channel type MISFET may be formed on the main surface thereof (see FIG. 33).

【0030】次いで、nチャネル型MISFETQn上
を含む半導体基板1上に絶縁膜として例えば酸化シリコ
ン膜23をCVD法で堆積した後、その上部をCMP法
により研磨し、平坦化を行う。
Next, a silicon oxide film 23, for example, is deposited as an insulating film on the semiconductor substrate 1 including the n-channel type MISFET Qn by the CVD method, and the upper portion thereof is polished by the CMP method to planarize it.

【0031】次いで、図5に示すように、n+型半導体
領域21上の酸化シリコン膜23をエッチングにより除
去することによりコンタクトホールC1を形成する。次
いで、このコンタクトホールC1の内部を含む酸化シリ
コン膜23上に導電性膜として例えばW膜をCVD法に
より堆積し、コンタクトホールC1外部のW膜を例えば
CMP法により除去することによりプラグP1を形成す
る。
Then, as shown in FIG. 5, the contact hole C1 is formed by removing the silicon oxide film 23 on the n + type semiconductor region 21 by etching. Then, for example, a W film is deposited as a conductive film on the silicon oxide film 23 including the inside of the contact hole C1 by a CVD method, and the W film outside the contact hole C1 is removed by, for example, a CMP method to form the plug P1. To do.

【0032】次いで、メモリセル領域MA上に、DRA
Mメモリセルを形成するのであるが、以下、その工程に
ついて詳細に説明する。
Then, the DRA is formed on the memory cell area MA.
The M memory cells are formed, and the steps thereof will be described in detail below.

【0033】まず、DRAMメモリセルを構成する情報
転送用MISFETQsのゲート電極に接続されるワー
ド線WLおよびソース、ドレイン領域に接続されるビッ
ト線BLを形成する。本実施の形態においては、これら
の線を埋め込み配線とした。その形成工程について説明
する。
First, the word line WL connected to the gate electrode of the information transfer MISFET Qs constituting the DRAM memory cell and the bit line BL connected to the source / drain regions are formed. In this embodiment, these lines are embedded wiring. The forming process will be described.

【0034】図5に示すように、酸化シリコン膜23上
に絶縁膜として窒化シリコン膜25を形成する。
As shown in FIG. 5, a silicon nitride film 25 is formed on the silicon oxide film 23 as an insulating film.

【0035】次いで、図6〜図8に示すように、窒化シ
リコン膜25上に、絶縁膜として例えば酸化シリコン膜
27をCVD法により堆積した後、酸化シリコン膜27
および窒化シリコン膜25を選択的に除去することによ
り、配線溝29を形成する。なお、窒化シリコン膜25
は、配線溝29の形成の際のエッチングストッパーの役
割を果たす。
Next, as shown in FIGS. 6 to 8, after depositing, for example, a silicon oxide film 27 as an insulating film on the silicon nitride film 25 by the CVD method, the silicon oxide film 27 is formed.
The wiring groove 29 is formed by selectively removing the silicon nitride film 25 and the silicon nitride film 25. The silicon nitride film 25
Serves as an etching stopper when forming the wiring groove 29.

【0036】図8は、メモリセル領域MAの基板の要部
平面図であり、図8に示すように、配線溝29はX方向
に延在し、一定の間隔を経て複数形成される。また、周
辺回路領域PAにおいては、プラグP1の上部に形成さ
れる(図6の右部参照)。
FIG. 8 is a plan view of an essential part of the substrate in the memory cell area MA. As shown in FIG. 8, a plurality of wiring trenches 29 extend in the X direction and are formed at regular intervals. In the peripheral circuit area PA, it is formed above the plug P1 (see the right part of FIG. 6).

【0037】次いで、配線溝29の内部を含む酸化シリ
コン膜27の上部に、バリア膜として薄いTi(チタ
ン)膜とTiN(窒化チタン)膜の積層膜(図示せず)
を堆積した後、その上部に導電性膜としてW膜31を堆
積する。次いで、配線溝29外部のW膜31等を例えば
CMP法により除去することにより、W膜31等よりな
るワード線WLおよび第1層配線M1を形成する。
Next, a laminated film (not shown) of a thin Ti (titanium) film and a TiN (titanium nitride) film as a barrier film is formed on the silicon oxide film 27 including the inside of the wiring groove 29.
After depositing, a W film 31 is deposited on top of it as a conductive film. Next, the W film 31 and the like outside the wiring groove 29 are removed by, for example, the CMP method to form the word line WL and the first layer wiring M1 made of the W film 31 and the like.

【0038】従って、ワード線WLは、図8に示すよう
に、X方向に延在し、一定の間隔を経て複数形成され
る。ワード線WLの幅WWは、例えば90nmであり、
ワード線間の幅SWは、例えば90nmである。なお、
図6の左部および図7は、メモリセル領域MAの基板の
要部断面図であり、図6の左部は、図8のA−A断面部
に、図7は、図8のB−B断面部に対応する。
Therefore, as shown in FIG. 8, a plurality of word lines WL extend in the X direction and are formed at regular intervals. The width WW of the word line WL is, for example, 90 nm,
The width SW between the word lines is 90 nm, for example. In addition,
The left part of FIG. 6 and FIG. 7 are cross-sectional views of the essential part of the substrate in the memory cell area MA. The left part of FIG. 6 is the AA cross section of FIG. 8 and FIG. Corresponds to the B section.

【0039】このように、本実施の形態によれば、ワー
ド線WLを、いわゆるダマシン技術を用いて形成したの
で、ワード線WLおよび酸化シリコン膜27の表面の平
坦性を確保することができる。その結果、ワード線WL
上に形成されるビット線BLや情報転送用MISFET
Qsを形成する際のフォトリソグラフィやエッチングを
精度良く行うことができる。フォトリソグラフィとは、
レジスト膜の露光・現像工程をいう。
As described above, according to this embodiment, since the word line WL is formed by using the so-called damascene technique, the flatness of the surface of the word line WL and the silicon oxide film 27 can be secured. As a result, the word line WL
Bit line BL formed above and MISFET for information transfer
Photolithography and etching when forming Qs can be performed with high precision. What is photolithography?
This is the process of exposing and developing the resist film.

【0040】次いで、酸化シリコン膜27、ワード線W
Lおよび第1層配線M1上に、絶縁膜として例えば窒化
シリコン膜33をCVD法により堆積した後、その上部
に、絶縁膜として例えば酸化シリコン膜35をCVD法
により堆積する。
Then, the silicon oxide film 27 and the word line W are formed.
After depositing, for example, a silicon nitride film 33 as an insulating film on the L and the first layer wiring M1 by the CVD method, a silicon oxide film 35, for example, as an insulating film is deposited on the upper portion thereof by the CVD method.

【0041】次いで、図示しないレジスト膜をマスク
に、酸化シリコン膜35を選択的に除去することによ
り、配線溝37を形成する(図9〜図11)。なお、窒
化シリコン膜33は、配線溝37の形成の際のエッチン
グストッパーの役割を果たす。また、窒化シリコン膜3
3は、ワード線WLとビット線BLとの間の層間絶縁膜
としての役割を果たす。
Then, the silicon oxide film 35 is selectively removed using a resist film (not shown) as a mask to form a wiring groove 37 (FIGS. 9 to 11). The silicon nitride film 33 serves as an etching stopper when the wiring groove 37 is formed. In addition, the silicon nitride film 3
3 functions as an interlayer insulating film between the word line WL and the bit line BL.

【0042】図11は、メモリセル領域MAの基板の要
部平面図であり、図11に示すように、配線溝37は、
Y方向(X方向と直交する方向)に延在し、一定の間隔
を経て複数形成される。
FIG. 11 is a plan view of an essential part of the substrate in the memory cell area MA. As shown in FIG.
A plurality are formed extending in the Y direction (direction orthogonal to the X direction) and having a certain interval.

【0043】次いで、配線溝37の内部を含む酸化シリ
コン膜35の上部に、バリア膜として薄いTi(チタ
ン)膜とTiN(窒化チタン)膜の積層膜(図示せず)
を堆積した後、その上部に導電性膜としてW膜39を堆
積する。次いで、配線溝37外部のW膜39等を例えば
CMP法により除去することにより、W膜39等よりな
るビット線BLを形成する。
Then, a laminated film (not shown) of a thin Ti (titanium) film and a TiN (titanium nitride) film is formed as a barrier film on the silicon oxide film 35 including the inside of the wiring groove 37.
After depositing, a W film 39 is deposited on the upper part as a conductive film. Next, the W film 39 and the like outside the wiring groove 37 are removed by, for example, the CMP method to form the bit line BL made of the W film 39 and the like.

【0044】従って、ビット線BLは、Y方向に延在
し、一定の間隔を経て複数形成される(図11)。ビッ
ト線BLの幅WBは、例えば50nmであり、ビット線
間の幅SBは、例えば130nmである。
Therefore, a plurality of bit lines BL extend in the Y direction and are formed at regular intervals (FIG. 11). The width WB of the bit line BL is, for example, 50 nm, and the width SB between the bit lines is, for example, 130 nm.

【0045】なお、図9の左部および図10は、メモリ
セル領域MAの基板の要部断面図であり、図9の左部
は、図11のA−A断面部に、図10の左部は、図11
のB−B断面部に、図10の右部は、図11のC−C断
面部に対応する(このような関係は、以降の図12〜図
14、図15〜図17、図18〜図20、図21および
図22、図23〜図25について同様である)。
The left part of FIG. 9 and FIG. 10 are cross-sectional views of the essential part of the substrate of the memory cell area MA. The left part of FIG. 9 is taken along the line AA of FIG. 11 and the left part of FIG. The part is shown in FIG.
10 corresponds to the BB cross section of FIG. 10, and the right part of FIG. 10 corresponds to the CC cross section of FIG. 11 (this relationship is shown in FIG. 12 to FIG. 14, FIG. 15 to FIG. 17, FIG. The same applies to FIGS. 20, 21 and 22, and FIGS. 23 to 25).

【0046】このように、本実施の形態によれば、ビッ
ト線BLを、いわゆるダマシン技術を用いて形成したの
で、ビット線BLおよび酸化シリコン膜35の表面の平
坦性を確保することができる。その結果、ビット線BL
上に形成される情報転送用MISFETQsを形成する
際のフォトリソグラフィやエッチングを精度良く行うこ
とができる。特に、後述する第1パターンPT1や第2
パターンPT2の形成時には、複数の膜が積層された厚
膜をエッチングする必要があるため、フォトリソグラフ
ィやエッチングの精度が重要となる。
As described above, according to the present embodiment, since the bit line BL is formed by using the so-called damascene technique, the flatness of the surface of the bit line BL and the silicon oxide film 35 can be secured. As a result, the bit line BL
It is possible to accurately perform photolithography and etching when forming the information transfer MISFET Qs formed above. Especially, the first pattern PT1 and the second pattern
At the time of forming the pattern PT2, it is necessary to etch a thick film in which a plurality of films are stacked, so that the accuracy of photolithography and etching is important.

【0047】次いで、ビット線BL上に、DRAMメモ
リセルを構成する情報転送用MISFETQsを形成す
る。本実施の形態においては、この情報転送用MISF
ETQsを縦型トランジスタ構造とした。以下、その形
成工程について説明する。
Next, on the bit line BL, the information transfer MISFET Qs forming the DRAM memory cell is formed. In this embodiment, this information transfer MISF is used.
ETQs have a vertical transistor structure. Hereinafter, the forming process will be described.

【0048】まず、図12〜図14に示すように、例え
ばリン(P)などのn型不純物をドープしたn型多結晶
シリコン膜(膜厚200nm程度)41をCVD法で堆
積した後、その上部に、絶縁膜として1nm程度の極薄
い窒化シリコン膜42を形成する。この窒化シリコン膜
42は、例えば、n型多結晶シリコン膜41の表面を窒
化することにより形成され、この窒化処理は、例えば、
アンモニア(NH3)雰囲気、800℃で、2分程度の
熱処理により行う。次いで、窒化シリコン膜42上に、
例えばノンドープの多結晶シリコン膜(膜厚400nm
程度)43をCVD法で堆積した後、例えば600℃
で、12時間程度の熱処理を施す。このノンドープの多
結晶シリコン膜とは、不純物を含まない、もしくはn型
多結晶シリコン膜(41、47)と比較してn型の不純
物濃度が低い多結晶シリコン膜をいう。
First, as shown in FIGS. 12 to 14, an n-type polycrystalline silicon film (about 200 nm thick) 41 doped with an n-type impurity such as phosphorus (P) is deposited by the CVD method, and then the An extremely thin silicon nitride film 42 of about 1 nm is formed as an insulating film on the upper portion. The silicon nitride film 42 is formed, for example, by nitriding the surface of the n-type polycrystalline silicon film 41.
Heat treatment is performed at 800 ° C. for about 2 minutes in an ammonia (NH 3 ) atmosphere. Then, on the silicon nitride film 42,
For example, non-doped polycrystalline silicon film (film thickness 400 nm
Degree) 43 by the CVD method, and then, for example, 600 ° C.
Then, heat treatment is performed for about 12 hours. The non-doped polycrystalline silicon film is a polycrystalline silicon film that does not contain impurities or has a lower n-type impurity concentration than the n-type polycrystalline silicon films (41, 47).

【0049】次いで、多結晶シリコン膜43の上部に、
絶縁膜として1nm程度の窒化シリコン膜46を形成す
る。この窒化シリコン膜46は、窒化シリコン膜42と
同様に形成し得る。次いで、窒化シリコン膜46上に、
例えばリン(P)などのn型不純物をドープしたn型多
結晶シリコン膜(膜厚200nm程度)47をCVD法
で堆積する。
Then, on the upper portion of the polycrystalline silicon film 43,
A silicon nitride film 46 of about 1 nm is formed as an insulating film. This silicon nitride film 46 can be formed similarly to the silicon nitride film 42. Then, on the silicon nitride film 46,
For example, an n-type polycrystalline silicon film (film thickness of about 200 nm) 47 doped with an n-type impurity such as phosphorus (P) is deposited by the CVD method.

【0050】次いで、n型多結晶シリコン膜47上に、
絶縁膜として例えば酸化シリコン膜49をCVD法によ
り堆積した後、この上部に、絶縁膜として例えば窒化シ
リコン膜51をCVD法により堆積する。
Then, on the n-type polycrystalline silicon film 47,
After depositing, for example, a silicon oxide film 49 as an insulating film by a CVD method, a silicon nitride film 51, for example, as an insulating film is deposited on the upper portion thereof by a CVD method.

【0051】次いで、図示しないレジスト膜をマスク
に、窒化シリコン膜51および酸化シリコン膜49を選
択的に除去した後、これらの膜をマスクに、n型多結晶
シリコン膜41、窒化シリコン膜42、ノンドープの多
結晶シリコン膜43、窒化シリコン膜46およびn型多
結晶シリコン膜47をエッチングする。その結果、これ
らの膜よりなる第1パターンPT1が形成される。
Then, the silicon nitride film 51 and the silicon oxide film 49 are selectively removed using a resist film (not shown) as a mask, and then the n-type polycrystalline silicon film 41, the silicon nitride film 42, and the like are used as masks. The non-doped polycrystalline silicon film 43, the silicon nitride film 46 and the n-type polycrystalline silicon film 47 are etched. As a result, the first pattern PT1 made of these films is formed.

【0052】ここで、本実施の形態によれば、n型多結
晶シリコン膜41より下層のワード線WLやビット線B
Lが、いわゆるダマシン技術を用いて形成され、これら
の上部の平坦性が確保されているので、第1パターンP
T1を形成する際のフォトリソグラフィやエッチングを
精度良く行うことができる。
Here, according to the present embodiment, the word line WL and the bit line B below the n-type polycrystalline silicon film 41 are formed.
Since L is formed by using the so-called damascene technique, and the flatness of the upper part thereof is secured, the first pattern P
Photolithography and etching for forming T1 can be performed with high accuracy.

【0053】図14は、メモリセル領域MAの基板の要
部平面図であり、図14に示すように、第1パターンP
T1はY方向に延在し、一定の間隔を経て複数形成され
る。また、第1パターンPT1の幅WP1は、例えば1
00nmであり、その間隔SP1は、例えば80nmで
ある。
FIG. 14 is a plan view of the main part of the substrate in the memory cell area MA. As shown in FIG.
T1 extends in the Y direction, and a plurality of T1s are formed at regular intervals. The width WP1 of the first pattern PT1 is, for example, 1
00 nm, and the distance SP1 is 80 nm, for example.

【0054】次いで、第1パターンPT1間に露出した
酸化シリコン膜35をエッチングにより除去する(図1
2、図13)。
Then, the silicon oxide film 35 exposed between the first patterns PT1 is removed by etching (FIG. 1).
2, FIG. 13).

【0055】ここで、本実施の形態によれば、ビット線
BLの幅WBより、第1パターンPT1の幅WP1を大
きくしたので、酸化シリコン膜35のエッチングの際、
ビット線BLが露出することを防止することができる。
また、この後、第1パターンPT1間に形成されるゲー
ト電極(55、57)と、ビット線BLとの間を電気的
に分離することができる。
Here, according to the present embodiment, since the width WP1 of the first pattern PT1 is made larger than the width WB of the bit line BL, when the silicon oxide film 35 is etched,
It is possible to prevent the bit line BL from being exposed.
Further, thereafter, the gate electrodes (55, 57) formed between the first patterns PT1 and the bit lines BL can be electrically isolated.

【0056】なお、この酸化シリコン膜35のエッチン
グの後には、周辺回路領域PAにおいては、窒化シリコ
ン膜33が露出している。
After the etching of the silicon oxide film 35, the silicon nitride film 33 is exposed in the peripheral circuit area PA.

【0057】次いで、図15〜図17に示すように、第
1パターンPT1の側壁に絶縁膜として例えば10〜2
0nm程度の酸化シリコン膜53を800℃の熱酸化に
より形成する。この酸化シリコン膜53は、情報転送用
MISFETQsのゲート絶縁膜となる。
Next, as shown in FIGS. 15 to 17, an insulating film such as 10 to 2 is formed on the side wall of the first pattern PT1.
A silicon oxide film 53 of about 0 nm is formed by thermal oxidation at 800 ° C. The silicon oxide film 53 becomes a gate insulating film of the information transfer MISFET Qs.

【0058】従って、酸化シリコン膜53は、少なくと
もチャネルが形成されるノンドープの多結晶シリコン膜
43の側壁に形成されればよい。
Therefore, the silicon oxide film 53 may be formed at least on the side wall of the non-doped polycrystalline silicon film 43 in which the channel is formed.

【0059】また、第1パターンPT1の側壁に酸化シ
リコン膜53を形成した場合、n型多結晶シリコン膜4
1、47の側壁に形成された酸化シリコン膜53は、ノ
ンドープの多結晶シリコン膜43の側壁に形成された酸
化シリコン膜53の膜厚より厚くなる。このように、ノ
ンドープの多結晶シリコン膜43を用いることによりそ
の側壁に形成される酸化シリコン膜53を薄く形成する
ことができ、チャネル電流(ドレイン電流)を大きくす
ることができる。また、DRAMの動作速度を大きくす
ることができる。
When the silicon oxide film 53 is formed on the side wall of the first pattern PT1, the n-type polycrystalline silicon film 4 is formed.
The silicon oxide film 53 formed on the sidewalls 1 and 47 is thicker than the silicon oxide film 53 formed on the sidewalls of the non-doped polycrystalline silicon film 43. As described above, by using the non-doped polycrystalline silicon film 43, the silicon oxide film 53 formed on the side wall of the polycrystalline silicon film 43 can be thinly formed, and the channel current (drain current) can be increased. Further, the operating speed of the DRAM can be increased.

【0060】また、n型多結晶シリコン膜41、47の
側壁の酸化シリコン膜53を厚く形成することができる
ため、ゲート電極からドレイン端部に印加される電界を
緩和することができ、GIDL(Gate Induced Drain L
eakage)を低減することができる。このため、オン、オ
フ比を向上させることができ、回路動作のマージンを確
保することができる。また、製品歩留まりを向上させる
ことができる。また、メモリセルのリフレッシュ特性を
向上させることができる。また、トランジスタのオン電
流を確保したままオフ電流を低減できるので、回路動作
の高速化と消費電流の低減とを両立することが可能とな
る。
Further, since the silicon oxide film 53 on the sidewalls of the n-type polycrystalline silicon films 41 and 47 can be formed thick, the electric field applied from the gate electrode to the drain end can be relaxed, and GIDL ( Gate Induced Drain L
eakage) can be reduced. Therefore, the on / off ratio can be improved and a margin for circuit operation can be secured. In addition, the product yield can be improved. In addition, the refresh characteristic of the memory cell can be improved. Further, since the off-current can be reduced while the on-current of the transistor is secured, it is possible to achieve both high-speed circuit operation and low current consumption.

【0061】ここで、W膜31等よりなるワード線WL
は、窒化シリコン膜33で覆われているため(図13の
左部参照)、酸化シリコン膜(ゲート絶縁膜)53が、
W等の金属で汚染されることを防止することができる。
Here, the word line WL including the W film 31 and the like
Is covered with the silicon nitride film 33 (see the left part of FIG. 13), the silicon oxide film (gate insulating film) 53 is
It is possible to prevent contamination with a metal such as W.

【0062】次いで、第1パターンPT1および窒化シ
リコン膜33上に、導電性膜として例えばリン(P)な
どをドープしたn型多結晶シリコン膜55をCVD法で
50nm程度堆積した後、この膜を異方的にエッチング
することにより第1パターンPT1の側壁にn型多結晶
シリコン膜55を残存させる。従って、酸化シリコン膜
(ゲート絶縁膜)53は、n型多結晶シリコン膜55に
よって覆われる。
Then, an n-type polycrystalline silicon film 55 doped with, for example, phosphorus (P) is deposited as a conductive film on the first pattern PT1 and the silicon nitride film 33 by the CVD method to a thickness of about 50 nm, and then this film is deposited. By anisotropically etching, the n-type polycrystalline silicon film 55 is left on the side wall of the first pattern PT1. Therefore, the silicon oxide film (gate insulating film) 53 is covered with the n-type polycrystalline silicon film 55.

【0063】次いで、前記n型多結晶シリコン膜55を
マスクに、窒化シリコン膜33をエッチングすることに
よりワード線WLの表面を露出させる(図16の左部参
照)。この際、酸化シリコン膜(ゲート絶縁膜)53
は、n型多結晶シリコン膜55によって覆われているた
め、ワード線WLを構成するW等の金属により酸化シリ
コン膜(ゲート絶縁膜)53が汚染されることを防止で
きる。
Next, the surface of the word line WL is exposed by etching the silicon nitride film 33 using the n-type polycrystalline silicon film 55 as a mask (see the left part of FIG. 16). At this time, the silicon oxide film (gate insulating film) 53
Since it is covered with the n-type polycrystalline silicon film 55, it is possible to prevent the silicon oxide film (gate insulating film) 53 from being contaminated by the metal such as W forming the word line WL.

【0064】次いで、図18〜図20に示すように、第
1パターンPT1、n型多結晶シリコン膜55およびワ
ード線WL上に、導電性膜として例えばリン(P)など
をドープしたn型多結晶シリコン膜57をCVD法で1
00nm程度堆積した後、この膜を窒化シリコン膜51
が露出するまでエッチバックもしくはCMP法で研磨す
る。その結果、第1パターンPT1間にn型多結晶シリ
コン膜57が埋め込まれる。このn型多結晶シリコン膜
57および55は、情報転送用MISFETQsのゲー
ト電極となる。このn型多結晶シリコン膜57は、第1
パターンPT1間にn型多結晶シリコン膜を埋め込むこ
とにより自己整合的に形成することができる。
Next, as shown in FIGS. 18 to 20, on the first pattern PT1, the n-type polycrystalline silicon film 55 and the word line WL, an n-type polycrystalline film doped with, for example, phosphorus (P) as a conductive film is formed. The crystalline silicon film 57 is formed by CVD method 1
After depositing about 00 nm, this film is formed into a silicon nitride film 51.
Etch back or polish by CMP method until exposed. As a result, the n-type polycrystalline silicon film 57 is embedded between the first patterns PT1. The n-type polycrystalline silicon films 57 and 55 will be the gate electrodes of the information transfer MISFET Qs. The n-type polycrystalline silicon film 57 has a first
By embedding an n-type polycrystalline silicon film between the patterns PT1, it can be formed in a self-aligned manner.

【0065】ここで、周辺回路領域PAにおいては、窒
化シリコン膜33が露出しており、メモリセル領域MA
の第1パターンPT1およびn型多結晶シリコン膜57
の表面と周辺回路領域PAの窒化シリコン膜33の表面
との間には、段差STが生じている(図18参照)。
Here, in the peripheral circuit area PA, the silicon nitride film 33 is exposed, and the memory cell area MA is formed.
First pattern PT1 and n-type polycrystalline silicon film 57 of
There is a step ST between the surface of the silicon nitride film 33 and the surface of the silicon nitride film 33 in the peripheral circuit area PA (see FIG. 18).

【0066】次いで、図21および図22に示すよう
に、半導体基板1のメモリセル領域MAおよび周辺回路
領域PAに、絶縁膜として例えばSOG(Spin On Glas
s)膜を塗布し、熱処理を施すことにより酸化シリコン
膜59を形成する。SOG膜は流動性が大きく、メモリ
セル領域MAと周辺回路領域PAとの段差STを精度良
く埋め込むことができる。なお、必要に応じて酸化シリ
コン膜59の表面を平坦化してもよい。例えば窒化シリ
コン膜51の表面が露出するまで酸化シリコン膜59を
エッチバックする。なお、この際の基板のメモリセル領
域MAの要部平面図は、図20と同じであるため、その
図示を省略する。
Next, as shown in FIGS. 21 and 22, in the memory cell area MA and the peripheral circuit area PA of the semiconductor substrate 1, for example, SOG (Spin On Glas) is used as an insulating film.
s) A film is applied and heat-treated to form a silicon oxide film 59. The SOG film has high fluidity, and the step ST between the memory cell area MA and the peripheral circuit area PA can be filled with high accuracy. Note that the surface of the silicon oxide film 59 may be planarized if necessary. For example, the silicon oxide film 59 is etched back until the surface of the silicon nitride film 51 is exposed. Since the plan view of the main part of the memory cell area MA of the substrate at this time is the same as FIG. 20, its illustration is omitted.

【0067】このように、本実施の形態によれば、メモ
リセル領域MAと周辺回路領域PAとの段差STが、酸
化シリコン膜59によって低減されているため、後述す
る第2パターンPT2を形成する際のフォトリソグラフ
ィやエッチングを精度良く行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the step ST between the memory cell region MA and the peripheral circuit region PA is reduced by the silicon oxide film 59, so that the second pattern PT2 described later is formed. Photolithography and etching at that time can be performed accurately.

【0068】次いで、図23〜図25に示すように、図
示しないレジスト膜をマスクに、第1パターンPT1、
n型多結晶シリコン膜55および57をX方向にエッチ
ングすることにより第2パターンPT2を形成する。こ
の際、ビット線BL間に存在するn型多結晶シリコン膜
55および57も除去される(図23左部参照)。な
お、第2パターンPT2の形成において、ワード線WL
を形成する際に用いたマスクと同じマスクを用いてもよ
い。
Next, as shown in FIGS. 23 to 25, the first pattern PT1,
The second pattern PT2 is formed by etching the n-type polycrystalline silicon films 55 and 57 in the X direction. At this time, the n-type polycrystalline silicon films 55 and 57 existing between the bit lines BL are also removed (see the left part of FIG. 23). In the formation of the second pattern PT2, the word line WL
You may use the same mask as the mask used when forming.

【0069】ここで、段差STが酸化シリコン膜59に
よって低減されており、また、ワード線WLやビット線
BLの上部の平坦性が確保されているため、第2パター
ンPT2を形成する際のフォトリソグラフィやエッチン
グを精度良く行うことができる。
Here, since the step ST is reduced by the silicon oxide film 59 and the flatness of the upper portion of the word line WL and the bit line BL is ensured, the photo when the second pattern PT2 is formed. Lithography and etching can be performed accurately.

【0070】図25は、メモリセル領域MAの基板の要
部平面図であり、図25に示すように、第2パターンP
T2はX方向に延在し、一定の間隔を経て複数形成され
る。また、第2パターンPT2の幅WP2は、例えば1
00nmであり、その間隔SP2は、例えば80nmで
ある。
FIG. 25 is a plan view of an essential part of the substrate in the memory cell area MA. As shown in FIG.
A plurality of T2 extends in the X direction and is formed at regular intervals. The width WP2 of the second pattern PT2 is, for example, 1
00 nm, and the distance SP2 is 80 nm, for example.

【0071】また、この第2パターンPT2は、n型多
結晶シリコン膜41、窒化シリコン膜42、ノンドープ
の多結晶シリコン膜43、窒化シリコン膜46およびn
型多結晶シリコン膜47よりなるシリコン柱60を有す
る。このシリコン柱60のY方向に延在する側面には、
ゲート絶縁膜(酸化シリコン膜53)が位置し、また、
この膜を介してゲート電極(n型多結晶シリコン膜5
5、57)が位置する。また、このシリコン柱60は、
レイアウト上、ワード線WLとビット線BLとの交点上
に位置する(図25参照)。
The second pattern PT2 has an n-type polycrystalline silicon film 41, a silicon nitride film 42, a non-doped polycrystalline silicon film 43, a silicon nitride film 46 and n.
The silicon pillar 60 is formed of the type polycrystalline silicon film 47. On the side surface of the silicon pillar 60 extending in the Y direction,
The gate insulating film (silicon oxide film 53) is located,
The gate electrode (n-type polycrystalline silicon film 5
5, 57) is located. Also, the silicon pillar 60 is
It is located on the intersection of the word line WL and the bit line BL in the layout (see FIG. 25).

【0072】このように、シリコン柱60とゲート電極
(n型多結晶シリコン膜55、57)とを一度のパター
ニングにより形成したので、シリコン柱60とゲート電
極との合わせずれを考慮する必要がなく、メモリセルの
微細化を図ることができる。
As described above, since the silicon pillar 60 and the gate electrode (n-type polycrystalline silicon films 55 and 57) are formed by one patterning, it is not necessary to consider the misalignment between the silicon pillar 60 and the gate electrode. The memory cell can be miniaturized.

【0073】また、ゲート絶縁膜(酸化シリコン膜5
3)は、シリコン柱60の4つの側面のうちY方向に延
在する2つの側面にしか形成されていないので、例え
ば、シリコン柱60を形成した後、その4つの側面にゲ
ート絶縁膜を形成し、ゲート電極(ワード線)を形成す
る場合と比較し、ゲート電極との位置合わせを容易にす
ることができる。その結果、製造歩留まりを向上させる
ことができる。
Further, the gate insulating film (silicon oxide film 5
3) is formed only on the two side surfaces extending in the Y direction out of the four side surfaces of the silicon pillar 60. For example, after the silicon pillar 60 is formed, the gate insulating film is formed on the four side surfaces. However, as compared with the case where the gate electrode (word line) is formed, the alignment with the gate electrode can be facilitated. As a result, the manufacturing yield can be improved.

【0074】さらに、本実施の形態によれば、n型多結
晶シリコン膜41とノンドープの多結晶シリコン膜43
との境界に窒化シリコン膜42を、また、n型多結晶シ
リコン膜47とノンドープの多結晶シリコン膜43との
境界に窒化シリコン膜46を形成した(図24参照)。
Further, according to the present embodiment, the n-type polycrystalline silicon film 41 and the non-doped polycrystalline silicon film 43.
A silicon nitride film 42 was formed at the boundary between the n-type polycrystalline silicon film 47 and the non-doped polycrystalline silicon film 43 (see FIG. 24).

【0075】これらの膜は、拡散バリア膜と呼ばれ、こ
の膜により実効チャネル長が短くならないのでパンチス
ルーを抑制することができ、MISFETのソースおよ
びドレイン間のリーク電流を低減する機能を有してい
る。このような絶縁膜を設けるPLED(Phase-state
Low Electron Number Drive)型のトランジスタでは、
これらの絶縁膜を設けない通常の縦型トランジスタに比
べて、ソースおよびドレイン間のリーク電流を低減させ
ることができる。従って、オン・オフ比を向上させるこ
とができる。また、DRAMメモリセルのリフレッシュ
特性を向上させることが可能となる。また、DRAMの
動作速度の向上を図ることができる。また、消費電力の
低減を図ることができる等、半導体装置の特性を向上さ
せることができる。
These films are called diffusion barrier films, and the effective channel length is not shortened by this film, so punch-through can be suppressed and the function of reducing the leak current between the source and drain of the MISFET is provided. ing. A PLED (Phase-state) provided with such an insulating film
Low Electron Number Drive) type transistor,
Leakage current between the source and the drain can be reduced as compared with a normal vertical transistor in which these insulating films are not provided. Therefore, the on / off ratio can be improved. In addition, the refresh characteristics of the DRAM memory cell can be improved. Further, the operation speed of the DRAM can be improved. Further, the characteristics of the semiconductor device can be improved, such as reduction in power consumption.

【0076】なお、窒化シリコン膜の他、例えば酸化シ
リコン膜等も拡散バリア膜として使用可能であるが、バ
ンドギャップの調整において、その障壁が窒化シリコン
膜の方が小さく、オン電流を増大することができるた
め、窒化シリコン膜の方がこのましい。
In addition to the silicon nitride film, for example, a silicon oxide film can be used as the diffusion barrier film. However, in adjusting the band gap, the barrier is smaller in the silicon nitride film and the on-current is increased. Therefore, the silicon nitride film is preferable.

【0077】なお、シリコン柱60を、例えば図34に
示すマスク60Mを用いて一度のエッチングで形成する
ことも可能である。しかしながら、この場合には、解像
度が悪く精度良くレジスト膜を形成することができな
い。従って、この場合は、あらかじめシリコン柱に対応
するパターンを大きくする必要があり、メモリセルの占
有面積が大きくなってしまう。
It is also possible to form the silicon pillar 60 by one etching using the mask 60M shown in FIG. However, in this case, the resolution is poor and the resist film cannot be formed accurately. Therefore, in this case, it is necessary to enlarge the pattern corresponding to the silicon pillar in advance, and the occupied area of the memory cell becomes large.

【0078】これに対して、本実施の形態によれば、シ
リコン柱をライン状(PT1、PT2)のマスクを用い
て2度のエッチングにより形成したので、レジスト膜を
精度良く形成することができ、微細なシリコン柱60を
形成することができる。また、フォトマージンやプロセ
スマージンを確保することができる。
On the other hand, according to the present embodiment, the silicon pillar is formed by etching twice using a line-shaped (PT1, PT2) mask, so that the resist film can be formed accurately. The fine silicon pillar 60 can be formed. Further, a photo margin and a process margin can be secured.

【0079】次いで、半導体基板1のメモリセル領域M
Aおよび周辺回路領域PAに、絶縁膜として例えば酸化
シリコン膜61をCVD法で堆積する。この酸化シリコ
ン膜61の膜厚は、第2パターンPT2間を充分に埋め
込むことができる程度の膜厚とする。次いで、酸化シリ
コン膜61の表面を例えばCMP法を用いて研磨するこ
とにより、平坦化する。
Next, the memory cell region M of the semiconductor substrate 1
A silicon oxide film 61, for example, is deposited as an insulating film on A and the peripheral circuit area PA by a CVD method. The film thickness of the silicon oxide film 61 is set so that the space between the second patterns PT2 can be sufficiently filled. Then, the surface of the silicon oxide film 61 is planarized by polishing by using, for example, the CMP method.

【0080】次いで、情報転送用MISFETQs上に
情報蓄積用容量素子Cを形成する。
Next, the information storage capacitive element C is formed on the information transfer MISFET Qs.

【0081】まず、図26〜図28に示すように、第2
パターンPT2(シリコン柱60)のn型多結晶シリコ
ン膜47上の酸化シリコン膜61、窒化シリコン膜51
および酸化シリコン膜49を除去することにより、スル
ーホール63を形成する(図27)。このスルーホール
63の底部には、情報転送用MISFETQsのソー
ス、ドレイン領域であるn型多結晶シリコン膜47が露
出する。
First, as shown in FIGS. 26 to 28, the second
A silicon oxide film 61 and a silicon nitride film 51 on the n-type polycrystalline silicon film 47 of the pattern PT2 (silicon pillar 60).
The through hole 63 is formed by removing the silicon oxide film 49 and the silicon oxide film 49 (FIG. 27). The n-type polycrystalline silicon film 47, which is the source and drain regions of the information transfer MISFET Qs, is exposed at the bottom of the through hole 63.

【0082】次いで、スルーホール63内を含む酸化シ
リコン膜61の上部に絶縁膜として例えば窒化シリコン
膜65をCVD法で堆積する。
Next, a silicon nitride film 65, for example, is deposited as an insulating film on the silicon oxide film 61 including the inside of the through hole 63 by a CVD method.

【0083】次いで、図29に示すように、窒化シリコ
ン膜65の上部に厚い(例えば、1.5μm程度の膜厚
の)酸化シリコン膜67を堆積する。この酸化シリコン
膜67の膜厚を大きくするのは、後述する孔69の表面
積を大きくすることにより容量を大きくするためであ
る。
Then, as shown in FIG. 29, a thick (eg, about 1.5 μm thick) silicon oxide film 67 is deposited on the silicon nitride film 65. The reason why the thickness of the silicon oxide film 67 is increased is to increase the capacitance by increasing the surface area of the hole 69 described later.

【0084】次いで、図示しないハードマスクをマスク
に酸化シリコン膜67および窒化シリコン膜65をエッ
チングすることにより、深い孔(凹部)69を形成す
る。深い孔69の底面には、n型多結晶シリコン膜47
が露出している。なお、窒化シリコン膜65は、深い孔
69の形成の際のエッチングストッパーの役割を果た
す。
Then, the silicon oxide film 67 and the silicon nitride film 65 are etched using a hard mask (not shown) as a mask to form deep holes (recesses) 69. The n-type polycrystalline silicon film 47 is formed on the bottom surface of the deep hole 69.
Is exposed. The silicon nitride film 65 functions as an etching stopper when forming the deep hole 69.

【0085】次に、ハードマスクを除去した後、孔69
内を含む酸化シリコン膜67上に、接着層として例えば
WN膜(図示せず)をスパッタ法により堆積する。
Next, after removing the hard mask, holes 69 are formed.
A WN film (not shown), for example, is deposited as an adhesive layer on the silicon oxide film 67 including the inside by a sputtering method.

【0086】次いで、WN膜上に、導電性膜として例え
ばRu(ルテニウム)膜71をCVD法により堆積す
る。次いで、熱処理を行いRu膜71をデンシファイ
(緻密化)した後、酸化シリコン膜67の表面上のRu
膜71を除去する。例えば、Ru膜71上にレジスト膜
(図示せず)を塗布し、全面露光を行った後、現像する
ことによって、孔69内にレジスト膜を残存させる。次
いで、このレジスト膜をマスクに、ドライエッチングを
すことにより、孔69の側壁および底面にのみRu膜7
1を残存させる。
Then, a Ru (ruthenium) film 71 is deposited as a conductive film on the WN film by the CVD method. Then, after heat treatment is performed to densify (densify) the Ru film 71, Ru on the surface of the silicon oxide film 67 is removed.
The film 71 is removed. For example, a resist film (not shown) is applied on the Ru film 71, the entire surface is exposed, and then developed to leave the resist film in the holes 69. Then, dry etching is performed using this resist film as a mask, so that the Ru film 7 is formed only on the side wall and the bottom surface of the hole 69.
1 is left.

【0087】次いで、Ru膜71が形成された孔69の
内部および酸化シリコン膜67上に容量絶縁膜として例
えば薄い酸化タンタル(Ta25)膜73をCVD法で
堆積する。次いで、熱処理(アニール)を施すことによ
り酸化タンタルを結晶化する。
Then, for example, a thin tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film 73 is deposited as a capacitance insulating film by the CVD method inside the hole 69 in which the Ru film 71 is formed and on the silicon oxide film 67. Then, heat treatment (annealing) is performed to crystallize the tantalum oxide.

【0088】このように本実施の形態によれば、情報蓄
積用容量素子Cより下層に周辺回路を構成するMISF
ET(Qn)を形成した(図26等参照)ので、容量絶
縁膜として酸化タンタル膜73を用いることができる。
As described above, according to the present embodiment, the MISF which constitutes the peripheral circuit in the layer lower than the information storage capacitive element C is formed.
Since ET (Qn) is formed (see FIG. 26 and the like), the tantalum oxide film 73 can be used as the capacitive insulating film.

【0089】即ち、素子の微細化を図るために、いわゆ
るトレンチキャパシタ構造をとることも可能である、し
かしながら、この場合には、キャパシタ(容量)を形成
した後に、周辺回路を構成するMISFET(Qn)を
形成することとなる。このMISFETの形成工程に
は、例えば、ソース、ドレイン領域(n+型半導体領域
21)を構成する不純物を拡散させる際の熱処理等、種
々の熱処理工程を有する。このような熱処理が、酸化タ
ンタル膜73形成後に行われると、酸化タンタル膜73
の膜質が劣化し、また、その下層のRu膜71やWN膜
(図示せず)等が酸化され、絶縁特性の不良を引き起こ
す。
That is, in order to miniaturize the device, it is possible to adopt a so-called trench capacitor structure. However, in this case, after forming the capacitor (capacitance), the MISFET (Qn which forms the peripheral circuit is formed. ) Will be formed. The MISFET formation process includes various heat treatment processes such as a heat treatment for diffusing the impurities forming the source and drain regions (n + type semiconductor regions 21). When such heat treatment is performed after the tantalum oxide film 73 is formed, the tantalum oxide film 73 is formed.
Film quality is deteriorated, and the Ru film 71, WN film (not shown) and the like under the film are oxidized, resulting in defective insulation characteristics.

【0090】従って、トレンチキャパシタ構造の場合に
は、酸化タンタル膜を容量絶縁膜として使用することが
困難となる。
Therefore, in the case of the trench capacitor structure, it becomes difficult to use the tantalum oxide film as the capacitance insulating film.

【0091】これに対し、本実施の形態によれば、高誘
電体膜である酸化タンタル膜を容量絶縁膜として使用す
ることができ、情報蓄積用容量素子Cの特性を向上させ
ることができる。
On the other hand, according to the present embodiment, the tantalum oxide film which is a high dielectric film can be used as the capacitance insulating film, and the characteristics of the information storage capacitive element C can be improved.

【0092】また、高誘電体膜としては、この他、酸化
アルミニウム(Al23)膜、BST(BaXSr1-X
iO3)膜やSTO(SrTiO3)膜等があり、これら
の膜を容量絶縁膜として用いることも可能である。
As the high-dielectric film, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film, BST (Ba X Sr 1-X T) are also used.
There are an iO 3 ) film, an STO (SrTiO 3 ) film, and the like, and these films can also be used as a capacitive insulating film.

【0093】なお、他の絶縁膜、例えば窒化シリコン膜
等を容量絶縁膜として用いることも可能であることはい
うまでもない。
Needless to say, another insulating film, such as a silicon nitride film, can be used as the capacitive insulating film.

【0094】しかしながら、後述するように、本実施の
形態のDRAMメモリセルは、最小加工寸法をFとした
場合、その占有面積を4F2まで小さくすることができ
る。このように、微細化されたメモリセルにおいては、
微細な領域で所定の容量を確保することが必要となる。
However, as will be described later, in the DRAM memory cell of the present embodiment, when the minimum processing dimension is F, the occupied area can be reduced to 4F 2 . In this way, in miniaturized memory cells,
It is necessary to secure a predetermined capacity in a fine area.

【0095】このような微細な領域で所定の容量を確保
するためには、下部もしくは上部電極として金属を用い
たり、また、容量絶縁膜として高誘電体膜を用いる方が
好ましい。
In order to secure a predetermined capacitance in such a fine region, it is preferable to use a metal for the lower or upper electrode and a high dielectric film as the capacitance insulating film.

【0096】次いで、酸化タンタル膜73の上部に導電
性膜として例えばRu膜およびW膜の積層膜75をCV
D法により堆積する。次いで、所望の形状に、積層膜7
5(Ru膜、W膜)等をエッチングする。
Then, a laminated film 75 of, for example, a Ru film and a W film is formed as a conductive film on the tantalum oxide film 73 by CV.
Deposit by the D method. Then, the laminated film 7 is formed into a desired shape.
5 (Ru film, W film) and the like are etched.

【0097】その結果、Ru膜71からなる下部電極、
酸化タンタル膜73からなる容量絶縁膜およびW膜とR
u膜との積層膜75からなる上部電極によって構成され
る情報蓄積用容量素子Cが完成し、情報転送用MISF
ETQsとこれに直列に接続された情報蓄積用容量素子
Cとで構成されるDRAMのメモリセルが略完成する。
As a result, the lower electrode made of the Ru film 71,
A capacitive insulating film made of tantalum oxide film 73, a W film, and an R film
The information storage capacitive element C constituted by the upper electrode composed of the laminated film 75 with the u film is completed, and the information transfer MISF is completed.
A DRAM memory cell including ETQs and an information storage capacitive element C connected in series with the ETQs is substantially completed.

【0098】このように、本実施の形態においては、情
報転送用MISFETQsを縦型トランジスタ構造と
し、その上部に情報蓄積用容量素子Cを形成したので、
メモリセルの占有面積の縮小化を図ることができる。ま
た、メモリセルの高集積化を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the information transfer MISFET Qs has the vertical transistor structure, and the information storage capacitive element C is formed on the vertical transistor structure.
The area occupied by the memory cells can be reduced. In addition, high integration of memory cells can be achieved.

【0099】例えば、図28に示した第1パターンPT
1と第2パターンPT2の幅をそれぞれ最小加工寸法F
とすれば、4F2の領域に単一のメモリセルを形成する
ことができる。なお、この場合、ビット線BLの幅は、
最小加工寸法F以下とする必要がある。例えば、ビット
線BLが埋め込まれる配線溝37を形成した後、その側
壁に絶縁膜よりなるサイドウォールを形成する等して、
ビット線BLの幅をF以下とすることができる。
For example, the first pattern PT shown in FIG.
The widths of the first and second patterns PT2 are the minimum processing dimensions F, respectively.
Then, a single memory cell can be formed in the 4F 2 region. In this case, the width of the bit line BL is
It is necessary to make it equal to or smaller than the minimum processing dimension F. For example, after forming the wiring groove 37 in which the bit line BL is embedded, a side wall made of an insulating film is formed on the side wall thereof.
The width of the bit line BL can be set to F or less.

【0100】その後、情報蓄積用容量素子Cの上部に酸
化シリコン膜等からなる層間絶縁膜77が形成され、さ
らに、この層間絶縁膜77上に二層程度の配線が形成さ
れ、最上層の配線の上部に保護膜が形成されるが、これ
らの図示は省略する。
After that, an interlayer insulating film 77 made of a silicon oxide film or the like is formed on the information storage capacitive element C, and about two layers of wiring are formed on the interlayer insulating film 77, and the uppermost wiring is formed. Although a protective film is formed on the upper part of these, these are not shown.

【0101】なお、本実施の形態においては、周辺回路
領域PAに、nチャネル型MISFETQnを形成する
工程について詳細に説明したが、周辺回路領域PAにn
型ウエルを形成し、この主表面にpチャネル型MISF
ETを形成してもよい。
Although the process of forming the n-channel type MISFET Qn in the peripheral circuit region PA has been described in detail in the present embodiment, it is possible to form the n-channel type MISFET Qn in the peripheral circuit region PA.
Type well is formed, and a p-channel MISF is formed on the main surface.
ET may be formed.

【0102】このpチャネル型MISFETの形成工程
は、用いる不純物の導電型がnチャネル型MISFET
の場合と逆になる他は、nチャネル型MISFETと同
様の工程で形成することができるため、ここでは、その
詳細な説明は省略する。図33に、周辺回路領域PA
に、nチャネル型MISFETQnの他、pチャネル型
MISFETQpを形成した場合の基板の要部断面図を
示す(酸化シリコン膜23中のプラグおよびその上部の
膜は省略されている)。
In the step of forming this p-channel type MISFET, the conductivity type of the impurities used is the n-channel type MISFET.
Since it can be formed in the same process as the n-channel type MISFET except that the case is reversed, detailed description thereof will be omitted here. FIG. 33 shows the peripheral circuit area PA.
FIG. 9 shows a cross-sectional view of a main part of the substrate when a p-channel type MISFET Qp is formed in addition to the n-channel type MISFET Qn (the plug in the silicon oxide film 23 and the film above it are omitted).

【0103】図33に示すように、pチャネル型MIS
FETQpが形成されるn型ウエル7nは、p型ウエル
7と素子分離(酸化シリコン膜5)を介して分離されて
いる。
As shown in FIG. 33, p-channel type MIS
The n-type well 7n in which the FET Qp is formed is isolated from the p-type well 7 through element isolation (silicon oxide film 5).

【0104】これに対して、メモリセル領域MAにおい
ては、その領域のほぼ全面に素子分離(酸化シリコン膜
5)が形成されている(例えば図29参照)。
On the other hand, in the memory cell area MA, element isolation (silicon oxide film 5) is formed on almost the entire surface of the area (see, eg, FIG. 29).

【0105】従って、素子分離を形成する際のマスクず
れや、いわゆるリセス現象(素子分離の表面と半導体基
板表面との段差)を考慮する必要がなく、微細なメモリ
セルを形成することができる。
Therefore, it is possible to form a fine memory cell without having to consider a mask shift and a so-called recess phenomenon (a step between the surface of the element isolation and the surface of the semiconductor substrate) when forming the element isolation.

【0106】また、情報転送用MISFETQsを横型
とし、これを高集積化する場合には、微細な間隔で素子
分離を形成する必要があり、分離溝の埋め込み特性が劣
化する等の問題が生じる。
Further, when the information transfer MISFET Qs is of a lateral type and is highly integrated, it is necessary to form element isolations at fine intervals, which causes a problem such as deterioration of the filling characteristics of the isolation trench.

【0107】これに対して、本実施の形態によれば、微
細なメモリセルを精度良く形成することができる。
On the other hand, according to the present embodiment, it is possible to accurately form a fine memory cell.

【0108】また、ワード線WLと半導体基板1との間
には、分離溝3内に埋め込まれた酸化シリコン膜5の
他、酸化シリコン膜23も存在するため、これらの膜に
より、基板1とワード線WL間に生じる寄生容量を低減
することができ、メモリセルの動作を高速化することが
できる(図29参照)。
Further, between the word line WL and the semiconductor substrate 1, there is the silicon oxide film 23 as well as the silicon oxide film 5 embedded in the isolation trench 3. The parasitic capacitance generated between the word lines WL can be reduced, and the operation of the memory cell can be speeded up (see FIG. 29).

【0109】また、本実施の形態によれば、周辺回路を
構成するMISFET(Qn)を形成した後、情報転送
用MISFETQsを形成したので、精度良く、半導体
集積回路装置を形成することができる。
Further, according to the present embodiment, since the MISFET (Qn) forming the peripheral circuit is formed and then the MISFET Qs for information transfer is formed, the semiconductor integrated circuit device can be formed with high accuracy.

【0110】前述したように、本実施の形態において
は、情報転送用MISFETQsを縦型トランジスタ構
造としたため、複数の膜(41、42、43、46、4
7)を積層する必要がある(例えば図18参照)。従っ
て、これらの膜を有する情報転送用MISFETQsを
形成した後に、周辺回路を構成するMISFET(Q
n)を形成するのでは、メモリセル領域MAと周辺回路
領域PAとの間に段差が生じてしまう。その結果、周辺
回路を構成するMISFET(Qn)を形成する際のフ
ォトリソグラフィやエッチングの精度が劣化してしま
う。
As described above, in this embodiment, since the information transfer MISFET Qs has the vertical transistor structure, a plurality of films (41, 42, 43, 46, 4) are formed.
7) must be laminated (see, for example, FIG. 18). Therefore, after forming the information transfer MISFET Qs having these films, the MISFET (Q
Forming n) causes a step difference between the memory cell area MA and the peripheral circuit area PA. As a result, the accuracy of photolithography and etching when forming the MISFET (Qn) forming the peripheral circuit deteriorates.

【0111】従って、本実施の形態のように、横型のM
ISFET(周辺回路を構成するMISFETQn)を
形成した後、縦型のMISFET(情報転送用MISF
ETQs)を形成すれば、精度良くフォトリソグラフィ
やエッチングを行うことができる。
Therefore, as in this embodiment, the horizontal M
After forming the ISFET (MISFETQn forming the peripheral circuit), the vertical MISFET (MISF for information transfer)
If ETQs) are formed, photolithography and etching can be performed with high accuracy.

【0112】また、本実施の形態によれば、メモリセル
を構成する情報転送用MISFETQsを縦型トランジ
スタとし、周辺回路を構成するMISFET(Qn)等
を、横型トランジスタとしたので、半導体集積回路装置
の特性を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, since the information transfer MISFET Qs forming the memory cell is a vertical transistor and the MISFET (Qn) forming the peripheral circuit is a horizontal transistor, a semiconductor integrated circuit device is provided. The characteristics of can be improved.

【0113】例えば、周辺回路を構成するMISFET
(Qn、Qp)を、情報転送用MISFETと同様に、
縦型トランジスタとすることも考え得るが、この場合、
nチャネル型MISFETQnとpチャネル型MISF
ETQpの作り分けの工程が複雑となる。
For example, a MISFET forming a peripheral circuit
(Qn, Qp), like the MISFET for information transfer,
A vertical transistor can be considered, but in this case,
n-channel type MISFET Qn and p-channel type MISF
The process of making different ETQp becomes complicated.

【0114】即ち、この場合には、チャネルが形成され
る半導体層(ノンドープの多結晶シリコン膜43)をn
型の場合は、n型の不純物を含有する半導体層で挟み、
また、p型の場合は、p型の不純物を含有する半導体層
で挟む構造となるため、その形成工程が複雑となる。
That is, in this case, the semiconductor layer (non-doped polycrystalline silicon film 43) in which the channel is formed is n
In the case of a type, it is sandwiched between semiconductor layers containing n-type impurities,
Further, in the case of p-type, since the structure is sandwiched between semiconductor layers containing p-type impurities, the forming process becomes complicated.

【0115】また、周辺回路を構成するnチャネル型M
ISFETQnやpチャネル型MISFETQpは、構
成する回路の働きに応じて、種々の特性が要求される。
例えば、閾値電位が異なり、また、ゲート絶縁膜の膜厚
が異なるMISFETが要求される。例えば、閾値電位
は、チャネルが形成される領域の不純物濃度によって制
御することが可能であるが、縦型トランジスタ構造で
は、その制御が困難である。
Further, an n-channel type M which constitutes a peripheral circuit
The ISFET Qn and the p-channel type MISFET Qp are required to have various characteristics according to the function of the circuit that constitutes them.
For example, MISFETs having different threshold potentials and different gate insulating film thicknesses are required. For example, the threshold potential can be controlled by the impurity concentration in the region where the channel is formed, but it is difficult to control it in the vertical transistor structure.

【0116】また、縦型トランジスタが、完全空乏型の
トランジスタ構造なる場合には、さらに、異なる特性の
周辺回路用MISFETの形成が困難となる。完全空乏
型とは、ゲート電極から延びる空乏層によって、チャネ
ルとなる半導体層がすべて空乏化する構造をいう。
When the vertical transistor has a fully depleted type transistor structure, it becomes more difficult to form MISFETs for peripheral circuits having different characteristics. The complete depletion type means a structure in which the semiconductor layer serving as a channel is entirely depleted by the depletion layer extending from the gate electrode.

【0117】このような完全空乏化型のトランジスタと
なる場合に、その特性が均一であることを要求されるメ
モリセルにおいては、サブスレショールド特性が良い等
の完全空乏型の効果が得られるものの、種々の特性が要
求される周辺回路を構成するMISFETの場合には、
寄生バイポーラ効果による接合耐圧劣化等の問題が生じ
得る。
In the case of such a fully depleted type transistor, in a memory cell which is required to have uniform characteristics, a fully depleted type effect such as good subthreshold characteristic can be obtained. , In the case of MISFET which constitutes a peripheral circuit which requires various characteristics,
Problems such as junction breakdown voltage deterioration due to the parasitic bipolar effect may occur.

【0118】従って、メモリセルを縦型のトランジスタ
で、周辺回路を横型のトランジスタで構成することによ
り半導体集積回路装置の特性の向上を図ることができ
る。
Therefore, the characteristics of the semiconductor integrated circuit device can be improved by forming the memory cells with vertical transistors and the peripheral circuits with horizontal transistors.

【0119】(実施の形態2)実施の形態1において
は、ノンドープの多結晶シリコン膜43の上下に、窒化
シリコン膜42、46を形成したが、ノンドープの多結
晶シリコン膜の中間部に窒化シリコン膜を形成してもよ
い。
(Embodiment 2) In Embodiment 1, the silicon nitride films 42 and 46 are formed above and below the non-doped polycrystalline silicon film 43, but silicon nitride is formed in the middle portion of the non-doped polycrystalline silicon film. A film may be formed.

【0120】本実施の形態の半導体集積回路装置の製造
方法を図30を用いて説明する。なお、ノンドープの多
結晶シリコン膜の形成工程以外の工程は、実施の形態1
で説明した工程と同様であるため、その詳細な説明を省
略する。
A method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of this embodiment will be described with reference to FIG. The steps other than the step of forming the non-doped polycrystalline silicon film are the same as those in the first embodiment.
Since the process is the same as the process described above, detailed description thereof will be omitted.

【0121】図30に示すように、ビット線BL上に、
例えばリン(P)などのn型不純物をドープしたn型多
結晶シリコン膜(膜厚200nm程度)41をCVD法
で堆積した後、その上部に、例えばノンドープの多結晶
シリコン膜(膜厚200nm程度)43aをCVD法で
堆積し、熱処理(600℃、12時間)を施す。次い
で、多結晶シリコン膜43aの表面を窒化することによ
り、2〜3nm程度の窒化シリコン膜45を形成する。
この窒化処理は、例えば、アンモニア(NH3)雰囲
気、800℃で、5分程度の熱処理により行う。さら
に、窒化シリコン膜45の上部に、ノンドープの多結晶
シリコン膜(膜厚200nm程度)43bをCVD法で
堆積し、熱処理(600℃、12時間)を施す。次い
で、その上部に、例えばリン(P)などのn型不純物を
ドープしたn型多結晶シリコン膜(膜厚200nm程
度)47をCVD法で堆積する。
As shown in FIG. 30, on the bit line BL,
For example, after depositing an n-type polycrystalline silicon film (having a film thickness of about 200 nm) 41 doped with an n-type impurity such as phosphorus (P) by a CVD method, a non-doped polycrystalline silicon film (having a film thickness of about 200 nm) is formed thereon. ) 43a is deposited by the CVD method and heat treatment (600 ° C., 12 hours) is performed. Then, the surface of the polycrystalline silicon film 43a is nitrided to form a silicon nitride film 45 of about 2 to 3 nm.
This nitriding treatment is performed by, for example, a heat treatment at 800 ° C. for about 5 minutes in an ammonia (NH 3 ) atmosphere. Further, a non-doped polycrystalline silicon film (film thickness of about 200 nm) 43b is deposited on the silicon nitride film 45 by the CVD method, and heat treatment (600 ° C., 12 hours) is performed. Then, an n-type polycrystalline silicon film (about 200 nm thick) 47 doped with an n-type impurity such as phosphorus (P) is deposited on the upper portion thereof by the CVD method.

【0122】以降は、実施の形態1と同様の工程を経
て、シリコン柱60およびゲート電極(n型多結晶シリ
コン膜55、57)等を形成する。さらに、情報蓄積用
容量素子(図示せず)を形成する。
After that, the silicon pillar 60, the gate electrode (n-type polycrystalline silicon films 55, 57) and the like are formed through the same steps as those in the first embodiment. Further, an information storage capacitive element (not shown) is formed.

【0123】この場合、ノンドープの多結晶シリコン膜
43aと43bとの間に窒化シリコン膜46が形成され
る。この膜は、シャッターバリア膜と呼ばれ、バンドギ
ャップの調整により、PLED型トランジスタのソース
およびドレイン間のリーク電流を低減する機能を有して
いる。
In this case, the silicon nitride film 46 is formed between the non-doped polycrystalline silicon films 43a and 43b. This film is called a shutter barrier film and has the function of reducing the leak current between the source and drain of the PLED type transistor by adjusting the band gap.

【0124】このような絶縁膜を設けるPLED型のト
ランジスタでは、これらの絶縁膜を設けない通常の縦型
トランジスタに比べて、ソースおよびドレイン間のリー
ク電流を約2桁低減させることができる。従って、オン
・オフ比を向上させることができる。また、DRAMメ
モリセルのリフレッシュ特性を向上させることが可能と
なる。また、DRAMの動作速度の向上を図ることがで
きる。また、消費電力の低減を図ることができる等、半
導体装置の特性を向上させることができる。
In the PLED type transistor provided with such an insulating film, the leak current between the source and the drain can be reduced by about two digits as compared with a normal vertical transistor in which these insulating films are not provided. Therefore, the on / off ratio can be improved. In addition, the refresh characteristics of the DRAM memory cell can be improved. Further, the operation speed of the DRAM can be improved. Further, the characteristics of the semiconductor device can be improved, such as reduction in power consumption.

【0125】また、図31に示すように、3層の窒化シ
リコン膜を設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 31, a three-layer silicon nitride film may be provided.

【0126】図31に示すように、例えばリン(P)な
どのn型不純物をドープしたn型多結晶シリコン膜(膜
厚200nm程度)41をCVD法で堆積した後、その
上部に、絶縁膜として1nm程度の窒化シリコン膜42
を形成する。この窒化シリコン膜42は、例えば、n型
多結晶シリコン膜41の表面を窒化することにより形成
され、この窒化処理は、例えば、アンモニア(NH3
雰囲気、800℃で、2分程度の熱処理により行う。次
いで、窒化シリコン膜42上に、例えばノンドープの多
結晶シリコン膜(膜厚200nm程度)43aをCVD
法で堆積した後、熱処理(600℃、12時間)を施
す。次いで、その上部に、絶縁膜として2〜3nm程度
の窒化シリコン膜45を形成する。この窒化シリコン膜
45は、例えば、多結晶シリコン膜43aの表面を窒化
することにより形成され、この窒化処理は、例えば、ア
ンモニア(NH3)雰囲気、800℃で、5分程度の熱
処理により行う。次いで、窒化シリコン膜45上に、例
えばノンドープの多結晶シリコン膜(膜厚200nm程
度)43bをCVD法で堆積した後、熱処理(600
℃、12時間)を施す。
As shown in FIG. 31, for example, an n-type polycrystalline silicon film (about 200 nm thick) 41 doped with an n-type impurity such as phosphorus (P) is deposited by the CVD method, and then an insulating film is formed thereon. As a silicon nitride film 42 of about 1 nm
To form. The silicon nitride film 42 is formed, for example, by nitriding the surface of the n-type polycrystalline silicon film 41, and this nitriding treatment is performed using, for example, ammonia (NH 3 ).
Heat treatment is performed in an atmosphere at 800 ° C. for about 2 minutes. Next, for example, a non-doped polycrystalline silicon film (a film thickness of about 200 nm) 43a is formed on the silicon nitride film 42 by CVD.
After being deposited by the method, heat treatment (600 ° C., 12 hours) is performed. Then, a silicon nitride film 45 having a thickness of about 2 to 3 nm is formed as an insulating film on the upper portion thereof. The silicon nitride film 45 is formed, for example, by nitriding the surface of the polycrystalline silicon film 43a, and this nitriding treatment is performed by heat treatment at 800 ° C. for about 5 minutes in an ammonia (NH 3 ) atmosphere, for example. Next, after depositing, for example, a non-doped polycrystalline silicon film (about 200 nm in thickness) 43b on the silicon nitride film 45 by the CVD method, heat treatment (600
(° C, 12 hours).

【0127】次いで、多結晶シリコン膜43bの上部
に、絶縁膜として1nm程度の窒化シリコン膜46を形
成する。この窒化シリコン膜46は、窒化シリコン膜4
2と同様に形成し得る。次いで、窒化シリコン膜46上
に、例えばリン(P)などのn型不純物をドープしたn
型多結晶シリコン膜(膜厚200nm程度)47をCV
D法で堆積する。
Then, a silicon nitride film 46 of about 1 nm is formed as an insulating film on the polycrystalline silicon film 43b. The silicon nitride film 46 is the silicon nitride film 4
It can be formed similarly to 2. Then, on the silicon nitride film 46, n-type impurities such as phosphorus (P) are doped.
C-type polycrystalline silicon film (film thickness of about 200 nm) 47
Deposit by method D.

【0128】以降は、実施の形態1と同様の工程を経
て、シリコン柱60およびゲート電極(n型多結晶シリ
コン膜55、57)等を形成する。さらに、情報蓄積用
容量素子(図示せず)を形成する。
After that, the silicon pillar 60, the gate electrode (n-type polycrystalline silicon films 55, 57) and the like are formed through the same steps as those in the first embodiment. Further, an information storage capacitive element (not shown) is formed.

【0129】この場合、ノンドープの多結晶シリコン膜
43aと43bとの間に窒化シリコン膜46(シャッタ
ーバリア膜)形成され、また、多結晶シリコン膜43a
の下部および多結晶シリコン膜43bの上部に、窒化シ
リコン膜42、46(拡散バリア膜)が形成される。
In this case, a silicon nitride film 46 (shutter barrier film) is formed between the non-doped polycrystalline silicon films 43a and 43b, and the polycrystalline silicon film 43a is also formed.
Silicon nitride films 42 and 46 (diffusion barrier films) are formed on the lower part of the above and the upper part of the polycrystalline silicon film 43b.

【0130】従って、前述したPLED型トランジスタ
の効果を奏することができる。
Therefore, the effect of the PLED type transistor described above can be obtained.

【0131】なお、これらの窒化シリコン膜の形成工程
を省略(例えば、実施の形態1の窒化シリコン膜42、
46の形成工程を省略)した場合は、図32に示すよう
に、ノンドープの多結晶シリコン膜(膜厚400nm程
度)43の上下に、例えばリン(P)などのn型不純物
をドープしたn型多結晶シリコン膜(膜厚200nm程
度)41、47が位置する構成となる。
The step of forming these silicon nitride films is omitted (for example, the silicon nitride film 42 of the first embodiment,
32 is omitted, as shown in FIG. 32, n-type doped with an n-type impurity such as phosphorus (P) is formed above and below the non-doped polycrystalline silicon film (film thickness of about 400 nm) 43, for example. The polycrystalline silicon films (about 200 nm thick) 41 and 47 are located.

【0132】この場合、前述したPLED型トランジス
タの効果を奏することはできないが、実施の形態1で説
明した他の効果を有することは言うまでもない。
In this case, the effect of the PLED type transistor described above cannot be obtained, but it goes without saying that it has the other effects described in the first embodiment.

【0133】以上、本発明者によってなされた発明を実
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。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【0134】[0134]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
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。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in this application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0135】情報転送用MISFETと容量素子から成
るメモリセルを有する半導体集積回路装置であって、情
報転送用MISFETを縦型トランジスタで構成し、そ
の上部に容量素子を形成するものである。
A semiconductor integrated circuit device having a memory cell composed of an MISFET for information transfer and a capacitive element, wherein the MISFET for information transfer is constituted by a vertical transistor, and the capacitive element is formed on the vertical transistor.

【0136】また、この縦型のトランジスタのチャネル
が形成される半導体層の中間部もしくはその上下に薄い
絶縁膜を形成するものである。
Further, a thin insulating film is formed on the intermediate portion of the semiconductor layer in which the channel of this vertical transistor is formed or in the upper and lower portions thereof.

【0137】その結果、半導体集積回路装置の微細化も
しくは高集積化を図ることができる。また、半導体集積
回路装置の高性能化を図ることができる。また、製造歩
留まりを向上させることができる。
As a result, the semiconductor integrated circuit device can be miniaturized or highly integrated. Further, the performance of the semiconductor integrated circuit device can be improved. In addition, the manufacturing yield can be improved.

【0138】また、周辺回路を構成するMISFETを
横型とし、このMISFETを前記情報転送用(縦型)
MISFETより先に形成するものである。
Further, the MISFET forming the peripheral circuit is of a horizontal type, and this MISFET is used for the information transfer (vertical type).
It is formed before the MISFET.

【0139】その結果、半導体集積回路装置の微細化も
しくは高集積化を図ることができる。また、半導体集積
回路装置の高性能化を図ることができる。また、製造歩
留まりを向上させることができる。
As a result, miniaturization or higher integration of the semiconductor integrated circuit device can be achieved. Further, the performance of the semiconductor integrated circuit device can be improved. In addition, the manufacturing yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置(DRAM)の製造方法を示す基板の要部断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts of a substrate showing a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device (DRAM) which is Embodiment 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of the essential part of the substrate, for showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the essential part of the substrate, for showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of the essential part of the substrate, for showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of the essential part of the substrate, for showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the essential part of the substrate, for showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 7 is a main-portion cross-sectional view of the substrate showing the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention;

【図8】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
FIG. 8 is a plan view of a principal portion of the substrate, showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態1である半導体集積回路装
置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the essential part of the substrate, for showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
FIG. 11 is a plan view of a principal portion of the substrate, showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
FIG. 14 is a plan view of the essential part of the substrate, for showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図15】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 16 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図17】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
FIG. 17 is a plan view of a principal portion of the substrate, showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 18 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 19 is a main-portion cross-sectional view of the substrate, which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図20】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
FIG. 20 is a plan view of the essential part of the substrate, for showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図21】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 21 is a main-portion cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention;

【図22】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 22 is a main-portion cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention;

【図23】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view of the essential part of the substrate, for showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図24】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 24 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図25】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
FIG. 25 is a plan view of the essential part of the substrate, for showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図26】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 26 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図27】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 27 is a main-portion cross-sectional view of the substrate, which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【図28】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部平面図である。
FIG. 28 is a plan view of a principal portion of the substrate, showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図29】本発明の実施の形態1である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 29 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.

【図30】本発明の実施の形態2である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 30 is a main-portion cross-sectional view of the substrate showing the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention.

【図31】本発明の実施の形態2である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 31 is a fragmentary cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention.

【図32】本発明の実施の形態2である半導体集積回路
装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 32 is a main-portion cross-sectional view of the substrate showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of the present invention.

【図33】本発明の実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法を示す基板の要部断面図である。
FIG. 33 is a cross-sectional view of the essential part of the substrate, for showing the method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device which is the embodiment of the present invention.

【図34】本発明の実施の形態の効果を説明するための
半導体集積回路装置の製造方法を示す図である。
FIG. 34 is a diagram showing a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, for explaining the effect of the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板(基板) 2a 酸化シリコン膜 2b 窒化シリコン膜 2c 酸化シリコン膜 3 (分離)溝 5 酸化シリコン膜 7 p型ウエル 7n n型ウエル 9 ゲート絶縁膜 11 n型多結晶シリコン膜 13 W膜 15 窒化シリコン膜 17 n-型半導体領域 17p p-型半導体領域 19 サイドウォール膜 21 n+型半導体領域 21p p+型半導体領域 23 酸化シリコン膜 25 窒化シリコン膜 27 酸化シリコン膜 29 配線溝 31 W膜 33 窒化シリコン膜 35 酸化シリコン膜 37 配線溝 39 W膜 41 n型多結晶シリコン膜 42 窒化シリコン膜 43 ノンドープ多結晶シリコン膜 43a ノンドープ多結晶シリコン膜 43b ノンドープ多結晶シリコン膜 45 窒化シリコン膜 46 窒化シリコン膜 47 n型多結晶シリコン膜 49 酸化シリコン膜 51 窒化シリコン膜 53 酸化シリコン膜 55 n型多結晶シリコン膜 57 n型多結晶シリコン膜 59 酸化シリコン膜 60 シリコン柱 60M マスク 61 酸化シリコン膜 63 スルーホール 65 窒化シリコン膜 67 酸化シリコン膜 69 孔 71 Ru膜 73 酸化タンタル膜 75 Ru膜およびW膜の積層膜 77 層間絶縁膜 BL ビット線 C 情報蓄積用容量素子 C1 コンタクトホール G1 ゲート電極 M1 第1層配線 MA メモリセル領域 P1 プラグ PA 周辺回路領域 PT1 第1パターン PT2 第2パターン Qn nチャネル型MISFET Qp pチャネル型MISFET Qs 情報転送用MISFET SB ビット線BLの間隔 SP1 第1パターンの間隔 SP2 第2パターンの間隔 ST 段差 SW ワード線WLの間隔 WB ビット線BLの幅 WL ワード線 WP1 第1パターンの幅 WP2 第2パターンの幅 WW ワード線WLの幅1 semiconductor substrate (substrate) 2a silicon oxide film 2b silicon nitride film 2c silicon oxide film 3 (separation) groove 5 silicon oxide film 7 p-type well 7 n n-type well 9 gate insulating film 11 n-type polycrystalline silicon film 13 W film 15 Silicon nitride film 17 n type semiconductor region 17p p type semiconductor region 19 Sidewall film 21 n + type semiconductor region 21p p + type semiconductor region 23 Silicon oxide film 25 Silicon nitride film 27 Silicon oxide film 29 Wiring groove 31 W film 33 Silicon nitride film 35 Silicon oxide film 37 Wiring trench 39 W film 41 n-type polycrystalline silicon film 42 Silicon nitride film 43 Non-doped polycrystalline silicon film 43a Non-doped polycrystalline silicon film 43b Non-doped polycrystalline silicon film 45 Silicon nitride film 46 Silicon nitride film 47 n-type polycrystalline silicon film 49 silicon oxide film 51 nitriding Recon film 53 Silicon oxide film 55 n-type polycrystalline silicon film 57 n-type polycrystalline silicon film 59 Silicon oxide film 60 Silicon pillar 60M mask 61 Silicon oxide film 63 Through hole 65 Silicon nitride film 67 Silicon oxide film 69 Hole 71 Ru film 73 Tantalum oxide film 75 Laminated film of Ru film and W film 77 Interlayer insulating film BL Bit line C Information storage capacitor C1 Contact hole G1 Gate electrode M1 First layer wiring MA Memory cell region P1 Plug PA Peripheral circuit region PT1 First pattern PT2 Second pattern Qn n-channel type MISFET Qp p-channel type MISFET Qs Information transfer MISFET SB Bit line BL spacing SP1 First pattern spacing SP2 Second pattern spacing ST Step SW Word line WL spacing WB Bit line BL spacing Width WL Word line W P1 width of first pattern WP2 width of second pattern WW width of word line WL

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茂庭 昌弘 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 中里 和郎 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所研究開発本部内 (72)発明者 木須 輝明 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 松岡 秀行 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 田畑 剛 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 芳賀 覚 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 Fターム(参考) 5F083 AD01 AD03 AD15 AD31 AD48 AD49 GA01 GA05 GA09 GA25 JA04 JA06 JA14 JA39 JA40 KA01 KA05 MA06 MA19 NA01 PR06 PR09 PR13 PR15 PR23 PR29 PR40 ZA04 ZA05 ZA06 ZA07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masahiro Moiwa             5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company within Hitachi Semiconductor Group (72) Inventor Kazuo Nakazato             1-280, Higashikoigakubo, Kokubunji, Tokyo             Hitachi, Ltd. Research & Development Division (72) Inventor Teruaki Kisu             5-22-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company Hitachi Cho-LS System             Within (72) Inventor Hideyuki Matsuoka             1-280, Higashikoigakubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tsuyoshi Tabata             5-22-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company Hitachi Cho-LS System             Within (72) Inventor Satoru Haga             5-22-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company Hitachi Cho-LS System             Within F term (reference) 5F083 AD01 AD03 AD15 AD31 AD48                       AD49 GA01 GA05 GA09 GA25                       JA04 JA06 JA14 JA39 JA40                       KA01 KA05 MA06 MA19 NA01                       PR06 PR09 PR13 PR15 PR23                       PR29 PR40 ZA04 ZA05 ZA06                       ZA07

Claims (34)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 情報転送用MISFETと容量素子から
成るメモリセルを有する半導体集積回路装置であって、 前記情報転送用MISFETは、 (a)半導体基板上に第1絶縁膜を介して形成された半
導体柱であって、第1半導体層、第2半導体層および第
3半導体層が下から形成された半導体柱と、 (b)前記第1半導体層と第2半導体層との境界、およ
び前記第2半導体層と第3半導体層との境界に形成され
た第2絶縁膜と、 (c)前記半導体柱の側壁に形成されたゲート絶縁膜
と、 (d)前記半導体柱の側壁に前記ゲート絶縁膜を介して
形成されたゲート電極と、を有し、 前記容量素子は、 (e)前記第3半導体層上に形成された第1導電性膜
と、 (f)前記第1導電性膜上に形成された第3絶縁膜と、 (g)前記第3絶縁膜上に形成された第2導電性膜と、
を有することを特徴とする半導体集積回路装置。
1. A semiconductor integrated circuit device having a memory cell composed of an MISFET for information transfer and a capacitor, wherein the MISFET for information transfer is formed on a semiconductor substrate via a first insulating film. A semiconductor pillar having a first semiconductor layer, a second semiconductor layer and a third semiconductor layer formed from below; (b) a boundary between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; A second insulating film formed on a boundary between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer; (c) a gate insulating film formed on a sidewall of the semiconductor pillar; and (d) a gate insulating film formed on a sidewall of the semiconductor pillar. A gate electrode formed via a film, wherein the capacitive element comprises: (e) a first conductive film formed on the third semiconductor layer; and (f) on the first conductive film. A third insulating film formed on the first insulating film, and (g) on the third insulating film. The formed second conductive film,
A semiconductor integrated circuit device comprising:
【請求項2】 前記第3絶縁膜は、高誘電膜であること
を特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the third insulating film is a high dielectric film.
【請求項3】 前記第3絶縁膜は、酸化タンタル(Ta
25)膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体
集積回路装置。
3. The third insulating film is made of tantalum oxide (Ta).
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, which is a 2 O 5 ) film.
【請求項4】 前記第3絶縁膜は、酸化アルミニウム
(Al23)膜、BST(BaXSr1-XTiO3)膜も
しくはSTO(SrTiO3)膜であることを特徴とす
る請求項1記載の半導体集積回路装置。
4. The third insulating film is an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film, a BST (Ba x Sr 1 -x TiO 3 ) film or an STO (SrTiO 3 ) film. 1. The semiconductor integrated circuit device according to 1.
【請求項5】 前記第2絶縁膜は、窒化シリコン膜であ
ることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装
置。
5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the second insulating film is a silicon nitride film.
【請求項6】 前記第2半導体層の中央部には、前記第
2絶縁膜とほぼ平行に第4絶縁膜が形成されていること
を特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a fourth insulating film is formed in a central portion of the second semiconductor layer substantially in parallel with the second insulating film.
【請求項7】 前記メモリセルの占有面積は、最小加工
寸法をFとした場合、4F2であることを特徴とする請
求項1記載の半導体集積回路装置。
7. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the occupied area of the memory cell is 4F 2 when the minimum processing dimension is F.
【請求項8】 前記第1絶縁膜中には、前記ゲート電極
と電気的に接続される配線が形成されていることを特徴
とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
8. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a wiring electrically connected to the gate electrode is formed in the first insulating film.
【請求項9】 前記第1絶縁膜は、積層膜よりなり、前
記配線は、前記第1絶縁膜を構成する膜中に埋め込まれ
ていることを特徴とする請求項8記載の半導体集積回路
装置。
9. The semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the first insulating film is a laminated film, and the wiring is embedded in a film forming the first insulating film. .
【請求項10】 前記第1絶縁膜中には、前記第1半導
体層と電気的に接続される配線が形成されていることを
特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
10. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a wiring electrically connected to the first semiconductor layer is formed in the first insulating film.
【請求項11】 前記第1絶縁膜は、積層膜よりなり、
前記配線は、前記第1絶縁膜を構成する膜中に埋め込ま
れていることを特徴とする請求項10記載の半導体集積
回路装置。
11. The first insulating film is a laminated film,
11. The semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein the wiring is embedded in a film forming the first insulating film.
【請求項12】 前記第1絶縁膜中であって、前記第1
半導体層下には、配線が形成され、前記配線の幅は、前
記半導体柱の前記配線の幅方向の幅より小さいことを特
徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
12. The first insulating film in the first insulating film,
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a wiring is formed under the semiconductor layer, and the width of the wiring is smaller than the width of the semiconductor pillar in the width direction of the wiring.
【請求項13】 前記第1絶縁膜中には、第1配線と前
記第1配線と電気的に分離されている第2配線とが形成
され、 前記第1配線は、前記ゲート電極と電気的に接続され、 前記第2配線は、前記第1半導体層と電気的に接続さ
れ、前記第1配線と直交する方向に延在することを特徴
とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
13. A first wiring and a second wiring electrically separated from the first wiring are formed in the first insulating film, and the first wiring is electrically connected to the gate electrode. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the second wiring is electrically connected to the first semiconductor layer and extends in a direction orthogonal to the first wiring.
【請求項14】 前記第2配線は、前記第1配線より上
層に位置することを特徴とする請求項13記載の半導体
集積回路装置。
14. The semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein the second wiring is located in a layer above the first wiring.
【請求項15】 前記第2配線の幅は、前記第1配線の
幅より小さいことを特徴とする請求項13記載の半導体
集積回路装置。
15. The semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein the width of the second wiring is smaller than the width of the first wiring.
【請求項16】 前記第1絶縁膜中には、第1配線と、
前記第1配線と電気的に分離され、前記前記第1配線と
直交する方向に延在する第2配線とが形成され、 前記半導体柱は、前記第1配線と第2配線のそれぞれの
パターンの交点上に位置することを特徴とする請求項1
記載の半導体集積回路装置。
16. The first wiring in the first insulating film,
A second wiring that is electrically separated from the first wiring and extends in a direction orthogonal to the first wiring is formed, and the semiconductor pillar has a pattern of each of the first wiring and the second wiring. 2. It is located on the intersection.
The semiconductor integrated circuit device described.
【請求項17】 前記第2配線は、前記第1配線より上
層に位置し、前記半導体柱は、前記第2配線上に位置す
ることを特徴とする請求項16記載の半導体集積回路装
置。
17. The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, wherein the second wiring is located above the first wiring, and the semiconductor pillar is located above the second wiring.
【請求項18】 情報転送用MISFETと容量素子か
ら成るメモリセルを有する半導体集積回路装置であっ
て、 前記情報転送用MISFETは、 (a)半導体基板上に第1絶縁膜を介して形成された半
導体柱であって、第1半導体層、第2半導体層および第
3半導体層が下から形成された半導体柱と、 (b)前記第2半導体層の中央部に形成された第2絶縁
膜と、 (c)前記半導体柱の側壁にゲート絶縁膜と、 (d)前記半導体柱の側壁に前記ゲート絶縁膜を介して
形成されたゲート電極と、を有し、 前記容量素子は、 (e)前記第3半導体層上に形成された第1導電性膜
と、 (f)前記第1導電性膜上に形成された第3絶縁膜と、 (g)前記第3絶縁膜上に形成された第2導電性膜と、
を有することを特徴とする半導体集積回路装置。
18. A semiconductor integrated circuit device having a memory cell composed of an MISFET for information transfer and a capacitive element, wherein the MISFET for information transfer is formed on a semiconductor substrate via a first insulating film. A semiconductor pillar, in which a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer are formed from below, and (b) a second insulating film formed in the central portion of the second semiconductor layer. (C) a gate insulating film on the sidewall of the semiconductor pillar, and (d) a gate electrode formed on the sidewall of the semiconductor pillar with the gate insulating film interposed therebetween. A first conductive film formed on the third semiconductor layer, (f) a third insulating film formed on the first conductive film, (g) formed on the third insulating film A second conductive film,
A semiconductor integrated circuit device comprising:
【請求項19】 半導体基板のメモリセル領域に情報転
送用MISFETと容量素子から成るメモリセルを有
し、周辺回路領域に、周辺回路を構成するMISFET
を有する半導体集積回路装置であって、 前記情報転送用MISFETは、 (a)半導体基板上に第1絶縁膜を介して形成された半
導体柱であって、第1半導体層、第2半導体層および第
3半導体層が下から形成された半導体柱と、 (b)前記第1半導体層と第2半導体層との境界、およ
び前記第2半導体層と第3半導体層との境界に形成され
た第2絶縁膜と、 (c)前記半導体柱の側壁に形成された第1ゲート絶縁
膜と、 (d)前記半導体柱の側壁に前記ゲート絶縁膜を介して
形成された第1ゲート電極と、を有し、 前記容量素子は、 (e)前記第3半導体層上に形成された第1導電性膜
と、 (f)前記第1導電性膜上に形成された第3絶縁膜と、 (g)前記第3絶縁膜上に形成された第2導電性膜と、
を有し、 前記周辺回路を構成するMISFETは、 (h)前記半導体基板上に形成された第2ゲート絶縁膜
と、 (i)前記第2ゲート絶縁膜上に形成された第2ゲート
電極と、 (j)前記第2ゲート電極の両側に形成された半導体領
域と、を有することを特徴とする半導体集積回路装置。
19. A MISFET for forming a peripheral circuit in a peripheral circuit region, the memory cell having a memory cell including an MISFET for information transfer and a capacitive element in a memory cell region of a semiconductor substrate.
The information transfer MISFET includes: (a) a semiconductor pillar formed on a semiconductor substrate via a first insulating film, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and A semiconductor pillar having a third semiconductor layer formed from below; (b) a semiconductor pillar formed at a boundary between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and at a boundary between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer; 2 insulating film, (c) a first gate insulating film formed on the sidewall of the semiconductor pillar, and (d) a first gate electrode formed on the sidewall of the semiconductor pillar via the gate insulating film. And (e) a first conductive film formed on the third semiconductor layer, (f) a third insulating film formed on the first conductive film, and (g) ) A second conductive film formed on the third insulating film,
And a second gate insulating film formed on the semiconductor substrate, and (i) a second gate electrode formed on the second gate insulating film. And (j) a semiconductor region formed on both sides of the second gate electrode, the semiconductor integrated circuit device.
【請求項20】 前記周辺回路を構成するMISFET
は、nチャネル型MISFETおよびpチャネル型MI
SFETを有する相補型MISFETであることを特徴
とする請求項19記載の半導体集積回路装置。
20. A MISFET that constitutes the peripheral circuit
Is an n-channel MISFET and a p-channel MI
20. The semiconductor integrated circuit device according to claim 19, wherein the semiconductor integrated circuit device is a complementary MISFET having an SFET.
【請求項21】 前記周辺回路領域は、半導体基板中に
形成された分離領域で区画される素子領域であって、前
記周辺回路を構成するMISFETが形成される素子領
域を複数有し、 前記メモリセル領域の半導体基板中には、半導体基板中
に形成された分離領域で区画される素子領域が形成され
ていないことを特徴とする請求項19記載の半導体集積
回路装置。
21. The peripheral circuit region is an element region partitioned by an isolation region formed in a semiconductor substrate, and has a plurality of element regions in which MISFETs constituting the peripheral circuit are formed. 20. The semiconductor integrated circuit device according to claim 19, wherein an element region defined by an isolation region formed in the semiconductor substrate is not formed in the semiconductor substrate in the cell region.
【請求項22】 前記周辺回路を構成するMISFET
は、前記半導体基板中の溝内に埋め込まれた第4絶縁膜
によって区画される素子領域に形成され、 前記メモリセルは、前記半導体基板中の溝内に埋め込ま
れた第4絶縁膜およびその上部の第5絶縁膜上に形成さ
れることを特徴とする請求項19記載の半導体集積回路
装置。
22. A MISFET that constitutes the peripheral circuit
Is formed in an element region defined by a fourth insulating film embedded in the groove in the semiconductor substrate, and the memory cell is formed by a fourth insulating film embedded in the groove in the semiconductor substrate and an upper portion thereof. 20. The semiconductor integrated circuit device according to claim 19, wherein the semiconductor integrated circuit device is formed on the fifth insulating film.
【請求項23】 半導体基板のメモリセル領域に情報転
送用縦型MISFETと容量素子から成るメモリセルを
形成し、周辺回路領域に周辺回路を構成する横型MIS
FETを形成する半導体集積回路装置の製造方法であっ
て、 (a)半導体基板の周辺回路領域に周辺回路を構成する
横型MISFETを形成する工程と、 (b)前記(a)工程の後、前記MISFET上部を含
む半導体基板上に第1絶縁膜を形成する工程と、 (c)前記第1絶縁膜上に情報転送用縦型MISFET
であって、第1半導体層、第2半導体層および第3半導
体層が下から形成された半導体柱と、前記半導体柱の側
壁に形成されたゲート絶縁膜と、前記半導体柱の側壁に
前記ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、を
有する情報転送用縦型MISFETを形成する工程と、 (d)前記情報転送用縦型MISFETの第3半導体層
上に容量素子を形成する工程と、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。
23. A lateral MIS forming a memory cell composed of a vertical MISFET for information transfer and a capacitive element in a memory cell region of a semiconductor substrate and forming a peripheral circuit in a peripheral circuit region.
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device for forming a FET, comprising: (a) forming a lateral MISFET forming a peripheral circuit in a peripheral circuit region of a semiconductor substrate; and (b) after the step (a), A step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate including an upper part of the MISFET, and (c) a vertical MISFET for information transfer on the first insulating film.
A semiconductor pillar having a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer formed from below, a gate insulating film formed on a sidewall of the semiconductor pillar, and the gate on a sidewall of the semiconductor pillar. A step of forming a vertical MISFET for information transfer having a gate electrode formed via an insulating film; and (d) a step of forming a capacitive element on the third semiconductor layer of the vertical MISFET for information transfer. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
【請求項24】 前記情報転送用縦型MISFETの第
1半導体層と第2半導体層との境界、および前記第2半
導体層と第3半導体層との境界には、第2絶縁膜が形成
されることを特徴とする請求項23記載の半導体集積回
路装置の製造方法。
24. A second insulating film is formed on the boundary between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and the boundary between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer of the vertical MISFET for information transfer. 24. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 23.
【請求項25】 前記情報転送用縦型MISFETの第
2半導体層の中央部には、第2絶縁膜が形成されること
を特徴とする請求項23記載の半導体集積回路装置の製
造方法。
25. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 23, wherein a second insulating film is formed in the central portion of the second semiconductor layer of the information transfer vertical MISFET.
【請求項26】 前記半導体集積回路装置の製造方法に
おいて、 前記第1絶縁膜の表面が、平坦化されることを特徴とす
る請求項23記載の半導体集積回路装置の製造方法。
26. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 23, wherein the surface of the first insulating film is planarized.
【請求項27】 半導体基板のメモリセル領域に情報転
送用MISFETと容量素子から成るメモリセルを形成
する半導体集積回路装置の製造方法であって、 (a)半導体基板の上方に、第1絶縁膜を介して互いに
直交する方向に延在する第1配線と第2配線とを形成す
る工程と、 (b)前記第2配線上に、第1半導体層、第2半導体層
および第3半導体層を順次堆積し、これらの積層膜を選
択的に除去することにより、前記第2配線と同じ方向に
延在する第1パターンを形成する工程と、 (c)前記第1パターンの側壁にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、 (d)前記第1パターンの側壁に前記ゲート絶縁膜を介
して第1導電性膜を形成する工程と、 (e)前記(d)工程の後、前記第1パターン間をエッ
チングすることにより前記第1配線の表面を露出させる
工程と、 (f)前記(e)工程の後、前記第1パターン間に、第
2導電性膜を形成する工程と、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。
27. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: forming a memory cell composed of an MISFET for information transfer and a capacitive element in a memory cell region of a semiconductor substrate, comprising: (a) a first insulating film above the semiconductor substrate. Forming a first wiring and a second wiring that extend in a direction orthogonal to each other through (b) a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer on the second wiring. Forming a first pattern extending in the same direction as the second wiring by sequentially depositing and selectively removing these laminated films; and (c) a gate insulating film on a sidewall of the first pattern. And (d) a step of forming a first conductive film on the sidewall of the first pattern via the gate insulating film, and (e) a step between the first patterns after the step (d). By etching the first distribution A step of exposing a surface of the semiconductor integrated circuit device, and (f) a step of forming a second conductive film between the first patterns after the step (e). Method.
【請求項28】 前記第1配線は金属膜よりなることを
特徴とする請求項27記載の半導体集積回路装置の製造
方法。
28. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 27, wherein the first wiring is made of a metal film.
【請求項29】 前記半導体集積回路装置の製造方法
は、さらに、 (g)前記(f)工程の後、前記第1パターン、ゲート
絶縁膜、および第1および第2導電性膜を、選択的に除
去することにより、前記第1配線と同じ方向に延在する
第2パターンを形成する工程、を有することを特徴とす
る請求項27記載の半導体集積回路装置の製造方法。
29. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device further comprises: (g) selectively removing the first pattern, the gate insulating film, and the first and second conductive films after the step (f). 28. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 27, further comprising the step of forming a second pattern extending in the same direction as the first wiring by removing the second pattern.
【請求項30】 半導体基板のメモリセル領域に情報転
送用MISFETと容量素子から成るメモリセルを形成
する半導体集積回路装置の製造方法であって、 (a)半導体基板の上方に、第1絶縁膜を介して互いに
直交する方向に延在する第1配線と第2配線とを形成す
る工程と、 (b)前記第2配線上に、第1半導体層、第2半導体層
および第3半導体層を順次堆積し、これらの積層膜を選
択的に除去することにより、前記第2配線と同じ方向に
延在する第1パターンを形成する工程と、 (c)前記第1パターンの側壁にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、 (d)前記第1パターン間に、第1導電性膜を形成する
工程と、 (e)前記第1パターン、ゲート絶縁膜および第1導電
性膜を、選択的に除去することにより、前記第1配線と
同じ方向に延在する第2パターンを形成する工程、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。
30. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: forming a memory cell composed of an MISFET for information transfer and a capacitive element in a memory cell region of a semiconductor substrate, comprising: (a) a first insulating film above a semiconductor substrate. Forming a first wiring and a second wiring that extend in a direction orthogonal to each other through (b) a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer on the second wiring. Forming a first pattern extending in the same direction as the second wiring by sequentially depositing and selectively removing these laminated films; and (c) a gate insulating film on a sidewall of the first pattern. And (d) forming a first conductive film between the first patterns, and (e) selectively removing the first pattern, the gate insulating film and the first conductive film. The same wiring as the first wiring The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device characterized by comprising the step, of forming a second pattern extending in.
【請求項31】 前記情報転送用MISFETの第1半
導体層と第2半導体層との境界、および前記第2半導体
層と第3半導体層との境界には、第2絶縁膜が形成され
ることを特徴とする請求項30記載の半導体集積回路装
置の製造方法。
31. A second insulating film is formed at a boundary between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and a boundary between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer of the information transfer MISFET. 31. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 30.
【請求項32】 前記情報転送用MISFETの第2半
導体層の中央部には、第2絶縁膜が形成されることを特
徴とする請求項30記載の半導体集積回路装置の製造方
法。
32. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 30, wherein a second insulating film is formed in a central portion of the second semiconductor layer of the information transfer MISFET.
【請求項33】 半導体基板のメモリセル領域に情報転
送用MISFETと容量素子から成るメモリセルを形成
し、周辺回路領域に周辺回路を構成するMISFETを
形成する半導体集積回路装置の製造方法であって、 (a)半導体基板の周辺回路領域に周辺回路を構成する
MISFETを形成する工程と、 (b)前記MISFET上部を含む半導体基板上に第1
絶縁膜を形成する工程と、 (c)前記第1絶縁膜上に第1半導体層、第2半導体層
および第3半導体層を順次堆積し、これらの積層膜を選
択的に除去することにより、第1方向に延在するパター
ンを形成する工程と、 (d)前記パターンの前記第1方向に延在する側壁にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、 (e)前記(d)工程の後、前記パターン間に導電性膜
を埋め込む工程と、 (f)前記周辺回路領域に第2絶縁膜を形成することに
より、前記メモリセル領域の表面と前記周辺回路領域の
表面との差を小さくする工程と、 (g)前記パターンを第2方向にエッチングすることに
より前記第1半導体層、第2半導体層および第3半導体
層よりなる半導体柱を形成する工程と、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。
33. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising forming a memory cell including an information transfer MISFET and a capacitive element in a memory cell region of a semiconductor substrate and forming a MISFET forming a peripheral circuit in a peripheral circuit region. (A) a step of forming a MISFET forming a peripheral circuit in a peripheral circuit region of the semiconductor substrate, and (b) a first step on the semiconductor substrate including the MISFET upper part.
A step of forming an insulating film, and (c) sequentially depositing a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer on the first insulating film, and selectively removing these laminated films, A step of forming a pattern extending in a first direction, (d) a step of forming a gate insulating film on a sidewall of the pattern extending in the first direction, and (e) a step of (d), Filling a conductive film between the patterns; and (f) forming a second insulating film in the peripheral circuit region to reduce the difference between the surface of the memory cell region and the surface of the peripheral circuit region. And (g) etching the pattern in a second direction to form a semiconductor pillar composed of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer. Method of manufacturing circuit device.
【請求項34】 半導体基板のメモリセル領域に情報転
送用MISFETと容量素子から成るメモリセルを形成
し、周辺回路領域に周辺回路を構成するMISFETを
形成する半導体集積回路装置の製造方法であって、 (a)半導体基板の周辺回路領域に周辺回路を構成する
MISFETを形成する工程と、 (b)前記MISFET上部を含む半導体基板上に第1
絶縁膜を形成する工程と、 (c)前記第1絶縁膜上に第2絶縁膜を形成する工程
と、 (d)前記第2絶縁膜を選択的に除去することにより第
1方向に延在する配線溝を形成した後、前記配線溝中に
金属膜を埋め込むことにより第1配線を形成する工程
と、 (e)前記第1配線上に第3絶縁膜を形成する工程と、 (f)前記第3絶縁膜上に第4絶縁膜を形成する工程
と、 (g)前記第4絶縁膜を選択的に除去することにより前
記第1方向と直交する第2方向に延在する配線溝を形成
した後、前記配線溝中に金属膜を埋め込むことにより第
2配線を形成する工程と、 (h)前記第2配線上に、第1半導体層、第2半導体層
および第3半導体層を順次堆積し、これらの積層膜を選
択的に除去することにより、前記第2方向に延在するパ
ターンを形成する工程と、 (i)前記第1パターンの第2方向に延在する側壁にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、 (j)前記第1パターンの第2方向に延在する側壁にゲ
ート絶縁膜を介して第1導電性膜を形成する工程と、 (k)前記第1導電性膜をマスクに前記第4および第3
絶縁膜を除去することにより前記第1配線を露出させる
工程と、 (l)前記(k)工程の後、前記第1パターン間に、第
2導電性膜を埋め込む工程と、 (m)前記第1パターン、ゲート絶縁膜、および第1お
よび第2導電性膜を、選択的に除去することにより、前
記第1方向に延在する第2パターンであって、シリコン
柱、前記シリコン柱の前記第2方向に延在する側壁ゲー
ト絶縁膜およびゲート電極よりなる第2パターンを形成
する工程と、 (n)前記第2パターン間に第5絶縁膜を形成する工程
と、 (o)前記第3半導体層上に容量素子を形成する工程
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。
34. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising forming a memory cell composed of an MISFET for information transfer and a capacitive element in a memory cell region of a semiconductor substrate, and forming a MISFET constituting a peripheral circuit in a peripheral circuit region. (A) a step of forming a MISFET forming a peripheral circuit in a peripheral circuit region of the semiconductor substrate, and (b) a first step on the semiconductor substrate including the MISFET upper part.
Forming an insulating film, (c) forming a second insulating film on the first insulating film, and (d) extending in the first direction by selectively removing the second insulating film. Forming a wiring groove for forming the first wiring by forming a metal film in the wiring groove, (e) forming a third insulating film on the first wiring, and (f) Forming a fourth insulating film on the third insulating film, and (g) forming a wiring groove extending in a second direction orthogonal to the first direction by selectively removing the fourth insulating film. After the formation, a step of forming a second wiring by embedding a metal film in the wiring groove, and (h) a first semiconductor layer, a second semiconductor layer and a third semiconductor layer are sequentially formed on the second wiring. By depositing and selectively removing these laminated films, a pattern extending in the second direction is formed. And (i) forming a gate insulating film on a side wall of the first pattern extending in the second direction, and (j) forming a gate insulating film on a side wall of the first pattern extending in the second direction. Forming a first conductive film via a film; (k) using the first conductive film as a mask, the fourth and third films
Exposing the first wiring by removing an insulating film; (l) embedding a second conductive film between the first patterns after the step (k); A second pattern extending in the first direction by selectively removing the first pattern, the gate insulating film, and the first and second conductive films, the first pillar, the silicon pillar, and the second pillar of the silicon pillar. Forming a second pattern composed of a sidewall gate insulating film and a gate electrode extending in two directions; (n) forming a fifth insulating film between the second patterns; and (o) the third semiconductor. And a step of forming a capacitive element on the layer, the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
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