JP2000183299A - Semiconductor integrated circuit device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and its manufacture

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JP2000183299A
JP2000183299A JP10358082A JP35808298A JP2000183299A JP 2000183299 A JP2000183299 A JP 2000183299A JP 10358082 A JP10358082 A JP 10358082A JP 35808298 A JP35808298 A JP 35808298A JP 2000183299 A JP2000183299 A JP 2000183299A
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JP
Japan
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film
nitride film
circuit device
integrated circuit
semiconductor integrated
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JP10358082A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinpei Iijima
晋平 飯島
Tomoshi Yamamoto
智志 山本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for eliminating capacity loss in an information accumulation capacitor for use with a silicon nitride film for a capacity insulation material. SOLUTION: A capacitor C for accumulating information is composed of an accumulation electrode 27 consisting of a doped polycrystalline silicon film, a capacity insulation film that is made of a silicon nitride film 28, and a plate electrode that is made of a titanium nitride film 29. By composing a plate electrode with the titanium nitride film 29, the depletion of the plate electrode is suppressed and the capacity loss of the capacitor C for accumulating information can be reduced.

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)を有する半導体集積回路装置
およびその製造技術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 technique, and more particularly to a DRAM (Dynami
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device having a random access memory (c) and a technology effective when applied to a manufacturing technology thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置の一つに、メモリセ
ルがメモリセル選択用MISFET(Metal Insulator
Semiconductor Field Effect Transistor )および蓄積
電極と容量絶縁膜を挟んで設けられるプレート電極とか
らなる情報蓄積用容量素子で構成されたDRAMがあ
る。しかし、DRAMは、その大容量化に伴いメモリセ
ルの微細化が進み、情報蓄積用容量素子の蓄積電荷量が
減少して、情報保持特性が低下するという問題がある。
2. Description of the Related Art In one of semiconductor integrated circuit devices, a memory cell is a memory cell selecting MISFET (Metal Insulator).
There is a DRAM comprising a semiconductor field effect transistor) and an information storage capacitor element including a storage electrode and a plate electrode provided with a capacitor insulating film interposed therebetween. However, the DRAM has a problem that the memory cell is miniaturized with the increase in the capacity, the amount of charge stored in the information storage capacitor element is reduced, and the information holding characteristic is deteriorated.

【0003】そこで、64Mbit以上のDRAMで
は、情報蓄積用容量素子をビット線の上方に配置するキ
ャパシタ・オーバー・ビットライン(Capacitor Over B
it line ;COB)構造とし、さらに、蓄積電極を円筒
型またはフィン型なとの立体形状とすることにより、そ
の表面積を大きくして蓄積電荷量の増大を図っている。
Therefore, in a DRAM of 64 Mbit or more, a capacitor over bit line (Capacitor Over B) in which an information storage capacitor is arranged above a bit line.
It has an it line (COB) structure, and the storage electrode has a three-dimensional shape such as a cylindrical shape or a fin shape, thereby increasing the surface area to increase the amount of stored charge.

【0004】なお、円筒型の蓄積電極を備えた情報蓄積
用容量素子からなるメモリセルについては、例えば培風
館発行「超LSIメモリ」平成6年11月5日発行、伊
藤清男著、P19に記載がある。
A memory cell composed of an information storage capacitor having a cylindrical storage electrode is described in, for example, "Super LSI Memory" published by Baifukan on November 5, 1994, written by Kiyo Ito, p. There is.

【0005】上記メモリセルとしては、例えば、半導体
基板の主面上に堆積した第1導電膜でメモリセル選択用
MISFETのゲート電極を形成し、この第1導電膜の
上層に堆積した第2導電膜でメモリセル選択用MISF
ETのソース、ドレインを構成する一対の不純物半導体
領域に達する第1プラグを形成し、この第2導電膜の上
層に堆積した第3導電膜でメモリセル選択用MISFE
Tの一方の不純物半導体領域の上方にビット線を形成
し、この第3導電膜の上層に堆積した第4導電膜でメモ
リセル選択用MISFETの他方の不純物半導体領域の
上方に第1のプラグを介して第2プラグを形成し、この
第4導電膜の上層に堆積した第5導電膜で情報蓄積用容
量素子の下部電極である蓄積電極を形成し、この第5導
電膜の上層に堆積した第6導電膜で情報蓄積用容量素子
の上部電極であるプレート電極を形成する構造が考えら
れる。
As the memory cell, for example, a gate electrode of a MISFET for selecting a memory cell is formed by a first conductive film deposited on a main surface of a semiconductor substrate, and a second conductive film deposited on the first conductive film is formed on the first conductive film. MISF for memory cell selection with film
A first plug reaching a pair of impurity semiconductor regions constituting a source and a drain of the ET is formed, and a MISFE for memory cell selection is formed by a third conductive film deposited on the second conductive film.
A bit line is formed above one impurity semiconductor region of T, and a first plug is formed above the other impurity semiconductor region of the memory cell selecting MISFET by a fourth conductive film deposited on the third conductive film. A second plug is formed through the first conductive film, and a storage electrode, which is a lower electrode of the information storage capacitor, is formed of the fifth conductive film deposited on the fourth conductive film, and deposited on the fifth conductive film. A structure in which a plate electrode which is an upper electrode of the information storage capacitor element is formed by the sixth conductive film is conceivable.

【0006】情報蓄積用容量素子の容量絶縁膜に窒化シ
リコン膜を用いる場合は、情報蓄積用容量素子の蓄積電
極を構成する第5導電膜およびプレート電極を構成する
第6導電膜は、被覆性の良い化学的気相成長(Chemical
Vapor Deposition :CVD)法によって堆積される不
純物、例えばリン(P)が添加された多結晶シリコン膜
によって構成される。
In the case where a silicon nitride film is used as the capacitive insulating film of the information storage capacitor, the fifth conductive film forming the storage electrode and the sixth conductive film forming the plate electrode of the information storage capacitor are formed of a covering material. Chemical Vapor Deposition (Chemical
It is composed of a polycrystalline silicon film to which an impurity, for example, phosphorus (P) is added by a vapor deposition (CVD) method.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、周辺回路で
は、メモリセル選択用MISFETのゲート電極を構成
する前記第1導電膜でMISFETのゲート電極が形成
され、ビット線を構成する前記第3導電膜でMISFE
Tのソース、ドレインを構成する一対の不純物半導体領
域に達して設けられる接続孔の内部に第1層配線が形成
される。さらに、MISFETのソース、ドレインを構
成する不純物半導体領域と第1層配線との接続抵抗を低
減するために、両者の間には低抵抗のシリサイド層が設
けられている。
In the peripheral circuit, the first conductive film forming the gate electrode of the memory cell selecting MISFET forms the gate electrode of the MISFET, and the third conductive film forms the bit line. MISFE
A first layer wiring is formed inside a connection hole provided to reach a pair of impurity semiconductor regions constituting the source and drain of T. Further, a low-resistance silicide layer is provided between the impurity semiconductor region forming the source and the drain of the MISFET and the first layer wiring in order to reduce the connection resistance therebetween.

【0008】上記シリサイド層は比較的耐熱性に乏し
く、例えばチタンシリサイド層の場合、800℃以上の
温度で熱処理を施すと接続抵抗が増加して導通不良など
の問題が生ずる。このため、シリサイド層を形成した後
の工程では、高温の熱処理を施すことができない。
The above-mentioned silicide layer has relatively poor heat resistance. For example, in the case of a titanium silicide layer, if a heat treatment is performed at a temperature of 800 ° C. or more, connection resistance increases and problems such as poor conduction occur. Therefore, high-temperature heat treatment cannot be performed in the step after the formation of the silicide layer.

【0009】一方、情報蓄積用容量素子の蓄積電極を構
成する第5導電膜およびプレート電極を構成する第6導
電膜は、不純物が添加された多結晶シリコン膜によって
構成されるが、上記不純物を100%活性化させるため
には、700℃以上の温度で熱処理を施す必要がある。
On the other hand, the fifth conductive film forming the storage electrode of the information storage capacitor and the sixth conductive film forming the plate electrode are formed of a polycrystalline silicon film to which impurities are added. In order to activate 100%, it is necessary to perform a heat treatment at a temperature of 700 ° C. or more.

【0010】しかし、周辺回路において、シリサイド層
の耐熱性の劣化に起因する前記接続抵抗の増加による導
通不良などの問題を避けるためには、MISFETのソ
ース、ドレインを構成する不純物半導体領域と第1層配
線との間にシリサイド層を形成した後に、多結晶シリコ
ン膜中の不純物を100%活性化させるに必要な高温の
熱処理を施すことができない。従って、多結晶シリコン
膜中の不純物の活性化が不十分となり、動作時に多結晶
シリコン膜中で空乏層の幅が広がり容量損失を招いてし
まう。この容量損失はリフレッシュ特性を劣化させてメ
モリセルの信頼性を低下させる原因となる。
However, in the peripheral circuit, in order to avoid a problem such as conduction failure due to an increase in the connection resistance due to deterioration of the heat resistance of the silicide layer, the impurity semiconductor region forming the source and drain of the MISFET and the first After the silicide layer is formed between the layer wiring and the layer wiring, a high-temperature heat treatment required to activate 100% of impurities in the polycrystalline silicon film cannot be performed. Therefore, the activation of impurities in the polycrystalline silicon film becomes insufficient, and the width of the depletion layer increases in the polycrystalline silicon film during operation, resulting in a loss of capacitance. This loss of capacity causes the refresh characteristics to deteriorate and the reliability of the memory cell to decrease.

【0011】本発明の目的は、容量絶縁材料に窒化シリ
コン膜を用いる立体構造の情報蓄積容量素子において、
容量損失を無くすことのできる技術を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide an information storage capacitor having a three-dimensional structure using a silicon nitride film as a capacitor insulating material.
An object of the present invention is to provide a technique capable of eliminating a capacity loss.

【0012】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 become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【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。すなわち、 (1)本発明の半導体集積回路装置は、立体形状の蓄積
電極と、膜厚が10nm以下の窒化シリコン膜を挟んで
設けられるプレート電極とによって構成される情報蓄積
用容量素子を備えたメモリセルを有しており、前記プレ
ート電極は金属膜または金属化合物によって構成され、
さらに上記蓄積電極は不純物がドープされた多結晶シリ
コン膜、金属膜または金属化合物によって構成されるも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows. That is, (1) The semiconductor integrated circuit device of the present invention includes an information storage capacitance element including a three-dimensional storage electrode and a plate electrode provided with a silicon nitride film having a thickness of 10 nm or less interposed therebetween. A memory cell, wherein the plate electrode is made of a metal film or a metal compound,
Further, the storage electrode is made of a polycrystalline silicon film, a metal film or a metal compound doped with impurities.

【0014】(2)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、立体形状の蓄積電極と、膜厚が10nm
以下の窒化シリコン膜を挟んで設けられる金属膜または
金属化合物からなるプレート電極とによって構成される
情報蓄積用容量素子を備えたメモリセルを形成する際、
上記プレート電極を構成する金属膜または金属化合物は
700℃以下の温度で化学的気相成長法によって形成さ
れるものである。
(2) A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, wherein a three-dimensional storage electrode and a film having a thickness of 10 nm are provided.
When forming a memory cell including a capacitor element for information storage constituted by a metal film or a plate electrode made of a metal compound provided with the following silicon nitride film interposed therebetween,
The metal film or metal compound constituting the plate electrode is formed by a chemical vapor deposition method at a temperature of 700 ° C. or less.

【0015】上記した手段によれば、容量絶縁材料に窒
化シリコン膜を用いる情報蓄積用容量素子において、プ
レート電極を被覆性の良い化学的気相成長法で形成した
金属膜または金属化合物によって構成することにより、
プレート電極の空乏化が生じないので情報蓄積用容量素
子の容量損失を低減することができる。さらに、蓄積電
極を金属膜または金属化合物によって構成することによ
り、プレート電極および蓄積電極の両電極の空乏化が生
じないので情報蓄積用容量素子の容量損失を無くすこと
ができる。
According to the above-mentioned means, in the information storage capacitance element using the silicon nitride film as the capacitance insulating material, the plate electrode is constituted by a metal film or a metal compound formed by a chemical vapor deposition method having good coverage. By doing
Since the depletion of the plate electrode does not occur, the capacitance loss of the information storage capacitance element can be reduced. Further, by forming the storage electrode from a metal film or a metal compound, depletion of both the plate electrode and the storage electrode does not occur, so that the capacity loss of the information storage capacitor can be eliminated.

【0016】[0016]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明の一実施の形態であるDR
AMを示す半導体基板の要部断面図である。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。図1において、A領域はメモリアレイの一部を示
し、B領域は周辺回路の一部を示す。
FIG. 1 shows a DR according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing AM. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted. In FIG. 1, an area A shows a part of a memory array, and an area B shows a part of a peripheral circuit.

【0018】p形の単結晶シリコンからなる半導体基板
1の主面には、メモリアレイのp形ウェル2、周辺回路
のp形ウェル3およびn形ウェル4が形成されている。
また、p形ウェル2を囲むようにn形のディープウェル
5が形成されている。なお、各ウェルには、しきい値電
圧調整層が形成されていてもよい。
On the main surface of a semiconductor substrate 1 made of p-type single crystal silicon, a p-type well 2 of a memory array, a p-type well 3 of a peripheral circuit and an n-type well 4 are formed.
Further, an n-type deep well 5 is formed so as to surround the p-type well 2. Note that a threshold voltage adjustment layer may be formed in each well.

【0019】各ウェルの主面には、分離領域6が形成さ
れている。分離領域6は酸化シリコン膜からなり、半導
体基板1の主面に形成された浅溝7に熱酸化された酸化
シリコン膜8を介して形成されている。
An isolation region 6 is formed on the main surface of each well. The isolation region 6 is made of a silicon oxide film, and is formed in a shallow groove 7 formed on the main surface of the semiconductor substrate 1 via a thermally oxidized silicon oxide film 8.

【0020】p形ウェル2の主面にはDRAMのメモリ
セル選択用MISFETQsが形成されている。また、
p形ウェル3およびn形ウェル4の主面には各々nチャ
ネルMISFETQnおよびpチャネルMISFETQ
pが形成されている。
On the main surface of the p-type well 2, MISFETs Qs for selecting a memory cell of a DRAM are formed. Also,
The main surfaces of the p-type well 3 and the n-type well 4 are respectively provided with an n-channel MISFET Qn and a p-channel MISFET Q
p is formed.

【0021】メモリセル選択用MISFETQsは、p
形ウェル2の主面上にゲート絶縁膜9を介して形成され
たゲート電極10と、ゲート電極10の両側のp形ウェ
ル2の主面に形成された不純物半導体領域11とからな
る。ゲート絶縁膜9は、例えば7〜8nmの膜厚を有す
る熱酸化により形成された酸化シリコン膜からなる。ゲ
ート電極10は、例えば膜厚70nmの多結晶シリコン
膜10a、膜厚50nmのチタンナイトライド(Ti
N)膜10bおよび膜厚100nmのタングステン
(W)膜10cの積層膜とすることができる。また、不
純物半導体領域11にはn形の不純物、例えば砒素(A
s)またはリンが導入されている。
The memory cell selection MISFET Qs is p
A gate electrode 10 is formed on a main surface of the p-type well 2 via a gate insulating film 9, and an impurity semiconductor region 11 is formed on a main surface of the p-type well 2 on both sides of the gate electrode 10. The gate insulating film 9 is made of, for example, a silicon oxide film having a thickness of 7 to 8 nm and formed by thermal oxidation. The gate electrode 10 is made of, for example, a polycrystalline silicon film 10a having a thickness of 70 nm and titanium nitride (Ti
An N) film 10b and a 100 nm-thick tungsten (W) film 10c can be used as a laminated film. The impurity semiconductor region 11 has an n-type impurity such as arsenic (A
s) or phosphorus has been introduced.

【0022】メモリセル選択用MISFETQsのゲー
ト電極10の上層には窒化シリコン膜からなるキャップ
絶縁膜12が形成され、さらにその上層を窒化シリコン
膜13で覆われる。窒化シリコン膜13は、ゲート電極
10の側壁にも形成され、後に説明する接続孔を形成す
る際の自己整合加工に利用される。なお、メモリセル選
択用MISFETQsのゲート電極10は、DRAMの
ワード線として機能するものであり、分離領域6の上面
にはワード線WLが形成されている。
A cap insulating film 12 made of a silicon nitride film is formed on the gate electrode 10 of the memory cell selecting MISFET Qs, and the cap insulating film 12 is further covered with a silicon nitride film 13. The silicon nitride film 13 is also formed on the side wall of the gate electrode 10 and is used for a self-alignment process when forming a connection hole described later. The gate electrode 10 of the memory cell selecting MISFET Qs functions as a DRAM word line, and a word line WL is formed on the upper surface of the isolation region 6.

【0023】一方、nチャネルMISFETQnは、p
形ウェル3の主面上に形成され、ゲート絶縁膜9を介し
て形成されたゲート電極10と、ゲート電極10の両側
のp形ウェル3の主面に形成された不純物半導体領域1
4とから構成される。ゲート絶縁膜9およびゲート電極
10は前記と同様である。不純物半導体領域14は低濃
度のn- 形半導体領域14aと高濃度のn+ 形半導体領
域14bとからなり、いわゆるLDD(Lightly Doped
Drain )構造を形成している。
On the other hand, the n-channel MISFET Qn
A gate electrode 10 formed on the main surface of the p-type well 3 via the gate insulating film 9 and an impurity semiconductor region 1 formed on the main surface of the p-type well 3 on both sides of the gate electrode 10
And 4. The gate insulating film 9 and the gate electrode 10 are the same as described above. The impurity semiconductor region 14 includes a low-concentration n -type semiconductor region 14a and a high-concentration n + -type semiconductor region 14b.
Drain) structure.

【0024】同様に、pチャネルMISFETQpは、
n形ウェル4の主面上に形成され、ゲート絶縁膜9を介
して形成されたゲート電極10と、ゲート電極10の両
側のn形ウェル4の主面に形成された不純物半導体領域
15とから構成される。ゲート絶縁膜9およびゲート電
極10は前記と同様である。不純物半導体領域15は低
濃度のp- 形半導体領域15aと高濃度のp+ 形半導体
領域15bとからなり、いわゆるLDD(Lightly Dope
d Drain )構造を形成している。
Similarly, the p-channel MISFET Qp
A gate electrode 10 formed on the main surface of the n-type well 4 and formed via the gate insulating film 9 and an impurity semiconductor region 15 formed on the main surface of the n-type well 4 on both sides of the gate electrode 10 Be composed. The gate insulating film 9 and the gate electrode 10 are the same as described above. The impurity semiconductor region 15 is composed of a low-concentration p -type semiconductor region 15a and a high-concentration p + -type semiconductor region 15b.
d Drain) structure.

【0025】nチャネルMISFETQnおよびpチャ
ネルMISFETQpのゲート電極10の上層には窒化
シリコン膜からなるキャップ絶縁膜12が形成され、側
面には、例えば窒化シリコン膜からなるサイドウォール
スペーサ16が形成されている。
A cap insulating film 12 made of a silicon nitride film is formed on the gate electrode 10 of the n-channel MISFET Qn and the p-channel MISFET Qp, and a sidewall spacer 16 made of, for example, a silicon nitride film is formed on the side surface. .

【0026】メモリセル選択用MISFETQs、nチ
ャネルMISFETQnおよびpチャネルMISFET
Qpは、層間絶縁膜17で覆われている。層間絶縁膜1
7は、例えばSOG(Spin On Glass )膜17a、TE
OS(テトラエトキシシラン)を原料ガスとしプラズマ
CVD法により形成された酸化シリコン膜(以下TEO
S酸化膜という)が化学的機械研磨(Chemical Mechani
cal Polishing :CMP)法により平坦化されたTEO
S酸化膜17b、TEOS酸化膜17cおよび酸化シリ
コン膜17dの積層膜とすることができる。
Memory cell selecting MISFET Qs, n-channel MISFET Qn and p-channel MISFET
Qp is covered with an interlayer insulating film 17. Interlayer insulating film 1
7 is, for example, an SOG (Spin On Glass) film 17a, TE
A silicon oxide film (hereinafter referred to as TEO) formed by plasma CVD using OS (tetraethoxysilane) as a source gas.
Chemical oxide polishing (Chemical Mechani)
TEO planarized by cal polishing (CMP)
It can be a laminated film of the S oxide film 17b, the TEOS oxide film 17c, and the silicon oxide film 17d.

【0027】層間絶縁膜17上にはビット線BLおよび
第1層配線18(M1)が形成されている。ビット線B
Lおよび第1層配線18(M1)は、例えばチタン(T
i)膜18a、チタンナイトライド膜18bおよびタン
グステン膜18cの積層膜とすることができる。これに
より、ビット線BLおよび第1層配線18(M1)を低
抵抗化してDRAMの性能を向上することができる。ま
た、ビット線BLと第1層配線18(M1)とは、後に
説明するように同時に形成される。これにより工程を簡
略化することができる。
On the interlayer insulating film 17, a bit line BL and a first layer wiring 18 (M1) are formed. Bit line B
L and the first layer wiring 18 (M1) are, for example, titanium (T
i) It can be a laminated film of the film 18a, the titanium nitride film 18b, and the tungsten film 18c. As a result, the resistance of the bit line BL and the first layer wiring 18 (M1) can be reduced, and the performance of the DRAM can be improved. Further, the bit line BL and the first layer wiring 18 (M1) are formed simultaneously as described later. Thereby, the process can be simplified.

【0028】ビット線BLはプラグ19を介して一対の
メモリセル選択用MISFETQsに共有される不純物
半導体領域11に接続される。プラグ19は、例えばn
形の不純物が導入された多結晶シリコン膜とすることが
できる。また、プラグ19とビット線BLとの接続部に
はチタンシリサイド(TiSi2 )膜20が形成されて
いる。これによりビット線BLとプラグ19との間の接
続抵抗を低減し、接続信頼性を向上することができる。
The bit line BL is connected via a plug 19 to the impurity semiconductor region 11 shared by the pair of memory cell selecting MISFETs Qs. The plug 19 is, for example, n
It is possible to form a polycrystalline silicon film into which a shape impurity is introduced. Further, a titanium silicide (TiSi 2 ) film 20 is formed at a connection portion between the plug 19 and the bit line BL. Thereby, the connection resistance between the bit line BL and the plug 19 can be reduced, and the connection reliability can be improved.

【0029】第1層配線18(M1)は、接続孔21を
介してnチャネルMISFETQnの不純物半導体領域
14およびpチャネルMISFETQpの不純物半導体
領域15に接続される。また、第1層配線18(M1)
と不純物半導体領域14,15との接続部にはチタンシ
リサイド膜20が形成されている。これにより第1層配
線18(M1)と不純物半導体領域14,15との間の
接続抵抗を低減し、接続信頼性を向上することができ
る。
The first layer wiring 18 (M1) is connected to the impurity semiconductor region 14 of the n-channel MISFET Qn and the impurity semiconductor region 15 of the p-channel MISFET Qp via the connection hole 21. Also, the first layer wiring 18 (M1)
A titanium silicide film 20 is formed at the connection between the semiconductor region and the impurity semiconductor regions 14 and 15. Thereby, the connection resistance between the first layer wiring 18 (M1) and the impurity semiconductor regions 14 and 15 can be reduced, and the connection reliability can be improved.

【0030】ビット線BLおよび第1層配線18(M
1)は窒化シリコン膜からなるキャップ絶縁膜22aお
よびサイドウォールスペーサ22bで覆われ、さらに層
間絶縁膜23で覆われている。層間絶縁膜23は、例え
ばSOG膜23a、CMP法により平坦化されたTEO
S酸化膜23bおよびTEOS酸化膜23cの積層膜と
することができる。
The bit line BL and the first layer wiring 18 (M
1) is covered with a cap insulating film 22a made of a silicon nitride film and a sidewall spacer 22b, and further covered with an interlayer insulating film 23. The interlayer insulating film 23 is, for example, an SOG film 23a, TEO planarized by a CMP method.
It can be a laminated film of the S oxide film 23b and the TEOS oxide film 23c.

【0031】層間絶縁膜23の上層のメモリアレイには
情報蓄積用容量素子Cが形成されている。また、周辺回
路の層間絶縁膜23の上層には絶縁膜24が形成されて
いる。絶縁膜24は例えば酸化シリコン膜とすることが
でき、情報蓄積用容量素子Cと同層に形成することによ
り情報蓄積用容量素子Cの標高に起因するメモリアレイ
と周辺回路との間の段差の発生を防止することができ
る。これによりフォトリソグラフィの焦点深度に余裕を
持たせることができ、工程を安定にして微細加工に対応
することができる。
An information storage capacitor C is formed in the memory array above the interlayer insulating film 23. Further, an insulating film 24 is formed on the interlayer insulating film 23 of the peripheral circuit. The insulating film 24 can be, for example, a silicon oxide film. When the insulating film 24 is formed in the same layer as the information storage capacitor C, the step between the memory array and the peripheral circuit due to the elevation of the information storage capacitor C is reduced. Generation can be prevented. As a result, a sufficient depth of focus can be provided for photolithography, and the process can be stabilized to cope with fine processing.

【0032】メモリセル選択用MISFETQsのプラ
グ19を介してビット線BLに接続される不純物半導体
領域11とは逆の不純物半導体領域11には、プラグ1
9と同一層によって構成されるプラグ25が接続されて
いる。さらに、プラグ25の上方にはプラグ26を介し
て情報蓄積用容量素子Cが形成されており、情報蓄積用
容量素子Cは、プラグ26に接続される蓄積電極27
と、窒化シリコン膜28からなる容量絶縁膜と、チタン
ナイトライド膜29からなるプレート電極とから構成さ
れる。
In the impurity semiconductor region 11 opposite to the impurity semiconductor region 11 connected to the bit line BL via the plug 19 of the memory cell selecting MISFET Qs, the plug 1
A plug 25 made of the same layer as that of the plug 9 is connected. Further, an information storage capacitor C is formed above the plug 25 via the plug 26, and the information storage capacitor C is connected to the storage electrode 27 connected to the plug 26.
And a capacitance insulating film made of a silicon nitride film 28 and a plate electrode made of a titanium nitride film 29.

【0033】蓄積電極27は、不純物がドープされた多
結晶シリコン膜によって構成される。プレート電極に
は、チタンナイトライド膜の他、タングステン膜などの
金属膜、タングステンナイトライド(WN)膜などの金
属化合物を使用することもできる。
The storage electrode 27 is formed of a polycrystalline silicon film doped with impurities. In addition to a titanium nitride film, a metal film such as a tungsten film or a metal compound such as a tungsten nitride (WN) film can be used for the plate electrode.

【0034】情報蓄積用容量素子Cの上層には、例えば
TEOS酸化膜からなる絶縁膜30を介して第2層配線
31(M2)が形成されている。第2層配線31(M
2)は、例えばチタン膜31a、アルミニウム(Al)
膜31bおよびチタンナイトライド膜31cの積層膜と
することができる。
On the upper layer of the information storage capacitor C, a second layer wiring 31 (M2) is formed via an insulating film 30 made of, for example, a TEOS oxide film. Second layer wiring 31 (M
2) is, for example, a titanium film 31a, aluminum (Al)
It can be a laminated film of the film 31b and the titanium nitride film 31c.

【0035】第2層配線31(M2)は、プラグ32を
介して第1層配線18(M1)に接続される。プラグ3
2は、例えばチタン膜およびチタンナイトライド膜の積
層膜からなる接着層32aとCVD法によるタングステ
ン膜32bの積層膜とすることができる。
The second layer wiring 31 (M2) is connected to the first layer wiring 18 (M1) via a plug 32. Plug 3
2 may be a laminated film of, for example, an adhesive layer 32a composed of a laminated film of a titanium film and a titanium nitride film and a tungsten film 32b formed by a CVD method.

【0036】第2層配線31(M2)は、層間絶縁膜3
3で覆われ、層間絶縁膜33の上層には第2層配線31
(M2)と同様な第3層配線34(M3)が形成されて
いる。層間絶縁膜33は、例えばTEOS酸化膜33
a、SOG膜33bおよびT4OS酸化膜33cの積層
膜とすることができる。また、第3層配線34(M3)
と第2層配線31(M2)とはプラグ32と同様なプラ
グ35により接続されている。
The second layer wiring 31 (M 2) is
3 and the second-layer wiring 31
A third layer wiring 34 (M3) similar to (M2) is formed. The interlayer insulating film 33 is, for example, a TEOS oxide film 33.
a, a laminated film of the SOG film 33b and the T4OS oxide film 33c. Further, the third layer wiring 34 (M3)
And the second layer wiring 31 (M2) are connected by a plug 35 similar to the plug 32.

【0037】次に、本実施の形態であるDRAMの製造
方法の一例を図2〜図13を用いて工程順に説明する。
Next, an example of a method of manufacturing a DRAM according to the present embodiment will be described in the order of steps with reference to FIGS.

【0038】まず、図2に示すように、p形で比抵抗が
10Ωcm程度のシリコン単結晶からなる半導体基板1
を用意し、この半導体基板1の主面に浅溝7を形成す
る。その後半導体基板1に熱酸化を施し、酸化シリコン
膜8を形成する。さらに酸化シリコン膜を堆積してこれ
をCMP法により研磨して浅溝7内にのみ酸化シリコン
膜を残し、分離領域6を形成する。
First, as shown in FIG. 2, a semiconductor substrate 1 made of a p-type silicon single crystal having a specific resistance of about 10 Ωcm.
And a shallow groove 7 is formed in the main surface of the semiconductor substrate 1. Thereafter, thermal oxidation is performed on the semiconductor substrate 1 to form a silicon oxide film 8. Further, a silicon oxide film is deposited and polished by the CMP method to leave the silicon oxide film only in the shallow groove 7, thereby forming the isolation region 6.

【0039】次に、メモリセルを形成する領域(A領
域:メモリアレイ)の半導体基板1にn形不純物、例え
ばリンをイオン打ち込みしてディープウェル5を形成
し、メモリアレイと周辺回路(B領域)の一部(nチャ
ネルMISFETQnを形成する領域)にp形不純物、
例えばホウ素(B)をイオン打ち込みしてp形ウェル
2,3を形成し、周辺回路の他の一部(pチャネルMI
SFETQpを形成する領域)にn形不純物、例えばリ
ンをイオン打ち込みしてn形ウェル4を形成する。ま
た、このイオン打ち込みに続いて、MISFETのしき
い値電圧を調整するための不純物、例えばフッ化ホウ素
(BF2 )をp形ウェル2,3およびn形ウェル4にイ
オン打ち込みする。ディープウェル5は、入出力回路な
どから半導体基板1を通じてメモリアレイのp形ウエル
2にノイズが侵入するのを防止するために形成される。
Next, an n-type impurity, for example, phosphorus is ion-implanted into the semiconductor substrate 1 in a region where a memory cell is to be formed (region A: memory array) to form a deep well 5, thereby forming a memory array and peripheral circuits (region B). ) (A region where the n-channel MISFET Qn is formed)
For example, boron (B) is ion-implanted to form p-type wells 2 and 3, and another part of the peripheral circuit (p-channel MI) is formed.
The n-type well 4 is formed by ion-implanting an n-type impurity, for example, phosphorus into a region where the SFET Qp is formed. Subsequent to the ion implantation, impurities for adjusting the threshold voltage of the MISFET, for example, boron fluoride (BF 2 ) are ion-implanted into the p-type wells 2 and 3 and the n-type well 4. The deep well 5 is formed to prevent noise from entering the p-type well 2 of the memory array through the semiconductor substrate 1 from an input / output circuit or the like.

【0040】次に、図3に示すように、p形ウェル2,
3およびn形ウェル4の各表面をHF(フッ酸)系の溶
液を使って洗浄した後、半導体基板1を850℃程度で
ウェット酸化してp形ウェル2,3およびn形ウェル4
の各表面に膜厚7nm程度の清浄なゲート絶縁膜9を形
成する。
Next, as shown in FIG.
After cleaning the surfaces of the n-type well 3 and the n-type well 4 using a HF (hydrofluoric acid) -based solution, the semiconductor substrate 1 is wet-oxidized at about 850 ° C.
A clean gate insulating film 9 having a thickness of about 7 nm is formed on each surface of the substrate.

【0041】次に、ゲート絶縁膜9の上部にゲート電極
10A,10B,10Cを形成する。ゲート電極10A
は、メモリセル選択用MISFETQsの一部を構成
し、活性領域以外の領域ではワード線WLとして機能す
る。このゲート電極10A(ワード線WL)の幅、すな
わちゲート長は、メモリセル選択用MISFETの短チ
ャネル効果を抑制して、しきい値電圧を一定値以上に確
保できる許容範囲内の最小寸法で構成される。また、隣
接する2本のゲート電極10A(ワード線WL)の間隔
は、フォトリソグラフィの解像限界で決まる最小寸法で
構成される。ゲート電極10Bおよびゲート電極10C
は、周辺回路のnチャネルMISFETQnおよびpチ
ャネルMISFETQpの各一部を構成する。
Next, gate electrodes 10A, 10B and 10C are formed on the gate insulating film 9. Gate electrode 10A
Constitutes a part of the memory cell selection MISFET Qs, and functions as a word line WL in a region other than the active region. The width of the gate electrode 10A (word line WL), that is, the gate length is configured to have a minimum dimension within an allowable range where the short channel effect of the memory cell selecting MISFET can be suppressed and the threshold voltage can be secured to a certain value or more. Is done. The interval between two adjacent gate electrodes 10A (word lines WL) has a minimum size determined by the resolution limit of photolithography. Gate electrode 10B and gate electrode 10C
Constitute part of each of the n-channel MISFET Qn and the p-channel MISFET Qp of the peripheral circuit.

【0042】ゲート電極10A(ワード線WL)および
ゲート電極10B,10Cは、例えばリンなどのn形不
純物がドープされた膜厚70nm程度の多結晶シリコン
膜10aを半導体基板1上にCVD法で堆積し、次いで
その上部に膜厚50nm程度のチタンナイトライド膜1
0bと膜厚100nm程度のタングステン膜10cとを
スパッタリング法で堆積する。さらにその上部に膜厚1
50nm程度のキャップ絶縁膜12、例えば窒化シリコ
ン膜をCVD法で堆積した後、フォトレジスト膜をマス
クにしてこれらの膜をパターニングすることにより形成
する。チタンナイトライド膜10bは、高温熱処理時に
タングステン膜10cと多結晶シリコン膜10aとが反
応して両者の界面に高抵抗のシリサイド層が形成される
のを防止するバリア層として機能する。バリア層には、
チタンナイドライド膜の他、タングステンナイトライド
膜などを使用することもできる。
For the gate electrode 10A (word line WL) and the gate electrodes 10B and 10C, a polycrystalline silicon film 10a having a thickness of about 70 nm doped with an n-type impurity such as phosphorus is deposited on the semiconductor substrate 1 by the CVD method. Then, a titanium nitride film 1 having a thickness of about 50 nm
0b and a tungsten film 10c having a thickness of about 100 nm are deposited by a sputtering method. Further, a film thickness of 1
After depositing a cap insulating film 12 of, for example, about 50 nm, for example, a silicon nitride film by a CVD method, the cap insulating film 12 is formed by patterning these films using a photoresist film as a mask. The titanium nitride film 10b functions as a barrier layer that prevents the tungsten film 10c and the polycrystalline silicon film 10a from reacting during high-temperature heat treatment to form a high-resistance silicide layer at the interface between the two. In the barrier layer,
In addition to the titanium nitride film, a tungsten nitride film or the like can also be used.

【0043】ゲート電極10A(ワード線WL)の一部
を低抵抗の金属(タングステン)で構成した場合には、
そのシート抵抗を2〜2.5Ω/□程度にまで低減できる
ので、ワード線遅延を低減することができる。また、ゲ
ート電極10A(ワード線WL)をアルミニウム配線な
どで裏打ちしなくともワード線遅延を低減できるので、
メモリセルの上部に形成される配線層の数を1層減らす
ことができる。
When a part of the gate electrode 10A (word line WL) is made of a low-resistance metal (tungsten),
Since the sheet resistance can be reduced to about 2 to 2.5Ω / □, the word line delay can be reduced. Also, since the word line delay can be reduced without backing the gate electrode 10A (word line WL) with aluminum wiring or the like,
The number of wiring layers formed above the memory cells can be reduced by one.

【0044】次に、上記フォトレジスト膜を除去した
後、フッ酸などのエッチング液を使って、半導体基板1
の表面に残ったドライエッチング残渣やフォトレジスト
残渣などを除去する。このウェットエッチングを行う
と、ゲート電極10A(ワード線WL)およびゲート電
極10B,10Cの下部以外の領域のゲート絶縁膜9が
削られると同時に、ゲート側壁下部のゲート絶縁膜9も
等方的にエッチングされてアンダーカットが生じるた
め、そのままではゲート絶縁膜9の耐圧が低下する。そ
こで、半導体基板1を900℃程度で酸化することによ
って、削れたゲート絶縁膜9の膜質を改善する。
Next, after removing the photoresist film, the semiconductor substrate 1 is etched using an etching solution such as hydrofluoric acid.
Dry etching residues and photoresist residues remaining on the surface of the substrate are removed. When this wet etching is performed, the gate insulating film 9 in a region other than the lower portion of the gate electrode 10A (word line WL) and the gate electrodes 10B and 10C is shaved, and the gate insulating film 9 below the gate sidewall is also isotropically. Since the etching causes an undercut, the breakdown voltage of the gate insulating film 9 is reduced as it is. Therefore, the quality of the shaved gate insulating film 9 is improved by oxidizing the semiconductor substrate 1 at about 900 ° C.

【0045】次に、n形ウェル4にp形不純物、例えば
ホウ素をイオン打ち込みしてゲート電極10Cの両側の
n形ウェル4にp- 型半導体領域15aを形成する。ま
た、p形ウェル2,3にn形不純物、例えばリンをイオ
ン打ち込みしてゲート電極10Bの両側のp形ウェル3
にn- 型半導体領域14aを形成し、ゲート電極10A
の両側のp形ウェル2に不純物半導体領域11を形成す
る。これにより、メモリアレイにメモリセル選択用MI
SFETQsが形成される。
Next, a p-type impurity, for example, boron is ion-implanted into the n-type well 4 to form a p - type semiconductor region 15a in the n-type well 4 on both sides of the gate electrode 10C. Further, an n-type impurity, for example, phosphorus is ion-implanted into the p-type wells 2 and 3 to form p-type wells 3 on both sides of the gate electrode 10B.
An n - type semiconductor region 14a is formed on the gate electrode 10A.
Impurity semiconductor regions 11 are formed in the p-type wells 2 on both sides of the substrate. Thereby, the memory cell selection MI is stored in the memory array.
The SFET Qs is formed.

【0046】次に、図4に示すように、半導体基板1上
にCVD法で膜厚50nm程度の窒化シリコン膜13を
堆積した後、メモリアレイの窒化シリコン膜13をフォ
トレジスト膜で覆い、周辺回路の窒化シリコン膜13を
異方性エッチングすることにより、ゲート電極10B,
10Cの側壁にサイドウォールスペーサ16を形成す
る。このエッチングは、ゲート絶縁膜9や分離領域6に
埋め込まれた酸化シリコン膜の削れ量を最少とするため
に、酸化シリコン膜に対する窒化シリコン膜13のエッ
チングレートが大きくなるようなエッチングガスを使用
して行う。また、ゲート電極10B,10C上の窒化シ
リコン膜によって構成されるキャップ絶縁膜12の削れ
量を最少とするために、オーバーエッチング量を必要最
小限にとどめるようにする。
Next, as shown in FIG. 4, a silicon nitride film 13 having a thickness of about 50 nm is deposited on the semiconductor substrate 1 by a CVD method, and then the silicon nitride film 13 of the memory array is covered with a photoresist film. By anisotropically etching the silicon nitride film 13 of the circuit, the gate electrode 10B,
A side wall spacer 16 is formed on the side wall of 10C. This etching uses an etching gas that increases the etching rate of the silicon nitride film 13 with respect to the silicon oxide film in order to minimize the amount of the silicon oxide film buried in the gate insulating film 9 and the isolation region 6. Do it. Further, in order to minimize the shaving amount of the cap insulating film 12 composed of the silicon nitride film on the gate electrodes 10B and 10C, the over-etching amount is kept to a necessary minimum.

【0047】次に、上記フォトレジスト膜を除去した
後、周辺回路のn形ウェル4にp形不純物、例えばホウ
素をイオン打ち込みしてpチャネルMISFETQpの
+ 型半導体領域15b(ソース、ドレイン)を形成
し、周辺回路のp形ウエル3にn形不純物、例えば砒素
をイオン打ち込みしてnチャネルMISFETQnのn
型半導体領域14b(ソース、ドレイン)を形成す
る。これにより、周辺回路にpチャネルMISFETQ
pおよびnチャネルMISFETQnが形成される。
Next, after removing the photoresist film, a p-type impurity, for example, boron is ion-implanted into the n-type well 4 of the peripheral circuit to remove the p + -type semiconductor region 15b (source, drain) of the p-channel MISFET Qp. The n-channel MISFET Qn is formed by ion-implanting an n-type impurity, for example, arsenic into the p-type well 3 of the peripheral circuit.
A + type semiconductor region 14b (source, drain) is formed. As a result, the p-channel MISFET Q
P and n channel MISFETs Qn are formed.

【0048】次に、図5に示すように、半導体基板1上
に膜厚300nm程度のSOG膜17aをスピン塗布し
た後、半導体基板1を800℃、1分程度熱処理してS
OG膜17aをシンタリング(焼き締め)する。
Next, as shown in FIG. 5, an SOG film 17a having a thickness of about 300 nm is spin-coated on the semiconductor substrate 1, and then the semiconductor substrate 1 is heat-treated at 800.degree.
The OG film 17a is sintered (burned).

【0049】次に、SOG膜17aの上部に膜厚600
nm程度のTEOS酸化膜17bを堆積した後、このT
EOS酸化膜17bをCMP法で研磨してその表面を平
坦化する。TEOS酸化膜17bは、例えばオゾン(O
)とテトラエトキシシランとをソースガスに用いた
プラズマCVD法で堆積する。
Next, a film thickness of 600 is formed on the SOG film 17a.
After depositing a TEOS oxide film 17b of about nm,
The EOS oxide film 17b is polished by the CMP method to planarize the surface. The TEOS oxide film 17b is made of, for example, ozone (O
3 ) and tetraethoxysilane are deposited by a plasma CVD method using a source gas.

【0050】次に、TEOS酸化膜17bの上部に膜厚
100nm程度のTEOS酸化膜17cを堆積する。こ
のTEOS酸化膜17cは、CMP法で研磨されたとき
に生じた前記TEOS酸化膜17bの表面の微細な傷を
補修するために堆積する。TEOS酸化膜17cは、例
えばオゾンとテトラエトキシシランとをソースガスに用
いたプラズマCVD法で堆積する。TEOS酸化膜17
bの上部には、TEOS酸化膜17cに代えてPSG
(Phospho Silicate Glass)膜を堆積してもよい。
Next, a TEOS oxide film 17c having a thickness of about 100 nm is deposited on the TEOS oxide film 17b. The TEOS oxide film 17c is deposited in order to repair fine scratches on the surface of the TEOS oxide film 17b generated when the surface is polished by the CMP method. The TEOS oxide film 17c is deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone and tetraethoxysilane as a source gas. TEOS oxide film 17
b, PSG instead of TEOS oxide film 17c
(Phospho Silicate Glass) film may be deposited.

【0051】次に、TEOS酸化膜17cの上部にフォ
トレジスト膜36を形成し、このフォトレジスト膜36
をマスクにしたドライエッチングでメモリセル選択用M
ISFETQsの不純物半導体領域11(ソース、ドレ
イン)の上部のTEOS酸化膜17c,17bおよびS
OG膜17aを除去する。
Next, a photoresist film 36 is formed on the TEOS oxide film 17c.
For memory cell selection by dry etching using
TEOS oxide films 17c, 17b and S over impurity semiconductor region 11 (source, drain) of ISFET Qs
The OG film 17a is removed.

【0052】なお、上記エッチングは、窒化シリコン膜
13に対するTEOS酸化膜17c,17bおよびSO
G膜17aのエッチングレートが大きくなるような条件
で行い、不純物半導体領域11や分離領域6の上部を覆
っている窒化シリコン膜13が完全には除去されないよ
うにする。
Note that the above etching is performed on the TEOS oxide films 17c and 17b and the SO
The etching is performed under such a condition that the etching rate of the G film 17a is increased so that the silicon nitride film 13 covering the impurity semiconductor region 11 and the upper portion of the isolation region 6 is not completely removed.

【0053】続いて、上記フォトレジスト膜36をマス
クにしたドライエッチングでメモリセル選択用MISF
ETQsの不純物半導体領域11(ソース、ドレイン)
の上部の窒化シリコン膜13とゲート絶縁膜9とを除去
することにより、不純物半導体領域11(ソース、ドレ
イン)の一方の上部に接続孔37を形成し、他方の上部
に接続孔38を形成する。このエッチングは、酸化シリ
コン膜(ゲート絶縁膜9および分離領域6内の酸化シリ
コン膜)に対する窒化シリコン膜13のエッチングレー
トが大きくなるような条件で行い、不純物半導体領域1
1や分離領域6が深く削れないようにする。また、この
エッチングは、窒化シリコン膜13が異方的にエッチン
グされるような条件で行い、ゲート電極10A(ワード
線WL)の側壁に窒化シリコン膜13が残るようにす
る。これにより、フォトリソグラフィの解像限界以下の
微細な径を有する接続孔37,38がゲート電極10A
(ワード線WL)に対して自己整合で形成される。接続
孔37,38をゲート電極10A(ワード線WL)に対
して自己整合で形成するには、あらかじめ窒化シリコン
膜13を異方性エッチングしてゲート電極10A(ワー
ド線WL)の側壁にサイドウォールスペーサを形成して
おいてもよい。
Subsequently, the memory cell selection MISF is performed by dry etching using the photoresist film 36 as a mask.
ETQs impurity semiconductor region 11 (source, drain)
By removing the silicon nitride film 13 and the gate insulating film 9 in the upper part of the semiconductor device, a connection hole 37 is formed in one upper part of the impurity semiconductor region 11 (source and drain), and a connection hole 38 is formed in the other upper part. . This etching is performed under such a condition that the etching rate of the silicon nitride film 13 with respect to the silicon oxide film (the gate insulating film 9 and the silicon oxide film in the isolation region 6) is increased.
1 and the separation region 6 are not cut deeply. This etching is performed under such a condition that the silicon nitride film 13 is anisotropically etched so that the silicon nitride film 13 remains on the side wall of the gate electrode 10A (word line WL). As a result, the connection holes 37 and 38 having a fine diameter smaller than the resolution limit of photolithography are formed in the gate electrode 10A.
(Word line WL) in a self-aligned manner. In order to form the connection holes 37 and 38 in a self-alignment manner with respect to the gate electrode 10A (word line WL), the silicon nitride film 13 is anisotropically etched in advance to form a side wall on the side wall of the gate electrode 10A (word line WL). A spacer may be formed.

【0054】次に、フォトレジスト膜36を除去した
後、図6に示すように、接続孔37,38の内部にプラ
グ19,25をそれぞれ形成する。プラグ19,25
は、TEOS酸化膜17cの上部にn形不純物(例えば
リン)をドープした多結晶シリコン膜をCVD法で堆積
した後、この多結晶シリコン膜をCMP法で研磨して接
続孔37,38の内部に残すことにより形成する。
Next, after removing the photoresist film 36, plugs 19 and 25 are formed inside the connection holes 37 and 38, respectively, as shown in FIG. Plug 19, 25
A polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity (for example, phosphorus) is deposited on the TEOS oxide film 17c by a CVD method, and then the polycrystalline silicon film is polished by a CMP method to form the inside of the connection holes 37 and 38. To form.

【0055】次に、図7に示すように、TEOS酸化膜
17cの上部に膜厚200nm程度の酸化シリコン膜1
7dを堆積した後、半導体基板1を800℃程度で熱処
理する。酸化シリコン膜17dは、例えばオゾンとテト
ラエトキシシランとをソースガスに用いたプラズマCV
D法で堆積されたTEOS酸化膜である。また、この熱
処理によって、プラグ19,25を構成する多結晶シリ
コン膜中のn形不純物が接続孔37,38の底部からメ
モリセル選択用MISFETQsの不純物半導体領域1
1(ソース、ドレイン)に拡散し、不純物半導体領域1
1が低抵抗化される。
Next, as shown in FIG. 7, a silicon oxide film 1 having a thickness of about 200 nm is formed on the TEOS oxide film 17c.
After depositing 7d, the semiconductor substrate 1 is heat-treated at about 800 ° C. The silicon oxide film 17d is formed, for example, by a plasma CV using ozone and tetraethoxysilane as a source gas.
It is a TEOS oxide film deposited by the D method. By this heat treatment, the n-type impurities in the polycrystalline silicon films forming plugs 19 and 25 are removed from the bottoms of connection holes 37 and 38 from impurity semiconductor region 1 of MISFET Qs for memory cell selection.
1 (source, drain) and diffused into the impurity semiconductor region 1
1 is reduced in resistance.

【0056】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたド
ライエッチングで前記接続孔37の上部の酸化シリコン
膜17dを除去してプラグ19の表面を露出させる。次
に、上記フォトレジスト膜を除去した後、フォトレジス
ト膜をマスクにしたドライエッチングで周辺回路の酸化
シリコン膜17d,17c,17b、SOG膜17aお
よびゲート絶縁膜9を除去することにより、nチャネル
MISFETQnのn+ 型半導体領域14b(ソース、
ドレイン)の上部、およびpチャネルMISFETのp
+ 型半導体領域15b(ソース、ドレイン)の上部に接
続孔21を形成する。
Next, the silicon oxide film 17d above the connection hole 37 is removed by dry etching using a photoresist film as a mask to expose the surface of the plug 19. Next, after removing the photoresist film, the silicon oxide films 17d, 17c, 17b, the SOG film 17a and the gate insulating film 9 of the peripheral circuit are removed by dry etching using the photoresist film as a mask, thereby forming an n-channel. The n + type semiconductor region 14b of the MISFET Qn (source,
Drain) and p-channel MISFET p
A connection hole 21 is formed above the + type semiconductor region 15b (source, drain).

【0057】次に、上記フォトレジスト膜を除去した
後、図8に示すように、酸化シリコン膜17dの上部に
ビット線BLと周辺回路の第1層配線18(M1)とを
形成する。ビット線BLおよび第1層配線18(M1)
は、例えば酸化シリコン膜17dの上部に膜厚50nm
程度のチタン膜18aと膜厚50nm程度のチタンナイ
トライド膜18bとをスパッタリング法で堆積し、さら
にその上部に膜厚150nm程度のタングステン膜18
cと膜厚200nm程度の窒化シリコン膜22aとをC
VD法で堆積した後、フォトレジスト膜をマスクにして
これらの膜をパターニングすることにより形成する。
Next, after removing the photoresist film, as shown in FIG. 8, a bit line BL and a first layer wiring 18 (M1) of a peripheral circuit are formed on the silicon oxide film 17d. Bit line BL and first layer wiring 18 (M1)
Is, for example, a 50 nm-thick film on the silicon oxide film 17d.
A titanium film 18a having a thickness of about 50 nm and a titanium nitride film 18b having a thickness of about 50 nm are deposited by a sputtering method, and a tungsten film 18 having a thickness of about 150 nm is further formed thereon.
c and a silicon nitride film 22a having a thickness of about 200 nm
After deposition by the VD method, these films are formed by patterning these films using a photoresist film as a mask.

【0058】酸化シリコン膜17dの上部にチタン膜を
堆積した後、半導体基板1を800℃程度で熱処理する
ことにより、nチャネルMISFETのn+ 形半導体領
域14b(ソース、ドレイン)の表面、pチャネルMI
SFETのp+ 形半導体領域15b(ソース、ドレイ
ン)の表面および接続孔37に埋め込まれたプラグ19
の表面に低抵抗のチタンシリサイド層20が形成され
る。これにより、n+ 形半導体領域14b、p+ 形半導
体領域15bおよびプラグ19に接続される配線(ビッ
ト線BL、第1層配線18(M1))の接続抵抗を低減
することができる。また、ビット線BLをタングステン
膜/チタンナイトライド膜/チタン膜で構成することに
より、そのシート抵抗を2Ω/□以下にまで低減できる
ので、ビット線BLと周辺回路の第1層配線18(M
1)とを同一工程で同時に形成することができる。
After depositing a titanium film on the silicon oxide film 17d, the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment at about 800 ° C., thereby forming the surface of the n + type semiconductor region 14b (source, drain) of the n channel MISFET, the p channel MI
Plug 19 embedded in the surface of p + type semiconductor region 15b (source, drain) of SFET and connection hole 37
, A low-resistance titanium silicide layer 20 is formed. Thereby, the connection resistance of the wiring (bit line BL, first layer wiring 18 (M1)) connected to n + type semiconductor region 14b, p + type semiconductor region 15b and plug 19 can be reduced. Further, since the bit line BL is made of a tungsten film / titanium nitride film / titanium film, the sheet resistance can be reduced to 2 Ω / □ or less, so that the bit line BL and the first layer wiring 18 (M
1) can be simultaneously formed in the same step.

【0059】次に、上記フォトレジスト膜を除去した
後、ビット線BLおよび第1層配線18(M1)の側壁
にサイドウォールスペーサ22bを形成する。サイドウ
ォールスペーサ22bは、ビット線BLおよび第1層配
線18(M1)の上部にCVD法で窒化シリコン膜を堆
積した後、この窒化シリコン膜を異方性エッチングして
形成する。
Next, after removing the photoresist film, sidewall spacers 22b are formed on the side walls of the bit line BL and the first layer wiring 18 (M1). The side wall spacer 22b is formed by depositing a silicon nitride film on the bit line BL and the first layer wiring 18 (M1) by the CVD method and then anisotropically etching the silicon nitride film.

【0060】次に、図9に示すように、ビット線BLお
よび第1層配線18(M1)の上部に膜厚300nm程
度のSOG膜23aをスピン塗布した後、半導体基板1
を800℃、1分程度熱処理してSOG膜23aをシン
タリング(焼き締め)する。
Next, as shown in FIG. 9, an SOG film 23a having a thickness of about 300 nm is spin-coated on the bit line BL and the first layer wiring 18 (M1).
Is heat-treated at 800 ° C. for about 1 minute to sinter (bake) the SOG film 23a.

【0061】次に、SOG膜23aの上部に膜厚600
nm程度のTEOS酸化膜23bを堆積した後、このT
EOS酸化膜23bをCMP法で研磨してその表面を平
坦化する。TEOS酸化膜23bは、例えばオゾンとテ
トラエトキシシランとをソースガスに用いたプラズマC
VD法で堆積する。
Next, a film thickness of 600 is formed on the SOG film 23a.
After depositing a TEOS oxide film 23b of about nm,
The EOS oxide film 23b is polished by the CMP method to planarize the surface. The TEOS oxide film 23b is formed, for example, by a plasma C using ozone and tetraethoxysilane as a source gas.
Deposit by VD method.

【0062】次に、TEOS酸化膜23bの上部に膜厚
100nm程度のTEOS酸化膜23cを堆積する。こ
のTEOS酸化膜23cは、CMP法で研磨されたとき
に生じた前記TEOS酸化膜23bの表面の微細な傷を
補修するために堆積する。TEOS酸化膜23cは、例
えばオゾンとテトラエトキシシランとをソースガスに用
いたプラズマCVD法で堆積する。
Next, a TEOS oxide film 23c having a thickness of about 100 nm is deposited on the TEOS oxide film 23b. This TEOS oxide film 23c is deposited in order to repair fine scratches on the surface of the TEOS oxide film 23b generated when the surface is polished by the CMP method. The TEOS oxide film 23c is deposited by, for example, a plasma CVD method using ozone and tetraethoxysilane as a source gas.

【0063】次に、フォトレジスト膜をマスクにしたド
ライエッチングで接続孔38に埋め込まれたプラグ25
の上部のTEOS酸化膜23c,23b、SOG膜23
aおよび酸化シリコン膜17dを除去してプラグ25の
表面に達するスルーホール39を形成する。このエッチ
ングは、TEOS酸化膜23c,23b、酸化シリコン
膜17dおよびSOG膜23aに対する窒化シリコン膜
のエッチングレートが大きくなるような条件で行い、ス
ルーホール39とビット線BLの合わせずれが生じた場
合でも、ビット線BLの上部の窒化シリコン膜22aや
サイドウォールスペーサ22bが深く削れないようにす
る。これにより、スルーホール39がビット線BLに対
して自己整合で形成される。
Next, the plug 25 embedded in the connection hole 38 by dry etching using a photoresist film as a mask
TEOS oxide films 23c and 23b and SOG film 23
a and the silicon oxide film 17d are removed to form a through hole 39 reaching the surface of the plug 25. This etching is performed under conditions such that the etching rate of the silicon nitride film with respect to the TEOS oxide films 23c and 23b, the silicon oxide film 17d, and the SOG film 23a is increased, and even when the misalignment between the through hole 39 and the bit line BL occurs. In addition, the silicon nitride film 22a and the sidewall spacer 22b on the bit line BL are prevented from being deeply cut. Thereby, through hole 39 is formed in self alignment with bit line BL.

【0064】次に、上記フォトレジスト膜を除去した
後、スルーホール39の内部にプラグ26を形成する。
プラグ26は、TEOS酸化膜23cの上部にn形不純
物(例えばリン)をドープした多結晶シリコン膜をCV
D法で堆積した後、この多結晶シリコン膜をエッチバッ
クしてスルーホール39の内部に残すことにより形成す
る。
Next, after removing the photoresist film, a plug 26 is formed inside the through hole 39.
The plug 26 is formed by forming a polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity (for example, phosphorus) on the TEOS oxide film 23c by CV.
After the deposition by the method D, the polycrystalline silicon film is formed by etching back and leaving it inside the through hole 39.

【0065】次に、図10に示すように、TEOS酸化
膜23cの上部に膜厚100nm程度の窒化シリコン膜
40をCVD法で堆積した後、フォトレジスト膜をマス
クにしたドライエッチングで周辺回路の窒化シリコン膜
40を除去する。メモリアレイに残った窒化シリコン膜
40は、後述する情報蓄積用容量素子Cの蓄積電極27
を形成する工程で隣接する蓄積電極27間の酸化シリコ
ン膜をエッチングする際のエッチングストッパとして利
用される。
Next, as shown in FIG. 10, a silicon nitride film 40 having a thickness of about 100 nm is deposited on the TEOS oxide film 23c by the CVD method, and the peripheral circuit is dry-etched using a photoresist film as a mask. The silicon nitride film 40 is removed. The silicon nitride film 40 remaining in the memory array is used as the storage electrode 27 of the information storage capacitor C described later.
Is used as an etching stopper when the silicon oxide film between the adjacent storage electrodes 27 is etched in the step of forming.

【0066】次に、上記フォトレジスト膜を除去した
後、窒化シリコン膜40の上部に膜厚1.3μm程度の絶
縁膜24を堆積し、フォトレジスト膜をマスクにしたド
ライエッチングで絶縁膜24および窒化シリコン膜40
を除去することにより、スルーホール39の上部に溝4
1を形成する。このとき同時に、メモリアレイの周囲に
メモリアレイを取り囲む枠状の溝41aを形成する。絶
縁膜24は、例えばオゾンとテトラエトキシシランとを
ソースガスに用いたプラズマCVD法で堆積されたTE
OS酸化膜である。
Next, after removing the photoresist film, an insulating film 24 having a thickness of about 1.3 μm is deposited on the silicon nitride film 40, and the insulating film 24 and the insulating film 24 are dry-etched using the photoresist film as a mask. Silicon nitride film 40
By removing the groove 4 above the through hole 39.
Form one. At the same time, a frame-shaped groove 41a surrounding the memory array is formed around the memory array. The insulating film 24 is made of, for example, TE deposited by plasma CVD using ozone and tetraethoxysilane as a source gas.
This is an OS oxide film.

【0067】次に、上記フォトレジスト膜を除去した
後、絶縁膜24の上部にn形不純物(例えばリン)をド
ープした膜厚60nm程度の多結晶シリコン膜42をC
VD法を用いて約600℃の温度で堆積する。この多結
晶シリコン膜42は、情報蓄積用容量素子Cの蓄積電極
材料として使用される。
Next, after removing the photoresist film, a polycrystalline silicon film 42 having a thickness of about 60 nm doped with an n-type impurity (for example, phosphorus) is
Deposition is performed at a temperature of about 600 ° C. using the VD method. This polycrystalline silicon film 42 is used as a storage electrode material of the information storage capacitor C.

【0068】次に、図11に示すように、多結晶シリコ
ン膜42の上部に溝41,41aの深さよりも厚い膜厚
(例えば2μm程度)のSOG膜43をスピン塗布した
後、SOG膜43をエッチバックし、さらに絶縁膜24
の上部の多結晶シリコン膜42をエッチバックすること
により、溝41,41aの内側(内壁および底部)に多
結晶シリコン膜42を残す。
Next, as shown in FIG. 11, an SOG film 43 having a thickness (for example, about 2 μm) thicker than the depth of the grooves 41 and 41 a is spin-coated on the polycrystalline silicon film 42, and then the SOG film 43 is formed. Is etched back, and the insulating film 24
By etching back the polycrystalline silicon film 42 above the polycrystalline silicon film 42, the polycrystalline silicon film 42 is left inside the grooves 41 and 41a (the inner wall and the bottom).

【0069】次に、周辺回路の酸化シリコン膜24を覆
うフォトレジスト膜をマスクに溝41の内部のSOG膜
43と溝41の隙間の絶縁膜24とをウェットエッチン
グして情報蓄積用容量素子Cの蓄積電極27を形成す
る。このとき、溝41の隙間には窒化シリコン膜40が
残っているので、その下部のTEOS酸化膜23cがエ
ッチングされることはない。また、周辺回路の絶縁膜2
4を覆う上記フォトレジスト膜は、その一端をメモリア
レイの最も外側に形成される蓄積電極27と周辺回路と
の境界部、すなわち溝41aの上部に配置する。このよ
うにすると、フォトレジスト膜の端部に合わせずれが生
じた場合でも、メモリアレイの最も外側に形成される蓄
積電極27の溝41の内部にSOG膜43が残ったり、
周辺回路の絶縁膜24がエッチングされたりすることは
ない。
Next, the SOG film 43 inside the groove 41 and the insulating film 24 in the gap between the grooves 41 are wet-etched using a photoresist film covering the silicon oxide film 24 of the peripheral circuit as a mask, to thereby form the information storage capacitor C. Is formed. At this time, since the silicon nitride film 40 remains in the gap between the grooves 41, the TEOS oxide film 23c thereunder is not etched. Also, the insulating film 2 of the peripheral circuit
One end of the photoresist film covering the memory cell 4 is arranged at the boundary between the storage electrode 27 formed on the outermost side of the memory array and the peripheral circuit, that is, above the groove 41a. In this way, even if misalignment occurs at the end of the photoresist film, the SOG film 43 remains inside the groove 41 of the storage electrode 27 formed on the outermost side of the memory array,
The insulating film 24 of the peripheral circuit is not etched.

【0070】次に、図12に示すように、上記フォトレ
ジスト膜を除去した後、蓄積電極27の上部に膜厚10
nm程度以下の窒化シリコン膜28をCVD法を用いて
約750℃の温度で堆積する。この窒化シリコン膜28
は、情報蓄積用容量素子Cの容量絶縁膜材料として使用
される。なお、窒化シリコン膜28の堆積時に、多結晶
シリコン膜42にドープされたn形不純物が活性化され
る。
Next, as shown in FIG. 12, after removing the photoresist film, a film thickness of 10
A silicon nitride film 28 of about nm or less is deposited at a temperature of about 750 ° C. using a CVD method. This silicon nitride film 28
Is used as a material of a capacitive insulating film of the information storage capacitive element C. During the deposition of the silicon nitride film 28, the n-type impurity doped in the polycrystalline silicon film 42 is activated.

【0071】次に、窒化シリコン膜28の上部に膜厚1
50nm程度のチタンナイトライド膜29をCVD法を
用いて約500℃の温度で堆積した後、フォトレジスト
膜をマスクにしたドライエッチングでチタンナイトライ
ド膜29および窒化シリコン膜28をパターニングする
ことにより、チタンナイトライド膜29からなるプレー
ト電極と、窒化シリコン膜28からなる容量絶縁膜と、
多結晶シリコン膜42からなる蓄積電極27とで構成さ
れる情報蓄積用容量素子Cを形成する。これにより、メ
モリセル選択用MISFET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
セルが形成される。
Next, a film thickness of 1
After depositing a titanium nitride film 29 of about 50 nm at a temperature of about 500 ° C. using a CVD method, the titanium nitride film 29 and the silicon nitride film 28 are patterned by dry etching using a photoresist film as a mask. A plate electrode made of a titanium nitride film 29, a capacitance insulating film made of a silicon nitride film 28,
An information storage capacitance element C composed of the storage electrode 27 made of the polycrystalline silicon film 42 is formed. Thus, a DRAM memory cell composed of the memory cell selection MISFET and the information storage capacitor C connected in series to the MISFET is formed.

【0072】次に、図13に示すように、TEOS酸化
膜を半導体基板1の全面に堆積して絶縁膜30とし、周
辺回路に第1層配線18(M1)に接続される接続孔を
開口し、プラグ32を形成する。プラグ32は、チタン
膜およびチタンナイトライド膜からなる接着層32aを
半導体基板1の全面に堆積し、さらにブランケットCV
D法によりタングステン膜32bを堆積して、その後タ
ングステン膜32bおよび接着層32aをエッチバック
することにより形成することができる。なお、チタン膜
およびチタンナイトライド膜はスパッタリング法により
形成することができるが、CVD法により形成すること
もできる。さらに、半導体基板1の全面にチタン膜31
a、アルミニウム膜31bおよびチタンナイトライド膜
31cをスパッタリング法により堆積し、これをパター
ニングして第2層配線31(M2)を形成する。
Next, as shown in FIG. 13, a TEOS oxide film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 to form an insulating film 30, and a connection hole connected to the first layer wiring 18 (M1) is opened in the peripheral circuit. Then, the plug 32 is formed. The plug 32 is formed by depositing an adhesive layer 32a made of a titanium film and a titanium nitride film on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and further forming a blanket CV.
The tungsten film 32b can be formed by depositing the tungsten film 32b by the method D and then etching back the tungsten film 32b and the adhesive layer 32a. Note that the titanium film and the titanium nitride film can be formed by a sputtering method, but can also be formed by a CVD method. Further, a titanium film 31 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1.
a, an aluminum film 31b and a titanium nitride film 31c are deposited by a sputtering method, and are patterned to form a second layer wiring 31 (M2).

【0073】最後に、TEOS酸化膜33a、SOG膜
33bおよびTEOS酸化膜33cを堆積して層間絶縁
膜33を形成し、第2層配線31(M2)と同様にプラ
グ35を形成し、さらに第3層配線34(M3)を形成
して、図1に示すDRAMがほぼ完成する。その後、多
層配線および最上層の配線の上部にパッシベーション膜
を堆積するが、その図示は省略する。
Finally, a TEOS oxide film 33a, an SOG film 33b and a TEOS oxide film 33c are deposited to form an interlayer insulating film 33, and a plug 35 is formed in the same manner as the second layer wiring 31 (M2). By forming the three-layer wiring 34 (M3), the DRAM shown in FIG. 1 is almost completed. After that, a passivation film is deposited on the multilayer wiring and the uppermost wiring, but illustration thereof is omitted.

【0074】次に、本実施の形態を適用した他の情報蓄
積用容量素子の構造を示す半導体基板の要部断面図を図
14〜図18を用いて説明する。
Next, a principal part sectional view of a semiconductor substrate showing the structure of another information storage capacitive element to which the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS.

【0075】図14は、前記図12に示した蓄積電極2
7を構成する多結晶シリコン膜42の内壁面および外壁
面に、シリコン粒からなる突起物44が形成された情報
蓄積用容量素子Cを示す。蓄積電極27を構成する多結
晶シリコン膜42の内壁面および外壁面に形成されたシ
リコン粒からなる突起物44を被覆する窒化シリコン膜
28が容量絶縁材料として機能する。
FIG. 14 shows the storage electrode 2 shown in FIG.
7 shows an information storage capacitive element C in which a projection 44 made of silicon grains is formed on the inner wall surface and the outer wall surface of the polycrystalline silicon film 42 constituting No. 7. The silicon nitride film 28 covering the protrusions 44 made of silicon grains formed on the inner and outer wall surfaces of the polycrystalline silicon film 42 forming the storage electrode 27 functions as a capacitance insulating material.

【0076】図15は、前記図12に示した隣接する蓄
積電極27の隙間の窒化シリコン膜40の上部に絶縁膜
24が一部埋め込まれた情報蓄積用容量素子Cを示す。
蓄積電極27を構成する多結晶シリコン膜42の内壁面
および外壁面の一部を被覆する窒化シリコン膜28が容
量絶縁材料として機能する。
FIG. 15 shows the information storage capacitor C in which the insulating film 24 is partially buried above the silicon nitride film 40 in the gap between the adjacent storage electrodes 27 shown in FIG.
The silicon nitride film 28 covering a part of the inner wall surface and the outer wall surface of the polycrystalline silicon film 42 forming the storage electrode 27 functions as a capacitance insulating material.

【0077】図16は、前記図15に示した蓄積電極2
7を構成する多結晶シリコン膜42の内壁面および外壁
面の一部に、シリコン粒からなる突起物44が形成され
た情報蓄積用容量素子Cを示す。蓄積電極27を構成す
る多結晶シリコン膜42の内壁面および外壁面の一部に
形成されたシリコン粒からなる突起物44を被覆する窒
化シリコン膜28が容量絶縁材料として機能する。
FIG. 16 shows the storage electrode 2 shown in FIG.
7 shows an information storage capacitive element C in which a projection 44 made of silicon grains is formed on a part of the inner wall surface and the outer wall surface of the polycrystalline silicon film 42 constituting 7. The silicon nitride film 28 covering the protrusions 44 made of silicon grains formed on a part of the inner wall surface and the outer wall surface of the polycrystalline silicon film 42 constituting the storage electrode 27 functions as a capacitance insulating material.

【0078】図17は、前記図12に示した隣接する蓄
積電極27の隙間の窒化シリコン膜40の上部に絶縁膜
24が埋め込まれた情報蓄積用容量素子Cを示す。蓄積
電極27を構成する多結晶シリコン膜42の内壁面を被
覆する窒化シリコン膜28が容量絶縁材料として機能す
る。
FIG. 17 shows an information storage capacitor C in which the insulating film 24 is buried above the silicon nitride film 40 in the gap between the adjacent storage electrodes 27 shown in FIG. The silicon nitride film 28 covering the inner wall surface of the polycrystalline silicon film 42 constituting the storage electrode 27 functions as a capacitance insulating material.

【0079】図18は、前記図17に示した蓄積電極2
7を構成する多結晶シリコン膜42の内壁面に、シリコ
ン粒からなる突起物44が形成された情報蓄積用容量素
子Cを示す。蓄積電極27を構成する多結晶シリコン膜
42の内壁面に形成されたシリコン粒からなる突起物4
4を被覆する窒化シリコン膜28が容量絶縁材料として
機能する。
FIG. 18 shows the storage electrode 2 shown in FIG.
7 shows an information storage capacitive element C in which a projection 44 made of silicon grains is formed on the inner wall surface of a polycrystalline silicon film 42 constituting No. 7. Projection 4 made of silicon grains formed on the inner wall surface of polycrystalline silicon film 42 constituting storage electrode 27
4 functions as a capacitance insulating material.

【0080】なお、本実施の形態では、蓄積電極27
は、不純物がドープされた多結晶シリコン膜によって構
成されたが、金属膜(例えばタングステン膜)または金
属化合物(例えばチタンナイトライド膜またはタングス
テンナイトライド膜)によって構成してもよい。
In this embodiment, the storage electrode 27
Is made of a polycrystalline silicon film doped with impurities, but may be made of a metal film (for example, a tungsten film) or a metal compound (for example, a titanium nitride film or a tungsten nitride film).

【0081】図19は、蓄積電極およびプレート電極が
金属膜によって構成された容量素子(i) 、蓄積電極が多
結晶シリコン膜によって構成され、プレート電極が金属
膜によって構成された容量素子(ii)、および蓄積電極お
よびプレート電極が多結晶シリコン膜によって構成され
た容量素子(iii) における最大容量に対する容量比とプ
レート電極の電圧との関係を示す。
FIG. 19 shows a capacitor (i) in which the storage electrode and the plate electrode are formed of a metal film, and a capacitor (ii) in which the storage electrode is formed of a polycrystalline silicon film and the plate electrode is formed of a metal film. And the relationship between the capacitance ratio to the maximum capacitance and the voltage of the plate electrode in the capacitor (iii) in which the storage electrode and the plate electrode are formed of a polycrystalline silicon film.

【0082】容量素子(iii) は、プレート電極を正に印
加するとプレート電極が空乏化し、負に印加すると蓄積
電極が空乏化して、いずれの印加条件においても容量損
失を生ずる。容量素子(ii)は、プレート電極が空乏化し
ないので、プレート電極を負に印加した場合に空乏化に
よって容量損失が生ずる。容量素子(i) は、プレート電
極および蓄積電極が空乏化しないので、いずれの印加条
件においても容量損失は生じない。
In the capacitive element (iii), when the plate electrode is applied positively, the plate electrode is depleted, and when applied negatively, the storage electrode is depleted, and a capacitance loss occurs under any application conditions. In the capacitive element (ii), since the plate electrode is not depleted, when the plate electrode is applied negatively, a capacitance loss occurs due to depletion. In the capacitive element (i), since the plate electrode and the storage electrode do not deplete, no capacitance loss occurs under any application conditions.

【0083】このように、本実施の形態によれば、プレ
ート電極を被覆性の良いCVD法で形成したチタンナイ
トライド膜29によって構成することにより、プレート
電極の空乏化が生じないので情報蓄積用容量素子Cの容
量損失を低減することができる。さらに、蓄積電極27
を金属膜(例えばタングステン膜)または金属化合物
(例えばチタンナイトライド膜またはタングステンナイ
トライド膜)によって構成することにより、プレート電
極および蓄積電極27の両電極の空乏化が生じないので
情報蓄積用容量素子Cの容量損失を無くすことができ
る。
As described above, according to the present embodiment, since the plate electrode is constituted by the titanium nitride film 29 formed by the CVD method having good covering properties, the depletion of the plate electrode does not occur, so that the information storage Capacitance loss of the capacitor C can be reduced. Further, the storage electrode 27
Is composed of a metal film (for example, a tungsten film) or a metal compound (for example, a titanium nitride film or a tungsten nitride film), so that the depletion of both the plate electrode and the storage electrode 27 does not occur. C capacity loss can be eliminated.

【0084】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の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 inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0085】例えば、本実施の形態では、DRAMに適
用した場合について説明したが、ロジック回路とDRA
Mとが混載されたロジック混載形DRAM、または情報
蓄積用容量素子が搭載されたいかなる半導体集積回路装
置にも適用可能である。
For example, in this embodiment, the case where the present invention is applied to a DRAM has been described.
The present invention can be applied to a logic-embedded DRAM in which M and M are mounted, or any semiconductor integrated circuit device in which an information storage capacitor is mounted.

【0086】[0086]

【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、
以下のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0087】本発明によれば、容量絶縁材料に窒化シリ
コン膜を用いる立体構造の情報蓄積用容量素子におい
て、プレート電極を被覆性の良いCVD法によって形成
された金属膜または金属化合物によって構成することに
より、プレート電極の空乏化が生じないので情報蓄積用
容量素子の容量損失を低減することができる。さらに、
蓄積電極を金属膜または金属化合物によって構成するこ
とにより、プレート電極および蓄積電極の両電極の空乏
化が生じないので情報蓄積用容量素子の容量損失を無く
すことができる。
According to the present invention, in the information storage capacitor having a three-dimensional structure using a silicon nitride film as the capacitor insulating material, the plate electrode is made of a metal film or a metal compound formed by a CVD method having good coverage. Accordingly, the depletion of the plate electrode does not occur, so that the capacitance loss of the information storage capacitor can be reduced. further,
By forming the storage electrode with a metal film or a metal compound, both the plate electrode and the storage electrode are not depleted, so that the capacity loss of the information storage capacitor can be eliminated.

【0088】また、容量損失の無い情報蓄積用容量素子
を得ることができるので、DRAMにおけるリフレッシ
ュ特性のマージンが拡大できて、低電圧化、低電力化を
図ることが可能となる。
Further, since it is possible to obtain an information storage capacitor element having no capacity loss, it is possible to enlarge the margin of the refresh characteristic in the DRAM, and it is possible to reduce the voltage and the power.

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

【図1】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量素
子を有するDRAMを示す半導体基板の要部断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing a DRAM having an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量素
子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要部
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a DRAM having an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量素
子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要部
断面図である。
FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM having an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention;

【図4】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量素
子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要部
断面図である。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a DRAM having an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量素
子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要部
断面図である。
FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM having an information storage capacitor according to an embodiment of the present invention;

【図6】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量素
子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要部
断面図である。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM having an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention;

【図7】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量素
子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要部
断面図である。
FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM having an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention;

【図8】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量素
子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要部
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a DRAM having an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention;

【図9】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量素
子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要部
断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a DRAM having an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention;

【図10】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量
素子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要
部断面図である。
FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM having an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention;

【図11】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量
素子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要
部断面図である。
FIG. 11 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM having an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention;

【図12】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量
素子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要
部断面図である。
12 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a DRAM having an information storage capacitor according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図13】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量
素子を有するDRAMの製造方法を示す半導体基板の要
部断面図である。
13 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a DRAM having an information storage capacitor according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図14】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量
素子を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention;

【図15】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量
素子を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing an information storage capacitor according to an embodiment of the present invention;

【図16】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量
素子を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of a principal part of a semiconductor substrate showing an information storage capacitor according to an embodiment of the present invention;

【図17】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量
素子を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing an information storage capacitor element according to an embodiment of the present invention;

【図18】本発明の一実施の形態である情報蓄積用容量
素子を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing an information storage capacitor according to an embodiment of the present invention;

【図19】容量素子の最大容量に対する容量比とプレー
ト電極の電圧との関係を示すグラフ図である。
FIG. 19 is a graph showing a relationship between a capacitance ratio to a maximum capacitance of a capacitor and a voltage of a plate electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 p形ウェル 3 p形ウェル 4 n形ウェル 5 ディープウェル 6 分離領域 7 浅溝 8 酸化シリコン膜 9 ゲート絶縁膜 10 ゲート電極 10A ゲート電極 10B ゲート電極 10C ゲート電極 10a 多結晶シリコン膜 10b チタンナイトライド膜 10c タングステン膜 11 不純物半導体領域 12 キャップ絶縁膜 13 窒化シリコン膜 14 不純物半導体領域 14a n- 形半導体領域 14b n+ 形半導体領域 15 不純物半導体領域 15a p- 形半導体領域 15b p+ 形半導体領域 16 サイドウォールスペーサ 17 層間絶縁膜 17a SOG膜 17b TEOS酸化膜 17c TEOS酸化膜 17d 酸化シリコン膜 18(M1) 第1層配線 18a チタン膜 18b チタンナイトライド膜 18c タングステン膜 19 プラグ 20 チタンシリサイド層 21 接続孔 22a 窒化シリコン膜 22b サイドウォールスペーサ 23 層間絶縁膜 23a SOG膜 23b TEOS酸化膜 23c TEOS酸化膜 24 絶縁膜 25 プラグ 26 プラグ 27 蓄積電極 28 窒化シリコン膜 29 チタンナイトライド膜 30 絶縁膜 31(M2) 第2層配線 31a チタン膜 31b アルミニウム膜 31c チタンナイトライド膜 32 プラグ 32a 接着層 32b タングステン膜 33 層間絶縁膜 33a TEOS酸化膜 33b SOG膜 33c TEOS酸化膜 34(M3) 第3層配線 35 プラグ 36 フォトレジスト膜 37 接続孔 38 接続孔 39 スルーホール 40 窒化シリコン膜 41 溝 41a 溝 42 多結晶シリコン膜 43 SOG膜 44 シリコン粒からなる突起物 A メモリアレイ領域 B 周辺回路領域 WL ワード線 BL ビット線 C 情報蓄積用容量素子 Qs メモリセル選択用MISFET Qn nチャネルMISFET Qp pチャネルMISFETReference Signs List 1 semiconductor substrate 2 p-type well 3 p-type well 4 n-type well 5 deep well 6 isolation region 7 shallow groove 8 silicon oxide film 9 gate insulating film 10 gate electrode 10A gate electrode 10B gate electrode 10C gate electrode 10a polycrystalline silicon film 10b titanium nitride film 10c tungsten film 11 impurity semiconductor regions 12 the cap insulating film 13 a silicon nitride film 14 doped semiconductor regions 14a n - type semiconductor region 14b n + type semiconductor region 15 the impurity semiconductor regions 15a p - type semiconductor region 15b p + -type semiconductor Region 16 Sidewall spacer 17 Interlayer insulating film 17a SOG film 17b TEOS oxide film 17c TEOS oxide film 17d Silicon oxide film 18 (M1) First layer wiring 18a Titanium film 18b Titanium nitride film 18c Tungsten film 1 Plug 20 Titanium silicide layer 21 Connection hole 22a Silicon nitride film 22b Sidewall spacer 23 Interlayer insulation film 23a SOG film 23b TEOS oxide film 23c TEOS oxide film 24 Insulation film 25 Plug 26 Plug 27 Storage electrode 28 Silicon nitride film 29 Titanium nitride film Reference Signs List 30 insulating film 31 (M2) second layer wiring 31a titanium film 31b aluminum film 31c titanium nitride film 32 plug 32a adhesive layer 32b tungsten film 33 interlayer insulating film 33a TEOS oxide film 33b SOG film 33c TEOS oxide film 34 (M3) Three-layer wiring 35 Plug 36 Photoresist film 37 Connection hole 38 Connection hole 39 Through hole 40 Silicon nitride film 41 Groove 41a Groove 42 Polycrystalline silicon film 43 SOG film 44 Made of silicon grains Projection A Memory array area B Peripheral circuit area WL Word line BL Bit line C Information storage capacitance element Qs Memory cell selection MISFET Qn n-channel MISFET Qp p-channel MISFET

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 立体形状の蓄積電極と、膜厚が10nm
以下の窒化シリコン膜を挟んで設けられる金属膜または
金属化合物からなるプレート電極とによって構成される
情報蓄積用容量素子を備えたメモリセルを有することを
特徴とする半導体集積回路装置。
A storage electrode having a three-dimensional shape and a film thickness of 10 nm.
A semiconductor integrated circuit device having a memory cell including an information storage capacitor constituted by a metal film or a plate electrode made of a metal compound provided with a silicon nitride film interposed therebetween.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記蓄積電極は、不純物がドープされた多結晶シ
リコン膜、金属膜または金属化合物であることを特徴と
する半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said storage electrode is a polycrystalline silicon film, a metal film, or a metal compound doped with an impurity.
【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
装置において、前記金属膜はタングステン膜であり、前
記金属化合物はチタンナイトライド膜またはタングステ
ンナイトライド膜であることを特徴とする半導体集積回
路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said metal film is a tungsten film, and said metal compound is a titanium nitride film or a tungsten nitride film. apparatus.
【請求項4】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記蓄積電極は円筒型の構造をなしており、円筒
型の蓄積電極の内壁面および外壁面に被覆された前記窒
化シリコン膜、円筒型の蓄積電極の内壁面および外壁面
の一部に被覆された前記窒化シリコン膜、または円筒型
の蓄積電極の内壁面に被覆された前記窒化シリコン膜が
容量絶縁材料として機能することを特徴とする半導体集
積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said storage electrode has a cylindrical structure, and wherein said silicon nitride film and said cylinder cover inner and outer wall surfaces of said cylindrical storage electrode. Wherein the silicon nitride film coated on a part of the inner and outer wall surfaces of the mold-type storage electrode, or the silicon nitride film coated on the inner wall surface of the cylindrical-type storage electrode functions as a capacitive insulating material. Semiconductor integrated circuit device.
【請求項5】 請求項4記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記窒化シリコン膜に接する前記円筒型の蓄積電
極の表面に、シリコン粒からなる突起物が形成されてい
ることを特徴とする半導体集積回路装置。
5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein a protrusion made of silicon grains is formed on a surface of said cylindrical storage electrode in contact with said silicon nitride film. Circuit device.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置において、前記メモリセルは、前記情
報蓄積用容量素子がビット線の上方に配置されたキャパ
シタ・オーバー・ビットライン構造のDRAMセルであ
ることを特徴とする半導体集積回路装置。
6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said memory cell has a capacitor-over-bit line in which said information storage capacitance element is arranged above a bit line. A semiconductor integrated circuit device comprising a DRAM cell having a structure.
【請求項7】 立体形状の蓄積電極と、膜厚が10nm
以下の窒化シリコン膜を挟んで設けられる金属膜または
金属化合物からなるプレート電極とによって構成される
情報蓄積用容量素子を備えたメモリセルを形成する半導
体集積回路装置の製造方法において、前記プレート電極
を構成する前記金属膜または前記金属化合物は700℃
以下の温度で化学的気相成長法によって形成されること
を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
7. A storage electrode having a three-dimensional shape and a thickness of 10 nm.
In the following method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device for forming a memory cell having an information storage capacitor constituted by a metal film or a plate electrode made of a metal compound provided with a silicon nitride film interposed therebetween, 700 ° C. of the metal film or the metal compound constituting
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device formed by a chemical vapor deposition method at the following temperature.
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US6933190B2 (en) 2000-08-25 2005-08-23 Fujitsu Limited Semiconductor device having a capacitor with rare metal electrode
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