JP2001102541A - Semiconductor memory and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor memory and manufacturing method therefor

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JP2001102541A
JP2001102541A JP27533199A JP27533199A JP2001102541A JP 2001102541 A JP2001102541 A JP 2001102541A JP 27533199 A JP27533199 A JP 27533199A JP 27533199 A JP27533199 A JP 27533199A JP 2001102541 A JP2001102541 A JP 2001102541A
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JP
Japan
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contact
contact hole
lower electrode
forming
insulating film
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JP27533199A
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Japanese (ja)
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Susumu Shudo
晋 首藤
Toru Ozaki
徹 尾崎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory which has a structure suitable for micro machining and its manufacturing method. SOLUTION: A contact, which is connected to a lower electrode 13 and upper electrodes 15a and 15b of a high-dielectric capacitor, is positioned directly above the source/drain region 10A1 of a semiconductor substrate. While this makes contact with at least the side face of this contact, another contact extends to the source/drain region 10A1.

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】この発明は半導体記憶装置、
特に強誘電体メモリセルを有する半導体記憶装置とその
製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor memory device,
In particular, the present invention relates to a semiconductor memory device having a ferroelectric memory cell and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のチェイン型強誘電体メモリセルの
強誘電体キャパシタの部分の平面図を図54に、図54
のA−B線に沿った断面図を図55に示す。
2. Description of the Related Art FIGS. 54 and 54 are plan views of a ferroelectric capacitor of a conventional chain type ferroelectric memory cell.
55 is a cross-sectional view taken along the line AB of FIG.

【0003】これらの図54,55は、キャパシタ下部
電極540と、キャパシタ下部電極540へのコンタク
ト541と、下層に形成されたトランジスタのソースド
レイン拡散層へのコンタクト542a,542bの位置
関係を示すための図である。コンタクト542bは第1
の層間絶縁膜547内に形成され、コンタクト542a
は第2の層間絶縁膜549内に形成される。下部電極5
40上にはコンタクト541を挟んでその両側に上部電
極546a,546bが形成される。
FIGS. 54 and 55 show the positional relationship between a capacitor lower electrode 540, a contact 541 to the capacitor lower electrode 540, and contacts 542a and 542b to a source / drain diffusion layer of a transistor formed below. FIG. Contact 542b is the first
Contact 542a formed in the interlayer insulating film 547 of FIG.
Is formed in the second interlayer insulating film 549. Lower electrode 5
Upper electrodes 546a and 546b are formed on both sides of the contact 541 with the contact 541 therebetween.

【0004】トランジスタのゲート電極543は、半導
体基板548内に形成された素子分離領域544の間の
素子形成領域に形成され、上方の配線層545によりコ
ンタクト541,542間が接続される。
A gate electrode 543 of the transistor is formed in an element formation region between element isolation regions 544 formed in a semiconductor substrate 548, and contacts 541 and 542 are connected by an upper wiring layer 545.

【0005】図54,55の従来の場合、第一配線層5
45から強誘電体キャパシタの下部電極540へのコン
タクト541と第一配線層545からトランジスタへの
コンタク542a,542bを別のコンタクトホール内
に形成していた。
In the conventional case shown in FIGS. 54 and 55, the first wiring layer 5
A contact 541 from the substrate 45 to the lower electrode 540 of the ferroelectric capacitor and contacts 542a and 542b from the first wiring layer 545 to the transistor are formed in separate contact holes.

【0006】また、製造時のマスクの合わせずれ等によ
って、コンタクト542aが強誘電体キャパシタの下部
電極540に接触するのを防ぐために、コンタクト54
2aとキャパシタ下部電極540との間に余裕Dを設け
ていた。
In order to prevent the contact 542a from coming into contact with the lower electrode 540 of the ferroelectric capacitor due to misalignment of the mask at the time of manufacturing, the contact 54
A margin D is provided between 2a and the capacitor lower electrode 540.

【0007】図55において、半導体基板548上には
強誘電体メモリセルのスイッチ用MOSトランジスタの
ゲート543が形成されている。これらのトランジスタ
は例えばBPSGなどの平坦化された第1の層間絶縁膜
547で覆われている。また、前記第1の層間絶縁層5
47の表面には、薄いシリコン窒化膜層551と薄いシ
リコン酸化膜層552が形成され、さらにその上に下部
電極540、強誘電体膜(図示無)及び上部電極546
a,546bが順に形成されて強誘電体キャパシタを成
している。
In FIG. 55, on a semiconductor substrate 548, a gate 543 of a switching MOS transistor of a ferroelectric memory cell is formed. These transistors are covered with a planarized first interlayer insulating film 547 such as BPSG. Further, the first interlayer insulating layer 5
47, a thin silicon nitride film layer 551 and a thin silicon oxide film layer 552 are formed, and a lower electrode 540, a ferroelectric film (not shown) and an upper electrode 546 are further formed thereon.
a and 546b are sequentially formed to form a ferroelectric capacitor.

【0008】この強誘電体キャパシタは例えばd−TE
OSなどを材料とした平坦化された第2の層間絶縁膜5
49で覆われ、さらに第2の層間絶縁膜549の上には
例えばAlなどの第1の配線層545が形成されてい
る。そして、先の第1の層間絶縁膜547を貫通するよ
うに1段目のコンタクト542bが形成されている。
This ferroelectric capacitor is, for example, d-TE
Flattened second interlayer insulating film 5 made of OS or the like
Further, a first wiring layer 545 made of, for example, Al is formed on the second interlayer insulating film 549. A first-stage contact 542b is formed to penetrate the first interlayer insulating film 547.

【0009】このコンタクト542bは、スイッチ用ト
ランジスタのソースドレイン領域553あるいはゲート
電極543に接続されており、コンタクトホール内部は
タングステン等の高融点金属で埋め込まれている。
The contact 542b is connected to the source / drain region 553 or the gate electrode 543 of the switching transistor, and the inside of the contact hole is filled with a refractory metal such as tungsten.

【0010】また、薄いシリコン窒化膜層551と薄い
シリコン酸化膜層552と第2の層間絶縁膜549とを
同時に貫通するように、2段目のコンタクト542aが
形成されている。
A second-stage contact 542a is formed so as to simultaneously penetrate the thin silicon nitride film layer 551, the thin silicon oxide film layer 552, and the second interlayer insulating film 549.

【0011】これらのコンタクトには接続先によって次
の3つの種類がある。すなわち、(1)先に述べた1段
目のコンタクト542bに直接接続するように形成され
ている2段目のコンタクト542a、(2)強誘電体キ
ャパシタの下部電極540に接続するように形成されて
いるコンタクト541、(3)強誘電体キャパシタの上
部電極546a,546bに接続するように形成されて
いるコンタクト(図示無)である。この2段目のコンタ
クト542aは、例えばアルミニウム等の埋め込み金属
により形成されている。
These contacts are classified into the following three types depending on the connection destination. That is, (1) a second-stage contact 542a formed so as to be directly connected to the above-described first-stage contact 542b, and (2) a second-stage contact 542a formed to be connected to the lower electrode 540 of the ferroelectric capacitor. (3) contacts (not shown) formed to connect to the upper electrodes 546a and 546b of the ferroelectric capacitor. The second-stage contact 542a is formed of a buried metal such as aluminum.

【0012】これらの3つのコンタクトのうち(1)と
(2)が図55に示されている。従来技術では、これら
二つのコンタクト541、542a,542bは別々の
コンタクトホール内に形成されている。第2の層間絶縁
膜549の上部には、これらのコンタクトに接続するよ
うに第1の配線層545が形成されている。第2層間絶
縁膜549及び第1配線層545の上は表面が平坦化さ
れた第3の層間絶縁膜550で覆われており、その上方
にはパッシベーション膜560が形成されている。
FIG. 55 shows (1) and (2) of these three contacts. In the prior art, these two contacts 541, 542a, 542b are formed in separate contact holes. A first wiring layer 545 is formed over the second interlayer insulating film 549 so as to connect to these contacts. The upper surfaces of the second interlayer insulating film 549 and the first wiring layer 545 are covered with a third interlayer insulating film 550 whose surface is flattened, and a passivation film 560 is formed above the third interlayer insulating film 550.

【0013】以上述べたように、従来技術では1段目の
コンタクト542bに直接接続するように形成されてい
るコンタクト542aと強誘電体キャパシタの下部電極
540に接続するように形成されているコンタクト54
1を別々のコンタクトホール内に形成している。
As described above, in the prior art, the contact 542a formed so as to be directly connected to the first-stage contact 542b and the contact 54 formed so as to be connected to the lower electrode 540 of the ferroelectric capacitor.
1 are formed in separate contact holes.

【0014】さらにコンタクト542aと強誘電体キャ
パシタの下部電極540の間には余裕Dが取られてい
る。これらコンタクト542aとその周りの余裕Dは、
メモリーセルのサイズを縮小する上で阻害要因になって
おり、問題であった。
Further, a margin D is provided between the contact 542a and the lower electrode 540 of the ferroelectric capacitor. These contacts 542a and the margin D around them are
This is an obstacle to reducing the size of the memory cell, which is a problem.

【0015】このように従来の構造では、第1配線層5
45から強誘電体キャパシタの下部電極540へのコン
タクト541と、第1配線層545からトランジスタの
ソースドレイン領域553へのコンタクト542a,5
42bを別のコンタクトホール内に形成していたので、
メモリーセルが大きくなっていた。
As described above, in the conventional structure, the first wiring layer 5
45, a contact 541 from the lower electrode 540 of the ferroelectric capacitor, and contacts 542a, 5 from the first wiring layer 545 to the source / drain region 553 of the transistor.
Since 42b was formed in another contact hole,
The memory cell was getting bigger.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
強誘電体キャパシタの電極とこの電極に接続されるコン
タクトと半導体基板に形成されるトランジスタのソース
ドレイン領域との半導体基板の横方向における互いの距
離を小さくすることにより、強誘電体メモリセルの半導
体基板上における占有面積を小さくして、より微細化が
可能な構成を有する半導体記憶装置とその製造方法を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention
By reducing the distance between the electrode of the ferroelectric capacitor, the contact connected to the electrode, and the source / drain region of the transistor formed on the semiconductor substrate in the lateral direction of the semiconductor substrate, the semiconductor of the ferroelectric memory cell is reduced. It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device having a configuration in which the area occupied on a substrate can be reduced and the device can be further miniaturized, and a method for manufacturing the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この発明の半導体記憶装
置は、半導体基板上に形成された複数のトランジスタ
と、夫々のトランジスタの上層に形成された複数の強誘
電体キャパシタとから構成される複数の強誘電体メモリ
セルと、前記強誘電体キャパシタの下部電極又は上部電
極に接続される第1のコンタクトと前記半導体基板の所
定の領域に接続される第2のコンタクトとが互いに半導
体基板の厚さ方向に連通して接続された状態で形成され
るコンタクトホールとから構成されている。
A semiconductor memory device according to the present invention comprises a plurality of transistors formed on a semiconductor substrate and a plurality of ferroelectric capacitors formed on each of the transistors. A ferroelectric memory cell, a first contact connected to a lower electrode or an upper electrode of the ferroelectric capacitor, and a second contact connected to a predetermined region of the semiconductor substrate are mutually thicker than the semiconductor substrate. And a contact hole formed so as to be connected and connected in the vertical direction.

【0018】この構成では、例えば第1配線層から強誘
電体キャパシタの下部電極へのコンタクトと第1配線層
からトランジスタのソースドレイン領域へのコンタクト
とを同一のコンタクトホール内に形成するため、従来技
術では2個必要であったコンタクトを1個にする事がで
き、メモリセルの面積を小さくする事ができる。
In this configuration, for example, a contact from the first wiring layer to the lower electrode of the ferroelectric capacitor and a contact from the first wiring layer to the source / drain region of the transistor are formed in the same contact hole. With the technology, two contacts can be reduced to one, and the area of the memory cell can be reduced.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1にはこ
の発明が適用されるチェイン型FRAMの回路図が示さ
れている。図1において、メモリセルブロックMC1内
で複数(この場合は8個)のトランジスタTr1−Tr
8が直列に接続されている。ここで、トランジスタTr
1のソース領域S1は隣接トランジスタTr2のドレイ
ン領域D2に接続され、トランジスタTr1のソース領
域S1,ドレイン領域D1間には強誘電体キャパシタC
1が並列接続される。同様にして、トランジスタTr2
のソース領域S2,ドレイン領域D2間には強誘電体キ
ャパシタC2が並列接続される。以下同様にして直列に
接続された8個のトランジスタTr1乃至Tr8の夫々
のドレイン領域は隣接トランジスタのソース領域に接続
される。このようにして複数のトランジスタの電流通路
が直列接続され、夫々のトランジスタには強誘電体キャ
パシタC1乃至C8が並列接続され、チェイン型FRA
MセルブロックMC1が構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram of a chain type FRAM to which the present invention is applied. In FIG. 1, a plurality (eight in this case) of transistors Tr1-Tr in a memory cell block MC1
8 are connected in series. Here, the transistor Tr
1 is connected to the drain region D2 of the adjacent transistor Tr2, and a ferroelectric capacitor C is connected between the source region S1 and the drain region D1 of the transistor Tr1.
1 are connected in parallel. Similarly, the transistor Tr2
, A ferroelectric capacitor C2 is connected in parallel between the source region S2 and the drain region D2. Hereinafter, similarly, each drain region of the eight transistors Tr1 to Tr8 connected in series is connected to the source region of the adjacent transistor. In this way, the current paths of the plurality of transistors are connected in series, and the ferroelectric capacitors C1 to C8 are connected in parallel to each transistor, and the chain type FRA
An M cell block MC1 is configured.

【0020】なお、すべてのトランジスタのゲートには
ワードラインWL1乃至WL8が接続される。このチェ
イン構成のトランジスタ回路ブロックMC1の一端はビ
ットラインBL1に接続され、他の端部はパワーライン
PLに接続される。
The word lines WL1 to WL8 are connected to the gates of all the transistors. One end of the transistor circuit block MC1 having this chain configuration is connected to the bit line BL1, and the other end is connected to the power line PL.

【0021】同様の構成を有する複数のチェイン型FR
AMセルブロックMC2…がビットラインBL2,…に
対応してワードラインWL1−WL8に共通に接続され
る。
A plurality of chain type FRs having the same configuration
AM cell blocks MC2... Are commonly connected to word lines WL1 to WL8 corresponding to bit lines BL2.

【0022】図2は図1に示した回路に対応して構成さ
れたこの発明の一実施の形態のチェイン型FRAMの単
位メモリセル構造を示す図であり、ここでは図1の強誘
電体メモリセルブロックMC1内の3個のトランジスタ
Tr1,Tr2,Tr3が形成された部分を示してい
る。図2(a)は平面図、(b)は図2(a)のA−B
線に沿って切断して示す断面図である。
FIG. 2 is a diagram showing a unit memory cell structure of a chain type FRAM according to an embodiment of the present invention constructed corresponding to the circuit shown in FIG. 1. In this case, the ferroelectric memory shown in FIG. The portion where three transistors Tr1, Tr2, Tr3 are formed in the cell block MC1 is shown. 2 (a) is a plan view, and FIG. 2 (b) is a line AB in FIG. 2 (a).
It is sectional drawing cut | disconnected and shown along a line.

【0023】図2の強誘電体メモリセルは一導電型、例
えばn型半導体基板10上に形成される。半導体基板1
0の表面領域は素子分離層10A0,10A1,10A
2により複数の素子形成領域に分離され、この素子形成
領域にはチェイン型FRAMセルブロックMC1のトラ
ンジスタTr1,Tr2,Tr3のソースドレイン領域
10A1,10A2、10A3がチェイン配列方向に形
成され、隣接する領域には他のチェイン型FRAMセル
ブロックMC2のソースドレイン領域10B1、10B
2、…が形成される。これらのソースドレイン領域10
A1,10A2、10A3及び10B1,10B2,…
は、互いにチャネル長に相当する所定間隔をおいて形成
され、各々のソースドレイン領域の境界部に形成される
チャネルに対して夫々ワードラインWL1,WL2,W
L3としてのゲート電極11−1,11−2,11−3
が夫々トランジスタTr1,Tr2、Tr3の形成領域
に配置される。
The ferroelectric memory cell of FIG. 2 is formed on one conductivity type, for example, an n-type semiconductor substrate 10. Semiconductor substrate 1
0 is the surface region of the element isolation layers 10A0, 10A1, 10A.
The source / drain regions 10A1, 10A2, 10A3 of the transistors Tr1, Tr2, Tr3 of the chain type FRAM cell block MC1 are formed in the element formation region in the direction of the chain arrangement, and are adjacent to each other. Shows source / drain regions 10B1 and 10B of another chain type FRAM cell block MC2.
2,... Are formed. These source / drain regions 10
A1, 10A2, 10A3 and 10B1, 10B2, ...
Are formed at a predetermined interval corresponding to the channel length, and the word lines WL1, WL2, W
Gate electrodes 11-1, 11-2, 11-3 as L3
Are disposed in the formation regions of the transistors Tr1, Tr2, Tr3, respectively.

【0024】トランジスタTr1,Tr2、Tr3のゲ
ート電極11−1,11−2,11−3の上層には更に
層間絶縁膜12を介して強誘電体キャパシタC1,C
2、C3が形成される。すなわち、トランジスタTr
1,Tr2,…形成後に形成されCMP処理された層間
絶縁膜12上には強誘電体膜14を挟んで下部電極1
3、2個の上部電極15a,15bが形成され、夫々下
部電極コンタクト13c、上部電極コンタクト15c,
15cが形成される。同時に、チェイン配列方向に隣接
するゲート電極11−3上層の領域にも、下部電極13−
1、強誘電体膜14−1、上部電極15a−1が順次形
成される。
On the upper layers of the gate electrodes 11-1, 11-2, 11-3 of the transistors Tr1, Tr2, Tr3, ferroelectric capacitors C1, C2 are further interposed via an interlayer insulating film 12.
2, C3 is formed. That is, the transistor Tr
1, Tr2,... Formed on the inter-layer insulating film 12 which has been subjected to the CMP process, with the lower electrode 1 interposed therebetween with the ferroelectric film 14 therebetween.
Three and two upper electrodes 15a and 15b are formed, and a lower electrode contact 13c, an upper electrode contact 15c,
15c is formed. At the same time, the lower electrode 13- is also provided in the region above the gate electrode 11-3 adjacent in the chain arrangement direction.
1. A ferroelectric film 14-1 and an upper electrode 15a-1 are sequentially formed.

【0025】更に夫々の上部電極15a、15b、15
a−1には配線15w,15wが形成されている。
Further, each of the upper electrodes 15a, 15b, 15
Wirings 15w, 15w are formed in a-1.

【0026】下部電極13は2個の上部電極15a,1
5bに対して共通に用いられ、同様に下部電極13−1
は2個の上部電極15a−1(図中には1個のみ示してあ
る)に共通に用いられる。下部電極13では、コンタク
ト13cは図1の回路におけるノードN1に対応し、コ
ンタクト15cはそれぞれ強誘電体キャパシタC1,C
2を介して接続される図1のノードN2,N3に対応す
る。
The lower electrode 13 has two upper electrodes 15a, 1
5b, and similarly used for the lower electrode 13-1.
Is commonly used for two upper electrodes 15a-1 (only one is shown in the figure). In the lower electrode 13, the contact 13c corresponds to the node N1 in the circuit of FIG. 1, and the contact 15c is connected to the ferroelectric capacitors C1, C, respectively.
2 correspond to the nodes N2 and N3 of FIG.

【0027】コンタクト13cは後で図3、図4を参照
して詳細に説明するが、下部電極13及びソースドレイ
ン領域10A1に単一のコンタクトホールを介して接続
される。このコンタクト13cは図1のトランジスタT
r1,Tr2の共通接続点ノードN4に相当し、夫々ト
ランジスタTr1のソース領域S1、トランジスタTr
2のドレイン領域D2に共通接続される。従って、領域
10A1はソース領域、ドレイン領域として共通に用い
られるので、ここではソースドレイン領域と称してい
る。
As will be described later in detail with reference to FIGS. 3 and 4, the contact 13c is connected to the lower electrode 13 and the source / drain region 10A1 via a single contact hole. This contact 13c is connected to the transistor T of FIG.
r1 and Tr2, which correspond to a common connection node N4. The source region S1 of the transistor Tr1 and the transistor Tr
2 is commonly connected to the drain region D2. Therefore, since the region 10A1 is commonly used as a source region and a drain region, it is referred to as a source drain region here.

【0028】強誘電体キャパシタC2側の上部電極コン
タクト15cは隣接する強誘電体キャパシタC3との間
のブリッジ配線としての配線15wを介して、ソースド
レイン領域10A1に隣接するソースドレイン領域10
A2に接続するように形成されたコンタクト18に接続
され、これにより、図1に示したようにトランジスタT
r2に並列に強誘電体キャパシタC2が接続された構成
となる。
The upper electrode contact 15c on the ferroelectric capacitor C2 side is connected to the source / drain region 10A1 adjacent to the source / drain region 10A1 via a wiring 15w as a bridge wiring between the adjacent ferroelectric capacitor C3.
A2 is connected to a contact 18 formed to connect to the transistor T2, as shown in FIG.
In this configuration, a ferroelectric capacitor C2 is connected in parallel with r2.

【0029】他方の強誘電体キャパシタC1側のコンタ
クト15cも同様にして配線15wを介して隣接するソ
ースドレイン領域10A0に形成されたコンタクト18
に相当する図示しないコンタクトに接続され、図1に示
したようにトランジスタTr1に並列に強誘電体キャパ
シタC1が接続された構成となる。
The contact 15c on the other ferroelectric capacitor C1 side is similarly formed with the contact 18 formed in the adjacent source / drain region 10A0 via the wiring 15w.
And a ferroelectric capacitor C1 is connected in parallel with the transistor Tr1 as shown in FIG.

【0030】前述したように、トランジスタTr3のゲ
ート電極11−3(WL3)の上層にはこのトランジス
タTr3に並列接続される他の強誘電体キャパシタC3
の形成のために他の下部電極13−1、強誘電体膜14
−1、上部電極15a−1が形成されている。この下部
電極13−1はトランジスタTr1,Tr2の上層に形
成された下部電極13に対してトランジスタTr1,T
r2の配列された方向に沿ってソースドレイン領域10
A2の上層に所定間隔を置いて配置される。
As described above, another ferroelectric capacitor C3 connected in parallel to the transistor Tr3 is provided above the gate electrode 11-3 (WL3) of the transistor Tr3.
To form another lower electrode 13-1, a ferroelectric film 14
-1, the upper electrode 15a-1 is formed. The lower electrode 13-1 is connected to the transistors Tr1 and T2 with respect to the lower electrode 13 formed above the transistors Tr1 and Tr2.
The source / drain regions 10 along the direction in which
It is arranged at a predetermined interval above A2.

【0031】前記したように、上記ソースドレイン領域
10A1,10A2が形成された素子形成領域に対して
これと平行に形成された隣接する素子形成領域にも同様
のチェインFRAMセルブロックMC2が形成される。
ここでは、チェインFRAMセルブロックMC1に対し
て強誘電体キャパシタを構成する下部電極13−2,1
3−3がちょうど隣接する2個の下部電極の中間にその
中央部が来るようにずれて形成される。即ち、隣接する
下部電極13,13−1の間に形成された空隙Eに対向
して他の下部電極13−2が配置され、この下部電極1
3−2から同じ距離E離れた位置に他の下部電極13−
3が配置される。
As described above, a similar chain FRAM cell block MC2 is formed in an adjacent element formation region formed in parallel with the element formation region in which the source / drain regions 10A1 and 10A2 are formed. .
Here, lower electrode 13-2, 1 constituting a ferroelectric capacitor is connected to chain FRAM cell block MC1.
3-3 is formed so as to be shifted so that the center thereof is located at the center of two adjacent lower electrodes. That is, another lower electrode 13-2 is disposed so as to face the gap E formed between the adjacent lower electrodes 13 and 13-1, and this lower electrode 1
3-2 at the same distance E from the other lower electrode 13-.
3 are arranged.

【0032】この下部電極13−2,13−3の間の間
隙Eはちょうど前記下部電極13に対向しており、全体
としてちょうど千鳥格子状に下部電極の配置パターンが
形成されている。
The gap E between the lower electrodes 13-2 and 13-3 is just opposite to the lower electrode 13, and the arrangement pattern of the lower electrodes is formed in a staggered pattern as a whole.

【0033】以下、図2で示したチェイン型FRAMセ
ルの内部構造を説明する。
Hereinafter, the internal structure of the chain type FRAM cell shown in FIG. 2 will be described.

【0034】図3は図2で説明したチェイン型FRAM
セルの下部電極13の部分を抜き出して示す平面図、図
4は図3のC−D線に沿った断面構造を示す。この図
3、図4は、キャパシタ下部電極13と、キャパシタ下
部電極13へのコンタクト32と、下地トランジスタT
r1,Tr2の共通ソースドレイン拡散層10A1への
コンタクト33と、これらのコンタクト32,33が共
通に形成される単一のコンタクトホール13ch等の構
造を示す図である。
FIG. 3 shows the chain type FRAM described with reference to FIG.
FIG. 4 is a plan view showing a portion of the lower electrode 13 of the cell. FIG. 4 shows a cross-sectional structure taken along line CD of FIG. 3 and 4 show a capacitor lower electrode 13, a contact 32 to the capacitor lower electrode 13, a base transistor T
It is a figure which shows the structure of the contact 33 of r1, Tr2 to the common source-drain diffused layer 10A1, and the contact hole 13ch etc. in which these contacts 32 and 33 are formed commonly.

【0035】ソースドレイン拡散層10A1は2個の素
子分離領域10S1,10S2によって他の素子から分
離された素子形成領域に形成される。
The source / drain diffusion layer 10A1 is formed in an element formation region separated from other elements by two element isolation regions 10S1 and 10S2.

【0036】図4に示すように、この実施の形態では、
第1配線層13wから強誘電体キャパシタC1,C2の
共通下部電極13へのコンタクト32と、第1配線層1
3wからトランジスタTr1,Tr2の共通のソースド
レイン領域10A1へのコンタクト33が同一のコンタ
クトホール13ch内にメタル充填により形成されてい
る点が特徴である。
As shown in FIG. 4, in this embodiment,
A contact 32 from the first wiring layer 13w to the common lower electrode 13 of the ferroelectric capacitors C1 and C2;
The feature is that a contact 33 from 3w to the common source / drain region 10A1 of the transistors Tr1 and Tr2 is formed in the same contact hole 13ch by metal filling.

【0037】すなわち、コンタクトホール13ch内に
形成されたコンタクト13cのうちの上半分のコンタク
ト32が強誘電体キャパシタC1,C2の共通下部電極
13へのコンタクトとして機能し、残る下半分が第1配
線層13wからトランジスタTr1,Tr2の共通ソー
スドレイン領域10A1へのコンタクト33として機能
する。
That is, of the contacts 13c formed in the contact hole 13ch, the upper half contact 32 functions as a contact to the common lower electrode 13 of the ferroelectric capacitors C1 and C2, and the remaining lower half is the first wiring It functions as a contact 33 from the layer 13w to the common source / drain region 10A1 of the transistors Tr1 and Tr2.

【0038】本実施の形態に基づいて製造されたデバイ
スの断面について更に詳細に説明する。図4において、
強誘電体キャパシタの充放電のスイッチとして動作する
トランジスタTr1,Tr2が、ソースドレイン領域1
0A1に関連して形成される。このトランジスタ形成部
は、例えばBPSGなどの平坦化された第1の層間絶縁
膜12で覆われる。前記コンタクト33はバリアメタル
33bとともに、この第1の層間絶縁膜12内にコンタ
クトホールをエッチングにより形成し、ここにタングス
テンなどのメタルを充填して形成される。
The cross section of the device manufactured according to the present embodiment will be described in more detail. In FIG.
The transistors Tr1 and Tr2 that operate as charge / discharge switches of the ferroelectric capacitor are connected to the source / drain region 1
It is formed in association with 0A1. This transistor formation portion is covered with a planarized first interlayer insulating film 12 such as BPSG. The contact 33 is formed by etching a contact hole in the first interlayer insulating film 12 together with the barrier metal 33b, and filling the contact hole with a metal such as tungsten.

【0039】また、前記第1の層間絶縁層12の表面に
は、図2(b)では説明を簡単にするために省略してあ
るが、薄いシリコン窒化膜層42と薄いシリコン酸化膜
層43とが形成され、さらにその上に下部電極13、強
誘電体膜14及び上部電極15a、15bが順に形成さ
れて強誘電体キャパシタを形成している。
Although not shown in FIG. 2B for simplicity of explanation, the surface of the first interlayer insulating layer 12 has a thin silicon nitride film layer 42 and a thin silicon oxide film layer 43. Are formed thereon, and a lower electrode 13, a ferroelectric film 14, and upper electrodes 15a and 15b are sequentially formed thereon to form a ferroelectric capacitor.

【0040】この強誘電体キャパシタは例えばd−TE
0Sなどを材料とした平坦化された第2の層間絶縁膜2
2で覆われ、さらに第2の層間絶縁膜22の上には例え
ばアルミなどの第1の配線層13wがバリアメタル等の
保護膜30aを介して充填されている。
This ferroelectric capacitor is, for example, d-TE
Planarized second interlayer insulating film 2 made of OSS or the like
The first wiring layer 13w such as aluminum is filled on the second interlayer insulating film 22 via a protective film 30a such as a barrier metal.

【0041】このコンタクトホール33hは、バリアメ
タル30bを介してスイッチ用トランジスタのドレイン
ソース領域10A1に接続されており、コンタクトホー
ル33h内部はタングステン等の高融点金属で埋め込ま
れてコンタクト33が形成されている。
The contact hole 33h is connected to the drain / source region 10A1 of the switching transistor via the barrier metal 30b. The inside of the contact hole 33h is filled with a refractory metal such as tungsten to form a contact 33. I have.

【0042】また、薄いシリコン窒化膜層42と薄いシ
リコン酸化膜層43と第2の層間絶縁膜22を同時に貫
通するように、2段目のコンタクトホール32hが形成
されている。
A second-stage contact hole 32h is formed so as to simultaneously penetrate the thin silicon nitride film layer 42, the thin silicon oxide film layer 43, and the second interlayer insulating film 22.

【0043】特に図示していないが、このデバイスの場
合、薄いシリコン窒化膜層42と薄いシリコン酸化膜層
43と第1、第2の層間絶縁膜12、22を貫通するよ
うに形成されたコンタクトホールには、接続先によって
次の3つの種類がある。すなわち、(1)トランジスタ
のソースドレイン領域10A1に直接接続するように形
成されている1段目のコンタクトホール18h、33
h、(2)強誘電体キャパシタの下部電極13に接続す
るように形成されている2段目のコンタクトホール32
h、(3)強誘電体キャパシタの上部電極15a,15
bに接続するように形成されているコンタクトホール1
5chである。
Although not specifically shown, in the case of this device, a contact formed so as to penetrate the thin silicon nitride film layer 42, the thin silicon oxide film layer 43, and the first and second interlayer insulating films 12 and 22. There are three types of holes depending on the connection destination. That is, (1) the first-stage contact holes 18h and 33 formed so as to be directly connected to the source / drain region 10A1 of the transistor.
h, (2) Second-stage contact hole 32 formed to be connected to lower electrode 13 of the ferroelectric capacitor
h, (3) Upper electrodes 15a, 15 of ferroelectric capacitor
contact hole 1 formed to connect to
5 channels.

【0044】この2段目のコンタクトホール32hは、
例えばアルミニウム等の金属により埋め込まれている。
This second-stage contact hole 32h is
For example, it is embedded with a metal such as aluminum.

【0045】ここで、本発明を用いた場合の特徴は、メ
モリセル中のコンタクトのうち、強誘電体キャパシタの
下部電極13に接続するように形成されているコンタク
トホール32hが、ソースドレイン領域10A1の直上
で、下部電極13の端部に接触する形で形成され、これ
によって1段目のコンタクトホール33hに直接接続す
るように形成されているという点である。
The feature of the present invention is that, of the contacts in the memory cell, the contact hole 32h formed to connect to the lower electrode 13 of the ferroelectric capacitor is formed in the source / drain region 10A1. Is formed directly above the lower electrode 13 so as to be in contact with the end of the lower electrode 13, thereby being directly connected to the first-stage contact hole 33h.

【0046】ここで、1段目のコンタクトホール33h
に直接接続するように形成されているコンタクトホール
のうち、キャパシタの下部電極13と下地トランジスタ
の拡散層10A1とを接続する目的で使用するコンタク
トホール32h以外のコンタクトホール18hは、従来
技術の形成方法で形成されが、これについては後述す
る。
Here, the first-stage contact hole 33h
The contact holes 18h other than the contact holes 32h used for connecting the lower electrode 13 of the capacitor and the diffusion layer 10A1 of the underlying transistor among the contact holes formed so as to be directly connected to , Which will be described later.

【0047】第2の層間絶縁膜22の上部には、このコ
ンタクトホール32hに接続するように第1の配線層1
3w用の配線溝が形成され、配線層13wが形成され
る。第1配線層13wの上は表面が平坦化された第3の
層間絶縁膜層23で覆われており、その上方にはさらに
パッシベーション膜24が形成される。
The first wiring layer 1 is formed on the second interlayer insulating film 22 so as to be connected to the contact hole 32h.
A wiring groove for 3w is formed, and a wiring layer 13w is formed. The upper surface of the first wiring layer 13w is covered with a third interlayer insulating film layer 23 whose surface is flattened, and a passivation film 24 is further formed thereon.

【0048】このように、下部電極13の上面の一部お
よび側面に接触するようにコンタクトホール32hを形
成して導電材料を充填してコンタクト32を形成し、そ
の下方にトランジスタのソースドレイン領域10A1に
至るコンタクトホール33hを形成して導電材料で充填
してコンタクト33を形成したから、横方向に分離せず
に実質的に1個のコンタクト13cにより下部電極13
とソースドレイン領域10A1とを一度に接続すること
ができ、強誘電体メモリセルの微細化に著しい効果が得
られる。
As described above, the contact hole 32h is formed so as to be in contact with a part and the side surface of the upper surface of the lower electrode 13, and the conductive material is filled to form the contact 32. The contact 32 is formed below the contact 32. Contact hole 33h is formed and filled with a conductive material to form the contact 33. Therefore, the lower electrode 13 is formed by substantially one contact 13c without being laterally separated.
And the source / drain region 10A1 can be connected at one time, and a remarkable effect can be obtained for miniaturization of the ferroelectric memory cell.

【0049】次に図5乃至図10に示す断面図及び平面
図を参照しながら図2、図3に示す構成を有する強誘電
体メモリセルの製造工程を順に説明する。なお、以下に
示す断面図は図4とは異なり、図2(a)の切断線D−
D‘に沿って切断して示している。
Next, steps of manufacturing a ferroelectric memory cell having the structure shown in FIGS. 2 and 3 will be described in order with reference to the sectional views and plan views shown in FIGS. The cross-sectional view shown below is different from FIG.
It is shown cut along D '.

【0050】まず、図5に示すように、一導電型の半導
体基板即ちシリコン基板10上に素子分離領域10S1
を形成し、素子形成領域を形成する。この素子形成領域
には強誘電体メモリセルを構成する要素の一つであるト
ランジスタのソースドレイン領域10A1、10A2が
拡散層として形成される。
First, as shown in FIG. 5, an element isolation region 10S1 is formed on a semiconductor substrate of one conductivity type, that is, a silicon substrate 10.
Is formed to form an element formation region. In this element formation region, source / drain regions 10A1 and 10A2 of the transistor, which is one of the elements constituting the ferroelectric memory cell, are formed as diffusion layers.

【0051】その後、通常のCMOS型DRAMと同様
の工程により、シリコン基板10上にメモリセルトラン
ジスタのゲート電極11−2及び他のデバイス用のトラ
ンジスタのゲート電極(図示せず)を形成した後、この
上にLP−CVD法により例えばBPSG膜等の第1の
層間絶縁膜12を形成し表面をCMPにより平坦化す
る。
After that, the gate electrode 11-2 of the memory cell transistor and the gate electrode (not shown) of the transistor for another device are formed on the silicon substrate 10 by the same process as the ordinary CMOS type DRAM. A first interlayer insulating film 12 such as a BPSG film is formed thereon by LP-CVD, and the surface is planarized by CMP.

【0052】この後リソグラフィによるパターンニング
を行い、RIE法を用いて、形成された第1の層間絶縁
膜12を選択的にエッチングし、シリコン基板10のソ
ースドレイン領域10A1および図示しないゲート電極
へと接続されるコンタクトホール33hを形成する。
Thereafter, patterning by lithography is performed, and the formed first interlayer insulating film 12 is selectively etched by RIE, so that the source and drain regions 10A1 of the silicon substrate 10 and the gate electrode (not shown) are formed. A contact hole 33h to be connected is formed.

【0053】このコンタクトホール33hの形成と同時
に、隣接するトランジスタTr2のソースドレイン領域
10A2に接続されるコンタクトホール18hも形成さ
れる。(図2参照)これらのコンタクトホール33h、
18hの内面全体にバリアメタルなどの保護膜30b、
18bを形成した後、ブランケット−タングステン埋め
込み法を用いて、タングステンを埋め込み、それぞれコ
ンタクト33,18を形成する。
Simultaneously with the formation of the contact hole 33h, a contact hole 18h connected to the source / drain region 10A2 of the adjacent transistor Tr2 is also formed. (See FIG. 2) These contact holes 33h,
A protective film 30b such as a barrier metal on the entire inner surface of 18h;
After the formation of 18b, tungsten is buried using a blanket-tungsten burying method to form contacts 33 and 18, respectively.

【0054】次に、図6に示すように、LP−CVD法
により層間絶縁膜12上に薄いシリコン窒化膜層42を
形成する。このシリコン窒化膜層42は、後に強誘電体
キャパシタの形成工程で行われる酸素雰囲気中でのアニ
ールによるコンタクト33,17のコンタクトプラグ材
料(例えばW)の酸化を防ぐとともに、このアニールに
よるトランジスタの特性変動を防ぐ役割がある。
Next, as shown in FIG. 6, a thin silicon nitride film layer 42 is formed on the interlayer insulating film 12 by the LP-CVD method. The silicon nitride film layer 42 prevents oxidation of the contact plug material (for example, W) of the contacts 33 and 17 due to annealing in an oxygen atmosphere performed later in a ferroelectric capacitor forming step, and also performs transistor characteristics by the annealing. Has a role to prevent fluctuations.

【0055】次に、前記シリコン窒化膜42上にLP−
CVD法あるいはプラズマCVD法あるいは常圧CVD
法により薄いシリコン酸化膜層43を形成する。次に、
前記シリコン酸化膜43上にキャパシタ下部電極13と
してTiN,Ti,Pt導電膜を順にスパッタ蒸着し、
キャパシタ絶縁膜用の強誘電体膜14としてPZT膜を
形成し、さらに、キャパシタ上部電極15としてPt導
電膜をスパッタ蒸着する。
Next, an LP-
CVD method or plasma CVD method or normal pressure CVD
A thin silicon oxide film layer 43 is formed by the method. next,
On the silicon oxide film 43, a TiN, Ti, Pt conductive film is sequentially deposited by sputtering as the capacitor lower electrode 13,
A PZT film is formed as a ferroelectric film 14 for a capacitor insulating film, and a Pt conductive film is sputter-deposited as a capacitor upper electrode 15.

【0056】そして図7に示すように、RIE法により
前記キャパシタ上部電極15、強誘電体キャパシタ絶縁
膜14、キャパシタ下部電極13の順にパターンニング
加工を行って、ゲート電極11−2の真上に強誘電体キ
ャパシタC2を形成する。このとき、同時に他の強誘電
体キャパシタC1も形成されているのは勿論である。
Then, as shown in FIG. 7, patterning is performed by the RIE method in the order of the capacitor upper electrode 15, the ferroelectric capacitor insulating film 14, and the capacitor lower electrode 13, so that the pattern is formed immediately above the gate electrode 11-2. The ferroelectric capacitor C2 is formed. At this time, needless to say, another ferroelectric capacitor C1 is also formed at the same time.

【0057】この段階で、必要に応じて摂氏500度程
度の酸素雰囲気中でアニールを行い、強誘電体膜14の
特性回復措置を取る事が可能である。
At this stage, if necessary, annealing may be performed in an oxygen atmosphere at about 500 degrees Celsius to take measures to recover the characteristics of the ferroelectric film 14.

【0058】次に、図8においてプラズマCVDにより
第2の層間絶縁膜22を形成する。この第2の層間絶縁
膜22は3層の膜13,14,15の積層構造からなる
強誘電体キャパシタの厚さに対して十分に厚く堆積さ
せ、CMPにより表面を平坦化する。
Next, in FIG. 8, a second interlayer insulating film 22 is formed by plasma CVD. The second interlayer insulating film 22 is deposited sufficiently thick with respect to the thickness of the ferroelectric capacitor having a laminated structure of three layers of films 13, 14, and 15, and the surface is planarized by CMP.

【0059】この後、図9に示すように、リソグラフィ
によるパターンニングを行い、RIE法を用いて層間絶
縁膜22、薄いシリコン酸化膜層43、および薄いシリ
コン窒化膜層42を同時に貫通し、下地にある1段目の
コンタクトホール18hの直上に接続するコンタクトホ
ール36を形成する。これと同時に、第2の層間絶縁膜
22を貫通して強誘電体キャパシタC1,C2の共通下
部電極13に接続するコンタクトホール32h、及び第
2の層間絶縁膜22を貫通して強誘電体キャパシタの上
部電極15bに接続するコンタクトホール35hを形成
する。
Thereafter, as shown in FIG. 9, patterning by lithography is performed, and the interlayer insulating film 22, the thin silicon oxide film layer 43, and the thin silicon nitride film layer 42 are simultaneously penetrated by the RIE method, and Is formed immediately above the first-stage contact hole 18h. At the same time, a contact hole 32h penetrating through the second interlayer insulating film 22 and connecting to the common lower electrode 13 of the ferroelectric capacitors C1 and C2, and a ferroelectric capacitor penetrating through the second interlayer insulating film 22 A contact hole 35h connected to the upper electrode 15b is formed.

【0060】ここで、コンタクトホール32hは、強誘
電体キャパシタの下部電極13の上面の一部と側面と
に、その側部に形成された屈曲部32Aを介して接触す
ると同時に、1段目のコンタクトホール33hを介して
シリコン基板10へも連通されている。この点が従来技
術に対して本発明の特に異なる構成である。
Here, the contact hole 32h makes contact with a part of the upper surface and the side surface of the lower electrode 13 of the ferroelectric capacitor via the bent portion 32A formed on the side thereof, and at the same time as the first stage. It is also connected to the silicon substrate 10 through the contact hole 33h. This is a particularly different configuration of the present invention from the prior art.

【0061】図9に示す工程のコンタクトホール形成に
おいては、少なくとも1段目のコンタクトホール18h
に接続するコンタクトホール36hと、強誘電体キャパ
シタの下部電極13に接続するコンタクトホール32h
とを同時に形成する。このためのコンタクトホールのR
IE法の条件は、1段目のコンタクトホール18hに接
続するコンタクトホール36hがきちんと形成できるよ
うな条件で行う。
In forming the contact holes in the step shown in FIG. 9, at least the first-stage contact holes 18h
And a contact hole 32h connected to the lower electrode 13 of the ferroelectric capacitor.
Are simultaneously formed. R of contact hole for this
The IE method is performed under such conditions that a contact hole 36h connected to the first-stage contact hole 18h can be formed properly.

【0062】また、このRIE法は、シリコン酸化膜は
エッチングされるが、白金やイリジウムやSROなどの
強誘電体キャパシタの電極13,15a,15bを構成
する材料はエッチングされないようなRIEである事が
必要である。このような条件を満たすRIE法を用いて
コンタクトホール32h,36hのエッチングを行え
ば、図3のような平面図で示されるようなキャパシタ下
部電極13の端にかかるコンタクト13cの上部コンタ
クトホール32hは、図4または図9のような断面構造
を持つようになる。
In this RIE method, the silicon oxide film is etched, but the material constituting the electrodes 13, 15a, 15b of the ferroelectric capacitor, such as platinum, iridium, or SRO, is not etched. is necessary. If the contact holes 32h and 36h are etched using the RIE method satisfying such conditions, the upper contact hole 32h of the contact 13c over the end of the capacitor lower electrode 13 as shown in the plan view of FIG. , FIG. 4 or FIG.

【0063】すなわち、コンタクトホール32hのう
ち、屈曲部32Aより上のキャパシタ下部電極13の上
方向に形成される部分は、コンタクトホール32hのエ
ッチングがキャパシタ下部電極13まで到達したところ
でエッチングが進行しなくなり、屈曲部32Aが形成さ
れる。これによりキャパシタ下部電極13上面の一部お
よび側面接触して接続されるようなコンタクトホールと
して形成される。
That is, in the portion of the contact hole 32h formed above the capacitor lower electrode 13 above the bent portion 32A, the etching does not proceed when the etching of the contact hole 32h reaches the capacitor lower electrode 13. , A bent portion 32A is formed. As a result, a contact hole is formed so as to be connected to a part of the upper surface of the capacitor lower electrode 13 and the side surface.

【0064】これに対して、コンタクトホール32hの
うち、キャパシタ下部電極13の端から下方にはみ出し
ている部分は、エッチングがすでにシリコン基板10に
接続されている下部コンタクト33の表面まで進み、シ
リコン基板10へ接続されるコンタクト32として形成
される。この場合、バリアメタル30aがコンタクトホ
ール32hの内面に形成される。
On the other hand, the portion of the contact hole 32h protruding downward from the end of the capacitor lower electrode 13 is etched to the surface of the lower contact 33 already connected to the silicon substrate 10, and It is formed as a contact 32 that connects to 10. In this case, the barrier metal 30a is formed on the inner surface of the contact hole 32h.

【0065】この後、高温でアルミニウムのスパッタを
行う事により、アルミニウムをリフローさせて上記のコ
ンタクトホール32h,36hを埋め込むと同時に、配
線13w、15w用のアルミニウム膜を堆積させる。そ
して、これをパターンニングしてからRIE法により加
工し第1層配線13w、15wを形成する。ここまでの
工程断面を図9に示す。
Thereafter, by sputtering aluminum at a high temperature, aluminum is reflowed to fill the contact holes 32h and 36h, and at the same time, aluminum films for the wirings 13w and 15w are deposited. Then, this is patterned and then processed by the RIE method to form first layer wirings 13w and 15w. FIG. 9 shows a cross section of the process so far.

【0066】次に、図10において、第1配線15w上
にプラズマCVD法によりd−TEOSを堆積し、第3
の層間絶縁膜23を形成した後に、CMPにより平坦化
を行い、リソグラフイによるパターンニングの後、RI
E法を用いて第3の層間絶縁膜23を貫通するコンタク
トホール37hを形成する。そしてアルミニウムリフロ
ースパッタ法によりコンタクトホール37hを埋め込む
と同時に、配線用のアルミニウム膜を堆積させる。そし
て、これをパターンニングしてからRIE法により加工
し第2層配線38を形成する。
Next, in FIG. 10, d-TEOS is deposited on the first wiring 15w by a plasma CVD method,
After the interlayer insulating film 23 is formed, planarization is performed by CMP, and after patterning by lithography, RI
A contact hole 37h penetrating through the third interlayer insulating film 23 is formed by using the E method. Then, at the same time as filling the contact holes 37h by the aluminum reflow sputtering method, an aluminum film for wiring is deposited. Then, this is patterned and processed by the RIE method to form the second layer wiring 38.

【0067】この後、2層配線構造のデバイスの場合に
は、トップパッシベーシヨン絶縁膜24を堆積し、パッ
ド部を開口する。これで図10に示すような最終形状が
得られる。より多層の配線構造のデバイスの場合には前
記したような方法の繰り返しで配線層と層間絶縁層を順
次形成し、最後にトップパッシベーシヨン絶縁膜を堆積
し、パッド部を開口して完成する。
Thereafter, in the case of a device having a two-layer wiring structure, a top passivation insulating film 24 is deposited and a pad portion is opened. Thus, a final shape as shown in FIG. 10 is obtained. In the case of a device having a multi-layer wiring structure, a wiring layer and an interlayer insulating layer are sequentially formed by repeating the above-described method, a top passivation insulating film is finally deposited, and a pad portion is opened to complete the device. .

【0068】上記で述べたような方法を用いて製造され
るチェインFRAMの場合、図10に示すFRAMメモ
リセル中のコンタクトのうち、強誘電体キャパシタの下
部電極13に接続するように形成されているコンタクト
32が、下部電極13の端からはみ出す形で屈曲部32
Aとして形成され、これによって一段目のコンタクト3
3に直接接続するように形成されているコンタクトを兼
ねている。
In the case of a chain FRAM manufactured using the above-described method, of the contacts in the FRAM memory cell shown in FIG. 10, the contacts are formed so as to be connected to the lower electrode 13 of the ferroelectric capacitor. The bent contact portion 32 extends from the end of the lower electrode 13.
A is formed as the first contact 3
3 also serves as a contact formed so as to be directly connected.

【0069】従って従来のチェインFRAM装置で、メ
モリセルのサイズを大きくする要因であったキャパシタ
下部電極13とコンタクト32の間の余裕を無くする事
ができ、メモリセルのサイズを小さくする事ができる。
Therefore, in the conventional chain FRAM device, it is possible to eliminate the margin between the capacitor lower electrode 13 and the contact 32, which is a factor of increasing the size of the memory cell, and to reduce the size of the memory cell. .

【0070】なお、本実施の形態では、第1の配線層1
5wからシリコン基板10(トランジスタ拡散層10A
1)またはトランジスタのゲート電極に接続するコンタ
クトが、1段目のコンタクト18と2段目のコンタクト
36との2個に分けて形成されている。これには、かか
るコンタクトのアスペクト比を減らし、RIE法及びア
ルミニウム埋め込み時の負担を減らそうという狙いがあ
る。
In this embodiment, the first wiring layer 1
5w to silicon substrate 10 (transistor diffusion layer 10A)
1) Or the contact connected to the gate electrode of the transistor is formed in two parts, the first-stage contact 18 and the second-stage contact 36. The aim is to reduce the aspect ratio of such contacts and to reduce the burden of RIE and aluminum embedding.

【0071】しかし、工程の簡略化のためには、かかる
コンタクトを第2の絶縁膜22の形成後に一度に形成し
ても良い。
However, in order to simplify the process, such a contact may be formed at a time after the formation of the second insulating film 22.

【0072】(第2の実施の形態)以下、第2の実施の
形態を示す。
(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment will be described.

【0073】図11には本発明の技術を適用して製造さ
れた他のチェインFRAMの平面構造を概略的に示す。
図11に示す平面図は図3の平面図に対応する構成を示
し、図3の場合と同様に、強誘電体キャパシタの下部電
極13へ接続するコンタクト13cの上部コンタクトホ
ール32hとトランジスタの拡散層10A1ヘ接続する
コンタクトホール33hが同一のコンタクトホール31
hとして形成されており、また、かかるコンタクト13
c上に配線が無い点が特徴的である。この実施の形態に
おいても第1の実施の形態と同様に、コンタクトホール
31hが強誘電体キャパシタの下部電極13へのコンタ
クトホール32hとして機能するとともに、第1配線層
からトランジスタへのコンタクトホール33hとしても
機能する。
FIG. 11 schematically shows a planar structure of another chain FRAM manufactured by applying the technique of the present invention.
The plan view shown in FIG. 11 shows a configuration corresponding to the plan view of FIG. 3, and similarly to the case of FIG. 3, the upper contact hole 32h of the contact 13c connected to the lower electrode 13 of the ferroelectric capacitor and the diffusion layer of the transistor. The contact hole 33h connected to 10A1 is the same contact hole 31
h, and the contact 13
It is characteristic that there is no wiring on c. In this embodiment, as in the first embodiment, the contact hole 31h functions as a contact hole 32h to the lower electrode 13 of the ferroelectric capacitor, and as a contact hole 33h from the first wiring layer to the transistor. Also works.

【0074】以下、本実施の形態に基づいて製造された
デバイスの断面構造について説明する。図12において
トランジスタ形成領域10A1の上方には、例えばBP
SGなどの第1の層間絶縁膜12中に図3と同様にトラ
ンジスタが形成され、平坦化される。
Hereinafter, a cross-sectional structure of a device manufactured according to the present embodiment will be described. In FIG. 12, above the transistor formation region 10A1, for example, BP
A transistor is formed in the first interlayer insulating film 12 such as SG in the same manner as in FIG.

【0075】また、前記第1の層間絶縁層12の表面に
は薄いシリコン窒化膜層42と薄いシリコン酸化膜層4
3が形成され、さらにその上に後で説明する下部電極、
強誘電体膜及び上部電極が順に形成されて強誘電体キャ
パシタを成している。
On the surface of the first interlayer insulating layer 12, a thin silicon nitride film layer 42 and a thin silicon oxide film layer 4 are formed.
3 is formed thereon, and further thereon a lower electrode described later,
A ferroelectric film and an upper electrode are sequentially formed to form a ferroelectric capacitor.

【0076】このキャパシタは例えばd−TEOSなど
を材料とした平坦化された第2の層間絶縁膜22で覆わ
れ、さらに第2の層間絶縁膜22の上には例えばアルミ
などの第1の配線層(図示せず)が形成されている。
This capacitor is covered with a planarized second interlayer insulating film 22 made of, for example, d-TEOS or the like, and a first wiring such as aluminum is formed on the second interlayer insulating film 22. A layer (not shown) has been formed.

【0077】そして、先の第1の層間絶縁膜12を貫通
するように1段目のコンタクトホール33hが形成され
ている。このコンタクトホール33hはスイッチ用トラ
ンジスタのドレインソース領域10A1に接続されてお
り、コンタクトホール33h内部はタングステン等の高
融点金属で埋め込まれて下部コンタクト33が形成され
る。
Then, a first-stage contact hole 33h is formed so as to penetrate the first interlayer insulating film 12. This contact hole 33h is connected to the drain source region 10A1 of the switching transistor, and the inside of the contact hole 33h is filled with a refractory metal such as tungsten to form a lower contact 33.

【0078】また、薄いシリコン窒化膜層42と薄いシ
リコン酸化膜層43と第2の層間絶縁膜22を同時に貫
通するように、2段目のコンタクトホール32hが形成
されている。ここで、本発明を用いた場合の特徴は、図
4の実施の形態と同様に、メモリセル中のコンタクトの
うち、強誘電体キャパシタの下部電極13に接続するよ
うに形成されているコンタクトホール32hが、下部電
極13の端からはみ出す形で形成され、これによって1
段目のコンタクトホール33hに連通して直接接続する
ように形成されているという点である。また、このコン
タクトホール32hはアルミニウム等で埋め込まれてコ
ンタクト32を形成し、さらにコンタクトホール32h
直上には、薄い絶縁膜41が堆積されており、後に述べ
る第1の配線層がたとえかかるコンタクトホール32h
上に有ったとしても、絶縁されるように工夫されてい
る。ここで、1段目のコンタクトホールに直接接続する
ように形成されている2段目のコンタクトホールのう
ち、キャパシタの下部電極13と下地トランジスタの拡
散層10A1とを結ぶ目的で使用するコンタクトホール
32h以外のコンタクトホール36は、従来技術の形成
方法で形成される。
Further, a second-stage contact hole 32h is formed so as to simultaneously penetrate the thin silicon nitride film layer 42, the thin silicon oxide film layer 43, and the second interlayer insulating film 22. Here, the feature when the present invention is used is that, similarly to the embodiment of FIG. 4, a contact hole formed to connect to the lower electrode 13 of the ferroelectric capacitor among the contacts in the memory cell. 32h is formed so as to protrude from the end of the lower electrode 13, whereby 1
The point is that it is formed so as to communicate directly with the third-stage contact hole 33h. The contact hole 32h is buried with aluminum or the like to form the contact 32.
Immediately above, a thin insulating film 41 is deposited, and a first wiring layer to be described later is formed in the contact hole 32h.
Even if it is on top, it is devised to be insulated. Here, of the second-stage contact holes formed so as to be directly connected to the first-stage contact holes, a contact hole 32h used for connecting the lower electrode 13 of the capacitor and the diffusion layer 10A1 of the underlying transistor is used. The other contact holes 36 are formed by a conventional forming method.

【0079】シリコン酸化膜41の上は表面が平坦化さ
れた第3の層間絶縁膜23で覆われており、その上方に
はパッシベーシヨン膜24が形成されている。
The upper surface of the silicon oxide film 41 is covered with a third interlayer insulating film 23 whose surface is flattened, and a passivation film 24 is formed above the third interlayer insulating film 23.

【0080】次に、この第2の実施の形態の半導体記憶
装置の製造方法を、図13乃至図16を参照して説明す
る。この断面図も前述の実施の形態の説明と同様に、図
2のD−D‘の線に対応した線に沿って切断して示して
あり、対応する構成部も同じ参照符号を付してある。
Next, a method of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. This cross-sectional view is also cut along the line corresponding to the line DD ′ in FIG. 2 as in the description of the above-described embodiment, and the corresponding components are denoted by the same reference numerals. is there.

【0081】まず、キャパシタ上にプラズマCVDによ
り第2の層間絶縁膜12を形成してから、CMPにより
表面を平坦化するところまでは、第1の実施の形態と同
様である。この時の断面は図8と同様である。
First, the process from forming the second interlayer insulating film 12 on the capacitor by plasma CVD to flattening the surface by CMP is the same as that of the first embodiment. The cross section at this time is the same as FIG.

【0082】本実施の形態では、この後、リソグラフイ
によるパターンニングを行い、RIE法を用いて薄いシ
リコン窒化膜層42と薄いシリコン酸化膜層43と第2
の層間絶縁膜22を同時に貫通し下地にある1段目のコ
ンタクトホール18hに接続するコンタクトホール18
h、および第2の層間絶縁膜22を貫通してキャパシタ
の下部電極13に接続するコンタクトホール32hを同
時形成する。
In this embodiment, thereafter, patterning by lithography is performed, and the thin silicon nitride film layer 42, the thin silicon oxide film layer 43, and the second
Contact hole 18 penetrating through the interlayer insulating film 22 at the same time and connecting to the first-stage contact hole 18h in the base.
h, and a contact hole 32h penetrating through the second interlayer insulating film 22 and connecting to the lower electrode 13 of the capacitor is simultaneously formed.

【0083】こうして出来たコンタクトホールが図中の
32hである。ただし、1段目のコンタクトホール33
hに接続するコンタクトホールのうち、この時に形成す
るのは、キャパシタの下部電極13と下地トランジスタ
の拡散層10A1とを結ぶ目的で使用するコンタクトホ
ール32hだけである。この時のコンタクトホール32
hの形成方法は、図9の場合と同様である。しかし、す
べてのコンタクトを同時形成するのではなく、キャパシ
タの下部電極13と下地トランジスタの拡散層10A1
とを結ぶ目的で使用するコンタクトホール32hだけを
先に形成する点で、本実施の形態は第1の実施の形態と
異なる。
The contact hole thus formed is 32h in the figure. However, the first-stage contact hole 33
At this time, only the contact hole 32h used for connecting the lower electrode 13 of the capacitor and the diffusion layer 10A1 of the base transistor among the contact holes connected to the capacitor h. The contact hole 32 at this time
The method of forming h is the same as that of FIG. However, instead of forming all the contacts at the same time, the lower electrode 13 of the capacitor and the diffusion layer 10A1 of the underlying transistor are not formed.
This embodiment is different from the first embodiment in that only the contact hole 32h used for the purpose of connecting the first and second layers is formed first.

【0084】次に、高温でアルミニウムのスパッタを行
う事によりアルミニウムをリフローさせて上記のコンタ
クトホール32hを埋め込み、さらにCMP等で酸化膜
上の部分を削り取り、コンタクトホール32hの内部だ
けにアルミニウムを残す。そして、100nm程度のシ
リコン酸化膜41をこの上に堆積させる。この時の断面
図が図13である。
Next, aluminum is sputtered at a high temperature to reflow the aluminum to fill the above-mentioned contact hole 32h, and further to remove the portion on the oxide film by CMP or the like to leave aluminum only inside the contact hole 32h. . Then, a silicon oxide film 41 of about 100 nm is deposited thereon. FIG. 13 is a cross-sectional view at this time.

【0085】次に、図14に示すように、リソグラフィ
によるパターンニングを行い、RIE法を用いて薄いシ
リコン窒化膜層42と薄いシリコン酸化膜層43と第2
の層間絶縁膜22とシリコン酸化膜41を同時に貫通
し、下地にある1段目のコンタクトホール18hに接続
するコンタクトホール36h、及び第2の層間絶縁膜2
2とシリコン酸化膜41を貫通してキャパシタの上部電
極15bに接続するコンタクトホール35hを形成す
る。
Next, as shown in FIG. 14, patterning by lithography is performed, and a thin silicon nitride film layer 42, a thin silicon oxide film layer 43 and a second
A contact hole 36h penetrating through the interlayer insulating film 22 and the silicon oxide film 41 at the same time and connecting to the underlying first-stage contact hole 18h, and the second interlayer insulating film 2
2 and a contact hole 35h penetrating through the silicon oxide film 41 and connecting to the upper electrode 15b of the capacitor.

【0086】この後、高温でアルミニウムのスパッタを
行う事により、アルミニウムをリフローさせて上記のコ
ンタクトホール36h、35hを埋め込むと同時に、配
線用のアルミニウム膜を堆積させる。そして、これをパ
ターンニングしてからRIE法により加工し第1層配線
15wを形成する。
Thereafter, by sputtering aluminum at a high temperature, aluminum is reflowed to fill the contact holes 36h and 35h, and at the same time, an aluminum film for wiring is deposited. Then, this is patterned and processed by the RIE method to form the first layer wiring 15w.

【0087】次に、図15に示すように、第1配線15
wにプラズマCVD法によりd−TEOSを堆積し、第
3の層間絶縁膜層23を形成した後に、CMPにより平
坦化を行い、リソグラフィによるパターンニングの後、
RIE法を用いて第3の層間絶縁膜23を貫通するコン
タクトホール37hを形成する。
Next, as shown in FIG.
After depositing d-TEOS on w by plasma CVD and forming the third interlayer insulating film layer 23, planarization is performed by CMP, and after patterning by lithography,
A contact hole 37h penetrating through the third interlayer insulating film 23 is formed by using the RIE method.

【0088】そしてアルミニウムリフロースパッタ法に
よりコンタクトホール37hを埋め込むと同時に、配線
用のアルミニウム膜を堆積させる。そして、これをパタ
ーンニングしてからRIE法により加工し第2層配線3
8を形成する。
Then, at the same time as the contact hole 37h is buried by the aluminum reflow sputtering method, an aluminum film for wiring is deposited. Then, this is patterned and processed by the RIE method to form the second layer wiring 3.
8 is formed.

【0089】この後、2層配線構造のデバイスの場合に
は、トップパッシベーシヨン絶縁膜24を堆積し、パッ
ド部を開口する。これで図15に示すような最終形状が
得られる。
Thereafter, in the case of a device having a two-layer wiring structure, a top passivation insulating film 24 is deposited and a pad portion is opened. Thus, the final shape as shown in FIG. 15 is obtained.

【0090】より多層の配線構造のデバイスの場合には
前記したような方法の繰り返しで配線層と絶縁層を形成
し、最後にトップパッシベーシヨン絶縁膜24を堆積
し、パッド部を開口する。
In the case of a device having a multi-layer wiring structure, a wiring layer and an insulating layer are formed by repeating the above-described method, and finally a top passivation insulating film 24 is deposited and a pad portion is opened.

【0091】上記で述べたような方法を用いて製造され
るチェインFRAMの場合、メモリセル中のコンタクト
のうち、強誘電体キャパシタの下部電極13に接続する
ように形成されているコンタクトホール32hが、下部
電極13の端からはみ出す形で形成され、これによって
1段目のコンタクトホール33に直接接続するように形
成されているコンタクトホールを兼ねている。
In the case of a chain FRAM manufactured by using the method described above, a contact hole 32h formed to be connected to the lower electrode 13 of the ferroelectric capacitor among the contacts in the memory cell. , Which protrude from the end of the lower electrode 13, thereby also serving as a contact hole formed so as to be directly connected to the first-stage contact hole 33.

【0092】従って従来のチェインFRAM装置で、メ
モリセルのサイズを大きくする要因であったキャパシタ
下部電極とコンタクトホールの間の余裕を無くする事が
でき、メモリセルのサイズを小さくする事ができる。
Therefore, in the conventional chain FRAM device, it is possible to eliminate the margin between the capacitor lower electrode and the contact hole, which was a factor of increasing the size of the memory cell, and to reduce the size of the memory cell.

【0093】ここまでの効果は第1の実施の形態でも説
明した通りであるが、この第2の実施の形態では、さら
に図16に示すように、キャパシタの下部電極13と下
地トランジスタの拡散層10A1とを結ぶ目的で使用す
るコンタクトホール32の直上に、独立した配線層57
を設ける事ができる。
The effects so far are as described in the first embodiment. However, in the second embodiment, as shown in FIG. 16, the lower electrode 13 of the capacitor and the diffusion layer An independent wiring layer 57 is provided immediately above the contact hole 32 used for the purpose of connecting
Can be provided.

【0094】配線層57は第1の配線層15wと同じ配
線層であるがここでは説明のために異なる記号にて図示
している。配線層57は、第1の実施の形態の場合には
コンタクト32と繋がってしまうので、独立な配線層と
して使えなかったが、第2の実施の形態の場合には、コ
ンタクト32はシリコン酸化膜41により完全に絶縁さ
れているので、独立な配線層として使う事ができる。
The wiring layer 57 is the same wiring layer as the first wiring layer 15w, but is indicated here by different symbols for the sake of explanation. In the case of the first embodiment, the wiring layer 57 is connected to the contact 32 and cannot be used as an independent wiring layer. However, in the case of the second embodiment, the contact 32 is formed of a silicon oxide film. Since it is completely insulated by 41, it can be used as an independent wiring layer.

【0095】これにより、セルアレイ内での配線層の使
用効率を上げる事ができ、セルサイズを小さくしたり、
配線層の総層数を少なくする事ができる。
As a result, the use efficiency of the wiring layer in the cell array can be increased, the cell size can be reduced,
The total number of wiring layers can be reduced.

【0096】以上述べたように、この第1、第2の実施の
形態によれば、強誘電体キャパシタの下部電極に接続さ
れるコンタクトとトランジスタの拡散層に接続されるコ
ンタクトとを単一のコンタクトホール内にメタル充填に
より形成したので、半導体記憶装置の面積を著しく微小
化することができる。
As described above, according to the first and second embodiments, the contact connected to the lower electrode of the ferroelectric capacitor and the contact connected to the diffusion layer of the transistor are formed by a single contact. Since the contact holes are formed by metal filling, the area of the semiconductor memory device can be significantly reduced.

【0097】(第3の実施の形態)以下図17乃至図3
1を参照してこの発明の他の実施の形態を詳細に説明す
る。
(Third Embodiment) FIGS. 17 to 3
Referring to FIG. 1, another embodiment of the present invention will be described in detail.

【0098】図17には本発明の技術を用いて製造され
たFRAMセルの平面構造を概略的に示す。この図17
は、キャパシタ上部電極15a,15bと、キャパシタ
上部電極15a、15bへのコンタクト15ac,15
bcと、下地トランジスタの拡散層10A1へのコンタ
クト34(図18)の関係を示すための図である。
FIG. 17 schematically shows a planar structure of an FRAM cell manufactured by using the technique of the present invention. This FIG.
Are the upper electrodes 15a and 15b of the capacitors and the contacts 15ac and 15c to the upper electrodes 15a and 15b of the capacitors.
FIG. 19 is a diagram showing a relationship between bc and a contact 34 (FIG. 18) to the diffusion layer 10A1 of the base transistor.

【0099】図17に示す平面図では、第1配線層15
wから強誘電体キャパシタの上部電極15aへのコンタ
クトと第1配線層15wからトランジスタの拡散層への
コンタクトが同一のコンタクト15acとして形成され
ている点が特徴的である。すなわち、コンタクト15a
cのうちの半分が強誘電体キャパシタの上部電極15a
へのコンタクトとして機能し、残る半分が第1配線層1
5wからトランジスタへのコンタクトとして機能する。
In the plan view shown in FIG. 17, the first wiring layer 15
It is characteristic that the contact from w to the upper electrode 15a of the ferroelectric capacitor and the contact from the first wiring layer 15w to the diffusion layer of the transistor are formed as the same contact 15ac. That is, the contact 15a
Half of c is the upper electrode 15a of the ferroelectric capacitor.
To the first wiring layer 1
5w functions as a contact to the transistor.

【0100】また、本実施の形態の強誘電体キャパシタ
において、かかるコンタクト15acに近接する部分の
上部電極15aは、下部電極13よりも外側にはみ出し
て形成されている。これにより、上記のようなコンタク
トのパターンでも、下部電極13とコンタクト15ac
が接触し導通することはない。
Further, in the ferroelectric capacitor of the present embodiment, the upper electrode 15a in the portion close to the contact 15ac is formed so as to protrude outside the lower electrode 13. Thus, even with the above contact pattern, the lower electrode 13 and the contact 15ac
Do not contact and conduct.

【0101】以下、本実施の形態に基づいて製造された
デバイスの断面構造について説明する。
Hereinafter, a cross-sectional structure of a device manufactured according to the present embodiment will be described.

【0102】図18において、半導体基板10上にはメ
モリセルのスイッチ用MOSトランジスタのゲート11
−2が形成されている。これらのトランジスタは例えば
BPSGなどの平坦化された第1の層間絶縁膜12で覆
われている。
In FIG. 18, a gate 11 of a switching MOS transistor of a memory cell is provided on a semiconductor substrate 10.
-2 is formed. These transistors are covered with a planarized first interlayer insulating film 12 such as BPSG.

【0103】また、前記第1の層間絶縁層12の表面に
は、薄いシリコン窒化膜層42と薄いシリコン酸化膜層
43が形成され、さらにその上に下部電極13、強誘電
体膜14及び上部電極15aが順に形成されて強誘電体
キヤパシタを成している。
On the surface of the first interlayer insulating layer 12, a thin silicon nitride film layer 42 and a thin silicon oxide film layer 43 are formed, on which a lower electrode 13, a ferroelectric film 14 and an upper Electrodes 15a are sequentially formed to form a ferroelectric capacitor.

【0104】このキャパシタは例えばd−TEOSなど
を材料とした平坦化された第2の層間絶縁膜層22で覆
われ、さらに第2の層間絶縁膜22の上には例えばアル
ミなどの第1の配線層15wが形成されている。
This capacitor is covered with a planarized second interlayer insulating film layer 22 made of, for example, d-TEOS or the like, and a first interlayer insulating film 22 made of, for example, aluminum is formed on the second interlayer insulating film 22. The wiring layer 15w is formed.

【0105】そして、先の第1の層間絶縁膜12を貫通
するように1段目のコンタクトホール34hが形成され
ている。このコンタクトホール34hは、スイッチ用ト
ランジスタのドレインソース領域10A1に達するよう
に形成されており、コンタクトホール34h内部はバリ
アメタル34bを介してタングステン等の高融点金属で
埋め込まれる。
A first-stage contact hole 34h is formed so as to penetrate the first interlayer insulating film 12 described above. The contact hole 34h is formed so as to reach the drain source region 10A1 of the switching transistor, and the inside of the contact hole 34h is filled with a high melting point metal such as tungsten via a barrier metal 34b.

【0106】また、薄いシリコン窒化膜層42と薄いシ
リコン酸化膜層43と第2の層間絶縁膜22を同時に貫
通するように、2段目のコンタクトホール44hが形成
されている。特に図示していないが、このデバイスの場
合、薄いシリコン窒化膜層42と薄いシリコン酸化膜層
43と第2の層間絶縁膜22を貫通するように形成され
たコンタクトホールには接続先によって次の3つの種類
がある。すなわち、(1)先に述べた1段目のコンタク
トホール34hに直接接続するように形成されているコ
ンタクトホール44h、(2)強誘電体キャパシタの上
部電極15aに接続するように形成されているコンタク
トホール15ac、(3)強誘電体キャパシタの下部電
極13に接続するように形成されているコンタクトホー
ル13chである。
A second-stage contact hole 44h is formed so as to simultaneously penetrate the thin silicon nitride film layer 42, the thin silicon oxide film layer 43, and the second interlayer insulating film 22. Although not particularly shown, in the case of this device, the contact hole formed so as to penetrate the thin silicon nitride film layer 42, the thin silicon oxide film layer 43, and the second interlayer insulating film 22 depends on the connection destination. There are three types. That is, (1) the contact hole 44h formed so as to be directly connected to the first-stage contact hole 34h described above, and (2) the contact hole 44h is formed so as to be connected to the upper electrode 15a of the ferroelectric capacitor. The contact hole 15ac is (3) a contact hole 13ch formed to be connected to the lower electrode 13 of the ferroelectric capacitor.

【0107】この2段目のコンタクトホールは、例えば
アルミニウム等の金属により埋め込まれている。
The second-stage contact holes are filled with a metal such as aluminum.

【0108】ここで、本発明を適用した場合のこの第3
の実施の形態の特徴は、メモリセル中のコンタクトのう
ち、強誘電体キャパシタの上部電極15aに接続するよ
うに形成されているコンタクトホール15acが、上部
電極15aの端からはみ出す形で形成され、これによっ
て1段目のコンタクトホール34hに直接接続するよう
に形成されているコンタクトホールを兼ねているという
点である。
Here, when the present invention is applied, the third
The feature of the embodiment is that, of the contacts in the memory cell, a contact hole 15ac formed so as to be connected to the upper electrode 15a of the ferroelectric capacitor is formed so as to protrude from an end of the upper electrode 15a, This is that the contact hole also serves as a contact hole formed so as to be directly connected to the first-stage contact hole 34h.

【0109】また、コンタクトホール15acの近傍の
上部電極15aは、その端部が下部電極13の端部より
外側になるように形成されている。このため、上部電極
15aが下部電極13に対して庇を形成するようになる
ので、上記のように上部電極15aの端からはみ出して
コンタクトホール15acを形成しても、コンタクトホ
ール15acと強誘電体キャパシタの下部電極13とが
接触するようなことがない。
The upper electrode 15a near the contact hole 15ac is formed such that its end is outside the end of the lower electrode 13. For this reason, since the upper electrode 15a forms an eave with respect to the lower electrode 13, even if the contact hole 15ac protrudes from the end of the upper electrode 15a as described above, the contact hole 15ac and the ferroelectric substance are formed. The lower electrode 13 of the capacitor does not come into contact with the lower electrode.

【0110】ここで、第1の層間絶縁膜12中で1段目
のコンタクトに直接接続するように形成されているコン
タクトのうち、キャパシタの上部電極15bと下地トラ
ンジスタの拡散層10A2とを結ぶ目的で使用するコン
タクト15ac以外のコンタクト、例えば図17の下部
電極13に接続されるコンタクト13c1および配線1
3wを介して下地トランジスタの拡散層10A1に接続
されるコンタクト13c2は、従来技術の形成方法で形
成される。
The purpose of connecting the upper electrode 15b of the capacitor and the diffusion layer 10A2 of the underlying transistor among the contacts formed so as to be directly connected to the first-stage contact in the first interlayer insulating film 12. 17, for example, a contact 13c1 connected to the lower electrode 13 of FIG.
The contact 13c2 connected to the diffusion layer 10A1 of the underlying transistor via 3w is formed by a conventional forming method.

【0111】第2の層間絶縁膜22の上部には、これら
のコンタクトホールに接続するように第1の配線層15
wが形成されている。第1配線層15wの上は表面が平
坦化された第3の層間絶縁膜23で覆われており、その
上方にはパッシベーシヨン膜24が形成されている。
The first wiring layer 15 is formed on the second interlayer insulating film 22 so as to connect to these contact holes.
w is formed. The upper surface of the first wiring layer 15w is covered with a third interlayer insulating film 23 whose surface is flattened, and a passivation film 24 is formed thereon.

【0112】以上のような構成をとることにより、強誘
電体キャパシタの上部電極と下地トランジスタの拡散層
とを単一のコンタクトで接続できるので、例えばチェイ
ン型FRAMをより一層微細化することができる。
With the above configuration, the upper electrode of the ferroelectric capacitor and the diffusion layer of the underlying transistor can be connected with a single contact, so that, for example, a chain type FRAM can be further miniaturized. .

【0113】次に図19乃至24に示す断面図及び平面
図を参照しながら製造工程を順に説明する。なお、この
実施の形態は例えば図2の線G−Hに沿った断面図とし
て以下説明するが、上部電極15aの部分は線G−G
‘に沿って図中右方向に見た断面図であり、下部電極1
3−2のコンタクト13cからソースドレイン領域10
B2へのコンタクト18までの断面図は線G’−Hに沿
って図中左方向に見た断面図となっている。
Next, the manufacturing steps will be described in order with reference to the sectional views and plan views shown in FIGS. Although this embodiment will be described below as a cross-sectional view taken along line GH in FIG. 2, for example, the upper electrode 15a is
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the right direction in FIG.
3-2 from contact 13c to source / drain region 10
The cross-sectional view up to the contact 18 to B2 is a cross-sectional view taken along the line G′-H and viewed to the left in the drawing.

【0114】まず、図19に示すように、通常のCMO
S型DRAMと同様の工程により、シリコン基板10上
にメモリセルトランジスタのゲート電極11−2を形成
した後、この上にLP−CVD法により例えばBPSG
膜等の第1の層間絶縁膜12を形成し、表面をCMPに
より平坦化する。
First, as shown in FIG.
After the gate electrode 11-2 of the memory cell transistor is formed on the silicon substrate 10 by the same process as that of the S-type DRAM, the BPSG is formed thereon by LP-CVD, for example.
A first interlayer insulating film 12 such as a film is formed, and the surface is planarized by CMP.

【0115】この後リソグラフィによるパターンニング
を行い、RIE法を用いて第1の層間絶縁膜12を選択
的にエッチングし、シリコン基板10およびゲート電極
へと接続するコンタクトホール34hを形成する。
Thereafter, patterning is performed by lithography, the first interlayer insulating film 12 is selectively etched by RIE, and a contact hole 34h connected to the silicon substrate 10 and the gate electrode is formed.

【0116】さらに、このコンタクトホール34hをブ
ランケットータングステン埋め込み法を用いて、タング
ステンで埋め込み、第1コンタクト34を形成する。
Further, the contact hole 34h is filled with tungsten by using a blanket-tungsten filling method to form the first contact 34.

【0117】次に、図20において、LP−CVD法に
より層間絶縁膜12上に薄いシリコン窒化膜層42を形
成する。このシリコン窒化膜層42は、後に強誘電体膜
キャパシタの形成工程で行われる酸素雰囲気中でのアニ
ールによるコンタクトプラグ材料34(例えばW)の酸
化を防ぐとともに、このアニールによるトランジスタの
特性変動を防ぐ役割がある。
Next, referring to FIG. 20, a thin silicon nitride film layer 42 is formed on the interlayer insulating film 12 by the LP-CVD method. The silicon nitride film layer 42 prevents oxidation of the contact plug material 34 (for example, W) due to annealing in an oxygen atmosphere which is performed later in a ferroelectric film capacitor forming process, and also prevents variation in transistor characteristics due to the annealing. Has a role.

【0118】次に、前記シリコン窒化膜42上にLP−
CVD法あるいはプラズマCVD法あるいは常圧CVD
法により薄いシリコン酸化膜層43を形成する。
Next, an LP-
CVD method or plasma CVD method or normal pressure CVD
A thin silicon oxide film layer 43 is formed by the method.

【0119】次に、図21において、前記シリコン酸化
膜43上にキャパシタ下部電極13として、TiN,T
i,.Ptを順にスパッタ蒸着してから、さらにキャパ
シタ絶縁膜用の強誘電体膜14としてPZT膜を堆積す
る。この時のPtの膜厚は例えば100nm程度にし、
PZT膜厚は150nm程度にする。
Next, in FIG. 21, TiN, T is formed on the silicon oxide film 43 as the capacitor lower electrode 13.
i,. After Pt is sequentially deposited by sputtering, a PZT film is further deposited as a ferroelectric film 14 for a capacitor insulating film. At this time, the Pt film thickness is, for example, about 100 nm.
The PZT film thickness is set to about 150 nm.

【0120】この後、摂氏600度から750度の酸素
雰囲気中でアニールを行い、PZT膜を結晶化する。
Thereafter, annealing is performed in an oxygen atmosphere at 600 to 750 degrees Celsius to crystallize the PZT film.

【0121】さらに、キャパシタ上部電極15aとして
Ptをスパッタ蒸着する。この時のPt膜厚は約20n
m程度にする。
Further, Pt is deposited by sputtering as the capacitor upper electrode 15a. The Pt film thickness at this time is about 20 n
m.

【0122】次に、リソグラフィーによるパターンニン
グを行い、RIE法により加工して強誘電体キャパシタ
を形成する。この際、強誘電体膜14にダメージが入り
本来の特性と変わってしまった場合には、摂氏500度
程度の酸素雰囲気中でのアニールで回復させる事が可能
である。
Next, patterning by lithography is performed and processed by RIE to form a ferroelectric capacitor. At this time, if the ferroelectric film 14 is damaged and changes its original characteristics, it can be recovered by annealing in an oxygen atmosphere at about 500 degrees Celsius.

【0123】次に、図22において、第2の層間絶縁膜
22を形成後、プラズマCVDによりシリコン酸化膜3
9を堆積させる。第2の層間絶縁膜22はキャパシタを
構成する下部電極13、強誘電体膜14、上部電極15
aの合計の厚さに対して十分に厚く堆積させ、CMPに
より表面を平坦化する。この時のCMPは、キャパシタ
上部電極15上の酸化膜39の厚みが約100nm程度
になるように行う。
Next, in FIG. 22, after forming the second interlayer insulating film 22, the silicon oxide film 3 is formed by plasma CVD.
9 is deposited. The second interlayer insulating film 22 is composed of a lower electrode 13, a ferroelectric film 14, and an upper electrode 15 constituting a capacitor.
Deposit sufficiently thick relative to the total thickness of a, and planarize the surface by CMP. At this time, the CMP is performed so that the thickness of the oxide film 39 on the capacitor upper electrode 15 becomes about 100 nm.

【0124】次に、リソグラフイによるパターンニング
を行い、RIE法を用いて、キャパシタ上のシリコン酸
化膜、即ち第2層間絶縁膜22をエッチングする。この
時のエッチングはキャパシタ上部電極15a上の酸化膜
を取り除くのに過不足無いような条件で行う。例えば、
本実施の形態の場合では約100nmの酸化膜をエッチ
ングするような条件で行う。
Next, patterning by lithography is performed, and the silicon oxide film on the capacitor, that is, the second interlayer insulating film 22 is etched by RIE. The etching at this time is performed under such a condition that the oxide film on the capacitor upper electrode 15a is not removed or removed. For example,
In the case of this embodiment mode, the etching is performed under such a condition that an oxide film of about 100 nm is etched.

【0125】また、エツチングする部分のパターンは、
後に上部電極15aへ接続するコンタクトホールが形成
される事になる部分で、エッチングパターンの端がキャ
パシタ下部電極13の端よりも外側にあるようになって
いる。
The pattern of the portion to be etched is:
The edge of the etching pattern is located outside the edge of the capacitor lower electrode 13 in a portion where a contact hole to be connected to the upper electrode 15a is to be formed later.

【0126】次に、再びPtをスパッタ法により堆積さ
せた後、CMPにより、先にシリコン酸化膜22のエッ
チングにより形成した、シリコン酸化膜22の凹部以外
の部分のPtを取り去る。これで、キヤパシタの上部電
極15aの形成が終了する。
Next, after depositing Pt again by the sputtering method, Pt in portions other than the concave portions of the silicon oxide film 22 formed by etching the silicon oxide film 22 is removed by CMP. This completes the formation of the upper electrode 15a of the capacitor.

【0127】以上で述べたようなキャパシタ形成工程を
用いる事により、上部電極15aへ接続するコンタクト
ホール近傍の上部電極15aの端が下部電極13の端よ
りも外側に有るような構造を作る事ができる。このよう
な構造があとでコンタクトホールを形成する際に重要に
なる。
By using the above-described capacitor forming process, it is possible to form a structure in which the end of the upper electrode 15a near the contact hole connected to the upper electrode 15a is outside the end of the lower electrode 13. it can. Such a structure becomes important when a contact hole is formed later.

【0128】次に、図22の工程において、プラズマC
VD法によりシリコン酸化膜39を100nm程堆積さ
せる。この酸化膜39の目的は、上部電極15aと、後
に上部電極15aの上方に形成される第1配線層15w
との絶縁を行うことにある。従って、上部電極15aの
直上に第1配線層15wを形成する予定がなく、かかる
シリコン酸化膜39を堆積させなくても上部電極15a
と第1配線層15wの絶縁が確保できるのならば、この
シリコン酸化膜39の堆積工程は省略する事ができる。
Next, in the step of FIG.
A silicon oxide film 39 is deposited to a thickness of about 100 nm by the VD method. The purpose of the oxide film 39 is to form the upper electrode 15a and the first wiring layer 15w to be formed later on the upper electrode 15a.
And to insulate it. Therefore, there is no plan to form the first wiring layer 15w immediately above the upper electrode 15a, and the upper electrode 15a can be formed without depositing the silicon oxide film 39.
If the insulation between the silicon oxide film 39 and the first wiring layer 15w can be ensured, the step of depositing the silicon oxide film 39 can be omitted.

【0129】次に、図23において、リソグラフィによ
るパターンニングを行い、RIE法を用いてシリコン酸
化膜39と第2層間絶縁膜22と薄いシリコン酸化膜層
43と薄いシリコン窒化膜層42とを同時に貫通し、下
地にある1段目のコンタクト34に接続するコンタクト
ホール36h、および第2の層間絶縁膜22を貫通して
キャパシタの下部電極13に接続するコンタクトホール
35、及びシリコン酸化膜39を貫通してキャパシタの
上部電極15aに接続するコンタクトホール15ahを
形成する。
Next, in FIG. 23, patterning by lithography is performed, and the silicon oxide film 39, the second interlayer insulating film 22, the thin silicon oxide film layer 43, and the thin silicon nitride film layer 42 are simultaneously formed by RIE. A contact hole 36h that penetrates and connects to the first-stage contact 34 under the base, a contact hole 35 that penetrates the second interlayer insulating film 22 and connects to the lower electrode 13 of the capacitor, and a silicon oxide film 39 Then, a contact hole 15ah connected to the upper electrode 15a of the capacitor is formed.

【0130】ここで、コンタクトホール15ahはキャ
パシタの上部電極15aに接続すると同時に、1段目の
コンタクト34を介してシリコン基板10へも接続され
ている。この点が、本発明と従来技術との違いである。
Here, the contact hole 15ah is connected not only to the upper electrode 15a of the capacitor but also to the silicon substrate 10 via the first-stage contact. This is the difference between the present invention and the prior art.

【0131】このときのコンタクト形成においては、少
なくとも1段目のコンタクト34に接続するコンタクト
ホール36hとキャパシタ上部電極15aに接続するコ
ンタクトホール15ahとを同時に形成する。このため
のコンタクトホールのRIEの条件は、1段目のコンタ
クトホール34に接続するコンタクトホール36hがき
ちんと形成できるような条件で行う。
In the contact formation at this time, a contact hole 36h connected to at least the first-stage contact 34 and a contact hole 15ah connected to the capacitor upper electrode 15a are formed simultaneously. The contact hole RIE is performed under such conditions that a contact hole 36h connected to the first-stage contact hole 34 can be formed properly.

【0132】また、このRIEはシリコン酸化膜39を
エッチングするが、白金やイリジウムやSROなどのキ
ャパシタ電極材料はエッチングしないようなRIEであ
る事が必要である。このような条件を満たすRIEを用
いてコンタクトホールのエッチングを行えば、図17の
ような平面図で示されるようなキャパシタ上部電極15
aの端にかかるコンタクトホール15ahは、図18ま
たは図23のような断面構造を持つようになる。
This RIE must be such that the silicon oxide film 39 is etched, but the capacitor electrode material such as platinum, iridium and SRO is not etched. If the contact hole is etched using RIE satisfying such conditions, the capacitor upper electrode 15 as shown in the plan view of FIG.
The contact hole 15ah on the end of “a” has a sectional structure as shown in FIG. 18 or FIG.

【0133】すなわち、コンタクトホールのうちキャパ
シタ上部電極15a上に形成される部分は、コンタクト
ホール15ahのエッチングがキャパシタ上部電極15
aまで到達したところで酸化膜39のエッチングが進行
しなくなり、キャパシタ上部電極15aに接続されるよ
うなコンタクトホール15ahとして形成される。
That is, the part of the contact hole formed on the capacitor upper electrode 15a is etched by the contact hole 15ah.
When it reaches a, the etching of the oxide film 39 ceases to proceed, and is formed as a contact hole 15ah connected to the capacitor upper electrode 15a.

【0134】これに対して、コンタクトホール15ah
のうち、キャパシタ上部電極15aの端からはみ出して
いる部分は、エッチングがシリコン基板10まで進み、
シリコン基板10へ接続されるコンタクトホール15a
hとして形成される。
On the other hand, contact hole 15ah
Of the portions protruding from the end of the capacitor upper electrode 15a, the etching proceeds to the silicon substrate 10,
Contact hole 15a connected to silicon substrate 10
h.

【0135】また、上記のコンタクトホール形成で重要
なのは、先のキャパシタ形成の工程での工夫により、か
かるコンタクトホールを形成する部分で、上部電極15
aの端が下部電極13の端よりも外側にあるという点で
ある。このため、かかるコンタクトホール15ahのう
ち上部電極15aからはみ出した部分は、キャパシタ下
部電極13に接触する事無く、下地の1段目コンタクト
34へと到達できる。
What is important in the formation of the above-described contact hole is that the upper electrode 15
This is a point that the end of “a” is located outside the end of the lower electrode 13. Therefore, the portion of the contact hole 15ah that protrudes from the upper electrode 15a can reach the first-stage contact 34 of the base without contacting the capacitor lower electrode 13.

【0136】従来の技術で形成されたキャパシタの場
合、キャパシタのRIE加工を上部電極、強誘電体、下
部電極という順番で行うために、原理的に上部電極の端
が下部電極の端よりも外側になる事がない。このため、
従来のキャパシタ加工工程で形成されたキャパシタに対
して、上記のような、上部電極から一部がはみ出したよ
うなコンタクトホールを形成すると、必ずコンタクトホ
ールのうちの上部電極からはみ出した部分が下部電極と
接触してしまう。このように、本発明では、コンタクト
ホールの形成法のみならず、キャパシタの形成法にも工
夫が凝らされている。
In the case of a capacitor formed by the conventional technique, since the RIE processing of the capacitor is performed in the order of the upper electrode, the ferroelectric material, and the lower electrode, in principle, the edge of the upper electrode is located outside the edge of the lower electrode. Never be. For this reason,
When a contact hole that partially protrudes from the upper electrode as described above is formed in the capacitor formed in the conventional capacitor processing step, the part of the contact hole that protrudes from the upper electrode must be a lower electrode. Contact with Thus, in the present invention, not only the method of forming the contact hole but also the method of forming the capacitor are devised.

【0137】この後、高温でアルミニウムのスパッタを
行う事により、アルミニウムをリフローさせて上記のコ
ンタクトホール15ahを埋め込むと同時に、配線用の
アルミニウム膜を堆積させる。そして、これをパターン
ニングしてからRIE法により加工し、コンタクト15
acおよびこれに接続された第1層配線15wを形成す
る。
Thereafter, aluminum is sputtered at a high temperature so that aluminum is reflowed to fill the contact hole 15ah and, at the same time, an aluminum film for wiring is deposited. Then, after patterning this, it is processed by RIE, and the contact 15
The ac and the first layer wiring 15w connected thereto are formed.

【0138】次に、図24において、第1配線上15
w、13w上にプラズマCVD法によりd−TEOSを
堆積し、第3の層間絶縁膜層23を形成した後に、CM
Pにより平坦化を行い、リソグラフィによるパターンニ
ングの後、RIE法を用いて第3の層間絶縁膜23を貫
通するコンタクトホール37hを形成する。
Next, referring to FIG.
After depositing d-TEOS on the w and 13w by the plasma CVD method and forming the third interlayer insulating film layer 23, the CM
After planarization by P and patterning by lithography, a contact hole 37h penetrating through the third interlayer insulating film 23 is formed by RIE.

【0139】そして、アルミニウムリフロースパッタ法
によりコンタクトホール37hを埋め込むと同時に、配
線用のアルミニウム膜を堆積させる。そして、これをパ
ターンニングしてからRIE法により加工し、第2層配
線38を形成する。この後、2層配線構造のデバイスの
場合には、トップパッシベーシヨン絶縁膜24を堆積
し、パツド部を開口する。これで図24に示すような最
終構造が得られる。
Then, at the same time as filling the contact holes 37h by aluminum reflow sputtering, an aluminum film for wiring is deposited. Then, this is patterned and processed by the RIE method to form the second layer wiring 38. Thereafter, in the case of a device having a two-layer wiring structure, a top passivation insulating film 24 is deposited, and a pad portion is opened. Thus, a final structure as shown in FIG. 24 is obtained.

【0140】より多層の配線構造のデバイスの場合には
前記したような方法の繰り返しで配線層と絶縁層を形成
し、最後にトップパッシベーシヨン絶縁膜を堆積し、パ
ッド部を開口する。
In the case of a device having a multi-layer wiring structure, a wiring layer and an insulating layer are formed by repeating the above-described method, and finally a top passivation insulating film is deposited and a pad portion is opened.

【0141】上記で述べたような方法を用いて製造され
るFRAMの場合、メモリセル中のコンタクトのうち、
強誘電体キャパシタの上部電極に接続するように形成さ
れているコンタクトホールが、上部電極の端からはみ出
す形で形成され、これによって1段目のコンタクトホー
ルに直接接続するように形成されているコンタクトホー
ルを兼ねている。
In the case of the FRAM manufactured by using the method described above, of the contacts in the memory cell,
A contact hole formed to connect to the upper electrode of the ferroelectric capacitor is formed so as to protrude from an end of the upper electrode, thereby forming a contact directly connected to the first-stage contact hole. Also serves as a hall.

【0142】従って従来のFRAMで、メモリセルのサ
イズを大きくする要因であったキャパシタ上部電極と基
板へのコンタクトホールの間の余裕またはキャパシタ下
部電極と基板へのコンタクトホールの間の余裕を無くす
る事ができ、メモリセルのサイズを小さくする事ができ
る。
Therefore, in the conventional FRAM, the margin between the capacitor upper electrode and the contact hole to the substrate or the margin between the capacitor lower electrode and the contact hole to the substrate, which is a factor of increasing the size of the memory cell, is eliminated. And the size of the memory cell can be reduced.

【0143】なお、本実施の形態では、第1の配線層1
5wからシリコン基板10(トランジスタ拡散層)また
はトランジスタのゲート電極に接続するコンタクトホー
ルが、1段目と2段目の二つのコンタクトホール34
h、36hに分けて形成されている。
In the present embodiment, the first wiring layer 1
5w is a contact hole connecting to the silicon substrate 10 (transistor diffusion layer) or the gate electrode of the transistor.
h and 36h.

【0144】これには、かかるコンタクトホールのアス
ペクト比を減らし、RIE法及びアルミニウム埋め込み
時の負担を減らそうという狙いがある。しかし、工程の
簡略化のためには、かかるコンタクトホール34h、3
6hを第2の層間絶縁膜22の形成後に一度に形成して
も良い。
This aims to reduce the aspect ratio of the contact hole and reduce the burden of the RIE method and the embedding of aluminum. However, in order to simplify the process, the contact holes 34h, 3h
6h may be formed at once after the formation of the second interlayer insulating film 22.

【0145】(第4の実施の形態)以下、図25乃至図
31を参照して第4の実施の形態について説明する。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS.

【0146】図25には本発明の技術を用いて製造され
たFRAMの平面構造を概略的に示す。図25に示す平
面図では、強誘電体キャパシタの上部電極15aへ接続
するコンタクトホールとトランジスタのソースドレイン
領域ヘ接続するコンタクトホールが同一のコンタクトホ
ール15acとして形成されており、また、かかるコン
タクトホール15ac上に配線が無い点が特徴的であ
る。
FIG. 25 schematically shows a planar structure of an FRAM manufactured by using the technique of the present invention. In the plan view shown in FIG. 25, the contact hole connected to the upper electrode 15a of the ferroelectric capacitor and the contact hole connected to the source / drain region of the transistor are formed as the same contact hole 15ac. The feature is that there is no wiring above.

【0147】この実施の形態においても、第3の実施の
形態と同様に、例えばコンタクトホール15acのうち
の半分が強誘電体キャパシタの上部電極15aへのコン
タクトホールとして機能し、残る半分が第1配線層15
wからトランジスタのソースドレイン領域へのコンタク
トホールとして機能する。
In this embodiment, as in the third embodiment, for example, half of the contact holes 15ac function as contact holes to the upper electrode 15a of the ferroelectric capacitor, and the other half corresponds to the first hole. Wiring layer 15
It functions as a contact hole from w to the source / drain region of the transistor.

【0148】以下、本実施の形態に基づいて製造された
デバイスの断面構造について説明する。
Hereinafter, a cross-sectional structure of a device manufactured according to the present embodiment will be described.

【0149】図26において、半導体基板10上にはメ
モリセルのスイッチ用MOSトランジスタのゲート(図
示せず〕が形成されている。これらのトランジスタは例
えばBPSGなどの平坦化された第1の層間絶縁膜12
で覆われている。
26, a gate (not shown) of a switching MOS transistor of a memory cell is formed on a semiconductor substrate 10. These transistors are made of, for example, a flattened first interlayer insulating material such as BPSG. Membrane 12
Covered with.

【0150】また、前記第1の層間絶縁層12の表面に
は、薄いシリコン窒化膜層42と薄いシリコン酸化膜層
43が形成され、さらにその上に下部電極13、強誘電
体膜14及び上部電極15aが順に形成されて強誘電体
キャパシタを成している。
On the surface of the first interlayer insulating layer 12, a thin silicon nitride film layer 42 and a thin silicon oxide film layer 43 are formed, on which a lower electrode 13, a ferroelectric film 14 and an upper The electrodes 15a are sequentially formed to form a ferroelectric capacitor.

【0151】このキャパシタは例えばd−TEOSなど
を材料とした平坦化された第2の層間絶縁膜層22で覆
われ、さらに第2の絶縁膜22の上には例えばアルミな
どの第1の配線層(図示せず)が形成されている。
This capacitor is covered with a planarized second interlayer insulating film layer 22 made of, for example, d-TEOS or the like, and a first wiring such as aluminum is formed on the second insulating film 22. A layer (not shown) has been formed.

【0152】そして、先の第1の層間絶縁膜12を貫通
するように1段目のコンタクトホール34hが形成され
ている。このコンタクトホール34hは、スイッチ用ト
ランジスタのドレインソース領域10A1に接続されて
おり、コンタクトホール34h内部はタングステン等の
高融点金属で埋め込まれている。
Then, a first-stage contact hole 34h is formed so as to penetrate the first interlayer insulating film 12 described above. The contact hole 34h is connected to the drain source region 10A1 of the switching transistor, and the inside of the contact hole 34h is filled with a refractory metal such as tungsten.

【0153】また、薄いシリコン窒化膜層42と薄いシ
リコン酸化膜層43と第2の層間絶縁膜22を同時に貫
通するように、2段目のコンタクトホール15ahが形
成されている。
A second-stage contact hole 15ah is formed so as to simultaneously penetrate the thin silicon nitride film layer 42, the thin silicon oxide film layer 43, and the second interlayer insulating film 22.

【0154】ここで、本発明を用いた場合の特徴は、メ
モリセル中のコンタクトのうち、強誘電体キャパシタの
上部電極15aに接続するように形成されているコンタ
クトホール15ahが、上部電極15aの端からはみ出
す形で形成され、これによって1段目のコンタクトホー
ル34hに直接接続するように形成されているコンタク
トホールを兼ねているという点である。
The feature of the present invention is that, of the contacts in the memory cell, the contact hole 15ah formed so as to be connected to the upper electrode 15a of the ferroelectric capacitor is connected to the upper electrode 15a. This is formed so as to protrude from the end, and also serves as a contact hole formed so as to be directly connected to the first-stage contact hole 34h.

【0155】また、このコンタクトホール15ahはア
ルミニウム等で埋め込まれており、さらにコンタクトホ
ール15ah直上には、薄い絶縁膜39が堆積されてお
り、後に述べる第1の配線層15wがたとえかかるコン
タクトホール15ah上に有ったとしても、絶縁される
ように工夫されている。
The contact hole 15ah is buried with aluminum or the like, and a thin insulating film 39 is deposited immediately above the contact hole 15ah, and a first wiring layer 15w described later is formed in the contact hole 15ah. Even if it is on top, it is devised to be insulated.

【0156】ここで、1段目のコンタクトホール34h
に直接接続するように形成されるコンタクトホールのう
ち、キャパシタの上部電極15aと下地トランジスタの
拡散層10A1とを結ぶ目的で使用するコンタクトホー
ル15ac以外のコンタクトホールは、第3の実施の形
態で述べたように、従来技術の形成方法で形成される。
Here, the first-stage contact hole 34h
Contact holes other than the contact hole 15ac used for connecting the upper electrode 15a of the capacitor and the diffusion layer 10A1 of the base transistor among contact holes formed so as to be directly connected to the third embodiment are described in the third embodiment. As described above, it is formed by a conventional forming method.

【0157】シリコン酸化膜39の上は表面が平坦化さ
れた第3の絶縁膜層23で覆われており、その上方には
パッシベーシヨン膜24が形成されている。
The upper surface of the silicon oxide film 39 is covered with the third insulating film layer 23 whose surface is flattened, and the passivation film 24 is formed thereon.

【0158】次に、この実施の形態の半導体記憶装置の
製造方法を、図27乃至図31を参照して詳細に説明す
る。
Next, a method of manufacturing the semiconductor memory device of this embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

【0159】まず、図27において、第2の層間絶縁膜
22を一部エッチングし、Ptの上部電極15aを埋め
込むところまでは、前記第3の実施の形態と同様であ
る。ただし、本実施の形態の場合には、Ptの上部電極
15a埋め込みの時のCMPのオーバーエッチング(Ov
er Etching)時間を調節して、Pt上部電極15aの表
面が層間膜22の表面よりも50nm程度低くなるよう
にする。この時の断面が図27である。
First, in FIG. 27, the process is the same as that of the third embodiment up to the point where the second interlayer insulating film 22 is partially etched to bury the Pt upper electrode 15a. However, in the case of the present embodiment, overetching of CMP (Ov
The surface of the Pt upper electrode 15a is adjusted to be about 50 nm lower than the surface of the interlayer film 22 by adjusting the time. FIG. 27 shows a cross section at this time.

【0160】本実施の形態の方法では、図28に示すよ
うに、リソグラフィによるパターンニングを行い、RI
E法を用いて第2の絶縁膜22と薄いシリコン酸化膜層
43と薄いシリコン窒化膜層42を同時に貫通し、下地
にある1段目のコンタクトホール34hに接続するコン
タクトホール15ahを形成する。
According to the method of the present embodiment, as shown in FIG.
By using the E method, a contact hole 15ah that penetrates through the second insulating film 22, the thin silicon oxide film layer 43, and the thin silicon nitride film layer 42 at the same time and is connected to the underlying first-stage contact hole 34h is formed.

【0161】ただし、1段目のコンタクトホール34h
に接続するコンタクトホールのうち、この時に形成する
のは、キャパシタの下部電極13と下地トランジスタの
拡散層10A1とを結ぶ目的で使用するコンタクトホー
ル15ahだけである。この時のコンタクトホール15
ahの形成方法は、第3の実施の形態の場合と同様であ
る。
However, the first-stage contact hole 34h
At this time, only the contact hole 15ah used for connecting the lower electrode 13 of the capacitor and the diffusion layer 10A1 of the base transistor is formed. Contact hole 15 at this time
The method of forming ah is the same as that of the third embodiment.

【0162】しかし、すべてのコンタクトを同時形成す
るのではなく、キャパシタの上部電極15aと下地トラ
ンジスタの拡散層10A1とを結ぶ目的で使用するコン
タクトホール15ahだけを先に形成する点で、本実施
の形態は第3の実施の形態と異なる。
However, the present embodiment is different from the first embodiment in that not all contacts are formed at the same time, but only a contact hole 15ah used for connecting the upper electrode 15a of the capacitor and the diffusion layer 10A1 of the base transistor is formed first. The form is different from the third embodiment.

【0163】次に、図28において、高温でアルミニウ
ムのスパッタを行う事によりアルミニウムをリフローさ
せて上記のコンタクトホール15ahを埋め込み、さら
にCMP等で酸化膜上の部分を削り取り、コンタクトホ
ール15ahの内部と上部電極15a上だけにアルミニ
ウムを残す。
Next, in FIG. 28, aluminum is reflowed by sputtering aluminum at a high temperature to bury the above-mentioned contact hole 15ah, and a portion on the oxide film is further cut off by CMP or the like to remove the inside of the contact hole 15ah. Aluminum is left only on the upper electrode 15a.

【0164】先に、Pt上部電極15aの埋め込み形成
工程で上部電極15a表面を層間膜22の表面よりも少
し低くするように埋め込みを行ったが、上記のアルミニ
ウム埋め込みの工程では、この時に形成された上部電極
15aと層間膜22とで作られる凹部にアルミニウムが
残る。このため、コンタクトホール15ahを埋めてい
るアルミニウムと上部電極15aの間に十分な導通がで
きる。そして、100nm程度のシリコン酸化膜39を
この上に堆積させる。
First, in the step of forming the Pt upper electrode 15a, the upper electrode 15a is buried so that the surface thereof is slightly lower than the surface of the interlayer film 22. Aluminum remains in the recess formed by the upper electrode 15a and the interlayer film 22. Therefore, sufficient conduction can be provided between the aluminum filling the contact hole 15ah and the upper electrode 15a. Then, a silicon oxide film 39 of about 100 nm is deposited thereon.

【0165】次に、図29において、リソグラフィによ
るパターンニングを行い、RIE法を用いて薄いシリコ
ン窒化膜層42と薄いシリコン酸化膜層43と第2の絶
縁膜22とシリコン酸化膜39を同時に貫通し、下地に
ある1段目のコンタクトホール34hに接続するコンタ
クトホール36h、及び第2の絶縁膜22とシリコン酸
化膜39を貫通してキャパシタの下部電極13に接続す
るコンタクトホール35hを形成する。
Next, in FIG. 29, patterning by lithography is performed, and the thin silicon nitride film layer 42, the thin silicon oxide film layer 43, the second insulating film 22, and the silicon oxide film 39 are simultaneously penetrated by RIE. Then, a contact hole 36h connected to the first-stage contact hole 34h on the base and a contact hole 35h penetrating through the second insulating film 22 and the silicon oxide film 39 and connected to the lower electrode 13 of the capacitor are formed.

【0166】この後、高温でアルミニウムのスパッタを
行う事により、アルミニウムをリフローさせて上記のコ
ンタクトホール35h、36hを埋め込むと同時に、配
線用のアルミニウム膜を堆積させる。そして、これをパ
ターンニングしてからRIE法により加工し第1層配線
13w、15wを形成する。
Thereafter, by sputtering aluminum at a high temperature, aluminum is reflowed to fill the above-mentioned contact holes 35h and 36h, and at the same time, an aluminum film for wiring is deposited. Then, this is patterned and then processed by the RIE method to form first layer wirings 13w and 15w.

【0167】次に、図30において、第1配線層13
w、15wにプラズマCVD法によりd−TEOSを堆
積し、第3の絶縁膜層23を形成した後に、CMPによ
り平坦化を行い、リソグラフイによるパターンニングの
後、RIE法を用いて第3の絶縁膜23を貫通するコン
タクトホール37hを形成する。
Next, in FIG. 30, the first wiring layer 13
After depositing d-TEOS on the w and 15w by plasma CVD and forming the third insulating film layer 23, planarization is performed by CMP, patterning by lithography is performed, and then the third is performed by RIE. A contact hole 37h penetrating through the insulating film 23 is formed.

【0168】そしてアルミニウムリフロースパッタ法に
よりコンタクトホール37hを埋め込むと同時に、配線
用のアルミニウム膜を堆積させる。そして、これをパタ
ーンニングしてからRIE法により加工し、第2層配線
38を形成する。
At the same time as filling the contact holes 37h by aluminum reflow sputtering, an aluminum film for wiring is deposited. Then, this is patterned and processed by the RIE method to form the second layer wiring 38.

【0169】この後、図30において、2層配線構造の
デバイスの場合には、トップパッシベーシヨン絶縁膜2
4を堆積し、パッド部を開口する。これで図30に示す
ような最終構造が得られる。
Thereafter, in FIG. 30, in the case of a device having a two-layer wiring structure, the top passivation insulating film 2 is formed.
4 is deposited and a pad portion is opened. Thus, a final structure as shown in FIG. 30 is obtained.

【0170】より多層の配線構造のデバイスの場合に
は、前記したような方法の繰り返しで配線層と絶縁層を
形成し、最後にトップパッシベーシヨン絶縁膜19を堆
積し、パツド部を開口する。こうして出来た最終構造が
図30に示されている。
In the case of a device having a multi-layer wiring structure, a wiring layer and an insulating layer are formed by repeating the above-described method, and finally, a top passivation insulating film 19 is deposited and a pad portion is opened. . The resulting final structure is shown in FIG.

【0171】上記で述べたような方法を用いて製造され
るFRAMの場合、メモリセル中のコンタクトのうち、
強誘電体キヤパシタの上部電極15aに接続するように
形成されているコンタクトホール15ahが、下部電極
13の端からはみ出す形で形成され、これによって1段
目のコンタクトホール34hに直接接続するように形成
されているコンタクトホールを兼ねている。
In the case of the FRAM manufactured by using the method described above, of the contacts in the memory cell,
A contact hole 15ah formed so as to be connected to the upper electrode 15a of the ferroelectric capacitor is formed so as to protrude from an end of the lower electrode 13, thereby being formed so as to be directly connected to the first-stage contact hole 34h. Also serves as a contact hole.

【0172】従って従来のFRAMで、メモリセルのサ
イズを大きくする要因であったキャパシタ上部電極また
は下部電極と1段目のコンタクトホールに直接接続する
ように形成されているコンタクトホールの間の余裕を無
くする事ができ、メモリセルのサイズを小さくする事が
できる。
Therefore, in the conventional FRAM, a margin between the capacitor upper electrode or lower electrode and the contact hole formed so as to be directly connected to the first-stage contact hole, which is a factor for increasing the size of the memory cell, is provided. It can be eliminated, and the size of the memory cell can be reduced.

【0173】ここまでの効果は第3の実施の形態でも見
た通りであるが、第4の実施の形態では、さらに図31
に示すように、キャパシタの上部電極15aと下地トラ
ンジスタの拡散層10A1とを結ぶ目的で使用するコン
タクトホール15acの直上に、独立した配線層57を
設ける事ができる。配線層57は第1の配線層15wと
同じ配線層であるがここでは説明のために異なる記号に
て図示している。
The effects so far are as seen in the third embodiment, but in the fourth embodiment, the effects are further improved as shown in FIG.
As shown in (5), an independent wiring layer 57 can be provided directly above the contact hole 15ac used for connecting the upper electrode 15a of the capacitor and the diffusion layer 10A1 of the underlying transistor. The wiring layer 57 is the same wiring layer as the first wiring layer 15w, but is shown here with different symbols for explanation.

【0174】配線層57は、第3の実施の形態の場合に
はコンタクトホール15acと繋がってしまうので、独
立な配線層として使えなかったが、第4の実施の形態の
場合には、コンタクトホール15acはシリコン酸化膜
39により完全に絶縁されているので、独立な配線層と
して使う事ができる。
The wiring layer 57 cannot be used as an independent wiring layer because it is connected to the contact hole 15ac in the case of the third embodiment. However, in the case of the fourth embodiment, the wiring layer 57 cannot be used. Since 15ac is completely insulated by the silicon oxide film 39, it can be used as an independent wiring layer.

【0175】これにより、セルアレイ内での配線層の使
用効率を上げる事ができ、セルサイズを小さくしたり、
配線層の総層数を少なくする事ができる。
As a result, the use efficiency of the wiring layer in the cell array can be increased, the cell size can be reduced,
The total number of wiring layers can be reduced.

【0176】(第5の実施の形態)図32は第5の実施
の形態を示し、(a)は平面図、(b)、(c)は夫々
2本の異なる切断線で切って示す断面図である。
(Fifth Embodiment) FIGS. 32A and 32B show a fifth embodiment, in which FIG. 32A is a plan view, and FIGS. 32B and 32C are cross sections cut along two different cutting lines. FIG.

【0177】図2の実施の形態と異なるのは、下部電極
13が上部電極15a,15bの無い部位で、コの字型
に切り込まれた切りこみ部60を有するパターンとなっ
ている点であり、さらに、下部電極コンタクト13cが
この切り込み部60の最も後退した部分60aの位置で
下部電極13の一側面に接触され、単一のコンタクト1
3cにより直下のソースドレイン領域10A1に接続さ
れる様に配置されている点である。
The difference from the embodiment of FIG. 2 is that the lower electrode 13 has a pattern having a U-shaped cut portion 60 at a portion where the upper electrodes 15a and 15b are not provided. Further, the lower electrode contact 13c is brought into contact with one side surface of the lower electrode 13 at the position of the most receded portion 60a of the cut portion 60, and the single contact 1
3c is arranged so as to be connected to the source / drain region 10A1 immediately below.

【0178】他方のソースドレイン領域に接続されるコ
ンタクト18は、下部電極13と隣接する下部電極13
−1との間に形成され、いずれの下部電極にも接触しな
いように配置されている。又、上部電極15a,15b
上には、夫々上部電極コンタクト15cが配置される。
The contact 18 connected to the other source / drain region is connected to the lower electrode 13 adjacent to the lower electrode 13.
-1 and is arranged so as not to contact any of the lower electrodes. Also, the upper electrodes 15a, 15b
The upper electrode contacts 15c are respectively disposed on the upper side.

【0179】下部電極13上の上部電極15bと、隣接
する下部電極13−1上の上部電極15a−1とは、コ
ンタクト15c、15c−1を介して配線パターン15
wに接続され、更にコンタクト18を介してソースドレ
イン領域10A2に接続されるようになっている。
The upper electrode 15b on the lower electrode 13 and the upper electrode 15a-1 on the adjacent lower electrode 13-1 are connected to the wiring pattern 15 via the contacts 15c and 15c-1.
w, and further connected to the source / drain region 10A2 via the contact 18.

【0180】残りの構成は図2の実施の形態と略同様で
あり、図2と同様の参照符号を付して説明を省略する。
The remaining structure is substantially the same as that of the embodiment of FIG. 2, and the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same parts, and a description thereof will be omitted.

【0181】図32に示した電極およびコンタクトのパ
ターン並びに配置により、セル面積の内、キャパシタ面
積が大半を占めるセルレイアウトの内側はCOP構造と
まったく同じレイアウトが取れ、微細化の実現に大きく
貢献できる構成である。
With the pattern and arrangement of the electrodes and contacts shown in FIG. 32, the same layout as the COP structure can be obtained inside the cell layout where the capacitor area occupies most of the cell area, which can greatly contribute to the realization of miniaturization. Configuration.

【0182】また、例えば、図32(a)において点線
で示したソースドレイン領域10A1に対して下部電極
13は図中の上方へ僅かな距離Sだけずらせて形成され
ている。これは、下部電極コンタクト13cが、ワード
線として使用されるゲート電極11−1,11−2,1
1−3の配列方向の微小化のために幅が狭く形成されて
いることと、かつコンタクト面積をある程度確保するた
めとゲート電極配列方向と直交する方向における合わせ
ずれに対するある程度の余裕を持つために長方形に形成
されていること、等の要因にもかかわらず、下部電極コ
ンタクト13cをソースドレイン領域10A1のなるべ
く中央に配置させておくためである。
For example, the lower electrode 13 is formed so as to be displaced upward by a small distance S from the source / drain region 10A1 shown by the dotted line in FIG. This is because the lower electrode contact 13c is connected to the gate electrodes 11-1, 11-2, 1 used as word lines.
In order to reduce the width in order to miniaturize the arrangement direction of 1-3, to secure a certain contact area, and to have a certain margin against misalignment in a direction orthogonal to the gate electrode arrangement direction. This is because the lower electrode contact 13c is arranged as close to the center of the source / drain region 10A1 as possible, irrespective of factors such as the rectangular shape.

【0183】なお、この実施の形態では、長方形の下部
電極コンタクト13cの面積は略正方形のソースドレイ
ンコンタクト18の面積と略同等となるように設計され
ている。
In this embodiment, the area of the rectangular lower electrode contact 13c is designed to be substantially equal to the area of the substantially square source / drain contact 18.

【0184】以下、図33〜図40を参照してこの第5
の実施の形態の製造工程を説明する。
The fifth embodiment will now be described with reference to FIGS.
The manufacturing process of the embodiment will be described.

【0185】最初に、図33に示すように、N型半導体
基板10内に図32の切断線C−Dの方向に所定の間隔
で素子分離層10S0,10S1,10S2を形成し、
素子分離層10S0,10S1の間、および10S1,
10S2の間に素子形成領域を形成する。
First, as shown in FIG. 33, element isolation layers 10S0, 10S1, and 10S2 are formed in the N-type semiconductor substrate 10 at predetermined intervals in the direction of the cutting line CD in FIG.
Between element isolation layers 10S0, 10S1, and 10S1,
An element formation region is formed during 10S2.

【0186】この素子形成領域にはP型の不純物が拡散
され、ソースドレイン領域10A1,10B1が形成さ
れる。
In this element formation region, P-type impurities are diffused to form source / drain regions 10A1 and 10B1.

【0187】続いて、図32の切断線A−Bに沿った方
向に形成されたソースドレイン領域10A1,10A2
間のチャネル領域に対応する位置に沿って図34(a)
に示すように複数のゲート電極11−1,11−2,1
1−3が形成され、全体を層間絶縁膜12で覆い、図3
4(a),(b)に示すように表面をCMPにより平坦
化する。
Subsequently, the source / drain regions 10A1 and 10A2 formed in the direction along the cutting line AB in FIG.
34A along the position corresponding to the channel region between
As shown in the figure, a plurality of gate electrodes 11-1, 11-2, 1
1-3 are formed, and the whole is covered with an interlayer insulating film 12, and FIG.
4A and 4B, the surface is flattened by CMP.

【0188】次に、層間絶縁膜12上に全体にアルミ膜
および強誘電体膜を堆積し、図35(a),(b)に示
すように、レジスト露光後のエッチングによりトランジ
スタTr1,Tr2形成予定位置に矩形状の下層電極1
3を、トランジスタTr3形成予定位置に13−1を形
成する。これと同時に強誘電体膜14,14−1もパタ
ーンニングにより形成される。
Next, an aluminum film and a ferroelectric film are entirely deposited on the interlayer insulating film 12, and as shown in FIGS. 35A and 35B, the transistors Tr1 and Tr2 are formed by etching after resist exposure. A rectangular lower electrode 1 at a predetermined position
3 is formed at the position where the transistor Tr3 is to be formed. At the same time, the ferroelectric films 14 and 14-1 are also formed by patterning.

【0189】続いて、図36に示すように、上部電極1
5a,15b,15a−1を形成する。この上部電極1
5a,15b,15a−1の形成時には、たとえば図3
6(a)に示すように、強誘電体膜14の表面と同じ高
さまでレジストRを埋め込み、この状態で全面にアルミ
膜を堆積させ、エッチングによりゲート電極11−1,
11−2、11−3に夫々対応する位置に上部電極15
a,15b,15a−1を切り出す。
Subsequently, as shown in FIG.
5a, 15b and 15a-1 are formed. This upper electrode 1
When forming 5a, 15b, 15a-1, for example, FIG.
As shown in FIG. 6A, a resist R is buried to the same height as the surface of the ferroelectric film 14, an aluminum film is deposited on the entire surface in this state, and the gate electrodes 11-1 and 11-1 are etched by etching.
The upper electrode 15 is located at a position corresponding to each of 11-2 and 11-3.
a, 15b, and 15a-1 are cut out.

【0190】次に、図37に示すように、これら形成さ
れた下部電極13,13−1、強誘電体膜14、14−
1、上部電極15a,15b,15a−1全体を層間絶
縁膜22で覆い、その表面をCMPにより平坦化する。
Next, as shown in FIG. 37, the lower electrodes 13 and 13-1, the ferroelectric films 14 and 14-
1. The entire upper electrodes 15a, 15b, 15a-1 are covered with an interlayer insulating film 22, and the surface thereof is planarized by CMP.

【0191】このようにして、ソースドレイン領域10
A1,10A2、10B1、ゲート電極11−1,11
−2,11−3、下部電極13,13−1、上部電極1
5a,15a−1,15bを加工し、強誘電体キャパシ
タ上に層間膜22を形成し、平坦化した後、図38に示
すように、層間膜22に上部電極コンタクト穴15c
h、15ch−1を所定のマスクを用いてRIE法によ
り開口する。
Thus, the source / drain region 10
A1, 10A2, 10B1, gate electrodes 11-1, 11
−2, 11-3, lower electrode 13, 13-1, upper electrode 1
After processing the layers 5a, 15a-1 and 15b to form an interlayer film 22 on the ferroelectric capacitor and flattening the same, as shown in FIG. 38, the upper electrode contact hole 15c is formed in the interlayer film 22.
h, 15ch-1 are opened by RIE using a predetermined mask.

【0192】上部電極コンタクト穴15ch、15ch
−1は夫々の上部電極15a,15b,15a−1の略
中央部に形成される。これらの位置関係は、他の下部電
極、たとえば、下部電極13の二つの上部電極15a,
15bの間の距離だけオフセットして形成されている下
部電極23−1についても同様になる。
Upper electrode contact holes 15ch, 15ch
-1 is formed substantially at the center of each of the upper electrodes 15a, 15b, 15a-1. These positional relationships are determined by other lower electrodes, for example, two upper electrodes 15a,
The same applies to the lower electrode 23-1 which is formed offset by the distance between 15b.

【0193】次に、図39(c)に示すようにソースド
レイン領域10A1,10A2,10B1…に達するソ
ースドレインコンタクトホール13ch、18h並びに
配線溝15whを開口する。この際、すでに開口された
図39(b)の強誘電体キャパシタの電極コンタクトホ
ール15ch、15ch−1はソースドレインコンタク
トホール13ch、18hを開口するのに用いられるフ
ォトレジストにより覆われるので、何らの影響も受けな
い。
Next, as shown in FIG. 39C, source / drain contact holes 13ch, 18h reaching the source / drain regions 10A1, 10A2, 10B1,... And wiring grooves 15wh are opened. At this time, the already opened electrode contact holes 15ch and 15ch-1 of the ferroelectric capacitor of FIG. 39B are covered with the photoresist used to open the source / drain contact holes 13ch and 18h. Not affected.

【0194】なお、図39(c)に示すように、下部電
極13のコンタクトホール13chのエッチングにおい
て、層間絶縁膜22と高誘電体膜14とは除去される
が、下部電極13は残るので、続く層間絶縁膜12のエ
ッチングはこの下部電極13がマスクとなってその下は
幅が狭くなる。この部分で下部電極13の表面の一部と
側面の一部がコンタクトホール13ch内に露出部13
Aとして露出することになる。
As shown in FIG. 39C, in the etching of the contact hole 13ch of the lower electrode 13, the interlayer insulating film 22 and the high dielectric film 14 are removed, but the lower electrode 13 remains. In the subsequent etching of the interlayer insulating film 12, the lower electrode 13 serves as a mask, and the width under the lower electrode 13 becomes narrower. In this portion, part of the surface and part of the side surface of the lower electrode 13 are exposed in the contact hole 13ch.
It will be exposed as A.

【0195】図39の後の工程で、図示しないが、キャ
パシタの電極13,15a,15bに接続されるコンタ
クト15c、15c−1,18の上部に配線15wよう
の配線溝が形成される。
In a step subsequent to FIG. 39, although not shown, a wiring groove such as a wiring 15w is formed above the contacts 15c, 15c-1, 18 connected to the electrodes 13, 15a, 15b of the capacitor.

【0196】最後に、図40(a),(b)、(c)に
示すように、たとえばリフロ−アルミなどを用い、厚い
アルミ膜をコンタクトホール13ch、15ch、15
ch−1、18h内に堆積させて完全に埋め込み、各コ
ンタクト13c、15c、15c−1、18が形成され
る。
Finally, as shown in FIGS. 40 (a), (b) and (c), a thick aluminum film is formed using contact holes 13ch, 15ch and 15ch by using, for example, reflow aluminum.
The contacts 13c, 15c, 15c-1, and 18 are formed by completely depositing and embedding in the channels ch-1 and 18h.

【0197】ついで、図39の後工程で形成された配線
溝にアルミが充填され、配線15wがコンタクトに接続
される形で形成される。
Next, aluminum is filled in a wiring groove formed in a later step of FIG. 39, and wiring 15w is formed so as to be connected to a contact.

【0198】最後に、CMP法により表面加工して、図
32の実施の形態のチェイン型強誘電体メモリセル構造
が図40に示すように完成する。
Finally, the surface is processed by the CMP method to complete the chain type ferroelectric memory cell structure of the embodiment shown in FIG. 32 as shown in FIG.

【0199】この様に、コンタクト形成がキャパシタ形
成の後であるため、キャパシタ工程の摂氏700度前後
の酸化工程がデバイスに悪影響を及ぼす事が無い。特
に、図39に示すように、トランジスタのソースドレイ
ン領域へのコンタクトホールの形成はキャパシタ電極1
3,15a,15bへのコンタクトホール形成工程の後
工程で行われるため、ソースドレイン領域が露出してい
る時間が短く、トランジスタの特性の劣化が少ない。
As described above, since the contact is formed after the formation of the capacitor, the oxidation process at around 700 degrees Celsius in the capacitor process does not adversely affect the device. In particular, as shown in FIG. 39, the formation of a contact hole in the source / drain region of the transistor depends on the capacitor electrode 1
Since this step is performed in a step subsequent to the step of forming contact holes in 3, 15a, and 15b, the time during which the source / drain regions are exposed is short, and deterioration of transistor characteristics is small.

【0200】(第6の実施の形態)図41は第6の実施
の形態を示す図で、配線15wをデュアルダマシン(Du
al Damascene)法で形成した例である。これにより、下
部電極13側のコンタクト13cのコンタクトプラグ高
さが配線15w高さと一致している。デュアルダマシン
法を用いた場合、堆積するメタル膜厚に制限が無いの
で、深いコンタクト内への埋め込みが容易となる。この
点の相違以外は、図41の構成は図40と同じであるの
で、これ以上の説明は省略する。
(Sixth Embodiment) FIG. 41 is a diagram showing a sixth embodiment, in which a wiring 15w is connected to a dual damascene (Du
al Damascene). Thus, the height of the contact plug of the contact 13c on the lower electrode 13 side matches the height of the wiring 15w. When the dual damascene method is used, there is no limitation on the thickness of the metal film to be deposited, so that it is easy to bury the metal in a deep contact. Except for the difference in this point, the configuration in FIG. 41 is the same as that in FIG. 40, and further description will be omitted.

【0201】(第7の実施の形態)図42は、第7の実
施の形態を示し、図41と同様にデュアルダマシン法で
形成されている。この実施の形態では、下部電極13は
その側部に形成された接触部13Bのみを介してコンタ
クト13cと接触している。
(Seventh Embodiment) FIG. 42 shows a seventh embodiment, which is formed by a dual damascene method as in FIG. In this embodiment, the lower electrode 13 is in contact with the contact 13c only through the contact portion 13B formed on the side.

【0202】一般に、図41の例のように、強誘電体薄
膜14を除去するためには、ソースドレイン領域10A
1へのオーバーエッチングが生じ易い。このオーバーエ
ッチングが生じるとコンタクト13cがコンタクト不良
を起こす。
Generally, in order to remove the ferroelectric thin film 14, as in the example of FIG.
1 tends to overetch. When this over-etching occurs, the contact 13c causes a contact failure.

【0203】従って、コンタクト不良を防止するため
に、下側電極13の側面のみに形成された接触部13B
を介してコンタクトし、強誘電体薄膜14は除去しない
という方法もありうる。
Therefore, in order to prevent contact failure, the contact portion 13B formed only on the side surface of the lower electrode 13
The ferroelectric thin film 14 may not be removed through a contact.

【0204】(第8の実施の形態)図43は第8の実施
の形態を示している。この場合、下部電極が中央のコン
タクト13cの部分で第1、第2の下部電極13A,1
3Bに分割されている。
(Eighth Embodiment) FIG. 43 shows an eighth embodiment. In this case, the lower electrode is the first and second lower electrodes 13A, 1A at the central contact 13c.
3B.

【0205】下部電極コンタクト13cは、その上部に
突出部13c−1,13c−2が形成され、第1、第2
の下部電極13A,13Bの両方に重なるように配置さ
れている。下部電極コンタクト13cは下部電極13A
と13Bの側面および、突出部13c−1,13c−2
との重なり部の上面にて接触しており、下端部がソース
ドレイン領域10A1に達している。残りの構成は図4
0の実施の形態と同様である。
The lower electrode contact 13c has projections 13c-1 and 13c-2 formed on the upper portion thereof, and the first and second projections 13c-1 and 13c-2 are formed on the lower electrode contact 13c.
Are arranged so as to overlap both of the lower electrodes 13A and 13B. The lower electrode contact 13c is the lower electrode 13A
And 13B, and the protrusions 13c-1, 13c-2.
, And the lower end reaches the source / drain region 10A1. The remaining configuration is shown in FIG.
0 is the same as in the embodiment.

【0206】この構成では、下部電極コンタクト13c
の上部の突出部13c−1,13c−2と下部電極13
A,13Bとの重なり部を合わせ余裕程度とっておけ
ば、ソースドレイン領域10A1へのコンタク卜面積が
合わせずれにより減少することはない。
In this configuration, lower electrode contact 13c
Projecting portions 13c-1 and 13c-2 and the lower electrode 13
If the overlapping portion with A and 13B is set to a margin, the contact area to the source / drain region 10A1 does not decrease due to misalignment.

【0207】(第9の実施の形態)図44は第9の実施
の形態を示す。図44の実施の形態は図42の実施の形
態に対応するもので、下部電極コンタクト13cを形成
するエッチングの際に、強誘電体膜14A,14Bをエ
ッチングせずに残し、従って、下部電極コンタクト13
cの突出部13c−1,13c−2が下部電極13A,
13Bと重なりあわず、高誘電体膜14A,14Bと重
なり合うことになる。
(Ninth Embodiment) FIG. 44 shows a ninth embodiment. The embodiment of FIG. 44 corresponds to the embodiment of FIG. 42. In the etching for forming the lower electrode contact 13c, the ferroelectric films 14A and 14B are left without being etched. 13
c of the lower electrode 13A,
13B, it does not overlap with the high dielectric films 14A, 14B.

【0208】(第10の実施の形態)図45は図32の
実施の形態において、夫々のコンタクト13c、18と
ソースドレイン領域10A1、10A2,10B1との
間にプラグコンタクト70,71,71を挿入した例で
ある。
(Tenth Embodiment) FIG. 45 shows that, in the embodiment of FIG. 32, plug contacts 70, 71, 71 are inserted between respective contacts 13c, 18 and source / drain regions 10A1, 10A2, 10B1. This is an example.

【0209】すなわち、コンタクト13c、15c、1
8は、ソースドレイン領域10A1,10A2,10B
1ではなく、プラグコンタクト70,71,72上に接
続される。この方法では、特にコンタクト13c、18
を浅くできるため、コンタクト開口、メタルの充填がや
りやすくなり、コンタクト歩留まりを上昇できる。他の
構成は図32の実施の態様と同じである。
That is, the contacts 13c, 15c, 1
8 is a source / drain region 10A1, 10A2, 10B
1, not on the plug contacts 70, 71, 72. In this method, in particular, the contacts 13c, 18
In this case, the contact opening and metal filling can be easily performed, and the contact yield can be increased. The other structure is the same as that of the embodiment of FIG.

【0210】図46〜図49は、図45の実施の形態に
対応した工程断面図である。
FIGS. 46 to 49 are process sectional views corresponding to the embodiment of FIG.

【0211】図46の工程ではすでにコンタクトプラグ
70,71,72が第2層間絶縁膜22内に形成されて
いる状態を示す。図46の工程の前には例えば図33乃
至図37に示した工程と同様の工程がある。このコンタ
クトプラグ70,71,72の形成工程は、図34に示
す工程において、層間絶縁膜12を堆積する前に、堆積
したレジストに対してリソグラフィ技術を用いてこのコ
ンタクトプラグ70,71,72の形成予定位置にコン
タクトホールをエッチング形成し、コンタクトメタルを
充填することにより実施できる。
FIG. 46 shows a state in which contact plugs 70, 71, 72 have already been formed in second interlayer insulating film 22. Before the step in FIG. 46, there is a step similar to the step shown in FIGS. 33 to 37, for example. In the step of forming the contact plugs 70, 71, and 72, in the step shown in FIG. 34, before depositing the interlayer insulating film 12, the contact plugs 70, 71, and 72 are deposited on the deposited resist by using lithography. This can be performed by etching a contact hole at a position to be formed and filling the contact metal.

【0212】その後、図35乃至図37の工程がある
が、これらの工程はすでに説明した工程と重複するの
で、これ以上の説明は省略する。
Thereafter, there are steps shown in FIG. 35 to FIG. 37, but these steps are the same as the steps already described, so that further description will be omitted.

【0213】つぎに、図47において、第2層間絶縁膜
22に通常のリソグラフィ法によりコンタクトホール1
5ch、15ch−1を形成する。このときはコンタク
トプラグ70−72に至るコンタクトホールは形成され
ず、層間絶縁膜22によりエッチングによる影響から保
護されている。
Next, in FIG. 47, a contact hole 1 is formed in the second interlayer insulating film 22 by a usual lithography method.
5ch and 15ch-1 are formed. At this time, a contact hole reaching the contact plugs 70-72 is not formed, and is protected from the influence of the etching by the interlayer insulating film 22.

【0214】続いて、図48の工程において、各コンタ
クトプラグ70−72に至るコンタクトホール13c
h、18hを第2層間絶縁膜22、第1層間絶縁膜12
を通して開口する。
Subsequently, in the step of FIG. 48, contact holes 13c reaching contact plugs 70-72 are formed.
h, 18h to the second interlayer insulating film 22, the first interlayer insulating film 12
Open through.

【0215】このとき、図48(c)に示すように、コ
ンタクトプラグ70に至るコンタクトホール13chの
エッチングの途中で高誘電体膜14のエッチングがなさ
れた後で、下部電極13の表面でエッチングは停止す
る。それ以降のエッチングはこの下部電極13をマスク
として進行し、結果として下部電極13の表面の一部お
よび側面の一部ガコンタクトホール13ch内に露出す
る。
At this time, as shown in FIG. 48C, after the high dielectric film 14 is etched during the etching of the contact hole 13ch reaching the contact plug 70, the etching is performed on the surface of the lower electrode 13. Stop. Subsequent etching proceeds using the lower electrode 13 as a mask, and as a result, a part of the surface and a part of the side surface of the lower electrode 13 are exposed in the contact hole 13ch.

【0216】つぎに、図49の工程で、すべてのコンタ
クトホールがメタルにより充填され、コンタクトが形成
される。このとき、配線層15wが形成されたコンタク
トに接続された状態で形成されるが、この配線層15w
の形成のための配線溝の形成工程は図48の工程の後で
行われるが、これはすでに説明したとおりである。
Next, in the step of FIG. 49, all contact holes are filled with metal to form contacts. At this time, the wiring layer 15w is formed while being connected to the contact on which the wiring layer 15w is formed.
48 is performed after the step of FIG. 48, which has already been described.

【0217】(第11乃至第14の実施の形態)以下図
50乃至図53を参照して第11乃至第14の実施の形
態をまとめて説明する。
(Eleventh to Fourteenth Embodiments) The eleventh to fourteenth embodiments will be described below with reference to FIGS.

【0218】図49の実施の形態において、下部電極コ
ンタクト13cが配線層15wの分だけ低く形成され、
絶縁層22内に埋め込まれているが、図50の実施の形
態では下部電極コンタクト13cが配線層15wと同じ
高さとなっている。他の構成は図49と同じである。
In the embodiment of FIG. 49, lower electrode contact 13c is formed lower by wiring layer 15w,
Although buried in the insulating layer 22, in the embodiment of FIG. 50, the lower electrode contact 13c has the same height as the wiring layer 15w. Other configurations are the same as those in FIG.

【0219】図51の実施の形態では、下部電極コンタ
クト13cが下部電極の側面13Bでのみ接触するよう
に形成されている。他の構成は図50と同様である。
In the embodiment shown in FIG. 51, the lower electrode contact 13c is formed so as to contact only on the side surface 13B of the lower electrode. Other configurations are the same as those in FIG.

【0220】図52の実施の形態は、図43の実施の形
態の変形例であり、各コンタクトの下半分が夫々コンタ
クトプラグ70−72として形成されている他は図43
と同様である。
The embodiment of FIG. 52 is a modification of the embodiment of FIG. 43, except that the lower half of each contact is formed as a contact plug 70-72, respectively.
Is the same as

【0221】図53の実施の形態は、図52の実施の形
態の変形例で、図44の実施の形態に対応し、各コンタ
クトの下部にコンタクトプラグ70−72が形成されて
いる他は、図44の実施の形態と同じである。
The embodiment of FIG. 53 is a modification of the embodiment of FIG. 52 and corresponds to the embodiment of FIG. 44, except that contact plugs 70-72 are formed below each contact. This is the same as the embodiment of FIG.

【0222】[0222]

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
強誘電体メモリを構成する強誘電体キャパシタの下部電
極或いは上部電極へ接続するコンタクトホールとトラン
ジスタヘ接続するコンタクトホールを同一のコンタクト
ホールとして形成するため、従来技術では二つ必要であ
ったコンタクトをーつにする事ができ、メモリセルの面
積を小さくする事ができる。
As described in detail above, according to the present invention,
Since the contact hole connected to the lower electrode or the upper electrode of the ferroelectric capacitor constituting the ferroelectric memory and the contact hole connected to the transistor are formed as the same contact hole, two contacts which were required in the prior art are required. And the area of the memory cell can be reduced.

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

【図1】この発明が適用されるチェイン型FRAMのメ
モリブロックの回路構成図。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a memory block of a chain type FRAM to which the present invention is applied.

【図2】(a)はこの発明の一実施の形態のFRAMメ
モリセルの構成を示す平面図、〔b〕はその断面図。
FIG. 2A is a plan view showing a configuration of an FRAM memory cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a sectional view thereof.

【図3】図2の下部電極コンタクトの部分を示す平面
図。
FIG. 3 is a plan view showing a lower electrode contact of FIG. 2;

【図4】図3のC−D線の断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line CD of FIG. 3;

【図5】図2のD−D‘線に沿って示すメモリセル構成
を製造する工程図。
FIG. 5 is a process chart for manufacturing the memory cell configuration shown along the line DD ′ in FIG. 2;

【図6】図2のD−D‘線に沿って示すメモリセル構成
を製造する工程図。
FIG. 6 is a process chart for manufacturing the memory cell configuration shown along the line DD ′ in FIG. 2;

【図7】図2のD−D‘線に沿って示すメモリセル構成
を製造する工程図。
FIG. 7 is a process chart for manufacturing the memory cell configuration shown along the line DD ′ in FIG. 2;

【図8】図2のD−D‘線に沿って示すメモリセル構成
を製造する工程図。
FIG. 8 is a process chart for manufacturing the memory cell configuration shown along the line DD ′ in FIG. 2;

【図9】図2のD−D‘線に沿って示すメモリセル構成
を製造する工程図。
FIG. 9 is a process chart for manufacturing the memory cell configuration shown along the line DD ′ of FIG. 2;

【図10】図2のD−D‘線に沿って示すメモリセル構
成を製造する工程図。
FIG. 10 is a process chart for manufacturing the memory cell configuration shown along the line DD ′ in FIG. 2;

【図11】図2の下部電極コンタクトの部分を示す平面
図。
FIG. 11 is a plan view showing a lower electrode contact of FIG. 2;

【図12】図11のC−D線に沿った断面図。FIG. 12 is a sectional view taken along line CD of FIG. 11;

【図13】図2のD−D‘線に沿って示すメモリセル構
成の他の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 13 is a process chart for manufacturing another embodiment of the memory cell configuration shown along the line DD ′ of FIG. 2;

【図14】図2のD−D‘線に沿って示すメモリセル構
成の他の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 14 is a process chart for manufacturing another embodiment of the memory cell configuration shown along the line DD ′ in FIG. 2;

【図15】図2のD−D‘線に沿って示すメモリセル構
成の他の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 15 is a process chart for manufacturing another embodiment of the memory cell configuration shown along the line DD ′ in FIG. 2;

【図16】図2のD−D‘線に沿って示すメモリセル構
成の他の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 16 is a process chart for manufacturing another embodiment of the memory cell configuration shown along the line DD ′ in FIG. 2;

【図17】この発明の他の実施の形態のメモリセル構成
を示す平面図。
FIG. 17 is a plan view showing a memory cell configuration according to another embodiment of the present invention.

【図18】図17の線E−Fに沿った断面図。FIG. 18 is a sectional view taken along line EF in FIG. 17;

【図19】図2のG−H線に沿って示すメモリセル構成
の他の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 19 is a process chart for manufacturing another embodiment of the memory cell configuration shown along the line GH in FIG. 2;

【図20】図2のG−H線に沿って示すメモリセル構成
の他の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 20 is a process chart for manufacturing another embodiment of the memory cell configuration shown along the line GH in FIG. 2;

【図21】図2のG−H線に沿って示すメモリセル構成
の他の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 21 is a process chart for manufacturing another embodiment of the memory cell configuration shown along the line GH in FIG. 2;

【図22】図2のG−H線に沿って示すメモリセル構成
の他の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 22 is a process chart for manufacturing another embodiment of the memory cell configuration shown along the line GH in FIG. 2;

【図23】図2のG−H線に沿って示すメモリセル構成
の他の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 23 is a process chart for manufacturing another embodiment of the memory cell configuration shown along the line GH in FIG. 2;

【図24】図2のG−H線に沿って示すメモリセル構成
の他の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 24 is a process chart for manufacturing another embodiment of the memory cell configuration shown along the line GH in FIG. 2;

【図25】この発明の更に他の実施の形態のメモリセル
構成を示す平面図。
FIG. 25 is a plan view showing a memory cell configuration according to still another embodiment of the present invention.

【図26】図25の線A−Bに沿った断面図。FIG. 26 is a sectional view taken along line AB in FIG. 25;

【図27】図2のG−H線に沿って示す図25に示すメ
モリセル構成の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 27 is a process chart for manufacturing the embodiment of the memory cell configuration shown in FIG. 25 along the line GH in FIG. 2;

【図28】図2のG−H線に沿って示す図25に示すメ
モリセル構成の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 28 is a process chart for manufacturing the embodiment of the memory cell configuration shown in FIG. 25 along the line GH in FIG. 2;

【図29】図2のG−H線に沿って示す図25に示すメ
モリセル構成の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 29 is a process chart for manufacturing the embodiment of the memory cell configuration shown in FIG. 25 along the line GH in FIG. 2;

【図30】図2のG−H線に沿って示す図25に示すメ
モリセル構成の実施の形態を製造する工程図。
30 is a view showing a step of manufacturing the embodiment of the memory cell configuration shown in FIG. 25 along the line GH in FIG. 2;

【図31】図2のG−H線に沿って示す図25に示すメ
モリセル構成の実施の形態を製造する工程図。
FIG. 31 is a process chart for manufacturing the embodiment of the memory cell configuration shown in FIG. 25 along the line GH in FIG. 2;

【図32】(a)はこの発明の更に他の実施の形態のメ
モリセル構成を示す平面図、(b)は線A−Bに沿った
断面図、(c)は線C−Dに沿った断面図。
32A is a plan view showing a memory cell configuration according to still another embodiment of the present invention, FIG. 32B is a cross-sectional view taken along line AB, and FIG. 32C is a sectional view taken along line CD. FIG.

【図33】図32の実施の形態の製造工程図。FIG. 33 is a manufacturing step diagram of the embodiment in FIG. 32;

【図34】図32の実施の形態の製造工程図。FIG. 34 is a manufacturing step diagram of the embodiment in FIG. 32;

【図35】図32の実施の形態の製造工程図。FIG. 35 is a manufacturing step diagram of the embodiment in FIG. 32;

【図36】図32の実施の形態の製造工程図。FIG. 36 is a manufacturing process diagram of the embodiment in FIG. 32.

【図37】図32の実施の形態の製造工程図。FIG. 37 is a manufacturing step diagram of the embodiment in FIG. 32.

【図38】図32の実施の形態の製造工程図。FIG. 38 is a manufacturing process diagram of the embodiment in FIG. 32;

【図39】図32の実施の形態の製造工程図。FIG. 39 is a manufacturing process diagram of the embodiment in FIG. 32;

【図40】図32の実施の形態の製造工程図。FIG. 40 is a manufacturing process diagram of the embodiment in FIG. 32.

【図41】この発明の更に他の実施の形態の構成を示す
図。
FIG. 41 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of the present invention.

【図42】この発明の更に他の実施の形態の構成を示す
図。
FIG. 42 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of the present invention.

【図43】この発明の更に他の実施の形態の構成を示す
図。
FIG. 43 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of the present invention.

【図44】この発明の更に他の実施の形態の構成を示す
図。
FIG. 44 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of the present invention.

【図45】この発明の更に他の実施の形態の構成を示す
図。
FIG. 45 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of the present invention.

【図46】図45の実施の形態のFRAMの製造工程
図。
46 is a view showing the manufacturing process of the FRAM in the embodiment shown in FIG. 45;

【図47】図45の実施の形態のFRAMの製造工程
図。
FIG. 47 is a view showing the manufacturing process of the FRAM in the embodiment shown in FIG. 45;

【図48】図45の実施の形態のFRAMの製造工程
図。
FIG. 48 is a manufacturing process diagram of the FRAM according to the embodiment of FIG. 45;

【図49】図45の実施の形態のFRAMの製造工程
図。
FIG. 49 is a view showing the manufacturing process of the FRAM according to the embodiment shown in FIG. 45;

【図50】この発明の更に他の実施の形態の構成を示す
図。
FIG. 50 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of the present invention.

【図51】この発明の更に他の実施の形態の構成を示す
図。
FIG. 51 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of the present invention.

【図52】この発明の更に他の実施の形態の構成を示す
図。
FIG. 52 is a view showing a configuration of still another embodiment of the present invention.

【図53】この発明の更に他の実施の形態の構成を示す
図。
FIG. 53 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of the present invention.

【図54】従来のFRAMのメモリセル構成を示す平面
図。
FIG. 54 is a plan view showing a memory cell configuration of a conventional FRAM.

【図55】図54のA−B線に沿った断面図。FIG. 55 is a sectional view taken along the line AB in FIG. 54;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…シリコン基板、 10A1,10A2,10B1…トランジスタのソース
ドレイン領域。 10S1,10S2…素子分離領域、 11−1,11−2,11−3…ゲート電極、 13…キャパシタ下部電極、 13c…下部電極へ接続するコンタクトホール、 14…キャパシタ強誘電体膜、 15a,15b…キャパシタ上部電極、 15w…第1配線層、 18…トランジスタ拡散層へと繋がるコンタクトホー
ル、 22…第2層間絶縁膜、 23…第3層間絶縁膜、 24…トップパッシベーシヨン膜、 33…タングステンで埋め込まれた1段目のコンタクト
ホール、 35…上部電極コンタクト、 36…トランジスタのソースドレイン領域に直接接続さ
れるコンタクト、 42…シリコン窒化膜、 43…シリコン酸化膜。
10: silicon substrate, 10A1, 10A2, 10B1: source / drain regions of transistors. 10S1, 10S2: element isolation region, 11-1, 11-2, 11-3: gate electrode, 13: capacitor lower electrode, 13c: contact hole connected to the lower electrode, 14: capacitor ferroelectric film, 15a, 15b ... Capacitor upper electrode 15w First wiring layer 18 Contact hole connected to transistor diffusion layer 22 Second interlayer insulating film 23 Third interlayer insulating film 24 Top passivation film 33 Tungsten 35, upper electrode contact; 36, a contact directly connected to the source / drain region of the transistor; 42, a silicon nitride film; 43, a silicon oxide film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F083 AD21 FR01 FR02 GA09 JA15 JA36 JA38 JA39 JA40 JA43 KA05 KA15 KA19 MA05 MA16 MA18 MA19 PR33  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F083 AD21 FR01 FR02 GA09 JA15 JA36 JA38 JA39 JA40 JA43 KA05 KA15 KA19 MA05 MA16 MA18 MA19 PR33

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された複数のトラン
ジスタと、 夫々のトランジスタの上層に形成された複数の強誘電体
キャパシタと、 前記トランジスタと強誘電体キャパシタとを夫々並列接
続して強誘電体メモリセルを構成する接続手段とを具備
し、 前記接続手段は、前記強誘電体キャパシタの下部電極に
接続される第1のコンタクト部と前記半導体基板に接続
される第2のコンタクト部とが互いに接続された状態で
形成される単一のコンタクトホールを有することを特徴
とする半導体記憶装置。
A plurality of transistors formed on a semiconductor substrate; a plurality of ferroelectric capacitors formed on each of the transistors; and a ferroelectric capacitor formed by connecting the transistors and the ferroelectric capacitors in parallel. Connection means for forming a body memory cell, wherein the connection means comprises a first contact portion connected to a lower electrode of the ferroelectric capacitor and a second contact portion connected to the semiconductor substrate. A semiconductor memory device having a single contact hole formed in a state of being connected to each other.
【請求項2】 上記強誘電体メモリセルの形成領域内に
前記コンタクトホールが設けられていることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said contact hole is provided in a region where said ferroelectric memory cell is formed.
【請求項3】 前記下部電極に接続される第1のコンタ
クト部は、前記下部電極の側面のみに接続されているこ
とを特徴とする請求項1或いは2項に記載の半導体記憶
装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first contact portion connected to the lower electrode is connected only to a side surface of the lower electrode.
【請求項4】 半導体基板上に形成された複数のトラン
ジスタと、 夫々のトランジスタの上層に形成された複数の強誘電体
キャパシタと、 前記トランジスタのソース・ドレイン領域と強誘電体キ
ャパシタの上部・下部電極をそれぞれ接続する接続手段
とを具備し、 前記接続手段は、前記強誘電体キャパシタの下部電極に
接続されれる第1のコンタクト部と前記半導体基板に接
続される第2のコンタクト部と互いに接続された状態で
形成される単一のコンタクトホールを含むことを特徴と
する半導体記憶装置。
4. A plurality of transistors formed on a semiconductor substrate; a plurality of ferroelectric capacitors formed on each of the transistors; a source / drain region of the transistor; and upper and lower portions of the ferroelectric capacitor. Connecting means for connecting electrodes respectively, wherein the connecting means is connected to a first contact portion connected to a lower electrode of the ferroelectric capacitor and a second contact portion connected to the semiconductor substrate. A semiconductor memory device including a single contact hole formed in a formed state.
【請求項5】 前記コンタクトホールの直上にはこのコ
ンタクトホールと直接接続される配線が存在しないこと
を特徴とする請求項1乃至4項のいづれか1項に記載の
半導体記憶装置。
5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein there is no wiring directly connected to said contact hole immediately above said contact hole.
【請求項6】 前記強誘電体キャパシタの下部電極に接
続される第1のコンタクト部と前記半導体基板に接続さ
れる第2のコンタクト部とが同一の導電材で一体に形成
されることを特徴とする請求項1乃至5項のいづれか1
項に記載の半導体記憶装置。
6. A first contact portion connected to a lower electrode of the ferroelectric capacitor and a second contact portion connected to the semiconductor substrate are integrally formed of the same conductive material. Any one of claims 1 to 5
13. The semiconductor memory device according to item 9.
【請求項7】 前記下部電極に接続される第1のコン
タクト部は、前記下部電極の側面のみに接続されている
ことを特徴とする請求項4乃至6項のいずれか1項に記
載の半導体記憶装置。
7. The semiconductor according to claim 4, wherein the first contact portion connected to the lower electrode is connected only to a side surface of the lower electrode. Storage device.
【請求項8】 半導体基板上に複数のトランジスタを形
成する工程と、 前記トランジスタの上層に夫々強誘電体キャパシタを形
成する工程と、 前記半導体基板に接続される第1のコンタクトホールを
形成する工程と、 前記第1のコンタクトホールの直上で前記強誘電体キャ
パシタの下部電極に接続される第2のコンタクトホール
を形成する工程と、 前記第1、第2のコンタクトホールに共通に導電材料を
充填して単一のコンタクトを形成する工程と、 を具備することを特徴とする半導体記憶装置の製造方
法。
8. A step of forming a plurality of transistors on a semiconductor substrate, a step of forming a ferroelectric capacitor on each of the transistors, and a step of forming a first contact hole connected to the semiconductor substrate. Forming a second contact hole connected to the lower electrode of the ferroelectric capacitor immediately above the first contact hole; and filling the first and second contact holes with a conductive material in common. Forming a single contact by using the method.
【請求項9】 前記第1、第2のコンタクトホールの加
工は夫々のコンタクトホールが形成される層間絶縁膜の
エッチングレートに比べてキャパシタ下部電極のエッチ
ングレートが小さくなるような条件下で行われることを
特徴とする請求項8に記載の半導体記憶装置の製造方
法。
9. The processing of the first and second contact holes is performed under such a condition that the etching rate of the capacitor lower electrode is lower than the etching rate of the interlayer insulating film in which the respective contact holes are formed. 9. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 8, wherein:
【請求項10】 半導体基板上に形成された複数のトラ
ンジスタと、前記トランジスタの上層に夫々形成された
強誘電体キャパシタとから構成される複数の強誘電体メ
モリセルと、 前記強誘電体キャパシタの上部電極に接続される第1の
コンタクト部と前記半導体基板に接続される第2のコン
タクト部とが互いに接続された状態で形成される単一の
コンタクトホールと、 を具備することを特徴とする半導体記憶装置。
10. A ferroelectric memory cell comprising: a plurality of transistors formed on a semiconductor substrate; and a ferroelectric capacitor respectively formed on an upper layer of the transistor; A single contact hole formed by connecting a first contact portion connected to the upper electrode and a second contact portion connected to the semiconductor substrate to each other. Semiconductor storage device.
【請求項11】 前記コンタクトホールに接続される位
置で強誘電体キャパシタの上部電極の端が下部電極の端
よりも前方に張り出していることを特徴とする請求項1
0に記載の半導体記憶装置。
11. An end of an upper electrode of a ferroelectric capacitor protruding forward of an end of a lower electrode at a position connected to the contact hole.
0. The semiconductor memory device according to item 0.
【請求項12】前記コンタクトホールの直上にはこのコ
ンタクトホールと直接接続される配線が存在しないこと
を特徴とする請求項10および請求項11のいづれか1
項に記載の半導体記憶装置。
12. The method according to claim 10, wherein a wiring directly connected to the contact hole does not exist immediately above the contact hole.
13. The semiconductor memory device according to item 9.
【請求項13】 前記強誘電体キャパシタの上部電極に
接続される第1のコンタクトと前記半導体基板に接続さ
れる第2のコンタクトとが同一の導電材料で一体に形成
されることを特徴とする請求項10乃至請求項12のい
づれか1項に記載の半導体記憶装置。
13. The method according to claim 13, wherein a first contact connected to an upper electrode of the ferroelectric capacitor and a second contact connected to the semiconductor substrate are integrally formed of the same conductive material. The semiconductor memory device according to claim 10.
【請求項14】 半導体基板上に複数のトランジスタを
形成する工程と、 前記トランジスタの上層に夫々強誘電体キャパシタを形
成する工程と、 前記半導体基板に接続される第1のコンタクトホールを
形成する工程と、 前記第1のコンタクトホールの直上で強誘電体キャパシ
タの上部電極に接続される第2のコンタクトホールを形
成する工程と、 前記第1、第2のコンタクトホールに共通に導電材料を
充填して単一のコンタクトを形成する工程と、を具備す
ることを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
14. A step of forming a plurality of transistors on a semiconductor substrate, a step of forming a ferroelectric capacitor on each of the transistors, and a step of forming a first contact hole connected to the semiconductor substrate. Forming a second contact hole directly above the first contact hole and connected to the upper electrode of the ferroelectric capacitor; and filling the first and second contact holes with a common conductive material. Forming a single contact by using a method for manufacturing a semiconductor memory device.
【請求項15】 前記強誘電体キヤパシタの形成工程
が、強誘電体膜の上方を覆う絶縁膜を形成する工程と、
この絶縁膜を部分的にエツチングして前記強誘電体膜の
表面を露出させる溝を形成する工程と、前記エッチング
で出来た溝に上部電極用の導電体を埋め込む工程とを含
む事を特徴とする請求項14に記載の半導体記憶装置の
製造方法。
15. The step of forming a ferroelectric capacitor, the step of forming an insulating film covering an upper part of the ferroelectric film;
Forming a groove for exposing the surface of the ferroelectric film by partially etching the insulating film; and embedding a conductor for an upper electrode in the groove formed by the etching. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 14.
【請求項16】 半導体基板上に形成された複数のトラ
ンジスタと、 前記トランジスタの上部にそれぞれ形成された強誘電体
キャパシタと、 前記トランジスタの電流通路となる2つのソースドレイ
ン領域の一方に前記強誘電体キャパシタの下部電極を接
続し、他方に上部電極を接続する接続手段とを具備し、 前記接続手段は、少なくとも前記下部電極の側面にてこ
の下部電極と接触し下方にて前記トランジスタの一方の
ソースドレイン領域と接続される下部電極コンタクトを
有していることを特徴とする半導体記憶装置。
16. A plurality of transistors formed on a semiconductor substrate; a ferroelectric capacitor formed on each of the transistors; and a ferroelectric capacitor in one of two source / drain regions serving as current paths of the transistors. Connecting means for connecting a lower electrode of the body capacitor and connecting the upper electrode to the other electrode, the connecting means being in contact with the lower electrode on at least a side surface of the lower electrode and one of the transistors below. A semiconductor memory device having a lower electrode contact connected to a source / drain region.
【請求項17】 前記下部電極は、前記下部電極コンタ
クトに接触する部分が前記上部電極が形成される領域よ
りも小さいパターンサイズの領域を有していることを特
徴とする請求項16に記載の半導体記憶装置。
17. The device according to claim 16, wherein the lower electrode has a region having a pattern size in which a portion contacting the lower electrode contact is smaller than a region where the upper electrode is formed. Semiconductor storage device.
【請求項18】 前記下部電極は強誘電体キヤパシタご
とに上部電極に対応してかつ隣接して夫々設けられ、前
記下部電極コンタクトが前記隣接する2個の下部電極の
両方に同時に接触されるように配置されたことを特徴と
する請求項16或いは請求項17に記載の半導体記憶装
置。
18. The lower electrode is provided for each of the ferroelectric capacitors corresponding to and adjacent to the upper electrode, and the lower electrode contact is simultaneously contacted with both of the two adjacent lower electrodes. 18. The semiconductor memory device according to claim 16, wherein the semiconductor memory device is arranged in a semiconductor device.
【請求項19】 半導体基板上にトランジスタを形成す
る工程と、 前記形成されたトランジスタ上に第1の層間絶縁膜を堆
積し、平坦化する工程と、 平坦化後に強誘電体キャパシタの下部電極用の導電膜、
強誘電体膜ならびに上部電極用の導電膜を順次堆積する
工程と、 前記下部電極導電膜を対応して形成される2個の上部電
極間で細くなるパターンを持つ下部電極に形成する工程
と、 前記上部電極導電膜を強誘電体キャパシタごとに分割加
工して複数の上部電極を形成する工程と、 第2の層間絶縁膜を堆積する工程と、 この第2の層間絶縁膜に上部電極コンタクトを開口する
工程と、 前記下部電極の細くなっている部分の側面に接触するよ
うに第1のソースドレインコンタクトホールを開口して
第1のソースドレイン領域を露出せしめると同時に、上
部電極を第2のソースドレイン領域に接続させるための
第2のソースドレインコンタクトホールを開口する工程
と、 前記上部電極コンタクトホール及び前記第1、第2のソ
ースドレインコンタクトホール内に導電材料を充填する
工程と、 この導電材料を加工して配線を形成する工程と、を具備
することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
19. A step of forming a transistor on a semiconductor substrate; a step of depositing a first interlayer insulating film on the formed transistor and flattening; and a step of forming a lower electrode of a ferroelectric capacitor after flattening. Conductive film,
A step of sequentially depositing a ferroelectric film and a conductive film for an upper electrode; and a step of forming the lower electrode conductive film on a lower electrode having a pattern narrowed between two correspondingly formed upper electrodes. Forming a plurality of upper electrodes by dividing the upper electrode conductive film for each ferroelectric capacitor, depositing a second interlayer insulating film, and forming an upper electrode contact on the second interlayer insulating film. Forming a first source / drain contact hole to expose a first source / drain region so as to contact a side surface of the thinned portion of the lower electrode, Opening a second source / drain contact hole for connecting to the source / drain region; and forming the upper electrode contact hole and the first and second source / drain contact holes. A step of filling a conductive material into the Kutohoru method of manufacturing a semiconductor memory device characterized by comprising a step of forming a wiring by processing the conductive material.
【請求項20】 半導体基板上にトランジスタを形成す
る工程と、 前記トランジスタ上に第1の層間絶縁膜を堆積し、平坦
化する工程と、 平坦化後に前記トランジスタのソースドレイン領域に接
続された導電材料によるプラグを形成する工程と、 第2の層間絶縁膜を堆積する工程と、 強誘電体キャパシタの下部電極用の導電膜、強誘電体
膜、上部電極用の導電膜を堆積する工程と、 前記下部電極用の導電膜を対応して形成される上部電極
間で細くなっているパターンの下部電極に形成する工程
と、 前記上部電極用の導電膜を強誘電体キャパシタごとに分
割加工して複数の上部電極を形成する工程と、 第3の層間絶縁膜を堆積する工程と、 この第3の層間絶縁膜に上部電極コンタクトホールを開
口する工程と、 前記下部電極の細くなっている部分の側面に接触するよ
うに第1のコンタクトホールを開口し、前記プラグの少
なくとも上面を露出せしめると同時に、前記第1のコン
タクトホールに連通し上部電極を前記ソースドレイン領
域に接続させるための第2のコンタクトホールを開口せ
しめる工程と、 前記上部電極コンタクトホール及び前記第1、第2のコ
ンタクトホール内に導電材料を充填する工程と、 この導電材料を加工して配線を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
20. A step of forming a transistor on a semiconductor substrate, a step of depositing a first interlayer insulating film on the transistor and flattening the same, and a step of forming a conductive layer connected to a source / drain region of the transistor after the flattening. Forming a plug of a material, depositing a second interlayer insulating film, depositing a conductive film for a lower electrode, a ferroelectric film, and a conductive film for an upper electrode of the ferroelectric capacitor; Forming the conductive film for the lower electrode on the lower electrode in a pattern narrowed between the upper electrodes formed correspondingly; and dividing the conductive film for the upper electrode into ferroelectric capacitors. A step of forming a plurality of upper electrodes; a step of depositing a third interlayer insulating film; a step of opening an upper electrode contact hole in the third interlayer insulating film; A first contact hole is opened so as to be in contact with the side surface of the portion to be exposed, and at least an upper surface of the plug is exposed, and at the same time, an upper electrode is connected to the first contact hole to connect an upper electrode to the source / drain region. A step of opening a second contact hole; a step of filling a conductive material in the upper electrode contact hole and the first and second contact holes; a step of processing the conductive material to form a wiring; A method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising:
【請求項21】 半導体基板上にトランジスタを形成す
る工程と、 このトランジスタ上に第1の層間絶縁膜を堆積し、平坦
化する工程と、 平坦化後に前記トランジスタのソースドレイン領域に導
電材料によるプラグを形成する工程と、 第2の層間絶縁膜を堆積する工程と、 強誘電体キャパシタの下部電極用の導電膜、強誘電体
膜、上部電極用の導電膜を堆積する工程と、 前記下部電極用導電膜を上部電極に対応して強誘電体キ
ャパシタごとに分割形成する工程と、 前記上部電極用の導電膜を強誘電体キャパシタごとに分
割加工して複数の上部電極を形成する工程と、 第3の層間絶縁膜を堆積する工程と、 この第3の層間絶縁膜に上部電極コンタクトホールを開
口する工程と、 前記分割された隣接する2個の下部電極の少なくとも夫
々の側面に同時に接触するように第1のコンタクトホー
ルを開口し、前記プラグの少なくとも上面を露出せしめ
ると同時に、上部電極を前記ソースドレイン領域に接続
させるための前記第1のコンタクトホールの直上に連通
する第2のコンタクトホールを開口する工程と、 前記上部電極コンタクトホール及び前記第1、第2のコ
ンタクトホール内に導電材料を充填する工程と、 この導電材科を加工して配線を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
21. A step of forming a transistor on a semiconductor substrate, a step of depositing a first interlayer insulating film on the transistor and planarizing the same, and a plug made of a conductive material in a source / drain region of the transistor after the planarization. Forming a second interlayer insulating film; depositing a conductive film for a lower electrode, a ferroelectric film, and a conductive film for an upper electrode of a ferroelectric capacitor; Forming a plurality of upper electrodes by dividing the conductive film for each ferroelectric capacitor corresponding to the upper electrode, and forming a plurality of upper electrodes by dividing the conductive film for the upper electrode for each ferroelectric capacitor, Depositing a third interlayer insulating film; opening an upper electrode contact hole in the third interlayer insulating film; at least each side of the two adjacent divided lower electrodes A first contact hole is opened so as to simultaneously contact the surface, and at least the upper surface of the plug is exposed, and at the same time, a first electrode is communicated directly above the first contact hole for connecting an upper electrode to the source / drain region. A step of opening a second contact hole; a step of filling the upper electrode contact hole and the first and second contact holes with a conductive material; and a step of forming a wiring by processing the conductive material family. And a method for manufacturing a semiconductor memory device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6511878B1 (en) 2002-02-08 2003-01-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Manufacturing method for semiconductor device with a larger contact hole opening
JP2006157062A (en) * 2006-03-10 2006-06-15 Toshiba Corp Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP2010040977A (en) * 2008-08-08 2010-02-18 Toshiba Corp Semiconductor storage device and method of manufacturing the same

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