JP2002050701A - Merged capacitor and capacitor contact process for concave shaped stacked capacitor dram - Google Patents

Merged capacitor and capacitor contact process for concave shaped stacked capacitor dram

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JP2002050701A JP2001197112A JP2001197112A JP2002050701A JP 2002050701 A JP2002050701 A JP 2002050701A JP 2001197112 A JP2001197112 A JP 2001197112A JP 2001197112 A JP2001197112 A JP 2001197112A JP 2002050701 A JP2002050701 A JP 2002050701A
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トマス・ダブリュー・ダイヤー
L Shew Louis
ルイ・エル・シュー
L Koteki David
デービッド・エル・コテキ
J Reedensu Karl
カール・ジェイ・レーデンス
Kunkel Gerhard
ゲルハルト・クンケル
Hong Li
ホン・リー
Lim Young
ヤング・リム
Jin Paku Yon
ヨン・ジン・パク
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Infineon Technologies North America Corp
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DRAM cell which eliminates critical photolithorgraphic fabrication steps by merging stacked capacitor construction with electrical contacts, and to provide a method of fabrication thereof. SOLUTION: It is sufficient to conduct in one lithography step to form electrical contacts, because the stacked capacitors are on the same plane as bit lines and the stacked capacitors are located in a insulating material provided between the bit lines. Unlike the conventional capacitor-over-bit line(COB) DRAM cells having the capacitors on the bit lines, this DRAM cell having capacitors adjacent to the bit lines eliminates the need to have dedicated contacts in the capacitor, making it possible to realize higher capacitance with lower global topography.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、DRAM
セル内の凹形スタック型キャパシタに関し、より詳細に
は、DRAMセル内でビット線と同一平面上にあり電気
コンタクトに直接合体(merge)されたスタック型キャ
パシタに関する。
The present invention generally relates to a DRAM.
It relates to a concave stacked capacitor in a cell, and more particularly to a stacked capacitor coplanar with a bit line in a DRAM cell and merged directly with an electrical contact.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体産業の現況技術を進歩させるに
は、半導体デバイスのメモリ密度と性能を高めることが
必要である。これらの目標はしばしば、ダイナミック・
ランダム・アクセス・メモリ(RAM)デバイスをより
小さい寸法に縮小し、かつより小さい動作電圧にするこ
とによって達成される。半導体基板内および半導体基板
上に作製された複数の小型のデバイスは、非常に密接し
た間隔で配置されており、それらのパッキング密度は著
しく増大している。
BACKGROUND OF THE INVENTION Advances in the state of the art in the semiconductor industry require increasing the memory density and performance of semiconductor devices. These goals are often dynamic
This is achieved by reducing random access memory (RAM) devices to smaller dimensions and lower operating voltages. Small devices fabricated in and on semiconductor substrates are closely spaced and their packing density has increased significantly.

【0003】個々のDRAM記憶セルは、通常、単一の
金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOS−FE
T)と単一のキャパシタからなり、電子産業においてデ
ータを記憶するために広く使用されている。単一のDR
AMセルは、1ビットのデータを電荷としてキャパシタ
に蓄える。半導体基板に接触しているメタライゼーショ
ンは、コンタクト・メタライゼーションと呼ばれてい
る。MOSデバイスでは、ポリシリコン膜はMOSデバ
イスのゲートおよび相互接続に使用されるメタライゼー
ションの形であった。このコンタクト・メタライゼーシ
ョン(すなわち第1レベルの相互接続)をさらに小型化
することができない点が、DRAMを小型化する際の主
な障害になっている。
[0003] Individual DRAM storage cells typically include a single metal oxide semiconductor field effect transistor (MOS-FE).
T) and a single capacitor and are widely used for storing data in the electronics industry. Single DR
The AM cell stores 1-bit data as a charge in a capacitor. Metallization in contact with a semiconductor substrate is called contact metallization. In MOS devices, polysilicon films have been a form of metallization used for gates and interconnects in MOS devices. The inability to further reduce this contact metallization (i.e., the first level interconnect) is a major obstacle to DRAM miniaturization.

【0004】DRAMの密度が増すにつれて(1メガ以
上)、スタック型キャパシタやトレンチ型キャパシタ、
あるいはその組合せなどの薄膜キャパシタが、最小限の
スペース要件を満たそうとする試みの中で進歩してき
た。これらの設計の多くは精巧になり、一貫してかつ効
率的に製作することが難しくなってきた。
As DRAM densities have increased (over 1 meg), stacked and trench capacitors,
Alternatively, thin film capacitors, such as combinations thereof, have evolved in an attempt to meet minimum space requirements. Many of these designs have become sophisticated and difficult to manufacture consistently and efficiently.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】1つの課題は、製造コ
ストを最小限に抑え、かつデバイスの歩留りを最大限に
する、キャパシタおよび相互接続の製造方法を開発する
ことである。具体的には、フォトレジスト・マスキング
操作の回数を最小限に抑える方法を開発すること、およ
び製品歩留りを最大限にするために最大のプロセス・オ
ーバーレイ許容度を提供することが課題である。一般
に、DRAM製作では、ビット線およびノード・コンタ
クトへの導体接続を形成するために、マスク/エッチン
グ・ステップが2回行われる。さらに、厚い絶縁層を貫
くコンタクト・ホール(3よりも大きい)は高アスペク
ト比をもたらし、そのためコンタクトのエッチング・プ
ロセスが困難になり、結果的に生じるエッチング欠陥に
よってデバイスの歩留りが低下する。
One object is to develop a method of manufacturing capacitors and interconnects that minimizes manufacturing costs and maximizes device yield. Specifically, the challenge is to develop methods to minimize the number of photoresist masking operations and to provide maximum process overlay tolerance to maximize product yield. Generally, in DRAM fabrication, two mask / etch steps are performed to make conductor connections to bit lines and node contacts. In addition, contact holes (greater than 3) through the thick insulating layer provide a high aspect ratio, which makes the contact etching process difficult and reduces the yield of the device due to the resulting etching defects.

【0006】したがって、クリティカルなフォトリソグ
ラフィ・ステップの回数を減少させ、ビット線とキャパ
シタ導電性コンタクトのアスペクト比を低下させる、D
RAMセルおよび製作方法が求められている。
Therefore, the number of critical photolithography steps is reduced, and the aspect ratio of the bit line to the capacitor conductive contact is reduced,
There is a need for RAM cells and fabrication methods.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】これらおよびその他の必
要に応えるため、その目的に鑑みて、本発明は、少なく
とも1つのトランジスタを備える半導体基板を含む、半
導体メモリ・デバイスを提供する。トランジスタは、ソ
ース、ドレイン、およびゲートを備える。このデバイス
はさらに、トランジスタのアレイ上に、上面を有する第
1の絶縁層を備える。少なくとも1つの電気コンタクト
は、ソースとドレインの一方から第1の絶縁層の上面に
延びている。ビット線層は、第1の絶縁層上に第1およ
び第2のほぼ平行なビット線を含んでおり、これらのビ
ット線は間隔をあけて配置されて、前記第1のビット線
と第2のビット線の間の領域を画定し、またこのビット
線層は、これらの第1のビット線と第2のビット線の間
の領域内に少なくとも1つのスタック型キャパシタを含
む。スタック型キャパシタは、ビット線層内を通って電
気コンタクトに延びている。
SUMMARY OF THE INVENTION To meet these and other needs, and in view of that purpose, the present invention provides a semiconductor memory device that includes a semiconductor substrate having at least one transistor. The transistor has a source, a drain, and a gate. The device further comprises a first insulating layer having a top surface on the array of transistors. At least one electrical contact extends from one of the source and the drain to an upper surface of the first insulating layer. The bit line layer includes first and second substantially parallel bit lines on a first insulating layer, wherein the bit lines are spaced apart from the first bit line and the second bit line. And the bit line layer includes at least one stacked capacitor in the region between the first and second bit lines. Stacked capacitors extend through the bit line layers to electrical contacts.

【0008】本発明によれば、半導体基板上に半導体メ
モリ・デバイスを製作するための方法も提供され、この
方法は、 a)ソース、ドレイン、およびゲートを含んだ少なくと
も1つのトランジスタを含む半導体基板を提供するステ
ップと、 b)前記トランジスタ上に、上面を有する第1の絶縁層
を付着させるステップと、 c)前記ソースと前記ドレインの一方から前記第1の絶
縁層を通ってこの第1の絶縁層の上面まで延びる、少な
くとも1つの電気コンタクトを形成するステップと、 d)前記第1の絶縁層上に、前記第1のビット線と前記
第2のビット線の間にある領域が画定されるように間隔
をあけて配置されたほぼ平行な第1および第2のビット
線を含むビット線層を形成するステップと、 e)前記第1のビット線と前記第2のビット線の間の前
記領域内に、このビット線層内を通って前記電気コンタ
クトまで延びる少なくとも1つのスタック型キャパシタ
を形成するステップとを含む。
According to the present invention, there is also provided a method for fabricating a semiconductor memory device on a semiconductor substrate, the method comprising: a) a semiconductor substrate including at least one transistor including a source, a drain, and a gate. B) depositing a first insulating layer having a top surface on the transistor; and c) passing the first insulating layer from one of the source and the drain through the first insulating layer. Forming at least one electrical contact extending to a top surface of an insulating layer; d) defining an area on the first insulating layer between the first bit line and the second bit line. Forming a bit line layer including substantially parallel first and second bit lines spaced apart from each other; e) forming the first bit line and the second bit line; The area between the Tsu DOO lines, and forming at least one stacked capacitor extends to the electrical contacts through the bit line layer.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】次に、ビット線と同一平面上に形
成されて電気コンタクトに合体されたスタック型キャパ
シタを有する高密度DRAMセル構造を作り出すのに使
用される製作プロセスを、詳細に示す。本発明で述べる
DRAMデバイスは、Nチャネル・トランスファー・ゲ
ート・トランジスタからなる。望むなら、本発明を用い
て、Pチャネル・トランスファー・ゲート・トランジス
タからなるDRAMセルを作り出すこともできる。これ
は、P型半導体基板内にNウェル領域を作り出し、この
半導体基板内のポリサイド・ゲート構造同士の間にP型
のソース領域およびドレイン領域を作り出すことによっ
て実現することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The fabrication process used to create a high density DRAM cell structure having a stacked capacitor formed flush with the bit lines and integrated with electrical contacts will now be described in detail. . The DRAM device described in the present invention comprises an N-channel transfer gate transistor. If desired, the invention can be used to create DRAM cells consisting of P-channel transfer gate transistors. This can be achieved by creating an N-well region in the P-type semiconductor substrate and creating P-type source and drain regions between the polycide gate structures in the semiconductor substrate.

【0010】図1は、DRAMセルに不可欠な要素を表
す電気回路を示す。これらはスイッチング・トランジス
タであり、一般にはドレインD、ソースS、およびゲー
トGを有するMOS FETである。このトランジスタ
には、記憶キャパシタC、ワード線WL、およびビット
線BLが関連付けられている。このような複数の構造
は、相互接続されて基板上のパターンに沿って配列して
おり、この基板の外側からビット線およびワード線のア
レイを介してアクセス可能である。
FIG. 1 shows an electrical circuit representing the essential elements of a DRAM cell. These are switching transistors, typically MOS FETs having a drain D, a source S, and a gate G. A storage capacitor C, a word line WL, and a bit line BL are associated with this transistor. Such structures are interconnected and arranged along a pattern on a substrate, accessible from outside the substrate via an array of bit lines and word lines.

【0011】図2は、本発明に従って構成されたそのよ
うなDRAMセルのアレイを含む、基板10の上面図で
あり、これを使って本発明の説明を行う。複数の平行な
ビット線36、BL1、BL2、BL3が、互いに規則
正しい間隔で配列された状態で示されている。ビット線
36のアレイに直角に延びるワード線16の第2のアレ
イWL1〜WL4は、ビット線層の下に示されている。
ワード線層は、ビット線層から間隔をあけて配置されて
絶縁され、その結果、ワード線とビット線が交差する部
分では、これらの線の間に電気コンタクトが存在しなく
なる。ビット線とワード線の間のスペースには、複数の
記憶キャパシタ42が示されている。
FIG. 2 is a top view of a substrate 10 including such an array of DRAM cells constructed in accordance with the present invention, with which the present invention will be described. A plurality of parallel bit lines 36, BL1, BL2, BL3 are shown arranged at regular intervals from one another. A second array of word lines WL1-WL4 extending perpendicular to the array of bit lines 36 is shown below the bit line layer.
The word line layer is spaced and insulated from the bit line layer so that at the intersection of the word line and the bit line, there is no electrical contact between the lines. A plurality of storage capacitors 42 are shown in the space between the bit lines and the word lines.

【0012】その最も単純な形では、各DRAMセル用
のスイッチング・トランジスタは、黒い破線によって境
界がおおよそ区切られた基板10の活性領域45内に形
成される。この活性領域内には、トランジスタのドレイ
ン、ゲート、およびソースがある。コネクタ32は、ビ
ット線36からトランジスタのソースまで延びている。
キャパシタ42は、以下に述べるように、トランジスタ
のドレインに接続している。
In its simplest form, the switching transistor for each DRAM cell is formed in an active region 45 of the substrate 10 approximately delimited by a dashed black line. Within this active region is the drain, gate, and source of the transistor. Connector 32 extends from bit line 36 to the source of the transistor.
Capacitor 42 is connected to the drain of the transistor, as described below.

【0013】図3は、本発明の代替実施形態であり、2
つのキャパシタが交互に同じビット線に接続することが
できるが、これは高密度DRAMセル構造でより一般的
なことである。このような場合、太線で示される活性領
域43は、第2のキャパシタまで延びている。以下によ
り詳細に示すように、この第2のキャパシタをビット線
に接続するため、共通ソース構造を有する第2のトラン
ジスタが使用される。
FIG. 3 shows an alternative embodiment of the present invention,
Two capacitors can be alternately connected to the same bit line, which is more common in high density DRAM cell structures. In such a case, the active region 43 indicated by a thick line extends to the second capacitor. As shown in more detail below, a second transistor having a common source structure is used to connect this second capacitor to the bit line.

【0014】次に図4を参照すると、記憶キャパシタを
形成する前の状態の、本発明に従って構成された基板上
の単一のDRAMセルの概略立面図が示されている。一
般に半導体基板である基板10上には、周知の技法によ
り、ソース領域20、ドレイン領域12、およびゲート
構造15を有するスイッチング・トランジスタが形成さ
れている。ゲート構造は、ワード線16に接続されたゲ
ート電極14を含む。一般に、窒化ケイ素の側壁スペー
サ17もゲート構造の一部として含まれる。熱酸化物層
11およびドープしたポリシリケート層13も基板の一
部として含めることができる。
Referring now to FIG. 4, there is shown a schematic elevational view of a single DRAM cell on a substrate constructed in accordance with the present invention, prior to forming a storage capacitor. A switching transistor having a source region 20, a drain region 12, and a gate structure 15 is formed on a substrate 10, which is typically a semiconductor substrate, by well-known techniques. The gate structure includes a gate electrode 14 connected to a word line 16. In general, sidewall spacers 17 of silicon nitride are also included as part of the gate structure. Thermal oxide layer 11 and doped polysilicate layer 13 can also be included as part of the substrate.

【0015】トランジスタは、その上に3,000Å〜
10,000Åの間の厚さで付着されたゲート構造間の
領域を埋める第1の絶縁層22で覆われている。第1の
絶縁層22は、ホウリンケイ酸ガラス(BPSG)な
ど、絶縁材料を含むことができる。第1の絶縁層22は
化学的機械研磨(CMP)によって平坦化され、その結
果、第1の上面27が形成される。
The transistor has an additional 3,0003 ,
It is covered with a first insulating layer 22 filling the area between the deposited gate structures with a thickness of between 10,000 °. The first insulating layer 22 can include an insulating material, such as borosilicate glass (BPSG). The first insulating layer 22 is planarized by chemical mechanical polishing (CMP), so that a first upper surface 27 is formed.

【0016】さらに図4を参照すると、次にフォトリソ
グラフィと異方性RIEの手順によって電気コンタクト
28が形成される。C28−CF4−CHF3などのRI
E腐食剤を使用して選択的にBPSG層22および酸化
物層11を除去し、それによって電気コンタクト・バイ
アを形成する。これらのバイアは面積が約0.1μm×
0.1μmであり、約0.2μm間隔で配置されてい
る。次いでN型の不純物でドープしたポリシリコンを付
着させてコンタクト・バイアを埋め、それによって電気
コンタクト28を形成する。ドープしたポリシリコン
は、第1の上面27までCMPによって平坦化される。
これらの電気コンタクト28は、最終的に、記憶キャパ
シタ電極に直接接続することになる。この構造では、記
憶キャパシタはスタック型キャパシタ構造であり、コン
タクトはその底部電極に接続する。あるいは、コンタク
ト28は、ビット線コンタクト32に接続することもで
きる。したがって本発明のDRAMセルは、電気コンタ
クト28を形成する際、1回のフォトリソグラフィおよ
びRIEエッチング・ステップで、キャパシタから基板
までの電気接続を提供する。
Still referring to FIG. 4, an electrical contact 28 is then formed by photolithography and anisotropic RIE procedures. RI, such as C 2 F 8 -CF 4 -CHF 3
The BPSG layer 22 and the oxide layer 11 are selectively removed using an E etchant, thereby forming electrical contact vias. These vias have an area of about 0.1 μm ×
0.1 μm, and are arranged at intervals of about 0.2 μm. The contact vias are then filled by depositing polysilicon doped with N-type impurities, thereby forming electrical contacts 28. The doped polysilicon is planarized by CMP to the first upper surface 27.
These electrical contacts 28 will ultimately connect directly to the storage capacitor electrodes. In this structure, the storage capacitor is a stacked capacitor structure, with the contacts connecting to its bottom electrode. Alternatively, contact 28 can be connected to bit line contact 32. Thus, the DRAM cell of the present invention provides an electrical connection from the capacitor to the substrate in a single photolithography and RIE etching step when forming the electrical contact 28.

【0017】電気コンタクトを形成した後、第1の上面
27を、厚さ200Å〜3000Åの第2の絶縁層30
でキャッピングする。この第2の絶縁層により、第2の
上面31が提供される。第2の絶縁層は、テトラエトキ
シシラン(TEOS)やBPSGなど、任意の絶縁材料
を含むことができる。次いでイオン注入を行って、ソー
ス領域20とドレイン領域12を高濃度にドープする。
After the electrical contacts have been formed, the first top surface 27 is covered with a second insulating layer 30 having a thickness of 200-3000 °.
Capping with This second insulating layer provides a second top surface 31. The second insulating layer can include any insulating material, such as tetraethoxysilane (TEOS) or BPSG. Next, ion implantation is performed to dope the source region 20 and the drain region 12 with a high concentration.

【0018】第2の絶縁層30上に、ビット線コンタク
ト32を形成する。フォトリソグラフィと異方性の反応
性イオン・エッチングにより、ビット線コンタクト・バ
イアを形成する。このバイアのエッチングは、第2の上
面31から第2の絶縁層30を通って第1の上面27に
達する。バイアは、基板内のソース領域20へ延びる電
気コンタクト28の1つに接続される。ビット線コンタ
クト・バイアは、面積が約0.1μm×0.1μmであ
り、活動ワード線16間の電気コンタクトに接続する。
A bit line contact 32 is formed on the second insulating layer 30. Bit line contact vias are formed by photolithography and anisotropic reactive ion etching. The etching of the via reaches the first upper surface 27 from the second upper surface 31 through the second insulating layer 30. The via is connected to one of the electrical contacts 28 extending to the source region 20 in the substrate. The bit line contact vias are approximately 0.1 μm × 0.1 μm in area and connect to the electrical contacts between the active word lines 16.

【0019】後続のフォトリソグラフィおよび異方性エ
ッチング・ステップで、アレイ領域の外側に支持バイア
34が形成される。支持バイア34は、最終的にビット
線をDRAMセルの感度増幅領域に接続する。この支持
バイア34は、第2の上面31から第2の絶縁層30を
通りさらに第1絶縁層22中を下方に延びている。ビッ
ト線コンタクト32と支持バイア34は共に第2の上面
31からエッチングされるが、支持バイア34は、ビッ
ト線コンタクト・バイア32よりも相当深くエッチング
しなければならないので、これらのバイアは別々のエッ
チング・ステップでエッチングされる。
Subsequent photolithography and anisotropic etching steps form support vias 34 outside the array area. Support vias 34 ultimately connect the bit lines to the sensitivity amplification regions of the DRAM cell. The support via 34 extends downward from the second upper surface 31 through the second insulating layer 30 and further into the first insulating layer 22. The bit line contacts 32 and the support vias 34 are both etched from the second top surface 31, but since the support vias 34 must be etched much deeper than the bit line contact vias 32, these vias are separately etched. -Etched in steps.

【0020】さらに図4を参照すると、エッチングされ
たビット線コンタクト・バイア32と支持バイア34の
内部に導電性材料が付着される。導電性材料でこのバイ
アを充填して、導電層36を形成する。導電層36は、
厚さ1,000Å〜3,000Åでよく、CVD(化学
的気相成長法)、LPCVD(低圧気相成長法)、また
は当技術分野で知られているその他の付着プロセスを経
て付着させることができる。導電性材料は、タングステ
ン(W)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、鉛(P
b)、イリジウム(Ir)、金(Au)、ロジウム(R
h)、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)、銀
(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、または
これらの合金および混合物でよい。導電性材料はタング
ステンであることが好ましい。
Still referring to FIG. 4, a conductive material is deposited inside the etched bit line contact vias 32 and support vias 34. The via is filled with a conductive material to form a conductive layer 36. The conductive layer 36
It may be 1,000 to 3,000 mm thick and may be deposited via CVD (chemical vapor deposition), LPCVD (low pressure vapor deposition) or other deposition processes known in the art. it can. The conductive material is tungsten (W), platinum (Pt), palladium (Pd), lead (P
b), iridium (Ir), gold (Au), rhodium (R
h), ruthenium (Ru), molybdenum (Mo), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), or alloys and mixtures thereof. Preferably, the conductive material is tungsten.

【0021】さらに図4を参照すると、導電層36上に
は、CVD、LPCVD、または当技術分野で知られて
いる任意の付着プロセスにより、窒化物層38が厚さ1
00Å〜1,000Åに付着されている。窒化物層38
および導電層は、フォトリソグラフィおよび異方性RI
Eによりエッチングされて、ビット線を形成する。エッ
チングされたビット線はほぼ平行であり、その幅は約
0.1μmである。ビット線を配列させることによっ
て、各ビット線間にスペースが画定される。各ビット線
間のスペースは、約0.1μmである。窒化物側壁スペ
ーサ(図2に符号41で示す)は、従来の方法によって
ビット線の側面に形成される。
Still referring to FIG. 4, a nitride layer 38 having a thickness of 1 is formed on conductive layer 36 by CVD, LPCVD, or any deposition process known in the art.
Attached between 00 and 1,000. Nitride layer 38
And the conductive layer are formed by photolithography and anisotropic RI
Etched by E to form bit lines. The etched bit lines are substantially parallel and have a width of about 0.1 μm. By arranging the bit lines, a space is defined between each bit line. The space between each bit line is about 0.1 μm. Nitride sidewall spacers (shown at 41 in FIG. 2) are formed on the side surfaces of the bit lines by conventional methods.

【0022】ビット線36およびビット線側壁を形成し
た後、ビット線間およびビット線の上方に、共形層とし
て第3の絶縁層40を付着させる。第3の絶縁層は、B
PSG、TEOS、スピン・オン・ガラス(SOG)、
または有機ポリマーでよい。第3の絶縁層40は化学的
機械研磨(CMP)を使用して平坦化され、キャパシタ
・キャビティは、従来のフォトリソグラフィ・プロセス
および異方性RIEプロセスによって、ビット線間の絶
縁材料中に形成される。
After forming the bit lines 36 and the bit line side walls, a third insulating layer 40 is deposited as a conformal layer between and above the bit lines. The third insulating layer is B
PSG, TEOS, spin-on-glass (SOG),
Alternatively, it may be an organic polymer. The third insulating layer 40 is planarized using chemical mechanical polishing (CMP) and the capacitor cavities are formed in the insulating material between the bit lines by conventional photolithographic and anisotropic RIE processes. Is done.

【0023】図5は、所定位置に記憶キャパシタを有す
る本発明によるDRAM構造を、概略立面図で示す。前
に述べたように、このキャパシタはスタック型キャパシ
タである。キャパシタ・キャビティは、その開口がビッ
ト線36の上面と同一平面上にあるように形成すること
ができる。あるいは、キャパシタ・キャビティは、その
開口が図5に示すように、ビット線層40上に付着され
た層と同一平面上にあるように形成することができる。
このキャパシタ開口は、ビット線間の領域内に位置決め
される。ビット線間のスペーシングは、キャパシタ・キ
ャビティを形成するのに利用可能な絶縁材料の領域を決
定する。キャパシタ・キャビティ42は、デバイスの上
面から延びてビット線層および第2の絶縁層30を通
り、第1の上面27の電気コンタクト28に至るように
形成される。このキャパシタ・キャビティ42は、電気
コンタクト28にほぼ整合している。キャパシタ・キャ
ビティの寸法は、ビット線間のスペースによってある程
度決定される。キャパシタ・キャビティは、ビット線お
よび窒化物側壁が損傷を受けていないそのままの状態
で、絶縁材料がエッチングされるように形成される。キ
ャパシタ・キャビティの寸法は、面積が0.02μm2
〜0.05μm2でよく、深さが0.1μm〜1.0μ
mでよい。キャパシタ・キャビティの寸法は、面積約
0.3μm2、深さ0.2μmとすることが好ましい。
FIG. 5 shows a schematic elevational view of a DRAM structure according to the present invention having a storage capacitor in place. As mentioned earlier, this capacitor is a stacked capacitor. The capacitor cavity can be formed such that its opening is flush with the top surface of bit line 36. Alternatively, the capacitor cavity can be formed such that its opening is flush with the layer deposited on bit line layer 40, as shown in FIG.
This capacitor opening is positioned in the region between the bit lines. The spacing between the bit lines determines the area of insulating material available to form a capacitor cavity. A capacitor cavity 42 is formed extending from the top surface of the device, through the bit line layer and the second insulating layer 30, and to the electrical contact 28 on the first top surface 27. This capacitor cavity 42 is substantially aligned with the electrical contact 28. The size of the capacitor cavity is determined in part by the space between the bit lines. The capacitor cavity is formed such that the insulating material is etched while the bit lines and nitride sidewalls remain intact. The dimensions of the capacitor cavity are 0.02 μm 2
~ 0.05μm 2 , depth 0.1μm ~ 1.0μ
m. The dimensions of the capacitor cavity are preferably about 0.3 μm 2 in area and 0.2 μm in depth.

【0024】第3の絶縁層40上およびキャパシタ・キ
ャビティ内には拡散障壁層44が付着される。障壁層
は、厚さ200Åであることが好ましく、TiN、Ta
N、TaSiN、WN、AlN、TiAlN、GaN、
AlGaN、RuO2、IrO2、Re23などの導体を
含む。導電性電極材料46の層は、拡散障壁層上に共形
的に付着されている。導電性電極材料には、Pt、P
d、Ir、Au、Rh、Ru、Mo、これらの合金や組
合せを含む、任意の貴金属が含まれる。導電性材料は、
Ag、Cu、Al、それらの合金や組合せ金属などの金
属も含むことができる。導電層は、全て拡散障壁層から
なるものでよい。導電性電極材料の層は、厚さ約100
Å〜500Åでよく、好ましくは約300Åである。導
電性電極材料46はフォトレジストで被覆され、フォト
リソグラフィによりパターニングされる。導電性電極材
料46および拡散障壁層44は、キャパシタ・キャビテ
ィの外側が第3の絶縁層40までエッチ・バックされ
る。キャパシタ・キャビティ領域からフォトレジストを
除去し、残りの導電性電極材料46および障壁層材料を
第3の絶縁層40の表面と一致するまでエッチ・バック
する。導電性電極材料および拡散障壁材料のエッチ・バ
ックが原因となって、スタック型キャパシタの底部電極
46および障壁層44は、このスタック型キャパシタの
「U」字形の内部にリセス形成される。
A diffusion barrier layer 44 is deposited over the third insulating layer 40 and within the capacitor cavity. The barrier layer is preferably 200 ° thick, TiN, Ta
N, TaSiN, WN, AlN, TiAlN, GaN,
It includes conductors such as AlGaN, RuO 2 , IrO 2 , and Re 2 O 3 . A layer of conductive electrode material 46 is conformally deposited on the diffusion barrier layer. Pt, P
Any noble metal, including d, Ir, Au, Rh, Ru, Mo, alloys and combinations thereof, is included. The conductive material is
Metals such as Ag, Cu, Al, their alloys and combination metals can also be included. The conductive layers may all be composed of diffusion barrier layers. The layer of conductive electrode material has a thickness of about 100
It may be between Å and 500Å, preferably about 300Å. The conductive electrode material 46 is covered with a photoresist and is patterned by photolithography. The conductive electrode material 46 and the diffusion barrier layer 44 are etched back to the third insulating layer 40 outside the capacitor cavity. The photoresist is removed from the capacitor cavity area, and the remaining conductive electrode material 46 and barrier layer material are etched back until they match the surface of the third insulating layer 40. Due to the etch back of the conductive electrode material and the diffusion barrier material, the bottom electrode 46 and the barrier layer 44 of the stacked capacitor are recessed inside the "U" of the stacked capacitor.

【0025】キャパシタ誘電体48の層は、第3の絶縁
層40上およびキャパシタ・キャビティ内に共形的に付
着され、底部電極46を覆う。キャパシタ誘電層の等価
酸化物厚さは20Å〜200Åであり、(Ba、Sr
(TiO3))、BaTiO3、SrTiO3、PbZr
TiO3、PbZrO3、PbLaTiO3、SrBiT
aO3などの誘電率の高い材料を含むことが好ましい。
A layer of capacitor dielectric 48 is conformally deposited on third insulating layer 40 and within the capacitor cavity and covers bottom electrode 46. The equivalent oxide thickness of the capacitor dielectric layer is between 20 ° and 200 ° and (Ba, Sr
(TiO 3 )), BaTiO 3 , SrTiO 3 , PbZr
TiO 3 , PbZrO 3 , PbLaTiO 3 , SrBiT
It is preferable to include a material having a high dielectric constant such as aO 3 .

【0026】次に、別の導電性電極材料50の層をキャ
パシタ誘電体48上に付着させ、キャパシタ・キャビテ
ィ内の残りのスペースを埋める。上部電極50を平坦化
して、スタック型キャパシタ構造を画定する。
Next, another layer of conductive electrode material 50 is deposited over capacitor dielectric 48 to fill the remaining space in the capacitor cavity. The upper electrode 50 is planarized to define a stacked capacitor structure.

【0027】DRAMセルは、このセルの感度増幅領域
への接続を形成するのに必要な、追加の従来の製作ステ
ップにより完成する。これらのステップは図面に示され
ていない。
The DRAM cell is completed by the additional conventional fabrication steps required to make a connection to the sensitivity-amplified region of the cell. These steps are not shown in the drawing.

【0028】前述のように、2つのトランジスタを介し
て交互にビット線に接続された2つの記憶キャパシタを
提供することが、しばしば望まれる。図6は、この特徴
を備えたDRAMセル構造を概略立面図で示すものであ
る。
As mentioned above, it is often desirable to provide two storage capacitors connected alternately to a bit line via two transistors. FIG. 6 shows a schematic elevation view of a DRAM cell structure having this feature.

【0029】図6に示すように、それぞれソース20お
よびドレイン12を有する複数のスイッチング・トラン
ジスタがある。しかしこの構造では、2つの隣接するト
ランジスタSW1、SW2が共通ソース20'を共用
し、この共通ソース20'が、電気コンタクト28を介
してビット線36に接続されている。この配置では、S
W1またはSW2を活動化することにより、2つの記憶
キャパシタC1およびC2のどちらかへのアクセスが可
能になる。
As shown in FIG. 6, there are a plurality of switching transistors each having a source 20 and a drain 12. However, in this configuration, two adjacent transistors SW1, SW2 share a common source 20 ', which is connected to bit line 36 via electrical contact 28. In this arrangement, S
Activating W1 or SW2 allows access to either of the two storage capacitors C1 and C2.

【0030】図3に示すデバイスの上面図を用いて、ビ
ット線36、ワード線16、キャパシタ42、およびビ
ット線コンタクト32の編成を説明することができる。
ビット線コンタクト32は、ビット線をソース領域に接
続する役割をする。各ソース領域20は、少なくとも1
本の活動ワード線に関連付けられている。ビット線コン
タクトにより、ビット線からの信号でそれぞれの記憶キ
ャパシタを活動化し読み取ることが可能になる。基板の
分離領域上には形成されていない任意のデバイス領域
は、デバイスの活性領域と呼ばれている。代表的な活性
領域43には、2つのキャパシタ(C1およびC2)、
2本の活動ワード線(WL2およびWL3)、ビット線
(BL2)、およびビット線コンタクト32がある。活
性領域43では、C1に蓄えられた電荷がWL2を通っ
てBL2へゲートされ、ビット線コンタクト32によっ
て接続される。同じビット線コンタクトがBL2をWL
3ゲートに接続して、C2に蓄えられた電荷を読み取
る。
The organization of the bit lines 36, word lines 16, capacitors 42, and bit line contacts 32 can be described with reference to the top view of the device shown in FIG.
Bit line contact 32 serves to connect the bit line to the source region. Each source region 20 has at least one
Book activity associated with word line. The bit line contacts allow each storage capacitor to be activated and read with a signal from the bit line. Any device area not formed on the isolation area of the substrate is called the active area of the device. A typical active region 43 includes two capacitors (C1 and C2),
There are two active word lines (WL2 and WL3), bit line (BL2), and bit line contacts 32. In the active region 43, the charge stored in C1 is gated to BL2 through WL2 and connected by the bit line contact 32. The same bit line contact connects BL2 to WL
3 Connected to the gate to read the charge stored in C2.

【0031】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
In summary, the following matters are disclosed regarding the configuration of the present invention.

【0032】(1)i)ソース、ドレイン、およびゲー
トを備える少なくとも1つのトランジスタを含む基板
と、 ii)前記トランジスタを覆い、上面を有する第1の絶
縁層と、 iii)前記ソースと前記ドレインの一方から第1の絶
縁層の上面に延びる、少なくとも1つの電気コンタクト
と、 iv)前記第1の絶縁層を覆い、ビット線間にある領域
が画定されるように間隔をあけて配置された、ほぼ平行
な第1のビット線と第2のビット線を含むビット線層
と、 v)前記第1のビット線と前記第2のビット線の間の前
記領域内にあり、ビット線層を通って前記電気コンタク
トに延びる少なくとも1つのスタック型キャパシタとを
備える半導体メモリ・デバイス。 (2)ビット線層と第1の絶縁層との間に第2の絶縁層
をさらに含み、ビット線プラグが前記第2の絶縁層を通
って前記電気コンタクトの1つに延びる上記(1)に記
載の半導体メモリ・デバイス。 (3)第2の絶縁層が、ホウリンケイ酸ガラス、テトラ
エトシロキサン、またはこれらの任意の組合せを含む上
記(2)に記載の半導体メモリ・デバイス。 (4)前記ビット線のそれぞれが、側壁と、前記側壁上
の窒化ケイ素スペーサとを含む上記(1)に記載の半導
体メモリ・デバイス。 (5)ビット線層上に第3の絶縁層をさらに含み、スタ
ック型キャパシタが第3の絶縁層およびビット線層を通
って延びる上記(1)に記載の半導体メモリ・デバイ
ス。 (6)第3の絶縁層がホウリンケイ酸ガラスを含む上記
(5)に記載の半導体メモリ・デバイス。 (7)ソースおよびドレインが基板内に形成されている
上記(1)に記載の半導体メモリ・デバイス。 (8)第1の絶縁層がホウリンケイ酸ガラスを含む上記
(1)に記載の半導体メモリ・デバイス。 (9)コンタクトがドープしたポリシリコンを含む上記
(1)に記載の半導体メモリ・デバイス。 (10)第1および第2のビット線がタングステンを含
む上記(1)に記載の半導体メモリ・デバイス。 (11)半導体基板上に半導体メモリ・デバイスを製作
する方法であって、 a)ソース、ドレイン、およびゲートを備える少なくと
も1つのトランジスタを含む半導体基板を提供するステ
ップと、 b)前記トランジスタ上に、上面を有する第1の絶縁層
を付着させるステップと、 c)前記ソースと前記ドレインの一方から前記第1の絶
縁層を通って第1の絶縁層の上面に延びる、少なくとも
1つの電気コンタクトを形成するステップと、 d)前記第1の絶縁層上に、ビット線間にある領域が画
定されるように間隔をあけて配置されたほぼ平行な第1
のビット線と第2のビット線を含むビット線層を形成す
るステップと、 e)前記第1のビット線と前記第2のビット線の間の前
記領域内に、ビット線層を通って前記電気コンタクトに
延びる少なくとも1つのスタック型キャパシタを形成す
るステップとを含む方法。 (12)a)前記半導体基板上に、ソース、ドレイン、
およびゲートを備える少なくとも1つのトランジスタを
提供するステップと、 b)前記トランジスタを取り囲む側壁スペーサおよびキ
ャップを形成するステップと、 c)トランジスタ上に第1の絶縁層を付着させるステッ
プと、 d)前記ソースと前記ドレインの少なくとも一方から第
1の絶縁層の上面に延びる、少なくとも1つのコンタク
トを形成するステップと、 e)前記第1の絶縁層およびキャップを平坦化し、第1
の上面を形成するステップと、 f)フォトリソグラフィおよびエッチングを使用して基
板から第1の上面に延びるコンタクト・バイアを形成
し、ドープしたポリシリコン層を付着させ、前記コンタ
クト・バイアをドープしたポリシリコンで充填し、ドー
プしたポリシリコン層を第1の上面まで平坦化すること
により、第1の絶縁層内に少なくとも1つの電気コンタ
クトを設けるステップと、 g)第1の上面に第2の絶縁層を付着させ、第2の上面
を形成するステップと、 h)フォトリソグラフィおよびエッチングを使用して、
コンタクトから第2の上面に延びるビット線コンタクト
・バイアを形成し、かつ基板から第2の上面に延びる支
持バイアを形成し、第1の金属層を付着させ、前記ビッ
ト線コンタクト・バイアおよび前記支持バイアを金属材
料で充填することにより、少なくとも1つのビット線コ
ンタクトおよび支持コンタクトを形成するステップと、 i)フォトリソグラフィを使用して、第1の金属層上に
第1の窒化物層を付着させ、窒化物層および第1の金属
層をエッチングしてビット線を画定し、ビット線の少な
くとも片側に窒化物側壁スペーサを形成することによっ
て、少なくとも1本のビット線を形成するステップと、 j)第3の絶縁層を付着させて、第3の上面を形成する
ステップと、 k)フォトリソグラフィを使用し、ビット線間に形成さ
れ第3の上面から第2および第3の絶縁層を通って第1
の上面に延びるキャパシタ・キャビティをエッチング
し、拡散障壁層を付着させ、第1の電極層を付着させ、
前記障壁層および第1の電極層をエッチングして第3の
上面から障壁層および第1の電極層を除去し、ノード電
極を画定し、キャパシタ誘電層を付着させ、第2の電極
層を付着させて第2の電極層をエッチングし、接地電極
を画定することによって1組の凹形スタック型キャパシ
タを形成するステップとを含む、上記(11)に記載の
半導体メモリ・デバイスを製作する方法。
(1) i) a substrate including at least one transistor having a source, a drain, and a gate; ii) a first insulating layer covering the transistor and having an upper surface; At least one electrical contact extending from one side to a top surface of the first insulating layer; iv) spaced over the first insulating layer so as to define a region between the bit lines; A bit line layer including a first bit line and a second bit line that are substantially parallel; and v) in the region between the first bit line and the second bit line and passing through the bit line layer. At least one stacked capacitor extending to said electrical contact. (2) further comprising a second insulating layer between the bit line layer and the first insulating layer, wherein the bit line plug extends through the second insulating layer to one of the electrical contacts; A semiconductor memory device according to claim 1. (3) The semiconductor memory device according to (2) above, wherein the second insulating layer includes borosilicate glass, tetraethoxysiloxane, or any combination thereof. (4) The semiconductor memory device according to (1), wherein each of the bit lines includes a sidewall and a silicon nitride spacer on the sidewall. (5) The semiconductor memory device according to (1), further including a third insulating layer on the bit line layer, wherein the stacked capacitor extends through the third insulating layer and the bit line layer. (6) The semiconductor memory device according to (5), wherein the third insulating layer includes borosilicate glass. (7) The semiconductor memory device according to (1), wherein the source and the drain are formed in the substrate. (8) The semiconductor memory device according to (1), wherein the first insulating layer includes borosilicate glass. (9) The semiconductor memory device according to (1), wherein the contact includes doped polysilicon. (10) The semiconductor memory device according to (1), wherein the first and second bit lines include tungsten. (11) A method for fabricating a semiconductor memory device on a semiconductor substrate, the method comprising: a) providing a semiconductor substrate including at least one transistor having a source, a drain, and a gate; Depositing a first insulating layer having a top surface; c) forming at least one electrical contact extending from one of the source and the drain through the first insulating layer to a top surface of the first insulating layer. D) on the first insulating layer, substantially parallel first spaced apart regions defining a region between the bit lines.
Forming a bit line layer including a bit line and a second bit line; and e) passing through the bit line layer into the region between the first bit line and the second bit line. Forming at least one stacked capacitor extending to the electrical contact. (12) a) On the semiconductor substrate, a source, a drain,
Providing at least one transistor having a gate and a gate; b) forming sidewall spacers and a cap surrounding the transistor; c) depositing a first insulating layer on the transistor; d) the source. Forming at least one contact extending from at least one of the drains to a top surface of the first insulating layer; e) planarizing the first insulating layer and the cap;
F) forming contact vias extending from the substrate to the first top surface using photolithography and etching, depositing a doped polysilicon layer, and filling the contact vias with doped poly. Providing at least one electrical contact in the first insulating layer by planarizing the silicon-filled and doped polysilicon layer to the first upper surface; and g) a second insulating layer on the first upper surface. Depositing a layer to form a second top surface; and h) using photolithography and etching.
Forming a bit line contact via extending from the contact to the second upper surface and forming a support via extending from the substrate to the second upper surface, depositing a first metal layer, the bit line contact via and the support; Forming at least one bit line contact and a support contact by filling the via with a metal material; and i) depositing a first nitride layer on the first metal layer using photolithography. Forming at least one bit line by etching the nitride layer and the first metal layer to define a bit line and forming a nitride sidewall spacer on at least one side of the bit line; j) Depositing a third insulating layer to form a third top surface; and k) forming between the bit lines using photolithography. 3 of the upper surface through the second and third insulating layers first
Etching a capacitor cavity extending over the top surface of the substrate, depositing a diffusion barrier layer, depositing a first electrode layer,
Etching the barrier layer and the first electrode layer to remove the barrier layer and the first electrode layer from the third top surface, define a node electrode, deposit a capacitor dielectric layer, and deposit a second electrode layer; Forming a set of concave stacked capacitors by etching the second electrode layer and defining a ground electrode.

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

【図1】DRAMセルの電気等価物を示す図である。FIG. 1 shows an electrical equivalent of a DRAM cell.

【図2】トランジスタが形成される活性領域の相対的位
置、メモリ・デバイスを構成するキャパシタとビット線
およびワード線の位置を示す、本発明によるデバイスの
上面図である。
FIG. 2 is a top view of the device according to the present invention, showing the relative positions of the active regions where the transistors are formed, the positions of the capacitors and bit lines and word lines that make up the memory device.

【図3】トランジスタが形成される活性領域の相対的位
置、メモリ・デバイスを構成するキャパシタとビット線
およびワード線の位置を示す、本発明の代替実施形態に
よるデバイスの上面図である。
FIG. 3 is a top view of a device according to an alternative embodiment of the present invention, showing the relative locations of the active regions in which the transistors are formed, the locations of the capacitors and bit lines and word lines that make up the memory device.

【図4】完全なデバイスの生産プロセス中に記憶装置を
形成するトランジスタを含む基板を示す、本発明による
メモリ記憶装置の概略立面図である。
FIG. 4 is a schematic elevation view of a memory storage device according to the present invention, showing a substrate including transistors forming the storage device during a complete device production process.

【図5】構造が完成した後の図4の構造を示す図であ
る。
FIG. 5 shows the structure of FIG. 4 after the structure is completed.

【図6】本発明によるDRAM構造の代替実施形態を示
す図である。
FIG. 6 illustrates an alternative embodiment of the DRAM structure according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 11 酸化物層 12 ドレイン領域 14 ゲート電極 16 ワード線 17 側壁スペーサ 20 ソース領域 22 第1の絶縁層 28 電気コンタクト 30 第2の絶縁層 32 ビット線コンタクト、ビット線コンタクト・バイ
ア 34 支持バイア 36 ビット線、導電層 38 窒化物層 40 ビット線層 42 記憶キャパシタ、キャパシタ・キャビティ 43 活性領域 44 拡散障壁層 45 活性領域 46 導電性電極材料、底部電極 48 キャパシタ誘電体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 Oxide layer 12 Drain region 14 Gate electrode 16 Word line 17 Side wall spacer 20 Source region 22 First insulating layer 28 Electrical contact 30 Second insulating layer 32 Bit line contact, bit line contact via 34 Support via 36 Bit line, conductive layer 38 nitride layer 40 bit line layer 42 storage capacitor, capacitor cavity 43 active region 44 diffusion barrier layer 45 active region 46 conductive electrode material, bottom electrode 48 capacitor dielectric

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399035836 インフィニオン テクノロジーズ ノース アメリカ コーポレイション Infineon Technologi es North America Co rp アメリカ合衆国 カリフォルニア サン ホセ ノース ファースト ストリート 1730 1730 North First Stre et、San Jose、CA、USA (72)発明者 トマス・ダブリュー・ダイヤー アメリカ合衆国12569 ニューヨーク州プ レザント・バレー ロック・レッジ・ドラ イブ 110 (72)発明者 ルイ・エル・シュー アメリカ合衆国12524 ニューヨーク州フ ィッシュキル クロスビー・コート 7 (72)発明者 デービッド・エル・コテキ アメリカ合衆国0 メイン州オロノ カレ ッジ・アベニュー 55 (72)発明者 カール・ジェイ・レーデンス アメリカ合衆国12540 ニューヨーク州ラ グランジェヴィル カチラー・ドライブ 35 (72)発明者 ゲルハルト・クンケル アメリカ合衆国12524 ニューヨーク州フ ィッシュキル ホーソーン・コート 22 (72)発明者 ホン・リー アメリカ合衆国94087 カリフォルニア州 サニーヴェール ブラームス・ウェイ 455 ナンバー230 (72)発明者 ヤング・リム アメリカ合衆国12601 ニューヨーク州ポ キプシー キングウッド・ドライブ 13 (72)発明者 ヨン・ジン・パク 大韓民国463−772 京畿道 シブムダンジ ハンシン・アパートメント 127−1301 Fターム(参考) 5F033 HH04 HH07 HH08 HH11 HH13 HH14 HH19 HH20 JJ04 KK01 PP09 QQ09 QQ10 QQ13 QQ16 QQ37 QQ48 QQ58 RR04 RR06 RR09 RR15 SS04 SS13 VV10 VV16 XX03 XX33 XX34 5F083 AD31 GA09 GA28 GA30 JA15 JA17 JA32 JA36 JA37 JA38 JA39 JA40 JA43 MA05 MA06 MA20 PR03 PR10 PR21 PR36 PR40  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (71) Applicant 399035836 Infineon Technologies North America Corporation Infineon Technologies North America Corp. California San Jose North First Street 1730 1730 North First Street, San Jose, CA, San Jose, USA Thomas W. Dyer United States 12569 Pleasant Valley, New York Rock led drive 110 (72) Inventor Louis El-Shu United States 12524 Fishkill, Crosby Court, New York 12524 New York David El Cote United States 0 Orono, Maine College Avenue 55 (72) Inventor Carl Jay Ladens United States 12540 La Grangeville, NY New York Drive 35 (72) Inventor Gerhard Kunkel United States 12524 Fishkill Hawthorn Court, New York 22 (72) Inventor Hong Lee United States 94087 Sunnyvale, Brahms Way, California 455 Number 230 (72) Inventor Young Rim United States 12601 Po Kipsey, New York Kingwood Drive 13 (72) Inventor Yong Jin Park South Korea 463-772 Gyeonggi-do Shibumdanji Hanshin Apartment 127-1301 F-term (reference) D31 GA09 GA28 GA30 JA15 JA17 JA32 JA36 JA37 JA38 JA39 JA40 JA43 MA05 MA06 MA20 PR03 PR10 PR21 PR36 PR40

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】i)ソース、ドレイン、およびゲートを備
える少なくとも1つのトランジスタを含む基板と、 ii)前記トランジスタを覆い、上面を有する第1の絶
縁層と、 iii)前記ソースと前記ドレインの一方から第1の絶
縁層の上面に延びる、少なくとも1つの電気コンタクト
と、 iv)前記第1の絶縁層を覆い、ビット線間にある領域
が画定されるように間隔をあけて配置された、ほぼ平行
な第1のビット線と第2のビット線を含むビット線層
と、 v)前記第1のビット線と前記第2のビット線の間の前
記領域内にあり、ビット線層を通って前記電気コンタク
トに延びる少なくとも1つのスタック型キャパシタとを
備える半導体メモリ・デバイス。
1. A substrate including at least one transistor having a source, a drain, and a gate; ii) a first insulating layer covering the transistor and having a top surface; and iii) one of the source and the drain. Iv) at least one electrical contact extending from the upper surface of the first insulating layer to an upper surface of the first insulating layer; and iv) substantially spaced apart over the first insulating layer and defining an area between bit lines. A bit line layer including a first bit line and a second bit line in parallel; and v) in the region between the first bit line and the second bit line, through the bit line layer A semiconductor memory device comprising at least one stacked capacitor extending to said electrical contact.
【請求項2】ビット線層と第1の絶縁層との間に第2の
絶縁層をさらに含み、ビット線プラグが前記第2の絶縁
層を通って前記電気コンタクトの1つに延びる請求項1
に記載の半導体メモリ・デバイス。
2. The method of claim 1, further comprising a second insulating layer between the bit line layer and the first insulating layer, wherein a bit line plug extends through the second insulating layer to one of the electrical contacts. 1
A semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項3】第2の絶縁層が、ホウリンケイ酸ガラス、
テトラエトシロキサン、またはこれらの任意の組合せを
含む請求項2に記載の半導体メモリ・デバイス。
3. The method according to claim 2, wherein the second insulating layer is made of borosilicate glass.
3. The semiconductor memory device of claim 2, comprising tetraethoxysiloxane, or any combination thereof.
【請求項4】前記ビット線のそれぞれが、側壁と、前記
側壁上の窒化ケイ素スペーサとを含む請求項1に記載の
半導体メモリ・デバイス。
4. The semiconductor memory device of claim 1, wherein each of said bit lines includes a sidewall and a silicon nitride spacer on said sidewall.
【請求項5】ビット線層上に第3の絶縁層をさらに含
み、スタック型キャパシタが第3の絶縁層およびビット
線層を通って延びる請求項1に記載の半導体メモリ・デ
バイス。
5. The semiconductor memory device of claim 1, further comprising a third insulating layer on the bit line layer, wherein the stacked capacitor extends through the third insulating layer and the bit line layer.
【請求項6】第3の絶縁層がホウリンケイ酸ガラスを含
む請求項5に記載の半導体メモリ・デバイス。
6. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein the third insulating layer comprises borosilicate glass.
【請求項7】ソースおよびドレインが基板内に形成され
ている請求項1に記載の半導体メモリ・デバイス。
7. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the source and the drain are formed in the substrate.
【請求項8】第1の絶縁層がホウリンケイ酸ガラスを含
む請求項1に記載の半導体メモリ・デバイス。
8. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first insulating layer comprises borosilicate glass.
【請求項9】コンタクトがドープしたポリシリコンを含
む請求項1に記載の半導体メモリ・デバイス。
9. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the contact comprises doped polysilicon.
【請求項10】第1および第2のビット線がタングステ
ンを含む請求項1に記載の半導体メモリ・デバイス。
10. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first and second bit lines include tungsten.
【請求項11】半導体基板上に半導体メモリ・デバイス
を製作する方法であって、 a)ソース、ドレイン、およびゲートを備える少なくと
も1つのトランジスタを含む半導体基板を提供するステ
ップと、 b)前記トランジスタ上に、上面を有する第1の絶縁層
を付着させるステップと、 c)前記ソースと前記ドレインの一方から前記第1の絶
縁層を通って第1の絶縁層の上面に延びる、少なくとも
1つの電気コンタクトを形成するステップと、 d)前記第1の絶縁層上に、ビット線間にある領域が画
定されるように間隔をあけて配置されたほぼ平行な第1
のビット線と第2のビット線を含むビット線層を形成す
るステップと、 e)前記第1のビット線と前記第2のビット線の間の前
記領域内に、ビット線層を通って前記電気コンタクトに
延びる少なくとも1つのスタック型キャパシタを形成す
るステップとを含む方法。
11. A method of fabricating a semiconductor memory device on a semiconductor substrate, comprising: a) providing a semiconductor substrate including at least one transistor having a source, a drain, and a gate; and b) on the transistor. Depositing a first insulating layer having a top surface thereon; and c) at least one electrical contact extending from one of said source and said drain through said first insulating layer to a top surface of said first insulating layer. D) forming a first, substantially parallel, spaced-apart region on the first insulating layer such that an area between the bit lines is defined;
Forming a bit line layer including a bit line and a second bit line; and e) passing through the bit line layer into the region between the first bit line and the second bit line. Forming at least one stacked capacitor extending to the electrical contact.
【請求項12】a)前記半導体基板上に、ソース、ドレ
イン、およびゲートを備える少なくとも1つのトランジ
スタを提供するステップと、 b)前記トランジスタを取り囲む側壁スペーサおよびキ
ャップを形成するステップと、 c)トランジスタ上に第1の絶縁層を付着させるステッ
プと、 d)前記ソースと前記ドレインの少なくとも一方から第
1の絶縁層の上面に延びる、少なくとも1つのコンタク
トを形成するステップと、 e)前記第1の絶縁層およびキャップを平坦化し、第1
の上面を形成するステップと、 f)フォトリソグラフィおよびエッチングを使用して基
板から第1の上面に延びるコンタクト・バイアを形成
し、ドープしたポリシリコン層を付着させ、前記コンタ
クト・バイアをドープしたポリシリコンで充填し、ドー
プしたポリシリコン層を第1の上面まで平坦化すること
により、第1の絶縁層内に少なくとも1つの電気コンタ
クトを設けるステップと、 g)第1の上面に第2の絶縁層を付着させ、第2の上面
を形成するステップと、 h)フォトリソグラフィおよびエッチングを使用して、
コンタクトから第2の上面に延びるビット線コンタクト
・バイアを形成し、かつ基板から第2の上面に延びる支
持バイアを形成し、第1の金属層を付着させ、前記ビッ
ト線コンタクト・バイアおよび前記支持バイアを金属材
料で充填することにより、少なくとも1つのビット線コ
ンタクトおよび支持コンタクトを形成するステップと、 i)フォトリソグラフィを使用して、第1の金属層上に
第1の窒化物層を付着させ、窒化物層および第1の金属
層をエッチングしてビット線を画定し、ビット線の少な
くとも片側に窒化物側壁スペーサを形成することによっ
て、少なくとも1本のビット線を形成するステップと、 j)第3の絶縁層を付着させて、第3の上面を形成する
ステップと、 k)フォトリソグラフィを使用し、ビット線間に形成さ
れ第3の上面から第2および第3の絶縁層を通って第1
の上面に延びるキャパシタ・キャビティをエッチング
し、拡散障壁層を付着させ、第1の電極層を付着させ、
前記障壁層および第1の電極層をエッチングして第3の
上面から障壁層および第1の電極層を除去し、ノード電
極を画定し、キャパシタ誘電層を付着させ、第2の電極
層を付着させて第2の電極層をエッチングし、接地電極
を画定することによって1組の凹形スタック型キャパシ
タを形成するステップとを含む、請求項11に記載の半
導体メモリ・デバイスを製作する方法。
12. A method comprising: a) providing at least one transistor having a source, a drain, and a gate on the semiconductor substrate; b) forming a sidewall spacer and a cap surrounding the transistor; c) a transistor. Depositing a first insulating layer thereon; d) forming at least one contact extending from at least one of the source and the drain to a top surface of the first insulating layer; and e) forming the first insulating layer. Flatten the insulating layer and the cap,
F) forming contact vias extending from the substrate to the first top surface using photolithography and etching, depositing a doped polysilicon layer, and filling the contact vias with doped poly. Providing at least one electrical contact in the first insulating layer by planarizing the silicon-filled and doped polysilicon layer to the first upper surface; and g) a second insulating layer on the first upper surface. Depositing a layer to form a second top surface; and h) using photolithography and etching.
Forming a bit line contact via extending from the contact to the second upper surface and forming a support via extending from the substrate to the second upper surface, depositing a first metal layer, the bit line contact via and the support; Forming at least one bit line contact and a support contact by filling the via with a metal material; and i) depositing a first nitride layer on the first metal layer using photolithography. Forming at least one bit line by etching the nitride layer and the first metal layer to define a bit line and forming a nitride sidewall spacer on at least one side of the bit line; j) Depositing a third insulating layer to form a third top surface; and k) forming between the bit lines using photolithography. 3 of the upper surface through the second and third insulating layers first
Etching a capacitor cavity extending over the top surface of the substrate, depositing a diffusion barrier layer, depositing a first electrode layer,
Etching the barrier layer and the first electrode layer to remove the barrier layer and the first electrode layer from the third top surface, define a node electrode, deposit a capacitor dielectric layer, and deposit a second electrode layer; Etching the second electrode layer to define a ground electrode to form a set of concave stacked capacitors.
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