JP2003258122A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2003258122A
JP2003258122A JP2002050976A JP2002050976A JP2003258122A JP 2003258122 A JP2003258122 A JP 2003258122A JP 2002050976 A JP2002050976 A JP 2002050976A JP 2002050976 A JP2002050976 A JP 2002050976A JP 2003258122 A JP2003258122 A JP 2003258122A
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JP
Japan
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film
interlayer insulating
contact hole
insulating film
semiconductor device
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Application number
JP2002050976A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihito Uno
彰人 宇野
Takashi Nakabayashi
隆 中林
Hideyuki Arai
秀幸 新井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and the manufacturing method of the same, capable of contriving the miniaturization of a contact hole in a logic section and provided with an e-DRAM at high density. <P>SOLUTION: A second interlayer insulation film 118 is formed on a base plate, and thereafter, a contact hole 119, reaching a conductor plug 111b and a conductor plug 111c, is formed. Then, a polysilicon film 121 is formed on the base plate. In this case, the contact hole 119 is filled with polysilicon film 121. Thereafter, an opening 124 is formed in the polysilicon film 121 and, thereafter, the etching of a second interlayer insulation film 118 is effected, employing the polysilicon film 121 as a mask to form a contact hole 125. Then, an adherence layer and a tungstenum film are formed on the base plate and, thereafter, a conductor plug 121a, consisting of a polysilicon film, and a conductor plug 122 which consists of an adherence layer and the tungsten film, are formed simultaneously by CMP. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、DRAMメモリセ
ルを含む半導体装置及びその製造方法に係り、特にロジ
ックトランジスタを混載した半導体装置及びその製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device including a DRAM memory cell and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a logic transistor mounted therein and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体微細加工技術の進展によ
り、1ギガレベルに集積された半導体素子を1つの半導
体LSI上に形成することが可能となっている。このこ
とにより、従来別チップにより構成されていた数個の半
導体LSIよりなるシステムが、1チップ上で形成され
ようとしている(システムオンシリコン)。そして、現
在、このシステムを実現するための中心となる技術が、
大容量汎用メモリーであるDRAMと、高速のロジック
LSIとを一体化させたDRAM混載ロジックLSI
(e−DRAM:embedded DRAM)であ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, advances in semiconductor microfabrication technology have made it possible to form semiconductor elements integrated at a giga level on a single semiconductor LSI. As a result, a system consisting of several semiconductor LSIs, which is conventionally composed of separate chips, is about to be formed on one chip (system on silicon). And currently, the core technology for realizing this system is
Large-capacity general-purpose memory DRAM and high-speed logic LSI integrated DRAM logic LSI
(E-DRAM: embedded DRAM).

【0003】ここで、DRAMにおけるメモリセルは、
容量絶縁膜を有するキャパシタと、キャパシタに対して
電荷を充放電するためのMISトランジスタとにより構
成されているが、この容量絶縁膜を形成するために80
0℃程度の熱処理(熱酸化膜の形成)が必須となってい
る。現在、タンタル酸化膜等の高誘電材料を用いて容量
絶縁膜を低温で形成するための技術(プロセスの低温
化)が研究されているが、まだ実用化には至っていな
い。一方、高速動作性が要求されるロジックLSIにお
いては、MISトランジスタのゲート長の縮小が不可欠
であることから、不純物の拡散を抑制して短チャネル効
果を抑制するために、プロセスの低温化が必須となる。
DRAMおよびロジックLSIを同一チップ上に実現す
るためには、このプロセスにおける低温化に対する必要
性の相違を認識しつつ、不具合が生じないように工程を
進める必要がある。
Here, the memory cell in the DRAM is
It is composed of a capacitor having a capacitance insulating film and a MIS transistor for charging and discharging electric charge to the capacitor.
A heat treatment (formation of a thermal oxide film) at about 0 ° C. is essential. Currently, a technique for forming a capacitive insulating film at a low temperature using a high dielectric material such as a tantalum oxide film (low-temperature process) is being researched, but it has not yet been put into practical use. On the other hand, in logic LSIs that require high-speed operability, it is essential to reduce the gate length of MIS transistors. Therefore, in order to suppress the diffusion of impurities and suppress the short channel effect, it is essential to lower the process temperature. Becomes
In order to realize a DRAM and a logic LSI on the same chip, it is necessary to recognize the difference in the necessity for lowering the temperature in this process and proceed with the process so that no trouble occurs.

【0004】その場合、キャパシタの容量絶縁膜やセル
プレート電極をトレンチ内に配置したトレンチ型メモリ
セル構造を採用したDRAMにおいては、MISトラン
ジスタを形成する前にキャパシタを形成することができ
る。そのため、キャパシタを形成した後に、DRAMと
ロジックLSIの各MISトランジスタを共通のプロセ
スで形成しても、上述のようなDRAMとロジックLS
Iとの低温化に対する必要性の相違に起因する不具合を
回避することが容易である。このことから、トレンチ型
メモリセル構造は、e−DRAMに適した構造と言われ
ている。しかしながら、そのキャパシタの形成のための
工程は複雑であり、また、メモリセルの微細化には大き
な制約があるという問題を抱えている。そのため、現在
のところ、MISトランジスタの上方にキャパシタを配
置したスタック型メモリセルの構造が多くのDRAMで
採用されており、且つ、今後の構造として有力視されて
いる。
In that case, in the DRAM adopting the trench type memory cell structure in which the capacitance insulating film of the capacitor and the cell plate electrode are arranged in the trench, the capacitor can be formed before forming the MIS transistor. Therefore, even if the MIS transistors of the DRAM and the logic LSI are formed by a common process after forming the capacitor, the DRAM and the logic LS as described above are formed.
It is easy to avoid the problem caused by the difference in the need for lowering the temperature from I. From this, the trench memory cell structure is said to be suitable for e-DRAM. However, there are problems in that the process for forming the capacitor is complicated and there is a large restriction on miniaturization of the memory cell. Therefore, at present, the structure of the stack type memory cell in which the capacitor is arranged above the MIS transistor is adopted in many DRAMs, and is considered to be a promising structure for the future.

【0005】スタック型メモリセル構造においては、プ
ロセスの熱処理による不具合を回避するために、以下の
手順によるプロセスが提案、実践されている。先ず、D
RAMメモリ部のMISトランジスタとその上方に層間
絶縁膜を挟んで配置されるキャパシタとを形成し、その
間、ロジック部のMISトランジスタでは、ゲート電極
やLDD領域までは形成しておくが、高濃度ソース・ド
レイン領域は未形成の状態にしておく。その後、ロジッ
ク部の上方を覆う層間絶縁膜を除去し、ロジック部のM
ISトランジスタのソース・ドレイン領域などを形成す
る。
In the stack type memory cell structure, a process according to the following procedure has been proposed and practiced in order to avoid problems due to heat treatment of the process. First, D
A MIS transistor in the RAM memory section and a capacitor arranged above the MIS transistor with an interlayer insulating film sandwiched therebetween are formed. In the meantime, in the MIS transistor in the logic section, the gate electrode and the LDD region are formed, but a high concentration source is formed. -Leave the drain region unformed. After that, the interlayer insulating film covering the upper part of the logic part is removed, and M of the logic part is removed.
The source / drain regions of the IS transistor are formed.

【0006】図6〜図8は、このようなプロセスを採用
した従来のe−DRAM半導体装置の製造方法を示した
一例である。ここで、図6(a)〜図6(c)、図7
(a)及び図7(b)、図8(a)及び図8(b)は、
従来の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
6 to 8 are examples showing a conventional method for manufacturing an e-DRAM semiconductor device adopting such a process. Here, FIGS. 6A to 6C and FIG.
(A) and FIG. 7 (b), FIG. 8 (a) and FIG. 8 (b)
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the conventional semiconductor device.

【0007】まず、図6(a)に示す工程で、シリコン
基板500の上に、DRAMメモリ部、ロジック部の活
性領域を囲む素子分離用絶縁膜501を形成した後、基
板上にシリコン酸化膜とポリシリコン膜とを順次堆積す
る。その後、これらの膜をパターニングして、DRAM
メモリ部、ロジック部のMISトランジスタのゲート絶
縁膜502とゲート電極503とを形成する。
First, in a step shown in FIG. 6A, an element isolation insulating film 501 surrounding active regions of a DRAM memory portion and a logic portion is formed on a silicon substrate 500, and then a silicon oxide film is formed on the substrate. And a polysilicon film are sequentially deposited. After that, these films are patterned to form a DRAM.
The gate insulating film 502 and the gate electrode 503 of the MIS transistor of the memory portion and the logic portion are formed.

【0008】このとき、素子分離用絶縁膜501上に
は、ロジック部のゲート電極503につながるゲート配
線504と、DRAMメモリ部のゲート電極503につ
ながるゲート配線505とが形成される。次に、ロジッ
ク部及びDRAMメモリ部の活性領域にイオン注入等に
より不純物を導入して、ロジック部のMISトランジス
タのLDD領域507と、DRAMメモリセル部のMI
Sトランジスタ(メモリセルトランジスタ)のソース・
ドレイン領域508とを形成する。
At this time, a gate wiring 504 connected to the gate electrode 503 of the logic portion and a gate wiring 505 connected to the gate electrode 503 of the DRAM memory portion are formed on the isolation insulating film 501. Next, impurities are introduced into the active regions of the logic portion and the DRAM memory portion by ion implantation or the like, so that the LDD region 507 of the MIS transistor of the logic portion and the MI of the DRAM memory cell portion are formed.
Source of S transistor (memory cell transistor)
A drain region 508 is formed.

【0009】次に、図6(b)に示す工程で、基板上に
薄いシリコン窒化膜509を堆積して、ゲート電極50
3やゲート配線504、505をシリコン窒化膜509
により覆った後、基板上にシリコン酸化膜からなる第1
の層間絶縁膜510を堆積する。このとき、シリコン窒
化膜509の下地膜として基板上に薄いシリコン酸化膜
を形成してもよい。さらに、CMPにより第1の層間絶
縁膜510の平坦化を行ってから、第1の層間絶縁膜5
10とシリコン窒化膜509とを貫通して、DRAMメ
モリ部のソース・ドレイン領域508及びゲート配線5
05に到達するコンタクトホールを形成する。このと
き、ロジック部においてはコンタクトホールを形成しな
い。次に、各コンタクトホールを導体膜(ポリシリコン
膜)によって埋めることにより、DRAMメモリ部のM
ISトランジスタのソース・ドレイン領域508のソー
ス側に接続される導体プラグ511a(ストレージノー
ドの一部)と、ソース・ドレイン領域508のドレイン
側に接続される導体プラグ511b(ビット線コンタク
ト)と、ゲート配線505に接続される導体プラグ51
1c(ワード線コンタクト)とを形成する。なお、導体
プラグ511b、511cは、必ずしも図6(b)及び
後述する図6(c)〜図8(b)に示す断面に形成され
ているわけではないが、理解を容易にするために、この
断面に存在するものと扱って図示している。
Next, in the step shown in FIG. 6B, a thin silicon nitride film 509 is deposited on the substrate to form the gate electrode 50.
3 and the gate wirings 504 and 505 are formed on the silicon nitride film 509.
And then covered with a first silicon oxide film on the substrate.
Then, the interlayer insulating film 510 is deposited. At this time, a thin silicon oxide film may be formed on the substrate as a base film of the silicon nitride film 509. Further, after planarizing the first interlayer insulating film 510 by CMP, the first interlayer insulating film 5 is
10 and the silicon nitride film 509 to penetrate the source / drain region 508 and the gate wiring 5 of the DRAM memory part.
A contact hole reaching 05 is formed. At this time, no contact hole is formed in the logic portion. Next, by filling each contact hole with a conductor film (polysilicon film), M of the DRAM memory section is filled.
A conductor plug 511a (a part of the storage node) connected to the source side of the source / drain region 508 of the IS transistor, a conductor plug 511b (bit line contact) connected to the drain side of the source / drain region 508, and a gate Conductor plug 51 connected to wiring 505
1c (word line contact). The conductor plugs 511b and 511c are not necessarily formed in the cross sections shown in FIG. 6B and FIGS. 6C to 8B described later, but for easy understanding, It is treated as if it exists in this cross section.

【0010】次に、図6(c)に示す工程で、基板上
に、薄いシリコン窒化膜512を形成して、第1の層間
絶縁膜510や各導体プラグ511a〜511cをシリ
コン窒化膜512により覆った後、基板上に、シリコン
酸化膜513を堆積する。そして、シリコン酸化膜51
3及びシリコン窒化膜512を選択的に除去して、DR
AMメモリ部のソース・ドレイン領域508のソース上
の導体プラグ511aが底面に露出するように開口部を
形成する。そして、基板上にポリシリコン膜とフォトレ
ジスト膜とを形成した後、エッチバック法により、基板
の上面を平坦化して、開口部にポリシリコン膜からなる
底付き円筒型のストレージノード電極514と、ストレ
ージノード電極514により形成される凹部を埋めるフ
ォトレジスト部550とを形成する。
Next, in a step shown in FIG. 6C, a thin silicon nitride film 512 is formed on the substrate, and the first interlayer insulating film 510 and each conductor plug 511a to 511c are formed by the silicon nitride film 512. After covering, a silicon oxide film 513 is deposited on the substrate. Then, the silicon oxide film 51
3 and the silicon nitride film 512 are selectively removed, and DR
An opening is formed so that the conductor plug 511a on the source of the source / drain region 508 of the AM memory section is exposed at the bottom surface. Then, after forming a polysilicon film and a photoresist film on the substrate, the upper surface of the substrate is flattened by an etch-back method, and a cylindrical storage node electrode 514 with a bottom made of a polysilicon film is formed in the opening. A photoresist portion 550 filling the recess formed by the storage node electrode 514 is formed.

【0011】次に、図7(a)に示す工程で、フォトレ
ジスト部550をアッシング等により除去した後、フッ
酸等を用いてシリコン酸化膜513を選択的に除去す
る。その後、基板上に、ごく薄いシリコン酸化膜及びシ
リコン窒化膜を堆積した後、その表面を酸化して、スト
レージノード電極514の上にONO膜からなる容量絶
縁膜515を形成する。なお、シリコン窒化膜512の
上にもONO膜が形成されているが、図7(a)には図
示されていない。その後、基板上に、ポリシリコン膜を
堆積した後、DRAMメモリ部を覆い、ロジック部を開
口したフォトレジスト膜を形成し、フォトレジスト膜を
マスクとする異方性ドライエッチングにより、ポリシリ
コン膜およびシリコン窒化膜512のうちロジック部に
位置する部分を除去して、シリコン窒化膜512の上に
セルプレート電極516を形成する。その後、フォトレ
ジスト膜を除去した後、セルプレート電極516をマス
クとしてフッ酸によるウエットエッチングを行って、第
1の層間絶縁膜510を選択的に除去する。その後、シ
リコン窒化膜509のうち基板上に露出している部分の
異方性エッチング(ドライエッチング)を行って、ロジ
ック部のゲート電極503、ゲート配線504の側面上
にサイドウォール509aを形成する。次に、ロジック
部において、イオン注入等により活性領域内に不純物を
導入して、LDD領域507の外方側に高濃度ソース・
ドレイン領域517を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 7A, after removing the photoresist portion 550 by ashing or the like, the silicon oxide film 513 is selectively removed using hydrofluoric acid or the like. Then, after depositing a very thin silicon oxide film and a silicon nitride film on the substrate, the surface thereof is oxidized to form a capacitive insulating film 515 made of an ONO film on the storage node electrode 514. An ONO film is also formed on the silicon nitride film 512, but it is not shown in FIG. 7A. Then, after depositing a polysilicon film on the substrate, a photoresist film that covers the DRAM memory portion and opens the logic portion is formed, and the polysilicon film and the polysilicon film are formed by anisotropic dry etching using the photoresist film as a mask. A portion of the silicon nitride film 512 located in the logic portion is removed, and a cell plate electrode 516 is formed on the silicon nitride film 512. After that, the photoresist film is removed, and then wet etching is performed with hydrofluoric acid using the cell plate electrode 516 as a mask to selectively remove the first interlayer insulating film 510. After that, anisotropic etching (dry etching) is performed on the portion of the silicon nitride film 509 exposed on the substrate to form sidewalls 509a on the side surfaces of the gate electrode 503 and the gate wiring 504 in the logic portion. Next, in the logic portion, impurities are introduced into the active region by ion implantation or the like, and a high concentration source /
A drain region 517 is formed.

【0012】次に、図7(b)に示す工程で、基板上に
シリコン酸化膜からなる第2の層間絶縁膜518を堆積
した後、DRAMメモリ部において、第2の層間絶縁膜
518、セルプレート電極516及びシリコン窒化膜5
12を貫通して、ソース・ドレイン領域508のドレイ
ン上の導体プラグ511b(ビット線コンタクト)と、
ゲート配線505上の導体プラグ511c(ワード線コ
ンタクト)とにそれぞれ到達するコンタクトホール51
9を形成する。さらに、基板上にシリコン酸化膜を堆積
した後、シリコン酸化膜の異方性エッチングを行って、
コンタクトホール519の側面上に酸化膜サイドウォー
ル520を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 7B, after the second interlayer insulating film 518 made of a silicon oxide film is deposited on the substrate, the second interlayer insulating film 518 and the cell are formed in the DRAM memory section. Plate electrode 516 and silicon nitride film 5
12 and a conductor plug 511b (bit line contact) on the drain of the source / drain region 508,
Contact holes 51 reaching the conductor plugs 511c (word line contacts) on the gate wiring 505, respectively.
9 is formed. Furthermore, after depositing a silicon oxide film on the substrate, anisotropic etching of the silicon oxide film is performed,
An oxide film sidewall 520 is formed on the side surface of the contact hole 519.

【0013】次に、図8(a)に示す工程で、基板上
に、DRAMメモリ部を覆い、ロジック部のコンタクト
形成領域に開口552を有するフォトレジスト膜551
を形成する。その後、フォトレジスト膜551をマスク
とする異方性ドライエッチングにより、ロジック部のコ
ンタクト形成領域の第2の層間絶縁膜518を貫通し
て、高濃度ソース・ドレイン領域517、ゲート配線5
04に到達するコンタクトホール524を形成する。
Next, in a step shown in FIG. 8A, a photoresist film 551 which covers the DRAM memory portion and has an opening 552 in a contact formation region of the logic portion is formed on the substrate.
To form. Then, by anisotropic dry etching using the photoresist film 551 as a mask, the high-concentration source / drain region 517 and the gate wiring 5 are penetrated through the second interlayer insulating film 518 in the contact formation region of the logic portion.
A contact hole 524 reaching 04 is formed.

【0014】次に、図8(b)に示す工程で、フォトレ
ジスト膜551を除去した後、基板上に密着層(Ti/
TiN)及びタングステン膜を形成した後、CMPによ
り第2の層間絶縁膜518上の密着層及びタングステン
膜を研磨除去して、DRAMメモリ部のコンタクトホー
ル519を埋める導体プラグ521と、ロジック部のコ
ンタクトホール524を埋める導体プラグ522とを同
時に形成し、さらに、第2の層間絶縁膜518の上に、
各導体プラグ521、522に接続されるアルミ合金膜
などからなる配線523を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8B, after removing the photoresist film 551, an adhesion layer (Ti /
(TiN) and a tungsten film are formed, and then the adhesion layer and the tungsten film on the second interlayer insulating film 518 are polished and removed by CMP to fill the contact hole 519 in the DRAM memory part and the contact in the logic part. A conductor plug 522 filling the hole 524 is formed at the same time, and further, on the second interlayer insulating film 518,
A wiring 523 made of an aluminum alloy film or the like connected to the conductor plugs 521 and 522 is formed.

【0015】この製造方法では、ロジック部のMISト
ランジスタの高濃度ソース・ドレイン領域517を形成
する前に、DRAMメモリ部のキャパシタを形成するこ
とができるので、ロジック部のMISトランジスタの高
濃度ソース・ドレイン領域517の不純物の拡散を抑制
することができる。したがって、ロジック部のMISト
ランジスタの短チャネル効果によるしきい値電圧の低下
などが抑制され、ゲート電極に十分な電圧を印加して、
その動作の高速性を維持することができる。
In this manufacturing method, the capacitor of the DRAM memory section can be formed before forming the high-concentration source / drain regions 517 of the MIS transistor of the logic section. Diffusion of impurities in the drain region 517 can be suppressed. Therefore, a decrease in the threshold voltage due to the short channel effect of the MIS transistor in the logic portion is suppressed, and a sufficient voltage is applied to the gate electrode,
The high speed of the operation can be maintained.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置の製造方法において、以下のような不具
合がある。
However, the above-described conventional method of manufacturing a semiconductor device has the following problems.

【0017】上記従来の半導体装置の製造工程のうち、
図8(a)に示す工程で、第2の層間絶縁膜518のロ
ジック部のコンタクトホール524を形成する際に、第
2の層間絶縁膜518の膜厚が約1400nm程度と厚
いので、エッチングマスクとなるフォトレジスト膜55
1の膜厚を通常の膜厚よりも厚く形成する必要がある。
例えば、通常のフォトレジスト膜の膜厚が約800nm
程度であるのに対して、フォトレジスト膜551の膜厚
は、約1000nm程度にする必要がある。そのため、
フォトレジスト膜551に微細な開口552を形成する
のが困難であり、開口552を大きくしなければ、コン
タクトホール524が形成できないという課題がある。
その結果、ロジック部のMISトランジスタにおけるコ
ンタクトホールが大きくなるため、合わせマージン等を
確保するためにロジック部の面積が増大する。
Of the above-mentioned conventional semiconductor device manufacturing processes,
In the step shown in FIG. 8A, when the contact hole 524 of the logic portion of the second interlayer insulating film 518 is formed, the thickness of the second interlayer insulating film 518 is as thick as about 1400 nm. Photoresist film 55
It is necessary to form the film thickness of 1 to be thicker than the normal film thickness.
For example, the thickness of a normal photoresist film is about 800 nm
However, the film thickness of the photoresist film 551 needs to be about 1000 nm. for that reason,
There is a problem in that it is difficult to form a minute opening 552 in the photoresist film 551, and the contact hole 524 cannot be formed unless the opening 552 is enlarged.
As a result, the contact hole in the MIS transistor in the logic section becomes large, so that the area of the logic section increases in order to secure the alignment margin and the like.

【0018】本発明の目的は、ロジック部のコンタクト
ホールの微細化が図れ、より高密度化されたe−DRA
Mを有する半導体装置及びその製造方法を提供すること
にある。
An object of the present invention is to make the contact hole of the logic portion finer and to increase the density of the e-DRA.
It is to provide a semiconductor device having M and a method for manufacturing the same.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
DRAMメモリ部を構成する第1のMISトランジスタ
とロジック部を構成する第2のMISトランジスタとを
有する半導体装置であって、半導体基板の第1の活性領
域に形成された第1のMISトランジスタのソース・ド
レイン領域と、半導体基板の第2の活性領域に形成され
た第2のMISトランジスタのソース・ドレイン領域
と、半導体基板上におけるDRAMメモリ部に形成され
た第1の層間絶縁膜と、第1のMISトランジスタのソ
ース・ドレイン領域上の第1の層間絶縁膜に形成された
第1のコンタクトホールと、第1のコンタクトホール内
に埋め込まれ、第1のMISトランジスタのソース・ド
レイン領域に電気的に接続されている第1の導体プラグ
と、第1の層間絶縁膜の上方に形成されたセルプレート
電極と、セルプレート電極を含む半導体基板上に形成さ
れ、表面が平坦化された第2の層間絶縁膜と、第2の層
間絶縁膜及びセルプレート電極を貫通して設けられた第
2のコンタクトホールと、第2のコンタクトホール内に
埋め込まれ、第1の導体プラグに電気的に接続されてい
る第2の導体プラグと、第2の層間絶縁膜を貫通して設
けられた第3のコンタクトホールと、第3のコンタクト
ホール内に埋め込まれ、第2のMISトランジスタのソ
ース・ドレイン領域に電気的に接続されており、第2の
導体プラグとは異なる導電材料からなる第3の導体プラ
グとを備えている。
The semiconductor device of the present invention comprises:
A semiconductor device having a first MIS transistor forming a DRAM memory section and a second MIS transistor forming a logic section, the source of the first MIS transistor formed in a first active region of a semiconductor substrate. A drain region, a source / drain region of the second MIS transistor formed in the second active region of the semiconductor substrate, a first interlayer insulating film formed in the DRAM memory portion on the semiconductor substrate, First contact hole formed in the first interlayer insulating film on the source / drain region of the first MIS transistor and the source / drain region of the first MIS transistor electrically embedded in the first contact hole. A first conductor plug connected to the first electrode layer, a cell plate electrode formed above the first interlayer insulating film, and a cell plate electrode. A second interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate including the electrode and having a flattened surface; a second contact hole provided through the second interlayer insulating film and the cell plate electrode; A second conductor plug that is embedded in the contact hole and is electrically connected to the first conductor plug, a third contact hole that penetrates through the second interlayer insulating film, and a third contact hole. And a third conductor plug made of a conductive material different from that of the second conductor plug and electrically connected to the source / drain region of the second MIS transistor.

【0020】上記半導体装置において、第2の導体プラ
グは、半導体材料からなり、第3の導体プラグは、金属
材料からなる。そして、半導体材料は、ポリシリコンか
らなり、金属材料は、タングステンからなる。
In the above semiconductor device, the second conductor plug is made of a semiconductor material, and the third conductor plug is made of a metal material. The semiconductor material is polysilicon and the metal material is tungsten.

【0021】本発明の半導体装置の製造方法は、DRA
Mメモリ部を構成する第1のMISトランジスタとロジ
ック部を構成する第2のMISトランジスタとを有する
半導体装置の製造方法であって、半導体基板上に第1の
層間絶縁膜を形成する工程(a)と、DRAMメモリ部
の第1の層間絶縁膜の上にセルプレート電極を形成する
工程(b)と、工程(b)の後に、ロジック部の第1の
層間絶縁膜を除去する工程(c)と、工程(c)の後
に、半導体基板上に、表面が平坦化された第2の層間絶
縁膜を形成する工程(d)と、第2の層間絶縁膜上に第
1の導体膜を形成する工程(e)と、第1の導体膜に開
口を形成する工程(f)と、工程(f)の後に、第1の
導体膜をマスクにして、第2の層間絶縁膜のエッチング
を行い、第2のMISトランジスタのソース・ドレイン
領域に到達する第1のコンタクトホールを形成する工程
(g)とを備えている。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a DRA.
A method of manufacturing a semiconductor device having a first MIS transistor that constitutes an M memory section and a second MIS transistor that constitutes a logic section, the method comprising the step of forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate (a ), A step (b) of forming a cell plate electrode on the first interlayer insulating film of the DRAM memory portion, and a step (c) of removing the first interlayer insulating film of the logic portion after the step (b). ), After the step (c), a step (d) of forming a second interlayer insulating film having a flattened surface on the semiconductor substrate, and a step of forming a first conductor film on the second interlayer insulating film. After the step (e) of forming, the step (f) of forming an opening in the first conductor film, and the step (f), the etching of the second interlayer insulating film is performed using the first conductor film as a mask. The first arriving at the source / drain region of the second MIS transistor And a step (g) to form a contact hole.

【0022】上記半導体装置の製造方法において、工程
(f)の後で、工程(g)の前に、第1の導体膜に設け
られた開口内の側面上にサイドウォールを形成する工程
を有し、工程(g)では、第1の導体膜及びサイドウォ
ールをマスクとして、第2の層間絶縁膜のエッチングを
行うことによって、第1のコンタクトホールを形成す
る。
In the method for manufacturing a semiconductor device, there is a step of forming a sidewall on the side surface inside the opening provided in the first conductor film after the step (f) and before the step (g). Then, in the step (g), the first contact hole is formed by etching the second interlayer insulating film using the first conductor film and the sidewall as a mask.

【0023】また、半導体装置の製造方法において、工
程(g)の後に、半導体基板上に第2の導電膜を形成し
た後、第2の層間絶縁膜上の第1の導電膜及び第2の導
電膜を除去し、第1のコンタクトホール内に第2の導電
膜からなる第1の導電プラグを形成する工程を有してい
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device, after the step (g), after forming the second conductive film on the semiconductor substrate, the first conductive film and the second conductive film on the second interlayer insulating film are formed. There is a step of removing the conductive film and forming a first conductive plug made of the second conductive film in the first contact hole.

【0024】また、上記半導体装置の製造方法におい
て、工程(d)の後で、工程(e)の前に、第2の層間
絶縁膜及びセルプレート電極を貫通し、第1のMISト
ランジスタのソース・ドレイン領域に接続されている導
体プラグに到達する第2のコンタクトホールを形成する
工程を有し、工程(e)では、第2のコンタクトホール
内にも第1の導体膜を形成し、工程(g)の後に、半導
体基板上に第2の導電膜を形成した後、第2の層間絶縁
膜上の第1の導電膜及び第2の導電膜を除去することに
よって、第1のコンタクトホール内に第2の導電膜から
なる第1の導電プラグを形成し、また、第2のコンタク
トホール内に第1の導電膜からなる第2の導電プラグを
形成する工程を有している。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, after the step (d) and before the step (e), the second interlayer insulating film and the cell plate electrode are penetrated to form the source of the first MIS transistor. A step of forming a second contact hole reaching a conductor plug connected to the drain region, and in the step (e), a first conductor film is formed also in the second contact hole, After (g), a second conductive film is formed on the semiconductor substrate, and then the first conductive film and the second conductive film on the second interlayer insulating film are removed to form a first contact hole. There is a step of forming a first conductive plug made of the second conductive film therein, and forming a second conductive plug made of the first conductive film in the second contact hole.

【0025】さらに、上記半導体装置の製造方法におい
て、第1の導電膜は、半導体膜であり、第2の導電膜
は、金属膜である。そして、半導体膜は、ポリシリコン
膜であり、金属膜は、タングステン膜である。
Further, in the above method of manufacturing a semiconductor device, the first conductive film is a semiconductor film and the second conductive film is a metal film. The semiconductor film is a polysilicon film and the metal film is a tungsten film.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明の第1
の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明す
る。図1(a)〜図1(c)、図2(a)及び図2
(b)、図3(a)及び図3(b)は、本発明の第1の
実施形態に係るe−DRAMを有する半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
(First Embodiment) First Embodiment of the Present Invention
A method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment will be described. 1 (a) to 1 (c), 2 (a) and 2
3B, FIG. 3A and FIG. 3B are cross-sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device having an e-DRAM according to the first embodiment of the present invention.

【0027】まず、図1(a)に示す工程で、シリコン
基板100の上に、DRAMメモリ部、ロジック部の活
性領域を囲む素子分離用絶縁膜101を形成し、基板上
に厚みが約3nmのシリコン酸化膜と、厚みが約100
nmのポリシリコン膜とを順次堆積する。その後、これ
らの膜をパターニングして、DRAMメモリ部、ロジッ
ク部の各MISトランジスタのゲート絶縁膜102とゲ
ート電極103とを形成する。このとき、素子分離用絶
縁膜101上には、ロジック部のゲート電極103につ
ながるゲート配線104と、DRAMメモリ部のゲート
電極103につながるゲート配線105とが形成され
る。
First, in a step shown in FIG. 1A, an element isolation insulating film 101 surrounding active regions of a DRAM memory portion and a logic portion is formed on a silicon substrate 100, and a thickness of about 3 nm is formed on the substrate. Silicon oxide film with a thickness of about 100
nm polysilicon film is sequentially deposited. After that, these films are patterned to form the gate insulating film 102 and the gate electrode 103 of each MIS transistor in the DRAM memory part and the logic part. At this time, a gate wiring 104 connected to the gate electrode 103 of the logic portion and a gate wiring 105 connected to the gate electrode 103 of the DRAM memory portion are formed on the element isolation insulating film 101.

【0028】その後、ロジック部及びDRAMメモリ部
の活性領域に、砒素イオンを加速電圧が10keV、ド
ーズ量が1×1014atoms・cm2の条件でイオン注入し、
ロジック部のMISトランジスタのLDD領域107
と、DRAMメモリセル部のMISトランジスタ(メモ
リセルトランジスタ)のソース・ドレイン領域108と
を形成する。
Thereafter, arsenic ions are ion-implanted into the active regions of the logic section and the DRAM memory section under the conditions of an accelerating voltage of 10 keV and a dose of 1 × 10 14 atoms · cm 2 .
LDD region 107 of MIS transistor of logic part
And the source / drain regions 108 of the MIS transistor (memory cell transistor) of the DRAM memory cell portion are formed.

【0029】次に、図1(b)に示す工程で、基板上に
厚みが約50nmのシリコン窒化膜109を堆積して、
ゲート電極103やゲート配線104、105をシリコ
ン窒化膜109により覆った後、基板上にシリコン酸化
膜からなる第1の層間絶縁膜110を堆積する。このと
き、シリコン窒化膜109の下地膜として基板上に厚み
が約10〜20nm程度の薄いシリコン酸化膜を形成し
てもよい。その後、CMPにより第1の層間絶縁膜11
0の平坦化を行ってから、第1の層間絶縁膜110とシ
リコン窒化膜109とを貫通して、DRAMメモリ部の
ソース・ドレイン領域108及びゲート配線105に到
達するコンタクトホールを形成する。このとき、ロジッ
ク部においてはコンタクトホールを形成しない。
Next, in the step shown in FIG. 1B, a silicon nitride film 109 having a thickness of about 50 nm is deposited on the substrate,
After covering the gate electrode 103 and the gate wirings 104 and 105 with a silicon nitride film 109, a first interlayer insulating film 110 made of a silicon oxide film is deposited on the substrate. At this time, a thin silicon oxide film having a thickness of about 10 to 20 nm may be formed on the substrate as a base film of the silicon nitride film 109. After that, the first interlayer insulating film 11 is formed by CMP.
After the flattening of 0, contact holes are formed penetrating the first interlayer insulating film 110 and the silicon nitride film 109 and reaching the source / drain regions 108 and the gate wirings 105 of the DRAM memory part. At this time, no contact hole is formed in the logic portion.

【0030】その後、各コンタクトホールを導体膜(ポ
リシリコン膜)によって埋めることにより、DRAMメ
モリ部のMISトランジスタのソース・ドレイン領域1
08のソース側に接続される導体プラグ111a(スト
レージノードの一部)と、ソース・ドレイン領域108
のドレイン側に接続される導体プラグ111b(ビット
線コンタクト)と、ゲート配線105に接続される導体
プラグ111c(ワード線コンタクト)とを形成する。
なお、導体プラグ111b、111cは、必ずしも図1
(b)及び後述する図1(c)〜図3(b)に示す断面
に形成されているわけではないが、理解を容易にするた
めに、この断面に存在するものと扱って図示している。
Thereafter, each contact hole is filled with a conductor film (polysilicon film) to form the source / drain region 1 of the MIS transistor in the DRAM memory section.
08, the conductor plug 111a (a part of the storage node) connected to the source side of 08, and the source / drain region 108
Forming a conductor plug 111b (bit line contact) connected to the drain side of the same and a conductor plug 111c (word line contact) connected to the gate wiring 105.
The conductor plugs 111b and 111c are not necessarily shown in FIG.
Although not formed in the cross section shown in (b) and FIG. 1 (c) to FIG. 3 (b), which will be described later, in order to facilitate understanding, the cross section shown in FIG. There is.

【0031】次に、図1(c)に示す工程で、基板上
に、厚みが約50nmのシリコン窒化膜112を形成し
て、第1の層間絶縁膜110や各導体プラグ111a〜
111cをシリコン窒化膜112により覆った後、基板
上に、シリコン酸化膜113を堆積する。そして、シリ
コン酸化膜113及びシリコン窒化膜112を選択的に
除去して、DRAMメモリ部のソース・ドレイン領域1
08のソース上の導体プラグ111aが底面に露出する
ように開口部を形成する。そして、基板上に厚みが約1
00nmのポリシリコン膜とフォトレジスト膜とを形成
した後、エッチバック法により、シリコン酸化膜113
上のポリシリコン膜及びフォトレジスト膜を除去し、基
板の上面を平坦化して、開口部にポリシリコン膜からな
る底付き円筒型のストレージノード電極114と、スト
レージノード電極114により形成される凹部を埋める
フォトレジスト部150とを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 1C, a silicon nitride film 112 having a thickness of about 50 nm is formed on the substrate, and the first interlayer insulating film 110 and each conductor plug 111a.
After covering 111c with a silicon nitride film 112, a silicon oxide film 113 is deposited on the substrate. Then, the silicon oxide film 113 and the silicon nitride film 112 are selectively removed, and the source / drain region 1 of the DRAM memory section is removed.
An opening is formed so that the conductor plug 111a on the 08 source is exposed at the bottom surface. And the thickness on the substrate is about 1
After forming a 00 nm polysilicon film and a photoresist film, a silicon oxide film 113 is formed by an etch back method.
The upper polysilicon film and the photoresist film are removed, the upper surface of the substrate is flattened, and a cylindrical storage node electrode 114 with a bottom made of a polysilicon film is formed in the opening and a recess formed by the storage node electrode 114. A photoresist portion 150 to be filled is formed.

【0032】次に、図2(a)に示す工程で、フォトレ
ジスト部150をアッシング等により除去した後、フッ
酸等を用いてシリコン酸化膜113を選択的に除去す
る。その後、基板上に、厚みが約2nmのシリコン酸化
膜と厚みが約5nmのシリコン窒化膜を堆積した後、希
釈パイロ酸化法によりシリコン窒化膜の表面を酸化し
て、ストレージノード電極114の上にONO膜からな
る容量絶縁膜115を形成する。なお、シリコン窒化膜
112の上にもONO膜が形成されているが、図2
(a)には図示されていない。その後、基板上に、厚み
が約100nmのポリシリコン膜を堆積した後、DRA
Mメモリ部を覆い、ロジック部を開口したフォトレジス
ト膜を形成し、フォトレジスト膜をマスクとする異方性
ドライエッチングにより、ポリシリコン膜およびシリコ
ン窒化膜112のうちロジック部に位置する部分を除去
して、DRAMメモリ部のシリコン窒化膜112の上に
セルプレート電極116を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 2A, the photoresist portion 150 is removed by ashing or the like, and then the silicon oxide film 113 is selectively removed using hydrofluoric acid or the like. After that, after depositing a silicon oxide film having a thickness of about 2 nm and a silicon nitride film having a thickness of about 5 nm on the substrate, the surface of the silicon nitride film is oxidized by the dilution pyrooxidation method, and is deposited on the storage node electrode 114. A capacitive insulating film 115 made of an ONO film is formed. Although the ONO film is also formed on the silicon nitride film 112, as shown in FIG.
Not shown in (a). Then, after depositing a polysilicon film having a thickness of about 100 nm on the substrate, DRA is performed.
A photoresist film which covers the M memory portion and has an opening in the logic portion is formed, and the portion of the polysilicon film and the silicon nitride film 112 located in the logic portion is removed by anisotropic dry etching using the photoresist film as a mask. Then, the cell plate electrode 116 is formed on the silicon nitride film 112 of the DRAM memory part.

【0033】その後、フォトレジスト膜を除去した後、
セルプレート電極116をマスクとしてフッ酸によるウ
エットエッチングを行って、ロジック部の第1の層間絶
縁膜110を選択的に除去する。その後、シリコン窒化
膜109のうち基板上に露出している部分の異方性エッ
チング(ドライエッチング)を行って、ロジック部のゲ
ート電極103、ゲート配線104の側面上にサイドウ
ォール109aを形成する。その後、ロジック部の活性
領域に、砒素イオンを加速電圧が20keV、ドーズ量
が2×1015atoms・cm-2の条件でイオン注入し、LD
D領域107の外方側に高濃度ソース・ドレイン領域1
17を形成する。
Then, after removing the photoresist film,
Wet etching with hydrofluoric acid is performed using the cell plate electrode 116 as a mask to selectively remove the first interlayer insulating film 110 in the logic portion. After that, anisotropic etching (dry etching) is performed on the portion of the silicon nitride film 109 exposed on the substrate to form sidewalls 109a on the side surfaces of the gate electrode 103 and the gate wiring 104 in the logic portion. After that, arsenic ions are ion-implanted into the active region of the logic portion under the conditions of an acceleration voltage of 20 keV and a dose of 2 × 10 15 atoms · cm −2 , and LD
High-concentration source / drain region 1 on the outer side of the D region 107
Form 17.

【0034】次に、図2(b)に示す工程で、基板上に
シリコン酸化膜からなる第2の層間絶縁膜118を堆積
した後、DRAMメモリ部において、第2の層間絶縁膜
118、セルプレート電極116及びシリコン窒化膜1
12を貫通して、ソース・ドレイン領域108のドレイ
ン上の導体プラグ111b(ビット線コンタクト)と、
ゲート配線105上の導体プラグ111c(ワード線コ
ンタクト)とにそれぞれ到達するコンタクトホール11
9を形成する。さらに、基板上にCVD法により、厚み
が約20nmのシリコン酸化膜を堆積した後、シリコン
酸化膜の異方性エッチングを行って、コンタクトホール
119の側面上に酸化膜サイドウォール120を形成す
る。
Next, in the step shown in FIG. 2B, after the second interlayer insulating film 118 made of a silicon oxide film is deposited on the substrate, the second interlayer insulating film 118 and the cell are formed in the DRAM memory section. Plate electrode 116 and silicon nitride film 1
12 and a conductor plug 111b (bit line contact) on the drain of the source / drain region 108,
Contact holes 11 reaching the conductor plugs 111c (word line contacts) on the gate wiring 105, respectively.
9 is formed. Further, after depositing a silicon oxide film having a thickness of about 20 nm on the substrate by the CVD method, anisotropic etching of the silicon oxide film is performed to form an oxide film sidewall 120 on the side surface of the contact hole 119.

【0035】次に、図3(a)に示す工程で、基板上
に、厚みが約300nmのポリシリコン膜121を形成
した後、ポリシリコン膜121上に、DRAMメモリ部
を覆い、ロジック部のコンタクト形成領域に開口を有す
るフォトレジスト膜(図示せず)を形成する。このと
き、DRAMメモリ部のコンタクトホール119内にポ
リシリコン膜121が充填される。その後、フォトレジ
スト膜をマスクとする異方性ドライエッチングにより、
ポリシリコン膜121のエッチングを行い、ポリシリコ
ン膜121に、ロジック部のコンタクト形成領域に位置
する開口124を形成する。その後、フォトレジスト膜
を除去した後、開口124が形成されたポリシリコン膜
121をエッチングマスクにして、ロジック部の第2の
層間絶縁膜118を貫通して、高濃度ソース・ドレイン
領域117、ゲート配線104に到達するコンタクトホ
ール125を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 3A, a polysilicon film 121 having a thickness of about 300 nm is formed on the substrate, and then the DRAM memory portion is covered on the polysilicon film 121 to form the logic portion. A photoresist film (not shown) having an opening in the contact formation region is formed. At this time, the polysilicon film 121 is filled in the contact hole 119 of the DRAM memory part. After that, by anisotropic dry etching using the photoresist film as a mask,
The polysilicon film 121 is etched to form an opening 124 in the polysilicon film 121 in the contact formation region of the logic portion. Then, after removing the photoresist film, the high-concentration source / drain region 117 and the gate are penetrated through the second interlayer insulating film 118 of the logic portion using the polysilicon film 121 having the opening 124 as an etching mask. A contact hole 125 reaching the wiring 104 is formed.

【0036】次に、図3(b)に示す工程で、基板上に
密着層(Ti/TiN)及びタングステン膜を形成した
後、CMPにより第2の層間絶縁膜118上に位置する
ポリシリコン膜121、密着層及びタングステン膜を研
磨除去し平坦化することによって、DRAMメモリ部の
コンタクトホール119を埋めるポリシリコン膜からな
る導体プラグ121aと、ロジック部のコンタクトホー
ル125を埋める密着層及びタングステン膜からなる導
体プラグ122とを同時に形成し、さらに、第2の層間
絶縁膜118の上に、各導体プラグ121a、122に
接続されるアルミ合金膜などからなる配線123を形成
する。
Next, in the step shown in FIG. 3B, after forming an adhesion layer (Ti / TiN) and a tungsten film on the substrate, a polysilicon film located on the second interlayer insulating film 118 by CMP. 121, the contact layer and the tungsten film are removed by polishing to be planarized, so that the conductor plug 121a formed of a polysilicon film fills the contact hole 119 in the DRAM memory portion, and the contact layer and the tungsten film fill the contact hole 125 in the logic portion. And the conductor plug 122 is formed at the same time, and the wiring 123 made of an aluminum alloy film or the like connected to the conductor plugs 121a and 122 is formed on the second interlayer insulating film 118.

【0037】本実施形態によれば、図3(a)に示す工
程で、ポリシリコン膜121をエッチングマスクとし
て、ロジック部の第2の層間絶縁膜118にコンタクト
ホール125を形成するため、微細なコンタクトホール
125を形成することができる。すなわち、エッチング
マスクとなるポリシリコン膜121は、シリコン酸化膜
からなる第2の層間絶縁膜118との選択比が大きいた
め、膜厚が約300nm程度と薄くてもエッチングマス
クとして機能する。従って、ポリシリコン膜121に開
口124を形成するためのフォトレジスト膜の膜厚も約
500nm程度と薄くすることができるので、微細な開
口124を形成することができる。その結果、微細な開
口124を有するポリシリコン膜121をエッチングマ
スクに用いて、第2の層間絶縁膜をエッチングするの
で、微細なコンタクトホール125を形成することがで
きる。さらに、ポリシリコン膜121は、DRAMメモ
リ部のコンタクトホール119に埋め込む導体プラグ1
21aを形成するためのコンタクト材料を兼ねているの
で、簡単な工程で容易に微細なコンタクトホール125
を形成することができる。これにより、ロジック部のコ
ンタクトホールの微細化が図れ、より高密度化されたe
−DRAMを有する半導体装置を形成することができ
る。
According to the present embodiment, in the step shown in FIG. 3A, the contact hole 125 is formed in the second interlayer insulating film 118 of the logic portion using the polysilicon film 121 as an etching mask. The contact hole 125 can be formed. That is, since the polysilicon film 121 serving as an etching mask has a large selection ratio with respect to the second interlayer insulating film 118 formed of a silicon oxide film, it functions as an etching mask even when the film thickness is as thin as about 300 nm. Therefore, the thickness of the photoresist film for forming the openings 124 in the polysilicon film 121 can be thinned to about 500 nm, so that the fine openings 124 can be formed. As a result, the second interlayer insulating film is etched using the polysilicon film 121 having the fine openings 124 as an etching mask, so that the fine contact holes 125 can be formed. Further, the polysilicon film 121 is used for the conductor plug 1 embedded in the contact hole 119 of the DRAM memory section.
Since it also serves as a contact material for forming 21a, the fine contact hole 125 can be easily formed by a simple process.
Can be formed. As a result, the contact hole in the logic portion can be miniaturized, and the density can be increased.
-A semiconductor device having a DRAM can be formed.

【0038】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形
態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図4
(a)及び図4(b)、図5(a)及び図5(b)は、
本発明の第2の実施形態に係るe−DRAMを有する半
導体装置の製造工程を示す断面図である。
(Second Embodiment) A method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described. Figure 4
(A) and FIG. 4 (b), FIG. 5 (a) and FIG. 5 (b)
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which has e-DRAM concerning the 2nd Embodiment of this invention.

【0039】図4(a)に示す工程で、まず、第1の実
施形態における図1(a)〜図1(c)、図2(a)及
び図2(b)に示す工程と同様な方法によって、図2
(b)に示すような構成を形成する。その後、基板上
に、厚みが約300nmのポリシリコン膜121を形成
した後、ポリシリコン膜121上に、DRAMメモリ部
を覆い、ロジック部のコンタクト形成領域に開口を有す
るフォトレジスト膜(図示せず)を形成する。このと
き、DRAMメモリ部のコンタクトホール119内にポ
リシリコン膜121が充填される。その後、フォトレジ
スト膜をマスクとする異方性ドライエッチングにより、
ポリシリコン膜121のエッチングを行い、ポリシリコ
ン膜121に、ロジック部のコンタクト形成領域に位置
する開口124を形成する。その後、フォトレジスト膜
を除去する。
In the step shown in FIG. 4 (a), first, the same steps as those shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c), 2 (a) and 2 (b) in the first embodiment are performed. Depending on the method, FIG.
A structure as shown in (b) is formed. After that, a polysilicon film 121 having a thickness of about 300 nm is formed on the substrate, and then a photoresist film (not shown) that covers the DRAM memory portion and has an opening in the contact formation region of the logic portion is formed on the polysilicon film 121. ) Is formed. At this time, the polysilicon film 121 is filled in the contact hole 119 of the DRAM memory part. After that, by anisotropic dry etching using the photoresist film as a mask,
The polysilicon film 121 is etched to form an opening 124 in the polysilicon film 121 in the contact formation region of the logic portion. Then, the photoresist film is removed.

【0040】次に、図4(b)に示す工程で、基板上
に、厚みが約50nmのポリシリコン膜からなる寸法調
整用膜を形成した後、異方性エッチングにより寸法調整
用膜のエッチングを行い、ポリシリコン膜121の開口
124内の側面上にサイドウォール126を形成する。
これにより、開口部124aの大きさは、開口124よ
りもサイドウォール126の厚みの2倍分(約80nm
程度)だけ小さくなる。なお、寸法調整用膜としては、
タングステン膜やプラズマ窒化膜などを用いても良い。
Next, in the step shown in FIG. 4B, after a dimension adjusting film made of a polysilicon film having a thickness of about 50 nm is formed on the substrate, the dimension adjusting film is etched by anisotropic etching. Then, a sidewall 126 is formed on the side surface of the polysilicon film 121 inside the opening 124.
As a result, the size of the opening 124 a is twice the thickness of the sidewall 126 than the opening 124 (about 80 nm).
Degree) becomes smaller. In addition, as the dimension adjustment film,
Alternatively, a tungsten film, a plasma nitride film, or the like may be used.

【0041】次に、図5(a)に示す工程で、開口部1
24aが形成されたポリシリコン膜121及びサイドウ
ォール126をエッチングマスクにして、ロジック部の
第2の層間絶縁膜118を貫通して、高濃度ソース・ド
レイン領域117、ゲート配線104に到達するコンタ
クトホール125を形成する。
Next, in the step shown in FIG.
A contact hole that reaches the high-concentration source / drain region 117 and the gate wiring 104 through the second interlayer insulating film 118 of the logic portion by using the polysilicon film 121 and the sidewall 126 on which the 24a is formed as an etching mask. Form 125.

【0042】次に、図5(b)に示す工程で、基板上に
密着層(Ti/TiN)及びタングステン膜を形成した
後、CMPにより第2の層間絶縁膜118上に位置する
ポリシリコン膜121、サイドウォール126、密着層
及びタングステン膜を研磨除去し平坦化することによっ
て、DRAMメモリ部のコンタクトホール119を埋め
るポリシリコン膜121からなる導体プラグ121a
と、ロジック部のコンタクトホール125を埋める密着
層及びタングステン膜からなる導体プラグ122とを同
時に形成し、さらに、第2の層間絶縁膜118の上に、
各導体プラグ121a、122に接続されるアルミ合金
膜などからなる配線123を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 5B, after forming an adhesion layer (Ti / TiN) and a tungsten film on the substrate, a polysilicon film located on the second interlayer insulating film 118 by CMP. 121, the side wall 126, the adhesion layer, and the tungsten film are polished and removed to be planarized to fill the contact hole 119 of the DRAM memory section with the polysilicon film 121.
And an adhesion layer filling the contact hole 125 of the logic portion and a conductor plug 122 made of a tungsten film are simultaneously formed, and further, on the second interlayer insulating film 118,
A wiring 123 made of an aluminum alloy film or the like connected to each conductor plug 121a, 122 is formed.

【0043】本実施形態によれば、第1の実施形態と同
様な効果を得ることができる。さらに、図4(b)に示
す工程で、ポリシリコン膜121に設けられた開口12
4の内側面上にサイドウォール126を形成することに
よって、フォトリソグラフィ法で形成できる最小開口寸
法よりもさらに微細なコンタクトホール125を形成す
ることができる。すなわち、図4(a)に示す工程にお
いて、フォトリソグラフィ法で形成できる最小開口寸法
を有するフォトレジスト膜をマスクにして、ポリシリコ
ン膜121に開口124を形成した後、図4(b)に示
す工程で、開口124の内側面にサイドウォール126
を形成するため、開口部124aはフォトリソグラフィ
法で形成できる最小開口寸法よりも小さいものとなる。
その結果、図5(a)に示す工程で、開口部124aを
有するポリシリコン膜121及びサイドウォール126
をエッチングマスクにして、コンタクトホール125を
形成した場合、コンタクトホール125の大きさは、フ
ォトリソグラフィ法で形成できる最小開口寸法よりも小
さいものとなる。
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, in the step shown in FIG. 4B, the opening 12 formed in the polysilicon film 121.
By forming the sidewall 126 on the inner side surface of No. 4, it is possible to form the contact hole 125 which is finer than the minimum opening size that can be formed by the photolithography method. That is, in the step shown in FIG. 4A, an opening 124 is formed in the polysilicon film 121 by using a photoresist film having a minimum opening size that can be formed by photolithography as a mask, and then shown in FIG. In the process, the sidewall 126 is formed on the inner surface of the opening 124.
Therefore, the opening 124a is smaller than the minimum opening size that can be formed by the photolithography method.
As a result, in the step shown in FIG. 5A, the polysilicon film 121 having the opening 124a and the sidewall 126 are formed.
When the contact hole 125 is formed by using as a mask, the size of the contact hole 125 is smaller than the minimum opening size that can be formed by the photolithography method.

【0044】なお、上記第1及び第2の実施形態におい
て、ストレージノード電極114として円筒型を用いて
説明したが、単純スタック型またはHSG型あるいはフ
ィン型であっても良い。
In the first and second embodiments, the storage node electrode 114 is described as a cylindrical type, but it may be a simple stack type, an HSG type or a fin type.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置又は
その製造方法によると、ポリシリコン膜をエッチングマ
スクとして、ロジック部の第2の層間絶縁膜にコンタク
トホールを形成するため、微細なコンタクトホールを形
成することができる。さらに、ポリシリコン膜は、DR
AMメモリ部のコンタクトホールに埋め込む導体プラグ
を形成するためのコンタクト材料を兼ねているので、簡
単な工程で容易に微細なコンタクトホールを形成するこ
とができる。これにより、ロジック部のコンタクトホー
ルの微細化が図れ、より高密度化されたe−DRAMを
有する半導体装置を形成することができる。
As described above, according to the semiconductor device or the method of manufacturing the same of the present invention, since the contact hole is formed in the second interlayer insulating film of the logic portion using the polysilicon film as an etching mask, a fine contact is formed. Holes can be formed. Further, the polysilicon film is DR
Since it also serves as a contact material for forming a conductor plug to be embedded in the contact hole of the AM memory portion, a fine contact hole can be easily formed by a simple process. As a result, the contact holes in the logic portion can be miniaturized, and a semiconductor device having a higher density e-DRAM can be formed.

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

【図1】(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態に
係る半導体装置の製造工程を示す断面図
1A to 1C are cross-sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態に
係る半導体装置の製造工程を示す断面図
2A and 2B are cross-sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態に
係る半導体装置の製造工程を示す断面図
3A and 3B are cross-sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】(a)、(b)は、本発明の第2の実施形態に
係る半導体装置の製造工程を示す断面図
4A and 4B are cross-sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)、(b)は、本発明の第2の実施形態に
係る半導体装置の製造工程を示す断面図
5A and 5B are cross-sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】(a)〜(c)は、従来の半導体装置の製造工
程を示す断面図
6A to 6C are cross-sectional views showing manufacturing steps of a conventional semiconductor device.

【図7】(a)、(b)は、従来の半導体装置の製造工
程を示す断面図
7A and 7B are cross-sectional views showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【図8】(a)、(b)は、従来の半導体装置の製造工
程を示す断面図
8A and 8B are cross-sectional views showing manufacturing steps of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 シリコン基板 101 素子分離用絶縁膜 102 ゲート絶縁膜 103 ゲート電極 104 ゲート配線 105 ゲート配線 107 LDD領域 108 ソース・ドレイン領域 109 シリコン窒化膜 110 第1の層間絶縁膜 111a 導体プラグ 111b 導体プラグ 111c 導体プラグ 112 シリコン窒化膜 113 シリコン酸化膜 114 ストレージノード電極 115 容量絶縁膜 116 セルプレート電極 117 高濃度ソース・ドレイン領域 118 第2の層間絶縁膜 119 コンタクトホール 120 酸化膜サイドウォール 121 ポリシリコン膜 121a 導体プラグ 122 導体プラグ 123 配線 124 開口 124a 開口部 125 コンタクトホール 126 サイドウォール 150 フォトレジスト部 100 silicon substrate 101 Insulation film for element isolation 102 gate insulating film 103 gate electrode 104 gate wiring 105 gate wiring 107 LDD region 108 source / drain region 109 Silicon nitride film 110 First interlayer insulating film 111a conductor plug 111b conductor plug 111c conductor plug 112 Silicon nitride film 113 Silicon oxide film 114 storage node electrode 115 Capacitance insulating film 116 Cell plate electrode 117 High concentration source / drain region 118 Second interlayer insulating film 119 contact holes 120 Oxide film sidewall 121 Polysilicon film 121a Conductor plug 122 conductor plug 123 wiring 124 opening 124a opening 125 contact holes 126 Sidewall 150 photoresist section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 秀幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F038 DF05 DF11 EZ11 EZ13 EZ14 EZ20 5F083 AD24 AD49 AD56 JA04 JA19 JA32 JA36 JA39 JA40 JA56 MA05 MA06 MA18 MA19 MA20 NA01 PR29 PR36 PR43 PR44 PR53 PR54 ZA06 ZA12    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hideyuki Arai             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 5F038 DF05 DF11 EZ11 EZ13 EZ14                       EZ20                 5F083 AD24 AD49 AD56 JA04 JA19                       JA32 JA36 JA39 JA40 JA56                       MA05 MA06 MA18 MA19 MA20                       NA01 PR29 PR36 PR43 PR44                       PR53 PR54 ZA06 ZA12

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 DRAMメモリ部を構成する第1のMI
Sトランジスタとロジック部を構成する第2のMISト
ランジスタとを有する半導体装置であって、 半導体基板の第1の活性領域に形成された前記第1のM
ISトランジスタのソース・ドレイン領域と、 前記半導体基板の第2の活性領域に形成された前記第2
のMISトランジスタのソース・ドレイン領域と、 前記半導体基板上における前記DRAMメモリ部に形成
された第1の層間絶縁膜と、 前記第1のMISトランジスタのソース・ドレイン領域
上の前記第1の層間絶縁膜に形成された第1のコンタク
トホールと、 前記第1のコンタクトホール内に埋め込まれ、前記第1
のMISトランジスタのソース・ドレイン領域に電気的
に接続されている第1の導体プラグと、 前記第1の層間絶縁膜の上方に形成されたセルプレート
電極と、 前記セルプレート電極を含む前記半導体基板上に形成さ
れ、表面が平坦化された第2の層間絶縁膜と、 前記第2の層間絶縁膜及び前記セルプレート電極を貫通
して設けられた第2のコンタクトホールと、 前記第2のコンタクトホール内に埋め込まれ、前記第1
の導体プラグに電気的に接続されている第2の導体プラ
グと、 前記第2の層間絶縁膜を貫通して設けられた第3のコン
タクトホールと、 前記第3のコンタクトホール内に埋め込まれ、前記第2
のMISトランジスタのソース・ドレイン領域に電気的
に接続されており、前記第2の導電プラグとは異なる導
電材料からなる第3の導体プラグとを備えていることを
特徴とする半導体装置。
1. A first MI constituting a DRAM memory section.
A semiconductor device having an S-transistor and a second MIS transistor forming a logic portion, the first M being formed in a first active region of a semiconductor substrate.
The source / drain region of the IS transistor and the second active region formed on the second active region of the semiconductor substrate.
Source / drain regions of the MIS transistor, a first interlayer insulating film formed in the DRAM memory section on the semiconductor substrate, and the first interlayer insulating layer on the source / drain regions of the first MIS transistor. A first contact hole formed in the film; embedded in the first contact hole;
A first conductor plug electrically connected to a source / drain region of the MIS transistor, a cell plate electrode formed above the first interlayer insulating film, and a semiconductor substrate including the cell plate electrode A second interlayer insulating film formed above and having a flattened surface; a second contact hole penetrating the second interlayer insulating film and the cell plate electrode; and the second contact Embedded in the hole, the first
A second conductor plug electrically connected to the conductor plug, a third contact hole provided through the second interlayer insulating film, and a third contact hole embedded in the third contact hole, The second
And a third conductor plug made of a conductive material different from that of the second conductive plug, the semiconductor device being electrically connected to the source / drain regions of the MIS transistor.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記第2の導体プラグは、半導体材料からなり、 前記第3の導体プラグは、金属材料からなることを特徴
とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductor plug is made of a semiconductor material, and the third conductor plug is made of a metal material.
【請求項3】 請求項2記載の半導体装置において、 前記半導体材料は、ポリシリコンからなり、 前記金属材料は、タングステンからなることを特徴とす
る半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor material is polysilicon, and the metal material is tungsten.
【請求項4】 DRAMメモリ部を構成する第1のMI
Sトランジスタとロジック部を構成する第2のMISト
ランジスタとを有する半導体装置の製造方法であって、 半導体基板上に第1の層間絶縁膜を形成する工程(a)
と、 前記DRAMメモリ部の前記第1の層間絶縁膜の上にセ
ルプレート電極を形成する工程(b)と、 前記工程(b)の後に、前記ロジック部の前記第1の層
間絶縁膜を除去する工程(c)と、 前記工程(c)の後に、前記半導体基板上に、表面が平
坦化された第2の層間絶縁膜を形成する工程(d)と、 前記第2の層間絶縁膜上に第1の導体膜を形成する工程
(e)と、 前記第1の導体膜に開口を形成する工程(f)と、 前記工程(f)の後に、前記第1の導体膜をマスクにし
て、前記第2の層間絶縁膜のエッチングを行い、前記第
2のMISトランジスタのソース・ドレイン領域に到達
する第1のコンタクトホールを形成する工程(g)とを
備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A first MI which constitutes a DRAM memory section.
A method of manufacturing a semiconductor device having an S transistor and a second MIS transistor forming a logic portion, the method comprising: forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate (a).
And (b) forming a cell plate electrode on the first interlayer insulating film of the DRAM memory part, and removing the first interlayer insulating film of the logic part after the step (b). A step (c) of performing, a step (d) of forming a second interlayer insulating film having a flat surface on the semiconductor substrate after the step (c), and a step of forming a second interlayer insulating film on the semiconductor substrate. A step (e) of forming a first conductor film on the substrate, a step (f) of forming an opening on the first conductor film, and a step of using the first conductor film as a mask after the step (f). A step (g) of etching the second interlayer insulating film to form a first contact hole reaching the source / drain region of the second MIS transistor. Device manufacturing method.
【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記工程(f)の後で、前記工程(g)の前に、前記第
1の導体膜に設けられた前記開口内の側面上にサイドウ
ォールを形成する工程を有し、 前記工程(g)では、前記第1の導体膜及び前記サイド
ウォールをマスクとして、前記第2の層間絶縁膜のエッ
チングを行うことによって、前記第1のコンタクトホー
ルを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a side surface inside the opening provided in the first conductor film after the step (f) and before the step (g). A step of forming a sidewall thereon, and in the step (g), the first interlayer insulating film is etched by using the first conductor film and the sidewall as a mask, thereby forming the first interlayer insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises forming the contact hole.
【請求項6】 請求項4又は5記載の半導体装置の製造
方法において、 前記工程(g)の後に、前記半導体基板上に第2の導電
膜を形成した後、前記第2の層間絶縁膜上の前記第1の
導電膜及び前記第2の導電膜を除去し、前記第1のコン
タクトホール内に前記第2の導電膜からなる第1の導電
プラグを形成する工程を有していることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein after the step (g), a second conductive film is formed on the semiconductor substrate and then on the second interlayer insulating film. And removing the first conductive film and the second conductive film, and forming a first conductive plug made of the second conductive film in the first contact hole. A method for manufacturing a characteristic semiconductor device.
【請求項7】 請求項4又は5記載の半導体装置の製造
方法において、 前記工程(d)の後で、前記工程(e)の前に、前記第
2の層間絶縁膜及び前記セルプレート電極を貫通し、前
記第1のMISトランジスタのソース・ドレイン領域に
接続されている導体プラグに到達する第2のコンタクト
ホールを形成する工程を有し、 前記工程(e)では、前記第2のコンタクトホール内に
も前記第1の導体膜を形成し、 前記工程(g)の後に、前記半導体基板上に第2の導電
膜を形成した後、前記第2の層間絶縁膜上の前記第1の
導電膜及び前記第2の導電膜を除去することによって、
前記第1のコンタクトホール内に前記第2の導電膜から
なる第1の導電プラグを形成し、また、前記第2のコン
タクトホール内に前記第1の導電膜からなる第2の導電
プラグを形成する工程を有していることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the second interlayer insulating film and the cell plate electrode are formed after the step (d) and before the step (e). A step of forming a second contact hole penetrating through and reaching a conductor plug connected to the source / drain region of the first MIS transistor, and in the step (e), the second contact hole is formed. The first conductive film is also formed in the first conductive film, the second conductive film is formed on the semiconductor substrate after the step (g), and then the first conductive film is formed on the second interlayer insulating film. By removing the film and the second conductive film,
A first conductive plug made of the second conductive film is formed in the first contact hole, and a second conductive plug made of the first conductive film is formed in the second contact hole. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項8】 請求項6又は7記載の半導体装置の製造
方法において、 前記第1の導電膜は、半導体膜であり、 前記第2の導電膜は、金属膜であることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the first conductive film is a semiconductor film, and the second conductive film is a metal film. Device manufacturing method.
【請求項9】 請求項8記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記半導体膜は、ポリシリコン膜であり、 前記金属膜は、タングステン膜であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor film is a polysilicon film, and the metal film is a tungsten film.
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