JP2011040421A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2011040421A
JP2011040421A JP2009183286A JP2009183286A JP2011040421A JP 2011040421 A JP2011040421 A JP 2011040421A JP 2009183286 A JP2009183286 A JP 2009183286A JP 2009183286 A JP2009183286 A JP 2009183286A JP 2011040421 A JP2011040421 A JP 2011040421A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
pillar portion
forming
semiconductor device
pillar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009183286A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Fujimoto
紘行 藤本
Shinpei Iijima
晋平 飯島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Micron Memory Japan Ltd
Original Assignee
Elpida Memory Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elpida Memory Inc filed Critical Elpida Memory Inc
Priority to JP2009183286A priority Critical patent/JP2011040421A/ja
Priority to US12/850,092 priority patent/US8278172B2/en
Publication of JP2011040421A publication Critical patent/JP2011040421A/ja
Priority to US13/592,865 priority patent/US8492814B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76897Formation of self-aligned vias or contact plugs, i.e. involving a lithographically uncritical step
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/05Making the transistor
    • H10B12/053Making the transistor the transistor being at least partially in a trench in the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66666Vertical transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7827Vertical transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861Diodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto
    • H10B12/033Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor
    • H10B12/0335Making a connection between the transistor and the capacitor, e.g. plug
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/34DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the transistor being at least partially in a trench in the substrate

Abstract

【課題】拡散層と拡散層に接続されるコンタクトとの接触抵抗を低減した半導体装置およびその製造方法を提供するものである。
【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法は半導体基板にピラー部を設ける工程と、前記ピラー部の基端部近傍に第1の不純物拡散領域を形成する工程と、ピラー部の側面を被覆する第1の絶縁膜を形成するとともに、第1の絶縁膜を介してピラー部の側面に対向する電極層を形成する工程と、ピラー部及び第1の絶縁膜の周囲を埋める第2の絶縁膜を形成する工程と、第1の層間膜を除去して前記ピラー部の先端面を露出させる工程と、ピラー部の先端部に第2の不純物拡散領域を形成する工程と、第1の絶縁膜をエッチングして前記ピラー部の先端部の側面を露出させる工程と、ピラー部の先端面及びピラー部の先端部の側面を覆うようにコンタクトプラグを形成する工程と、を具備してなる。
【選択図】図7

Description

本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関するものであり、特にピラー(柱)を備えた縦型デバイスを含み、ピラーの上部とそれに接続されるコンタクトとの接触抵抗を低減した半導体装置およびその製造方法に関するものである。
従来、DRAM(Dynamic Random Access Memory)は一つのトランジスタと一つのキャパシタからなる必要最小限の要素でメモリセルを構成し、リソグラフィ技術の進歩に併せて高集積化を達成してきた。
しかしながら、従来から用いられてきたような半導体基板上に平面的にレイアウトされたトランジスタでは、さらなる集積度向上が困難となっている。そこで、この困難性を克服するために、縦方向に3次元化した構成を有し、縦方向に電子が移動する縦型トランジスタが提案されている。
特許文献1に提案された縦型MOSトランジスタを含む半導体装置(例えば、図1)では、シリコン基板にトレンチ素子分離領域、素子分離領域底部にはチャネルストッパー領域、シリコン基板上にピラー状の半導体層が設けられ、このピラー状半導体層の上部にはドレイン領域、シリコン基板の上面にはピラー状半導体層の底部を充満したソース領域、ピラー状半導体層の側面にはゲート酸化膜を介してバリアメタルを有するゲート電極、ピラー状半導体層の上部のドレイン領域上に接して導電膜が設けられており、バリアメタルを有するコンタクトプラグを介して上下にバリアメタルを有するAlCu配線がそれぞれ接続されている。
また、特許文献2に提案された縦型トランジスタを含む半導体装置(例えば、図7)では、半導体基板にピラー状半導体層が形成され、ピラー状半導体層間の溝底部にはシリコン酸化膜が配置され、ピラー状半導体層の周囲を取り囲むようにゲート絶縁膜を介して選択ゲートとなる電極が配置され、選択ゲート・トランジスタを構成している。この選択ゲート・トランジスタ上方には、ピラー状半導体層の側壁にトンネル酸化膜を介して浮遊ゲートが配置され、さらにその浮遊ゲートの側壁に層間絶縁膜を介して制御ゲートが配置されてメモリ・トランジスタを構成している。このメモリ・トランジスタの上方に、ゲート絶縁膜を介して選択ゲートとなる電極を有する選択ゲート・トランジスタが配置されている。半導体基板の表面にメモリセルのソース拡散層が配置され、そしてピラー状半導体層の上面にはドレイン拡散層が配置されている。このドレイン拡散層の上部が露出され、その露出された上部を覆うアルミニウム配線が配設されている。
また、特許文献3には、半導体凸部の上面及び側面に接触する埋め込み導体配線を備えた半導体装置(例えば、図17)が提案されている。
特開2004−319808号公報 特開2004−186601号公報 国際公開第2005/36651号公報
しかしながら、特許文献1で提案された半導体装置では、ピラー状半導体層のドレイン領域と、導電膜及びバリアメタルを介したコンタクトプラグとの接触面積は、ドレイン領域が形成されているピラー状半導体層の先端面の面積と同じである。そのため、デバイスの微細化が進んでトランジスタの幅が狭くなり、それに伴い、ピラー状半導体層の先端面の面積が小さくなると、その接触面積が減少してしまい、コンタクト抵抗が増大するという問題があった。
また、特許文献2で提案された半導体装置では、ドレイン拡散層の上部とそれを覆うアルミニウム配線は自己整合的に配設されるものではないので、ドレイン拡散層の上部とアルミニウム配線との正確な位置合わせは困難であり、合わせズレのためにドレイン拡散層の上部とアルミニウム配線との接触面積の確保が図れないおそれがあった。特許文献3で提案された半導体装置においても、半導体凸部と埋め込み導体配線とは自己整合的に配設されるものではないのでそれらの接触面積の確保が図れないおそれがあった。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1の層間膜を形成してから前記第1の層間膜をマスクにして前記半導体基板にピラー部を設ける工程と、前記ピラー部の基端部近傍に第1の不純物拡散領域を形成する工程と、前記ピラー部の側面を被覆する第1の絶縁膜を形成するとともに、前記第1の絶縁膜を介して前記ピラー部の側面に対向する電極層を形成する工程と、前記ピラー部及び前記第1の絶縁膜の周囲を埋める第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の層間膜を除去して前記ピラー部の先端面を露出させる工程と、前記ピラー部の先端部に第2の不純物拡散領域を形成する工程と、前記第1の絶縁膜をエッチングして前記ピラー部の先端部の側面を露出させる工程と、前記ピラー部の先端面及び前記ピラー部の先端部の側面を覆うようにコンタクトプラグを形成する工程と、を具備してなるものである。
以上説明した本発明の半導体装置の製造方法によれば、縦型デバイスのピラー部の上部拡散層とそれに接続するコンタクトプラグとを、ピラー部の上部拡散層の上面だけではなく、その側面とも接触させるので、ピラー部の上部拡散層とコンタクトプラグとの接触面積が増大し、その接触抵抗が低下する。
また、コンタクト材料が充填されるコンタクトホールはピラーに対して自己整合的に形成できるので製造コストが安く、かつ、合わせズレの問題が生じないため、製造が容易である。
さらに、今後のさらなる微細化に対しても、縦型デバイスのピラー部の上部拡散層の上面の平面面積が縮小しても、ピラー部の上部拡散層の側面のうち露出させる部分の面積を増大させることにより、ピラー部の上部拡散層とコンタクトプラグとの接触面積を増大させ、接触抵抗の増大を回避できる。
本発明の一実施形態である半導体装置の製造方法の工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図1に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図2に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図3に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図4に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図5に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図6に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 本発明の他の実施形態である半導体装置の製造方法の工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図8に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図9に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図10に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図11に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図12に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図13に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 図14に続く工程を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図、(c)は(a)のB−B’断面図である。 本発明の一実施形態である縦型ダイオードを含む半導体装置の断面図である。 本発明の他の実施形態である縦型デバイスを含む半導体装置の断面図である。 本発明の他の実施形態である縦型MOSトランジスタを含む半導体装置の断面図である。 本発明の他の実施形態である縦型MOSトランジスタを含む半導体装置の断面図である。 本発明の他の実施形態である縦型MOSトランジスタ及びキャパシタを含む半導体装置(DRAM)の断面図である。 本発明の他の実施形態である縦型MOSトランジスタを含む半導体装置の断面図である。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。尚、以下の図は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体装置の寸法関係とは異なる場合がある。
以下で示す図1〜図15は縦型MOSトランジスタを含む半導体装置の製造方法を示すものであり、いずれも(a)に平面図を、(b)は(a)図のA−A’断面を、(c)図は(a)図のB−B’断面を示している。
<第1の実施形態>
本発明の半導体装置の製造方法の第1の実施形態について説明する。
まず、シリコン基板1を1000℃で15秒の条件で熱酸化して、図2に示すように、シリコン基板1の表面にシリコン酸化膜(第2の層間膜)2を形成する。
次に、シリコン酸化膜2上に厚さ100nmのシリコン窒化膜を堆積し、リソグラフィによりピラーのパターニングを行う。ドライエッチングでシリコン窒化膜をエッチングしてシリコン窒化膜(第1の層間膜)3を形成した後、シリコン窒化膜3をハードマスクとしてシリコン酸化膜2をドライエッチングし、さらにシリコン窒化膜3をハードマスクにしてシリコン基板1を150nmドライエッチングする。このようにして、図2(b)及び図2(c)に示すように、シリコン基板1の表面に複数の柱状のピラー部1Aを形成する。
次に、図3に示すように、1000℃で10秒の熱酸化を行った後、縦型MOSトランジスタの下部拡散層(第1の不純物拡散領域)6を形成するための注入を行う。注入は例えばリンを20KeVで約1×1015/cmで行う。次に、酸化膜をウェットエッチングし、ゲート酸化を1000℃で10秒行い、ゲート酸化膜(第1の絶縁膜)4を形成する。このゲート酸化膜4はシリコン酸化膜2の側端面を覆うように形成する。その後、CVD法でリンをin−situドープしたポリシリコンを堆積する。堆積したポリシリコンをエッチバックしてゲート電極(電極層)5を形成する。
次に、図4に示すように、例えばプラズマCVD法を用いて、ピラー部1A及びシリコン窒化膜3の周囲を埋めるシリコン酸化膜(第2の絶縁膜)7を堆積し、CMPにより平坦化する。
次に、図5に示すように、シリコン窒化膜3をウェットエッチングする。これにより、コンタクトホール8がピラー部1Aに対して自己整合的に形成できる。その後、縦型MOSトランジスタのピラー部1Aの先端部に上部拡散層(第2の不純物拡散領域)15を形成するための注入を行う。注入は例えばリンを20KeVで約1×1015/cmで行う。さらにシリコン酸化膜2をドライエッチングして、上部拡散層15の上面を露出されると共に、シリコン酸化膜2の側端面を覆っていたゲート酸化膜4の一端部を露出させる。
次に、図6に示すように、ウェットエッチングにより、シリコン酸化膜7を例えば10nm程度エッチングして後退させると共に、ゲート酸化膜4をその上部(一端部)4aからエッチングして後退させ、ピラー部1Aの先端部の側面15bの一部を露出させる。
次に、図7に示すように、シリコン酸化膜7に形成されたコンタクトホール8に、上部拡散層15とコンタクトさせる材料を埋設し、CMPで平坦化してコンタクトプラグ9を形成する。コンタクトホール8はピラー部に対して自己整合的に形成されるのでコンタクトプラグ9とピラー部1Aとは精度よく位置決めされる。さらに、ピラー部1Aの先端面15aだけでなく、その先端部の側面15bも露出しているので、コンタクトプラグ9はピラー部1Aの先端面15aだけでなく、その側面15bにも埋め込まれ、コンタクトプラグ9の側面9aはシリコン酸化膜7の側面に接して立設する。コンタクトプラグ9の形成は公知の方法を用いることができる。
本発明の半導体装置は、ピラー部1Aを備え、ピラー部1Aの側面1Aa上に第1の絶縁膜4が備えられた縦型デバイス、を含む半導体装置において、ピラー部1Aの先端面15a及びその先端部の側面15bを覆うコンタクトプラグ9と、ピラー部1A及びゲート酸化膜4の周囲を埋めると共にコンタクトプラグ9の側面9aに接して立設するシリコン酸化膜(第2の絶縁膜)7と、備えている。ここで、縦型MOSトランジスタは、基板側に備えたソース(またはドレイン)拡散層である下部拡散層6、中央部に備えたゲート電極5で囲まれたチャネル領域、先端部に備えたドレイン(またはソース)拡散層である上部拡散層15からなる。
この半導体装置では、これに含まれる縦型MOSトランジスタのピラー部1Aの先端部とそれに接続するコンタクトプラグ9とが、ピラー部1Aの先端面15aだけではなく、その側面15bとも接触しているので、従来技術のようにコンタクトプラグがピラー部の先端面だけに接触した構成と比較して、その接触面積が増大し、その接触抵抗が低下する。また、コンタクト材料が充填され、コンタクトプラグ9が形成されることになるコンタクトホール8はピラー部1Aに対して自己整合的に形成できるので合わせズレの問題が生じない。
<第2の実施形態>
次に、本発明の半導体装置の製造方法の第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同一の工程については同じ符号を付すると共に適宜説明を省略する。
まず、シリコン基板1を1000℃で15秒の条件で熱酸化して、図8に示すように、シリコン基板1の表面にシリコン酸化膜(第2の層間膜)2を形成する。
次に、図9に示すように、シリコン酸化膜2上に厚さ100nmでピラーのパターンを有するシリコン窒化膜3を形成する。シリコン窒化膜(第1の層間膜)3をハードマスクとしてシリコン酸化膜2及びシリコン基板1をドライエッチングして、図9(b)及び図9(c)に示すように、シリコン基板1の表面に複数の柱状のピラー部1Aを形成する。
次に、図10に示すように、1000℃で10秒の熱酸化を行った後、例えばリンを注入して、縦型MOSトランジスタの下部拡散層6を形成する。次に、酸化膜をウェットエッチングし、ゲート酸化を行い、ゲート酸化膜(第1の絶縁膜)4を形成する。このゲート酸化膜4はシリコン酸化膜2の側端面を覆うように形成する。その後、CVD法でリンをin−situドープしたポリシリコンを堆積し、堆積したポリシリコンをエッチバックしてゲート電極5(電極層)を形成する。
次に、図11に示すように、シリコン酸化膜(第2の絶縁膜)7によって、ピラー部1Aの間及びシリコン窒化膜3を充填し、CMPにより平坦化する。
次に、図12に示すように、平坦化されたシリコン酸化膜7及びシリコン窒化膜3上にシリコン窒化膜31を堆積する。
次に、図13に示すように、リソグラフィ技術を用いてシリコン窒化膜31にコンタクトプラグのパターンをパターニングし、シリコン酸化膜7に対して選択比の取れる条件でシリコン窒化膜(第3の絶縁膜)31a及びシリコン窒化膜3をドライエッチングする。パターニングされるシリコン窒化膜31aはその幅を、コンタクトプラグ9の幅に対応させるようにパターニングする。このドライエッチングによって、コンタクトホール18はピラー部1Aに対して自己整合的に形成される。その後、縦型MOSトランジスタのピラー部1Aの先端部に上部拡散層(第2の不純物拡散領域)15を形成するための注入を行う。注入は例えばリンを20KeVで約1×1015/cmで行う。さらに次に、シリコン酸化膜2をドライエッチングし、上部拡散層15の上面を露出させると共に、シリコン酸化膜2の側端面を覆っていたゲート酸化膜4の一端部4aを露出させる。
次に、図14に示すように、ウェットエッチングにより、シリコン酸化膜7を例えば10nm程度エッチングして後退させると共に、ゲート酸化膜4をその上部(一端部)4aからエッチングして後退させ、ピラー部1Aの先端部の側面15aの一部を露出させる。
次に、図15に示すように、シリコン酸化膜7及びシリコン窒化膜(第3の絶縁膜)31aに形成されたコンタクトホール18に、上部拡散層15とコンタクトさせる材料を埋設し、CMPで平坦化してコンタクトプラグ9を形成する。コンタクトホール18はピラー部に対して自己整合的に形成されるのでコンタクトプラグ9とピラー部1Aとは精度よく位置決めされる。さらに、ピラー部1Aはその先端面だけでなく、その先端部の側面も露出しているので、コンタクトプラグ9はピラー部の先端面だけでなく、その先端部の側面にも埋め込まれ、また、その側面9aはシリコン酸化膜7及びシリコン窒化膜31aの側面に接して立設する。コンタクトプラグ9の形成は公知の方法を用いることができる。
本実施形態の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置は、前述の第1の実施形態で製造された半導体装置において、シリコン酸化膜7の上に、コンタクトプラグ9の側面9aに接して立設するシリコン窒化膜31aをさらに備える。
図16は本発明の一実施形態である半導体装置の断面図を示す。図1〜図15で示した半導体装置の例は縦型デバイスとして縦型トランジスタを含むものであったが、図16は縦型デバイスとして縦型ダイオードを含む半導体装置の例である。
図16は、ピラー部の先端部に上部拡散層(第2の不純物拡散層)45を有し、ピラー部の側面上に絶縁膜(第1の絶縁膜)44が備えられた縦型ダイオードを含む半導体装置において、ピラー部の先端面45aとその先端部の側面45bの少なくとも一部とを被覆するコンタクトプラグ49と、ピラー部及び絶縁膜44の周囲を埋めると共にコンタクトプラグ49の側面49aに接して立設する第2の絶縁膜47と、備えた半導体装置である。ここで、符号46は縦型ダイオードの下部拡散層(第1の不純物拡散層)である。
この半導体装置では、これに含まれる縦型ダイオードのピラー部の上部拡散層45とそれに接続するコンタクトプラグ49とが、ピラー部の先端面45aだけではなく、ピラー部の先端部の側面45bとも接触しているので、従来技術のようにコンタクトプラグがピラー部の先端面だけに接触した構成と比較して、その接触面積が増大し、その接触抵抗が低下している。符号41は基板、符号42はバッファ層である。
図17は本発明の他の実施形態である半導体装置の断面図を示す。
この半導体装置は、ピラー部55の先端部に上部拡散層(第2の不純物拡散層)を有し、ピラー部の側面上に絶縁膜(第1の絶縁膜)54が備えられた縦型デバイスを含む半導体装置において、ピラー部の先端面55aとその側面55bの少なくとも一部とを被覆するコンタクトプラグ59と、ピラー部及び絶縁膜54の周囲を埋めると共に前記コンタクトプラグ59の側面59aに接して立設する第2の絶縁膜57と、備えている。
この半導体装置に含まれる縦型デバイスのピラー部の上部拡散層とそれに接続するコンタクトプラグ59とが、ピラー部の先端面55aだけではなく、その側面55bとも接触しているので、従来技術のようにコンタクトプラグがピラー部の先端面だけに接触した構成と比較して、その接触面積が増大し、その接触抵抗が低下している。
図18は本発明の他の実施形態である半導体装置の断面図を示す。図1〜図15で示した半導体装置の例は複数の縦型MOSトランジスタを含むものであったが、図18は単一の縦型MOSトランジスタを含む半導体装置の例である。
この半導体装置では、ピラー部の先端部に上部拡散層65を有し、ピラー部の側面上に絶縁膜(第1の絶縁膜)64が備えられた縦型MOSトランジスタを含む半導体装置において、ピラー部の先端面65aの全面とその側面65bの少なくとも一部とを被覆するコンタクトプラグ69と、ピラー部及び絶縁膜64を埋めると共に前記コンタクトプラグ69の側面69aに接して立設する第2の絶縁膜67と、備えた半導体装置である。符号75はゲート電極である。
この半導体装置に含まれる縦型MOSトランジスタのピラー部の上部拡散層65とそれに接続するコンタクトプラグ69とが、ピラー部の先端面65aだけではなく、その側面65bとも接触しているので、従来技術のようにコンタクトプラグがピラー部の先端面だけに接触した構成と比較して、その接触面積が増大し、その接触抵抗が低下している。
図19は図18で示した半導体装置において、縦型MOSトランジスタを含む部位が素子分離70により分離されている例である。
図20は本発明の他の実施形態である半導体装置の断面図を示す。図20は縦型MOSトランジスタに接続されてキャパシタを含むDRAMの例である。
この半導体装置では、ピラー部の先端部に上部拡散層85を有し、ピラー部の側面上に絶縁膜(第1の絶縁膜)84が備えられた縦型MOSトランジスタを含む半導体装置において、ピラー部の先端面85aとその側面85bの少なくとも一部とを被覆するコンタクトプラグ89と、ピラー部及び絶縁膜84を埋めると共にコンタクトプラグ89の側面89aに接して立設する第2の絶縁膜87と、第2の絶縁膜87の上に、コンタクトプラグ89の側面89aに接して立設するシリコン窒化膜(第3の絶縁膜)91aを備え、さらに、コンタクトプラグ89の上方にコンタクトプラグ89に接続するキャパシタ90を備えた半導体装置(DRAM)である。符号95はゲート電極である。
この半導体装置に含まれる縦型デバイスのピラー部の上部拡散層85とそれに接続するコンタクトプラグ89とが、ピラー部の先端面85aだけではなく、ピラー部の側面85bとも接触しているので、従来技術のようにコンタクトプラグがピラー部の先端面だけに接触した構成と比較して、その接触面積が増大し、その接触抵抗が低下している。
図21は図19で示した半導体装置において、コンタクトプラグ69の上部に配線層92が配設された例である。符号93は層間絶縁膜である。
本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法は、コンタクトプラグに接続されるピラー部を備えた縦型デバイスを含む半導体装置及びその製造方法に適用することが可能である。
1 基板
1A ピラー部
1Aa ピラー部の側面
2 酸化膜(第2の層間膜)
3 窒化膜(第1の層間膜)
4、44、64、84 絶縁膜(第1の絶縁膜)
4a 絶縁膜(第1の絶縁膜)の一端部
5、75 ゲート電極(電極層)
6、46、66、 下部拡散層(第1の不純物拡散層)
7、47、57、67、87 第2の絶縁膜
8、18 コンタクトホール
9、49、59、69、89 コンタクトプラグ
9a、49a、59a、69a、89a コンタクトプラグの側面
15、45、55、65、85 上部拡散層(第2の不純物拡散層)
15a、45a、55a、65a、85a ピラー部の先端面
15b、45b、55b、65b、85b ピラー部の先端部の側面
31 窒化膜
31a 窒化膜(第3の絶縁膜)
70 素子分離膜
90 キャパシタ
92 配線

Claims (9)

  1. 半導体基板上に第1の層間膜を形成してから前記第1の層間膜をマスクにして前記半導体基板にピラー部を設ける工程と、
    前記ピラー部の基端部近傍に第1の不純物拡散領域を形成する工程と、
    前記ピラー部の側面を被覆する第1の絶縁膜を形成するとともに、前記第1の絶縁膜を介して前記ピラー部の側面に対向する電極層を形成する工程と、
    前記ピラー部及び前記第1の絶縁膜の周囲を埋める第2の絶縁膜を形成する工程と、
    前記第1の層間膜を除去して前記ピラー部の先端面を露出させる工程と、
    前記ピラー部の先端部に第2の不純物拡散領域を形成する工程と、
    前記第1の絶縁膜をエッチングして前記ピラー部の先端部の側面を露出させる工程と、
    前記ピラー部の先端面及び前記ピラー部の先端部の側面を覆うようにコンタクトプラグを形成する工程と、
    を具備してなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 半導体基板上に第1の層間膜を形成してから前記第1の層間膜をマスクにして前記半導体基板にピラー部を設ける工程と、
    前記ピラー部の側面を被覆する第1の絶縁膜を形成する工程と、
    前記ピラー部及び前記第1の絶縁膜の周囲を埋める第2の絶縁膜を形成する工程と、
    前記第1の層間膜を除去した後、前記第1の絶縁膜のうち前記ピラー部の先端部に位置する部分をエッチングにより除去して前記ピラー部の先端部の側面を露出させる工程と、
    前記ピラー部の先端面及び前記ピラー部の先端部の側面を覆うようにコンタクトプラグを形成する工程と、
    を具備してなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 前記半導体基板と前記第1の層間膜との間に第2の層間膜を形成し、前記第1の層間膜と前記第2の層間膜とをマスクにして前記ピラー部を形成し、
    前記第1の絶縁膜を形成する際に、前記第2の層間膜の側端面を覆うように形成し、
    前記第1の層間膜とともに前記第2の層間膜を除去することによって、前記第2の層間膜の側端面を覆っていた前記第1の絶縁膜の一端部を露出させ、
    前記第1の絶縁膜の前記一端部を起点として、前記第1の絶縁膜をエッチングすることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記第2の絶縁膜を形成する工程とその次の工程との間に、前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成し、前記第2の絶縁膜よりもエッチング速度が高い条件で前記第3の絶縁膜をエッチングして前記コンタクトプラグのパターンと同じパターンを残す工程を備え、
    前記第1の層間膜の除去は前記第3の絶縁膜の前記エッチングに引き続き行われる請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. ピラー部を備え、前記ピラー部の側面上に第1の絶縁膜が備えられた縦型デバイス、を含む半導体装置において、
    前記ピラー部の先端面及びその先端部の側面を覆うコンタクトプラグと、
    前記ピラー部及び前記第1の絶縁膜の周囲を埋めると共に前記コンタクトプラグの側面に接して立設する第2の絶縁膜と、備えた半導体装置。
  6. 前記コンタクトプラグの前記先端部の側面を覆う部分の下面が前記第1の絶縁膜の先端部の上面に接触している請求項5に記載の半導体装置。
  7. 前記縦型デバイスは縦型トランジスタであり、前記第1の絶縁膜上に電極層を備えた請求項5又は6のいずれかに記載の半導体装置。
  8. 前記コンタクトプラグの上方に前記コンタクトプラグに接続するキャパシタを備えた請求項7に記載の半導体装置。
  9. 前記縦型デバイスは縦型ダイオードである請求項5又は6のいずれかに記載の半導体装置。
JP2009183286A 2009-08-06 2009-08-06 半導体装置およびその製造方法 Pending JP2011040421A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009183286A JP2011040421A (ja) 2009-08-06 2009-08-06 半導体装置およびその製造方法
US12/850,092 US8278172B2 (en) 2009-08-06 2010-08-04 Semiconductor device and method of manufacturing the same
US13/592,865 US8492814B2 (en) 2009-08-06 2012-08-23 Semiconductor device and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009183286A JP2011040421A (ja) 2009-08-06 2009-08-06 半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011040421A true JP2011040421A (ja) 2011-02-24

Family

ID=43535118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009183286A Pending JP2011040421A (ja) 2009-08-06 2009-08-06 半導体装置およびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (2) US8278172B2 (ja)
JP (1) JP2011040421A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9136358B2 (en) 2013-03-20 2015-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device and method for manufacturing same
US9318605B2 (en) 2013-06-13 2016-04-19 Unisantis Electronics Singapore Pte. Ltd. Semiconductor device with an SGT and method for manufacturing the same

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011040421A (ja) * 2009-08-06 2011-02-24 Elpida Memory Inc 半導体装置およびその製造方法
JP2012234964A (ja) 2011-04-28 2012-11-29 Elpida Memory Inc 半導体装置及びその製造方法
JP2012248686A (ja) * 2011-05-27 2012-12-13 Elpida Memory Inc 半導体装置及びその製造方法
JP2014022388A (ja) 2012-07-12 2014-02-03 Ps4 Luxco S A R L 半導体装置及びその製造方法
WO2014115744A1 (ja) * 2013-01-23 2014-07-31 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル 半導体装置およびその製造方法
CN109755245B (zh) 2017-11-08 2020-12-01 华邦电子股份有限公司 存储器装置及其制造方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0492474A (ja) * 1990-08-07 1992-03-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 縦チャネル型絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製方法
JPH0621467A (ja) * 1992-07-03 1994-01-28 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH07273214A (ja) * 1994-03-17 1995-10-20 Samsung Electron Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JPH098290A (ja) * 1995-06-20 1997-01-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
JPH1065160A (ja) * 1996-08-22 1998-03-06 Sony Corp 縦型電界効果トランジスタ及びその製造方法
JP2001521297A (ja) * 1997-10-23 2001-11-06 インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト バーティカルmosトランジスタおよびその製造方法
JP2007073663A (ja) * 2005-09-06 2007-03-22 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 半導体構造
JP2007123415A (ja) * 2005-10-26 2007-05-17 Sharp Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2009081163A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Elpida Memory Inc 半導体装置およびその製造方法
JP2009260184A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Elpida Memory Inc 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4391741B2 (ja) 2002-12-05 2009-12-24 富士雄 舛岡 半導体記憶装置及びその製造方法
JP2004319808A (ja) 2003-04-17 2004-11-11 Takehide Shirato Mis電界効果トランジスタ及びその製造方法
US7612416B2 (en) 2003-10-09 2009-11-03 Nec Corporation Semiconductor device having a conductive portion below an interlayer insulating film and method for producing the same
KR100675285B1 (ko) * 2005-10-10 2007-01-29 삼성전자주식회사 수직 트랜지스터를 갖는 반도체소자 및 그 제조방법
US8049203B2 (en) * 2006-12-22 2011-11-01 Qunano Ab Nanoelectronic structure and method of producing such
WO2009128337A1 (ja) * 2008-04-16 2009-10-22 日本電気株式会社 半導体装置およびその製造方法
KR101517390B1 (ko) * 2008-11-03 2015-05-04 삼성전자주식회사 수직형 반도체 소자 및 이의 제조 방법.
JP2010135592A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Elpida Memory Inc 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2010171090A (ja) * 2009-01-20 2010-08-05 Elpida Memory Inc 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP5388600B2 (ja) * 2009-01-22 2014-01-15 株式会社東芝 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
KR101534679B1 (ko) * 2009-02-20 2015-07-07 삼성전자주식회사 금속-반도체 화합물 영역을 갖는 반도체소자 제조방법
JP4897009B2 (ja) * 2009-03-24 2012-03-14 株式会社東芝 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
JP2010245196A (ja) * 2009-04-02 2010-10-28 Elpida Memory Inc 半導体装置およびその製造方法
JP2011018825A (ja) * 2009-07-10 2011-01-27 Elpida Memory Inc 半導体装置及びその製造方法
JP2011040421A (ja) * 2009-08-06 2011-02-24 Elpida Memory Inc 半導体装置およびその製造方法
JP2011077185A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Elpida Memory Inc 半導体装置の製造方法、半導体装置及びデータ処理システム

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0492474A (ja) * 1990-08-07 1992-03-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 縦チャネル型絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製方法
JPH0621467A (ja) * 1992-07-03 1994-01-28 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH07273214A (ja) * 1994-03-17 1995-10-20 Samsung Electron Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JPH098290A (ja) * 1995-06-20 1997-01-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
JPH1065160A (ja) * 1996-08-22 1998-03-06 Sony Corp 縦型電界効果トランジスタ及びその製造方法
JP2001521297A (ja) * 1997-10-23 2001-11-06 インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト バーティカルmosトランジスタおよびその製造方法
JP2007073663A (ja) * 2005-09-06 2007-03-22 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 半導体構造
JP2007123415A (ja) * 2005-10-26 2007-05-17 Sharp Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2009081163A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Elpida Memory Inc 半導体装置およびその製造方法
JP2009260184A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Elpida Memory Inc 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9136358B2 (en) 2013-03-20 2015-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device and method for manufacturing same
US9318605B2 (en) 2013-06-13 2016-04-19 Unisantis Electronics Singapore Pte. Ltd. Semiconductor device with an SGT and method for manufacturing the same
US9461165B2 (en) 2013-06-13 2016-10-04 Unisantis Electronics Singapore Pte. Ltd. Semiconductor device with an SGT and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
US20120313156A1 (en) 2012-12-13
US8278172B2 (en) 2012-10-02
US20110033994A1 (en) 2011-02-10
US8492814B2 (en) 2013-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5348372B2 (ja) 半導体素子及びその製造方法並びにdramの製造方法
KR100843715B1 (ko) 반도체소자의 콘택 구조체 및 그 형성방법
TWI469323B (zh) 垂直通道電晶體陣列及其製造方法
TWI458068B (zh) 垂直通道電晶體陣列及其製造方法
JP4456880B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR102644525B1 (ko) 수직형 반도체 소자
US11508614B2 (en) Method of forming semiconductor device having capped air gaps between buried bit lines and buried gate
JP5717943B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2011040421A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP5748195B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2002094027A (ja) 半導体記憶装置とその製造方法
JP4468187B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US11244948B2 (en) Semiconductor device and method of forming the same
JP2010141107A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US20070161277A1 (en) Memory Device and Method of Manufacturing the Same
JP2010016220A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US7242057B2 (en) Vertical transistor structures having vertical-surrounding-gates with self-aligned features
US9466713B2 (en) Non-floating vertical transistor structure
CN111326512A (zh) 集成电路装置
JP4822792B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP5697952B2 (ja) 半導体装置、半導体装置の製造方法およびデータ処理システム
WO2014069213A1 (ja) 半導体装置およびその製造方法
US7952138B2 (en) Memory circuit with field effect transistor and method for manufacturing a memory circuit with field effect transistor
WO2014123176A1 (ja) 半導体装置及びその製造方法
US6750098B2 (en) Integrated semiconductor memory and fabrication method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120604

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20130731

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130801

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130905

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20131108

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131217

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20131217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131218

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20140314

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20140319

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20140416

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20140421

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20140516

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20140521

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140616

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140909

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150224