JP2696067B2 - Method for manufacturing semiconductor memory device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor memory device

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JP2696067B2
JP2696067B2 JP6135354A JP13535494A JP2696067B2 JP 2696067 B2 JP2696067 B2 JP 2696067B2 JP 6135354 A JP6135354 A JP 6135354A JP 13535494 A JP13535494 A JP 13535494A JP 2696067 B2 JP2696067 B2 JP 2696067B2
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depositing
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富士雄 舛岡
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Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明はメモリセルが選択用ト
ランジスタとデ―タ記憶用のキャパシタとからなるダイ
ナミック型セルを使用した半導体記憶装置の製造方法に
関する。 【0002】 【従来の技術】図11はダイナミック型半導体メモリ
(以下、DRAMと称する)で使用されるメモリセルの
構成を示す回路図である。各メモリセルは選択用のMO
Sトランジスタ31とデ―タ記憶用のキャパシタ32とで構
成されており、トランジスタ31のドレインにはデ―タ線
33が、ソ―スにはキャパシタ32の一方電極がそれぞれ接
続され、ゲ―ト電極にはワ―ド線34が接続されている。
また、キャパシタ32の他方電極は所定電位印加点、例え
ばア―スに接続されている。 【0003】このようなメモリセルが設けられたDRA
Mでは、デ―タの書込み時にワ―ド線34を活性化して選
択用のMOSトランジスタ31を導通させる。この時、デ
―タ記憶用のキャパシタ32にはデ―タ線33の電位によっ
て充電もしくは放電され、デ―タの書込みが行われる。
他方、デ―タの読出し時は、ワ―ド線34を活性化して選
択用のMOSトランジスタ31を導通させ、デ―タ記憶用
のキャパシタ32の電位をデ―タ線33に読み出すことによ
って行われる。 【0004】このようなDRAMを集積回路で実現する
場合、従来では各メモリセルを図12の断面図で示すよ
うに構成している。すなわち、P型基板40内には前記選
択用トランジスタ31のソ―ス、ドレイン領域となるN+
型半導体領域41、42が設けられる。両N+型半導体領域4
1、42相互間に設定されているチャネル領域43上にはゲ
―ト絶縁膜44を介して、第1層目の多結晶シリコン層か
らなり前記トランジスタ33のゲ―ト電極を兼ねた前記ワ
―ド線34が設けられる。トランジスタ31のソ―ス領域と
なるN+型半導体領域41の表面には多結晶シリコン層か
らなる前記デ―タ記憶用キャパシタ32の一方電極45が接
続され、トランジスタ31のドレイン領域となるN+型半
導体領域42の表面には多結晶シリコン層からなるデ―タ
線取出し電極46が接続される。ここで、キャパシタ32の
一方電極45とデ―タ線取出し電極46とは同じ第2層目の
多結晶シリコン層をパタ―ニングして形成されている。 【0005】前記キャパシタ32の一方電極45はキャパシ
タンス用の誘電体としての絶縁膜を介して、多結晶シリ
コン層からなる他方電極47で覆われている。この他方電
極47は第3層目の多結晶シリコン層をパタ―ニングして
形成されている。 【0006】さらに、上記デ―タ線取出し電極46には配
線用金属、例えばアルミニウムで構成された前記デ―タ
線33がコンタクトホ―ル48を介して接続されている。こ
こで、デ―タ線33をドレイン領域としてのN+型半導体
領域42の表面に直接に接続せず、デ―タ線取出し電極46
を介在させている理由は、まずN+型半導体領域42に対
して同じシリコン材料で構成されたデ―タ線取出し電極
46を接続することにより小さな接触面積でも接触抵抗を
十分に低くし、さらにデ―タ線取出し電極46に対して大
きな接触面積でデ―タ線33を接続するためである。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】このような構成でなる
メモリセルを備えた従来のDRAMでは、キャパシタ32
の一方電極45とデ―タ線取出し電極46とが同じ第2層目
の多結晶シリコン層のパタ―ニングによって形成されて
いるので、この一方電極45とデ―タ線取出し電極46とを
互いに分離するためには両者は少なくともパタ―ニング
の際の最少寸法だけ離す必要がある。さらに、図12の
場合には、キャパシタンスを増加させるため、キャパシ
タ32の他方電極47を一方電極45の側面にまで延長させ、
一方電極45とデ―タ線取出し電極46との間に位置するよ
うに形成しているため、一方電極45とデ―タ線取出し電
極46との間の寸法はさらに大きくする必要がある。この
ため、従来のDRAMでは各セル当りの占有面積が大き
くなり、高集積化することが困難であるという問題があ
る。 【0008】ところで、集積度を増加させるためにキャ
パシタ32の面積を狭くし、その代わりにキャパシタンス
用の誘電体としての絶縁膜の膜厚を薄くすることが考え
られる。しかしながら、4MビットのDRAMチップを
300ミル寸法のパッケ―ジ内に収納する場合に、絶縁
膜としてシリコン酸化膜を使用すると、この膜厚を10
nm以下にしなければこの種メモリセルで必要される2
0(fF)程度のキャパシタンスを得ることはできな
い。また、絶縁膜としてシリコン酸化膜以外のものを使
用する場合でも極めて薄い膜厚にしなければならず、実
用化が極めて困難である。 【0009】このように、メモリセルが選択用トランジ
スタとデ―タ記憶用のキャパシタとで構成されたダイナ
ミック型の従来の半導体記憶装置では高集積化が困難で
あるという欠点がある。 【0010】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、高集積化が可能な半導
体記憶装置が製造できる半導体記憶装置の製造方法を提
供することにある。 【0011】 【課題を解決するための手段】この発明の半導体記憶装
置の製造方法は、第1導電型の半導体基体上に第1絶縁
膜を介して第1層の導電性部材からなる選択用トランジ
スタのゲ―ト電極を形成する工程と、上記ゲ―ト電極を
用いて上記基体内に自己整合的に第2導電型半導体領域
からなる選択用トランジスタのソ―ス、ドレイン領域を
形成する工程と、全面に第2絶縁膜を堆積した後にこの
第2絶縁膜に対して上記選択用トランジスタのソ―ス領
域の表面に通じる第1の開口部を形成する工程と、全面
に第2層の導電性部材を堆積した後にこの第2層の導電
性部材をパターニングして上記ソ―ス領域の表面と接続
され一部が上記ゲ―ト電極上まで延在するデ―タ記憶用
キャパシタの一方電極を形成する工程と、全面に第3絶
縁膜を堆積した後に第3層の導電性部材を堆積しこの第
3層の導電性部材をパターニングして上記ゲ―ト電極上
に延在するデ―タ記憶用キャパシタの一方電極上及びこ
の一方電極の上記ドレイン領域側の側面及び上記ゲ―ト
電極の上記ドレイン領域側の側面を連続的に覆うような
形状に上記デ―タ記憶用キャパシタの他方電極を形成す
る工程と、全面に第4絶縁膜を堆積した後に光蝕刻法に
より上記第2絶縁膜及び第4絶縁膜を選択的に除去して
上記ドレイン領域の表面に通じる第2の開口部を形成す
る工程と、第4層の導電性部材を堆積した後にこの第4
層の導電性部材をパターニングして一部が上記第4絶縁
膜を介して上記デ―タ記憶用キャパシタの他方電極と重
なり合うように上記ドレイン領域の表面と接続されたド
レイン取り出し電極を形成する工程とを具備したことを
特徴とする。 【0012】 【作用】この発明の半導体記憶装置の製造方法では、デ
―タ記憶用キャパシタの他方電極と選択用トランジスタ
のドレイン領域からの取り出し電極とを異なる層の導電
性部材で構成することにより、両者を平面的に離すこと
を不要にしている。このため、デ―タ記憶用キャパシタ
の他方電極と取り出し電極の面積をそれぞれ十分にとる
ことができる。 【0013】 【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。図1はこの発明に係る半導体記憶装置の製
造方法によって製造されるDRAMのメモリセル部分の
構成を示すものであり、図1(a)はパタ―ン平面図、
図1(b)は同図(a)のI−I′線に沿った断面図で
ある。10はP型のシリコン半導体基板である。この基板
10内には各2個の選択用トランジスタの共通ドレイン領
域となるN+型半導体領域11が千鳥状に配置形成されて
おり、各N+型半導体領域11の両側には各選択用トラン
ジスタのソ―ス領域となるN+型半導体領域12が設けら
れている。そして上記N+型半導体領域11とその両側に
配置されている2箇所のN+型半導体領域12とは一つの
素子領域13内に形成されており、各素子領域13相互はフ
ィ―ルド絶縁膜14で分離されている。 【0014】上記各素子領域13内ではN+型半導体領域1
1とN+型半導体領域12との間にチャネル領域15が設定さ
れている。このチャネル領域15上にはゲ―ト絶縁膜16を
介して、第1層目の多結晶シリコン層で構成された選択
用トランジスタのゲ―ト電極17が形成されている。ま
た、上記各N+型半導体領域12の表面にはコンタクトホ
―ル18を介して、第2層目の多結晶シリコン層で構成さ
れたデ―タ記憶用キャパシタの一方電極19が接続されて
いる。この一方電極19はその素子領域13内では絶縁膜を
介して上記ゲ―ト電極17の上方まで延長して形成されて
おり、かつその素子領域13と隣接したフィ―ルド絶縁膜
14上に形成されている他の選択用トランジスタのゲ―ト
電極17の上方まで延長して形成されている。さらに、上
記各一方電極19はデ―タ記憶用キャパシタのキャパシタ
ンス用のシリコン酸化膜等からなる絶縁膜20を介して、
第3層目の多結晶シリコン層で構成されたデ―タ記憶用
キャパシタの他方電極21で覆われている。また、この他
方電極21は上記一方電極19の上面のみではなく、この一
方電極19のドレイン領域側の側面及び選択用トランジス
タのゲート電極17のドレイン領域側の側面を連続的に覆
うように形成されている。 【0015】上記各N+型半導体領域11の表面にはコン
タクトホ―ル22を介して、第4層目の多結晶シリコン層
で構成されたデ―タ線取出し用電極23が接続されてい
る。この電極23の端部は、絶縁膜を介して、上記デ―タ
記憶用キャパシタの他方電極21の平坦部の上方まで延長
して形成されており、かつ上記キャパシタの一方電極19
の上方まで延長して形成されている。そして、デ―タ線
取出し用電極23の最上層部の物理的な高さは、デ―タ記
憶用キャパシタの他方電極21のそれもりも高くなるよう
に形成されている。上記各デ―タ線取出し用電極23の表
面にはコンタクトホ―ル24を介して、配線金属、例えば
アルミウムで構成されたデ―タ線25が接続されている。
これらデ―タ線25は、図中の左右方向で隣接している各
選択用トランジスタで共通となるように横方向に延長さ
れており、上記各ゲ―ト電極17はこれらデ―タ線25と交
差する方向、すなわち縦方向に延長されている。 【0016】このような構成でなる各メモリセルは、N
+型半導体領域11をドレイン領域、N+型半導体領域12を
ソ―ス領域とする選択用のMOSトランジスタのソ―ス
領域に対して、一方電極19と他方電極21との間に誘電体
としての絶縁膜20を介在させたデ―タ記憶用のキャパシ
タを接続して構成されている。従って、各メモリセルの
等価回路は前記図11のものと同様である。 【0017】このようなメモリセルを使用したDRAM
では、キャパシタの一方電極19とデ―タ線取出し用電極
23とを異なる層の多結晶シリコン層で構成しているの
で、両者を図示のように平面的にオ―バ―ラップした状
態で形成することができ、少なくとも両者を平面的に離
す必要がなくなる。このため、1個当りのメモリセルの
面積を縮小化しても、キャパシタの一方電極19とデ―タ
線取出し用電極23それぞれの面積を十分に広くとること
ができる。キャパシタの一方電極19の面積を十分に広く
とることができるので、電極間の絶縁膜20の膜厚を極端
に薄くせずにキャパシタンスを大きくすることができ
る。この結果、高集積化が図れると共に各キャパシタの
キャパシタンスを十分に大きくすることができる。例え
ば、最少寸法が0.8μmの設計基準において、1個当
りのメモリセルの占有面積を1.8μm×4μmとした
ときに、デ―タ記憶用キャパシタのキャパシタンスとし
て20(fF)と十分大きな値になることが確認され
た。このため、4MビットのDRAMチップを300ミ
ル寸法のパッケ―ジに十分収納することが可能である。 【0018】さらに、上記実施例では、デ―タ線取出し
用電極23の面積を十分に広くとることができるので、デ
―タ線25との接続を図るコンタクトホ―ル24の開口寸法
を大きくすることができる。この結果、選択用トランジ
スタのドレイン領域とデ―タ線との間の抵抗を十分に低
減させることができる。 【0019】次に上記構成でなるDRAMを製造するた
めの、この発明に係る半導体装置の製造方法を図2ない
し図10を用いて説明する。ここで図2(a)ないし図
10(a)は各製造工程におけるパタ―ン平面図であ
り、図2(b)ないし図10(b)は図2(a)ないし
図10(a)それぞれのI−I′線に沿った断面図であ
る。 【0020】まず、図2に示すように選択酸化法によ
り、P型基板10に選択的にフィ―ルド絶縁膜14を形成し
て、素子領域13の分離を行なう。このフィ―ルド絶縁膜
14は図2(a)では斜線を施した領域である。 【0021】次に図3に示すように、熱酸化法により基
板表面にゲ―ト絶縁膜形成用の絶縁膜を成長させる。続
いて、全面に第1層目の多結晶シリコン層を堆積し、さ
らにこの多結晶シリコン層をパタ―ニングしてゲ―ト電
極17及びゲ―ト絶縁膜16を順次形成する。ここでゲ―ト
電極17は図3(a)では斜線を施した領域である。な
お、このゲ―ト電極17を多結晶シリコン層で構成する代
わりに、モリブデン・シリサイド、チタン・シリサイ
ド、タングステン・シリサイド等のような金属シリサイ
ド層もしくは高融点金属層をパタ―ニングして構成して
もよい。 【0022】この後、上記ゲ―ト電極17をマスクに、基
板10内にN型不純物、例えばヒ素(As)を拡散してN
+型半導体領域11及び12をそれぞれ形成する。なお、上
記ゲ―ト絶縁膜16は、ゲ―ト電極17を形成する時に同時
にパタ―ニングしているが、N型拡散の前に不要部分を
除去するようにしてもよい。 【0023】次に図4に示すように全面に絶縁膜を堆積
させた後、光蝕刻法により、上記各N+型半導体領域12
の表面に通じるコンタクトホ―ル18を開口する。ここ
で、このコンタクトホ―ル18は図4(a)では斜線を施
した領域である。 【0024】次に図5に示すように、全面に第2層目の
多結晶シリコン層を堆積し、さらにこの多結晶シリコン
層をパタ―ニングしてキャパシタの一方電極19を形成す
る。さらに全面にキャパシタ用の誘電体としての絶縁膜
20を所定の厚さだけ堆積させる。この絶縁膜は前記のよ
うにシリコン酸化膜が使用されるが、その他にシリコン
窒化膜、タンタル・オキサイド膜等が使用できる。この
絶縁膜20の膜厚はシリコン酸化膜に換算して約10nm
程度であり、シリコン窒化膜を使用すれば20nm程度
である。この程度の膜厚の絶縁膜は通常の工程で容易に
堆積することが可能である。ここで、上記電極19は図5
(a)では斜線を施した領域である。 【0025】次に図6に示すように、全面に第3層目の
多結晶シリコン層を堆積し、さらにこの多結晶シリコン
層をパタ―ニングしてキャパシタの他方電極21を形成す
る。ここで、この電極21は図6(a)では斜線を施した
領域であり、図示のようにこの他方電極21はドレイン領
域上には残らないような形状にされる。 【0026】続いて図7に示すように、全面に絶縁膜を
所定の厚さだけ堆積させた後、光蝕刻法により、上記各
+型半導体領域11の表面に通じるコンタクトホ―ル22
を開口する。ここで、このコンタクトホ―ル22は図7
(a)では斜線を施した領域である。 【0027】次に図8に示すように、全面に第4層目の
多結晶シリコン層を堆積し、さらにこの多結晶シリコン
層をパタ―ニングしてデ―タ線取出し用電極23を形成す
る。ここで、この電極23は図8(a)では斜線を施した
領域であり、このデ―タ線取出し用電極23の最上層部の
物理的な高さはキャパシタの他方電極21のそれよりも高
くなるように形成される。 【0028】続いて図9に示すように、全面に絶縁膜を
所定の厚さだけ堆積させた後、光蝕刻法により、上記デ
―タ線取出し用電極23の表面に通じるコンタクトホ―ル
24を開口する。ここで、このコンタクトホ―ル24は図9
(a)では斜線を施した領域である。 【0029】次に図10に示すように、全面に配線用金
属、例えばアルミニウムを堆積し、さらにこのアルミニ
ウムをパタ―ニングしてデ―タ線25を形成する。ここ
で、このデ―タ線25は図10(a)では斜線を施した領
域である。 【0030】このような工程により前記図1のメモリが
製造される。なお、これら製造工程を説明するのに用い
た図面では、各部分の寸法が必ずしも正確に記載されて
いるものではない。例えば、図7(a)におけるコンタ
クトホ―ル22と図9(a)におけるコンタクトホ―ル24
の寸法は同じになっているが、これらは実際には図9
(b)の断面図に示されるようにコンタクトホ―ル24の
寸法の方が大きくなっている。 【0031】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく種々の変形が可能であることはいうまでも
ない。例えば上記実施例では、デ―タ線取出し用電極23
とデ―タ線25とを接続するコンタクトホ―ル24の周縁部
が、デ―タ記憶用キャパシタの一方電極19と他方電極21
の両方の上に存在している状態で形成されているが、こ
れは一方電極19もしくは他方電極21の上に少なくとも存
在している状態で形成されていればよい。この程度の大
きさにコンタクトホ―ル24を開口すれば、選択用トラン
ジスタのドレイン領域とデ―タ線との間の抵抗を十分に
小さくすることができる。 【0032】 【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
高集積化が可能な半導体記憶装置を製造できる半導体記
憶装置の製造方法を提供することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device using a dynamic cell in which a memory cell includes a selection transistor and a capacitor for storing data. . 2. Description of the Related Art FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a memory cell used in a dynamic semiconductor memory (hereinafter referred to as DRAM). Each memory cell has an MO for selection.
It comprises an S-transistor 31 and a capacitor 32 for data storage, and the drain of the transistor 31 has a data line
A source 33 is connected to one electrode of a capacitor 32, and a gate electrode is connected to a word line 34.
The other electrode of the capacitor 32 is connected to a predetermined potential application point, for example, an earth. A DRA having such a memory cell is provided.
In M, the word line 34 is activated at the time of writing data to make the selection MOS transistor 31 conductive. At this time, the capacitor 32 for data storage is charged or discharged by the potential of the data line 33, and data is written.
On the other hand, when reading data, the word line 34 is activated to turn on the MOS transistor 31 for selection, and the potential of the capacitor 32 for data storage is read out to the data line 33. Will be When such a DRAM is realized by an integrated circuit, each memory cell is conventionally configured as shown in a sectional view of FIG. In other words, in the P-type substrate 40, N + serving as the source and drain
Type semiconductor regions 41 and 42 are provided. Both N + type semiconductor regions 4
On the channel region 43 set between 1 and 42, a gate insulating film 44 interposes a gate electrode of the transistor 33, which is composed of a first polycrystalline silicon layer. A lead line 34 is provided. One electrode 45 of the data storage capacitor 32 made of a polycrystalline silicon layer is connected to the surface of the N + type semiconductor region 41 serving as the source region of the transistor 31, and N + serving as the drain region of the transistor 31. A data line extracting electrode 46 made of a polycrystalline silicon layer is connected to the surface of the type semiconductor region 42. Here, the one electrode 45 of the capacitor 32 and the data line extraction electrode 46 are formed by patterning the same second polycrystalline silicon layer. The one electrode 45 of the capacitor 32 is covered with the other electrode 47 made of a polycrystalline silicon layer via an insulating film as a dielectric for capacitance. The other electrode 47 is formed by patterning a third polycrystalline silicon layer. Further, the data line 33 made of a metal for wiring, for example, aluminum is connected to the data line extracting electrode 46 via a contact hole 48. Here, the data line 33 is not directly connected to the surface of the N + type semiconductor region 42 as the drain region,
The first reason is that the N + type semiconductor region 42 has a data line extraction electrode made of the same silicon material.
The reason for this is to connect the data line 33 to the data line take-out electrode 46 with a large contact area by making the contact resistance 46 sufficiently low even with a small contact area. [0007] In a conventional DRAM having a memory cell having such a configuration, a capacitor 32 is used.
Since the one electrode 45 and the data line extraction electrode 46 are formed by patterning the same second-layer polycrystalline silicon layer, the one electrode 45 and the data line extraction electrode 46 are mutually connected. In order to separate them, they must be separated by at least the minimum dimension during patterning. Further, in the case of FIG. 12, in order to increase the capacitance, the other electrode 47 of the capacitor 32 is extended to the side surface of the one electrode 45,
On the other hand, since it is formed so as to be located between the electrode 45 and the data line extraction electrode 46, the dimension between the one electrode 45 and the data line extraction electrode 46 needs to be further increased. For this reason, in the conventional DRAM, there is a problem that the occupied area per cell is large, and it is difficult to achieve high integration. In order to increase the degree of integration, it is conceivable to reduce the area of the capacitor 32 and instead reduce the thickness of an insulating film as a dielectric for capacitance. However, when a 4M bit DRAM chip is housed in a 300 mil package, if a silicon oxide film is used as an insulating film, this film thickness becomes 10 mm.
If not less than nm, 2
A capacitance of about 0 (fF) cannot be obtained. Further, even when a material other than the silicon oxide film is used as the insulating film, the film thickness must be made extremely thin, and it is extremely difficult to put it to practical use. As described above, there is a disadvantage that it is difficult to achieve high integration in a conventional dynamic type semiconductor memory device in which a memory cell is constituted by a selection transistor and a capacitor for data storage. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor memory device capable of manufacturing a highly integrated semiconductor memory device. According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising a first conductive member of a first layer on a semiconductor substrate of a first conductivity type via a first insulating film. Forming a gate electrode of the transistor, and forming a source and drain region of the selection transistor comprising the second conductivity type semiconductor region in a self-aligned manner in the base using the gate electrode. Forming a first opening communicating with the surface of the source region of the selection transistor in the second insulating film after depositing a second insulating film on the entire surface; After depositing the conductive member, the conductive member of the second layer is patterned to be connected to the surface of the source region and to be partially connected to the data storage capacitor, a part of which extends to above the gate electrode. A step of forming an electrode and a third insulating film on the entire surface After depositing a third layer, a conductive member of a third layer is deposited, and the conductive member of the third layer is patterned to form a layer on the gate electrode.
On one electrode of the data storage capacitor extending
Side surface of the one electrode on the drain region side and the gate
Continuously cover the side surface of the electrode on the drain region side
Forming the other electrode of the data storage capacitor in a shape ; depositing a fourth insulating film on the entire surface; and selectively removing the second insulating film and the fourth insulating film by a photo-etching method. Forming a second opening leading to the surface of the drain region; and depositing a fourth layer of conductive member after depositing a fourth layer of conductive member.
The conductive member of the layer is patterned to partially cover the fourth insulating member.
It overlaps with the other electrode of the data storage capacitor through a film.
Forming a drain extraction electrode connected to the surface of the drain region so as to overlap with each other. According to the method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, the other electrode of the data storage capacitor and the extraction electrode from the drain region of the selection transistor are formed of conductive members of different layers. It is not necessary to separate them from each other in a plane. Therefore, the other electrode and the extraction electrode of the data storage capacitor can have a sufficient area. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a memory cell portion of a DRAM manufactured by a method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention. FIG. 1A is a pattern plan view,
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. Reference numeral 10 denotes a P-type silicon semiconductor substrate. This board
The 10 source of the common drain region to become the N + type semiconductor region 11 is formed disposed in a staggered manner, the selection transistors on both sides of the N + -type semiconductor region 11 of the two select transistors An N + type semiconductor region 12 serving as a source region is provided. The N + -type semiconductor region 11 and the two N + -type semiconductor regions 12 arranged on both sides thereof are formed in one element region 13, and each element region 13 is connected to a field insulating film. Separated by 14. In each of the element regions 13, the N + type semiconductor region 1
A channel region 15 is set between 1 and the N + type semiconductor region 12. On this channel region 15, a gate electrode 17 of a selection transistor composed of a first polycrystalline silicon layer is formed via a gate insulating film 16. A first electrode 19 of a data storage capacitor formed of a second polycrystalline silicon layer is connected to the surface of each N + type semiconductor region 12 via a contact hole 18. I have. The one electrode 19 is formed so as to extend above the gate electrode 17 via an insulating film in the element region 13 via an insulating film, and a field insulating film adjacent to the element region 13 is formed.
It is formed to extend above the gate electrode 17 of another selection transistor formed on 14. Further, each of the above-mentioned one electrodes 19 is provided via an insulating film 20 made of a silicon oxide film or the like for capacitance of the data storage capacitor.
It is covered with the other electrode 21 of the data storage capacitor constituted by the third polycrystalline silicon layer. The other electrode 21 is formed so as to continuously cover not only the upper surface of the one electrode 19 but also the side surface of the one electrode 19 on the drain region side and the side surface of the gate electrode 17 of the selection transistor on the drain region side. ing. A data line extracting electrode 23 made of a fourth polycrystalline silicon layer is connected to the surface of each N + type semiconductor region 11 via a contact hole 22. . The end of the electrode 23 is formed to extend above the flat portion of the other electrode 21 of the data storage capacitor via an insulating film, and the one electrode 19 of the capacitor is formed.
Is formed to extend to above. The physical height of the uppermost layer of the data line extraction electrode 23 is formed so that the height of the other electrode 21 of the data storage capacitor is also higher. A data line 25 made of a wiring metal, for example, aluminum is connected to the surface of each data line extracting electrode 23 via a contact hole 24.
These data lines 25 are extended in the horizontal direction so as to be common to the selection transistors adjacent in the horizontal direction in the figure, and the gate electrodes 17 are connected to the data lines 25. , That is, in the vertical direction. Each memory cell having such a configuration has N
The source region of the selecting MOS transistor having the + type semiconductor region 11 as a drain region and the N + type semiconductor region 12 as a source region, as a dielectric between one electrode 19 and the other electrode 21. And a capacitor for data storage with the insulating film 20 interposed therebetween. Therefore, the equivalent circuit of each memory cell is the same as that of FIG. A DRAM using such a memory cell
Then, one electrode 19 of the capacitor and the electrode for taking out the data line
Since 23 and 23 are formed of different layers of polycrystalline silicon, they can be formed in a state where they are overlapped in a plane as shown in the figure, and it is not necessary to separate at least both planes. . Therefore, even if the area of one memory cell is reduced, the area of each of the one electrode 19 of the capacitor and the data line extracting electrode 23 can be made sufficiently large. Since the area of one electrode 19 of the capacitor can be made sufficiently large, the capacitance can be increased without making the thickness of the insulating film 20 between the electrodes extremely small. As a result, high integration can be achieved and the capacitance of each capacitor can be sufficiently increased. For example, when the occupation area of each memory cell is 1.8 μm × 4 μm in a design standard having a minimum dimension of 0.8 μm, the capacitance of the data storage capacitor is sufficiently large as 20 (fF). It was confirmed that. Therefore, a 4M bit DRAM chip can be sufficiently accommodated in a 300 mil package. Further, in the above embodiment, since the area of the electrode 23 for taking out the data line can be made sufficiently large, the opening dimension of the contact hole 24 for connecting to the data line 25 is increased. can do. As a result, the resistance between the drain region of the selection transistor and the data line can be sufficiently reduced. Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention for manufacturing a DRAM having the above configuration will be described with reference to FIGS. Here, FIGS. 2A to 10A are plan views of patterns in each manufacturing process, and FIGS. 2B to 10B are FIGS. 2A to 10A, respectively. FIG. 2 is a sectional view taken along line II ′ of FIG. First, as shown in FIG. 2, a field insulating film 14 is selectively formed on a P-type substrate 10 by a selective oxidation method, and an element region 13 is separated. This field insulating film
Reference numeral 14 denotes a hatched area in FIG. Next, as shown in FIG. 3, an insulating film for forming a gate insulating film is grown on the substrate surface by a thermal oxidation method. Subsequently, a first polycrystalline silicon layer is deposited on the entire surface, and the polycrystalline silicon layer is patterned to form a gate electrode 17 and a gate insulating film 16 sequentially. Here, the gate electrode 17 is a shaded region in FIG. Instead of forming the gate electrode 17 with a polycrystalline silicon layer, a metal silicide layer such as molybdenum silicide, titanium silicide, tungsten silicide, or a refractory metal layer is patterned. You may. Thereafter, an N-type impurity, for example, arsenic (As) is diffused into the substrate 10 by using the gate electrode 17 as a mask.
The + type semiconductor regions 11 and 12 are formed, respectively. Although the gate insulating film 16 is patterned at the same time when the gate electrode 17 is formed, an unnecessary portion may be removed before the N-type diffusion. Next, after an insulating film is deposited on the entire surface as shown in FIG. 4, each of the N + type semiconductor regions 12 is
The contact hole 18 is opened to the surface of the contact hole. Here, this contact hole 18 is a hatched area in FIG. Next, as shown in FIG. 5, a second polycrystalline silicon layer is deposited on the entire surface, and this polycrystalline silicon layer is patterned to form one electrode 19 of the capacitor. Insulation film as a dielectric for capacitors on the entire surface
20 is deposited to a predetermined thickness. As the insulating film, a silicon oxide film is used as described above, but in addition, a silicon nitride film, a tantalum oxide film, or the like can be used. The thickness of the insulating film 20 is about 10 nm in terms of a silicon oxide film.
About 20 nm if a silicon nitride film is used. An insulating film having such a thickness can be easily deposited by a normal process. Here, the electrode 19 is shown in FIG.
(A) is a shaded area. Next, as shown in FIG. 6, a third polycrystalline silicon layer is deposited on the entire surface, and this polycrystalline silicon layer is patterned to form the other electrode 21 of the capacitor. Here, the electrode 21 is a hatched area in FIG. 6A, and the other electrode 21 is formed so as not to remain on the drain region as shown. Subsequently, as shown in FIG. 7, after a predetermined thickness of an insulating film is deposited on the entire surface, contact holes 22 communicating with the surfaces of the respective N + -type semiconductor regions 11 are formed by photo-etching.
Open. Here, this contact hole 22 is shown in FIG.
(A) is a shaded area. Next, as shown in FIG. 8, a fourth polycrystalline silicon layer is deposited on the entire surface, and the polycrystalline silicon layer is patterned to form a data line extracting electrode 23. . Here, the electrode 23 is a hatched area in FIG. 8A, and the physical height of the uppermost layer of the data line extracting electrode 23 is higher than that of the other electrode 21 of the capacitor. It is formed to be high. Subsequently, as shown in FIG. 9, after a predetermined thickness of an insulating film is deposited on the entire surface, a contact hole communicating with the surface of the data line extracting electrode 23 is formed by photo-etching.
Open 24. Here, this contact hole 24 is shown in FIG.
(A) is a shaded area. Next, as shown in FIG. 10, a wiring metal, for example, aluminum is deposited on the entire surface, and this aluminum is patterned to form data lines 25. Here, this data line 25 is a shaded area in FIG. Through the above steps, the memory shown in FIG. 1 is manufactured. In addition, in the drawings used for describing these manufacturing steps, the dimensions of each part are not always accurately described. For example, the contact hole 22 in FIG. 7A and the contact hole 24 in FIG.
Are the same, but these are actually
As shown in the cross-sectional view of (b), the dimensions of the contact hole 24 are larger. It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified. For example, in the above embodiment, the data line extracting electrode 23
The periphery of the contact hole 24 for connecting the data electrode 25 to the data line 25 is connected to one electrode 19 and the other electrode 21 of the data storage capacitor.
Is formed in a state where it is present on both of them, but it may be formed in a state where it is present at least on one electrode 19 or the other electrode 21. By opening the contact hole 24 to such a size, the resistance between the drain region of the selection transistor and the data line can be sufficiently reduced. As described above, according to the present invention,
A method for manufacturing a semiconductor memory device that can manufacture a semiconductor memory device that can be highly integrated can be provided.

【図面の簡単な説明】 【図1】この発明に係る半導体記憶装置の製造方法によ
って製造される半導体記憶装置の構成を示し(a)はパ
タ―ン平面図、(b)は断面図。 【図2】この発明に係る半導体記憶装置の製造方法の一
実施例による製造工程を説明するための図で、(a)は
パタ―ン平面図、(b)は断面図。 【図3】図2の次の製造工程を説明するための図で、
(a)はパタ―ン平面図、(b)は断面図。 【図4】図3の次の製造工程を説明するための図で、
(a)はパタ―ン平面図、(b)は断面図。 【図5】図4の次の製造工程を説明するための図で、
(a)はパタ―ン平面図、(b)は断面図。 【図6】図5の次の製造工程を説明するための図で、
(a)はパタ―ン平面図、(b)は断面図。 【図7】図6の次の製造工程を説明するための図で、
(a)はパタ―ン平面図、(b)は断面図。 【図8】図7の次の製造工程を説明するための図で、
(a)はパタ―ン平面図、(b)は断面図。 【図9】図8の次の製造工程を説明するための図で、
(a)はパタ―ン平面図、(b)は断面図。 【図10】図9の次の製造工程を説明するための図で、
(a)はパタ―ン平面図、(b)は断面図。 【図11】ダイナミック型半導体メモリで使用されるメ
モリセルの構成を示す回路図。 【図12】従来のメモリセルの構成を示す断面図。 【符号の説明】 10…P型のシリコン半導体基板、11…N+型半導体領域
(共通ドレイン領域)、12…N+型半導体領域(ソ―ス
領域)、13…素子領域、14…フィ―ルド絶縁膜、15…チ
ャネル領域、16…ゲ―ト絶縁膜、17…ゲ―ト電極、18…
コンタクトホ―ル、19…キャパシタの一方電極、20…絶
縁膜、21…キャパシタの他方電極、22…コンタクトホ―
ル、23…デ―タ線取出し用電極、24…コンタクトホ―
ル、25…デ―タ線。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a configuration of a semiconductor memory device manufactured by a method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, (a) is a pattern plan view, and (b) is a cross-sectional view. FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining a manufacturing process according to an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, wherein FIG. FIG. 3 is a view for explaining a manufacturing process subsequent to FIG. 2;
(A) is a pattern plan view, (b) is a sectional view. FIG. 4 is a view for explaining a manufacturing process subsequent to FIG. 3;
(A) is a pattern plan view, (b) is a sectional view. FIG. 5 is a view for explaining a manufacturing process subsequent to FIG. 4;
(A) is a pattern plan view, (b) is a sectional view. FIG. 6 is a view for explaining the next manufacturing step of FIG. 5;
(A) is a pattern plan view, (b) is a sectional view. FIG. 7 is a view for explaining the next manufacturing step of FIG. 6;
(A) is a pattern plan view, (b) is a sectional view. FIG. 8 is a view for explaining the next manufacturing process of FIG. 7;
(A) is a pattern plan view, (b) is a sectional view. FIG. 9 is a view for explaining the next manufacturing step of FIG. 8;
(A) is a pattern plan view, (b) is a sectional view. FIG. 10 is a view for explaining the next manufacturing step of FIG. 9;
(A) is a pattern plan view, (b) is a sectional view. FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a memory cell used in a dynamic semiconductor memory. FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional memory cell. [Description of References] 10 ... P-type silicon semiconductor substrate, 11 ... N + type semiconductor region (common drain region), 12 ... N + type semiconductor region (source region), 13 ... Element region, 14 ... Feature Gate insulating film, 15 ... channel region, 16 ... gate insulating film, 17 ... gate electrode, 18 ...
Contact hole, 19: one electrode of capacitor, 20: insulating film, 21: other electrode of capacitor, 22: contact hole
, 23 ... electrode for taking out data wire, 24 ... contact hole
25, data line.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.第1導電型の半導体基体上に第1絶縁膜を介して第
1層の導電性部材からなる選択用トランジスタのゲ―ト
電極を形成する工程と、上記ゲ―ト電極を用いて上記基
体内に自己整合的に第2導電型半導体領域からなる選択
用トランジスタのソ―ス、ドレイン領域を形成する工程
と、全面に第2絶縁膜を堆積した後にこの第2絶縁膜に
対して上記選択用トランジスタのソ―ス領域の表面に通
じる第1の開口部を形成する工程と、全面に第2層の導
電性部材を堆積した後にこの第2層の導電性部材をパタ
ーニングして上記ソ―ス領域の表面と接続され一部が上
記ゲ―ト電極上まで延在するデ―タ記憶用キャパシタの
一方電極を形成する工程と、全面に第3絶縁膜を堆積し
た後に第3層の導電性部材を堆積しこの第3層の導電性
部材をパターニングして上記ゲ―ト電極上に延在するデ
―タ記憶用キャパシタの一方電極上及びこの一方電極の
上記ドレイン領域側の側面及び上記ゲ―ト電極の上記ド
レイン領域側の側面を連続的に覆うような形状に上記デ
タ記憶用キャパシタの他方電極を形成する工程と、
面に第4絶縁膜を堆積した後に光蝕刻法により上記第2
絶縁膜及び第4絶縁膜を選択的に除去して上記ドレイン
領域の表面に通じる第2の開口部を形成する工程と、
4層の導電性部材を堆積した後にこの第4層の導電性部
材をパターニングして一部が上記第4絶縁膜を介して上
記デ―タ記憶用キャパシタの他方電極と重なり合うよう
上記ドレイン領域の表面と接続されたドレイン取り出
し電極を形成する工程とを具備したことを特徴とする半
導体記憶装置の製造方法。 2.前記ドレイン取り出し電極の最上層部の物理的な高
さが前記デ―タ記憶用キャパシタの他方電極のそれより
も高くように形成される請求項1に記載の半導体記憶装
置の製造方法。
(57) [Claims] Forming a gate electrode of a selection transistor made of a conductive member of a first layer on a semiconductor substrate of a first conductivity type via a first insulating film; and forming a gate electrode in the substrate by using the gate electrode. Forming a source and drain region of a selection transistor composed of a second conductivity type semiconductor region in a self-aligned manner, and depositing a second insulation film over the entire surface; Forming a first opening communicating with the surface of the source region of the transistor, depositing a second layer of conductive member over the entire surface, and patterning the second layer of the conductive member to form the source; Connected to the surface of the area and partially up
Forming one electrode of a data storage capacitor extending over the gate electrode; and depositing a third insulating film on the entire surface, and then depositing a third-layer conductive member. Patterning a conductive member to extend over the gate electrode;
-On and between one electrode of the storage capacitor
The side surface of the drain region and the gate electrode
The above shape has a shape that continuously covers the side surface on the rain area side.
- forming a second electrode of the data storage capacitor, all
After depositing a fourth insulating film on the surface, the second
Forming a second opening communicating with the surface of the drain region by selectively removing the insulating film and the fourth insulating film, the
After depositing the four layers of conductive members, the conductive parts of this fourth layer
The material is patterned and partially over the fourth insulating film.
So that it overlaps with the other electrode of the data storage capacitor
Method of manufacturing a semiconductor memory device being characterized in that comprising a step of forming a surface with a drain connected extraction electrode of the drain region. 2. 2. The method according to claim 1, wherein a physical height of an uppermost layer of the drain extraction electrode is higher than that of the other electrode of the data storage capacitor.
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