JP2839874B2 - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JP2839874B2
JP2839874B2 JP8244463A JP24446396A JP2839874B2 JP 2839874 B2 JP2839874 B2 JP 2839874B2 JP 8244463 A JP8244463 A JP 8244463A JP 24446396 A JP24446396 A JP 24446396A JP 2839874 B2 JP2839874 B2 JP 2839874B2
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capacitor
semiconductor
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insulating film
semiconductor region
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二郎 由上
篤 平岩
晋平 飯島
輝明 木須
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に係
り、特に電荷蓄積キヤパシタの信頼性を低下することな
く、微細化が可能な半導体記憶装置に関する。 【0002】 【従来の技術】ダイナミツク・ランダム・アクセス・メ
モリ(dRAM)の高集積化は、目覚しい速度で実現されてお
り、現在の主流は64Kビットから256Kビットへと移り、1
MビットdRAMの量産も始まっている。この高集積化は素
子寸法の微細化により達成されてきた。しかし、微細化
に伴うキヤパシタ(容量)の減少のために、S/N比の低下
やα線による信号反転(いわゆるソフトエラー)等の弊害
が顕在化し、信頼性の上で大きな間題になっている。こ
のためキヤパシタ容量を増加させる目的で、基板に堀っ
た溝壁を利用する溝堀り型キヤパシタセル(トレンチキ
ヤパシタセル)、あるいはアイ・イー・イー,イーンター
ナシヨナル・エレクトロン・デバイシス・ミーテイング
・テクニカル・ダイジェスト(IEEE,Int. Electron Dev
ices Meeting Tech. Dig.)pp348-351,Dec(1978)にお
けるKoyanagi,Sunami,HashimotoおよびAshikawaらによ
る゛Novel high density,Stacked capacitor MOS RA
M"と題する文献などで論じられている、容量部を積上げ
方式にした積上げ型キヤパシタセル(スタツクド・キヤ
パシタセル)などが、従来の平面型キヤパシタに代るも
のとして期待されるようになってきた。これらのうち、
後者の積み上げ型キャパシタは、溝堀りキヤパシタと違
って、基板に徴細な溝を堀るという高度な技術を必要と
しないため、今後さらに素子の微細化が要求された時の
キヤパシタ構造として注目されている。 【0003】図10に従来の積上げ型キヤパシタを有す
る、dRAMの断面図を示す。その製造方法を簡単に説明す
る。 【0004】まず、単結晶基板3-1上に素子間を絶縁分
離するための酸化膜3-2を選択的に成長させる。つぎ
に、トランジスタのゲート酸化膜3-3を成長させる。ゲ
ート電極3-4として不純物を含む多結晶シリコンを堆積
させ、それを加工したのちこのゲート電極3-4および素
子間分離酸化膜3-2をマスクにイオン打込み法等を用い
て、拡散層3-5およぴ3-6を形成する。つぎに、拡散層3-
6の領域上に不純物を含む多結晶シリコン3-8を堆積させ
加工する事により、キヤパシタ下部電極3-8を形成す
る。この時、キヤパシタ下部電極3-8はゲート電極3-4や
素子間分離酸化膜3-2の上にも形成されるため、従来の
平面だけを利用する平面型キヤパシタに比べてキヤパシ
タ面積を大きくすることが可能である。なお、ゲート電
極3-4は酸化膜等の層間絶縁膜3ー7で覆っている。上記
のようにして形成したキヤパシタ下部電極3-8の上に酸
化膜等を形成し、キャパシタ絶縁膜3-9とする。この上
にさらに導電体を堆積させ加工することによりプレート
電極3-10を形成し、キャパシタを完成させている。 【0005】さらに、この上に層間絶縁膜3-11を堆積さ
せ、トランジスタの拡散層3-5の一部が露出するように
コンタクト子L3-12を開口した後に、データ線となる導
電体層3-13を形成する。 【0006】上記の製造方法により、基板平面上にのみ
キヤパシタを形成するプレーナ型dRAMセルに比ベキヤパ
シタ容量を大きくする事が可能となる。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の積
上げ容量型キヤパシタセルでは、以下に述べる2つの理
由により、キヤパシタ下部電極3-8を十分に大きくする
ことができず、素子の微細化ととともにキヤパシタ容量
が低下してしまうという間題が顕著に起こり、さらに高
集積なメモリー回路を構成する事が困難であった。すな
わち、第1に、上記データ線3-13と拡散層3-5とを電気的
に接続するためには、コンタクト孔3-12が必要である。
また、コンタクト孔3-12とプレート電極3-10との間には
加工合せの余裕を考慮しなければならない。そのため、
コンタクト孔3-12および合せ余裕に必要な部分を避けて
プレート電極3-10を形成することが必要であり、面積を
大きくすることができないという事情による。このうち
合せ余裕は、コンタクト孔3-12を形成した際に、プレー
ト電極3-10が露出し、その結果データ線3-13とプレート
電極3-10がシヨートするのを防ぐために必要となる。第
2に、キヤパシタの信頼性を高めるためには、キヤパシ
タ下部電極3-8は、プレート電極3-10に完全に覆われて
いる必要があり、キヤパシタ下部電極3-8は、加工合せ
余裕分だけ、プレート電極3-10より小さくする必要があ
る。従って、上記の理由によりキヤパシタ下部電極3-8
を大きくすることができず、結果的にキヤパシタ容量が
小さくなってしまうという問題があった。一方、キヤパ
シタ容量は、キヤパシタ絶縁膜厚に反比例するため、上
記従来の積上げ容量形キヤパシタセルを用いてより高集
積なメモリー回路を構成し、かつ必要なキヤパシタ容量
を確保するためには、キヤパシタ絶縁膜3-9をさらに薄
膜化するという手段も考えられる。しかし、キヤパシタ
絶縁膜3-9を薄膜化すると、リーク電流の増大等により
キヤパシタの信頼性が低下してしまうという問題があり
実用的ではない。 【0008】なお、上述の積上げ容量形キャパシタ上に
データ線を配置したセル構造とは逆にデータ線上に積上
げ容量形キャパシタを配置したセル構造とし、容量増大
を図ることが、例えば実開昭55−178894号公報
あるいは特開昭59−231851号公報に開示されて
いる。 【0009】本発明の目的は、微細化に対応した、キヤ
パシタ容量の大きな半導体記憶装置を提供することにあ
る。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
基体と、上記半導体基体の第1導電型半導体表面に互い
に離間して形成された第2導電型を示す第1と第2の半
導体領域と、上記半導体基体表面上であって、上記第1
と第2の半導体領域間に位置するゲート絶縁膜と、上記
ゲート絶縁膜上に形成されたワード線とを有するスイッ
チング用電界効果トランジスタと、上記第1の半導体領
域に接続されたデータ線と、上記第2の半導体領域に電
気的に接続された第1のキャパシタ電極と、上記第1の
キャパシタ電極に形成されたキャパシタ絶縁膜と、上記
キャパシタ絶縁膜に形成された第2のキャパシタ電極と
で構成された電荷蓄積用キャパシタとを有し、上記トラ
ンジスタと上記蓄積用キャパシタとでメモリセルを構成
した半導体記憶装置であって、上記第1の半導体領域と
上記第2の半導体領域とは第1の長手方向に素子分離膜
により区画形成され、上記第1、第2の半導体領域間に
上記第1の長手方向に対し交差する第2の長手方向にワ
ード線が延在し、上記データ線が上記第1の半導体領域
に導体層を介して接続され、上記第1の長手方向に延在
し、上記第1のキャパシタ電極が上記第2の半導体領域
に導体層を介して接続され、上記データ線上に配置され
ているものである。 【0011】 【0012】 【作用】本発明によれば、キャパシタ電極はビット線上
に位置されるため、容量増大を図ることができる。そし
て、デ−タ線をコンタクト孔を避けてワード線上で折り
曲げ交差させて延ばすパターン配置としている。このよ
うな構成とすることで、セルレイアウトの構成を単純に
し、つまり素子分離酸化膜パターンで囲まれる活性領域
(スイッチ用のトランジスタが形成された領域)のパタ
ーンを単純な矩形状とし、セルの微細化とともに、ワー
ド線の線幅を充分確保できる。 【0013】また、拡散層すなわち不純物層からのデー
タ線引き出し(データ線コンタクト)は、側壁絶縁膜で
規定された自己整合形成のコンタクト孔を介し、そのコ
ンタクト孔内に形成された導電体層を介して行われてい
る。このため、コンタクト孔の微細化とともに、その導
電体層によるデータ線コンタクトの段差緩和の役目をな
し、データ線段切れを防止できる効果を有する。 【0014】 【実施例】本発明の一実施形態では従来の積上げ型キヤ
パシタセルで問題となった、プレート電極(図10,3ー1
0)とコンタクト孔(図10,3-12)及ぴプレート電極(図1
0,3ー13)キヤパシタ下部電極(図10,3-8)との間の加
工合せ余裕が不要となる構造としている。つまり、本発
明においては、図1に示すように、キヤパシタ下部電極
1-16,キヤパシタ絶縁膜1-17,プレート電極1-18からなる
キヤパシタをデータ線1-12上部に層間絶縁膜1-13を介し
て配置し、コンタクト孔1-14を形成することによりキヤ
パシタ下部電極1-16と拡散層1-6との間に導通を得てい
る。 【0015】なお、図1において、1-1は半導体単結晶
基板、1-12は素子間分離領域、1-3はゲート酸化膜、1ー
4はゲート電極、1-5は拡散層、1-7,1-10は層間絶縁膜、
1-11はコンタクト孔である。図1に示したような構造と
することにより、コンタクト子L1-11がプレート電極1-1
8内部に開口部を持つことはなく、プレート電極1-18と
コンタクト孔1-11とは位置的に全く非干渉であり、加工
合せ余裕を考慮する必要がない。従って、プレート電極
1ー18はセルのはば全面に一体で形成できる。そのた
め、プレート電極1-18とキヤパシタ下部電極1-16の加工
合せ余裕も不要である。 【0016】以上の理由により、キヤパシタ下部電極1
ー16を極めて大きく設計することができる。すなわち、
本発明における半導体記憶装置では、キヤパシタ面積を
大きくすることが可能であり、キヤパシタ絶縁膜を薄膜
化せずに、十分なキヤパシタ容量を確保することができ
る。従って、信頼性を低下させる事なく、より微細化す
ることができる。 【0017】以下、本発明に関連する実施形態に基づ
き、セルの製造工程を図2乃至図6により説明する。 【0018】まず、図2に示すように、半導体単結晶基
板2-1に素子間を電気的に分離するためのSiO2膜を、公
知のLOCOS法等により成長させ、素子間分離酸化膜2-2と
する。次に、通常の熱酸化怯を用いて、ゲート酸化膜2-
3を成長させ、その上部に低抵抗多結晶シリコン及び、S
iO2膜をCVD法により堆積し、通常のリソグラフイー及び
ドライエツチング技術を用いて加工することにより、ゲ
ート電極2-4及び層間絶縁膜2-7を形成する。この後、CV
D法により、SiO2 膜を全面に堆積させ、異方性ドライエ
ツチングを施す事により側壁絶縁膜2-19を形成した後、
基板2-1と導電型の異なる拡散層2-5, 2-6をイオン打込
み法等を用いて自己整合的に形成する。この後熱処理を
施す事により、導入された不純物を活性化させる。拡散
層2-5,2ー6に公知の電界緩知型の拡散層構造を用いるこ
とも可能である。 【0019】次に、図3に示すように、拡散層2-5,2-6
の一部を露出させるコンタクト孔を開け、低抵抗多結晶
シリコンをCVD法により堆積させ、通常のリソグラフイ
及びドライエツチング技術により導電体層2-8,2-9を形
成する。その後全体をCVD法により厚いSiO2膜でおおっ
た後、通常のリソグラフイ及びドライエツチング技術に
よりコンタクト孔2-11を形成し、一方の導電体層2-9の
一部のみを露出させる。ここで、データ線2-12となる導
電体層をCVD法あるいはスパツタ法等により形成し、リ
ソグラフイ及びドライエツチング法によりパターニング
する。ここで、導電体層2-9を用いず、直接拡散層2-5に
達するコンタクト孔を形成する方法も可能であるが、コ
ンタクト孔と拡散層の合せ余裕を小さくできる点で、ま
た、横方向エッチを抑えた微細コンタクト孔とすること
ができる点で、図3に示した方式が優れている。 【0020】なお、データ線材料として、本構造では低
抵抗多結晶シリコンを用いたが、Alなどの低抵抗金
属、Wなど高融点金属、そのシリコン化合物もしくはこ
れらの積層膜を用いることも可能である。 【0021】次に、全体をSiO2膜等の絶縁膜でおおった
後、リソグラフイ及びドライエツチング技術によりコン
タクト孔2ー14を形成し、導電体層2-8の一部を露出させ
る。 【0022】本発明の関連構造においては、図4に示す
データ線2-12とコンタクト孔2-14とが平面的に重なり合
わないことが重要である。これを実現する1つの方法と
して、図9に示したレイアウトのように、データ線6-8
(斜線部)をコンタクト孔6-3を避けてワード線6-2上で
折り曲げ交差させ、素子分離酸化膜6-1上に延ばすパタ
ーン配置としている。このような構成とすることで、セ
ルレイアウトの構成を単純にし、つまり素子分離酸化膜
(LOCOS)6-1パターンで囲まれる活性領域(スイッ
チ用のトランジスタが形成された領域)のパターンを単
純な矩形状とし、セルの微細化とともに、ワード線6-2
の線幅を充分確保できる。 【0023】なお、図7で示したデータ線4-8レイアウ
トでは、コンタクト孔4-3のところで、そのデータ線4-8
を打ち抜く構成(図4参照)となり、データ線4-8線幅
を充分確保できない。そのコンタクト孔4-3のところで
打ち抜かれたデータ線4-8線幅を充分確保するために
は、コンタクト孔4-3のところでの部分的な幅広配線が
必要となる。 【0024】次に、層間絶縁膜2-15を異方性ドライエツ
チングする事により、図5に示すように、コンタクト孔
2-14の側壁部にのみ層間絶縁膜2-15を残す。その後、キ
ヤパシタ下部電極2-16となる。低抵抗多結晶シリコンを
CVD法により堆積させる。この時、堆積させる低抵抗多
結晶シリコンの膜厚をコンタクト孔2ー14の半径より小
さくすれば、キヤパシタ下部電極2-16は、コンタクト孔
内部に窪みを持ち、この窪みもキヤパシタ面積として利
用できるので都合が良い。 【0025】次に、図6に示すように、リソグラフイ及
びドライエツチング技術により、キヤパシタ下部電極2-
16をパターニングする。このキヤパシタ下部電極2-16の
表面上にキヤパシタ続縁膜2-17を形成する。キヤパシタ
絶縁膜として、本実施例では、多結晶シリコンを熱酸化
法で酸化することにより形成したSiO2膜を用いたが、CV
D法で形成したSi3N4膜、五酸化タンタルなどの高誘電率
絶縁膜もしくはこれらの積層膜も利用可能である。最後
に、プレート電極2-18となる低抵抗多結晶シリコンをCV
D法により全面に形成する。この後、必要に応じてメモ
リアレー周辺で、プレート電極2-18に開口部を持っコン
タクト孔を設け、データ線2-12及ぴゲート電極2-4をプ
レート電極2-18の上部に取り出し、周辺回路との接続を
行う。以上の工程により本発明の半導体記憶装置が完成
する。 【0026】なお、本実施例では、キヤパシタ下部電極
2-16及び、プレート電極2-18に低抵抗多結晶シリコンを
用いたが、この一方あるいは両方の電極材料として、A
l, Auなどの低抵抗金属あるいは、Wなどの高融点金
属、そのシリコン化合物もしくは、これらの積層膜を用
いることも可能である。 【0027】図7には本発明によるキヤパシタセルのレ
イアウト図を、また、図8には、従来の積上げ型キヤパ
シタセルのレイアウト図をそれぞれ概略図で示した。図
7、図8とも2交点セルの場合を示したが、本発明は1交
点セルにも適用可能である。なお、両図とも、合せ余
裕、線幅、スペース幅は同じである。 【0028】図7に示したセル構成では、プレート電極
は、セル全面をおおっており、図8のプレート電極5-5
のような開口部が必要でない。これは、キヤパシタ部を
データ線の上部まで持上げた構造により、従来の積上げ
型キヤパシタセルに見られた。プレート電極5-5とコン
タクト孔5-6との合せを考慮する必要がなくなった為で
ある。これにより、キヤパシタ下部電極4-4は、隣接す
るセルのキヤパシタ下部電極に影響をおよばさない範囲
内で大きくできる為、同じセル面積でもキヤパシタ面積
を著しく大きくすることが可能である。従来の積上げ容
量形キヤパシタセルにおけるキヤパシタ面積は、キヤパ
ジタ下部電極の側壁部を考慮に入れても、セル面積の60
%程度にしか達していない。 【0029】 【発明の効果】本発明によれば、キヤパシタ部をデータ
線の上部まで持上げた構造により、キヤパシタ面積は、
セル面積の130%以上に達し、キヤパシタ面積は2倍以上
の増加が可能である。実際に、図7のレイアウトに従っ
て試作した結果、キヤパシタ面積は、セル面積の140%に
達しており、本発明の効果が確認された。しかも、図9
に示したレイアウトのように、データ線6-8(斜線部)
をコンタクト孔6-3を避けてワード線6-2上で折り曲げ交
差させ、素子分離酸化膜6-1上に延ばすパターン配置と
している。このような構成とすることで、セルレイアウ
トの構成を単純にし、つまり素子分離酸化膜(LOCO
S)6-1パターンで囲まれる活性領域(スイッチ用のトラ
ンジスタが形成された領域)のパターンを単純な矩形状
とし、セルの微細化とともに、ワード線6-2の線幅を充
分確保できる。 【0030】また、拡散層すなわち不純物層からのデー
タ線引き出し(データ線コンタクト)は、図2及び図3
に示すように、側壁絶縁膜2-19で規定された自己整合形
成のコンタクト孔を介し、そのコンタクト孔内に形成さ
れた導電体層2-9を介して行われている。このため、コ
ンタクト孔の微細化とともに、その導電体層によるデー
タ線コンタクトの段差緩和の役目をなし、データ線段切
れを防止できる効果を有する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device which can be miniaturized without lowering the reliability of a charge storage capacitor. 2. Description of the Related Art High integration of dynamic random access memory (dRAM) has been realized at a remarkable speed, and the current mainstream has shifted from 64 Kbits to 256 Kbits.
Mass production of M-bit dRAM has also begun. This high integration has been achieved by miniaturization of device dimensions. However, adverse effects such as a decrease in the S / N ratio and signal inversion (so-called soft error) due to α-rays become apparent due to the decrease in capacitance (capacity) associated with miniaturization, which poses a major problem in reliability. ing. For this reason, in order to increase the capacitance of the capacitor, a trench-capacitor cell (trench capacitor cell) using a trench wall dug in the substrate, or an IEE, an international electronic device meeting, or the like. Technical Digest (IEEE, Int. Electron Dev
ices Meeting Tech. Dig.) Novel high density, Stacked capacitor MOS RA by Koyanagi, Sunami, Hashimoto, and Ashikawa et al. in pp348-351, Dec (1978).
Stacked-capacitor cells (stacked-capacitor cells) with a stacked capacitance section, as discussed in the literature entitled "M" and the like, have come to be expected as an alternative to conventional planar-type capacitors. Of which
Unlike the grooved capacitor, the latter does not require the advanced technology of drilling fine grooves in the substrate, so it will attract attention as a capacitor structure when further miniaturization of elements is required in the future. Have been. FIG. 10 is a cross-sectional view of a dRAM having a conventional stacked capacitor. The manufacturing method will be described briefly. First, an oxide film 3-2 for insulating and isolating elements is selectively grown on a single crystal substrate 3-1. Next, a gate oxide film 3-3 of the transistor is grown. Polycrystalline silicon containing impurities is deposited as the gate electrode 3-4, and after processing, the diffusion layer 3 is formed by ion implantation using the gate electrode 3-4 and the isolation oxide film 3-2 as a mask. -5 and 3-6 are formed. Next, the diffusion layer 3-
A capacitor lower electrode 3-8 is formed by depositing and processing polycrystalline silicon 3-8 containing impurities on the region 6. At this time, since the capacitor lower electrode 3-8 is also formed on the gate electrode 3-4 and the inter-element isolation oxide film 3-2, the capacitor area is larger than that of a conventional flat capacitor using only a flat surface. It is possible to Note that the gate electrode 3-4 is covered with an interlayer insulating film 3-7 such as an oxide film. An oxide film or the like is formed on the capacitor lower electrode 3-8 formed as described above, to form a capacitor insulating film 3-9. By further depositing and processing a conductor thereon, a plate electrode 3-10 is formed to complete the capacitor. Further, an interlayer insulating film 3-11 is deposited thereon, a contact L3-12 is opened so that a part of the diffusion layer 3-5 of the transistor is exposed, and then a conductor layer serving as a data line is formed. Form 3-13. According to the above-described manufacturing method, it is possible to increase the capacitance of the capacitor compared to a planar type dRAM cell in which a capacitor is formed only on the substrate plane. However, in the above-mentioned conventional stacked capacitance type capacitor cell, the capacitor lower electrode 3-8 cannot be made sufficiently large for the following two reasons, and the element has a small size. The problem that the capacitance of the capacitor decreases with the increase in the size of the memory circuit has been remarkable, and it has been difficult to configure a highly integrated memory circuit. That is, first, in order to electrically connect the data line 3-13 and the diffusion layer 3-5, the contact hole 3-12 is necessary.
In addition, a margin for processing must be considered between the contact hole 3-12 and the plate electrode 3-10. for that reason,
This is because it is necessary to form the plate electrode 3-10 avoiding the contact hole 3-12 and a portion necessary for the allowance, and the area cannot be increased. Of these, the alignment margin is required to prevent the plate electrode 3-10 from being exposed when the contact hole 3-12 is formed, and as a result, the data line 3-13 and the plate electrode 3-10 from being short-circuited. No.
2.In order to improve the reliability of the capacitor, the lower electrode 3-8 of the capacitor must be completely covered with the plate electrode 3-10. Need to be smaller than the plate electrode 3-10. Therefore, for the above reason, the capacitor lower electrode 3-8
Cannot be increased, resulting in a problem that the capacitance of the capacitor is reduced. On the other hand, since the capacitor capacitance is inversely proportional to the thickness of the capacitor insulating film, a more highly integrated memory circuit is constructed using the above-mentioned conventional stacked capacitor type capacitor cell, and the capacitor insulating film is required to secure the necessary capacitor capacitance. It is also conceivable to make 3-9 thinner. However, reducing the thickness of the capacitor insulating film 3-9 is not practical because there is a problem that the reliability of the capacitor is reduced due to an increase in leakage current and the like. In contrast to the cell structure in which the data line is arranged on the stacked capacitance type capacitor, a cell structure in which the stacked capacitance type capacitor is arranged on the data line to increase the capacitance is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. No. 178894 or JP-A-59-231851. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a large capacitor capacity and capable of miniaturization. [0010] According to the present invention, a semiconductor device is provided.
A substrate and a first conductive type semiconductor surface of the semiconductor substrate.
First and second halves showing a second conductivity type formed apart from each other
A conductive region and the first region on the surface of the semiconductor substrate;
A gate insulating film located between the semiconductor device and the second semiconductor region;
And a word line formed on the gate insulating film.
A field effect transistor for switching and the first semiconductor region.
To the data line connected to the second region and the second semiconductor region.
A first capacitor electrode connected to the first capacitor;
A capacitor insulating film formed on the capacitor electrode;
A second capacitor electrode formed on the capacitor insulating film;
And a charge storage capacitor composed of
A memory cell is composed of the transistor and the storage capacitor
Semiconductor memory device, comprising: the first semiconductor region;
The second semiconductor region is an element isolation film in a first longitudinal direction.
Formed between the first and second semiconductor regions.
In a second longitudinal direction intersecting the first longitudinal direction,
A data line extending in the first semiconductor region;
Connected through a conductor layer and extends in the first longitudinal direction.
And the first capacitor electrode is connected to the second semiconductor region.
Connected via a conductor layer to the data line.
Is what it is. According to the present invention, since the capacitor electrode is located on the bit line, the capacity can be increased. Then, the data lines are bent on the word lines avoiding the contact holes so as to be crossed and extended. With such a configuration, the configuration of the cell layout is simplified, that is, the active region surrounded by the element isolation oxide film pattern is formed.
The pattern of the (region in which the switching transistor is formed) is formed in a simple rectangular shape, and the line width of the word line can be sufficiently ensured as the cell becomes finer. In addition, a data line is drawn from a diffusion layer, ie, an impurity layer (data line contact) through a self-aligned contact hole defined by a sidewall insulating film, and a conductive layer formed in the contact hole is formed. Has been done through. For this reason, along with the miniaturization of the contact hole, the conductor layer plays a role of alleviating the step difference of the data line contact, and has an effect of preventing the data line from being disconnected. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In one embodiment of the present invention, a plate electrode (FIG. 10, 3-1) which became a problem in the conventional stacked type capacitor cell was used.
0), contact holes (Fig. 10, 3-12) and plate electrodes (Fig. 1
(3, 13-13) The structure is such that there is no need for machining allowance with the lower electrode of the capacitor (FIGS. 10 and 3-8). That is, in the present invention, as shown in FIG.
A capacitor consisting of a capacitor 1-16, a capacitor insulating film 1-17, and a plate electrode 1-18 is arranged above the data line 1-12 via an interlayer insulating film 1-13 and a contact hole 1-14 is formed. Electrical conduction is obtained between the lower electrode 1-16 and the diffusion layer 1-6. In FIG. 1, 1-1 is a semiconductor single crystal substrate, 1-12 is an element isolation region, 1-3 is a gate oxide film, and 1-
4 is a gate electrode, 1-5 is a diffusion layer, 1-7 and 1-10 are interlayer insulating films,
1-11 are contact holes. By adopting the structure as shown in FIG. 1, the contact L1-11 is connected to the plate electrode 1-1.
8, there is no opening inside, and the plate electrode 1-18 and the contact hole 1-11 are completely non-interfering in position, and there is no need to consider the processing allowance. Therefore, the plate electrode
1-18 can be formed integrally on the entire surface of the cell. Therefore, there is no need for a margin for processing the plate electrode 1-18 and the capacitor lower electrode 1-16. For the above reasons, the capacitor lower electrode 1
-16 can be designed very large. That is,
In the semiconductor memory device according to the present invention, the capacitor area can be increased, and a sufficient capacitor capacity can be secured without reducing the thickness of the capacitor insulating film. Therefore, miniaturization can be achieved without lowering the reliability. Hereinafter, a cell manufacturing process will be described with reference to FIGS. 2 to 6 based on an embodiment relating to the present invention. First, as shown in FIG. 2, an SiO 2 film for electrically isolating elements is grown on a semiconductor single crystal substrate 2-1 by a known LOCOS method or the like. Assume 2. Next, the gate oxide film 2-
3 and low-resistance polycrystalline silicon and S
The gate electrode 2-4 and the interlayer insulating film 2-7 are formed by depositing an iO2 film by a CVD method and processing it using a usual lithography and dry etching technique. After this, CV
After depositing a SiO2 film on the entire surface by D method and applying anisotropic dry etching to form a sidewall insulating film 2-19,
Diffusion layers 2-5 and 2-6 having different conductivity types from the substrate 2-1 are formed in a self-aligned manner using an ion implantation method or the like. Thereafter, a heat treatment is performed to activate the introduced impurities. It is also possible to use a known diffusion layer structure of a slow electric field type for the diffusion layers 2-5 and 2-6. Next, as shown in FIG. 3, the diffusion layers 2-5 and 2-6
Then, a contact hole exposing a part of the contact hole is opened, low-resistance polycrystalline silicon is deposited by a CVD method, and conductor layers 2-8 and 2-9 are formed by ordinary lithography and dry etching techniques. Thereafter, the whole is covered with a thick SiO2 film by the CVD method, and then a contact hole 2-11 is formed by a usual lithography and dry etching technique, and only a part of one of the conductor layers 2-9 is exposed. Here, a conductor layer to be the data line 2-12 is formed by a CVD method or a sputter method, and is patterned by lithography and dry etching. Here, a method of forming a contact hole directly reaching the diffusion layer 2-5 without using the conductor layer 2-9 is also possible. The method shown in FIG. 3 is excellent in that a fine contact hole with suppressed directional etching can be obtained. Although low-resistance polycrystalline silicon is used as the data line material in this structure, a low-resistance metal such as Al, a high-melting metal such as W, a silicon compound thereof, or a laminated film of these may be used. is there. Next, after covering the whole with an insulating film such as a SiO2 film, a contact hole 2-14 is formed by lithography and dry etching techniques to expose a part of the conductor layer 2-8. In the related structure of the present invention, it is important that the data line 2-12 and the contact hole 2-14 shown in FIG. 4 do not overlap in a plane. One way to achieve this is to use data lines 6-8 as shown in the layout shown in FIG.
The pattern (hatched portion) is bent and crossed on the word line 6-2, avoiding the contact hole 6-3, and extends over the element isolation oxide film 6-1. With such a configuration, the configuration of the cell layout is simplified, that is, the pattern of the active region (the region where the switching transistor is formed) surrounded by the element isolation oxide film (LOCOS) 6-1 pattern is simplified. It has a rectangular shape.
Is sufficiently secured. In the data line 4-8 layout shown in FIG. 7, the data line 4-8 is located at the contact hole 4-3.
(See FIG. 4), and the line width of the data line 4-8 cannot be sufficiently secured. In order to ensure a sufficient line width of the data line 4-8 punched at the contact hole 4-3, a partial wide wiring at the contact hole 4-3 is required. Next, by performing anisotropic dry etching of the interlayer insulating film 2-15, as shown in FIG.
The interlayer insulating film 2-15 is left only on the side wall 2-14. Thereafter, a lower capacitor electrode 2-16 is formed. Low resistance polycrystalline silicon
It is deposited by a CVD method. At this time, if the thickness of the deposited low-resistance polycrystalline silicon is made smaller than the radius of the contact hole 2-14, the capacitor lower electrode 2-16 has a recess inside the contact hole, and this recess can also be used as the capacitor area. It is convenient. Next, as shown in FIG. 6, the lower electrode 2 is formed by lithography and dry etching techniques.
Pattern 16 On the surface of the lower capacitor electrode 2-16, a capacitor continuous film 2-17 is formed. In this embodiment, a SiO2 film formed by oxidizing polycrystalline silicon by a thermal oxidation method was used as the capacitor insulating film.
A high-dielectric-constant insulating film such as a Si3N4 film or tantalum pentoxide formed by the D method or a laminated film of these can also be used. Finally, CV is applied to the low-resistivity polycrystalline silicon to become the plate electrode 2-18.
Formed over the entire surface by D method. Thereafter, a contact hole having an opening in the plate electrode 2-18 is provided around the memory array as necessary, and the data line 2-12 and the gate electrode 2-4 are taken out above the plate electrode 2-18. Make connections with peripheral circuits. Through the above steps, the semiconductor memory device of the present invention is completed. In this embodiment, the capacitor lower electrode is used.
2-16 and the plate electrode 2-18 were made of low-resistance polycrystalline silicon.
It is also possible to use a low resistance metal such as 1 or Au, a high melting point metal such as W, a silicon compound thereof, or a laminated film of these. FIG. 7 is a layout diagram of a capacitor cell according to the present invention, and FIG. 8 is a schematic diagram of a layout diagram of a conventional stacked capacitor cell. Although FIGS. 7 and 8 show the case of two intersection cells, the present invention is also applicable to one intersection cell. In both figures, the alignment margin, line width, and space width are the same. In the cell configuration shown in FIG. 7, the plate electrode covers the entire surface of the cell, and the plate electrode 5-5 shown in FIG.
Such an opening is not required. This is seen in the conventional stacked type capacitor cell due to the structure in which the capacitor portion is lifted up to the upper part of the data line. This is because it is no longer necessary to consider the alignment between the plate electrode 5-5 and the contact hole 5-6. As a result, the capacitor lower electrode 4-4 can be enlarged within a range that does not affect the capacitor lower electrode of an adjacent cell, so that the capacitor area can be significantly increased even with the same cell area. The capacitor area of the conventional stacked capacitance type capacitor cell is 60 times the cell area even if the side wall of the capacitor lower electrode is taken into account.
%. According to the present invention, the structure in which the capacitor portion is lifted up to the upper part of the data line allows the capacitor area to be reduced.
It reaches more than 130% of the cell area, and the capacitor area can be more than doubled. Actually, as a result of trial production according to the layout of FIG. 7, the capacitor area reached 140% of the cell area, confirming the effect of the present invention. Moreover, FIG.
Data line 6-8 (shaded area) as shown in the layout shown in
Are bent and crossed on the word line 6-2 avoiding the contact hole 6-3, and are extended in a pattern on the element isolation oxide film 6-1. With this configuration, the configuration of the cell layout is simplified, that is, the element isolation oxide film (LOCO
S) The pattern of the active region (the region where the switching transistor is formed) surrounded by the 6-1 pattern is made a simple rectangular shape, and the line width of the word line 6-2 can be sufficiently ensured while miniaturizing the cell. The data line extraction (data line contact) from the diffusion layer, that is, the impurity layer is performed as shown in FIGS.
As shown in the figure, the process is performed via a contact hole formed by self-alignment defined by the sidewall insulating film 2-19, and via a conductor layer 2-9 formed in the contact hole. For this reason, along with the miniaturization of the contact hole, the conductor layer plays a role of alleviating the step difference of the data line contact, and has an effect of preventing the data line from being disconnected.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に関連した実施の形態である半導体記憶
装置の要部断面図である。 【図2】本発明の関連した実施の形態である半導体記憶
装置の製造工程の一例を示した要部断面図である。 【図3】本発明に関連した実施の形態である半導体記憶
装置の製造工程の一例を示した要部断面図である。 【図4】本発明に関連した実施の形態である半導体記憶
装置の製造工程の一例を示した要部断面図である。 【図5】本発明に関連した実施の形態である半導体記憶
装置の製造工程の一例を示した要部断面図である。 【図6】本発明に関連した実施の形態である半導体記憶
装置の製造工程の一例を示した要部断面図である。 【図7】本発明に関連した実施の形態である半導体記憶
装置の平面レイアウト図である。 【図8】従来構造の半導体記憶装置の平面レイアウト図
である。 【図9】本発明の実施の形態である半導体記憶装置の平
面レイアウト図である。 【図10】従来構造の半導体記憶装置を示した要部断面
図である。 【符号の説明】 1-1 半導体単結晶基板 1-2 素子間分離酸化膜 1-3 ゲート酸化膜 1-4 ゲート電極 1-5 拡散層 1-6 拡散層 1-7 層間絶縁膜 1-10層間絶縁膜 1-11 コンタクト孔 1-12データ線 1-13 層間絶縁膜 1-14 コンタクト孔 1-16 キヤパシタ下部電極 1-17 キヤパシタ絶縁膜 1-18 プレート電極
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a main part of a semiconductor memory device according to an embodiment related to the present invention. FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention; FIG. 3 is an essential part cross sectional view showing an example of a manufacturing step of a semiconductor memory device which is an embodiment related to the present invention; FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the embodiment related to the present invention; FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the embodiment related to the present invention; FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the embodiment related to the present invention; FIG. 7 is a plan layout diagram of a semiconductor memory device according to an embodiment related to the present invention; FIG. 8 is a plan layout diagram of a conventional semiconductor memory device. FIG. 9 is a plan layout diagram of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention; FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part showing a semiconductor memory device having a conventional structure. [Explanation of Signs] 1-1 Semiconductor single crystal substrate 1-2 Device isolation oxide film 1-3 Gate oxide film 1-4 Gate electrode 1-5 Diffusion layer 1-6 Diffusion layer 1-7 Interlayer insulation film 1-10 Interlayer insulating film 1-11 Contact hole 1-12 Data line 1-13 Interlayer insulating film 1-14 Contact hole 1-16 Capacitor lower electrode 1-17 Capacitor insulating film 1-18 Plate electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 晋平 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 木須 輝明 東京都小平市上水本町1448番地 日立超 エル・エス・アイ・エンジニアリング株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−91083(JP,A) 特開 昭57−93566(JP,A) 特開 昭57−120295(JP,A) 特開 昭58−215067(JP,A) 特開 昭59−231851(JP,A) 特開 昭61−258467(JP,A) 特開 昭62−36853(JP,A) 特開 昭62−145765(JP,A) 特開 昭63−209157(JP,A) 実開 昭55−178894(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Shinpei Iijima 1-280 Higashi-Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Teruaki Kisu 1448, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo SII Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-54-91083 (JP, A) JP-A-57-93566 (JP, A) JP-A-57-120295 (JP, A) JP 58-215067 (JP, A) JP-A-59-231851 (JP, A) JP-A-61-258467 (JP, A) JP-A-62-36853 (JP, A) JP-A-62-145765 (JP, A) A) JP-A-63-209157 (JP, A) JP-A-55-178894 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21 / 8242 H01L 27/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.半導体基体と、上記半導体基体の第1導電型半導体
表面に互いに離間して形成された第2導電型を示す第1
と第2の半導体領域と、上記半導体基体表面上であっ
て、上記第1と第2の半導体領域間に位置するゲート絶
縁膜と、上記ゲート絶縁膜上に形成されたワード線とを
有するスイッチング用電界効果トランジスタと、 上記第1の半導体領域に接続されたデータ線と、 上記第2の半導体領域に電気的に接続された第1のキャ
パシタ電極と、上記第1のキャパシタ電極に形成された
キャパシタ絶縁膜と、上記キャパシタ絶縁膜に形成され
た第2のキャパシタ電極とで構成された電荷蓄積用キャ
パシタとを有し、上記トランジスタと上記蓄積用キャパ
シタとでメモリセルを構成した半導体記憶装置であっ
て、上記第1の半導体領域と上記第2の半導体領域とは第1
の長手方向に素子分離膜により区画形成され、 上記第1、第2の半導体領域間に上記第1の長手方向に
対し交差する第2の長手方向にワード線が延在し、 上記データ線が上記第1の半導体領域に導体層を介して
接続され、上記第1の長手方向に延在し、 上記第1のキャパシタ電極が上記第2の半導体領域に導
体層を介して接続され、上記データ線上に配置されてい
ことを特徴とする半導体記憶装置。
(57) [Claims] A semiconductor substrate and a first conductivity type semiconductor substrate having a second conductivity type formed on the first conductivity type semiconductor surface of the semiconductor substrate so as to be spaced apart from each other;
And a second semiconductor region; a gate insulating film located on the surface of the semiconductor substrate between the first and second semiconductor regions; and a word line formed on the gate insulating film. and use the field-effect transistor, said a data line connected to the first semiconductor region, a first calibration, which are electrically connected to the second semiconductor region
Has a Pashita electrodes, the a first capacitor insulating film formed on the capacitor electrode, and a charge storage capacitor which is composed of a second capacitor electrode formed on the capacitor insulating film, the transistor and the in a storage capacity <br/> Sita a semiconductor memory device the memory cell, the first and the first semiconductor region and said second semiconductor region
Is formed in the longitudinal direction by an element isolation film, and is formed between the first and second semiconductor regions in the first longitudinal direction.
A word line extends in a second longitudinal direction intersecting the data line , and the data line is connected to the first semiconductor region via a conductor layer.
Connected to each other and extending in the first longitudinal direction, wherein the first capacitor electrode is connected to the second semiconductor region.
Connected via the body layer and placed on the data line
The semiconductor memory device, characterized in that that.
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