JP2915015B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2915015B2
JP2915015B2 JP1245907A JP24590789A JP2915015B2 JP 2915015 B2 JP2915015 B2 JP 2915015B2 JP 1245907 A JP1245907 A JP 1245907A JP 24590789 A JP24590789 A JP 24590789A JP 2915015 B2 JP2915015 B2 JP 2915015B2
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interlayer insulating
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wiring layer
stopper
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良美 山下
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Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 半導体装置及びその製造方法に係り、特に多層配線構
造を有する半導体集積回路及びその製造方法に関し、 比較的容易なパターン形成プロセスにより、配線層の
コンタクトホールの高精度の位置合わせを行ない、高密
度の多層配線構造を実現する半導体装置の製造方法を提
供することを目的とし、 半導体基板上に形成された第1の配線層と、前記第1
の配線層の側壁に形成された第1のサイドフォール層
と、前記第1の配線層上に形成された第1のストッパー
層と、前記第1のストッパー層上に形成された第1の層
間絶縁層と、前記第1の層間絶縁層に形成され、前記第
1のストッパー層の一端部及び前記半導体基板を露出す
る第1のコンタクトホールと、前記第1のコンタクトホ
ール内及び前記第1の層間絶縁層上に延在する第2の配
線層と、前記第2の配線層の側壁に形成された第2のサ
イドウォール層と、前記第1の層間絶縁層上及び前記第
2の配線層上に形成された第2の層間絶縁層と、前記第
1の層間絶縁層及び前記第2の層間絶縁層に形成され、
前記第1のストッパー層の他端部及び前記半導体基板を
露出する第2のコンタクトホールと、前記第2のコンタ
クトホール内及び前記第2の層間絶縁層上に延在する第
3の配線層とにより半導体装置を構成する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor integrated circuit having a multilayer wiring structure and a method of manufacturing the same. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which performs high-precision alignment and realizes a high-density multilayer wiring structure, comprising: a first wiring layer formed on a semiconductor substrate;
A first side-fall layer formed on a side wall of the first wiring layer, a first stopper layer formed on the first wiring layer, and a first interlayer formed on the first stopper layer An insulating layer, a first contact hole formed in the first interlayer insulating layer, and exposing one end of the first stopper layer and the semiconductor substrate; and a first contact hole in the first contact hole and the first contact hole. A second wiring layer extending on the interlayer insulating layer, a second sidewall layer formed on a side wall of the second wiring layer, and a second wiring layer on the first interlayer insulating layer; A second interlayer insulating layer formed on the first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer,
A second contact hole exposing the other end of the first stopper layer and the semiconductor substrate; and a third wiring layer extending in the second contact hole and on the second interlayer insulating layer. Constitutes a semiconductor device.

また、多層配線構造を有する半導体装置の製造方法に
おいて、上面に第1のストッパー層を有する第1の配線
層を形成する工程と、全面に第1の層間絶縁層を堆積し
た後、少なくともその開口部の一部が前記第1の配線層
の一端部の上方を含むマスクパターンを用い、前記第1
のストッパー層をエッチングストッパーとして、前記第
1の層間絶縁層に第1のコンタクトホールを形成する工
程と、前記第1のコンタクトホールを含む領域に第2の
配線層を形成する工程と、全面に第2の層間絶縁層を堆
積した後、少なくともその開口部の一部が前記第1の配
線層の他端部の上方を含むマスクパターンを用い、前記
第1のストッパー層をエッチングストッパーとして、前
記第1の層間絶縁層及び前記第2の層間絶縁層に第2の
コンタクトホールを形成する工程と、前記第2のコンタ
クトホールを含む領域に第3の配線層を形成する工程と
を含むように構成する。
In the method for manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure, a step of forming a first wiring layer having a first stopper layer on an upper surface and a step of depositing a first interlayer insulating layer over the entire surface and then opening at least an opening thereof A part of the first wiring layer includes a mask pattern including an upper part of one end of the first wiring layer;
Forming a first contact hole in the first interlayer insulating layer using the stopper layer as an etching stopper; forming a second wiring layer in a region including the first contact hole; After depositing the second interlayer insulating layer, using a mask pattern including at least a part of the opening above the other end of the first wiring layer, using the first stopper layer as an etching stopper, Forming a second contact hole in the first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer; and forming a third wiring layer in a region including the second contact hole. Constitute.

[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置及びその製造方法に係り、特に多
層配線構造を有する半導体集積回路及びその製造方法に
関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor integrated circuit having a multilayer wiring structure and a method for manufacturing the same.

[従来の技術] 近年、微細化の一途を辿る半導体集積回路において
は、横方向の高密度化と共に、配線層の多層化も行なわ
れるようになってきた。そしてこの配線層の多層化の際
には、パターンの微細化と配線のためのコンタクトホー
ルの高精度の位置合わせが要求される。
[Related Art] In recent years, in a semiconductor integrated circuit that is steadily miniaturized, a multilayer structure of a wiring layer has been performed in addition to a high density in a lateral direction. When the wiring layers are multi-layered, finer patterns and highly accurate alignment of contact holes for wiring are required.

従来、こうした配線層のパターン微細化及びコンタク
トホールの高精度な位置合わせ技術は、例えば縮小投影
を用いた極めて構成落のステッパー露光装置等によって
行なわれていた。
Conventionally, such a technique of miniaturizing a pattern of a wiring layer and a highly accurate alignment of a contact hole has been performed by, for example, a stepper exposure apparatus having an extremely low configuration using reduced projection.

[発明が解決しようとする課題] しかし、このような従来の多層配線層の形成方法にお
いては、配線層のコンタクトホールを高精度に位置合わ
せして開口するために、極めて高精度の装置を用いる必
要があることにより、作業性が低下し高コストになると
いう問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in such a conventional method for forming a multilayer wiring layer, an extremely high-precision apparatus is used in order to position and open a contact hole in the wiring layer with high precision. Due to the necessity, there is a problem that workability is reduced and the cost is increased.

そこで本発明は、比較的容易なパターン形成プロセス
により、配線層のコンタクトホールの高精度の位置合わ
せを行ない、高密度の多層配線構造を実現する半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which realizes a high-density multilayer wiring structure by performing a highly accurate alignment of a contact hole of a wiring layer by a relatively easy pattern forming process. .

[課題を解決するための手段] 上記課題は、半導体基板上に形成された第1の配線層
と、前記第1の配線層の側壁に形成された第1のサイド
ウォール層と、前記第1の配線層上に形成された第1の
ストッパー層と、前記第1のストッパー層上に形成され
た第1の層間絶縁層と、前記第1の層間絶縁層に形成さ
れ、前記第1のストッパー層の一端部及び前記半導体基
板を露出する第1のコンタクトホールと、前記第1のコ
ンタクトホール内及び前記第1の層間絶縁層上に延在す
る第2の配線層と、前記第2の配線層の側壁に形成され
た第2のサイドウォール層と、前記第1の層間絶縁層上
及び前記第2の配線層上に形成された第2の層間絶縁層
と、前記第1の層間絶縁層及び前記第2の層間絶縁層に
形成され、前記第1のストッパー層の他端部及び前記半
導体基板を露出する第2のコンタクトホールと、前記第
2のコンタクトホール内及び前記第2の層間絶縁層上に
延在する第3の配線層とを有することを特徴とする半導
体装置によって達成される。
[Means for Solving the Problems] The above object is achieved by a first wiring layer formed on a semiconductor substrate, a first sidewall layer formed on a side wall of the first wiring layer, A first stopper layer formed on the first wiring layer, a first interlayer insulating layer formed on the first stopper layer, and a first stopper layer formed on the first interlayer insulating layer. A first contact hole exposing one end of a layer and the semiconductor substrate, a second wiring layer extending in the first contact hole and on the first interlayer insulating layer, and the second wiring A second sidewall layer formed on a side wall of the layer, a second interlayer insulating layer formed on the first interlayer insulating layer and the second wiring layer, and a first interlayer insulating layer And the other end of the first stopper layer formed on the second interlayer insulating layer And a second contact hole exposing the semiconductor substrate, and a third wiring layer extending in the second contact hole and on the second interlayer insulating layer. Achieved.

また、上記の半導体装置において、前記第2の配線層
上に第2のストッパー層を更に有し、前記第2のコンタ
クトホールは、前記第1のストッパー層の前記他端部、
前記第2のストッパー層及び前記半導体基板を露出する
ようにしてもよい。
In the above semiconductor device, the semiconductor device may further include a second stopper layer on the second wiring layer, wherein the second contact hole includes the other end of the first stopper layer,
The second stopper layer and the semiconductor substrate may be exposed.

また、上記課題は、多層配線構造を有する半導体装置
の製造方法において、上面に第1のストッパー層を有す
る第1の配線層を形成する工程と、全面に第1の層間絶
縁層を堆積した後、少なくともその開口部の一部が前記
第1の配線層の一端部の上方を含むマスクパターンを用
い、前記第1のストッパー層をエッチングストッパーと
して、前記第1の層間絶縁層に第1のコンタクトホール
を形成する工程と、前記第1のコンタクトホールを含む
領域に第2の配線層を形成する工程と、全面に第2の層
間絶縁層を堆積した後、少なくともその開口部の一部が
前記第1の配線層の他端部の上方を含むマスクパターン
を用い、前記第1のストッパー層をエッチングストッパ
ーとして、前記第1の層間絶縁層及び前記第2の層間絶
縁層に第2のコンタクトホールを形成する工程と前記第
2のコンタクトホールを含む領域に第3の配線層を形成
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法によっても達成される。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring structure, there is provided a method of forming a first wiring layer having a first stopper layer on an upper surface and a method of forming a first interlayer insulating layer on the entire surface. A first contact with the first interlayer insulating layer using a mask pattern including at least a part of the opening above one end of the first wiring layer and using the first stopper layer as an etching stopper; Forming a hole, forming a second wiring layer in a region including the first contact hole, and depositing a second interlayer insulating layer on the entire surface. A second contour is formed on the first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer by using a mask pattern including an upper portion of the other end of the first wiring layer and using the first stopper layer as an etching stopper. Also achieved by a method of manufacturing a semiconductor device characterized by a region including a step of forming a Tohoru the second contact hole and forming a third wiring layer.

また、上記の半導体装置の製造方法において、前記第
1のコンタクトホール及び前記第2のコンタクトホール
形成と同時に、前記第1の配線層の側壁にサイドウォー
ル層を設けるようにしてもよい。
In the method of manufacturing a semiconductor device, a sidewall layer may be provided on a side wall of the first wiring layer at the same time as the formation of the first contact hole and the second contact hole.

また、上記課題は、多層配線構造を有する半導体装置
の製造方法において、上面に第1のストッパー層を有す
る第1の配線層を形成する工程と、全面に第1の層間絶
縁層を堆積した後、前記第1の層間絶縁層に第1のコン
タクトホールを開口する工程と、前記第1のコンタクト
ホールを含み、前記第1の配線層上に延在する第2の配
線層を形成する工程と、上面に第2のストッパー層を有
する第2の配線層を形成する工程と、全面に第2の層間
絶縁層を堆積した後、少なくともその開口部の一部が前
記第2の配線層の一端部及び前記第1の配線層の一端部
の上方を含むマスクパターンを用い、前記第1のストッ
パー層及び前記第2のストッパー層をエッチングストッ
パーとして、前記第1の層間絶縁層及び及び前記第2の
層間絶縁層に第2のコンタクトホールを形成する工程
と、前記第2のコンタクトホールを含む領域に第3の配
線層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体層
の製造方法によっても達成される。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring structure, there is provided a method of forming a first wiring layer having a first stopper layer on an upper surface and a method of forming a first interlayer insulating layer on the entire surface. Forming a first contact hole in the first interlayer insulating layer, and forming a second wiring layer including the first contact hole and extending on the first wiring layer; Forming a second wiring layer having a second stopper layer on the upper surface, and depositing a second interlayer insulating layer on the entire surface, and at least a part of the opening is formed at one end of the second wiring layer. The first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer using a first stopper layer and a second stopper layer as an etching stopper using a mask pattern including a portion and an upper portion of one end of the first wiring layer. Second interlayer insulating layer Forming a contact hole, also achieved by the manufacturing method of the semiconductor layer, which comprises a step of forming a third wiring layer in a region including the second contact hole.

また、上記の半導体層の製造方法において、前記第2
のコンタクトホール形成と同時に、前記第1配線層及び
前記第2の配線層の側壁にサイドウォール層を設けるよ
うにしてもよい。
In the method for manufacturing a semiconductor layer, the second
Simultaneously with the formation of the contact hole, a sidewall layer may be provided on the side wall of the first wiring layer and the second wiring layer.

また、上記の半導体装置の製造方法において、前記第
1の配線層はワード線を、前記第2の配線層はビット線
を、前記第3の配線層はキャパシターの一電極をそれぞ
れ構成するようにしてもよい。
In the method of manufacturing a semiconductor device, the first wiring layer may form a word line, the second wiring layer may form a bit line, and the third wiring layer may form one electrode of a capacitor. You may.

[作 用] 本発明は、ストッパー層を第1の配線層上に形成する
ことにより、第2の配線層のコンタクトホールを開口す
る際に、ストッパー層をマスクとして用いてセルフアラ
インにホール形成を行なうことができる。これにより、
ある程度ラフなコンタクトマスクパターンを用いても第
2の配線層のコンタクトホールの位置合わせ高精度に行
なうことができると共に、開口されたコンタクトホール
において、第1の配線層の上部及び側面のストッパー層
及びサイドウォール層によって第1の配線層と第2の配
線層とを完全に分離することができる。
[Operation] According to the present invention, by forming a stopper layer on a first wiring layer, when opening a contact hole in a second wiring layer, a hole is formed in a self-aligned manner using the stopper layer as a mask. Can do it. This allows
Even if a somewhat rough contact mask pattern is used, the positioning of the contact hole in the second wiring layer can be performed with high accuracy, and the stopper layer on the upper and side surfaces of the first wiring layer and The first wiring layer and the second wiring layer can be completely separated by the sidewall layers.

[実施例] 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説
明する。
[Examples] Hereinafter, the present invention will be specifically described based on the illustrated examples.

第1図は、本発明の一実施例によるメモリセルの製造
方法を示す工程図、第2図及び第3図は、それぞれ第1
図に示された工程により製造されたメモリセルの平面図
及び斜視図である。
FIG. 1 is a process chart showing a method of manufacturing a memory cell according to one embodiment of the present invention, and FIGS.
It is the top view and perspective view of the memory cell manufactured by the process shown in the figure.

例えばシリコン基板からなる半導体基板2上に、SiO2
層4及びSi3N4層6を順に形成した後、パターニングし
たレジスト(図示せず)を用いてフィールド領域のSi3N
4層6を選択的に除去する。そして素子領域上のレジス
ト及びSi3N4層6をマスクとして、フィールド領域に選
択的にB+(硼素イオン)のイオン注入を行ない、B+イオ
ン注入領域8を形成する(第1図(a)参照)。
For example, on a semiconductor substrate 2 composed of a silicon substrate, SiO 2
After the layer 4 and the Si 3 N 4 layer 6 are sequentially formed, the Si 3 N in the field region is formed using a patterned resist (not shown).
Fourth layer 6 is selectively removed. Then, using the resist on the element region and the Si 3 N 4 layer 6 as a mask, B + (boron ion) ions are selectively implanted into the field region to form a B + ion implanted region 8 (FIG. 1A )reference).

次いで、Si3N4層6をマスクとするLOCOS(Local Oxid
ation of silicon)法により、フィールド領域に厚い膜
厚のフィールド酸化膜10を形成して、素子領域の分離を
行なう。このとき、B+イオン注入領域8はアニールされ
てフィールド酸化膜10下のp型チャネルカット層8aとな
る。
Next, LOCOS (Local Oxid) using the Si 3 N 4 layer 6 as a mask
A field oxide film 10 having a large thickness is formed in the field region by an ation of silicon) method to separate an element region. At this time, the B + ion-implanted region 8 is annealed to become a p-type channel cut layer 8a below the field oxide film 10.

そしてSi3N4層6及びSiO2層4を除去した後、素子領
域の半導体基板2上にゲート酸化膜12を形成する。続い
て、ポリシリコン層14、SiO2層16及びAlNXストッパー層
18を順に形成する。そしてAlNXストッパー層18上にレジ
スト20を塗布して、所定の形状にパターニングする(第
1図(b)参照)。
Then, after removing the Si 3 N 4 layer 6 and the SiO 2 layer 4, a gate oxide film 12 is formed on the semiconductor substrate 2 in the element region. Subsequently, the polysilicon layer 14, the SiO 2 layer 16 and the AlN X stopper layer
18 are formed in order. Then, a resist 20 is applied on the AlN X stopper layer 18 and patterned into a predetermined shape (see FIG. 1B).

次いで、このパターニングしたレジスト20をマスクと
して、AlNXストッパー層18、SiO2層16及びポリシリコン
層14を順に選択エッチングする。こうして、ポリシリコ
ン層からなる複数のワードライン14aが形成される。な
お、このエッチングの際、ポリシリコン層14とSiO2層16
及びAlNXストッパー層18とのエッチング速度の異なるエ
ッチャントを用いて、図に示すように、ワードライン14
aをサイドエッチンすることが望ましい。
Next, using the patterned resist 20 as a mask, the AlN X stopper layer 18, the SiO 2 layer 16 and the polysilicon layer 14 are selectively etched in this order. Thus, a plurality of word lines 14a made of the polysilicon layer are formed. During this etching, the polysilicon layer 14 and the SiO 2 layer 16
And using an etchant having an etching rate different from that of the AlN X stopper layer 18 as shown in FIG.
It is desirable to side etch a.

続いて、レジスト20を除去した後、AlNXストッパー層
18、SiO2層16及びワードライン14aをマスクとして、選
択的にAs+(ヒ素イオン)のイオン注入を行ない、As+
オン注入領域22を形成する(第1図(c)参照)。
Subsequently, after removing the resist 20, the AlN X stopper layer
Using the SiO 2 layer 16 and the word line 14a as masks, As + (arsenic ion) ions are selectively implanted to form an As + ion implanted region 22 (see FIG. 1C).

次いで、As+イオン注入領域22をアニール処理によっ
てn型ビットコンタクト領域22a及びn型キャパシタ不
純物領域22bとすると共に、全面にSiO2からなる層間絶
縁層24を堆積させる。そして層間絶縁層24上にレジスト
26を塗布し、所定の形状にパターニングした後、このパ
ターニングしたレジスト26をマスクとしてRIE(Reactiv
e Ion Etching)法による層間絶縁層24の選択エッチン
グを行ない、n型ビットコンタクト領域22a上にビット
コンタクトホール28を開口する。
Next, the As + ion implantation region 22 is made into an n-type bit contact region 22a and an n-type capacitor impurity region 22b by annealing, and an interlayer insulating layer 24 made of SiO 2 is deposited on the entire surface. Then, a resist is formed on the interlayer insulating layer 24.
26 is applied and patterned into a predetermined shape, and RIE (Reactiv
The interlayer insulating layer 24 is selectively etched by the (e Ion Etching) method, and a bit contact hole 28 is opened on the n-type bit contact region 22a.

このとき、ワードライン14a上にはAlNXストッパー層1
8が形成されているため、レジスト26のパターニングが
非常にラフであっても、AlNXストッパー層18をマスクと
してセルアラインにエッチングされることにより、開口
されるビットコンタクトホール28は高精度に位置合わせ
される。また、n型ビットコンタクト領域22aに隣接す
るワードライン14a側壁には、SiO2からなるサイドウォ
ール層24aが残留する(第1図(d)参照)。
At this time, the AlN X stopper layer 1 is placed on the word line 14a.
Even if the patterning of the resist 26 is very rough because the resist pattern 26 is formed, the bit contact hole 28 to be opened is positioned with high accuracy by being etched into the cell alignment using the AlN X stopper layer 18 as a mask. Is done. In addition, a sidewall layer 24a made of SiO 2 remains on the side wall of the word line 14a adjacent to the n-type bit contact region 22a (see FIG. 1D).

次いで、ポリシリコン層、SiO2膜及びAlNXストッパー
層を順に形成した後、所定の形状にパターニングして、
ビットコンタクトホール28を介してn型ビットコンタク
ト領域22aに接続されるポリシリコンからなるビットラ
イン30並びにこのビットライン30上のSiO2層32及びAlNX
ストッパー層34を形成する。このとき、ワードライン14
a上のAlNXストッパー層18及び側面のサイドウォール層2
4aにより、ビットコンタクトホール28内のビットライン
30とこれに隣接するワードライン14aとは、完全に分離
される。なお、この工程において、ビットライン30を形
成する際、ポリシリコン層とSiO2膜及びAlNXストッパー
層とのエッチング速度の異なるエッチャントを用いて、
ポリシリコンからなるビットライン30をサイドエッチす
ることが望ましい(第1図(e)参照)。
Next, after sequentially forming a polysilicon layer, a SiO 2 film, and an AlN X stopper layer, patterning into a predetermined shape,
A bit line 30 made of polysilicon connected to the n-type bit contact region 22a through the bit contact hole 28, and an SiO 2 layer 32 and AlN x on the bit line 30
The stopper layer 34 is formed. At this time, word line 14
AlN X stopper layer 18 on a and side wall layer 2 on side
4a, the bit line in the bit contact hole 28
30 and the adjacent word line 14a are completely separated. In this step, when forming the bit line 30, using an etchant having a different etching rate between the polysilicon layer, the SiO 2 film, and the AlN X stopper layer,
It is desirable to side-etch the bit line 30 made of polysilicon (see FIG. 1 (e)).

次いで、全面にSiO2からなる層間絶縁層36を堆積させ
る。そして層間絶縁層36上にレジスト38を塗布し、所定
の形状にパターニングした後、このパターニングしたレ
ジスト38をマスクとするRIE法により、n型キャパシタ
不純物領域22b上にキャパシタコンタクトホール40を開
口する。
Next, an interlayer insulating layer 36 made of SiO 2 is deposited on the entire surface. Then, a resist 38 is applied on the interlayer insulating layer 36 and patterned into a predetermined shape, and then a capacitor contact hole 40 is opened on the n-type capacitor impurity region 22b by RIE using the patterned resist 38 as a mask.

このときも、ゼットコンタクトホール28を開口する工
程と同様に、ワードライン14a上にはAlNXストッパー層1
8が形成され、またビットライン30上にはAlNXストッパ
ー層34が形成されているため、レジスト38のパターニン
グが非常にラフであっても、AlNXストッパー層34及びAl
NXストッパー層18をマスクとしてセルアラインにエッチ
ングされることにより、キャパシタコンタクトホール40
は高精度に位置合わせされる。また、n型キャパシタ不
純物領域22bに隣接するビットライン30側壁及びワード
ライン14a側壁には、それぞれSiO2からなるサイドウォ
ール層36a及びサイドウォール層24bが残留する(第1図
(f)参照)。
At this time, similarly to the step of opening the Z-contact hole 28, the AlN X stopper layer 1 is formed on the word line 14a.
8 is formed, and the AlN X stopper layer 34 is formed on the bit line 30, so that the AlN X stopper layer 34 and the AlN
By being etched Seruarain the N X stopper layer 18 as a mask, the capacitor contact hole 40
Are aligned with high precision. On the side walls of the bit line 30 and the side of the word line 14a adjacent to the n-type capacitor impurity region 22b, the side wall layers 36a and 24b made of SiO 2 remain (see FIG. 1 (f)).

次いで、n型キャパシタ不純物領域22b上のキャパシ
タコンタクトホール40に、ポリシリコンからなるキャパ
シタ層42を形成する。このキャパシタ層42は、キャパシ
タ容量を高めるため表面積を大きくしたフィン構造を有
している。そしてビットライン30上のAlNXストッパー層
34及び側面のサイドウォール層36aにより、またワード
ライン14a上のAlNXストッパー層18及び側面のサイドウ
ォール層24aにより、キャパシタコンタクトホール40内
のキャパシタ層42とこれに隣接するビットライン30及び
ワードライン14aとは、完全に分離される。
Next, a capacitor layer 42 made of polysilicon is formed in the capacitor contact hole 40 on the n-type capacitor impurity region 22b. This capacitor layer 42 has a fin structure with a large surface area to increase the capacitance of the capacitor. And the AlN X stopper layer on the bit line 30
The capacitor layer 42 in the capacitor contact hole 40 and the adjacent bit line 30 and word line are formed by the AlN X stopper layer 18 and the side wall layer 24a on the word line 14a. 14a is completely separated.

続いて、フィン構造のキャパシタ層42上に、SiO2層/S
i3N4層44を形成した後、このSiO2層/Si3N4層44及び層間
絶縁層36上に、ポリシリコンからなるセルプレート層46
を形成する(第1図(g)参照)。
Subsequently, a SiO 2 layer / S
After forming the i 3 N 4 layer 44, a cell plate layer 46 made of polysilicon is formed on the SiO 2 layer / Si 3 N 4 layer 44 and the interlayer insulating layer 36.
Is formed (see FIG. 1 (g)).

次に、このようにして作製されたメモリセルの平面図
及び斜視図を、それぞれ第2図及び第3図に示す。
Next, a plan view and a perspective view of the memory cell thus manufactured are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.

第1図(c)に示す工程で形成されるワードライン14
a及び第1図(e)に示す工程で形成されるビットライ
ン30は、メッシュ状に配線されている。そしてこれらワ
ードライン14a及びビットライン30上にはそれぞれAlNX
ストッパー層18,34が形成されているため、第1図
(d)に示す工程において、ビットコンタクトホール28
を開口するためのレジストマスクをパターニングする際
に、第2図のA部に破線で示されるような非常にラフな
ビットコンタクトマスクパターンを用いることができ
る。同様にして、第1図(f)に示す工程において、キ
ャパシタコンタクトホール40を開口するためのレジスト
マスクをパターニングする際に、B部に破線で示される
ような非常にラフなキャパシタコンタクトマスクパター
ンを用いることができる。
The word line 14 formed in the step shown in FIG.
The bit lines 30 formed in the step a and the step shown in FIG. 1 (e) are wired in a mesh. AlN X is placed on the word line 14a and the bit line 30, respectively.
Since the stopper layers 18 and 34 are formed, in the step shown in FIG.
When patterning the resist mask for opening the holes, a very rough bit contact mask pattern as shown by a broken line in part A of FIG. 2 can be used. Similarly, in the step shown in FIG. 1 (f), when patterning a resist mask for opening the capacitor contact hole 40, a very rough capacitor contact mask pattern as shown by a broken line Can be used.

すなわち、このようなA部のビットコンタクトマスク
パターン及びB部のキャパシタコンタクトマスクパター
ンを非常にラフに形成しても、その後のエッチ工程にお
いては、ワードライン14a及びビットライン30上にそれ
ぞれ形成されたAlNXストッパー層18,34がマスクとして
働き、セルフアラインにビットコンタクト部48及びキャ
パシタコンタクト部50が形成される。
That is, even if such a bit contact mask pattern of the part A and a capacitor contact mask pattern of the part B are formed very roughly, they are formed on the word lines 14a and the bit lines 30, respectively, in the subsequent etching process. The AlN X stopper layers 18 and 34 function as a mask, and a bit contact portion 48 and a capacitor contact portion 50 are formed in a self-aligned manner.

このようにして、高精度の装置を用いることなく、従
来の加工精度のレベルでそのフォトリソグラフィ及びエ
ッチングを行なうことにより、ビットコンタクトホール
28及びキャパシタコンタクトホール40を高精度に位置合
わせして形成することができる。従って、第3図に示さ
れるように、ワードライン14a、ビットライン30及びキ
ャパシタ層42の多層配線構造の高密度化を実現すること
ができる。
In this way, the bit contact hole can be formed by performing photolithography and etching at the level of the conventional processing accuracy without using a high-precision device.
28 and the capacitor contact hole 40 can be formed with high precision alignment. Therefore, as shown in FIG. 3, it is possible to realize a high-density multilayered wiring structure of the word lines 14a, the bit lines 30, and the capacitor layers 42.

このように本実施例によれば、ワードライン14a及び
ビットライン30上にはそれぞれAlNXストッパー層18,34
を形成することにより、これらのAlNXストッパー層18,3
4をマスクとして用いて、セルフアラインにビットコン
タクトホール28及びキャパシタコンタクトホール40を形
成することができる。従って、ワードライン14a、ビッ
トライン30及びキャパシタ層42の多層配線構造における
ビットコンタクトホール28及びキャパシタコンタクトホ
ール40の位置合わせを高精度に行なうことができる。
As described above, according to the present embodiment, the AlN X stopper layers 18, 34 are formed on the word lines 14a and the bit lines 30, respectively.
Forming these AlN X stopper layers 18, 3
Using 4 as a mask, bit contact hole 28 and capacitor contact hole 40 can be formed in a self-aligned manner. Therefore, the bit contact hole 28 and the capacitor contact hole 40 in the multilayer wiring structure of the word line 14a, the bit line 30, and the capacitor layer 42 can be accurately positioned.

また、ビットコンタクトホール28及びキャパシタコン
タクトホール40を開口する際、ワードライン14a側壁及
びビットライン30側壁にSiO2サイドウォール層24a,24b,
30aを形成することにより、ビットコンタクトホール28
及びキャパシタコンタクトホール40内におけるワードラ
イン14a、ヒットライン30及びキャパシタ層42の相互の
絶縁性を完全にすることができる。
When the bit contact hole 28 and the capacitor contact hole 40 are opened, the SiO 2 side wall layers 24a, 24b,
By forming 30a, bit contact hole 28
In addition, the mutual insulation between the word line 14a, the hit line 30, and the capacitor layer 42 in the capacitor contact hole 40 can be completed.

本発明者は、このような本実施例による比較的容易の
パターン形成プロセスを用いて、2μm2/bitのセル面積
の高密度なD−RAMを作製することができた。
The inventor was able to manufacture a high-density D-RAM having a cell area of 2 μm 2 / bit by using such a relatively easy pattern forming process according to this embodiment.

なお、上記実施例においては、ワードライン14a及び
ビットライン30上に形成するストッパー層としてAlNX
用いているが、AlOXであってもよい。また、SiNXを用い
ることも考えられるが、本発明者らの実験によれば、Al
NX膜又はAlOX膜の場合、SiO2膜との選択比が100〜200で
あるのに対して、SiNX膜の場合は10〜20である。このた
め、SiO2からなる層間絶縁層のエッチングの際に充分な
マスク性を有しない。従って、ストッパー層としてAlNX
又はAlOXを用いることにより、歩留まりを向上させるこ
とができる。
In the above embodiment uses the AlN X as a stopper layer formed on the word line 14a and the bit line 30 may be AlO X. Although it is conceivable to use SiN X , according to the experiments of the present inventors, AlN
In the case of the N X film or the AlO X film, the selectivity to the SiO 2 film is 100 to 200, whereas in the case of the SiN X film, it is 10 to 20. For this reason, it does not have sufficient masking properties when etching the interlayer insulating layer made of SiO 2 . Therefore, AlN X
Alternatively, the yield can be improved by using AlO X.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、多層配線構造を有する
半導体装置の製造方法において、ストッパー層を第1の
配線層上に形成し、第2の配線層のコンタクトホールを
開口する際に、このストッパー層をマスクとして用いて
セルフアライメントにホール形成を行なうことにより、
第2の配線層のコンタクトホールの位置合わせを高精度
に行なうことができると共に、コンタクトホールにおけ
る第1の配線層と第2の配線層との絶縁性を完全にする
ことができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure, a stopper layer is formed on a first wiring layer, and a contact hole of a second wiring layer is opened. In this case, holes are formed in self-alignment using the stopper layer as a mask,
The alignment of the contact hole in the second wiring layer can be performed with high accuracy, and the insulation between the first wiring layer and the second wiring layer in the contact hole can be made perfect.

これにより、比較的容易なパターン形成プロセスによ
り、配線層のコンタクトホールの高精度の位置合わせを
行なうことができ、高密度化を実現することができる。
Thus, the alignment of the contact holes in the wiring layer can be performed with high accuracy by a relatively easy pattern formation process, and a high density can be realized.

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

第1図は、本発明の一実施例によるメモリセルの製造方
法を示す工程図、 第2図は、第1図に示された工程により製造されたメモ
リセルの平面図、 第3図は、第1図に示された工程により製造されたメモ
リセルの斜視図である。 図において、 2……半導体基板、 4,16,32……SiO2層、 6……Si3N4層、 8……B+イオン注入領域、 8a……p型チャネルカット層、 10……フィールド酸化膜、 12……ゲート酸化膜、 14……ポリシリコン層、 14a……ワードライン、 18,34……AlNXストッパー層、 20,26,38……レジスト 22……As+イオン注入領域、 22a……n型ビットコンタクト領域、 22b……n型キャパシタ不純物領域、 24,36……層間絶縁層、 24a,24b,36a……サイドウォール層、 28……ビットコンタクトホール、 30……ビットライン、 40……キャパシタコンタクトホール、 42……キャパシタ層、 44……SiO2層/Si3N4層、 46……セルプレート層、 48……ビットコンタクト部、 50……キャパシタコンタクト部。
FIG. 1 is a process chart showing a method of manufacturing a memory cell according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a memory cell manufactured by the process shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 2 is a perspective view of a memory cell manufactured by the process shown in FIG. In FIG, 2 ...... semiconductor substrate, 4,16,32 ...... SiO 2 layer, 6 ...... Si 3 N 4 layer, 8 ...... B + ion implantation region, 8a ...... p-type channel cut layer, 10 ...... Field oxide film, 12 ... Gate oxide film, 14 ... Polysilicon layer, 14a ... Word line, 18,34 ... AlN X stopper layer, 20,26,38 ... Resist 22 ... As + ion implantation area 22a ... n-type bit contact region, 22b ... n-type capacitor impurity region, 24, 36 ... interlayer insulating layer, 24a, 24b, 36a ... sidewall layer, 28 ... bit contact hole, 30 ... bit Line, 40: Capacitor contact hole, 42: Capacitor layer, 44: SiO 2 layer / Si 3 N 4 layer, 46: Cell plate layer, 48: Bit contact part, 50: Capacitor contact part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/28-21/288 H01L 21/3205-21/3213 H01L 21/768

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に形成された第1の配線層
と、 前記第1の配線層の側壁に形成された第1のサイドウォ
ール層と、 前記第1の配線層上に形成された第1のストッパー層
と、 前記第1のストッパー層上に形成された第1の層間絶縁
層と、 前記第1の層間絶縁層に形成され、前記第1のストッパ
ー層の一端部及び前記半導体基板を露出する第1のコン
タクトホールと、 前記第1のコンタクトホール内及び前記第1の層間絶縁
層上に延在する第2の配線層と、 前記第2の配線層の側壁に形成された第2のサイドウォ
ール層と、 前記第1の層間絶縁層上及び前記第2の配線層上に形成
された第2の層間絶縁層と、 前記第1の層間絶縁層及び前記第2の層間絶縁層に形成
され、前記第1のストッパー層の他端部及び前記半導体
基板を露出する第2のコンタクトホールと、 前記第2のコンタクトホール内及び前記第2の層間絶縁
層上に延在する第3の配線層と を有することを特徴とする半導体装置。
A first wiring layer formed on the semiconductor substrate; a first sidewall layer formed on a side wall of the first wiring layer; and a first wiring layer formed on the first wiring layer. A first stopper layer; a first interlayer insulating layer formed on the first stopper layer; an end portion of the first stopper layer formed on the first interlayer insulating layer; and the semiconductor substrate. A first contact hole exposing a second wiring layer extending in the first contact hole and on the first interlayer insulating layer; and a second wiring layer formed on a side wall of the second wiring layer. 2 sidewall layers; a second interlayer insulating layer formed on the first interlayer insulating layer and the second wiring layer; a first interlayer insulating layer and a second interlayer insulating layer And the other end of the first stopper layer and the semiconductor substrate are exposed. The semiconductor device of the second contact hole, characterized in that it has a third wiring layer extending in said second contact hole and the second interlayer insulating layer.
【請求項2】請求項1記載の半導体装置において、 前記第2の配線層上に第2のストッパー層を更に有し、 前記第2のコンタクトホールは、前記第2のストッパー
層の前記他端部、前記第2のストッパー層及び前記半導
体基板を露出する ことを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second stopper layer on the second wiring layer, wherein the second contact hole is provided at the other end of the second stopper layer. A semiconductor device, wherein the first substrate, the second stopper layer, and the semiconductor substrate are exposed.
【請求項3】多層配線構造を有する半導体装置の製造方
法において、 上面に第1のストッパー層を有する第1の配線層を形成
する工程と、 全面に第1の層間絶縁層を堆積した後、少なくともその
開口部の一部が前記第1の配線層の一端部の上方を含む
マスクパターンを用い、前記第1のストッパー層をエッ
チングストッパーとして、前記第1の層間絶縁層に第1
のコンタクトホールを形成する工程と、 前記第1のコンタクトホールを含む領域に第2の配線層
を形成する工程と、 全面に第2の層間絶縁層を堆積した後、少なくともその
開口部の一部が前記第1の配線層の他端部の上方を含む
マスクパターンを用い、前記第1のストッパー層をエッ
チングストッパーとして、前記第1の層間絶縁層及び前
記第2の層間絶縁層に第2のコンタクトホールを形成す
る工程と、 前記第2のコンタクトホールを含む領域に第3の配線層
を形成する工程と を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure, comprising: forming a first wiring layer having a first stopper layer on an upper surface; and depositing a first interlayer insulating layer on the entire surface. Using a mask pattern including at least a part of the opening above one end of the first wiring layer, using the first stopper layer as an etching stopper, forming a first layer on the first interlayer insulating layer.
Forming a second wiring layer in a region including the first contact hole; and depositing a second interlayer insulating layer over the entire surface, and then forming at least a part of the opening. Using a mask pattern including an upper portion of the other end of the first wiring layer, using the first stopper layer as an etching stopper, forming a second layer on the first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a contact hole; and forming a third wiring layer in a region including the second contact hole.
【請求項4】請求項3記載の半導体装置の製造方法にお
いて、 前記第1のコンタクトホール及び前記第2のコンタクト
ホール形成と同時に、前記第1の配線層の側壁にサイド
ウォール層を設ける ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein a sidewall layer is provided on a side wall of the first wiring layer simultaneously with the formation of the first contact hole and the second contact hole. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】多層配線構造を有する半導体装置の製造方
法において、 上面に第1のストッパー層を有する第1の配線層を形成
する工程と、 全面に第1の層間絶縁層を堆積した後、前記第1の層間
絶縁層に第1のコンタクトホールを開口する工程と、 前記第1のコンタクトホールを含み、前記第1の配線層
上に延在する第2の配線層を形成する工程と、 上面に第2のストッパー層を有する第2の配線層を形成
する工程と、 全面に第2の層間絶縁層を堆積した後、少なくともその
開口部の一部が前記第2の配線層の一端部及び前記第1
の配線層の一端部の上方を含むマスクパターンを用い、
前記第1のストッパー層及び前記第2のストッパー層を
エッチングストッパーとして、前記第1の層間絶縁層及
び及び前記第2の層間絶縁層に第2のコンタクトホール
を形成する工程と、 前記第2のコンタクトホールを含む領域に第3の配線層
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体層の製
造方法。
5. A method for manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure, comprising: forming a first wiring layer having a first stopper layer on an upper surface; and depositing a first interlayer insulating layer on the entire surface. Forming a first contact hole in the first interlayer insulating layer; forming a second wiring layer including the first contact hole and extending on the first wiring layer; Forming a second wiring layer having a second stopper layer on the upper surface; and depositing a second interlayer insulating layer on the entire surface, and at least a part of the opening is formed at one end of the second wiring layer. And the first
Using a mask pattern including the upper part of one end of the wiring layer,
Forming a second contact hole in the first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer using the first stopper layer and the second stopper layer as an etching stopper; Forming a third wiring layer in a region including the contact hole.
【請求項6】請求項5記載の半導体層の製造方法におい
て、 前記第2のコンタクトホール形成と同時に、前記第1配
線層及び前記第2の配線層の側壁にサイドウォール層を
設ける ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor layer according to claim 5, wherein a sidewall layer is provided on side walls of said first wiring layer and said second wiring layer simultaneously with said formation of said second contact hole. Manufacturing method of a semiconductor device.
【請求項7】請求項3乃至6のいずれか1項に記載の半
導体装置の製造方法において、 前記第1の配線層はワード線を、前記第2の配線層はビ
ット線を、前記第3の配線層はキャパシターの一電極を
それぞれ構成する ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein said first wiring layer is a word line, said second wiring layer is a bit line, and said third wiring layer is a bit line. Wherein each of the wiring layers constitutes one electrode of a capacitor.
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