JP3128896B2 - 半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置およびその製造方法

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JP3128896B2 JP03285324A JP28532491A JP3128896B2 JP 3128896 B2 JP3128896 B2 JP 3128896B2 JP 03285324 A JP03285324 A JP 03285324A JP 28532491 A JP28532491 A JP 28532491A JP 3128896 B2 JP3128896 B2 JP 3128896B2
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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およびそ
の製造方法に関し、特にダイナミック・ランダム・アク
セス・メモリ(DRAM)とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のキャパシタをMOSトランジスタ
のゲート電極上に積上げた構造のDRAMメモリセル
(以下スタック型メモリセルと示す)を有するDRAM
のセンス増幅器もしくは、プリチャージ回路側のメモリ
セルアレー端部の形状を図6に示す。また図6のA−A
線断面図およびB−B線断面図をそれぞれ図7および図
8に示す。ただし、便宜上、図7および図8にはビット
線を示していない。
【0003】増幅器もしくはプリチャージ回路側のメモ
リセルアレー端部にはビット線12の1本おきにビット
線コンタクト(ビット線とN+ 型拡散層のコンタクトC
2αa)が配列されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来のスタック型
DRAMの場合メモリセルアレー領域にはキャパシタの
電荷蓄積電極(以下スタックポリシリコン電極と記す)
および容量対向電極(以下容量ポリシリコン電極と記
す)が存在するため、メモリセルアレー領域と、隣接領
域例えばセンス増幅器領域およびプリチャージ回路領域
とでかなり大きな段差が存在する。
【0005】具体的には、スタックポリシリコン電極7
の膜厚が300nm、容量ポリシリコン電極9の膜厚が
150nmの場合、メモリセルアレー領域と隣接領域と
の段差は約50nmとなる。容量ポリシリコン電極9の
パターニング終了後、厚さ100nm程度の酸化シリコ
ン膜を第2層間絶縁膜10としてCVD法により形成し
た後、厚さ500nm程度のBPSG膜を成長し、熱処
理によりリフローした後の第3層間絶縁膜11形状がそ
れぞれ図7および図8に示されているが、前述した段差
のためにリフロー時にBPSG膜が凸部から凹部に流れ
こみメモリセルアレー端部では図4に示すように容量ポ
リシリコン電極9のコーナー部でBPSGの膜厚が非常
に薄くなってしまう。
【0006】ビット線12としては通常タングステンシ
リサイド等の導電膜が用いられるが、ビット線コンタク
トでのカバレッジを良好にするために公知のウェットエ
ッチングとドライエッチング技術を順次用いてコンタク
ト孔を形成する。そうすると図示のように上部の凹みC
2a,C2αaとその底部の垂直な孔C2b,C2αb
とからなるコンタクト孔が形成される。前述したカバレ
ッジを良好にするためウェットエッチを十分に行なう方
がよいけれども、そうすると容量ポリシリコン電極のコ
ーナー部のBPSG膜および酸化シリコン膜がエッチン
グされすぎて、メモリセルアレーの端部で容量ポリシリ
コン電極9とビット線12とが短絡してしまうおそれが
ある。
【0007】この問題を回避するために、ウェットエッ
チ量を少なくすると、今度はメモリセルアレーの内部領
域におけるコンタクト孔の上部の凹みC2aが小さくな
りビット線コンタクトのカバレッジが悪くなるという問
題点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、MISトランジスタのスタック型キャパシタからな
るDRAMセルをビット線とワード線の交差位置に配し
てなるメモリセルアレーを有する半導体記憶装置におい
て、前記メモリセルアレーの前記ビット線と平行な方向
の端部に、前記DRAMセルのMISトランジスタのゲ
ート電極をワード線方向に連結したワード電極と同形同
層のダミーワード電極、前記スタック型キャパシタを構
成する電荷蓄積電極および対向電極とそれぞれ同層で前
記ダミーワード電極のに配置された所定形状のダミー
第1導電膜およびダミー第2導電膜の3者のうち少なく
とも一つを設け、前記対向電極の上には熱流動性の層間
絶縁膜が形成され、前記メモリセルアレー内におけるビ
ット線とMISトランジスタのソース・ドレイン領域を
つなぐコンタクト孔の形状を、上部に凹みを有し、その
底部を垂直な孔としたというものである。
【0009】また本発明の半導体記憶装置の製造方法
は、第1導電型半導体基板の表面部に選択的に素子分離
絶縁構造体を形成することによってメモリセルアレーを
形成する所定領域にアレー状に配置された複数のトラン
ジスタ形成領域を区画する工程と、前記トランジスタ形
成領域の前記第1導電型半導体基板表面にゲート絶縁膜
を形成する工程と、前記トランジスタ形成領域上を横断
するワード線を形成する予定領域のうち周辺部を除く部
分にワード電極を形成する工程と、前記ワード電極およ
び素子分離絶縁構造体をマスクとしてイオン注入を行な
い前記ワード電極の両側に一対の第2導電型拡散層を形
成する工程と、第1層間絶縁膜を堆積する工程と、前記
第1層間絶縁膜の前記第2導電型拡散層の一方の上部に
第1のコンタクト孔を形成する工程と、前記第1のコン
タクト孔部とその近傍に選択的に第1導電膜を形成する
工程と、前記第1導電膜の表面にキャパシタ絶縁膜を形
成する工程と、前記第1のコンタクト孔の設けられてい
ない他方の第2導電型拡散層の上部とその近傍を除く領
域に第2導電膜を形成する工程と、第2層間絶縁およ
び熱流動性の第3層間絶縁膜を形成したのち加熱してリ
フロー処理を行なう工程と、前記他方の第2導電型拡散
層上にウェットエッチングとドライエッチングにより第
2のコンタクト孔を形成する工程と、前記第2のコンタ
クト孔部で前記他方の第2導電型拡散層に接触するビッ
ド線を形成する工程とを有し、前記周辺のワード線を形
成する予定領域に前記ワード線と同時にダミーワード線
を形成する工程、前記周辺のワード線を形成する予定領
域上に前記第1導電膜と同時にダミー第1導電膜を形成
する工程または前記ダミー第1導電膜もしくはその予定
領域上に前記第2導電膜と同時にダミー第2導電膜を形
成する工程の少なくとも一つを有するというものであ
る。
【0010】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0011】図1は本発明の一実施例のメモリセルアレ
ーの端部を示す半導体チップの平面図、図2は図1のA
−A線断面図である。ただし、図2には便宜上ビット線
は示していない。
【0012】メモリセルアレーのビット線112と平行
な方向の端部(センス増幅器もしくはプリチャージ回路
側の端部)のビット線コンタクト孔C2a,C2bの外
側にダミーゲート酸化膜103a,ダミーワード電極1
04a,ダミースタックポリシリコン膜107b,ダミ
ー容量絶縁膜108a,ダミー容量ポリシリコン膜10
9aが設けられている。従って、ビット線コンタクト孔
をエッチングで形成するとき、メモリセルアレーの全域
において条件は均一となるので、従来問題となっていた
メモリセルアレー端でビット線と容量ポリシリコン膜1
09の短絡を防ぐことができる。ビット線を形成するシ
リサイド膜がビット線コンタクト部で十分なカバレッジ
を有するように、ウェットおよびドライエッチングを併
用してビット線コンタクト孔を形成する際にウェットエ
ッチングを十分に行なうことができる。
【0013】なお、本実施例において、ダミーワード電
極104aはワード電極104と同じ幅を有している
が、ダミー容量ポリシリコン膜109a等は、ビット線
112方向で短くなっている。いわばダミーキャパシタ
は動作上不要のものであるから、前述したビット線コン
タクト孔を均一化できる範囲で適当に寸法を定めればよ
い。
【0014】次に、この実施例の製造方法(半導体記憶
装置の製造方法の一実施例にあたる)について説明す
る。
【0015】まず、図2,図3に示すようにP型シリコ
ン基板の表面部に選択的にフィールド酸化膜102(素
子分離絶縁構造体)を形成することによってメモリセル
アレーを形成する所定領域にアレー状に複数のトランジ
スタ形成領域113を区画する。ここでトランジスタ形
成領域のうちアレー端部のものはダミートランジスタ形
成領域と称すべきであるが、特に誤解を生じる恐れはな
いと思われるので区別しない。以下、説明の便宜上、必
要のない場合はダミーなる語は省略することがある。次
に、トランジスタ形成領域113のP型シリコン基板表
面にゲート酸化膜(図2の103)を形成し、トランジ
スタ形成領域113を横断するワード電極104および
ダミーワード電極104aを形成し、フィールド酸化膜
102およびワード電極104,104aをマスクとし
てイオン注入を行ないワード電極104,104aの両
側に一対のN+ 型拡散層105(図2に斜線で表示)を
形成する。
【0016】次に、図2,図4に示すように、第1層間
絶縁膜106を堆積し、ワード電極104の両側のN+
型拡散層104の一方の上部に第1のコンタクト孔C1
を形成する。第1のコンタクト孔C1はダミーワード電
極104aの両側のN+ 型拡散層上には形成しない。次
に、第1のコンタクト孔部とその近傍にスタックポリシ
リコン膜107(第1導電膜)を形成する。このとき、
ダミースタックポリシリコン膜はダミーワード電極上に
あり、メモリセルアレーの外側方向に延在して形成され
ている。次に、図2,図5に示すように、スタックポリ
シリコン膜107,ダミースタックポリシリコン膜10
7a,107b上にそれぞれ容量絶縁膜108,ダミー
容量絶縁膜108a,さらに容量ポリシリコン膜109
(対向電極)を形成する。ここで容量ポリシリコン膜1
09はダミー容量絶縁膜上にも延びていて、ダミー容量
ポリシリコン膜と一体になっている。また、ビット線コ
ンタクトを設ける部分には8角形の穴がある。次に、第
2層間絶縁膜110,第3層間絶縁膜111(BPSG
膜)を堆積し、リフロー処理を行ない、ウェットエッチ
ングにより第2のコンタクト孔(ビット線コンタクト
孔)の上部の凹みC2aを形成したのみ、ドライエッチ
ングにより垂直孔C2bを形成する。このように、ダミ
ーを設けることによって全てのビット線コンタクト孔の
形状を均一にできる。従って、次に、形成するタングス
テンシリサイドなどのビット線112のカバレッジを良
好にし、かつ、容量ポリシリコン膜109との短絡を防
止できる。
【0017】本実施例ではメモリセルアレー端のビット
線コンタクト孔の形状を他の領域のビット線コンタクト
孔と全く同じ形状になるようにダミーワード線,ダミー
スタックポリシリコン膜およびダミー容量ポリシリコン
膜の全てをメモリセルアレー端のビット線コンタクト孔
より隣接領域側に存在するようにしたが、これらのダミ
ーのうちの1つだけを設けてもメモリセルアレー部の凸
部から隣接領域(凹部)に流れ込むBPSGの量を少な
くすることができコンタクト孔形成のためのウェットエ
ッチ量を多くしてもビット線と容量ポリシリコン膜の短
絡防止に寄与することは明らかである。ダミーワード線
のみを設けるときは、メモリセルアレー部と隣接領域の
間に挿入するパターンのサイズを特に小さくすることが
できる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、DRAM
のセンス増幅器もしくはプリチャージ回路側のメモリセ
ルアレー端のビット線コンタクトと前述の回路との間
に、ワード電極およびスタック型キャパシタを構成する
導電膜の少くとも1つをダミーとして設けたのでメモリ
セルアレー端でリフロー性を有する絶縁膜が薄くなりビ
ット線と対向電極が短絡することを防止することがで
き、半導体記憶装置の歩留りや信頼性を向上させること
ができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体記憶装置の一実施例のメモリセ
ルアレーの一部を示す半導体チップの平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一実施例
の説明に使用する平面図である。
【図4】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一実施例
の説明に使用する平面図である。
【図5】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一実施例
の説明に使用する平面図である。
【図6】従来技術の説明に使用するメモリセルアレーの
一部を示す半導体チップの平面図である。
【図7】図6のA−A線断面図である。
【図8】図6のB−B線断面図である。
【符号の説明】
1,101 P型シリコン基板 2,102 フィールド酸化膜 3,103 ゲート酸化膜 103a ダミーゲート酸化膜 4,104 ワード電極 104a ダミーワード電極 5,105 N+ 型拡散層 6,106 第1層間絶縁膜 7,107 スタックポリシリコン膜(電荷蓄積電
極) 107a,107b ダミースタックポリシリコン膜
(ダミー第1導電膜) 8,108 容量絶縁膜 108a ダミー容量絶縁膜 9,109 容量ポリシリコン膜(対向電極) 10,110 第2層間絶縁膜 11,111 第3層間絶縁膜(BPSG膜) 2,112 ビット線 113 トランジスタ形成領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 H01L 21/8242

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MISトランジスタのスタック型キャパシ
    タからなるDRAMセルをビット線とワード線の交差位
    置に配してなるメモリセルアレーを有する半導体記憶装
    置において、前記メモリセルアレーの前記ビット線と平
    行な方向の端部に、前記DRAMセルのMISトランジ
    スタのゲート電極をワード線方向に連結したワード電極
    と同形同層のダミーワード電極、前記スタック型キャパ
    シタを構成する電荷蓄積電極および対向電極とそれぞれ
    同層で前記ダミーワード電極のに配置された所定形状
    のダミー第1導電膜およびダミー第2導電膜の3者のう
    ち少なくとも一つを設け、前記対向電極の上には熱流動
    性の層間絶縁膜が形成され、前記メモリセルアレー内に
    おけるビット線とMISトランジスタのソース・ドレイ
    ン領域をつなぐコンタクト孔の形状を、上部に凹みを有
    し、その底部を垂直な孔としたことを特徴とする半導体
    記憶装置。
  2. 【請求項2】第1導電型半導体基板の表面部に選択的に
    素子分離絶縁構造体を形成することによってメモリセル
    アレーを形成する所定領域にアレー状に配置された複数
    のトランジスタ形成領域を区画する工程と、前記トラン
    ジスタ形成領域の前記第1導電型半導体基板表面にゲー
    ト絶縁膜を形成する工程と、前記トランジスタ形成領域
    上を横断するワード線を形成する予定領域のうち周辺部
    を除く部分にワード電極を形成する工程と、前記ワード
    電極および素子分離絶縁構造体をマスクとしてイオン注
    入を行ない前記ワード電極の両側に一対の第2導電型拡
    散層を形成する工程と、第1層間絶縁膜を堆積する工程
    と、前記第1層間絶縁膜の前記第2導電型拡散層の一方
    の上部に第1のコンタクト孔を形成する工程と、前記第
    1のコンタクト孔部とその近傍に選択的に第1導電膜を
    形成する工程と、前記第1導電膜の表面にキャパシタ絶
    縁膜を形成する工程と、前記第1のコンタクト孔の設け
    られていない他方の第2導電型拡散層の上部とその近傍
    を除く領域に第2導電膜を形成する工程と、第2層間絶
    および熱流動性の第3層間絶縁膜を形成したのち加
    熱してリフロー処理を行なう工程と、前記他方の第2導
    電型拡散層上にウェットエッチングとドライエッチング
    により第2のコンタクト孔を形成する工程と、前記第2
    のコンタクト孔部で前記他方の第2導電型拡散層に接触
    するビッド線を形成する工程とを有し、前記周辺のワー
    ド線を形成する予定領域に前記ワード線と同時にダミー
    ワード線を形成する工程、前記周辺のワード線を形成す
    る予定領域上に前記第1導電膜と同時にダミー第1導電
    膜を形成する工程または前記ダミー第1導電膜もしくは
    その予定領域上に前記第2導電膜と同時にダミー第2導
    電膜を形成する工程の少なくとも一つを有することを特
    徴とする半導体記憶装置の製造方法。
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