JP3218633B2 - Mosramの作製方法 - Google Patents

Mosramの作製方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置の製造
方法、更に詳しくは、MOS RAMの作製方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】高抵抗負荷型MOS SRAMにおける
メモリセルは、フリップフロップによるデータ保持(記
憶)部と、データの転送を行う一対の転送トランジスタ
部から構成されている。また、完全CMOS型 SRA
Mにおけるメモリセルは、一対のMOSインバータ回路
をフリップフロップ構成に接続したデータ保持(記憶)
部と、データの転送を行う一対の転送トランジスタ部か
ら構成されている。MOS DRAMにおけるメモリセ
ルは、データ保持部である電荷を記憶するMOSキャパ
シタ部と、その電荷を転送する転送トランジスタ部から
構成されている。
【0003】メモリセルの高集積化のために種々の改善
がなされ続けているが、この改善はデータ保持部に関す
るものが大半であり、転送トランジスタ部に関する改善
はせいぜい個々のトランジスタの大きさを小さくする程
度に過ぎない。即ち、転送トランジスタ部は、メモリセ
ルの縮小化に関しては余り寄与していないのが現状であ
る。
【0004】メモリセルの縮小化の一手段として、転送
トランジスタ部における転送トランジスタのソース・ド
レイン領域とビット線取り出し線との接続部分であるコ
ンタクト窓の面積を小さくし、そしてコンタクト窓とゲ
ート電極との間の間隔を短くする方法が挙げられる。従
来、かかるコンタクト窓を形成するための一方法とし
、図5に示すように、MOSトランジスタを形成した
後、表面に層間絶縁膜aを形成し、レジスト膜bをマス
クとしてこの層間絶縁膜aをフォトエッチングする方法
がある。あるいは又、図6に示すように、ゲート電極c
の上面に厚い絶縁膜dを形成した後、その上に全面に更
に別の絶縁膜を形成しかかる別の絶縁膜をRIE法に
てエッチングすることによってサイドウォールeを形成
する(以下、この方法をセルフアラインドコンタクト方
法ともいう)。このサイドウォールeで囲まれた部分が
コンタクト窓fとなる。
【0005】上記2つのいずれの方法においても、ゲー
電極は例えば第1のポリシリコン層から構成されてい
る。そして、コンタクト窓fを形成した後、第2のポリ
シリコン層(ビット線取り出し層)を形成し不純物をド
ープし更にパターニングすることによって、ビット線取
り出し線を形成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図5に示した方法で
は、マスクの位置合わせ誤差を考慮してゲート電極cと
ビット線コンタクト窓fとの間隔を設定しなければなら
ない。従って、この間隔を余り小さくできず、その結
果、転送トランジスタ部の大きさを小さくできないとい
う問題がある。
【0007】図6に示したセルフアラインドコンタクト
方法は、サイドウォール技術によりコンタクト窓fを形
成するため、このコンタクト窓fとゲート電極cとの間
の距離を短くすることができる。しかしながら、この方
法は、絶縁層d及びサイドウォールeを形成するために
エッチング処理を必要とする。絶縁層d、あるいはサイ
ドウォールeを形成すべき別の絶縁層にダスト等が含ま
れていると、エッチング処理時ダストに起因したピンホ
ールが絶縁層dあるいはサイドウォールeに発生する。
その結果、第1のポリシリコン層と第2のポリシリコン
層との間にショートあるいは耐圧不良が発生する。即
ち、ゲート電極とビット線取り出し線との間にショート
あるいは耐圧不良が発生する。その結果、半導体記憶装
置の製造歩留まりや信頼性に問題が生じる。更に、第1
のポリシリコン層の上に厚い絶縁層dが存在するので、
第2のポリシリコン層の加工性が悪くなるという問題も
ある。
【0008】従って、本発明の目的は、コンタクト窓の
大きさを小さくすることができ、且つ、コンタクト窓と
ゲート電極との間の間隔を短くすることができ、しか
も、ゲート電極とビット線取り出し線との間にショート
あるいは耐圧不良が発生しないMOS RAMの作製方
法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
より、 (イ)MOS RAMのトランジスタ部を形成した後、
該トランジスタのソース・ドレイン領域及びゲート電
極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、 (ロ)層間絶縁膜上にビット線取り出し層を形成した
後、ソース・ドレイン領域とビット線取り出し層との接
続部分になるコンタクト窓を形成すべき位置におけるビ
ット線取り出し層に、エッチングによって開口を設ける
工程と、 (ハ)ビット線取り出し層及び開口内の層間絶縁膜を覆
うサイドウォール形成膜を形成した後、該サイドウォー
ル形成膜をエッチングすることによって、開口の内壁に
サイドウォールを形成する工程と、 (ニ)ビット線取り出し層及びサイドウォールをマスク
として前記層間絶縁膜をエッチングして、コンタクト窓
を形成する工程と、 (ホ)ビット線取り出し層とサイドウォールとコンタク
ト窓内のソース・ドレイン領域とを覆う薄い導体層を形
成する工程と、 (ヘ)ビット線取り出し層及び薄い導体層をパターニン
グする工程、から成ることを特徴とするMOS RAM
の作製方法によって達成される。
【0010】サイドウォール形成膜はSiO 2 あるいは
ポリシリコンから成り、サイドウオール形成膜の形成は
CVD法にて行うことができる。サイドウォール形成膜
のエッチングはRIE法にて行うことができる。
【0011】ビット線取り出し層は、ポリシリコンある
いはポリサイドから形成することができる。また、薄い
導体層は、ポリシリコン、ポリサイドあるいはシリサイ
ドから形成することができる。
【0012】MOS RAMとは、例えば、高抵抗負荷
型MOS SRAM、完全CMOS型 SRAM、ある
いは、プレーナ型、スタックト型、トレンチ型のMOS
DRAMを意味する。
【0013】
【作用】本発明においては、サイドウォールをマスクと
して層間絶縁膜をエッチングするので、微小なコンタク
ト窓を形成することができ、しかもコンタクト窓とゲー
ト電極との間の間隔を短くすることができる。従って、
例えば、MOS RAMの転送トランジスタ部の大きさ
を小さくすることができる。また、従来の方法と異な
り、層間絶縁膜の一部分、即ちコンタクト窓を形成する
部分しかエッチング処理を受けず、他の部分はビット線
取り出し層及びサイドウォールによってマスクされてい
る。従って、たとえ層間絶縁膜にダスト等が多少含まれ
ていたとしても、層間絶縁膜の大部分はエッチング処理
を受けることがないので、層間絶縁膜にピンホール等が
発生することがない。それ故、ビット線取り出し線とゲ
ート電極との間にショートや耐圧不良が発生することを
防止できる。
【0014】
【実施例】本発明の第1の実施例を、高抵抗負荷型MO
S SRAMの製造を例に取り、図1乃至図3に基づき
説明する。尚、図1乃至図3は本発明の半導体記憶装置
の製造工程順に示された半導体記憶装置の断面図であ
る。
【0015】まず、従来の方法にてLDD(Lightly Do
ped Drain)トランジスタ構造を形成する。即ち、半導
体基板1を選択酸化することによってフィールド酸化膜
2を形成した後、半導体基板1の素子形成領域表面部を
加熱酸化することによりゲート酸化膜3を形成する。そ
の後、ポリシリコン層から成るゲート電極4を形成し、
該ゲート電極4をマスクとして半導体基板1の表面に不
純物をライトドープする。次いで、ゲート電極4の側壁
にSiO2から成る側壁スペーサ5を形成し、その後、
半導体基板1に不純物をドープすることによって、ソー
ス・ドレイン領域6,7を形成する。尚、ソース・ドレ
イン領域6は、ビット線に接続されるソース・ドレイン
領域であり、ソース・ドレイン領域7は、メモリセルの
データ記憶部に接続されるソース・ドレイン領域であ
る。
【0016】次に、ソース・ドレイン領域6,7及びゲ
ート電極4を覆う層間絶縁膜8を形成する。層間絶縁膜
8はSiO2から成り、CVDにて形成される。従来
の方法では、次に層間絶縁膜8のエッチング処理を行
う。これに対して、本発明の方法では、次にこの層間絶
縁膜8の上にビット線取り出し層9を堆積させる。この
ビット線取り出し層9はポリシリコンから成る。図1の
(A)はビット線取り出し層9が堆積された後の状態を
示す。
【0017】次に、図1の(B)に示すように、レジス
ト膜10をマスクとしてポリシリコンから成るビット線
取り出し層9をエッチングして、開口11を形成する。
開口11の位置は、ソース・ドレイン領域とビット線取
り出し層との接続部分になるコンタクト窓を形成すべき
位置である。層間絶縁膜8はエッチングされない。
【0018】次に、ビット線取り出し層9の表面にサイ
ドウォール形成膜12を堆積させる(図1の(C)参
照)。このサイドウォール形成膜12はSiO2の絶縁
膜から成り、CVDにて形成される。その後、サイド
ウォール形成膜12に対してRIEにて異方性エッチ
ング処理を施すことによって、開口11の内壁にサイド
ウォール13を形成する(図2の(A)参照)。
【0019】更に、かかるサイドウォール13及びビッ
ト線取り出し層9をマスクとして層間絶縁膜8をエッチ
ングすることにより、微小なコンタクト窓14を形成
し、ソース・ドレイン領域6を露出させる。図2の
(B)はコンタクト窓14を形成した後の状態を示す。
従来の方法と異なり、層間絶縁膜8は、コンタクト窓1
4の部分のみがエッチングされ、コンタクト窓以外の部
分は、ビット線取り出し層9及びサイドウォール13に
よって確実にマスクされている。
【0020】次いで、図2の(C)に示すように、薄い
ポリシリコン層15をCVDにて形成し、その後、例
えばイオン打ち込み、気相拡散あるいは固体拡散
により、ポリシリコンから成るビット線取り出し層9及
び薄いポリシリコン層15をドープし、これらの層を導
体化する。これによって、ビット線取り出し層9は、コ
ンタクト窓14内でソース・ドレイン領域6と薄いポリ
シリコン層15を介して電気的に接続される。
【0021】次いで、図3に示すように、ビット線取り
出し層9及び薄いポリシリコン層15をフォトエッチン
グすることにより選択的に除去し、ビット線取り出し線
を形成する。
【0022】その後は、通常のSRAM製造方法と同様
の方法で、高抵抗負荷型MOS SRAMを製造する。
即ち、更に、 (a) SiO2から成る層間絶縁膜の形成 (b) 更にポリシリコン層を堆積させ、かかるポリシ
リコン層におけるVdd配線と高抵抗負荷の形成 (c) SiO2から成る絶縁膜の形成 (d) BPSG等の層間膜の形成及びリフロー (e) Al用のコンタクト窓の形成 (f) Alを堆積させ、配線のパターニング を施すことによって、高抵抗負荷型MOS SRAMを
製造することができる。
【0023】図4は、本発明の製造方法の第2の実施例
の一部を工程順に示す半導体記憶装置の断面図である。
層間絶縁膜8を形成し、その上にポリシリコンから成る
ビット線取り出し層9を堆積させるまでの工程は先に
述べた第1の実施例と同一である。
【0024】ビット線取り出し層9を形成した後、この
層9の表面にSiO2から成る絶縁膜16をCVD
て形成する。その後、レジスト膜10をマスクとして絶
縁膜16及びビット線取り出し層9を選択的にエッチン
グして、ソース・ドレイン領域とビット線取り出し層と
の接続部分になるコンタクト窓を形成すべき位置に開口
11を形成する。図4の(A)は、開口11が形成され
た状態を示す。層間絶縁膜8はエッチングされていな
い。次に、図4の(B)に示すように、サイドウォール
形成層17をCVDにて形成する。このサイドウォー
ル形成層は、第1の実施例とは異なり、ポリシリコンか
ら形成される。次に、ポリシリコンから成るサイドウォ
ール形成層17を異方性エッチング処理することによっ
て、開口11の内側面にサイドウォール18を形成す
る。この状態を図4の(C)に示す。その後、絶縁膜1
6のエッチングを行い、更に、図2の(B)に示したと
同様に、ビット線取り出し層9及びサイドウォール18
をマスクとして層間絶縁膜8をエッチングすることによ
り、コンタクト窓を形成し、ソース・ドレイン領域を露
出させる。以下図2の(C)に示した工程以降の処理を
行い、高抵抗負荷型MOS SRAMを完成させる。
【0025】第2の実施例は、サイドウォールを絶縁膜
から形成するのではなく、ポリシリコン層から形成する
点が第1の実施例と異なるが、本質的な差異はない。
【0026】以上、本発明を第1の実施例及び第2の実
施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。ゲート電極のポリシリコン層
及びポリシリコンから成るビット線取り出し層をそれぞ
れポリサイド層に置き換えることができる。また、ビッ
ト線取り出し層及び薄いポリシリコン層には、ビット線
取り出し部を形成するだけでなく、Vss配線を同時に形
成することもできる。
【0027】また、本発明の方法は、高抵抗負荷型MO
S SRAMの転送トランジスタ部だけでなく、完全C
MOS型 SRAMの転送トランジスタ部の形成にも適
用できることは云うまでもない。更には、本発明の方法
を、MOS DRAMのビット線とソース・ドレイン領
域との接続部分に適用することもできる。
【0028】
【発明の効果】本発明においては、セルフアラインドコ
ンタクト方法によるのと同程度の微小なコンタクト窓を
形成することができる。従って、例えば、MOS RA
Mの転送トランジスタ部の大きさを小さくすることがで
きる。また、たとえ層間絶縁膜にダスト等が多少含まれ
ていたとしても、ビット線取り出し線とゲート電極との
間にショートや耐圧不良が発生することを防止できる。
更に、セルフアラインドコンタクト方法において必要と
されるゲート電極上の厚いSiO2膜を、本発明におい
ては形成する必要がない。従って、ビット線取り出し層
の加工性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体記憶装置の製造方法の第1の実
施例を工程順に示す、半導体記憶装置の断面図である。
【図2】図1に示す第1の実施例の工程の次の工程を示
す、半導体記憶装置の断面図である。
【図3】図2に示す第1の実施例の工程の次の工程を示
す、半導体記憶装置の断面図である。
【図4】本発明の半導体記憶装置の製造方法の第2の実
施例の一部を工程順に示す、半導体記憶装置の断面図で
ある。
【図5】コンタクト窓を形成するための従来の一方法を
示す、半導体記憶装置の断面図である。
【図6】コンタクト窓を形成するための従来のセルフア
ラインドコンタクト方法を示す、半導体記憶装置の断面
図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5 側壁スペーサ 6,7 ソース・ドレイン領域 8 層間絶縁膜 9 ビット線取り出し層 11 開口 12,17 サイドウォール形成層 13,18 サイドウォール 14 コンタクト窓 15 薄いポリシリコン層 16 絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−145159(JP,A) 特開 平2−94561(JP,A) 特開 平2−81470(JP,A) 特開 平4−211120(JP,A) 特開 平4−329667(JP,A) 特開 平1−194350(JP,A) 特開 平2−275665(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 H01L 21/8242 H01L 21/8244 H01L 27/11

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ)MOS RAMのトランジスタ部
    形成した後、該トランジスタのソース・ドレイン領域
    及びゲート電極を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、 (ロ)層間絶縁膜上にビット線取り出し層を形成した
    後、ソース・ドレイン領域とビット線取り出し層との接
    続部分になるコンタクト窓を形成すべき位置におけるビ
    ット線取り出し層に、エッチングによって開口を設ける
    工程と、 (ハ)ビット線取り出し層及び開口内の層間絶縁膜を覆
    うサイドウォール形成膜を形成した後、該サイドウォー
    ル形成膜をエッチングすることによって、開口の内壁に
    サイドウォールを形成する工程と、 (ニ)ビット線取り出し層及びサイドウォールをマスク
    として前記層間絶縁膜をエッチングして、コンタクト窓
    を形成する工程と、 (ホ)ビット線取り出し層とサイドウォールとコンタク
    ト窓内のソース・ドレイン領域とを覆う薄い導体層を形
    成する工程と、 (ヘ)ビット線取り出し層及び薄い導体層をパターニン
    グする工程、 から成ることを特徴とするMOS RAMの作製方法。
  2. 【請求項2】前記サイドウォール形成膜はSiO2から
    成り、該サイドウォール形成膜の形成はCVD法にて行
    われ、サイドウォール形成膜のエッチングはRIE法に
    て行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】前記サイドウォール形成膜はポリシリコン
    から成り、該サイドウオールの形成はCVD法にて行わ
    れ、サイドウォール形成膜のエッチングはRIE法にて
    行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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