JP3285750B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3285750B2
JP3285750B2 JP02352696A JP2352696A JP3285750B2 JP 3285750 B2 JP3285750 B2 JP 3285750B2 JP 02352696 A JP02352696 A JP 02352696A JP 2352696 A JP2352696 A JP 2352696A JP 3285750 B2 JP3285750 B2 JP 3285750B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線を有する
半導体装置及びその製造方法に係り、特に、半導体基板
の不純物拡散層と各配線層との間や上下の配線層間を接
続する際の工程の簡略化と半導体装置の信頼性の向上対
策に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a multilayer wiring and a method of manufacturing the same, and more particularly to a process for connecting between an impurity diffusion layer of a semiconductor substrate and each wiring layer and between upper and lower wiring layers. And the measures to improve the reliability of the semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の機能の拡大や高集積
化に対応して、半導体装置内のトランジスタ等の能動素
子や、抵抗等の受動素子に信号を供給するための配線構
造も複雑となり、多層配線構造が一般的となっている。
一般的な多層配線構造を有する半導体装置の製造工程で
は、半導体基板上に素子を形成した後、その上に順次絶
縁膜を介して各層の配線を形成していくようになされて
いる。その場合、各配線層と素子との間や各配線層間を
接続するには、絶縁膜中に接続孔(コンタクトホールや
ヴィアホール)を開口した後、この接続孔に上層の配線
を形成する金属と同じ材料あるいは別の材料を堆積して
プラグを形成するとともに、このプラグに接続される配
線や電極を形成するようになされている。以下、DRA
Mのメモリセル部に形成されるMOSトランジスタの製
造工程を例にとって、従来のコンタクト部の形成方法に
ついて、図6(a)〜(h)を参照しながら説明する。
2. Description of the Related Art In recent years, wiring structures for supplying signals to active elements such as transistors and passive elements such as resistors in a semiconductor device have become complicated in response to expansion of functions and higher integration of the semiconductor device. In general, a multilayer wiring structure has been used.
In a manufacturing process of a semiconductor device having a general multilayer wiring structure, after forming an element on a semiconductor substrate, wiring of each layer is sequentially formed thereon via an insulating film. In this case, in order to connect between each wiring layer and the element or each wiring layer, a connection hole (contact hole or via hole) is opened in the insulating film, and a metal for forming an upper layer wiring is formed in the connection hole. The plug is formed by depositing the same material or another material, and wirings and electrodes connected to the plug are formed. Hereinafter, DRA
A conventional method of forming a contact portion will be described with reference to FIGS. 6A to 6H, taking a manufacturing process of a MOS transistor formed in an M memory cell portion as an example.

【0003】まず、図6(a)に示す工程で、シリコン
基板101上にワード線105を形成する。ただし、1
本のワード線105は、多数の活性領域及び各活性領域
間の素子分離に跨って形成されており、活性領域上では
ゲート絶縁膜上のゲート電極として機能するものであ
る。また、各ゲート電極の上部には上面保護膜が形成さ
れ、各ゲート電極の側方にはサイドウォールや分離絶縁
膜が形成されている。図6(a)には、これらのすべて
の絶縁膜がシリコン酸化膜層104として表示されてい
る。そして、図6(a)には図示されていないが、ゲー
ト電極,シリコン基板内に形成された不純物拡散層(ソ
ース・ドレイン領域)からなるMOSトランジスタが形
成されている。そして、このように形成されたシリコン
酸化膜層104の上にCVDシリコン酸化膜からなる第
1層間絶縁膜106を形成する。
First, in a step shown in FIG. 6A, a word line 105 is formed on a silicon substrate 101. However, 1
The word line 105 is formed across a number of active regions and element isolation between the active regions, and functions as a gate electrode on a gate insulating film on the active region. An upper surface protective film is formed on each gate electrode, and a sidewall and an isolation insulating film are formed on the sides of each gate electrode. FIG. 6A shows all of these insulating films as the silicon oxide film layer 104. Although not shown in FIG. 6A, a MOS transistor including a gate electrode and an impurity diffusion layer (source / drain region) formed in a silicon substrate is formed. Then, a first interlayer insulating film 106 made of a CVD silicon oxide film is formed on the silicon oxide film layer 104 thus formed.

【0004】次に、図6(b)に示す工程で、写真食刻
法により、第1層間絶縁膜106及びシリコン酸化膜層
104の一部に、シリコン基板101の不純物拡散層に
到達する第1コンタクトホール107aを形成する。
Next, in a step shown in FIG. 6B, a portion of the first interlayer insulating film 106 and a part of the silicon oxide film layer 104 reaching the impurity diffusion layer of the silicon substrate 101 is formed by photolithography. One contact hole 107a is formed.

【0005】次に、図6(c)に示す工程では、まず、
基板の全面上にタングステンを堆積し、第1コンタクト
ホール107a内に第1プラグ108aを形成すると同
時に、第1層間絶縁膜106の上にタングステン膜10
9を堆積し、タングステン膜109の上にフォトレジス
トマスクFrを形成する。
Next, in the step shown in FIG.
Tungsten is deposited on the entire surface of the substrate, a first plug 108a is formed in the first contact hole 107a, and at the same time, a tungsten film 10 is formed on the first interlayer insulating film 106.
9 is deposited, and a photoresist mask Fr is formed on the tungsten film 109.

【0006】次に、図6(d)に示す工程では、写真食
刻法により、上記フォトレジストマスクFrを用いて上
記タングステン膜109をパターニングし、第1プラグ
108aに接続されるビット線109aを形成する。
Next, in a step shown in FIG. 6D, the tungsten film 109 is patterned using the photoresist mask Fr by a photolithography method, and a bit line 109a connected to the first plug 108a is formed. Form.

【0007】次に、図6(e)に示す工程では、第1層
間絶縁膜106及びビット線109aの上にシリコン酸
化膜からなる第2層間絶縁膜110を堆積し、第2層間
絶縁膜110の一部に、シリコン基板101の不純物拡
散層に到達する第2コンタクトホール107bを形成す
る。
Next, in a step shown in FIG. 6E, a second interlayer insulating film 110 made of a silicon oxide film is deposited on the first interlayer insulating film 106 and the bit line 109a. , A second contact hole 107b reaching the impurity diffusion layer of the silicon substrate 101 is formed.

【0008】次に、図6(f)に示す工程では、第2コ
ンタクトホール107b内及び第2層間絶縁膜110の
上にタングステンシリサイドを堆積して、第2プラグ1
08bを形成すると同時に、第2層間絶縁膜110の上
にタングステンシリサイド膜112を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 6 (f), tungsten silicide is deposited in the second contact hole 107b and on the second interlayer insulating film 110 to form the second plug 1
At the same time as forming 08b, a tungsten silicide film 112 is formed on the second interlayer insulating film 110.

【0009】次に、図6(g)に示す工程では、タング
ステンシリサイド膜112をパターニングして、第2プ
ラグ108bに接続される電荷蓄積電極112aを形成
する。さらに、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜から
なる容量絶縁膜113と、n型不純物を含むポリシリコ
ン膜からなるプレート電極114とを順次形成する。
Next, in a step shown in FIG. 6G, the tungsten silicide film 112 is patterned to form a charge storage electrode 112a connected to the second plug 108b. Further, a capacitor insulating film 113 made of a silicon nitride film and a silicon oxide film, and a plate electrode 114 made of a polysilicon film containing an n-type impurity are sequentially formed.

【0010】図6(h)は、図6(g)に示す工程にお
いて、メモリセル領域Rmem だけでなく周辺回路領域R
per における構造をも示す図である。
FIG. 6 (h) shows, in the step shown in FIG. 6 (g), not only the memory cell region Rmem but also the peripheral circuit region Rmem.
FIG. 3 is a diagram also showing a structure in per.

【0011】その後の工程は省略するが、さらに第3層
間絶縁膜等を介して上層配線等を形成する。
Although subsequent steps are omitted, an upper layer wiring and the like are further formed via a third interlayer insulating film and the like.

【0012】また、図7は、従来の多層配線構造を有す
る半導体装置の断面図である。素子分離202によって
取り囲まれる活性領域内のシリコン基板201の上に
は、MOSトランジスタ203等の素子が形成されてい
る。そして、シリコン基板201の上には、厚さが40
0〜500nm程度の第1層間絶縁膜204が堆積され
ており、第1層間絶縁膜204の上に1層目配線205
が形成されている。また、第1層間絶縁膜204及び1
層目配線205の上には、第2,第3,第4層間絶縁膜
206,210,213が順次堆積されており、各層間
絶縁膜206,210,213の上に、それぞれ2層
目,3層目,4層目配線209,212,216が形成
されている。そして、2層目配線209と1層目配線2
05とは、第2層間絶縁膜206に開口された第1コン
タクトホール207aに導電性材料を埋め込んでなる第
1プラグ208により、3層目配線212と1層目配線
205とは、第2層間絶縁膜206及び第3層間絶縁膜
210に開口された第2コンタクトホール207bに導
電性材料を埋め込んでなる第2プラグ211により、4
層目配線216と1層目配線205とは、第2層間絶縁
膜206,第3層間絶縁膜210及び第4層間絶縁膜2
13に開口された第3コンタクトホール207cに導電
性材料を埋め込んでなる第3プラグ215により、それ
ぞれ電気的に接続されている。なお、図7には、すべて
のコンタクトホール207a〜207cが同一断面にあ
るかのように示されているが、実際には、各3つのコン
タクトホール207a〜207cは同一断面に形成され
ているわけではない。
FIG. 7 is a sectional view of a conventional semiconductor device having a multilayer wiring structure. Elements such as MOS transistors 203 are formed on the silicon substrate 201 in the active region surrounded by the element isolation 202. On the silicon substrate 201, a thickness of 40
A first interlayer insulating film 204 having a thickness of about 0 to 500 nm is deposited, and a first layer wiring 205 is formed on the first interlayer insulating film 204.
Are formed. Also, the first interlayer insulating films 204 and 1
The second, third, and fourth interlayer insulating films 206, 210, and 213 are sequentially deposited on the layer wiring 205, and the second and third interlayer insulating films 206, 210, and 213 are respectively deposited on the interlayer insulating films 206, 210, and 213. Third and fourth wiring layers 209, 212, and 216 are formed. Then, the second layer wiring 209 and the first layer wiring 2
05 is a first plug 208 in which a conductive material is buried in a first contact hole 207a opened in the second interlayer insulating film 206. The second plug 211 formed by embedding a conductive material in the second contact hole 207b opened in the insulating film 206 and the third interlayer insulating film 210 allows the
The second-layer wiring 216 and the first-layer wiring 205 correspond to the second interlayer insulating film 206, the third interlayer insulating film 210, and the fourth interlayer insulating film 2.
13 are electrically connected to each other by third plugs 215 in which a conductive material is embedded in the third contact holes 207c opened. Although FIG. 7 shows all the contact holes 207a to 207c as if they were on the same cross section, actually, each of the three contact holes 207a to 207c is formed on the same cross section. is not.

【0013】また、各層間絶縁膜206,210,21
3の形成方法の一例を示すと、以下の通りである。プラ
ズマCVD法によりTEOSを約500nm堆積し、A
rスパッタ法にてTEOSを100nmエッチバック
し、さらにTEOSを約1600nm堆積する。その後
レジストを約800nm堆積し、フォトリソグラフィー
によって下方の配線の反転パターンを形成し、さらにレ
ジストを1500nm堆積する。次に、TEOSを約8
00nm残してレジストとTEOSとをエッチバックし
て、層間絶縁膜を平坦化する。すなわち、最終的には、
層間絶縁膜の厚みは、800nm程度となる。
Each of the interlayer insulating films 206, 210, 21
An example of the method of forming No. 3 is as follows. TEOS is deposited to a thickness of about 500 nm by a plasma CVD method.
TEOS is etched back by 100 nm by the r sputtering method, and TEOS is further deposited to about 1600 nm. Thereafter, a resist is deposited to a thickness of about 800 nm, an inverted pattern of the lower wiring is formed by photolithography, and a resist is deposited to a thickness of 1500 nm. Next, about 8 TEOS
The resist and the TEOS are etched back leaving 00 nm, and the interlayer insulating film is flattened. That is, in the end,
The thickness of the interlayer insulating film is about 800 nm.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造方法では、以下のような問題があった。
However, the above conventional manufacturing method has the following problems.

【0015】第1に、図7に示す第1コンタクトホール
207aは第1層間絶縁膜206を貫通するだけなの
で、第1コンタクトホール207aは800nm程度と
比較的浅い。それに対し、第2コンタクトホール207
bは2つの層間絶縁206,210を貫通するので深さ
が1600nm程度以上になり、配線層の厚みも考慮す
ると、深さが2μmを越える場合もある。さらに、第3
コンタクトホール207cは3つの層間絶縁膜206,
210,213を貫通しているので、深さが2400n
m程度以上になる。ところが、近年の半導体装置の高集
積化に伴い、コンタクトホールの径も縮小せざるを得な
くなってきている。そして、コンタクトホールの径が例
えば0.5〜0.6μm程度になると、第2,第3コン
タクトホール207b,207cのアスペクト比(深さ
を径で除した値)が3以上の大きな値になる。このた
め、プラグの形成時に、いわゆるシャドウイング効果等
によってコンタクトホール内における配線材料の堆積不
良が生じやすく、ボイドの発生、コンタクト部抵抗の増
大、接続不良等を生じ、半導体装置の信頼性を悪化させ
る虞れがあった。
First, since the first contact hole 207a shown in FIG. 7 only penetrates the first interlayer insulating film 206, the first contact hole 207a is relatively shallow, about 800 nm. On the other hand, the second contact hole 207
Since b penetrates through the two interlayer insulators 206 and 210, the depth becomes about 1600 nm or more. In consideration of the thickness of the wiring layer, the depth may exceed 2 μm. In addition, the third
The contact hole 207c has three interlayer insulating films 206,
210, 213, the depth is 2400n
m or more. However, with the recent increase in the degree of integration of semiconductor devices, the diameter of the contact holes has to be reduced. When the diameter of the contact hole becomes, for example, about 0.5 to 0.6 μm, the aspect ratio (the value obtained by dividing the depth by the diameter) of the second and third contact holes 207b and 207c becomes a large value of 3 or more. . Therefore, when forming the plug, the so-called shadowing effect or the like tends to cause poor deposition of the wiring material in the contact hole, which causes voids, an increase in contact portion resistance, poor connection, etc., and deteriorates the reliability of the semiconductor device. There was a risk of causing it.

【0016】第2に、図6(g)に示す工程で形成され
るプレート電極65aの上面とビット線109aの下面
との間の絶対段差量H4が大きいので、後の工程におけ
る上層配線のパターニング精度が悪化したり、断線が生
じる虞れがある。すなわち、図8(a)に示すように、
絶対段差量H4が大きいと、メモリセル領域Rmem と周
辺回路領域Rper との間の段差領域Rstにおける傾斜が
急峻になるために、上層配線の断線が生じ易くなり信頼
性が悪化する虞れがあった。
Second, since the absolute step H4 between the upper surface of the plate electrode 65a and the lower surface of the bit line 109a formed in the step shown in FIG. 6 (g) is large, patterning of the upper wiring in a later step is performed. Accuracy may be degraded or disconnection may occur. That is, as shown in FIG.
If the absolute step difference H4 is large, the slope in the step region Rst between the memory cell region Rmem and the peripheral circuit region Rper becomes steep, so that disconnection of the upper layer wiring is likely to occur, and the reliability may be deteriorated. Was.

【0017】また、メモリセル領域において、電荷蓄積
電極112aの高さを低減しようとすると、電荷蓄積電
極112aの面積を増大する必要が生じ、半導体装置の
高集積化の妨げになる。したがって、電荷蓄積電極11
2aの形状による制約を受けるため、DRAMのメモリ
セル部の設計の自由度が余り確保できないという問題が
あった。
Further, if an attempt is made to reduce the height of the charge storage electrode 112a in the memory cell region, it is necessary to increase the area of the charge storage electrode 112a, which hinders high integration of the semiconductor device. Therefore, the charge storage electrode 11
Due to the restriction due to the shape of 2a, there is a problem that the degree of freedom in designing the memory cell portion of the DRAM cannot be sufficiently secured.

【0018】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、第1の目的は、配線層と半導体基板との間や、各
配線層間を接続するための接続孔を形成する際に、離れ
た層間を接続するような接続孔についても、そのアスペ
クト比を可及的に低減しうる手段を講ずることにより、
信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above points, and a first object is to form a connection hole for connecting between a wiring layer and a semiconductor substrate or connecting each wiring layer. Even for connection holes that connect distant layers, by taking measures to reduce the aspect ratio as much as possible,
An object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor device and a manufacturing method thereof.

【0019】また、第2の目的は、DRAMのメモリセ
ル部におけるビット線と電荷蓄積電極との間の段差を低
減しうる手段を講ずることにより、設計の自由度の高い
かつ信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供す
ることにある。
A second object of the present invention is to provide a semiconductor device having a high degree of design freedom and high reliability by taking measures to reduce a step between a bit line and a charge storage electrode in a memory cell portion of a DRAM. An object of the present invention is to provide an apparatus and a method of manufacturing the same.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に第1及び第2の下層側
導電性部材を形成する第1のステップと、上記第1及び
第2の下層側導電性部材の上に第1の絶縁膜を形成する
第2のステップと、上記第1の絶縁膜の一部を開口し
て、上記第1及び第2の下層側導電性部材にそれぞれ到
達する第1及び第2の接続孔を形成する第3のステップ
と、上記第1及び第2の接続孔内に導電性材料を堆積し
て、第1及び第2の埋め込み層を形成する第4のステッ
プと、上記第1及び第2の埋め込み層及び上記第1の絶
縁膜の上に、第1の導電膜及び第2の絶縁膜を堆積した
後、上記第1の導電膜及び第2の絶縁膜をパターニング
して、上記各下層側導電性部材よりも上層の配線層に属
し上記第1の埋め込み層に接続される第1の上層側導電
性部材と上面保護膜とを形成する一方、上記第2の埋め
込み層の上面を露出させる第5のステップと、上記第1
の上層側導電性部材及び上面保護膜の側面上にサイドウ
ォールを形成する第6のステップと、上記第1の絶縁
膜,上記サイドウォール,上記上面保護膜及び上記第2
の埋め込み層の上に第2の導電膜を堆積した後、該第2
の導電膜をパターニングして、上記第1の上層側導電性
部材よりもさらに上層の配線層に属し上記第2の埋め込
み層に接続される第2の上層側導電性部材を形成する第
7のステップとを備え、上記第3のステップは、上記第
1及び第2の接続孔の径が0.6μm以下でアスペクト
比が3以下になるように行なわれる。
The first method for fabricating a semiconductor device SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises a first step of forming a first and second lower side conductive member on a semi-conductor substrate, the first And a second step of forming a first insulating film on the second lower conductive member, and opening a part of the first insulating film to form the first and second lower conductive members. Forming a first and a second connection hole reaching the conductive member, respectively, and depositing a conductive material in the first and the second connection hole to form a first and a second buried layer. Forming a first conductive film and a second insulating film on the first and second buried layers and the first insulating film, and then forming the first conductive film on the first conductive film and the second insulating film. Patterning the film and the second insulating film so as to belong to the wiring layer above the lower conductive member and to form the first buried layer; While forming the first upper conductive member and an upper surface protective film which is connected to the layer, a fifth step of exposing the top surface of said second buried layer, said first
A sixth step of forming a sidewall on the side surface of the upper conductive member and the upper protective film, and the first insulating film, the sidewall, the upper protective film, and the second protective film.
After depositing a second conductive film on the buried layer of
Forming a second upper-layer conductive member belonging to a wiring layer further above the first upper-layer conductive member and connected to the second buried layer by patterning the conductive film of No. 7; And the third step is the third step.
When the diameter of the first and second connection holes is 0.6 μm or less,
The operation is performed so that the ratio becomes 3 or less.

【0021】この方法によれば、第1の上層側導電性部
材と第1の下層側導電性部材と接続する第1の接続孔
と、第2の上層側導電性部材と第2の下層側導電性部材
を接続するための第2の接続孔とが同時にかつ共通の第
1の絶縁膜に形成される点で、従来のような第1の絶縁
膜の上にさらにもう1層の絶縁膜を形成してから第2の
接続孔を形成する方法と異なる。このように、第1,第
2の接続孔が同時に形成されるので、異なる配線層毎に
個別に接続孔を形成する方法に比べ、接続孔を形成する
ためのマスクの枚数や工程数が低減し、製造コストが安
価になる。また、第2の接続孔は第1の接続孔と共通の
第1絶縁膜に形成されるので、従来のような第1の絶縁
膜ともう1層の絶縁膜とに第2の接続孔を形成する場合
に比べ、高集積化によって第2接続孔の径を小さくする
必要がある場合にも、第2の接続孔のアスペクト比を小
さくすることができる。そして、アスペクト比が小さく
なることで、第2の埋め込み層の形成時に導電性材料の
堆積状態が良好になり、第2の埋め込み層における電気
的な接続不良を防止することができる。一方、サイドウ
ォールによって第1及び第2の上層側導電性部材同士
は、自己整合的に分離絶縁されるので、短絡を招く虞れ
はない。したがって、多層配線構造を有しながら信頼性
の高い半導体装置の製造が容易となる。
According to this method, the first connection hole connecting the first upper layer conductive member and the first lower layer conductive member, the second upper layer conductive member and the second lower layer side are provided. Another second insulating film is formed on the first insulating film as in the related art, in that the second connecting hole for connecting the conductive member and the second connecting hole are formed simultaneously and in the common first insulating film. And then forming the second connection hole. As described above, since the first and second connection holes are formed at the same time, the number of masks and the number of steps for forming the connection holes are reduced as compared with a method in which connection holes are individually formed for different wiring layers. And the manufacturing cost is reduced. In addition, since the second connection hole is formed in the first insulating film common to the first connection hole, the second connection hole is formed between the first insulating film and the other insulating film as in the related art. As compared with the case where the second connection hole is formed, the aspect ratio of the second connection hole can be reduced even when the diameter of the second connection hole needs to be reduced due to high integration. When the aspect ratio is reduced, the state of deposition of the conductive material during the formation of the second buried layer is improved, and electrical connection failure in the second buried layer can be prevented. On the other hand, the first and second upper conductive members are separated and insulated in a self-aligned manner by the sidewalls, so that there is no possibility of causing a short circuit. Therefore, it is easy to manufacture a highly reliable semiconductor device having a multilayer wiring structure.

【0022】上記第1及び第2の下層側導電性部材を、
半導体基板に接続される同じ配線層内に形成してもよ
く、半導体基板とは電気的に絶縁される同じ配線層内に
形成してもよく、上記半導体基板上の第1及び第2の不
純物拡散層としてもよい。
The first and second lower conductive members are
The first and second impurities on the semiconductor substrate may be formed in the same wiring layer electrically connected to the semiconductor substrate, or in the same wiring layer electrically insulated from the semiconductor substrate. It may be a diffusion layer.

【0023】上記第1のステップでは、上記半導体基板
上にさらに第3の不純物拡散層を形成し、上記第3のス
テップでは、上記第1の絶縁膜の一部に上記第3の下層
側導電性部材に到達する第3の接続孔を上記第1及び第
2の接続孔と同時に形成し、上記第4のステップでは、
上記第1の導電性材料を上記第3接続孔内にも堆積して
第3の埋め込み層を形成し、上記第5のステップ及び上
記第7のステップのうちのいずれか一方において、上記
第3の埋め込み層に接続される中間導電性部材を形成す
るとともに、上記第7のステップの後に、基板の全面上
に層間絶縁膜を堆積するステップと、上記層間絶縁膜を
平坦化するステップと、上記層間絶縁膜の一部に上記中
間導電性部材に到達する第4の接続孔を形成するステッ
プと、上記第4の接続孔に導電性材料を堆積して第4の
埋め込み層を形成するステップと、上記第4の埋め込み
層及び上記層間絶縁膜の上に第3の導電膜を堆積した
後、この第3の導電膜をパターニングして、上記第2の
上層側導電性部材のさらに上層の配線層に属し上記第4
の埋め込み層に接続される第3の上層側導電性部材を形
成するステップとをさらに備えることができる。
In the first step, a third impurity diffusion layer is further formed on the semiconductor substrate. In the third step, the third lower conductive layer is formed on a part of the first insulating film. Forming a third connection hole reaching the conductive member simultaneously with the first and second connection holes, and in the fourth step,
The first conductive material is also deposited in the third connection hole to form a third buried layer, and in one of the fifth step and the seventh step, the third Forming an intermediate conductive member connected to the buried layer, depositing an interlayer insulating film over the entire surface of the substrate after the seventh step, flattening the interlayer insulating film, Forming a fourth connection hole reaching the intermediate conductive member in a part of the interlayer insulating film; and forming a fourth buried layer by depositing a conductive material in the fourth connection hole. And depositing a third conductive film on the fourth buried layer and the interlayer insulating film, and then patterning the third conductive film to form a further upper wiring of the second upper conductive member. Belonging to the fourth layer
Forming a third upper-layer-side conductive member connected to the buried layer.

【0024】この方法により、最上層の配線層に属する
第3の上層側導電性部材と第3の下層側導電性部材とを
接続するための接続孔が第3及び第4の接続孔とに分け
て2つの絶縁膜に形成されるので、各接続孔のアスペク
ト比を小さく抑制することができ、特に3つ以上の多層
配線を備えた半導体装置の製造が容易となる。
According to this method, the connection holes for connecting the third upper conductive member belonging to the uppermost wiring layer and the third lower conductive member are formed in the third and fourth connection holes. Since the two insulating films are separately formed, the aspect ratio of each connection hole can be suppressed to a small value, and particularly, the manufacture of a semiconductor device having three or more multilayer wirings is facilitated.

【0025】記第1のステップでは、上記半導体基板
上にさらに第3の不純物拡散層を形成し、上記第3のス
テップでは、上記第1の絶縁膜の一部に上記第3の下層
側導電性部材に到達する第3の接続孔を上記第1及び第
2の接続孔と同時に形成し、上記第4のステップでは、
上記導電性材料を上記第3接続孔内にも堆積して第3の
埋め込み層を形成し、上記第5のステップでは、上記第
3の埋め込み層の表面を露出させ、上記第7のステップ
では、上記第2の導電膜の上にさらに第3の絶縁膜を堆
積した後、上記第2の導電膜及び上記第3の絶縁膜を同
時にパターニングし、かつ上記第3の埋め込み層の上面
を露出させるとともに、上記第7のステップの後に、上
記第2の上層側導電性部材及び第3の絶縁膜の側面上に
第2のサイドウォールを形成するステップと、上記第1
の絶縁膜と上記第3の埋め込み層と上記第3の絶縁膜と
上記第2のサイドウォールとの上に第3の導電膜を堆積
した後、第3導電膜をパターニングして、上記第2の上
層側導電性部材のさらに上層の配線層に属し上記第3の
埋め込み層に接続される第3の上層側導電性部材を形成
するステップとをさらに備えることができる。
[0025] In the above SL first step, further forming a third impurity diffusion layer on the semiconductor substrate, in the third step, the lower side portion to the third of the first insulating film A third connection hole reaching the conductive member is formed simultaneously with the first and second connection holes, and in the fourth step,
The conductive material is also deposited in the third connection hole to form a third buried layer. In the fifth step, the surface of the third buried layer is exposed, and in the seventh step, After further depositing a third insulating film on the second conductive film, the second conductive film and the third insulating film are simultaneously patterned, and the upper surface of the third buried layer is exposed. Forming a second sidewall on the side surface of the second upper conductive member and the third insulating film after the seventh step;
Depositing a third conductive film on the insulating film, the third buried layer, the third insulating film, and the second sidewall, and then patterning the third conductive film to form the second conductive film. Forming a third upper conductive member belonging to a wiring layer further above the upper conductive member and connected to the third buried layer.

【0026】この方法により、異なる3つの配線層に属
する第1〜第3の上層側導電性部材と下層の3つの下層
側導電性部材とをそれぞれ接続するための第1〜第3の
接続孔が同時にかつ同じ深さで形成される。したがっ
て、上述の作用がより顕著に得られる。
According to this method, the first to third connection holes for connecting the first to third upper conductive members belonging to three different wiring layers and the three lower conductive members of the lower layer, respectively. Are formed simultaneously and at the same depth. Therefore, the above-described operation is more remarkably obtained.

【0027】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
RAMとして機能する半導体装置の製造方法におい
て、少なくともメモリセル領域内の半導体基板上に、ゲ
ート電極及び第1及び第2の不純物拡散層からなるトラ
ンジスタを形成する第1のステップと、上記半導体基板
及び上記ゲート電極の上に第1の絶縁膜を堆積する第2
のステップと、上記第1の絶縁膜の一部に、上記第1及
び第2の不純物拡散層にそれぞれ到達する第1及び第2
の接続孔を形成する第3のステップと、上記第1及び第
2の接続孔内に導電性材料を堆積して、第1及び第2の
埋め込み層を形成する第4のステップと、上記第1の絶
縁膜及び各埋め込み層の上に、第1の導電膜及び第2の
絶縁膜を順次堆積した後、上記第1の導電膜及び第2の
絶縁膜をパターニングして、上記第1の埋め込み層に接
続されるビット線及びビット線上面保護膜を形成する一
方、上記第2の埋め込み層の上面を露出させる第5のス
テップと、上記ビット線及び上記ビット線上面保護膜の
側面上にサイドウォールを形成する第6のステップと、
上記第1の絶縁膜と上記サイドウォールと上記ビット線
上面保護膜と上記第2の埋め込み層との上に第2の導電
膜を堆積した後、第2の導電膜をパターニングして、上
記第2の埋め込み層に接続される電荷蓄積電極を形成す
る第7のステップと、上記電荷蓄積電極と上記第1の絶
縁膜と上記サイドウォールと上記ビット線上面保護膜と
の上に、第2の絶縁膜及び第3の導電膜を堆積した後、
この第2の絶縁膜及び第3の導電膜をパターニングし
て、容量絶縁膜及びプレート電極を形成する第8のステ
ップとを備え、上記第1のステップでは、上記DRAM
の周辺回路領域に第3の不純物拡散層を形成し、上記第
3のステップでは、上記第1の絶縁膜の一部に上記第3
の不純物拡散層に到達する第3の接続孔を上記第1及び
第2の接続孔と同時に形成し、上記第4のステップで
は、上記導電性材料を上記第3接続孔内にも堆積して第
3の埋め込み層を形成し、上記第5のステップでは、上
記第3の埋め込み層に接続されるビット線とビット線上
面保護膜とを形成する。
According to a second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention ,
In a method of manufacturing a semiconductor device functioning as a DRAM, a first step of forming a transistor including a gate electrode and first and second impurity diffusion layers at least on a semiconductor substrate in a memory cell region; And a second step of depositing a first insulating film on the gate electrode.
And the first and second portions of the first insulating film reaching the first and second impurity diffusion layers, respectively.
A third step of forming a first contact hole, a fourth step of depositing a conductive material in the first and second contact holes to form first and second buried layers, After sequentially depositing a first conductive film and a second insulating film on the first insulating film and the respective buried layers, the first conductive film and the second insulating film are patterned to form the first conductive film and the second insulating film. Forming a bit line connected to the buried layer and a bit line upper protective film while exposing the upper surface of the second buried layer; and forming a fifth step on the side surfaces of the bit line and the bit line upper protective film. A sixth step of forming sidewalls;
After depositing a second conductive film on the first insulating film, the sidewalls, the bit line upper surface protective film, and the second burying layer, the second conductive film is patterned to form the second conductive film. Forming a charge storage electrode connected to the second buried layer; and forming a second charge storage electrode on the charge storage electrode, the first insulating film, the sidewall, and the bit line upper surface protection film. After depositing the insulating film and the third conductive film,
An eighth step of patterning the second insulating film and the third conductive film to form a capacitive insulating film and a plate electrode , wherein the first step includes:
Forming a third impurity diffusion layer in the peripheral circuit region of
In the third step, the third insulating film is formed on a part of the first insulating film.
The third connection hole reaching the impurity diffusion layer of
Formed simultaneously with the second connection hole, and in the fourth step,
Deposits the conductive material also in the third connection hole,
3 is formed, and in the fifth step,
The bit line connected to the third buried layer and on the bit line
A surface protection film is formed.

【0028】この方法により、電荷蓄積電極と不純物拡
散層とを接続するための第2の接続孔が、ビット線と不
純物拡散層とを接続するための第1の接続孔と同時に形
成されるので、接続孔を形成するためのマスクの枚数と
工程数とが少なくて済み、製造コストが安価になる。ま
た、電荷蓄積電極の下端とビット線の下端との高さ位置
が同じになるので、電荷蓄積電極の高さ寸法を大きくし
ても基板全体の段差がそれ程増大することがない。した
がって、電荷蓄積電極の高さ方向の寸法や横方向の寸法
を設計する際の自由度が大きくなる。
According to this method, the second connection hole for connecting the charge storage electrode and the impurity diffusion layer is formed simultaneously with the first connection hole for connecting the bit line and the impurity diffusion layer. In addition, the number of masks for forming the connection holes and the number of steps are reduced, and the manufacturing cost is reduced. Further, since the lower end of the charge storage electrode and the lower end of the bit line are at the same height, even if the height dimension of the charge storage electrode is increased, the step of the entire substrate does not increase so much. Therefore, the degree of freedom in designing the height dimension and the lateral dimension of the charge storage electrode is increased.

【0029】そして、DRAMのメモリセル領域と周辺
回路領域との間の段差領域の傾斜がなだらかとなるの
で、最上層の配線における断線が生じる確率が低減さ
れ、信頼性が向上する。
[0029] Then, the inclination of the stepped region between the memory cell region and the peripheral circuit region of the D RAM becomes smooth, reduced probability of disconnection of the uppermost layer of the wiring occurs, the reliability is improved.

【0030】上記第3のステップは、上記第1及び第2
の接続孔の径が0.6μm以下でアスペクト比が3以下
になるように行なうことが好ましい。
[0030] The third step, the first and second
It is preferable that the diameter of the connection hole is 0.6 μm or less and the aspect ratio is 3 or less.

【0031】本発明の半導体装置は、半導体基板と、上
記半導体基板上に形成された第1及び第2の下層側導電
性部材と、上記第1及び第2の下層側導電性部材の上に
形成された第1の絶縁膜と、上記第1の絶縁膜の一部に
開口され、上記第1及び第2の下層側導電性部材にそれ
ぞれ到達する第1及び第2の接続孔と、上記第1及び第
2の接続孔内に導電性材料を堆積してなる第1及び第2
の埋め込み層と、上記各下層側導電性部材よりも上層の
配線層に属し上記第1の埋め込み層に接続される第1の
上層側導電性部材と、上記第1の上層側導電性部材の上
に形成され絶縁性材料からなる上面保護膜と、上記第1
の上層側導電性部材及び上面保護膜の側面上に形成され
絶縁性材料からなるサイドウォールと、上記第1の上層
側導電性部材よりもさらに上層の配線層に属し上記第2
の埋め込み層の上面に接触する第2の上層側導電性部材
とを備え、上記第1及び第2の接続孔の径が0.6μm
以下でアスペクト比が3以下である
The semi-conductor device of the present invention includes a semiconductor substrate, a first and second lower side conductive member formed on the semiconductor substrate, on the first and second lower side conductive member A first insulating film formed on the first insulating film, first and second connection holes opened in a part of the first insulating film and reaching the first and second lower conductive members, respectively; First and second conductive materials deposited in the first and second connection holes.
Embedded layer, a first upper-layer conductive member belonging to a wiring layer above the lower-layer conductive member and connected to the first buried layer, and a first upper-layer conductive member. An upper surface protective film formed on the upper surface and made of an insulating material;
And a sidewall formed on the side surface of the upper conductive member and the upper surface protective film and made of an insulating material; and a second wiring layer belonging to a wiring layer further above the first upper conductive member.
And a second upper layer conductive member that is in contact with the upper surface of the buried layer, wherein the diameter of the first and second connection holes is 0.6 μm.
Below, the aspect ratio is 3 or less .

【0032】この構成により、第2の接続孔の深さが第
1の接続孔の深さと等しくなるので、第2接続孔のアス
ペクト比が従来の多層配線構造におけるアスペクト比よ
りも小さくなり、上述のような作用により、半導体装置
の信頼性が向上する。
According to this structure, the depth of the second connection hole becomes equal to the depth of the first connection hole, so that the aspect ratio of the second connection hole becomes smaller than that of the conventional multilayer wiring structure. By such an action, the reliability of the semiconductor device is improved.

【0033】記第1及び第2の下層側導電性部材をD
RAMのメモリセル領域内に形成されたトランジスタの
ゲート両側の不純物拡散層とし、上記第1の上層側導電
性部材を上記DRAMのビット線とし、上記第2の上層
側導電性部材を上記DRAMの電荷蓄積電極とすること
ができる。
[0033] The upper Symbol first and second lower side conductive member D
An impurity diffusion layer on both sides of a gate of a transistor formed in a memory cell region of a RAM, the first upper conductive member is a bit line of the DRAM, and the second upper conductive member is a DRAM of the DRAM. It can be a charge storage electrode.

【0034】この構成により、電荷蓄積電極の下端とビ
ット線の下端との高さ位置が同じになるので、電荷蓄積
電極の高さ寸法を大きくしても基板全体の段差がそれ程
増大することがない。したがって、電荷蓄積電極の高さ
方向の寸法や横方向の寸法を設計する際の自由度が大き
くなる。
According to this structure, the height position of the lower end of the charge storage electrode is equal to the height position of the lower end of the bit line. Therefore, even if the height dimension of the charge storage electrode is increased, the level difference of the entire substrate can be significantly increased. Absent. Therefore, the degree of freedom in designing the height dimension and the lateral dimension of the charge storage electrode is increased.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態) 以下、第1の実施形態に係る半導体装置及びその製造法
について、図1(a)〜(g)を参照しながら説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment A semiconductor device according to a first embodiment and a method for manufacturing the same will be described below with reference to FIGS.

【0036】まず、図1(a)に示す工程では、詳細な
手順の説明は省略するが、予め単結晶のシリコン基板1
上にシリコン酸化膜からなる第1層間絶縁膜2が形成さ
れており、第1層間絶縁膜2の一部にシリコン基板の不
純物拡散層(図示せず)に到達するコンタクトホール3
が形成されている。また、コンタクトホール3を介し
て、シリコン基板1と接続するタングステンからなる1
層目配線4が形成されている。本実施形態では、この1
層目配線4が、半導体基板上に形成された第1及び第2
の下層側導電部材であって、第1及び第2の下層側導電
性部材が共通の部材で構成されている場合である。そし
て、1層目配線4の上に、上記図7に示す従来の半導体
装置について述べたような方法により、厚さが800n
m程度のシリコン酸化膜からなる第2層間絶縁膜5を形
成する。
First, in the step shown in FIG. 1A, a detailed description of the procedure is omitted, but the single-crystal silicon substrate 1 is prepared in advance.
A first interlayer insulating film 2 made of a silicon oxide film is formed thereon, and a contact hole 3 reaching an impurity diffusion layer (not shown) of a silicon substrate is formed in a part of the first interlayer insulating film 2.
Are formed. In addition, tungsten 1 connected to the silicon substrate 1 through the contact hole 3
The layer wiring 4 is formed. In the present embodiment, this 1
The first and second wiring layers 4 are formed on the semiconductor substrate.
This is a case where the first and second lower conductive members are formed of a common member. Then, a thickness of 800 nm is formed on the first layer wiring 4 by the method described for the conventional semiconductor device shown in FIG.
A second interlayer insulating film 5 of about m silicon oxide film is formed.

【0037】図1(b)に示す工程では、同一のフォト
レジストマスクを用いて、写真食刻法により、第2層間
絶縁膜5の一部に、1層目配線と2層目配線との間のコ
ンタクト部を形成するための第1コンタクトホール7a
と、1層目配線と3層目配線との間のコンタクト部を形
成するための第2コンタクトホール7bとを同時に開口
する。
In the step shown in FIG. 1B, the first layer wiring and the second layer wiring are formed on a part of the second interlayer insulating film 5 by photolithography using the same photoresist mask. First contact hole 7a for forming a contact portion between
And a second contact hole 7b for forming a contact portion between the first-layer wiring and the third-layer wiring are simultaneously opened.

【0038】図1(c)に示す工程では、CVD法によ
りタングステンを基板の全面上に堆積する。すなわち、
第1,第2コンタクトホール7a,7bをタングステン
で埋めて第1,第2プラグ8a,8bを形成すると同時
に、各プラグ8a,8b及び第2層間絶縁膜5の上に第
1の導電膜であるタングステン膜9を形成する。さら
に、タングステン膜9の上にシリコン酸化膜10を堆積
し、このシリコン酸化膜10の上に、第1プラグ8a及
びその周囲の領域を覆うフォトレジストマスクFr1を形
成する。
In the step shown in FIG. 1C, tungsten is deposited on the entire surface of the substrate by the CVD method. That is,
The first and second plugs 8a and 8b are formed by filling the first and second contact holes 7a and 7b with tungsten, and a first conductive film is formed on the plugs 8a and 8b and the second interlayer insulating film 5 at the same time. A certain tungsten film 9 is formed. Further, a silicon oxide film 10 is deposited on the tungsten film 9, and a photoresist mask Fr1 is formed on the silicon oxide film 10 to cover the first plug 8a and its surrounding area.

【0039】図1(d)に示す工程では、フォトレジス
トマスクFr1を用いて、シリコン酸化膜10及びタング
ステン膜9をパターニングして、第1プラグ8aに接続
される第1の上層側導電性部材である2層目配線9aと
上面保護膜10aとを形成すると共に、第2コンタクト
ホール7b内の第2プラグ8bを残して、第2プラグ8
bの上面を露出させる。
In the step shown in FIG. 1D, the silicon oxide film 10 and the tungsten film 9 are patterned by using a photoresist mask Fr1 to form a first upper conductive member connected to the first plug 8a. Is formed, and the second plug 8b is left in the second contact hole 7b while forming the second-layer wiring 9a and the upper surface protection film 10a.
The upper surface of b is exposed.

【0040】図1(e)に示す工程では、CVD法によ
り、基板の全面上にサイドウォール形成用のシリコン酸
化膜14を堆積する。
In the step shown in FIG. 1E, a silicon oxide film 14 for forming a sidewall is deposited on the entire surface of the substrate by the CVD method.

【0041】図1(f)に示す工程では、異方性エッチ
ングによりシリコン酸化膜14をエッチバックして、第
2プラグ8bの表面を露出させると同時に、2層目配線
9a及び上面保護膜10aの側面上にサイドウォール1
4aを形成する。
In the step shown in FIG. 1F, the silicon oxide film 14 is etched back by anisotropic etching to expose the surface of the second plug 8b, and at the same time, the second-layer wiring 9a and the upper protective film 10a. Side wall 1 on the side of
4a is formed.

【0042】図1(g)に示す工程では、CVD法によ
り基板の全面上に第2の導電膜であるタングステン膜を
堆積し、写真食刻法により、第2プラグ8bに接続され
る第2の上層側導電性部材である3層目配線17aを形
成する。
In the step shown in FIG. 1 (g), a tungsten film as a second conductive film is deposited on the entire surface of the substrate by the CVD method, and the second film connected to the second plug 8b is formed by the photolithography method. A third-layer wiring 17a, which is an upper-layer-side conductive member, is formed.

【0043】その後の工程は、省略するが、例えば3層
目配線17aの上にシリコン酸化膜を堆積して、上記図
7に示す半導体装置について述べたような層間絶縁膜の
堆積,平坦化方法を利用して、さらに上層の層間絶縁膜
や配線を形成することができる。このような処理は、後
述の各実施形態についても同様に適用される。
Although the subsequent steps are omitted, for example, a silicon oxide film is deposited on the third-layer wiring 17a, and an interlayer insulating film is deposited and planarized as described for the semiconductor device shown in FIG. By utilizing this, it is possible to further form an upper interlayer insulating film and a wiring. Such processing is similarly applied to each embodiment described later.

【0044】なお、上記図1(c)に示す工程では、ま
ず選択CVD法によりタングステンを第1,第2コンタ
クトホール7a,7b内に堆積し第1,第2プラグ8
a,8bを形成してから、その上にスパッタリング等に
よりタングステン膜9を堆積するようにしてもよい。
In the step shown in FIG. 1C, first, tungsten is deposited in the first and second contact holes 7a and 7b by the selective CVD method, and the first and second plugs 8 are formed.
After forming a and 8b, a tungsten film 9 may be deposited thereon by sputtering or the like.

【0045】本実施形態の製造方法によって形成された
半導体装置は、図1(g)に示すように、第1及び第2
の下層側導電性部材は共通の1層目配線4により、第1
の上層側導電性部材は2層目配線9aにより、第2の上
層側導電性部材は3層目配線17aによりそれぞれ構成
されている。そして、2層目配線9aと1層目配線4と
は第1コンタクトホール7aにタングステンを埋め込ん
でなる第1プラグ8aを介して、3層目配線17aと1
層目配線4とは第2コンタクトホール7bにタングステ
ンを埋め込んでなる第2プラグ8aを介してそれぞれ接
続されている。その場合、第1,第2コンタクトホール
7a,7bは、同じ第2層間絶縁膜5を同時に開口させ
て形成するようにしている。すなわち、従来のごとく、
3層目配線と1層目配線とを接続するためのコンタクト
ホールと、2層目配線と1層目配線とを接続するための
コンタクトホールとを、個別に形成するのではなく、図
1(b)に示すように、両コンタクトホール7a,7b
を、同一のマスクを用いて一回の写真食刻工程で開口す
るため、コンタクトホール開口用マスクの枚数の削減
と、コンタクトホール開口のためのフォトリソグラフィ
ー工程やエッチング工程の削減とが可能となる。
As shown in FIG. 1 (g), the semiconductor device formed by the manufacturing method of the present embodiment has first and second semiconductor devices.
Are connected to the first conductive layer 4 by a common first-layer wiring 4.
The upper conductive member on the upper layer is constituted by the second-layer wiring 9a, and the second conductive member on the upper layer is constituted by the third-layer wiring 17a. The second-layer wiring 9a and the first-layer wiring 4 are connected to the third-layer wiring 17a and the first-layer wiring 17a through a first plug 8a in which tungsten is buried in the first contact hole 7a.
The second wiring 4 is connected to the second wiring 4 via a second plug 8a in which tungsten is embedded in the second contact hole 7b. In this case, the first and second contact holes 7a and 7b are formed by simultaneously opening the same second interlayer insulating film 5. That is, as before,
Instead of separately forming contact holes for connecting the third-layer wiring and the first-layer wiring and contact holes for connecting the second-layer wiring and the first-layer wiring, FIG. As shown in b), both contact holes 7a, 7b
Are formed in a single photolithography process using the same mask, so that the number of contact hole opening masks can be reduced, and the photolithography and etching processes for contact hole opening can be reduced. .

【0046】しかも、3層目配線17aと1層目配線4
とを接続するための第2コンタクトホール7bの深さ
は、2層目配線9aと1層目配線4とを接続するための
第1コンタクトホール7aの深さと同じである。すでに
述べたように、従来の製造方法では、例えば3層目配線
と1層目配線とを接続するコンタクトホールは、2つの
層間絶縁膜を貫通しているのでその深さが深くなり、し
かも高集積化のためにコンタクトホールの径が小さくな
ることで、アスペクト比が増大し、接続不良等の不具合
を招く虞れがあった。それに対し、本実施形態の製造方
法では、第2コンタクトホール7bの深さも第2層間絶
縁膜5の厚み分だけでよく、コンタクトホール径が微細
化された場合にも、アスペクト比の増大を招くことがな
い。例えば、コンタクトホールの径が0.4〜0.6μ
m程度になっても、第2層間絶縁膜5の厚みは1.8μ
mを越えることはなく(通常800nm程度)、アスペ
クト比は3以下になる。よって、プラグを構成する部材
の堆積不良に起因する接続不良等の不具合を有効に防止
することができ、信頼性の高い半導体装置の提供を図る
ことができる。
Moreover, the third layer wiring 17a and the first layer wiring 4
Is the same as the depth of the first contact hole 7a for connecting the second-layer wiring 9a and the first-layer wiring 4 to each other. As described above, in the conventional manufacturing method, for example, the contact hole connecting the third-layer wiring and the first-layer wiring penetrates the two interlayer insulating films, so that the contact hole has a large depth. When the diameter of the contact hole is reduced due to integration, the aspect ratio increases, and there is a possibility that a defect such as a connection failure may be caused. On the other hand, in the manufacturing method of the present embodiment, the depth of the second contact hole 7b is only required to be equal to the thickness of the second interlayer insulating film 5, and even when the diameter of the contact hole is reduced, the aspect ratio is increased. Nothing. For example, if the diameter of the contact hole is 0.4 to 0.6 μm
m, the thickness of the second interlayer insulating film 5 is 1.8 μm.
m (usually about 800 nm), and the aspect ratio becomes 3 or less. Therefore, it is possible to effectively prevent a failure such as a connection failure due to a deposition failure of a member constituting the plug, and to provide a highly reliable semiconductor device.

【0047】また、3層目配線17aと1層目配線4と
を接続するための第2コンタクトホール7bの深さが浅
くなることで第2コンタクトホール7bを開口させる際
に第2コンタクトホール7bの上端と下端とにおける水
平方向の位置ずれが小さくなる。したがって、1層目配
線4のパターンが微細な場合にも、第2コンタクトホー
ル7bの開口位置のずれに起因する3層目配線17aと
1層目配線4との間の接続不良を可及的に防止すること
ができる。
The depth of the second contact hole 7b for connecting the third-layer wiring 17a and the first-layer wiring 4 is reduced, so that the second contact hole 7b is opened when the second contact hole 7b is opened. , The horizontal position shift between the upper end and the lower end is reduced. Therefore, even when the pattern of the first-layer wiring 4 is fine, a connection failure between the third-layer wiring 17a and the first-layer wiring 4 due to the displacement of the opening position of the second contact hole 7b is possible. Can be prevented.

【0048】さらに、本実施形態では、第1,第2プラ
グ8a,8bがいずれも同じ1層目配線4に到達してい
るが、各プラグ8a,8bが接続される1層目配線の部
位が互いに電気的に分離絶縁されてもよい。特にこのよ
うな場合、3層目配線と1層目配線とを接続する第2コ
ンタクトホールを形成する際に、第2コンタクトホール
と1層目配線との位置合わせを考慮するだけでなく、第
2コンタクトホールが2層目配線−1層目配線間を接続
するプラグと干渉しないように考慮する必要がある。そ
の場合、従来のような個別に第1,第2コンタクトホー
ルを形成する方法では、各コンタクトホール形成用のマ
スク同士の位置ずれによって短絡の発生を招く虞れがあ
る。それに対し、本実施形態では、各コンタクトホール
7a,7bは同じフォトレジストマスクを用いて同時に
形成されるので、各プラグ8a,8b間におけるマスク
ずれに起因する干渉は発生することがない。一方、3層
目配線17aと2層目配線9aとは、サイドウォール1
4aによりセルアライメント的に分離絶縁されている。
以上のように、本実施形態の製造方法によって形成され
た半導体装置においては、電気的に接続されるべきでな
い各部材間の分離絶縁が確実に行なわれ、これによって
も信頼性が向上する。
Furthermore, in the present embodiment, the first and second plugs 8a and 8b all reach the same first-layer wiring 4, but the first-layer wiring to which the plugs 8a and 8b are connected is connected. May be electrically separated and insulated from each other. In particular, in such a case, when forming the second contact hole for connecting the third-layer wiring and the first-layer wiring, not only the alignment between the second contact hole and the first-layer wiring is taken into consideration, but also the second contact hole is formed. It is necessary to consider that the second contact hole does not interfere with the plug connecting between the second layer wiring and the first layer wiring. In this case, in the conventional method of individually forming the first and second contact holes, there is a possibility that a short circuit may occur due to a positional shift between the masks for forming the contact holes. On the other hand, in the present embodiment, since the contact holes 7a and 7b are formed simultaneously using the same photoresist mask, no interference occurs due to mask displacement between the plugs 8a and 8b. On the other hand, the third-layer wiring 17a and the second-layer wiring 9a are
4a separates and insulates in cell alignment.
As described above, in the semiconductor device formed by the manufacturing method of the present embodiment, the separation and insulation between the members that should not be electrically connected is reliably performed, and the reliability is also improved.

【0049】なお、第1の実施形態において、第1コン
タクトホール7aは1層目配線4と2層目配線9aとを
接続するコンタクトホールとしたが、第1コンタクトホ
ール7aはシリコン基板1内の不純物拡散層と2層目配
線9aとを接続するコンタクトホールとしてもよい。同
様に、第2コンタクトホール7bは、シリコン基板1内
の不純物拡散層と3層目配線17aとを接続するコンタ
クトホールとしてもよい。
In the first embodiment, the first contact hole 7a is a contact hole connecting the first-layer wiring 4 and the second-layer wiring 9a, but the first contact hole 7a is formed in the silicon substrate 1. It may be a contact hole for connecting the impurity diffusion layer and the second-layer wiring 9a. Similarly, the second contact hole 7b may be a contact hole for connecting the impurity diffusion layer in the silicon substrate 1 and the third-layer wiring 17a.

【0050】さらに、1層目配線4、2層目配線9a、
3層目配線17a、及び各プラグ8a,8bをいずれも
タングステンで構成したが、各部材をアルミニウム、モ
リブデン、または銅で構成しても、同様の効果を発揮す
ることができる。
Further, the first layer wiring 4, the second layer wiring 9a,
Although the third layer wiring 17a and each of the plugs 8a and 8b are made of tungsten, the same effect can be exerted even if each member is made of aluminum, molybdenum or copper.

【0051】(第2の実施形態) 次に、第2の実施形態の半導体装置の製造方法につい
て、図2(a)〜(g)を参照しながら説明する。
Second Embodiment Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0052】図2(a)〜(g)に示す工程は、上記図
1(a)〜(g)に示す工程と基本的に同じである。た
だし、本実施形態では、図2(a)に示す工程で、図1
(a)に示すような1層目配線4と半導体基板とを接続
するコンタクトホール3は形成されていない。そして、
1層目配線4は2つの部分4a,4bに分離されてい
る。
The steps shown in FIGS. 2A to 2G are basically the same as the steps shown in FIGS. 1A to 1G. However, in the present embodiment, in the process shown in FIG.
The contact hole 3 for connecting the first layer wiring 4 and the semiconductor substrate as shown in FIG. And
The first layer wiring 4 is separated into two parts 4a and 4b.

【0053】そして、図2(b)に示す工程で、各第
1,第2コンタクトホール7a,7bは、それぞれ1層
目配線の各部分4a,4bにそれぞれ到達するように形
成される。
Then, in the step shown in FIG. 2B, the first and second contact holes 7a, 7b are formed so as to reach the respective portions 4a, 4b of the first-layer wiring.

【0054】以下の工程は上記第1の実施形態と同様で
あるので、説明を省略する。
The following steps are the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0055】最終的に、本実施形態の製造方法によって
形成される半導体装置においては、図2(g)に示すよ
うに、2層目配線9aと1層目配線4の部材4aとが第
1プラグ8aを介して接続され、3層目配線17aと1
層目配線4の部材4bとが第2プラグ8bを介して接続
されている。また、1層目配線の各部材4a,4bはシ
リコン基板1内の不純物拡散層に接続されていない。こ
のような1層目配線は、レイアウト上必要となることが
あるが、斯かる場合にも、上記第1の実施形態と同様の
効果が得られる。
Finally, in the semiconductor device formed by the manufacturing method of this embodiment, as shown in FIG. 2 (g), the second-layer wiring 9a and the member 4a of the first-layer wiring 4 Connected via a plug 8a, the third-layer wirings 17a and 1
The member 4b of the layer wiring 4 is connected via the second plug 8b. Further, the respective members 4a and 4b of the first layer wiring are not connected to the impurity diffusion layers in the silicon substrate 1. Such a first-layer wiring may be necessary in layout, but in such a case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0056】なお、本実施形態においても、上記第1の
実施形態と同様に、1層目配線4、2層目配線9a、3
層目配線17a、及び各プラグ8a,8bをいずれもタ
ングステンで構成したが、各部材をアルミニウム、モリ
ブデン、または銅で構成しても、同様の効果を発揮する
ことができる。
In this embodiment, as in the first embodiment, the first layer wiring 4, the second layer wiring 9a,
Although the layer wiring 17a and each of the plugs 8a and 8b are made of tungsten, the same effect can be obtained even if each member is made of aluminum, molybdenum, or copper.

【0057】(第3の実施形態) 次に、第3の実施形態の半導体装置及びその製造法につ
いて、図3(a)〜(j)を参照しながら説明する。
Third Embodiment Next, a semiconductor device according to a third embodiment and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS.

【0058】まず、図3(a)に示す工程では、単結晶
のシリコン基板21上にシリコン酸化膜からなる第1層
間絶縁膜22を堆積する。その後、第1層間絶縁膜22
の上にフォトレジストマスク(図示せず)を形成し、こ
のフォトレジストマスクを用いて、写真食刻法により、
第1層間絶縁膜22の一部にシリコン基板の3つの不純
物拡散層に到達する3つのコンタクトホール27a,2
7b,27cを同時に開口する。なお、各不純物拡散層
は図示されていないが、各々シリコン基板21の表面付
近の個別の位置に形成されかつ互いに電気的に絶縁され
ている。本実施形態では、シリコン基板21内の各不純
物拡散層が半導体基板上に形成された第1〜第3の下層
側導電性部材である。
First, in a step shown in FIG. 3A, a first interlayer insulating film 22 made of a silicon oxide film is deposited on a single crystal silicon substrate 21. After that, the first interlayer insulating film 22
A photoresist mask (not shown) is formed on the substrate, and using this photoresist mask,
Three contact holes 27a, 2 reaching the three impurity diffusion layers of the silicon substrate in a part of the first interlayer insulating film 22
7b and 27c are simultaneously opened. Although not shown, each impurity diffusion layer is formed at an individual position near the surface of the silicon substrate 21 and is electrically insulated from each other. In the present embodiment, each impurity diffusion layer in the silicon substrate 21 is the first to third lower conductive members formed on the semiconductor substrate.

【0059】図3(b)に示す工程では、まず、CVD
法によりタングステンを基板の全面上に堆積する。すな
わち、第1〜第3コンタクトホール27a〜27cをタ
ングステンで埋めて第1〜第3プラグ28a〜28cを
形成すると同時に、各プラグ28a〜28c及び第1層
間絶縁膜22の上に第1の導電膜であるタングステン膜
29を形成する。さらに、タングステン膜29の上にシ
リコン酸化膜30を堆積し、このシリコン酸化膜30の
上に、第1プラグ28a及びその周囲の領域を覆うフォ
トレジストマスクFr2を形成する。
In the step shown in FIG. 3B, first, the CVD
Tungsten is deposited on the entire surface of the substrate by a method. That is, the first to third plugs 28a to 28c are formed by filling the first to third contact holes 27a to 27c with tungsten, and at the same time, the first conductive film is formed on the plugs 28a to 28c and the first interlayer insulating film 22. A tungsten film 29 as a film is formed. Further, a silicon oxide film 30 is deposited on the tungsten film 29, and a photoresist mask Fr2 is formed on the silicon oxide film 30 to cover the first plug 28a and its surrounding area.

【0060】図3(c)に示す工程では、フォトレジス
トマスクFr2を用いて、シリコン酸化膜30及びタング
ステン膜29をパターニングして、第1プラグ28aに
接続される第1の上層側導電性部材である1層目配線2
9aと上面保護膜30aとを形成すると共に、第2,第
3コンタクトホール27b,27c内の各プラグ28
b,28cを残して、第2,第3プラグ28b,28c
の上面を露出させる。
In the step shown in FIG. 3C, the silicon oxide film 30 and the tungsten film 29 are patterned by using a photoresist mask Fr2 to form a first upper conductive member connected to the first plug 28a. First layer wiring 2
9a and the upper surface protection film 30a, and each plug 28 in the second and third contact holes 27b and 27c.
b, 28c, leaving the second and third plugs 28b, 28c
To expose the upper surface of the

【0061】図3(d)に示す工程では、CVD法によ
り、基板の全面上にサイドウォール形成用のシリコン酸
化膜34を堆積する。
In the step shown in FIG. 3D, a silicon oxide film 34 for forming a sidewall is deposited on the entire surface of the substrate by the CVD method.

【0062】図3(e)に示す工程では、異方性エッチ
ングによりシリコン酸化膜34をエッチバックして、第
2,第3プラグ28b,28cの表面を露出させると同
時に、1層目配線29a及び上面保護膜30aの側面上
にサイドウォール34aを形成する。
In the step shown in FIG. 3E, the silicon oxide film 34 is etched back by anisotropic etching to expose the surfaces of the second and third plugs 28b and 28c, and at the same time, the first layer wiring 29a is formed. Then, a sidewall 34a is formed on the side surface of the upper surface protective film 30a.

【0063】図3(f)に示す工程では、CVD法によ
り基板の全面上に第2の導電膜であるタングステン膜3
7を堆積する。
In the step shown in FIG. 3F, a tungsten film 3 as a second conductive film is formed on the entire surface of the substrate by a CVD method.
7 is deposited.

【0064】図3(g)に示す工程では、まず、写真食
刻法により、タングステン膜37をパターニングして、
第2プラグ28bに接続される第2の上層側導電性部材
となる3層目配線37aと、第3プラグ28cに接続さ
れる中間導電性部材である中間配線37bとを形成す
る。そして、基板の全面上にボロン及びリンをドープし
たシリコン酸化膜(BPSG膜)からなる第2層間絶縁
膜38を堆積する。
In the step shown in FIG. 3G, first, the tungsten film 37 is patterned by photolithography.
A third-layer wiring 37a as a second upper-layer conductive member connected to the second plug 28b and an intermediate wiring 37b as an intermediate conductive member connected to the third plug 28c are formed. Then, a second interlayer insulating film 38 made of a silicon oxide film (BPSG film) doped with boron and phosphorus is deposited on the entire surface of the substrate.

【0065】図3(h)に示す工程では、第2層間絶縁
膜38をリフローさせて平坦化した後、第2層間絶縁膜
38の一部に、第3プラグ28cの上の中間配線37b
に到達する第4コンタクトホール39を形成する。
In the step shown in FIG. 3H, after the second interlayer insulating film 38 is reflowed and flattened, the intermediate wiring 37b on the third plug 28c is partially added to the second interlayer insulating film 38.
Is formed.

【0066】図3(i)に示す工程では、基板の全面上
にタングステンを堆積し、第4コンタクトホール39内
にタングステンを埋め込んでなる第4プラグ40を形成
すると同時に、第2層間絶縁膜38の上に第3の導電膜
であるタングステン膜41を形成する。
In the step shown in FIG. 3I, tungsten is deposited on the entire surface of the substrate to form a fourth plug 40 in which tungsten is buried in the fourth contact hole 39, and at the same time, the second interlayer insulating film 38 is formed. A tungsten film 41, which is a third conductive film, is formed thereon.

【0067】図3(j)に示す工程では、タングステン
膜41をパターニングして、第4プラグ40、中間配線
37b及び第3プラグ28cを介してシリコン基板21
の不純物拡散層(第3の下層側導電性部材)に接続され
る3層目配線41aを形成する。
In the step shown in FIG. 3 (j), the tungsten film 41 is patterned to form the silicon substrate 21 through the fourth plug 40, the intermediate wiring 37b and the third plug 28c.
A third-layer wiring 41a connected to the impurity diffusion layer (third lower conductive member) is formed.

【0068】本実施形態においても、1層目配線29a
(第1の上層側導電性部材)とシリコン基板21上の不
純物拡散層(第1の下層側導電性部材)とを接続するた
めの第1コンタクトホール27aと、2層目配線37a
(第2の上層側導電性部材)とシリコン基板21上の不
純物拡散層(第2の下層側導電性部材)とを接続するた
めの第2コンタクトホール27bとを、写真食刻法によ
り同一のマスクを用いて同時に開口するため、コンタク
トホール開口用マスクの枚数の削減と、コンタクトホー
ル開口のための写真食刻工程の削減が可能となる。
Also in this embodiment, the first-layer wiring 29a
A first contact hole 27a for connecting the (first upper conductive member) and the impurity diffusion layer (first lower conductive member) on the silicon substrate 21, and a second wiring 37a
The second contact hole 27b for connecting the (second upper conductive member) and the impurity diffusion layer (second lower conductive member) on the silicon substrate 21 is made the same by photolithography. Since the openings are formed simultaneously using the mask, the number of masks for opening the contact holes can be reduced, and the photolithography process for opening the contact holes can be reduced.

【0069】加えて、本実施形態では、2層目配線37
aと同じ配線層内に第3プラグ28cに接続される中間
配線37bを形成しておき、3層目配線41a(第3の
上層側導電性部材)とシリコン基板21上の不純物拡散
層(第3の下層側導電性部材)とを、第3プラグ28
c,中間配線37b及び第4プラグ40を介して接続す
るようにしている。言い換えると、3層目配線41aと
シリコン基板21上の不純物拡散層とを接続するための
コンタクトホールを、第3コンタクトホール27cと第
4コンタクトホール39とに分けて開口している。した
がって、第1,第2層間絶縁膜22,38を一度に開口
する場合のようなアスペクト比の増大を招くことがな
く、タングステン等の堆積不良に起因する接続不良を有
効に防止することができ、特に3層以上の多層配線構造
を有する半導体装置においても、信頼性の向上を図るこ
とができる。
In addition, in the present embodiment, the second layer wiring 37
The intermediate wiring 37b connected to the third plug 28c is formed in the same wiring layer as the wiring a, and the third wiring 41a (third upper conductive member) and the impurity diffusion layer (the 3 lower conductive member) and the third plug 28
c, via the intermediate wiring 37b and the fourth plug 40. In other words, a contact hole for connecting the third-layer wiring 41a and the impurity diffusion layer on the silicon substrate 21 is opened separately into the third contact hole 27c and the fourth contact hole 39. Therefore, an increase in the aspect ratio unlike the case where the first and second interlayer insulating films 22 and 38 are simultaneously opened is not caused, and a connection failure due to a deposition failure of tungsten or the like can be effectively prevented. In particular, the reliability can be improved even in a semiconductor device having a multilayer wiring structure of three or more layers.

【0070】なお、第3の実施形態において、中間配線
37bは、1層目配線29aを形成する際に、同時に形
成してもよい。その場合、上面保護膜とサイドウォール
も同時に形成されるが、第2層間絶縁膜38によってさ
らにその上が覆われるので、本実施形態の製造工程と基
本的には変わらない。
In the third embodiment, the intermediate wiring 37b may be formed simultaneously with the formation of the first-layer wiring 29a. In this case, the upper surface protective film and the side wall are also formed at the same time, but the upper portion is further covered by the second interlayer insulating film 38, so that there is basically no difference from the manufacturing process of the present embodiment.

【0071】また、各配線29a,37a,37b,4
1aや、各プラグ28a〜28c,40を、本実施形態
におけるタングステンの代わりにアルミニウム、モリブ
デン又は銅で構成してもよい。
The wirings 29a, 37a, 37b, 4
The plug 1a and each of the plugs 28a to 28c, 40 may be made of aluminum, molybdenum, or copper instead of tungsten in the present embodiment.

【0072】(第4の実施形態) 次に、第4の実施形態について、図4(a)〜(j)を
参照しながら説明する。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS.

【0073】本実施形態においても、上記第3の実施形
態と同様に、シリコン基板21上には、第1〜第3下層
側導電性部材である3つの不純物拡散層が形成されてい
る。そして、図4(a)〜(e)に示す工程で、すでに
説明した図3(a)〜(e)に示す工程と同じ処理を行
なう。
In this embodiment, three impurity diffusion layers as first to third lower conductive members are formed on the silicon substrate 21 as in the third embodiment. Then, in the steps shown in FIGS. 4A to 4E, the same processing as the steps shown in FIGS. 3A to 3E already described is performed.

【0074】しかる後、図4(f)に示す工程で、基板
の全面上にタングステン膜37とシリコン酸化膜45と
を順次堆積する。
Thereafter, in a step shown in FIG. 4F, a tungsten film 37 and a silicon oxide film 45 are sequentially deposited on the entire surface of the substrate.

【0075】次に、図4(g)に示す工程で、タングス
テン膜37とシリコン酸化膜45とをパターニングし
て、第2プラグ28bに接続される2層目配線37aと
上面保護膜45aとを形成すると同時に、第3プラグ2
8cの上面を露出させる。
Next, in the step shown in FIG. 4G, the tungsten film 37 and the silicon oxide film 45 are patterned to form a second-layer wiring 37a connected to the second plug 28b and an upper surface protection film 45a. At the same time as forming, the third plug 2
8c is exposed.

【0076】次に、図4(h)に示す工程で、基板の全
面上にサイドウォール形成用シリコン酸化膜(図示せ
ず)を堆積し、このシリコン酸化膜をエッチバックし
て、2層目配線37aと上面保護膜45aとの側面上に
サイドウォール46aを形成する。この時点でも第3プ
ラグ28cの上面を露出させておく。
Next, in a step shown in FIG. 4H, a silicon oxide film for sidewall formation (not shown) is deposited on the entire surface of the substrate, and this silicon oxide film is etched back to form a second layer. A sidewall 46a is formed on a side surface between the wiring 37a and the upper surface protection film 45a. At this time, the upper surface of the third plug 28c is exposed.

【0077】次に、図4(i)に示す工程で、基板の全
面上にタングステン膜47を堆積し、図4(j)に示す
工程で、タングステン膜47をパターニングして、第3
プラグ28cに接続される3層目配線47aを形成す
る。
Next, in a step shown in FIG. 4I, a tungsten film 47 is deposited on the entire surface of the substrate, and in a step shown in FIG.
A third-layer wiring 47a connected to the plug 28c is formed.

【0078】本実施形態では、上記第3の実施形態に比
べ、図3(h)に示す第4コンタクトホール39を形成
する工程が不要となり、さらにマスクの枚数の削減と、
写真食刻工程の削減とが可能になる。
In the present embodiment, the step of forming the fourth contact hole 39 shown in FIG. 3H is not required as compared with the third embodiment, and the number of masks can be further reduced.
The photolithography process can be reduced.

【0079】また、3層目配線47a(第3の上層側導
電性部材)とシリコン基板21上の不純物拡散層(第3
の下層側導電性部材)とが、第3プラグ28cのみを介
して接続されているので、上述の理由によって信頼性も
さらに向上する。
The third wiring 47a (third upper conductive member) and the impurity diffusion layer (third upper layer) on the silicon substrate 21 are formed.
(The lower conductive member) is connected only through the third plug 28c, so that the reliability is further improved for the above-described reason.

【0080】(第5の実施形態) 次に、第5の実施形態について、図5(a)〜(g)を
参照しながら説明する。図5(a)〜(g)には、DR
AMのメモリセル領域Rmem と周辺回路領域Rper とに
分けて、断面形状が表示されている。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (g) show the DR
The sectional shape is displayed separately for the AM memory cell region Rmem and the peripheral circuit region Rper.

【0081】まず、図5(a)に示す工程で、シリコン
基板51上に、厚みが10nm程度のゲート酸化膜を介
して、厚みが250nm程度のn型不純物を含むポリシ
リコン膜からなるワード線55を形成する。ただし、1
本のワード線55は、多数の活性領域及び各活性領域間
の素子分離に跨って形成されており、活性領域上ではゲ
ート絶縁膜上のゲート電極として機能するものである。
また、各ゲート電極の上部には上面保護膜が形成され、
各ゲート電極の側方にはサイドウォールや分離絶縁膜が
形成されている。図5(a)には、これらのすべての絶
縁膜がシリコン酸化膜層54として表示されている。そ
して、図5(a)には図示しないが、ゲート電極,シリ
コン基板内に形成された不純物拡散層(ソース・ドレイ
ン領域)からなるMOSトランジスタが形成されてい
る。そして、このように形成されたシリコン酸化膜層5
4の上に、厚みが500nm程度のCVDシリコン酸化
膜からなる第1層間絶縁膜56を形成する。
First, in the step shown in FIG. 5A, a word line made of a polysilicon film containing an n-type impurity having a thickness of about 250 nm is formed on a silicon substrate 51 via a gate oxide film having a thickness of about 10 nm. 55 are formed. However, 1
The word line 55 is formed over a number of active regions and element isolation between the active regions, and functions as a gate electrode on a gate insulating film on the active region.
In addition, an upper surface protective film is formed on each gate electrode,
Side walls and isolation insulating films are formed on the sides of each gate electrode. In FIG. 5A, all of these insulating films are shown as silicon oxide film layers 54. Although not shown in FIG. 5A, a MOS transistor including a gate electrode and an impurity diffusion layer (source / drain region) formed in a silicon substrate is formed. Then, the silicon oxide film layer 5 thus formed is formed.
A first interlayer insulating film 56 made of a CVD silicon oxide film having a thickness of about 500 nm is formed on the substrate 4.

【0082】次に、図5(b)に示す工程で、写真食刻
法により、同じフォトレジストマスクを用いて、第1層
間絶縁膜56及びシリコン酸化膜層54の一部に、メモ
リセル領域Rmem におけるシリコン基板51の2つの不
純物拡散層(第1及び第2の下層側導電性部材)に到達
する0.3〜0.4μm程度の径を有する第1,第2コ
ンタクトホール57a,57bと、周辺回路領域Rper
におけるシリコン基板51上の不純物拡散層(第3の下
層側導電性部材)に到達する0.3〜0.4μm程度の
径を有する第3コンタクトホール57cとを同時に開口
する。
Next, in a step shown in FIG. 5B, a memory cell region is formed in a part of the first interlayer insulating film 56 and the silicon oxide film layer 54 by photolithography using the same photoresist mask. First and second contact holes 57a and 57b having a diameter of about 0.3 to 0.4 μm reaching two impurity diffusion layers (first and second lower conductive members) of the silicon substrate 51 in Rmem; , Peripheral circuit region Rper
And a third contact hole 57c having a diameter of about 0.3 to 0.4 μm reaching the impurity diffusion layer (third lower conductive member) on the silicon substrate 51 in FIG.

【0083】次に、図5(c)に示す工程では、まず、
第1〜第3コンタクトホール57a〜57c内及び第1
層間絶縁膜56の上にn型不純物を含むポリシリコンと
タングステンシリサイドとを堆積し、第1〜第3コンタ
クトホール57a〜57c内に第1〜第3プラグ58a
〜58cを形成すると同時に、第1層間絶縁膜56の上
に厚みが200〜300nm程度の積層膜59(第1の
導電膜)を堆積する。さらに、積層膜59の上に厚みが
300〜400nm程度のシリコン酸化膜60を堆積
し、シリコン酸化膜60の上に、第1,第3コンタクト
ホール57a,57cとその周辺領域とを覆うフォトレ
ジストマスクFr3,Fr4を形成する。
Next, in the step shown in FIG.
In the first to third contact holes 57a to 57c and in the first
Polysilicon containing n-type impurities and tungsten silicide are deposited on the interlayer insulating film 56, and first to third plugs 58a are formed in the first to third contact holes 57a to 57c.
At the same time as forming the layers 58c, a laminated film 59 (first conductive film) having a thickness of about 200 to 300 nm is deposited on the first interlayer insulating film 56. Further, a silicon oxide film 60 having a thickness of about 300 to 400 nm is deposited on the laminated film 59, and a photoresist covering the first and third contact holes 57a and 57c and its peripheral region is formed on the silicon oxide film 60. The masks Fr3 and Fr4 are formed.

【0084】次に、図5(d)に示す工程では、写真食
刻法により、上記フォトレジストマスクFr3,Fr4を用
いてシリコン酸化膜60及び積層膜59をパターニング
し、メモリセル領域Rmem 内の第1プラグ58aに接続
されるビット線59a(第1の上層側導電性部材)及び
上面保護膜60aと、周辺回路領域Rper 内の第3プラ
グ58cに接続されるビット線59b及び上面保護膜6
0bとを形成する。そのとき、第2プラグ58b及びそ
の周囲の第1層間絶縁膜56の上の積層膜59は除去
し、第2プラグ58bの上面を露出させる。
Next, in the step shown in FIG. 5D, the silicon oxide film 60 and the laminated film 59 are patterned by the photo-etching method using the above-mentioned photoresist masks Fr3 and Fr4. Bit line 59a (first upper conductive member) and upper protective film 60a connected to first plug 58a, and bit line 59b and upper protective film 6 connected to third plug 58c in peripheral circuit region Rper.
0b. At this time, the laminated film 59 on the second plug 58b and the surrounding first interlayer insulating film 56 is removed, and the upper surface of the second plug 58b is exposed.

【0085】次に、図5(e)に示す工程では、基板の
全面上にシリコン酸化膜を堆積した後、このシリコン酸
化膜をエッチバックして、各ビット線59a,59b及
び各上面保護膜60a,60bの側面上にサイドウォー
ル64a,64bをそれぞれ形成する。
Next, in the step shown in FIG. 5E, after depositing a silicon oxide film on the entire surface of the substrate, this silicon oxide film is etched back to form each bit line 59a, 59b and each upper surface protective film. Sidewalls 64a and 64b are formed on the side surfaces of 60a and 60b, respectively.

【0086】次に、図5(f)に示す工程では、基板の
全面上にタングステンシリサイド膜65を形成する。そ
の後、タングステンシリサイド膜65の上に第2プラグ
58bとその周囲とを覆うフォトレジストマスクFr5を
形成する。
Next, in a step shown in FIG. 5F, a tungsten silicide film 65 is formed on the entire surface of the substrate. After that, a photoresist mask Fr5 is formed on the tungsten silicide film 65 to cover the second plug 58b and its surroundings.

【0087】次に、図5(g)に示す工程では、フォト
レジストマスクFr5を用いて、タングステンシリサイド
膜65をパターニングして、第2プラグ58bに接続さ
れる厚みが500〜600nm程度の電荷蓄積電極65
aを形成する。その後、シリコン窒化膜及びシリコン酸
化膜からなる容量絶縁膜66と、n型不純物を含むポリ
シリコン膜からなる厚みが100〜200nm程度のプ
レート電極67とを順次形成する。
Next, in the step shown in FIG. 5 (g), the tungsten silicide film 65 is patterned using a photoresist mask Fr5, so that the charge stored in the thickness connected to the second plug 58b is about 500 to 600 nm. Electrode 65
a is formed. Thereafter, a capacitance insulating film 66 made of a silicon nitride film and a silicon oxide film, and a plate electrode 67 made of a polysilicon film containing an n-type impurity and having a thickness of about 100 to 200 nm are sequentially formed.

【0088】その後の工程は省略するが、さらに第3層
間絶縁膜等を介して上層配線等を形成する。
Although subsequent steps are omitted, an upper layer wiring and the like are further formed via a third interlayer insulating film and the like.

【0089】本実施形態の製造方法においても、ビット
線59a,59bとシリコン基板51上の不純物拡散層
とを接続するための第1,第3コンタクトホール57
a,57cと、メモリセルの電荷蓄積電極65aとシリ
コン基板51上の不純物拡散層とを接続するための第2
コンタクトホール57bとを、同一のフォトレジストマ
スクを用いて、写真食刻法で同時に開口するため、コン
タクトホールを開口するためのマスク枚数の削減と、コ
ンタクトホール開口のための写真食刻工程の削減とが可
能となる。
In the manufacturing method of this embodiment, the first and third contact holes 57 for connecting the bit lines 59a and 59b to the impurity diffusion layers on the silicon substrate 51 are also provided.
a, 57c, and a second connection between the charge storage electrode 65a of the memory cell and the impurity diffusion layer on the silicon substrate 51.
Since the contact holes 57b are simultaneously opened by the photolithography method using the same photoresist mask, the number of masks for opening the contact holes is reduced, and the photolithography process for opening the contact holes is reduced. It becomes possible.

【0090】しかも、上記従来の図6(a)〜(h)に
示す製造方法と比較して、以下の利点が得られる。
In addition, the following advantages can be obtained as compared with the conventional manufacturing method shown in FIGS. 6 (a) to 6 (h).

【0091】第1に、従来の製造方法では、電荷蓄積電
極112aとシリコン基板101の不純物拡散層とを接
続するための第2コンタクトホール107bの深さは、
図6(e)に示すように、シリコン酸化膜層104と第
1層間絶縁膜106と第2層間絶縁膜110との厚みを
合計した値H2(深さ2μm程度)であるが、本実施形
態における第2コンタクトホール57bの深さはシリコ
ン酸化膜層54と第1層間絶縁膜56との厚みの合計に
等しい値H1(深さ1.5〜1.6ミクロン程度)とな
る。つまり、本実施形態では、従来の製造方法よりも、
図6(e)に示す第2層間絶縁膜110の厚み分だけ第
2コンタクトホール57bが浅くなる。したがって、第
2コンタクトホール57bのアスペクト比が低減され、
本実施形態の製造方法によって製造される半導体装置の
接続不良等を有効に防止することができ、信頼性の向上
を図ることができる。
First, in the conventional manufacturing method, the depth of the second contact hole 107b for connecting the charge storage electrode 112a and the impurity diffusion layer of the silicon substrate 101 is
As shown in FIG. 6E, the total thickness of the silicon oxide film layer 104, the first interlayer insulating film 106, and the second interlayer insulating film 110 is H2 (about 2 μm in depth). Has a value H1 (about 1.5 to 1.6 microns in depth) equal to the sum of the thicknesses of the silicon oxide film layer 54 and the first interlayer insulating film 56. That is, in the present embodiment, compared to the conventional manufacturing method,
The second contact hole 57b becomes shallower by the thickness of the second interlayer insulating film 110 shown in FIG. Therefore, the aspect ratio of the second contact hole 57b is reduced,
A connection failure or the like of a semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present embodiment can be effectively prevented, and reliability can be improved.

【0092】第2に、図5(g)に示すように、メモリ
セル領域Rmem 内のプレート電極114の上面と周辺回
路領域Rper 内のビット線59の下面との高さの差、つ
まりいわゆる絶対段差量H3が、図6(h)に示す従来
のDRAMにおける絶対段差量H4よりも小さくなる。
これは、本実施形態では電荷蓄積電極65aとビット線
59との下端が同じ高さ位置(第1層間絶縁膜56の
上)にあるからである。図8(a),(b)は、絶対段
差量H4を有する従来のDRAMと絶対段差量H3を有
する本実施形態に係るDRAMとの構造を比較する図で
ある。従来のDRAMでは、メモリセル領域Rmem と周
辺回路領域Rper との間の段差領域Rstにおいて、傾斜
が急なために上層配線の断線が生じやすいという問題が
あったが、本実施形態のDRAMでは、段差領域Rstに
おける傾斜がなだらかとなるので、上層配線の断線が生
じる確率は極めて小さくなる。つまり、信頼性の向上を
図ることができる。
Second, as shown in FIG. 5G, the difference in height between the upper surface of the plate electrode 114 in the memory cell region Rmem and the lower surface of the bit line 59 in the peripheral circuit region Rper, that is, the so-called absolute The level difference H3 is smaller than the absolute level difference H4 in the conventional DRAM shown in FIG.
This is because, in the present embodiment, the lower ends of the charge storage electrode 65a and the bit line 59 are at the same height position (on the first interlayer insulating film 56). FIGS. 8A and 8B are diagrams comparing the structure of the conventional DRAM having the absolute step H4 and the structure of the DRAM according to the present embodiment having the absolute step H3. In the conventional DRAM, there is a problem that the upper wiring is easily disconnected due to the steep inclination in the step region Rst between the memory cell region Rmem and the peripheral circuit region Rper. However, in the DRAM of this embodiment, Since the slope in the step region Rst becomes gentle, the probability of occurrence of disconnection of the upper layer wiring becomes extremely small. That is, the reliability can be improved.

【0093】また、電荷蓄積電極65aの厚みを大きく
しても基板全体の段差の増大が抑制されるので、半導体
装置の種類や構造に応じて電荷蓄積電極65aの形状を
変更しうる余裕つまり設計の自由度が拡大する。すなわ
ち、半導体装置の高集積化に十分対応することができ
る。
Further, even if the thickness of the charge storage electrode 65a is increased, an increase in the level difference of the entire substrate is suppressed, so that there is a margin for changing the shape of the charge storage electrode 65a according to the type and structure of the semiconductor device, that is, design. The degree of freedom is increased. That is, it is possible to sufficiently cope with high integration of a semiconductor device.

【0094】(その他の形態) 第5の実施形態においては、ワード線55をn型不純物
を含むポリシリコン膜で構成したが、ワード線55を、
モリブデン膜、タングステン膜、チタン膜、白金膜、モ
リブデンシリサイド膜,チタンシリサイド膜,白金シリ
サイド膜等の単層膜や、モリブデンシリサイド膜,チタ
ンシリサイド膜もしくは白金シリサイド膜とn型不純物
を含むポリシリコン膜との積層膜で構成してもよい。
(Other Embodiments) In the fifth embodiment, the word line 55 is formed of a polysilicon film containing an n-type impurity.
Monolayer films such as molybdenum film, tungsten film, titanium film, platinum film, molybdenum silicide film, titanium silicide film, platinum silicide film, etc., and molybdenum silicide film, titanium silicide film or platinum silicide film and polysilicon film containing n-type impurity And a laminated film of the above.

【0095】また、各プラグ58a〜58cやビット線
59a,59bは、n型不純物を含むポリシリコンとタ
ングステンシリサイドとの積層膜で構成したが、n型不
純物を含むポリシリコン膜、タングステン膜、モリブデ
ン膜、チタン膜、白金膜、モリブデンシリサイド膜,チ
タンシリサイド膜,白金シリサイド膜等の単層膜や、モ
リブデンシリサイド膜,チタンシリサイド膜もしくは白
金シリサイド膜とn型不純物を含むポリシリコン膜との
積層膜で構成してもよい。
The plugs 58a to 58c and the bit lines 59a and 59b are formed of a laminated film of polysilicon containing n-type impurities and tungsten silicide, but a polysilicon film containing n-type impurities, a tungsten film, a molybdenum Film, a titanium film, a platinum film, a molybdenum silicide film, a titanium silicide film, a single layer film such as a platinum silicide film, or a laminated film of a molybdenum silicide film, a titanium silicide film or a platinum silicide film and a polysilicon film containing an n-type impurity. May be configured.

【0096】また、電荷蓄積電極65aは、タングステ
ンシリサイド膜で構成したが、n型不純物を含むポリシ
リコン膜、チタンシリサイド膜、モリブデンシリサイド
膜、タングステン等の単層膜や、n型不純物を含むポリ
シリコン膜と白金膜とタンタル膜との積層膜で構成して
もよい。
Although the charge storage electrode 65a is formed of a tungsten silicide film, a single-layer film such as a polysilicon film containing an n-type impurity, a titanium silicide film, a molybdenum silicide film, tungsten, or a poly-silicon film containing an n-type impurity is used. It may be composed of a laminated film of a silicon film, a platinum film and a tantalum film.

【0097】また、容量絶縁膜66は、シリコン窒化膜
とシリコン酸化膜との積層膜で構成したが、タンタル酸
化膜、チタン酸ストロンチウム膜、バリウムを添加した
チタン酸ストロンチウム膜、鉛とジルコニウムとチタン
を含む酸化物(PZT)膜、鉛とランタンとジルコニウ
ムとチタンを含む酸化物(PLZT)膜等の単層膜や、
タンタル酸化膜とシリコン酸化膜との積層膜で構成して
もよい。
The capacitor insulating film 66 is formed of a laminated film of a silicon nitride film and a silicon oxide film. However, a tantalum oxide film, a strontium titanate film, a strontium titanate film to which barium is added, a lead, zirconium and titanium A single-layer film such as an oxide (PZT) film containing oxygen, an oxide (PLZT) film containing lead, lanthanum, zirconium, and titanium;
It may be composed of a laminated film of a tantalum oxide film and a silicon oxide film.

【0098】さらに、プレート電極67は、n型不純物
を含むポリシリコン膜で構成したが、窒化チタン膜、タ
ングステン膜、タングステンシリサイド膜、モリブデン
膜、モリブデンシリサイド膜等で構成してもよい。
Further, the plate electrode 67 is formed of a polysilicon film containing an n-type impurity, but may be formed of a titanium nitride film, a tungsten film, a tungsten silicide film, a molybdenum film, a molybdenum silicide film, or the like.

【0099】本発明の第1及び第2の下層側導電性部材
は、互いにまったく同じ高さ位置になくてもよい。例え
ば第1の下層側導電性部材がMOSトランジスタのゲー
ト電極であり、第2の下層側導電性部材がMOSトラン
ジスタのソース・ドレイン引き出し電極であるような場
合にも、両者の高さ位置が略等しいので、上記各実施形
態と同様の効果を発揮することができる。また、この場
合、第1下層側導電性部材であるゲート電極は半導体基
板の不純物拡散層には接続されておらず、第2下層側導
電性部材である引き出し電極は半導体基板の不純物拡散
層に接続されているが、このような形態においても本発
明を実現することができる。
The first and second lower conductive members of the present invention do not have to be at exactly the same height. For example, when the first lower-layer conductive member is a gate electrode of a MOS transistor and the second lower-layer conductive member is a source / drain lead electrode of a MOS transistor, the height positions of both are substantially the same. Since they are equal, the same effects as in the above embodiments can be exerted. In this case, the gate electrode serving as the first lower conductive member is not connected to the impurity diffusion layer of the semiconductor substrate, and the lead electrode serving as the second lower conductive member is connected to the impurity diffusion layer of the semiconductor substrate. Although connected, the present invention can be realized in such a form.

【0100】[0100]

【発明の効果】本発明の第1の半導体装置の製造方法に
よれば、共通の第1の絶縁膜に第1及び第2の下層側導
電性部材に到達する第1,第2の接続孔を開口し、各接
続孔内に第1,第2の埋め込み層を形成した後、第1の
埋め込み層は露出させた状態で第2の埋め込み層に接続
される第1の上層側導電性部材と上面保護膜とサイドウ
ォールとを形成しておき、その後に、第2の埋め込み層
に接続される第2の上層側導電性部材を形成するように
したので、多層配線構造を有しながら、各接続孔を形成
するためのマスクの枚数や工程数の低減による製造コス
トの低減と、電気的な接続不良や短絡の防止による信頼
性の高い半導体装置の製造とを図ることができる。
According to the first method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
According to this, the first and second connection holes reaching the first and second lower conductive members are opened in the common first insulating film, and the first and second buried layers are formed in the respective connection holes. After forming the first buried layer, a first upper conductive member, an upper surface protective film, and a side wall connected to the second buried layer are formed in a state where the first buried layer is exposed. Since the second upper conductive member connected to the second buried layer is formed, the number of masks and the number of steps for forming each connection hole can be reduced while having a multilayer wiring structure. It is possible to reduce the manufacturing cost and manufacture a highly reliable semiconductor device by preventing electrical connection failure and short circuit.

【0101】本発明の第2の半導体装置の製造方法によ
れば、DRAMのビット線と電荷蓄積電極とを形成する
際に、請求項1等の第1,第2の上層側導電性部材を形
成するためのステップ同様のステップを行なうようにし
たので、請求項1等の効果に加え、電荷蓄積電極とビッ
ト線との高さの差を小さくでき、よって、信頼性の向上
と、電荷蓄積電極の高さや横方向の寸法を設計する際の
自由度の拡大とを図ることができる。
According to the second method for manufacturing a semiconductor device of the present invention,
Then, when the bit line and the charge storage electrode of the DRAM are formed, the same steps as those for forming the first and second upper conductive members according to claim 1 and the like are performed. In addition to the effects of claim 1 and the like, the difference in height between the charge storage electrode and the bit line can be reduced, thereby improving reliability and the degree of freedom in designing the height and lateral dimensions of the charge storage electrode. Can be expanded.

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

【図1】第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図3】第3の実施形態に係る半導体装置の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a third embodiment.

【図4】第4の実施形態に係る半導体装置の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図5】第5の実施形態に係る半導体装置の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a fifth embodiment.

【図6】従来の半導体装置の製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【図7】従来のDRAMのメモリセル部の構造を示す断
面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a structure of a memory cell portion of a conventional DRAM.

【図8】従来のDRAMと本発明のDRAMとの絶対段
差量の相違に起因する上層配線の断線発生の確率差を示
す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a difference in probability of occurrence of disconnection of an upper wiring due to a difference in absolute step amount between a conventional DRAM and a DRAM of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板(半導体基板) 2 第1層間絶縁膜 3 コンタクトホール 4 1層目配線(第1,第2の下層側導電性部材) 5 第2層間絶縁膜 7a 第1コンタクトホール 7b 第2コンタクトホール 8a 第1プラグ 8b 第2プラグ 9 タングステン膜(第1の導電膜) 9a 2層目配線(第1の上層側導電性部材) 10 シリコン酸化膜 10a 上面保護膜 14 シリコン酸化膜 14a サイドウォール 17a 3層目配線(第2の上層側導電性部材) 21 シリコン基板(半導体基板) 22 第1層間絶縁膜 27a 第1コンタクトホール 27b 第2コンタクトホール 27c 第3コンタクトホール 28a 第1プラグ 28b 第2プラグ 28c 第3プラグ 29 タングステン膜(第1の導電膜) 29a 1層目配線(第1の上層側導電性部材) 30 シリコン酸化膜 30a 上面保護膜 34 シリコン酸化膜 34a サイドウォール 37 タングステン膜(第2の導電膜) 37a 2層目配線(第2の上層側導電性部材) 38 第3層間絶縁膜 39 第4コンタクトホール 40 第4プラグ 41,47 タングステン膜(第3の導電膜) 41a,47a 3層目配線(第3の上層側導電性部
材) 51 シリコン基板(半導体基板) 54 シリコン酸化膜層 55 ワード線 56 第1層間絶縁膜 57a 第1コンタクトホール 57b 第2コンタクトホール 57c 第3コンタクトホール 58a 第1プラグ 58b 第2プラグ 58c 第3プラグ 59 タングステン膜(第1の導電膜) 59a,59b ビット線(第1の上層側導電性部材) 60 シリコン酸化膜 60a,60b 上面保護膜 64 シリコン酸化膜 64a,64b サイドウォール 65 積層膜(第2の導電膜) 65a 2層目配線(第2の上層側導電性部材) 66 容量絶縁膜 67 プレート電極
Reference Signs List 1 silicon substrate (semiconductor substrate) 2 first interlayer insulating film 3 contact hole 4 first layer wiring (first and second lower conductive members) 5 second interlayer insulating film 7a first contact hole 7b second contact hole 8a first plug 8b second plug 9 tungsten film (first conductive film) 9a second layer wiring (first upper conductive member) 10 silicon oxide film 10a upper surface protective film 14 silicon oxide film 14a sidewall 17a 3 Layer wiring (second upper conductive member) 21 Silicon substrate (semiconductor substrate) 22 First interlayer insulating film 27a First contact hole 27b Second contact hole 27c Third contact hole 28a First plug 28b Second plug 28c Third plug 29 Tungsten film (first conductive film) 29a First layer wiring (first upper layer conductive member) Reference Signs List 30 silicon oxide film 30a top protection film 34 silicon oxide film 34a sidewall 37 tungsten film (second conductive film) 37a second layer wiring (second upper layer conductive member) 38 third interlayer insulating film 39 fourth contact Hole 40 Fourth plug 41, 47 Tungsten film (third conductive film) 41a, 47a Third layer wiring (third upper conductive member) 51 Silicon substrate (semiconductor substrate) 54 Silicon oxide film layer 55 Word line 56 First interlayer insulating film 57a First contact hole 57b Second contact hole 57c Third contact hole 58a First plug 58b Second plug 58c Third plug 59 Tungsten film (first conductive film) 59a, 59b Bit line (first film) Upper layer side conductive member) 60 silicon oxide film 60a, 60b upper surface protective film 64 Con oxide film 64a, 64b side wall 65 laminated film (second conductive film) 65a 2-layer wiring (second upper conductive member) 66 capacitive insulating film 67 plate electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤松 晋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 久呉 俊介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−115133(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Susumu Akamatsu 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Shunsuke 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. In-company (56) References JP-A-7-115133 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上に第1及び第2の下層側導
電性部材を形成する第1のステップと、 上記第1及び第2の下層側導電性部材の上に第1の絶縁
膜を形成する第2のステップと、 上記第1の絶縁膜の一部を開口して、上記第1及び第2
の下層側導電性部材にそれぞれ到達する第1及び第2の
接続孔を形成する第3のステップと、 上記第1及び第2の接続孔内に導電性材料を堆積して、
第1及び第2の埋め込み層を形成する第4のステップ
と、 上記第1及び第2の埋め込み層及び上記第1の絶縁膜の
上に、第1の導電膜及び第2の絶縁膜を堆積した後、上
記第1の導電膜及び第2の絶縁膜をパターニングして、
上記各下層側導電性部材よりも上層の配線層に属し上記
第1の埋め込み層に接続される第1の上層側導電性部材
と上面保護膜とを形成する一方、上記第2の埋め込み層
の上面を露出させる第5のステップと、 上記第1の上層側導電性部材及び上面保護膜の側面上に
サイドウォールを形成する第6のステップと、 上記第1の絶縁膜,上記サイドウォール,上記上面保護
膜及び上記第2の埋め込み層の上に第2の導電膜を堆積
した後、該第2の導電膜をパターニングして、上記第1
の上層側導電性部材よりもさらに上層の配線層に属し上
記第2の埋め込み層に接続される第2の上層側導電性部
材を形成する第7のステップとを備え、 上記第3のステップは、上記第1及び第2の接続孔の径
が0.6μm以下でアスペクト比が3以下になるように
行なわれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first step of forming first and second lower conductive members on a semiconductor substrate; and forming a first insulating film on the first and second lower conductive members. Forming a second step; opening a part of the first insulating film;
A third step of forming first and second connection holes respectively reaching the lower conductive member; and depositing a conductive material in the first and second connection holes,
A fourth step of forming first and second buried layers, and depositing a first conductive film and a second insulating film on the first and second buried layers and the first insulating film. After that, the first conductive film and the second insulating film are patterned,
While forming a first upper conductive member and an upper surface protective film belonging to a wiring layer higher than each of the lower conductive members and connected to the first buried layer, the second buried layer is A fifth step of exposing an upper surface, a sixth step of forming a sidewall on a side surface of the first upper-layer-side conductive member and the upper protective film, and a step of forming the first insulating film, the sidewall, After depositing a second conductive film on the upper protective film and the second buried layer, the second conductive film is patterned to form the first conductive film.
And a seventh step of forming a second upper conductive member connected to said second buried layer belongs further upper wiring layer than the upper layer side conductive member, the third step is , Diameter of the first and second connection holes
Is 0.6 μm or less and the aspect ratio is 3 or less.
A method of manufacturing a semiconductor device, the method being performed.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第1のステップでは、上記第1及び第2の下層側導
電性部材を、半導体基板に接続される同じ配線層内に形
成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the first step, the first and second lower conductive members are formed in the same wiring layer connected to a semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第1のステップでは、上記第1及び第2の下層側導
電性部材を、半導体基板とは電気的に絶縁される同じ配
線層内に形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the first step, the first and second lower conductive members are connected to a same wiring electrically insulated from a semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the method is formed in a layer.
【請求項4】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第1のステップでは、上記第1及び第2の下層側導
電性部材として、上記半導体基板上の第1及び第2の不
純物拡散層をそれぞれ形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein, in the first step, first and second impurities on the semiconductor substrate are used as the first and second lower conductive members. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a diffusion layer is formed.
【請求項5】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第1のステップでは、上記半導体基板上にさらに第
3の不純物拡散層を形成し、 上記第3のステップでは、上記第1の絶縁膜の一部に上
記第3の下層側導電性部材に到達する第3の接続孔を上
記第1及び第2の接続孔と同時に形成し、 上記第4のステップでは、上記第1の導電性材料を上記
第3接続孔内にも堆積して第3の埋め込み層を形成し、 上記第5のステップ及び上記第7のステップのうちのい
ずれか一方において、上記第3の埋め込み層に接続され
る中間導電性部材を形成するとともに、 上記第7のステップの後に、 基板の全面上に層間絶縁膜を堆積するステップと、 上記層間絶縁膜を平坦化するステップと、 上記層間絶縁膜の一部に上記中間導電性部材に到達する
第4の接続孔を形成するステップと、 上記第4の接続孔に導電性材料を堆積して第4の埋め込
み層を形成するステップと、 上記第4の埋め込み層及び上記層間絶縁膜の上に第3の
導電膜を堆積した後、この第3導電膜をパターニングし
て、上記第2の上層側導電性部材のさらに上層の配線層
に属し上記第4の埋め込み層に接続される第3の上層側
導電性部材を形成するステップとをさらに備えているこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the first step, a third impurity diffusion layer is further formed on the semiconductor substrate, and in the third step, the first impurity diffusion layer is formed. Forming a third connection hole reaching the third lower conductive member simultaneously with the first and second connection holes in a part of the insulating film; A conductive material is also deposited in the third connection hole to form a third buried layer. In one of the fifth step and the seventh step, the third buried layer is formed on the third buried layer. Forming an intermediate conductive member to be connected, depositing an interlayer insulating film over the entire surface of the substrate after the seventh step, flattening the interlayer insulating film, Partially reached the above intermediate conductive member Forming a fourth connection hole, forming a fourth buried layer by depositing a conductive material in the fourth connection hole, and forming a fourth buried layer on the fourth buried layer and the interlayer insulating film. After the third conductive film is deposited on the third conductive film, the third conductive film is patterned to form a third conductive film that belongs to a wiring layer further above the second upper conductive member and is connected to the fourth buried layer. Forming a conductive member on the upper layer side.
【請求項6】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第1のステップでは、上記半導体基板上にさらに第
3の不純物拡散層を形成し、 上記第3のステップでは、上記第1の絶縁膜の一部に上
記第3の下層側導電性部材に到達する第3の接続孔を上
記第1及び第2の接続孔と同時に形成し、 上記第4のステップでは、上記導電性材料を上記第3接
続孔内にも堆積して第3の埋め込み層を形成し、 上記第5のステップでは、上記第3の埋め込み層の上面
を露出させ、 上記第7のステップでは、上記第2の導電膜の上にさら
に第3の絶縁膜を堆積した後、上記第2の導電膜及び上
記第3の絶縁膜を同時にパターニングし、かつ上記第3
の埋め込み層の上面を露出させるとともに、 上記第7のステップの後に、 上記第2の上層側導電性部材及び第3の絶縁膜の側面上
に第2のサイドウォールを形成するステップと、 上記第1の絶縁膜と上記第3の埋め込み層と上記第3の
絶縁膜と上記第2のサイドウォールとの上に第3の導電
膜を堆積した後、第3の導電膜をパターニングして、上
記第2の上層側導電性部材のさらに上層の配線層に属し
上記第3の埋め込み層に接続される第3の上層側導電性
部材を形成するステップとをさらに備えていることを特
徴とする半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the first step, a third impurity diffusion layer is further formed on the semiconductor substrate, and in the third step, the first impurity diffusion layer is formed. Forming a third connection hole reaching the third lower conductive member simultaneously with the first and second connection holes in a part of the insulating film; Is also deposited in the third connection hole to form a third buried layer. In the fifth step, the upper surface of the third buried layer is exposed. In the seventh step, the second buried layer is formed. After further depositing a third insulating film on the conductive film, the second conductive film and the third insulating film are simultaneously patterned, and
Exposing the upper surface of the buried layer, forming a second sidewall on the side surface of the second upper conductive member and the third insulating film after the seventh step, After depositing a third conductive film on the first insulating film, the third buried layer, the third insulating film, and the second sidewall, the third conductive film is patterned, Forming a third upper conductive member belonging to a wiring layer further above the second upper conductive member and connected to the third buried layer. Device manufacturing method.
【請求項7】 DRAMとして機能する半導体装置の製
造方法において、 少なくともメモリセル領域内の半導体基板上に、ゲート
電極及び第1及び第2の不純物拡散層からなるトランジ
スタを形成する第1のステップと、 上記半導体基板及び上記ゲート電極の上に第1の絶縁膜
を堆積する第2のステップと、 上記第1の絶縁膜の一部に、上記第1及び第2の不純物
拡散層にそれぞれ到達する第1及び第2の接続孔を形成
する第3のステップと、 上記第1及び第2の接続孔内に導電性材料を堆積して、
第1及び第2の埋め込み層を形成する第4のステップ
と、 上記第1の絶縁膜及び各埋め込み層の上に、第1の導電
膜及び第2の絶縁膜を順次堆積した後、上記第1の導電
膜及び第2の絶縁膜をパターニングして、上記第1の埋
め込み層に接続されるビット線及びビット線上面保護膜
を形成する一方、上記第2の埋め込み層の上面を露出さ
せる第5のステップと、 上記ビット線及び上記ビット線上面保護膜の側面上にサ
イドウォールを形成する第6のステップと、 上記第1の絶縁膜と上記サイドウォールと上記ビット線
上面保護膜と上記第2の埋め込み層との上に第2の導電
膜を堆積した後、第2の導電膜をパターニングして、上
記第2の埋め込み層に接続される電荷蓄積電極を形成す
る第7のステップと、 上記電荷蓄積電極と上記第1の絶縁膜と上記サイドウォ
ールと上記ビット線上面保護膜との上に、第2の絶縁膜
及び第3の導電膜を堆積した後、この第2の絶縁膜及び
第3の導電膜をパターニングして、容量絶縁膜及びプレ
ート電極を形成する第8のステップとを備え、 上記第1のステップでは、上記DRAMの周辺回路領域
に第3の不純物拡散層を形成し、 上記第3のステップでは、上記第1の絶縁膜の一部に上
記第3の不純物拡散層に到達する第3の接続孔を上記第
1及び第2の接続孔と同時に形成し、 上記第4のステップでは、上記導電性材料を上記第3接
続孔内にも堆積して第3の埋め込み層を形成し、 上記第5のステップでは、上記第3の埋め込み層に接続
されるビット線とビット線上面保護膜とを形成する こと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
7. A method of manufacturing a semiconductor device functioning as a DRAM, comprising: a first step of forming a transistor including a gate electrode and first and second impurity diffusion layers on at least a semiconductor substrate in a memory cell region; A second step of depositing a first insulating film on the semiconductor substrate and the gate electrode; reaching a part of the first insulating film to the first and second impurity diffusion layers, respectively; A third step of forming first and second connection holes; and depositing a conductive material in the first and second connection holes.
Forming a first conductive film and a second insulating film on the first insulating film and each of the burying layers in a fourth step of forming first and second burying layers; The first conductive film and the second insulating film are patterned to form a bit line connected to the first buried layer and a bit line upper surface protective film, while exposing an upper surface of the second buried layer. A sixth step of forming sidewalls on side surfaces of the bit line and the bit line upper surface protective film; a first step of forming the first insulating film, the sidewalls, the bit line upper surface protective film, Depositing a second conductive film on the second buried layer and patterning the second conductive film to form a charge storage electrode connected to the second buried layer; The charge storage electrode and the first insulator; After depositing a second insulating film and a third conductive film on the edge film, the sidewalls, and the bit line upper surface protective film, the second insulating film and the third conductive film are patterned. An eighth step of forming a capacitor insulating film and a plate electrode . In the first step, a peripheral circuit area of the DRAM is provided.
Forming a third impurity diffusion layer on the first insulating film ; and forming the third impurity diffusion layer on a part of the first insulating film in the third step.
The third connection hole reaching the third impurity diffusion layer is
In the fourth step, the conductive material is formed at the same time as the third contact hole.
The third buried layer is formed by depositing also in the through hole, and in the fifth step, the third buried layer is connected to the third buried layer.
Forming a bit line to be formed and a bit line upper surface protection film .
【請求項8】 請求項記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第3のステップは、上記第1及び第2の接続孔の径
が0.6μm以下でアスペクト比が3以下になるように
行なわれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 , wherein the third step is performed so that the first and second connection holes have a diameter of 0.6 μm or less and an aspect ratio of 3 or less. A method of manufacturing a semiconductor device, the method being performed.
【請求項9】 半導体基板と、 上記半導体基板上に形成された第1及び第2の下層側導
電性部材と、 上記第1及び第2の下層側導電性部材の上に形成された
第1の絶縁膜と、 上記第1の絶縁膜の一部に開口され、上記第1及び第2
の下層側導電性部材にそれぞれ到達する第1及び第2の
接続孔と、 上記第1及び第2の接続孔内に導電性材料を堆積してな
る第1及び第2の埋め込み層と、 上記各下層側導電性部材よりも上層の配線層に属し上記
第1の埋め込み層に接続される第1の上層側導電性部材
と、 上記第1の上層側導電性部材の上に形成され絶縁性材料
からなる上面保護膜と、 上記第1の上層側導電性部材及び上面保護膜の側面上に
形成され絶縁性材料からなるサイドウォールと、 上記第1の上層側導電性部材よりもさらに上層の配線層
に属し上記第2の埋め込み層の上面に接触する第2の上
層側導電性部材とを備え、 上記第1及び第2の接続孔の径が0.6μm以下でアス
ペクト比が3以下であること を特徴とする半導体装置。
9. A semiconductor substrate, first and second lower conductive members formed on the semiconductor substrate, and first and second lower conductive members formed on the first and second lower conductive members. An opening in a part of the first insulating film;
First and second connection holes reaching the lower conductive member respectively; first and second buried layers formed by depositing a conductive material in the first and second connection holes; A first upper-layer conductive member belonging to a wiring layer higher than each lower-layer conductive member and connected to the first buried layer; an insulating layer formed on the first upper-layer conductive member; An upper protective film made of a material; a sidewall made of an insulating material formed on a side surface of the first upper conductive member and the upper protective film; and a further upper layer than the first upper conductive member. and a second upper conductive member in contact with the upper surface of the second buried layer belongs to the wiring layer, astigmatism in diameter of the first and second connection holes 0.6μm or less
A semiconductor device having a pect ratio of 3 or less .
【請求項10】 請求項記載の半導体装置において、 上記第1及び第2の下層側導電性部材は、DRAMのメ
モリセル領域内に形成されたトランジスタのゲート両側
の不純物拡散層であり、 上記第1の上層側導電性部材は上記DRAMのビット線
であり、 上記第2の上層側導電性部材は上記DRAMの電荷蓄積
電極であることを特徴とする半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 9 , wherein said first and second lower conductive members are impurity diffusion layers on both sides of a gate of a transistor formed in a memory cell region of a DRAM. A semiconductor device, wherein the first upper layer conductive member is a bit line of the DRAM, and the second upper layer conductive member is a charge storage electrode of the DRAM.
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