JP3424200B2 - Bit line forming method for memory cell / capacitor array - Google Patents

Bit line forming method for memory cell / capacitor array

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JP3424200B2
JP3424200B2 JP14555297A JP14555297A JP3424200B2 JP 3424200 B2 JP3424200 B2 JP 3424200B2 JP 14555297 A JP14555297 A JP 14555297A JP 14555297 A JP14555297 A JP 14555297A JP 3424200 B2 JP3424200 B2 JP 3424200B2
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建邁 宋
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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、半導体メモリーデ
バイスの製造方法に係り、特に、DRAMのメモリーセ
ル・キャパシタアレイのビット線形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly to a method for forming a bit line of a memory cell / capacitor array of DRAM.

【0002】[0002]

【従来の技術】超大型集積回路技術(VLSI)によりチップ
の回路密度が著しく大きなものとなってきた。半導体の
基板上および基板内に構築された微細素子が回路を構成
し、回路間を極めて細密に分離しているとともに、その
集積密度もまた著しく大きなものとなってきた。最近
は、例えば、位相シフトマスクなどのフォトリソグラフ
ィ技術の進展、ならびにセルフアライメントプロセスの
進展によって、更には半導体デバイスのスケールダウン
が進むことによって回路密度を向上させてきた。これら
の発展により、超々大型集積回路(ULSI)では、その素子
を1μm以下の最小デバイススケールとし、1チップ上
に百万個を超えるトランジスタを集積することができる
ようになった。このような先進的な製造プロセスにより
製造される回路素子は、そのスケールダウンの故に、電
気特性上の限界という問題に直面することになった。
BACKGROUND OF THE INVENTION Very large integrated circuit technology (VLSI) has significantly increased the circuit density of chips. Fine elements constructed on and in a semiconductor substrate form circuits, and very finely separate the circuits, and the integration density thereof has also become remarkably large. Recently, for example, the circuit density has been improved by the progress of photolithography technology such as phase shift mask and the progress of self-alignment process, and further the scale down of semiconductor devices. With these developments, in ultra-large integrated circuits (ULSI), it has become possible to integrate more than one million transistors on a single chip with a minimum device scale of 1 μm or less. The circuit device manufactured by such an advanced manufacturing process faces a problem of limitation in electrical characteristics due to its scale down.

【0003】このような電気特性の限界に直面している
回路素子として、ダイナミック形ランダムアクセスメモ
リーチップ上のメモリーセル・アレイを上げることがで
きる。通常、1つの金属・酸化物・半導体電界効果型ト
ランジスタ単一のキャパシタからDRAMの各メモリー
セルが構成されており、電子産業ではデータを保存する
際に多用されている。DRAMの単一メモリーセルは、
1ビットのデータを電荷という形でキャパシタに保存す
る。メモリーセルの面積縮小によってメモリーセル容量
が減少することが、DRAMの集積密度をさらに向上さ
せる上での大きな障害となっていた。従って、メモリー
セル容量の減少という問題を解決して初めて半導体メモ
リーデバイスの集積密度を上げることができることにな
る。メモリーセル容量の減少という問題は、データ読出
し能力を低下させるばかりではなく、メモリーセルのソ
フトエラー率を増大させるとともに、抵抗素子の作用に
よって低電圧動作期間における電力消費オーバーの発生
という事態を引き起こすものとなっていた。
A memory cell array on a dynamic random access memory chip can be used as a circuit element facing such a limit of electrical characteristics. Generally, one metal / oxide / semiconductor field-effect transistor constitutes a single memory cell of a DRAM, which is widely used in the electronic industry for storing data. The single memory cell of DRAM is
1-bit data is stored in a capacitor in the form of electric charge. The reduction of the memory cell capacity due to the reduction of the memory cell area has been a major obstacle to further improving the integration density of DRAM. Therefore, the integration density of the semiconductor memory device can be increased only after solving the problem of the decrease in the memory cell capacity. The problem of reduced memory cell capacity not only lowers the data read capability, but also increases the soft error rate of the memory cell and causes the situation that power consumption over occurs during the low voltage operation period due to the action of the resistance element. It was.

【0004】普通、メモリーセル面積を約1.5μm2
とし公知の2次元積上げ形キャパシタセル構造を採用し
た64MB・DRAMにおいて、たとえ例えば五酸化タ
ンタル(Ta2O5) のような誘電率が高い材料を使用したと
しても、充分なメモリーセル容量値を得ることができな
かった。そこで、3次元構造の積上げ形容量によってメ
モリーセルの容量値を増大させることが提案された。こ
のような積上げ形キャパシタには、例えば、二重積上
げ、翼型、柱型、分散積上げ、箱型構造などのキャパシ
タがある。
Normally, the memory cell area is about 1.5 μm 2
In a 64 MB DRAM which adopts the well-known two-dimensional stacked capacitor cell structure, even if a material having a high dielectric constant such as tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) is used, a sufficient memory cell capacitance value can be obtained. I couldn't get it. Therefore, it has been proposed to increase the capacitance value of the memory cell by the stacked capacitance having a three-dimensional structure. Such stacked capacitors include, for example, double stacked capacitors, blade-shaped capacitors, pillar-shaped capacitors, distributed stacked capacitors, and box-shaped capacitors.

【0005】従来技術のDRAMのキャパシタアレイ構
造は、埋込み式ビット線または非埋込み式ビット線を採
用していた。埋込み式ビット線構造を使用する時、その
ビット線形態はメモリーセル電界効果型トランジスタ
(FET)のビット線とコンタクトホールが垂直方向に
相互接近し、そのメモリーセルキャパシタが水平形態に
よりワード線およびビット線の上方に形成されていた。
非埋込み式ビット線構造を使用する時、深い垂直なコン
タクトホールは厚い絶縁膜を貫通してメモリーセルFE
Tに達することにより形成され、そのキャパシタがワー
ド線の上方であり、かつビット線の下方に配置されてい
た。このような非埋込み式ビット線構造は、「ビット線
下キャパシタ」または「キャパシタ上ビット線」構造と
も呼ばれ、これがまた、この発明のテーマでもある。
Prior art DRAM capacitor array structures have employed either embedded or non-embedded bit lines. When the embedded bit line structure is used, the bit line configuration is such that the bit line of the memory cell field effect transistor (FET) and the contact hole are vertically close to each other, and the memory cell capacitor is horizontal and the word line and the bit It was formed above the line.
When the non-embedded bit line structure is used, the deep vertical contact hole penetrates the thick insulating film and the memory cell FE.
Formed by reaching T, the capacitor was located above the word line and below the bit line. Such a non-embedded bit line structure is also referred to as a "bit line below capacitor" or "capacitor above bit line" structure, which is also the subject of this invention.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】下記の米国特許には、
関連する製造プロセスならびにビット線構造が開示され
ている。すなわち、Lageの米国特許第5,389,56
6号、Choiほかの米国特許第5,422,295号、De
nnisonの米国特許第5,401,681号である。しか
しながら、少ない光学およびエッチング工程を利用する
ことで、このような従来技術による製造プロセスを改善
することができる。従来技術による製造プロセスの多く
は、いずれも製造プロセスを複雑でコストがかかるもの
とする工程および/または平面構造を採用しなければな
らなかった。その他の製造方法もまたエッチングの進行
が所定のエッチング深さになるように制御しなければな
らなかったので、半導体製造において、そのような制御
を行うことは相当に困難なことであった。そして、ビッ
ト線コンタクトホールを開口する時には、比較的大きな
プロセス誤差を見込んでおいて、ビット線コンタクトと
ワード線またはキャパシタ電極との短絡が発生しないよ
うにしなければならなかった。ここには、メモリーセル
がもっと縮小化されなければ素子の縮小化が実現しない
という問題が存在していた。
The following US patents include:
Related manufacturing processes as well as bit line structures are disclosed. That is, Lage US Pat. No. 5,389,56
6, Choi et al., US Pat. No. 5,422,295, De
nnison U.S. Pat. No. 5,401,681. However, utilizing fewer optics and etching steps can improve such prior art manufacturing processes. Many of the prior art manufacturing processes have had to employ steps and / or planar structures that make the manufacturing process complicated and costly. Since other manufacturing methods also had to control the progress of etching to a predetermined etching depth, it was extremely difficult to perform such control in semiconductor manufacturing. Then, when the bit line contact hole is opened, a relatively large process error must be taken into consideration to prevent a short circuit between the bit line contact and the word line or the capacitor electrode. Here, there is a problem that the device cannot be downsized unless the memory cell is downsized.

【0007】従って、このような製造コストを最小限度
にまで低減して、半導体デバイスの歩留まりを最大限に
まで高めたキャパシタおよびビット線の形成方法を開発
することが、この発明の課題である。とりわけフォトレ
ジストならびにフォトマスク工程を最小限度にまで削減
するとともに、製造誤差許容度を最大限にまで高めて最
高の歩留まりを獲得することが、本発明が解決しようと
する課題である。
Therefore, it is an object of the present invention to develop a method of forming a capacitor and a bit line which minimizes such manufacturing cost and maximizes the yield of semiconductor devices. In particular, it is a problem to be solved by the present invention to reduce the photoresist and photomask steps to the minimum and to maximize the manufacturing error tolerance to obtain the highest yield.

【0008】本発明の目的は、光学およびエッチング工
程を削減することができるビット線コンタクトホールの
形成方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a method of forming a bit line contact hole which can reduce the optical and etching steps.

【0009】本発明の他の目的は、製造プロセスの複雑
度を低減させるとともに、プロセス誤差の許容度を増大
させて、ビット線がワード線および電極板に短絡するこ
とを回避できる「キャパシタ上ビット線」の形成方法を
提供することにある。
Another object of the present invention is to reduce the complexity of the manufacturing process and increase the tolerance of process error to avoid shorting the bit line to the word line and the electrode plate. To provide a method of forming a "line".

【0010】本発明のさらに別な目的は、わずか3層の
ポリシリコン膜ならびに高密度なビット線を使用して、
製造が容易で製造コストが低く、しかも歩留りを向上さ
せたダイナミック形ランダムアクセスメモリー(DRA
M)の製造方法を提供することにある。
Yet another object of the present invention is to use only three layers of polysilicon film as well as high density bit lines,
A dynamic random access memory (DRA) that is easy to manufacture, has a low manufacturing cost, and has improved yield.
It is to provide a manufacturing method of M).

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
し、上記目的を達成するために、本発明は高密度なメモ
リー素子ビット線の形成方法を提供するものであって、
図1から図4に示すように、まず半導体基板10上の2
つの分離した転送ゲート14,18の間にドレイン領域
8を形成し、ドレイン領域8上の第1絶縁膜20,22
およびドレイン領域8上方の第1導電膜30を有するキ
ャパシタならびに、このキャパシタ構造上の金属間誘電
膜を形成する。そして、図4に示すように、金属間誘電
膜32に第1開口38をドレイン領域8上方の第1導電
膜30に達するように形成する。次に、第ポリシリコ
ン膜である第1導電膜30を異方性エッチングしてドレ
イン領域8上方の第1導電膜30を除去する(図5)。
さらに、第1開口38の側壁に誘電側壁分離膜40を形
成する(図6)。誘電側壁分離膜40が第1導電膜30
とビット線コンタクト50とを絶縁分離する(図7)。
このようにして、誘電側壁分離膜40により小さなビッ
ト線の使用が可能となるので、形成するメモリーセルも
小さくすることができる。また、誘電側壁分離膜40を
介して対応形成された第2開口(ビット線コンタクトホ
ール)内に金属を充填することによりビット線材料56
と接続させることができる(図8)。
In order to solve the above problems and achieve the above object, the present invention provides a method for forming a bit line of a memory device having a high density.
As shown in FIG. 1 to FIG.
The drain region 8 is formed between the two separated transfer gates 14 and 18, and the first insulating films 20 and 22 on the drain region 8 are formed.
A capacitor having the first conductive film 30 above the drain region 8 and the intermetal dielectric film on the capacitor structure are formed. Then, as shown in FIG. 4, a first opening 38 is formed in the intermetal dielectric film 32 so as to reach the first conductive film 30 above the drain region 8. Next, the first conductive film 30 which is the third polysilicon film is anisotropically etched to remove the first conductive film 30 above the drain region 8 (FIG. 5).
Further, a dielectric sidewall separation film 40 is formed on the sidewall of the first opening 38 (FIG. 6). The dielectric sidewall isolation film 40 is the first conductive film 30.
And the bit line contact 50 are insulated and separated (FIG. 7).
In this manner, since the dielectric side wall isolation film 40 allows the use of a small bit line, the memory cell to be formed can be made small. In addition, the bit line material 56 is formed by filling the second opening (bit line contact hole) correspondingly formed through the dielectric sidewall isolation film 40 with metal.
Can be connected (Fig. 8).

【0012】さらに詳しく言えば、本発明は、高密度D
RAMのビット線を形成する方法を提供するものであ
る。このDRAMの製造には、3層のポリシリコン膜を
使用するだけでよい。まず、図1のように、半導体基板
10上の2つの分離した転送ゲート14,18間にドレ
イン領域8を形成する。そして、ドレイン領域8の転送
ゲート14,18の内側壁およびゲート電極の上部表面
に第1絶縁膜20,22を形成する。セル電極24が、
ソース領域4上に形成される(図2)。次に、セル電極
24を含む基板表面全体にキャパシタ誘電膜26を形成
する(図3)。
More specifically, the present invention provides a high density D
A method of forming a bit line of a RAM is provided. To manufacture this DRAM, only three layers of polysilicon film need be used. First, as shown in FIG. 1, the drain region 8 is formed between the two separated transfer gates 14 and 18 on the semiconductor substrate 10. Then, the first insulating films 20 and 22 are formed on the inner sidewalls of the transfer gates 14 and 18 in the drain region 8 and the upper surfaces of the gate electrodes. The cell electrode 24
It is formed on the source region 4 (FIG. 2). Next, a capacitor dielectric film 26 is formed on the entire surface of the substrate including the cell electrode 24 (FIG. 3).

【0013】キャパシタ誘電膜26および第1絶縁膜2
0,22上に少なくとも1つの第1導電膜膜30(上部
電極板)を形成する(図3)。この第1導電膜30を基
板の表面全体に形成することが望ましい。ドレイン領域
8上方の金属間誘電膜32に第1開口38を形成して、
ドレイン領域8上方にある第1導電膜30を露出させる
(図4)。第1開口38は、金属間誘電膜32の側壁3
2Aによって区画される。露出された第1導電膜30
は、第1開口38内で異方性エッチング処理されて、ド
レイン領域8上にある第1絶縁膜22を露出させる(図
5)。異方性エッチング処理により第1開口38内に第
1導電膜30の側壁30Aも形成する(図5)。重要な
工程の1つとして、第1導電膜30および金属間誘電膜
32の側壁30A,32Aに誘電側壁分離膜40を形成
するが、この誘電側壁分離膜は、また第1絶縁膜22上
にも形成され、異方性エッチングを経て第2開口38A
が形成される(図6)。そして、第2開口38A内にビ
ット線コンタクト50が形成されてドレイン領域8と電
気接続される。最後に、保護膜54および金属膜である
ビット線材料56が基板表面に形成され、回路中の素子
を電気接続するものとなる(図8)。
Capacitor dielectric film 26 and first insulating film 2
At least one first conductive film 30 (upper electrode plate) is formed on 0 and 22 (FIG. 3). It is desirable to form the first conductive film 3 0 on the entire surface of the substrate. Forming a first opening 38 in the intermetal dielectric film 32 above the drain region 8;
To expose the first conductive film 30 on the drain region 8 upward (Fig. 4). The first opening 38 is formed on the sidewall 3 of the intermetal dielectric film 32.
It is partitioned by 2A. Exposed first conductive film 30
Is anisotropically etched in the first opening 38 to expose the first insulating film 22 on the drain region 8 (FIG. 5). The side wall 30A of the first conductive film 30 is also formed in the first opening 38 by the anisotropic etching process (FIG. 5). As one of the important steps, the dielectric sidewall isolation film 40 is formed on the sidewalls 30A and 32A of the first conductive film 30 and the intermetal dielectric film 32. The dielectric sidewall isolation film 40 is also formed on the first insulating film 22. Is also formed, and the second opening 38A is formed through anisotropic etching.
Are formed (FIG. 6). Then, the bit line contact 50 is formed in the second opening 38A and electrically connected to the drain region 8. Finally, the protective film 54 and the bit line material 56, which is a metal film, are formed on the surface of the substrate to electrically connect the elements in the circuit (FIG. 8).

【0014】本発明は従来技術と比較して多くの利点を
有しており、わずか3層のポリシリコン膜(第1ポリシ
リコン膜14A、第2ポリシリコン膜であるセル電極2
4、第3ポリシリコン膜である第1導電膜30)を使用
するだけでDRAMのメモリーセルおよびビット線コン
タクトホールを形成することができるので、従来技術と
較べて、レジストおよびエッチングの工程数を減らすこ
とができる。また、ビット線コンタクトホールの4工程
(請求項1のステップf〜iを参照)により、第1導電
膜30とビット線コンタクト50との短絡防止に必要不
可欠であった保護スペースを縮小することができる(図
4〜7)。従来のDRAM製造プロセスと比較すると、
メモリーセル面積を10%〜20%減少させることがで
きる。さらに、ドレイン領域8上のビット線コンタクト
50がドレイン領域8と電気接続している部分を除い
て、第3ポリシリコン膜である第1導電膜30によりチ
ップ全体を被覆する(図3)ので、第1導電膜30(上
部電極板)のこのような、じゅうたん式被覆によってD
RAMのソフトエラー率を大幅に低減することができ
る。
The present invention has many advantages as compared with the prior art, and only three layers of polysilicon film (the first polysilicon film 14A and the cell electrode 2 which is the second polysilicon film) are used.
4. Since the memory cell and the bit line contact hole of the DRAM can be formed only by using the first conductive film 30 which is the third polysilicon film, the number of resist and etching steps can be reduced as compared with the conventional technique. Can be reduced. Further, the protective space, which was indispensable for preventing a short circuit between the first conductive film 30 and the bit line contact 50, is reduced by four steps of the bit line contact hole (see steps f to i of claim 1). (Figs. 4 to 7). Compared with the conventional DRAM manufacturing process,
The memory cell area can be reduced by 10% to 20%. Furthermore, except the part where the bit line contact 50 on the drain region 8 is electrically connected to the drain region 8, the entire chip is covered with the first conductive film 30 which is the third polysilicon film (FIG. 3). By such a carpet type coating of the first conductive film 30 (upper electrode plate), D
The soft error rate of RAM can be significantly reduced.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる好適な実施
の形態を図面に基づいて説明する。先ず、本発明の基本
的な原理を述べてみれば、本発明はメモリーセル(例え
ばDRAM)を形成する方法を開示するものであり、微
細スケールの「キャパシタ上ビット線」構造を備えるも
のであって、少ない光学工程により製造プロセス誤差の
許容度を増大させ、歩留まりを向上させることができ
る。なお、ここでは、DRAMのメモリーセルを形成す
る際に、フィールド酸化物ならびに電界効果型トランジ
スタ構造を形成する製造プロセスについては、本発明を
理解するために必要な範囲の簡単な説明にとどめてい
る。当業者であれば分かるように、本実施の形態の説明
に含まれていない他の製造プロセスを利用することもで
きるし、その他の形式の半導体素子をDRAMチップに
含めることもできる。例えば、本発明の方法をN形基板
中のPウェルおよびCMOS回路の製造にも適用するこ
とができる。また、当然のことながら、図面に図示され
ているのは、同時に基板上に形成される多数のDRAM
メモリーセルのうちの1つだけである。さらに、これら
のビット線をDRAMチップ以外の他の形式のチップに
適用することもできる。また更に、これらのビット線を
例えばSRAM,EPROM,E2 PROMといった他
の形態のチップに適用することもできる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, referring to the basic principle of the present invention, the present invention discloses a method of forming a memory cell (for example, a DRAM), and has a fine scale "bit line on capacitor" structure. Therefore, the tolerance of the manufacturing process error can be increased and the yield can be improved with a small number of optical steps. It should be noted that the manufacturing process for forming the field oxide and the field effect transistor structure when forming the memory cell of the DRAM is described here only briefly within the range necessary for understanding the present invention. . As those skilled in the art will appreciate, other manufacturing processes not included in the description of this embodiment can be utilized, or other types of semiconductor devices can be included in the DRAM chip. For example, the method of the present invention can also be applied to the manufacture of P-wells in N-type substrates and CMOS circuits. Also, as a matter of course, what is shown in the drawings is a large number of DRAMs formed simultaneously on a substrate.
Only one of the memory cells. Furthermore, these bit lines can be applied to chips of other types than DRAM chips. Furthermore, these bit lines can be applied to other types of chips such as SRAM, EPROM, and E 2 PROM.

【0016】なお、図1に示した半導体基板10には半
導体ウェハと、ウェハ内部に形成される能動素子および
受動素子と、ウェハ上に形成される各膜体とが含まれて
いる。「基板表面」という語句には、半導体ウェハ上の
露出された各膜体、例えばシリコン表面および絶縁膜な
らびに金属配線などが含まれている。
The semiconductor substrate 10 shown in FIG. 1 includes a semiconductor wafer, active and passive elements formed inside the wafer, and each film body formed on the wafer. The term "substrate surface" includes each exposed film body on a semiconductor wafer, such as a silicon surface and an insulating film, and metal wiring.

【0017】図1において、本発明に関わる製造プロセ
スは、フィールド酸化膜12,12および、その間に形
成されるFET素子を備えた半導体基板10上にビット
線(図示せず)を形成することである。フィールド酸化
膜12が半導体基板10上に形成されて、アクティブ領
域ならびに絶縁領域を分離する。好ましい半導体基板1
0としては、結晶方位(100)のP形単結晶シリコン
からなるものが良い。一般的にいって、いずれも図示し
ていないが、相対的に厚いフィールド酸化物(FOX)
がアクティブ領域を囲むように形成され、これらの領域
を電気的に絶縁する。このフィールド酸化物は、厚い酸
化シリコン(パッド酸化物)ならびに酸化に対するレジ
ストである更に厚い窒化シリコン膜から構成されてアク
ティブ領域を覆うように形成される。そして、シリコン
基板を酸化雰囲気において酸化すると、図1に示したフ
ィールド酸化膜12が形成される。その好ましい厚さは
約4000〜6000Åの範囲である。
In FIG. 1, the manufacturing process according to the present invention is performed by forming a bit line (not shown) on a semiconductor substrate 10 having field oxide films 12 and 12 and FET elements formed therebetween. is there. A field oxide film 12 is formed on the semiconductor substrate 10 to separate the active area and the insulating area. Preferred semiconductor substrate 1
0 is preferably made of P-type single crystal silicon having a crystal orientation (100). Generally, neither is shown, but relatively thick field oxide (FOX).
Are formed to surround the active areas and electrically insulate these areas. The field oxide is composed of thick silicon oxide (pad oxide) as well as a thicker silicon nitride film that is a resist to oxidation and is formed over the active area. Then, when the silicon substrate is oxidized in an oxidizing atmosphere, the field oxide film 12 shown in FIG. 1 is formed. Its preferred thickness is in the range of about 4000-6000Å.

【0018】通常、窒化シリコンレジスト膜およびパッ
ド酸化物をウェットエッチング工程により除去した後、
アクティブ領域中に半導体FET素子を形成する。DR
AMのうち多用されているのはMOSFETであり、こ
のデバイスは、まずアクティブ領域を熱酸化して、薄い
ゲート酸化膜13を形成する。3Vの電源であれば、そ
の好ましい厚さは、約75〜120Åの範囲である。
Usually, after removing the silicon nitride resist film and the pad oxide by a wet etching process,
A semiconductor FET device is formed in the active region. DR
Of the AMs, the most frequently used is the MOSFET, and this device first thermally oxidizes the active region to form a thin gate oxide film 13. With a 3V power supply, the preferred thickness is in the range of about 75-120Å.

【0019】適切にドープしたポリシリコン膜(すなわ
ち第1ポリシリコン膜14A)および絶縁膜15を半導
体基板10上に堆積してから、公知のリソグラフィ技術
により第1ポリシリコン膜14Aならびに絶縁膜15を
必要なパターンに形成する。この工程によりアクティブ
領域にMOSFETの転送ゲート14,18を形成する
ことができる。図1に示したように、半導体基板10表
面に2つの転送ゲート14,18を形成しており、その
場所をフィールド酸化膜12,12の間としている。転
送ゲート14,18とフィールド酸化膜12との間にあ
る第1アクティブ領域(例えば、ソース領域4,4)
は、メモリーセルキャパシタとの電気接続に用いられ
る。転送ゲート14,18の間となる領域、すなわち第
2アクティブ領域(例えば、ドレイン領域8)は、ビッ
ト線との電気接続に用いられる。その他の転送ゲート
は、半導体基板上のその他の位置に形成される(いずれ
も図示せず)。なお、転送ゲート14,18は、MOS
FETのゲート電極をDRAMチップ上の適当な周辺回
路のワード線に電気接続するために用いることもでき
る。次に、NチャネルMOSFETの薄くドーピングし
たソース4Aおよびドレイン8Aを形成するが、通常、
転送ゲート14,18とフィールド酸化膜12との間に
N形イオン種、例えばヒ素またはリンを注入して形成す
る。例えば典型的な注入物をリンP31とし、そのドー
ズ量(dose)を約1E13〜1E14原子/cm2の範囲
とし、その注入エネルギー量を約30〜80KeVの範
囲とすることができる。
After depositing an appropriately doped polysilicon film (that is, the first polysilicon film 14A) and the insulating film 15 on the semiconductor substrate 10, the first polysilicon film 14A and the insulating film 15 are formed by a known lithography technique. Form into the required pattern. By this step, the transfer gates 14 and 18 of the MOSFET can be formed in the active region. As shown in FIG. 1, two transfer gates 14 and 18 are formed on the surface of the semiconductor substrate 10, and the positions are between the field oxide films 12 and 12. First active region (for example, source regions 4 and 4) between the transfer gates 14 and 18 and the field oxide film 12.
Are used for electrical connection with the memory cell capacitor. The region between the transfer gates 14 and 18, that is, the second active region (for example, the drain region 8) is used for electrical connection with the bit line. The other transfer gates are formed at other positions on the semiconductor substrate (none are shown). The transfer gates 14 and 18 are MOS
It can also be used to electrically connect the gate electrode of the FET to the word line of the appropriate peripheral circuitry on the DRAM chip. Next, the lightly doped source 4A and drain 8A of the N-channel MOSFET are formed,
An N-type ion species such as arsenic or phosphorus is implanted between the transfer gates 14 and 18 and the field oxide film 12 to form it. For example, a typical implant can be phosphorus P31, its dose can be in the range of about 1E13 to 1E14 atoms / cm2, and its implant energy can be in the range of about 30 to 80 KeV.

【0020】薄くドーピングしたソース4Aおよびドレ
イン8Aを形成した後、側壁分離膜16,17を転送ゲ
ート14,18の側壁に形成することができる。ドレイ
ン領域8(ビット線)に面した側壁分離膜17を内側壁
分離膜17と呼ぶ。これらの側壁分離膜16,17は、
低温酸化シリコン膜(図示せず)を堆積してから、この
低温酸化シリコン膜の表面を異方性バックエッチングし
て形成することが望ましい。例えば、この低温酸化シリ
コン膜は、テトラエチオキシシラン(TEOS=tetraethoxys
ilane)を利用し、温度が約650〜900℃の範囲で化
学的気相成長を行ってから、減圧反応性イオンエッチン
グ装置によりエッチバックして形成する。
After forming the lightly doped source 4A and drain 8A, sidewall isolation films 16 and 17 can be formed on the sidewalls of the transfer gates 14 and 18. The side wall isolation film 17 facing the drain region 8 (bit line) is called an inner side wall isolation film 17. These side wall separation films 16 and 17 are
It is preferable that a low temperature silicon oxide film (not shown) is deposited and then the surface of this low temperature silicon oxide film is anisotropically back-etched. For example, this low-temperature silicon oxide film is made of tetraethyoxysilane (TEOS = tetraethoxys
(ilane) is used to perform chemical vapor deposition at a temperature in the range of about 650 to 900 ° C., and is then etched back by a low pressure reactive ion etching apparatus to form.

【0021】少なくとも2種類の方法によりソース領域
4およびドレイン領域8を形成することができる。ま
ず、MOSFETのソース領域4およびドレイン領域8
は、N形イオン種、例えばヒ素(As75)を側壁分離
膜16,17の間に注入してソース領域4およびドレイ
ン領域8を完成させることができる。その注入には、通
常、厚さが約200〜300Åの薄い酸化シリコン膜を
介して行って、注入チャネリング現象をできる限り抑制
するとともに、金属および他の不純物からの汚染を回避
する。典型的なドーズ量としては、約1E15〜2E1
6原子/cm2の範囲とし、その注入エネルギ量を約2
0〜70KeVの範囲とする。N+領域であるドレイン
領域8は、ヒ素またはリンを注入して形成することが望
ましく、その典型的なドーズ量を約1E15〜1E16
原子/cm2の範囲とし、望ましくは約5E15原子/
cm2とし、その注入エネルギ量を約20〜70KeV
の範囲とする。その他の領域は、ソース/ドレインへの
イオン注入期間に全て覆っていおく。2つ目の方法は、
N+領域であるソース領域4は、図2に示したように後
に形成する第2ポリシリコン膜であるセル電極24を通
して不純物を拡散してドーピングを完成するものが望ま
しい。
The source region 4 and the drain region 8 can be formed by at least two methods. First, the source region 4 and the drain region 8 of the MOSFET
Can implant an N-type ion species such as arsenic (As75) between the sidewall isolation films 16 and 17 to complete the source region 4 and the drain region 8. The implantation is usually performed through a thin silicon oxide film having a thickness of about 200 to 300Å in order to suppress the implantation channeling phenomenon as much as possible and avoid contamination from metals and other impurities. A typical dose is about 1E15-2E1
The implantation energy is set to about 2 at 6 atoms / cm2.
The range is 0 to 70 KeV. The drain region 8 which is the N + region is preferably formed by implanting arsenic or phosphorus, and its typical dose amount is about 1E15 to 1E16.
Atom / cm2 range, preferably about 5E15 atoms /
cm2, and the implantation energy amount is about 20 to 70 KeV
The range is. All other regions are covered during the ion implantation period for the source / drain. The second method is
The source region 4, which is the N + region, is preferably one that diffuses impurities through the cell electrode 24, which is a second polysilicon film to be formed later, as shown in FIG. 2 to complete the doping.

【0022】本実施の形態においては、後述する部分
が、特に、この発明の前記した目的とかかわりがあり、
それは微細スケールのビット線を形成する3層ポリシリ
コン膜DRAMの製造方法に適したものである。
In the present embodiment, the parts described later are particularly related to the above-mentioned object of the present invention.
It is suitable for a method of manufacturing a three-layer polysilicon film DRAM for forming fine scale bit lines.

【0023】同じく、図1において、第1絶縁膜20,
22を少なくともドレイン領域8および転送ゲート1
4,18の内側壁分離膜17ならびにゲート電極13,
14A,15の上部表面に形成する。第1絶縁膜20,
22は、酸化シリコン、例えば堆積した酸化シリコンに
より形成することができる。第1絶縁膜20,22は、
約1000〜2000Å範囲の厚さとすることができ
る。第1絶縁膜20,22は、ソース領域4上の開口を
公知のリソグラフィーならびにエッチング技術により形
成することが望ましい。
Similarly, in FIG. 1, the first insulating film 20,
22 at least the drain region 8 and the transfer gate 1
4, 18 inner sidewall separation film 17 and gate electrode 13,
It is formed on the upper surface of 14A, 15. The first insulating film 20,
22 can be formed of silicon oxide, for example deposited silicon oxide. The first insulating films 20 and 22 are
The thickness can be in the range of about 1000-2000Å. It is desirable that the first insulating films 20 and 22 have openings formed on the source region 4 by known lithography and etching techniques.

【0024】図2において、第2ポリシリコン膜である
セル電極24をソース領域4と転送ゲート14,18の
外側壁16とゲート電極13,14A,15の上部表面
とに形成する。このセル電極24はソース領域4への電
気接続を構成するものである。この時、同期ドーピング
する導電性ポリシリコン膜に対してパターニングを行っ
て基板表面にセル電極24を形成することができる。パ
ターニングされたポリシリコン膜がソース領域4および
外側壁分離膜16ならびに転送ゲート電極14,18の
上部表面を被覆することでセル電極24を形成すること
ができる。セル電極24の厚さを約2000〜6000
Åの範囲とする。セル電極24は、約5E20〜5E2
1原子/cm3範囲の不純物濃度とすることができ、約
1E21原子/cm3とすることが望ましい。また、セ
ル電極24は、いくつかの技術を利用して補強すること
で、その表面積を増大させることができる。例えば半球
体粒子ポリシリコン(HSG=hemisipherical grain polysi
licon)膜が、Dennisonの米国特許第5,401,681
号に記載されたセル電極に形成されている。さらに、N
+領域であるソース領域4は、図2に示したように、第
2ポリシリコン膜であるセル電極24を通して不純物を
拡散してドーピングすることにより形成したものであ
る。
In FIG. 2, a cell electrode 24, which is a second polysilicon film, is formed on the source region 4, the outer wall 16 of the transfer gates 14 and 18, and the upper surfaces of the gate electrodes 13, 14A and 15. The cell electrode 24 constitutes an electrical connection to the source region 4. At this time, the cell electrode 24 can be formed on the surface of the substrate by patterning the conductive polysilicon film to be synchronously doped. The patterned polysilicon film covers the source region 4, the outer wall isolation film 16, and the upper surfaces of the transfer gate electrodes 14 and 18 to form the cell electrode 24. The thickness of the cell electrode 24 is set to about 2000 to 6000.
The range is Å. The cell electrode 24 is about 5E20 to 5E2.
The impurity concentration can be in the range of 1 atom / cm 3, preferably about 1E21 atom / cm 3. Further, the cell electrode 24 can be increased in surface area by being reinforced by using some techniques. For example, hemispherical grain polysilicon (HSG = hemisipherical grain polysi
licon) membrane is described by Dennison in US Pat. No. 5,401,681.
Is formed on the cell electrode described in No. Furthermore, N
As shown in FIG. 2, the source region 4 which is the + region is formed by diffusing and doping impurities through the cell electrode 24 which is the second polysilicon film.

【0025】図3において、セル電極24にキャパシタ
誘電膜26を堆積する。キャパシタ誘電膜26の材料
は、高い誘電率を備えるとともに、連続性が良くピンホ
ールのない任意の材料とすることができる。条件を満た
すキャパシタ誘電膜26を窒化シリコン、酸化物/窒化
物/酸化物(ONO) 膜、五酸化タンタル(Ta2O5) 、酸化シ
リコンから形成することができる。3Vの電源について
言えば、条件を満たすキャパシタ誘電膜26は、約45
〜60Å範囲の等価酸化物の厚さであることが望まし
い。
In FIG. 3, a capacitor dielectric film 26 is deposited on the cell electrode 24. The material of the capacitor dielectric film 26 may be any material that has a high dielectric constant, good continuity, and no pinhole. The qualifying capacitor dielectric film 26 can be formed of silicon nitride, oxide / nitride / oxide (ONO) film, tantalum pentoxide (Ta2O5), or silicon oxide. Speaking of a 3V power supply, the capacitor dielectric film 26 that satisfies the condition is about 45
It is desirable that the equivalent oxide thickness be in the range of -60Å.

【0026】同じく図3において、上部電極板である第
1導電層30を形成してキャパシタ誘電膜26を被覆す
る。この被覆を実現するために基板表面上での第1導電
層30の形成を利用することができる。第1導電層30
は、ケイ化シリコンまたはドープされたポリシリコン材
料により形成することができる。第1導電層30はポリ
シリコンをLPCVD(low pressure chemical vapor deposi
tion 減圧化学気相成長)反応装置を利用して、約55
0〜650℃の温度で形成することが望ましい。ポリシ
リコン膜はN形をドープするもので、イオン注入、例え
ばヒ素イオンを約20〜80KeV範囲で注入エネルギ
量により注入し、ドーズ量を約1E15〜1E16原子
/cm2 の範囲とすることができる。その他の方式とし
ては、ポリシリコン膜を堆積する際に同期ドーピングす
ることができる。第1導電層30の厚さを約1000〜
2000Åの範囲とすることが望ましい。第1導電層3
0の不純物濃度を1E21〜1E22原子/cm3 の範
囲とすることができ、約1E22/cm3 とすることが
望ましい。
Similarly, in FIG. 3, a first conductive layer 30 which is an upper electrode plate is formed to cover the capacitor dielectric film 26. The formation of the first conductive layer 30 on the substrate surface can be utilized to achieve this coating. First conductive layer 30
Can be formed of silicon silicide or doped polysilicon material. The first conductive layer 30 is made of polysilicon by LPCVD (low pressure chemical vapor deposi).
using a low pressure chemical vapor deposition reactor.
It is desirable to form at a temperature of 0 to 650 ° C. The polysilicon film is N-type doped and can be ion-implanted, for example, by implanting arsenic ions with an implantation energy amount in a range of about 20 to 80 KeV and a dose amount of about 1E15 to 1E16 atoms / cm 2. . As another method, synchronous doping can be performed when depositing the polysilicon film. The thickness of the first conductive layer 30 is about 1000 to
It is desirable to set it in the range of 2000Å. First conductive layer 3
The impurity concentration of 0 can be in the range of 1E21 to 1E22 atoms / cm 3 , preferably about 1E22 / cm 3 .

【0027】本発明において、第3ポリシリコン膜であ
る第1導電層30は、ドレイン領域8上方のビット線コ
ンタクト50(図7、8を参照)をドレイン領域8に接
続するために供されるビット線コンタクト領域を除い
て、チップ全体を被覆するものであることが望ましい。
第1導電層30のこのような、じゅうたん式の被覆によ
って、ソフトエラー率を大幅に低減することができる。
In the present invention, the first conductive layer 30, which is the third polysilicon film, is provided to connect the bit line contact 50 (see FIGS. 7 and 8) above the drain region 8 to the drain region 8. It is desirable to cover the entire chip except the bit line contact region.
Such a carpet-type coating of the first conductive layer 30 can significantly reduce the soft error rate.

【0028】図4において、第1導電層30上に金属間
誘電膜32を形成する。金属間誘電膜32は、ホウリン
シリケートガラスまたはドープしていないTEOS法
(酸化シリコン)により形成し、約50000〜100
00Å範囲の厚さであることが望ましい。
In FIG. 4, an intermetal dielectric film 32 is formed on the first conductive layer 30. The intermetal dielectric film 32 is formed by borophosphosilicate glass or undoped TEOS method (silicon oxide), and has a thickness of about 50,000-100.
It is desirable that the thickness is in the range of 00Å.

【0029】次に、ドレイン領域8上方の金属間誘電膜
32に第1開口38を形成して、ドレイン領域8上方の
第1導電層30を露出させる。第1開口38は、金属間
誘電膜32の側壁32Aによって区画される。図4に示
したように、第1開口38は、金属間誘電膜32に形成
されるが、開口パターン37を有するレジスト膜34を
も含んでおり、その開口37パターンを介して金属間誘
電膜32を異方性エッチングし、レジスト膜34を除去
する。金属間誘電膜32の第1開口38の大きさは、デ
ザインルールの許容される範囲内とし、その深さを約5
000〜10000Åの範囲とする。
Next, a first opening 38 is formed in the intermetal dielectric film 32 above the drain region 8 to expose the first conductive layer 30 above the drain region 8. The first opening 38 is defined by the sidewall 32A of the intermetal dielectric film 32. As shown in FIG. 4, the first opening 38 is formed in the intermetal dielectric film 32, but also includes a resist film 34 having an opening pattern 37, and the intermetal dielectric film is provided through the opening 37 pattern. 32 is anisotropically etched to remove the resist film 34. The size of the first opening 38 of the intermetal dielectric film 32 is set within the range allowed by the design rule, and the depth thereof is about 5 mm.
The range is from 000 to 10000Å.

【0030】図5において、第1開口38内に露出され
た第1導電層30を1回の異方性エッチング工程により
除去する。異方性エッチング工程によってドレイン領域
8上の第1絶縁膜22が露出される。異方性エッチング
工程により第1開口38内に側壁30Aが形成される。
異方性エッチング工程は、ポリシリコンのドライエッチ
ング工程とすることができ、酸化シリコン膜上のポリシ
リコンに対して優れた選択性を備えている。異方性エッ
チング工程は、反応剤を含む塩化物(Cl)、例えばCF2-Cl
2 のドライエッチング工程とすることが望ましい。
In FIG. 5, the first conductive layer 30 exposed in the first opening 38 is removed by one anisotropic etching process. The first insulating film 22 on the drain region 8 is exposed by the anisotropic etching process. The sidewall 30A is formed in the first opening 38 by the anisotropic etching process.
The anisotropic etching process can be a dry etching process of polysilicon and has excellent selectivity with respect to polysilicon on the silicon oxide film. The anisotropic etching process is performed by using a chloride (Cl) containing a reactant such as CF 2 -Cl.
It is desirable to perform the dry etching process of 2 .

【0031】図6において、誘電側壁分離膜40が、第
1導電膜30および金属間誘電膜32の側壁30A,3
2Aに形成される。誘電側壁分離膜40が少なくとも第
2開口38Aを部分的に区画している(第1絶縁膜22
の側壁22A部分を除く)。すなわち、誘電側壁分離膜
40は、第1導電膜30および金属間誘電膜32を利用
して、金属間誘電膜32上に酸化物あるいは窒化物を堆
積して形成する。次に、第1開口38内の第絶縁膜2
を異方性エッチングすることによりドレイン領域8を
露出させるとともに、第2開口38A(すなわちビット
線コンタクトホール)を完成させる。このエッチング工
程で第1導電膜30および金属間誘電膜32の側壁30
A,32A上にある誘電側壁分離膜40を区画する。誘
電側壁分離膜40は、窒化物によって形成することが望
ましく、約400〜600Å範囲の範囲とし、約500
Åであることが望ましい。
In FIG. 6, the dielectric side wall isolation film 40 is the side walls 30A, 3 of the first conductive film 30 and the intermetal dielectric film 32.
2A is formed. The dielectric sidewall isolation film 40 partially partitions at least the second opening 38A (first insulating film 22).
Except for the side wall 22A portion of). That is, the dielectric sidewall isolation film 40 is formed by depositing an oxide or a nitride on the intermetal dielectric film 32 using the first conductive film 30 and the intermetal dielectric film 32. Next, the first insulating film 2 in the first opening 38
The drain region 8 is exposed by anisotropically etching 2 and the second opening 38A (that is, the bit line contact hole) is completed. In this etching process, the sidewalls 30 of the first conductive film 30 and the intermetal dielectric film 32 are formed.
A dielectric side wall separation film 40 on A and 32A is partitioned. The dielectric sidewall isolation film 40 is preferably formed of a nitride, and has a range of about 400 to 600 Å and a thickness of about 500.
Desirably Å.

【0032】図7において、ビット線コンタクト50
が、ドレイン領域8に接続する第2開口38A(図6を
参照)内に形成される。ビット線コンタクト50は、タ
ングステンあるいはアルミニウムから形成されることが
望ましい。ビット線コンタクト50は、第2開口38A
の内部および金属間誘電膜32上に導電膜を堆積し(図
示せず)、続いて、金属間誘電膜32上の導電膜をパタ
ーニングすることによって形成される。
In FIG. 7, bit line contact 50
Are formed in the second opening 38A (see FIG. 6) connecting to the drain region 8. Bit line contact 50 is preferably formed from tungsten or aluminum. The bit line contact 50 has the second opening 38A.
Is formed by depositing a conductive film (not shown) on the inside of the substrate and on the intermetal dielectric film 32, and then patterning the conductive film on the intermetal dielectric film 32.

【0033】図8において、保護膜54を堆積するとと
もに、パターニングによりビット線コンタクト50に対
するスルーホール54Aを開口する。この保護膜54
は、ホウリンシリケートガラス(BPSG)により形成される
ことが望ましい。金属膜であるビット線材料56を堆積
するとともに、パターニングにより必要なビット線(例
えば、パターン形成された金属配線)を形成する。
In FIG. 8, a protective film 54 is deposited, and a through hole 54A for the bit line contact 50 is opened by patterning. This protective film 54
Is preferably formed of borophosphosilicate glass (BPSG). A bit line material 56, which is a metal film, is deposited, and a necessary bit line (for example, a patterned metal wiring) is formed by patterning.

【0034】従って、本発明においては、3層のポリシ
リコン膜(すなわち第1ポリシリコン膜14A、第2ポ
リシリコン膜であるセル電極24、第3ポリシリコン膜
である第1導電膜30)を使用するだけでDRAMのメ
モリーセルを作製することができる。4層のポリシリコ
ン膜によりDRAMを作製する従来技術と比較した場
合、レジストおよびエッチングの工程数を削減すること
ができる。4層のポリシリコン膜によりDRAMを作製
する従来技術と較べれば、本発明は2回のリソグラフィ
工程、2回のRIEエッチング工程、そして、ビット線
のポリシリコンモジュールを省略することができる。ま
た、ビット線コンタクトホール(第2開口38A。図6
を参照)の4工程(請求項1のステップf〜iを参照)
から分かるように、従来はワード線(あるいはキャパシ
タ上部電極板)とビット線との短絡を回避するために不
可欠であった保護スペースを大幅に縮小することができ
る。
Therefore, in the present invention, three layers of polysilicon film (that is, the first polysilicon film 14A, the cell electrode 24 which is the second polysilicon film, and the first conductive film 30 which is the third polysilicon film) are formed. A DRAM memory cell can be manufactured only by using it. The number of resist and etching steps can be reduced as compared with the conventional technique of manufacturing a DRAM with a four-layer polysilicon film. Compared with the conventional technique of manufacturing a DRAM with four layers of polysilicon film, the present invention can omit two lithography steps, two RIE etching steps, and a bit line polysilicon module. Further, the bit line contact hole (second opening 38A. FIG. 6)
(See step f to i of claim 1)
As can be seen from the above, it is possible to greatly reduce the protection space that was conventionally indispensable for avoiding a short circuit between the word line (or the capacitor upper electrode plate) and the bit line.

【0035】本発明の方法は、また、ポリシリコン膜で
ある第1導電層30(上部電極板)によりドレイン領域
8を被覆し、ビット線コンタクト50がドレイン領域8
に電気接続するためのビット線コンタクト領域を除いて
チップ全体を被覆している。このような、じゅうたん式
被覆によりソフトエラー率を大幅に低減することができ
る。
In the method of the present invention, the drain region 8 is covered with the first conductive layer 30 (upper electrode plate) which is a polysilicon film, and the bit line contact 50 is used as the drain region 8.
The entire chip is covered except for the bit line contact region for electrical connection to. Such a carpet type coating can greatly reduce the soft error rate.

【0036】図面において示したものは、積上げ形(ス
タック)キャパシタであるけれども、当業者であれば理
解できるように、この発明にかかるビット線形成方法
は、いかなる形式のキャパシタにも適用できる。例え
ば、積上げ形(スタック)キャパシタおよび溝掘り形
(トレンチ)キャパシタに適用できる。
Although what is shown in the drawings is a stacked type capacitor, it will be understood by those skilled in the art that the bit line forming method according to the present invention can be applied to any type of capacitor. For example, it can be applied to a stacked capacitor and a trench capacitor.

【0037】本発明は、好適な実施の形態により上記の
ごとく開示されたが、当業者であれば理解できるよう
に、この発明の思想および範囲において、多くの形式上
ならびに細部における各種の変更がなされうるものであ
る。
While the present invention has been disclosed above with reference to preferred embodiments, it will be understood by those skilled in the art that many changes in form and detail may be made within the spirit and scope of the invention. It can be done.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上に説明した構成により、本発明にか
かるメモリーセル・キャパシタアレイのビット線形成方
法は、3層のポリシリコン膜を使用するでけでDRAM
のメモリーセルを作製できるので、リソグラフィおよび
エッチングの工程数を削減できるとともに、誘電側壁分
離膜を利用したビット線コンタクトホールの形成方法に
より製造誤差の許容度を増大することでワード線や上部
電極板とビット線との短絡防止に必要であった保護スペ
ースを縮小できるから、メモリーセルの面積を10〜2
0%減少させることができる。また、ポリシリコン膜に
よりチップ全体を被覆することができるので、DRAM
のソフトエラー率を大幅に低減することができる。従っ
て、この発明は、集積回路の集積密度ならびに性能を向
上させるとともに、工程の回数を削減でき、製造プロセ
スを容易なものとしてコストを削減することができ、し
かも歩留まりを向上させるので、極めて産業上の利用価
値が高い。
With the above-described structure, the method of forming the bit line of the memory cell / capacitor array according to the present invention requires only the use of three layers of polysilicon film in the DRAM.
Memory cell can be manufactured, the number of steps of lithography and etching can be reduced, and the tolerance of manufacturing error is increased by increasing the tolerance of the manufacturing error by the method of forming the bit line contact hole using the dielectric side wall isolation film. Since the protection space required to prevent short circuit between the memory cell and the bit line can be reduced, the area of the memory cell can be reduced to 10-2.
It can be reduced by 0%. Further, since the entire chip can be covered with the polysilicon film, the DRAM
The soft error rate of can be significantly reduced. Therefore, the present invention can improve the integration density and performance of the integrated circuit, reduce the number of steps, simplify the manufacturing process, reduce the cost, and improve the yield. High utility value.

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

【図1】本発明にかかるゲート電極の形成を示すプロセ
ス断面図である。
FIG. 1 is a process cross-sectional view showing formation of a gate electrode according to the present invention.

【図2】本発明にかかるセル電極の形成を示すプロセス
断面図である。
FIG. 2 is a process sectional view showing formation of a cell electrode according to the present invention.

【図3】本発明にかかる第1導電膜の形成を示すプロセ
ス断面図である。
FIG. 3 is a process sectional view showing formation of a first conductive film according to the present invention.

【図4】本発明にかかる第1開口の形成を示すプロセス
断面図である。
FIG. 4 is a process sectional view showing formation of a first opening according to the present invention.

【図5】本発明にかかる第1導電膜の側壁の形成を示す
プロセス断面図である。
FIG. 5 is a process cross-sectional view showing formation of a sidewall of the first conductive film according to the present invention.

【図6】本発明にかかる第2開口の形成を示すプロセス
断面図である。
FIG. 6 is a process cross-sectional view showing formation of a second opening according to the present invention.

【図7】本発明にかかるビット線コンタクトの形成を示
すプロセス断面図である。
FIG. 7 is a process sectional view showing formation of a bit line contact according to the present invention.

【図8】本発明にかかるビット線の形成を示すプロセス
断面図である。
FIG. 8 is a process sectional view showing formation of a bit line according to the present invention.

【符号の説明】 4 ソース領域 8 ドレイン領域 10 半導体基板 12 フィールド酸化膜 13 ゲート酸化膜 14 転送ゲート 14A 第1ポリシリコン膜 16 側壁分離膜(外側壁分離膜) 17 側壁分離膜(内側壁分離膜) 18 転送ゲート 20 第1絶縁膜 22 第1絶縁膜 24 セル電極(第2ポリシリコン膜) 26 キャパシタ誘電膜 30 第1導電膜(第3ポリシリコン膜) 30A 側壁 32 金属間誘電膜 32A 側壁 34 レジスト膜 37 開口パターン 40 誘電側壁分離膜 50 ビット線コンタクト 54 保護膜 54A スルーホール 56 ビット線材料(金属膜)[Explanation of symbols] 4 Source area 8 drain region 10 Semiconductor substrate 12 field oxide film 13 Gate oxide film 14 Transfer gate 14A First polysilicon film 16 Side wall separation membrane (outer wall separation membrane) 17 Side wall separation film (inner side wall separation film) 18 Transfer gate 20 First insulating film 22 First insulating film 24 Cell electrode (second polysilicon film) 26 Capacitor dielectric film 30 First conductive film (third polysilicon film) 30A side wall 32 Inter-metal dielectric film 32A side wall 34 Resist film 37 opening pattern 40 Dielectric sidewall separation film 50 bit line contact 54 Protective film 54A through hole 56 Bit line material (metal film)

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−134858(JP,A) 特開 平4−256358(JP,A) 特開 平9−36329(JP,A) 特開 平8−236473(JP,A) 特開 平8−335633(JP,A) 特開 平5−198684(JP,A) 特開 平8−264731(JP,A)Continued front page       (56) Reference JP-A-4-134858 (JP, A)                 JP-A-4-256358 (JP, A)                 JP-A-9-36329 (JP, A)                 Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-236473 (JP, A)                 JP-A-8-335633 (JP, A)                 JP-A-5-198684 (JP, A)                 JP-A-8-264731 (JP, A)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上の2つの分離した転送ゲー
ト間にドレイン領域を設け、これらの分離した転送ゲー
トが、前記ドレイン領域の両サイドにソース領域を設け
るとともに、前記ドレイン領域に臨む内壁面および前記
ソース領域に臨む外壁面を有し、かつ転送ゲートの上部
表面を有し、 前記半導体基板が、フィールド酸化膜領域により前記ソ
ース領域ならびに前記ドレイン領域を含むアクティブ領
域を区画するものにおいて、 a)前記ドレイン領域、前記転送ゲートの内側壁および
前記転送ゲートの上部表面に延在する第1絶縁膜を形成
するステップと、 b)前記ソース領域、前記転送ゲートの外側壁および前
記転送ゲートの上部表面に延在するセル電極を形成し、
前記セル電極の前記ソース領域に対する電気接続を形成
するステップと、 c)前記セル電極表面にキャパシタ誘電膜を形成するス
テップと、 d)少なくとも前記キャパシタ誘電膜および前記第1絶
縁膜を覆う第1導電膜を形成するステップと、 e)前記第1導電膜を覆う金属間誘電膜を形成するステ
ップと、 f)前記金属間誘電膜の前記ドレイン領域の上方におい
て第1開口を形成し、前記ドレイン領域の上方にある前
記第1導電膜を露出するとともに、前記第1開口が少な
くとも前記金属間誘電膜の側壁により区画されるステッ
プと、 g)前記第1開口の内部で露出された前記第1導電膜を
異方性エッチングにより除去し、前記ドレイン領域の上
方にある前記第1絶縁膜を露出させ、ついで、前記第1
開口の内部で、前記第1導電膜及び前記金属間誘電膜
側壁と前記第1絶縁膜上とに誘電側壁分離膜を形成する
ステップと、 h)前記g)のステップに続いて、異方性エッチングを
経て前記ドレイン領域を露出させ、第2開口を形成する
ステップと、 i)前記第2開口の内部に前記ドレイン領域に接続する
ビット線コンタクトを形成するステップと、 を具備したことを特徴とするメモリーセル・キャパシタ
アレイのビット線形成方法。
1. A drain region is provided between two separated transfer gates on a semiconductor substrate, and these separated transfer gates are provided with a source region on both sides of the drain region and an inner wall surface facing the drain region. And an outer wall surface facing the source region, and an upper surface of the transfer gate, wherein the semiconductor substrate defines an active region including the source region and the drain region by a field oxide film region. ) Forming a first insulating film extending to the drain region, the inner wall of the transfer gate and an upper surface of the transfer gate; and b) the source region, an outer wall of the transfer gate and an upper part of the transfer gate. Forming a cell electrode extending to the surface,
Forming an electrical connection of the cell electrode to the source region; c) forming a capacitor dielectric film on the surface of the cell electrode; and d) first conductivity covering at least the capacitor dielectric film and the first insulating film. Forming a film; e) forming an intermetal dielectric film covering the first conductive film; and f) forming a first opening above the drain region of the intermetal dielectric film, the drain region Exposing the first conductive film above, and defining the first opening by at least a sidewall of the inter-metal dielectric film; and g) exposing the first conductive film inside the first opening. The film is removed by anisotropic etching to expose the first insulating film above the drain region and then the first insulating film.
Inside the opening, and forming the first conductive layer and a dielectric sidewall isolation layer <br/> sidewalls and on the on the first insulating layer of the intermetal dielectric layer, h) subsequent to said step of g) Anisotropic etching
To expose the drain region through the memory for forming a second opening, i) forming a bit line contact connected to the drain region in the interior of the second opening, and characterized by including a Method for forming bit line of cell / capacitor array.
【請求項2】 前記誘電側壁分離膜が、前記第1開口の
内部において前記金属間誘電膜および前記第1導電膜の
側壁と前記第1絶縁膜上とに誘電膜を形成することによ
り形成され、前記第1開口を介して異方性エッチングを
行って、前記ドレイン領域を露出することで第2開口を
形成し、前記金属間誘電膜および前記第1導電膜の側壁
にある前記誘電側壁分離膜が前記第2開口を部分的に
区画することを特徴とする請求項1記載のメモリーセル
・キャパシタアレイのビット線形成方法。
2. The dielectric sidewall isolation film is formed by forming a dielectric film on the sidewalls of the intermetal dielectric film and the first conductive film and on the first insulating film inside the first opening. , the dielectric sidewalls of the first through the opening by performing an anisotropic etching, the formation of the second opening by exposing the drain region, located on the sidewalls of the intermetal dielectric layer and the first conductive film The method of claim 1, wherein an isolation layer partially defines the second opening .
【請求項3】 キャパシタ上にビット線を形成する3層
ポリシリコン膜よりなるDRAMの製造方法であって、 半導体基板上の2つの分離したポリシリコンからなる
送ゲート間にドレイン領域を設け、これら分離した転送
ゲートが、前記ドレイン領域の両サイドにソース領域を
設けるとともに、前記ドレイン領域に臨む内壁面および
前記ソース領域に臨む外壁面を有し、かつ転送ゲートの
上部表面を有し、 前記半導体基板が、フィールド酸化膜領域により前記ソ
ース領域ならびに前記ドレイン領域を含むアクティブ領
域を区画するものにおいて、 a)前記ドレイン領域、前記転送ゲートの内側壁および
前記転送ゲートの上部表面に延在する酸化シリコンより
なる第1絶縁膜を形成するステップと、 b)前記ソース領域、前記転送ゲートの外側壁および前
記転送ゲートの上部表面に延在するポリシリコンからな
セル電極を形成し、前記セル電極の前記ソース領域に
対する電気接続を形成するステップと、 c)前記セル電極表面にキャパシタ誘電膜を形成するス
テップと、 d)前記キャパシタ誘電膜を含む第1絶縁膜を覆うポリ
シリコンよりなる第1導電膜を形成するステップと、 e)前記第1導電膜上を覆うノンドープの酸化シリコン
よりなる金属間誘電膜を形成するステップと、 f)前記金属間誘電膜の前記ドレイン領域の上方におい
て第1開口を形成し、前記ドレイン領域の上方にある前
記第1導電膜を露出するとともに、前記第1開口が少な
くとも前記金属間誘電膜の側壁により区画されるステッ
プと、 g)前記第1開口の内部で露出された前記第1導電膜を
異方性エッチングし、前記第1開口の内部において前記
第1導電膜の側壁を形成するステップと、 h)前記第1開口の内部において前記金属間誘電膜およ
び前記第1導電膜の側壁と前記第1絶縁膜上とに誘電側
壁分離膜を形成するステップと、 i)前記h)のステップに続いて、異方性エッチングを
経て前記ドレイン領域を露出させ、第2開口を形成する
ステップと、 j)前記第2開口の内部に前記ドレイン領域に接続する
ビット線コンタクトを形成するステップとを具備するこ
とを特徴とするメモリーセル・キャパシタアレイのビッ
ト線形成方法。
3. A method of manufacturing a DRAM having a three-layer polysilicon film for forming a bit line on a capacitor, wherein a drain is formed between two transfer gates made of separate polysilicon on a semiconductor substrate. A region is provided, and these separated transfer gates have source regions on both sides of the drain region and have an inner wall surface facing the drain region and an outer wall surface facing the source region, and the upper surface of the transfer gate is Wherein the semiconductor substrate defines an active region including the source region and the drain region by a field oxide film region, a) on the drain region, an inner wall of the transfer gate and an upper surface of the transfer gate. Forming a extending first insulating film of silicon oxide; and b) the source region and the transfer gate. Of polysilicon extending to the outer wall of the gate and the upper surface of the transfer gate.
Forming a cell electrode that includes the steps of forming an electrical connection to the source region of the cell electrode, c) forming a capacitor dielectric film on the cell electrode surface, d) a first insulating including the capacitor dielectric layer Forming a first conductive film made of polysilicon covering the film; e) forming an intermetal dielectric film made of non-doped silicon oxide covering the first conductive film; and f) the intermetal dielectric film. Forming a first opening above the drain region, exposing the first conductive film above the drain region, and defining the first opening by at least a sidewall of the intermetal dielectric film. And g) anisotropically etching the first conductive film exposed inside the first opening to form a sidewall of the first conductive film inside the first opening. Comprising the steps of, h) forming a first opening wherein the intermetal dielectric layer and said the side wall of the first conductive film first insulating film and the dielectric sidewall isolation layer inside the, i) wherein h) Following the step, anisotropic etching
Memory characterized by comprising exposing said drain region via, forming a second opening, and forming a bit line contact connected to the drain region in the interior of j) said second opening Method for forming bit line of cell / capacitor array.
【請求項4】 前記セル電極を形成するステップb)
が、前記ソース領域および前記ドレイン領域の上方にポ
リシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜をエッチン
グして、前記ソース領域、前記外側壁および前記転送ゲ
ートの上部表面の一部上にポリシリコン膜を残すことを
特徴とする請求項記載のメモリーセル・キャパシタア
レイのビット線形成方法。
4. The step b) of forming the cell electrode.
Forming a polysilicon film above the source region and the drain region and etching the polysilicon film to form a polysilicon film on the source region, the outer wall and a part of the upper surface of the transfer gate. 4. The method for forming a bit line of a memory cell / capacitor array according to claim 3, wherein
【請求項5】 前記第1導電膜が、ドープしたポリシリ
コンからなり、その不純物濃度を約1E15〜1E16
原子/cm2の範囲とし、その厚さを1000〜200
0Åの範囲とするとともに、この第1導電膜を基板の表
面全体に形成したことを特徴とする請求項記載のメモ
リーセル・キャパシタアレイのビット線形成方法。
5. The first conductive film is made of doped polysilicon and has an impurity concentration of about 1E15 to 1E16.
The thickness is 1000 to 200 with the range of atoms / cm 2.
4. The method of forming a bit line of a memory cell / capacitor array according to claim 3 , wherein the first conductive film is formed on the entire surface of the substrate while having a range of 0Å.
【請求項6】 前記金属間誘電膜に前記第1開口を形成
するステップf)が、第1開口パターンを設けたレジス
ト膜を形成し、この第1開口パターンを介して前記金属
間誘電膜を異方性エッチングするとともに、前記レジス
ト膜を除去することを特徴とする請求項1記載のメモリ
ーセル・キャパシタアレイのビット線形成方法。
6. The step f) of forming the first opening in the intermetal dielectric film forms a resist film provided with a first opening pattern, and the intermetal dielectric film is formed through the first opening pattern. 2. The method of forming a bit line of a memory cell capacitor array according to claim 1, wherein the resist film is removed while anisotropically etching.
【請求項7】 前記ステップg)の異方性エッチング
が、塩化物ガスを含む反応性イオンエッチングを使用す
ることを特徴とする請求項1乃至3記載のメモリーセル
・キャパシタアレイのビット線形成方法。
7. The method for forming a bit line of a memory cell capacitor array according to claim 1, wherein the anisotropic etching in step g) uses reactive ion etching including chloride gas. .
【請求項8】 前記第1絶縁膜が、その厚さを約100
0〜2000Åの範囲とする酸化シリコンよりなること
を特徴とする請求項1乃至3記載のメモリーセル・キャ
パシタアレイのビット線形成方法。
8. The first insulating film has a thickness of about 100.
4. The method of forming a bit line of a memory cell / capacitor array according to claim 1, wherein the bit line is formed of silicon oxide in the range of 0 to 2000Å.
【請求項9】 前記金属間誘電膜が、ホウリンシリケー
トガラス(BPSG)よりなるものであり、その厚さを
約5000〜10000Åの範囲とすることを特徴とす
る請求項1乃至3記載のメモリーセル・キャパシタアレ
イのビット線形成方法。
9. The memory cell according to claim 1, wherein the intermetal dielectric film is made of borophosphosilicate glass (BPSG) and has a thickness in the range of about 5000 to 10000Å. A method of forming a bit line of a capacitor array.
【請求項10】 前記形成方法が、さらに、前記金属間
誘電膜および前記ビット線コンタクト上に保護膜とパタ
ーン形成された金属膜とを形成するステップを具備する
ことを特徴とする請求項1乃至3記載のメモリーセル・
キャパシタアレイのビット線形成方法。
10. The method according to claim 1, further comprising forming a protective film and a patterned metal film on the intermetal dielectric film and the bit line contact. 3 memory cell
Method of forming bit line of capacitor array.
【請求項11】 前記誘電側壁分離膜が、酸化シリコン
または窒化シリコンのいずれか1つからなるとともに、
その厚さを約400〜600Åの範囲であるとすること
を特徴とする請求項1乃至3記載のメモリーセル・キャ
パシタアレイのビット線形成方法。
11. The dielectric sidewall isolation film is made of one of silicon oxide and silicon nitride, and
4. A method of forming a bit line of a memory cell / capacitor array according to claim 1, wherein the thickness is in the range of about 400 to 600Å.
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