JPH01280335A - 半導体集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体集積回路装置及びその製造方法Info
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- JPH01280335A JPH01280335A JP63109781A JP10978188A JPH01280335A JP H01280335 A JPH01280335 A JP H01280335A JP 63109781 A JP63109781 A JP 63109781A JP 10978188 A JP10978188 A JP 10978188A JP H01280335 A JPH01280335 A JP H01280335A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路装置に関し、特に、半導体領
域に珪素膜を介在させて配線を接続する半導体集積回路
装置に適用して有効な技術に関するものである。
域に珪素膜を介在させて配線を接続する半導体集積回路
装置に適用して有効な技術に関するものである。
DRAM(Dynamic Random Acces
s Memory)のメモリセルは、メモリセル選択用
MISFETとその一方の半導体領域に直列に接続され
た情報蓄積用容量素子とで構成されている。メモリセル
選択用MISFETの他方の半導体領域にはデータ線が
接続されている。データ線はSiが添加されたアルミニ
ウム合金膜で形成されている。このアルミニウム合金膜
に添加されたSiは、主に、前記半導体領域(単結晶珪
素)とデータ線との接続によって生じる所謂アロイスパ
イク現象を防止することができる。
s Memory)のメモリセルは、メモリセル選択用
MISFETとその一方の半導体領域に直列に接続され
た情報蓄積用容量素子とで構成されている。メモリセル
選択用MISFETの他方の半導体領域にはデータ線が
接続されている。データ線はSiが添加されたアルミニ
ウム合金膜で形成されている。このアルミニウム合金膜
に添加されたSiは、主に、前記半導体領域(単結晶珪
素)とデータ線との接続によって生じる所謂アロイスパ
イク現象を防止することができる。
前記データ線の延在する方向に配置された2個のメモリ
セルは、夫々のメモリセル選択用MISFETの他方の
半導体領域を一体に構成している(共有している)、つ
まり、他方の半導体領域間を絶縁分離するフィールド絶
縁膜に相当する面積をなくし、DRAMの高集積化を図
っている。
セルは、夫々のメモリセル選択用MISFETの他方の
半導体領域を一体に構成している(共有している)、つ
まり、他方の半導体領域間を絶縁分離するフィールド絶
縁膜に相当する面積をなくし、DRAMの高集積化を図
っている。
本発明者が開発中の大容量を有するDRAMは、メモリ
セル選択用MISFETの他方の半導体領域に中間導電
膜を介在させてデータ線を接続している。中間導電膜は
630〜650[’C]程度の温度のCVD法で堆積さ
せた多結晶珪素膜で形成されている。この多結晶珪素膜
には抵抗値を低減する不純物例えばPやAsが導入され
ている。
セル選択用MISFETの他方の半導体領域に中間導電
膜を介在させてデータ線を接続している。中間導電膜は
630〜650[’C]程度の温度のCVD法で堆積さ
せた多結晶珪素膜で形成されている。この多結晶珪素膜
には抵抗値を低減する不純物例えばPやAsが導入され
ている。
中間導電膜の一端側は、メモリセル選択用MISFET
のゲート電極の側壁に形成されたサイドウオールスペー
サに規定された領域内に前記ゲート電極に対して自己整
合で他方の半導体領域に接続している。中間導電膜の他
端側は、ゲート電極と電気的に分離された状態において
、サイドウオールスペーサに沿ってゲート電極の上部ま
で延在させている。データ線は、中間導電膜の上層の第
1層間絶縁膜に形成された接続孔を通して中間導電膜に
接続されている。データ線の上部には第2層間絶縁膜が
設けられている。前記第1層間絶縁膜、第2層間絶縁膜
の夫々は、酸化珪素膜や窒化珪素膜等の珪素系絶縁膜で
形成されている。
のゲート電極の側壁に形成されたサイドウオールスペー
サに規定された領域内に前記ゲート電極に対して自己整
合で他方の半導体領域に接続している。中間導電膜の他
端側は、ゲート電極と電気的に分離された状態において
、サイドウオールスペーサに沿ってゲート電極の上部ま
で延在させている。データ線は、中間導電膜の上層の第
1層間絶縁膜に形成された接続孔を通して中間導電膜に
接続されている。データ線の上部には第2層間絶縁膜が
設けられている。前記第1層間絶縁膜、第2層間絶縁膜
の夫々は、酸化珪素膜や窒化珪素膜等の珪素系絶縁膜で
形成されている。
このように構成されるDRAMは、メモリセル選択用M
ISFETの他方の半導体領域とデータ線との間の製造
工程におけるマスク合せずれを中間導電膜で吸収するこ
とができる。つまり、中間導電膜は、メモリセル選択用
MISFETの他方の半導体領域の面積を前記マスク合
せずれ量に相当する分縮小することができるので、メモ
リセル面積を縮小し、DRAMの集積度を向上できる特
徴がある。
ISFETの他方の半導体領域とデータ線との間の製造
工程におけるマスク合せずれを中間導電膜で吸収するこ
とができる。つまり、中間導電膜は、メモリセル選択用
MISFETの他方の半導体領域の面積を前記マスク合
せずれ量に相当する分縮小することができるので、メモ
リセル面積を縮小し、DRAMの集積度を向上できる特
徴がある。
なお、前述の半導体領域に珪素膜を介在させて配線を接
続する技術については、例えばジャパンジャーナルオブ
アプライド フィジイクス、第18巻、第35頁乃至第
42頁(Japan Journal of Appl
iedPhysics、Volg、p35〜p42)に
記載されている。
続する技術については、例えばジャパンジャーナルオブ
アプライド フィジイクス、第18巻、第35頁乃至第
42頁(Japan Journal of Appl
iedPhysics、Volg、p35〜p42)に
記載されている。
本発明者は、前述のDRAMの開発に先立ち、DRAM
の不良解析を行った結果、前記中間導電膜とデータ線と
の接続部分の近傍であって、データ線内に経時的に珪素
の析出物が生じる事実を確認した。この珪素の析出物は
、データ線の断面々積を縮小して抵抗値を増大させ、或
はデータ線が見かけ上断線するので、DRAMの電気的
信頼性を著しく低下させる。
の不良解析を行った結果、前記中間導電膜とデータ線と
の接続部分の近傍であって、データ線内に経時的に珪素
の析出物が生じる事実を確認した。この珪素の析出物は
、データ線の断面々積を縮小して抵抗値を増大させ、或
はデータ線が見かけ上断線するので、DRAMの電気的
信頼性を著しく低下させる。
本発明者の検討によれば、前述の中間導電膜の結晶状態
によって珪素の析出物の発生率が変化する事実を突き止
めた。すなわち、630〜650〔℃]程度の温度のC
VD法で堆積させた多結晶珪素膜で形成される中間導電
膜は結晶粒径が小さい。測定の結果、約0.1[μml
に達しない結晶粒径で中間導電膜が形成されている。こ
のように形成される中間導電膜は、結晶粒界のエネルギ
が不安定であり、中間導電膜の珪素原子がデータ線(ア
ルミニウム膜)に溶は易い。つまり、中間導電膜の珪素
原子とデータ線のアルミニウム原子とが置換反応する。
によって珪素の析出物の発生率が変化する事実を突き止
めた。すなわち、630〜650〔℃]程度の温度のC
VD法で堆積させた多結晶珪素膜で形成される中間導電
膜は結晶粒径が小さい。測定の結果、約0.1[μml
に達しない結晶粒径で中間導電膜が形成されている。こ
のように形成される中間導電膜は、結晶粒界のエネルギ
が不安定であり、中間導電膜の珪素原子がデータ線(ア
ルミニウム膜)に溶は易い。つまり、中間導電膜の珪素
原子とデータ線のアルミニウム原子とが置換反応する。
この置換反応した珪素原子は、アルミニウム膜に添加さ
れた珪素原子等を核として珪素の析出物を生成する。
れた珪素原子等を核として珪素の析出物を生成する。
また、本発明者が開発中の前記DRAMのデータ線は高
融点金属膜(例えばMo5it)、アルミニウム合金膜
の夫々を順次重ね合せた複合膜で構成されている。この
複合膜はDRAMの周辺回路において信号配線として使
用され、この信号配線は中間導電膜を介在させずに直接
半導体領域に接続されている。下層の高融点金属膜は、
前記信号配線と半導体領域との接続部分において、半導
体領域の表面にエピタキシャル層が成長しないようにし
1両者の接続抵抗値を低減するように構成されている。
融点金属膜(例えばMo5it)、アルミニウム合金膜
の夫々を順次重ね合せた複合膜で構成されている。この
複合膜はDRAMの周辺回路において信号配線として使
用され、この信号配線は中間導電膜を介在させずに直接
半導体領域に接続されている。下層の高融点金属膜は、
前記信号配線と半導体領域との接続部分において、半導
体領域の表面にエピタキシャル層が成長しないようにし
1両者の接続抵抗値を低減するように構成されている。
DRAMの周辺回路は、駆動能力等の点において、メモ
リセル選択用MISFETに比べてサイズが大きいMI
SFETを使用している。
リセル選択用MISFETに比べてサイズが大きいMI
SFETを使用している。
このため、中間導電膜の必要性がなく、製造上の歩留り
を向上する等の点において周辺回路には中間導電膜は使
用していない。
を向上する等の点において周辺回路には中間導電膜は使
用していない。
本発明者は、このような構造で構成されるDRAMにお
いて、前記データ線内の珪素の析出物の分布を検討した
ところ、高融点金属膜と対向する部分のデータ線の上面
(表面)又は内部に珪素の析出物が生成させていたこと
を確認した。データ線の上面にはプラズマCVD法で堆
積させた酸化珪素膜(第2層間絶縁膜)が直接々触して
いる。プラズマCVD法で堆積させた酸化珪素膜は未反
応の珪素原子が存在する可能性が高いので、本発明者は
この珪素原子が前述の珪素の析出物の核になると考えて
いる。
いて、前記データ線内の珪素の析出物の分布を検討した
ところ、高融点金属膜と対向する部分のデータ線の上面
(表面)又は内部に珪素の析出物が生成させていたこと
を確認した。データ線の上面にはプラズマCVD法で堆
積させた酸化珪素膜(第2層間絶縁膜)が直接々触して
いる。プラズマCVD法で堆積させた酸化珪素膜は未反
応の珪素原子が存在する可能性が高いので、本発明者は
この珪素原子が前述の珪素の析出物の核になると考えて
いる。
本発明の目的は、半導体領域に珪素膜(中間導電膜)を
介在させて配線を接続する半導体集積回路装置において
、前記配線の内部に珪素の析出物が生成されることを低
減し、電気的信頼性を向上することが可能な技術を提供
することにある。
介在させて配線を接続する半導体集積回路装置において
、前記配線の内部に珪素の析出物が生成されることを低
減し、電気的信頼性を向上することが可能な技術を提供
することにある。
本発明の他の目的は、製造工程数を増加することなく、
前記目的を達成することが可能な技術を提供することに
ある。
前記目的を達成することが可能な技術を提供することに
ある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
本願において開示される発明のうち1代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)半導体領域に珪素膜を介在させて珪素系絶縁膜で
被覆された配線を接続する半導体集積回路装置において
、前記配線の少なくとも下面及び上面に前記絶縁膜の珪
素原子を遮蔽する遮蔽膜を構成する。
被覆された配線を接続する半導体集積回路装置において
、前記配線の少なくとも下面及び上面に前記絶縁膜の珪
素原子を遮蔽する遮蔽膜を構成する。
(2)前記(1)の構成に加え、非晶質で前記珪素膜を
堆積し、この後、前記珪素膜に熱処理を施して多結晶の
珪素膜を構成する。
堆積し、この後、前記珪素膜に熱処理を施して多結晶の
珪素膜を構成する。
(3)半導体領域に珪素膜を介在させて配線を接続する
半導体集積回路装置において、前記珪素膜を非晶質で堆
積し、この珪素膜に熱処理を施して多結晶化する。
半導体集積回路装置において、前記珪素膜を非晶質で堆
積し、この珪素膜に熱処理を施して多結晶化する。
(4)半導体領域に珪素膜を介在させて配線を接続する
半導体集積回路装置において、前記珪素膜を600 [
’C]以下のCVD法で堆積し、この珪素膜に熱処理を
施して多結晶化する。
半導体集積回路装置において、前記珪素膜を600 [
’C]以下のCVD法で堆積し、この珪素膜に熱処理を
施して多結晶化する。
(5)第1領域に半導体領域と配線との間に介在させた
珪素膜、第2領域に抵抗素子を夫々有する半導体集積回
路装置において、第1及び第2領域に珪素膜を非晶質で
堆積し、この非晶質の珪素膜のうち、第1領域の珪素膜
に低抵抗化処理を施し多結晶にすると共に、第2領域の
珪素膜で抵抗素子を形成する。
珪素膜、第2領域に抵抗素子を夫々有する半導体集積回
路装置において、第1及び第2領域に珪素膜を非晶質で
堆積し、この非晶質の珪素膜のうち、第1領域の珪素膜
に低抵抗化処理を施し多結晶にすると共に、第2領域の
珪素膜で抵抗素子を形成する。
(1)前記(1)の手段によれば、前記配線の上面や下
面或は内部において、珪素の析出物の核となる前記絶縁
膜中からの珪素原子を低減し、前記配線内に形成される
珪素の析出物を低減することができるので、前記配線の
抵抗値を低減し或は配線の断線を防止し、半導体集積回
路装置の電気的信頼性を向上することができる。
面或は内部において、珪素の析出物の核となる前記絶縁
膜中からの珪素原子を低減し、前記配線内に形成される
珪素の析出物を低減することができるので、前記配線の
抵抗値を低減し或は配線の断線を防止し、半導体集積回
路装置の電気的信頼性を向上することができる。
(2)前記(2)の手段によれば、前記(1)の効果の
他に、前記珪素膜の結晶粒径を大きくし、結晶粒界エネ
ルギを安定にすることができるので、前記珪素膜の珪素
原子が配線内に溶けにくくなり。
他に、前記珪素膜の結晶粒径を大きくし、結晶粒界エネ
ルギを安定にすることができるので、前記珪素膜の珪素
原子が配線内に溶けにくくなり。
前記配線内に前記珪素が析出することを低減することが
できる。この結果、前記珪素膜と配線との接続部分の近
傍であって、前記配線内に生成される珪素の析出物を低
減することができるので、前記配線の抵抗値を低減し或
は配線の断線を防止し、半導体集積回路装置の電気的信
頼性を向上することができる。
できる。この結果、前記珪素膜と配線との接続部分の近
傍であって、前記配線内に生成される珪素の析出物を低
減することができるので、前記配線の抵抗値を低減し或
は配線の断線を防止し、半導体集積回路装置の電気的信
頼性を向上することができる。
(3)前記(3)の手段によれば、前記珪素膜の結晶粒
径を大きくすることができる。
径を大きくすることができる。
(4)前記(4)の手段によれば、前記(3)と実質的
に同様の効果を得ることができる。
に同様の効果を得ることができる。
(5)前記(5)の手段によれば、前記(3)の効果の
他に、半導体領域と配線との間に介在させた珪素膜を形
成する工程で前記抵抗素子を形成することができるので
、半導体集積回路装置の製造工程数を低減することがで
きる。
他に、半導体領域と配線との間に介在させた珪素膜を形
成する工程で前記抵抗素子を形成することができるので
、半導体集積回路装置の製造工程数を低減することがで
きる。
以下1本発明の構成について、プレーナ構造の情報蓄積
用容量素子を有するメモリセルで構成されるDRAM、
高抵抗素子を有するメモリセルで構成されるS (S
tatic) RA Mの夫々に本発明を適用した実施
例とともに説明する。
用容量素子を有するメモリセルで構成されるDRAM、
高抵抗素子を有するメモリセルで構成されるS (S
tatic) RA Mの夫々に本発明を適用した実施
例とともに説明する。
なお、実施例を説明するための全回において。
同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返し
の説明は省略する。
の説明は省略する。
(実施例■)
本発明の実施例IであるDRAMのメモリセルの構成を
第1図(要部断面図)で示す。
第1図(要部断面図)で示す。
フォールプツトピットライン方式(折り返しビット線方
式)を採用するDRAMのメモリセルアレイ(メモリセ
ルマット)内には、第1図に示すメモリセルMが行列状
に複数配置されている。DRAMは単結晶珪素からなる
p−型半導体基板(又はウェル領域)1で構成されてい
る。図示していないが、DRAMの周辺回路例えばデコ
ーダ回路等はCMO3で構成されている。
式)を採用するDRAMのメモリセルアレイ(メモリセ
ルマット)内には、第1図に示すメモリセルMが行列状
に複数配置されている。DRAMは単結晶珪素からなる
p−型半導体基板(又はウェル領域)1で構成されてい
る。図示していないが、DRAMの周辺回路例えばデコ
ーダ回路等はCMO3で構成されている。
メモリセルMは、フィールド絶縁膜2及びp型チャネル
ストッパ領域3Aに規定された(囲まれた)領域内にお
いて、p型ポテンシャルバリア領域3Bの主面に構成さ
れている。
ストッパ領域3Aに規定された(囲まれた)領域内にお
いて、p型ポテンシャルバリア領域3Bの主面に構成さ
れている。
フィールド絶縁膜2は半導体基板1の主面を選択的に酸
化した厚い膜厚の酸化珪素膜で形成されている。チャネ
ルストッパ領域3Aは、フィールド絶縁膜2下において
半導体基板1の主面部に形成されている。フィールド絶
縁膜2及びチャネルストッパ領域3AはメモリセルM間
を電気的に分離するように構成されている。
化した厚い膜厚の酸化珪素膜で形成されている。チャネ
ルストッパ領域3Aは、フィールド絶縁膜2下において
半導体基板1の主面部に形成されている。フィールド絶
縁膜2及びチャネルストッパ領域3AはメモリセルM間
を電気的に分離するように構成されている。
ポテンシャルバリア領域3BはメモリセルMの全面下つ
まりメモリセルアレイの全面において半導体基板1の主
面部に設けられている。基本的には、ポテンシャルバリ
ア領域3Bは少なくともメモリセルMの情報蓄積用容量
素子C下に設けられていればよい。ポテンシャルバリア
領域3Bは、主に、半導体基板1の内部にα線の入射で
発生する少数キャリアに対してポテンシャルバリアを構
成するようになっている。つまり、ポテンシャルバリア
領域3Bは、少数キャリアが情報蓄積用容量素子Cの電
荷蓄積量を変化させることを防止し。
まりメモリセルアレイの全面において半導体基板1の主
面部に設けられている。基本的には、ポテンシャルバリ
ア領域3Bは少なくともメモリセルMの情報蓄積用容量
素子C下に設けられていればよい。ポテンシャルバリア
領域3Bは、主に、半導体基板1の内部にα線の入射で
発生する少数キャリアに対してポテンシャルバリアを構
成するようになっている。つまり、ポテンシャルバリア
領域3Bは、少数キャリアが情報蓄積用容量素子Cの電
荷蓄積量を変化させることを防止し。
メモリセルモードのソフトエラーの発生率を低減するよ
うに構成されている。また、ポテンシャルバリア領域3
Bは情報蓄積用容量素子Cの電荷蓄積量を増加するよう
に構成されている。このポテンシャルバリア領域3Bは
、前記チャネルストッパ領域3Aと同一製造工程で形成
されている。周辺回路例えばデコーダ回路を構成するM
ISFETの領域を規定するp型チャネルストッパ領域
は。
うに構成されている。また、ポテンシャルバリア領域3
Bは情報蓄積用容量素子Cの電荷蓄積量を増加するよう
に構成されている。このポテンシャルバリア領域3Bは
、前記チャネルストッパ領域3Aと同一製造工程で形成
されている。周辺回路例えばデコーダ回路を構成するM
ISFETの領域を規定するp型チャネルストッパ領域
は。
フィールド絶縁膜2と実質的に同一製造工程で形成され
、前記チャネルストッパ領域3Aと別の製造工程で形成
される。ポテンシャルバリア領域3B及びチャネルスト
ッパ領域3Aは、フィールド絶縁膜2を形成する前又は
後に、p型不純物をイオン打込法で導入し、このp型不
純物を引き伸し拡散することによって形成することがで
きる。
、前記チャネルストッパ領域3Aと別の製造工程で形成
される。ポテンシャルバリア領域3B及びチャネルスト
ッパ領域3Aは、フィールド絶縁膜2を形成する前又は
後に、p型不純物をイオン打込法で導入し、このp型不
純物を引き伸し拡散することによって形成することがで
きる。
前記メモリセルMは、メモリセル選択用MISFETQ
と情報蓄積用容量素子Cとの直列回路で構成されている
。
と情報蓄積用容量素子Cとの直列回路で構成されている
。
情報蓄積用容量素子Cは、一方の電極(下部電極)であ
るn゛型半導体領域4、誘電体膜5.他方の電極(上部
電極)であるプレート電極6を順次積層して構成されて
いる。つまり、情報蓄積用容量素子Cはプレーナ構造で
構成されている。
るn゛型半導体領域4、誘電体膜5.他方の電極(上部
電極)であるプレート電極6を順次積層して構成されて
いる。つまり、情報蓄積用容量素子Cはプレーナ構造で
構成されている。
前記プレート電極6には電源電圧1/2vc、が印加さ
れている。電源電圧1 / 2 V a。は例えば回路
の動作電位5[v]である電源電圧v、、cと回路の接
地電位0[v]である基準電圧v!、どの中間の電位約
2.5[V]である。電源電圧1 / 2 V c c
は、半導体領域4とプレート電極6との間の電極間の電
界強度を低減することができるので、誘電体膜5を薄膜
化し、情報蓄積用容量素子Cの電荷蓄積量を増加できる
ようになっている。プレート電極6は例えば抵抗値を低
減するn型不純物(As或はP)が導入された多結晶珪
素膜で構成されている。
れている。電源電圧1 / 2 V a。は例えば回路
の動作電位5[v]である電源電圧v、、cと回路の接
地電位0[v]である基準電圧v!、どの中間の電位約
2.5[V]である。電源電圧1 / 2 V c c
は、半導体領域4とプレート電極6との間の電極間の電
界強度を低減することができるので、誘電体膜5を薄膜
化し、情報蓄積用容量素子Cの電荷蓄積量を増加できる
ようになっている。プレート電極6は例えば抵抗値を低
減するn型不純物(As或はP)が導入された多結晶珪
素膜で構成されている。
前記半導体領域4はメモリセル選択用MISFETQを
通してデータ線(DL)18がらの情報となる電位が印
加されるように構成されている。半導体領域4はプレー
ト電極6を電源電圧1/2veeに印加した場合におい
ても情報となる電荷を確実に蓄積できるように構成され
ている。半導体領域4はI X 10”〜I X 10
”[atoms/as”]程度の不純物濃度のAs(又
はP)をイオン打込法によって導入することによって構
成されている。
通してデータ線(DL)18がらの情報となる電位が印
加されるように構成されている。半導体領域4はプレー
ト電極6を電源電圧1/2veeに印加した場合におい
ても情報となる電荷を確実に蓄積できるように構成され
ている。半導体領域4はI X 10”〜I X 10
”[atoms/as”]程度の不純物濃度のAs(又
はP)をイオン打込法によって導入することによって構
成されている。
誘電体膜5は半導体領域4の表面を酸化して形成した酸
化珪素膜で形成する。また、誘電体膜5は酸化珪素膜と
窒化珪素膜とを重ね合せた複合膜で構成してもよい。
化珪素膜で形成する。また、誘電体膜5は酸化珪素膜と
窒化珪素膜とを重ね合せた複合膜で構成してもよい。
情報蓄積用容量素子Cは、基本的には前述のように半導
体領域4、誘電体膜5及びプレート電極6で構成されて
いるが、半導体類−域4とポテンシャルバリア領域3B
とのpn接合容量が電荷蓄積量の増加に寄与している。
体領域4、誘電体膜5及びプレート電極6で構成されて
いるが、半導体類−域4とポテンシャルバリア領域3B
とのpn接合容量が電荷蓄積量の増加に寄与している。
前記情報蓄積用容量素子Cのプレート電極6の表面には
上層の導電膜(9)と電気的に分離する層間絶縁膜7が
設けられている。
上層の導電膜(9)と電気的に分離する層間絶縁膜7が
設けられている。
メモリセルMのメモリセル選択用MISFETQは、ポ
テンシャルバリア領域3Bの主面部に構成されている。
テンシャルバリア領域3Bの主面部に構成されている。
メモリセル選択用MISFETQは、フィールド絶縁膜
2及びチャネルストッパ領域3Aで規定された領域内に
構成されている。メモリセル選択用MISFETQは、
主に、ポテンシャルバリア領域3B、ゲート絶縁膜8.
ゲート電極9、ソース領域及びドレイン領域である一対
のn型半導体領域11及び一対のn゛型半導体領域13
で構成されている。
2及びチャネルストッパ領域3Aで規定された領域内に
構成されている。メモリセル選択用MISFETQは、
主に、ポテンシャルバリア領域3B、ゲート絶縁膜8.
ゲート電極9、ソース領域及びドレイン領域である一対
のn型半導体領域11及び一対のn゛型半導体領域13
で構成されている。
前記ポテンシャルバリア領域3Bはメモリセル選択用M
ISFETQのチャネル形成領域として使用されている
。
ISFETQのチャネル形成領域として使用されている
。
ゲート絶縁膜8はポテンシャルバリア領域3Bの主面を
酸化して形成した酸化珪素膜で形成されている。
酸化して形成した酸化珪素膜で形成されている。
ゲート電極9はゲート絶縁膜8の上部に設けられている
。このゲート電極9は、抵抗値を低減するn型不純物が
導入された多結晶珪素膜上に高融点金属膜若しくは高融
点金属シリサイド膜を重ね合せた複合膜で形成されてい
る。前記層間絶縁膜7を介在させた情報蓄積用容量素子
Cの上部又はフィールド絶縁膜2の上部にはゲート電極
9と一体に構成されたワード線(WL)9が延在するよ
うに構成されている。また、ゲート電極9及びワード線
9は、単層の多結晶珪素膜若しくは高融点金属膜若しく
は高融点金属シリサイド膜で形成してもよい。
。このゲート電極9は、抵抗値を低減するn型不純物が
導入された多結晶珪素膜上に高融点金属膜若しくは高融
点金属シリサイド膜を重ね合せた複合膜で形成されてい
る。前記層間絶縁膜7を介在させた情報蓄積用容量素子
Cの上部又はフィールド絶縁膜2の上部にはゲート電極
9と一体に構成されたワード線(WL)9が延在するよ
うに構成されている。また、ゲート電極9及びワード線
9は、単層の多結晶珪素膜若しくは高融点金属膜若しく
は高融点金属シリサイド膜で形成してもよい。
低不純物濃度のn型半導体領域11は、チャネル形成領
域側に形成されており、所謂LDD(Lightly
D oped D rain)構造のメモリセル選択用
MISFETQを構成する。半導体領域11はゲート電
極9に対して自己整合で形成されている。高不純物濃度
の半導体領域13は、サイドウオールスペーサ12を介
在させ、ゲート電極9に対して自己整合で形成されてい
る。
域側に形成されており、所謂LDD(Lightly
D oped D rain)構造のメモリセル選択用
MISFETQを構成する。半導体領域11はゲート電
極9に対して自己整合で形成されている。高不純物濃度
の半導体領域13は、サイドウオールスペーサ12を介
在させ、ゲート電極9に対して自己整合で形成されてい
る。
また、メモリセル選択用MISFETQは、情報蓄積用
容量素子Cに接続される一方をn型半導体領域11で構
成し、データ線18に接続される他端側をn型半導体領
域11と熱拡散法で形成した高不純物濃度のn゛型半導
体領域で構成してもよい。
容量素子Cに接続される一方をn型半導体領域11で構
成し、データ線18に接続される他端側をn型半導体領
域11と熱拡散法で形成した高不純物濃度のn゛型半導
体領域で構成してもよい。
このように構成されるメモリセル選択用MISFETQ
の他方の半導体領域13には中間導電膜15を介在させ
てデータ線(DL)18が接続されている。
の他方の半導体領域13には中間導電膜15を介在させ
てデータ線(DL)18が接続されている。
中間導電膜15の一端側(中央部分)はゲート電極9の
側壁に形成されたサイドウオールスペーサ12で規定さ
れた接続孔14を通して半導体領域13に接続されてい
る。中間導電膜15の他端側(周辺部分)はサイドウオ
ールスペーサ12に沿ってゲート電極9の上部に引き出
されている。中間導電膜15とゲート電極9とは層間絶
縁膜10を介在させて電気的に分離されている。
側壁に形成されたサイドウオールスペーサ12で規定さ
れた接続孔14を通して半導体領域13に接続されてい
る。中間導電膜15の他端側(周辺部分)はサイドウオ
ールスペーサ12に沿ってゲート電極9の上部に引き出
されている。中間導電膜15とゲート電極9とは層間絶
縁膜10を介在させて電気的に分離されている。
中間導電膜15は、例えばCVD法で堆積させた多結晶
珪素膜で形成され、1500〜2500[人]程度の膜
厚で形成されている。この多結晶珪素膜には、抵抗値を
低減するn型不純物が過飽和状態例えば10 ” ’
[ato+ms/ cm ’コ程度以上の高不純物濃度
のPが導入されている。前記メモリセル選択用MISF
ETQのゲート電極9の下層の多結晶珪素膜にもn型不
純物が導入されているが、中間導電膜15は前記ゲート
電極9に比べて半導体領域13のpn接合を浅くするた
めに若干低い不純物濃度で構成されている。
珪素膜で形成され、1500〜2500[人]程度の膜
厚で形成されている。この多結晶珪素膜には、抵抗値を
低減するn型不純物が過飽和状態例えば10 ” ’
[ato+ms/ cm ’コ程度以上の高不純物濃度
のPが導入されている。前記メモリセル選択用MISF
ETQのゲート電極9の下層の多結晶珪素膜にもn型不
純物が導入されているが、中間導電膜15は前記ゲート
電極9に比べて半導体領域13のpn接合を浅くするた
めに若干低い不純物濃度で構成されている。
中間導電膜15である多結晶珪素膜の結晶粒径は、0.
1〜0.2[μmコ程度以上の寸法(平坦部分の結晶粒
径であり1段差部分の結晶粒径はそれよりも小さい)で
構成されており、従来のCVD法で堆積させた多結晶珪
素膜の結晶粒径に比べて大きく構成されている。第2図
(W換反応の結晶粒径依存性を示す図)に示すように、
中間導電膜15とデータ線18との接続部分の近傍であ
って、データ線18内に珪素の析出物が生成される率は
、中間導電膜15の多結晶珪素膜の結晶粒径に依存する
。第2図に示す横軸は平坦部分における多結晶珪素膜の
結晶粒径cμm]である。縦軸は母数40個中の反応個
数から計算した置換反応の発生率[%コである。
1〜0.2[μmコ程度以上の寸法(平坦部分の結晶粒
径であり1段差部分の結晶粒径はそれよりも小さい)で
構成されており、従来のCVD法で堆積させた多結晶珪
素膜の結晶粒径に比べて大きく構成されている。第2図
(W換反応の結晶粒径依存性を示す図)に示すように、
中間導電膜15とデータ線18との接続部分の近傍であ
って、データ線18内に珪素の析出物が生成される率は
、中間導電膜15の多結晶珪素膜の結晶粒径に依存する
。第2図に示す横軸は平坦部分における多結晶珪素膜の
結晶粒径cμm]である。縦軸は母数40個中の反応個
数から計算した置換反応の発生率[%コである。
第2図に示すように、中間導電膜15の結晶粒径が0.
1〜0.2[μm]程度を越えると置換反応の発生率が
急激に低下する。また、中間導電膜15の結晶粒径が0
.3[μm]程度を越えると置換反応の発生率が略0[
%]になる。したがって、前述のように、中間導電膜1
5はそれを構成する多結晶珪素膜の結晶粒径を0.1〜
0.2[μm]程度以上にする。このような大きな結晶
粒径は、後に製造方法において詳述するが、630〜6
50[’C]程度の温度のCVD法で形成することが非
常に難しい。
1〜0.2[μm]程度を越えると置換反応の発生率が
急激に低下する。また、中間導電膜15の結晶粒径が0
.3[μm]程度を越えると置換反応の発生率が略0[
%]になる。したがって、前述のように、中間導電膜1
5はそれを構成する多結晶珪素膜の結晶粒径を0.1〜
0.2[μm]程度以上にする。このような大きな結晶
粒径は、後に製造方法において詳述するが、630〜6
50[’C]程度の温度のCVD法で形成することが非
常に難しい。
前記中間導電膜15の表面には、層間絶縁膜16に形成
された接続孔17を通してデータ線(DL)18が接続
されている。データ線18は半導体領域13に対して製
造工程におけるマスク合せずれを生じるが、中間導電膜
15の中央部分が半導体領域13に自己整合で接続され
ているので、この中間導電膜15を介在させることによ
って実質的にデータ線18と半導体領域13とをゲート
電極9間の狭い領域において自己整合で接続することが
できる。
された接続孔17を通してデータ線(DL)18が接続
されている。データ線18は半導体領域13に対して製
造工程におけるマスク合せずれを生じるが、中間導電膜
15の中央部分が半導体領域13に自己整合で接続され
ているので、この中間導電膜15を介在させることによ
って実質的にデータ線18と半導体領域13とをゲート
電極9間の狭い領域において自己整合で接続することが
できる。
データ線18は、第1図に示すように、遮蔽膜18A、
アルミニウム合金膜18B、遮蔽膜18Cの夫々を順次
重ね合せた複合膜で構成されている。つまり、データ線
18のアルミニウム合金膜18Bの下面は遮蔽膜18A
を介在させて層間絶縁膜16に接触し、アルミニウム合
金膜18Bの上面は遮蔽膜18Gを介在させて層間絶縁
膜19に接触するように構成されている。
アルミニウム合金膜18B、遮蔽膜18Cの夫々を順次
重ね合せた複合膜で構成されている。つまり、データ線
18のアルミニウム合金膜18Bの下面は遮蔽膜18A
を介在させて層間絶縁膜16に接触し、アルミニウム合
金膜18Bの上面は遮蔽膜18Gを介在させて層間絶縁
膜19に接触するように構成されている。
アルミニウム合金膜18Bは1例えばアルミニウムか、
Si又は及びCuを添加したアルミニウム合金膜、つま
りアルミニウムを主体として構成されている。本実施例
のアルミニウム合金11%18Bは例えば5000[人
]程度の膜厚のAJ、−0,5重量%Cu−1,5重量
%Siで形成されている。
Si又は及びCuを添加したアルミニウム合金膜、つま
りアルミニウムを主体として構成されている。本実施例
のアルミニウム合金11%18Bは例えば5000[人
]程度の膜厚のAJ、−0,5重量%Cu−1,5重量
%Siで形成されている。
遮蔽膜18A、遮蔽膜18Cの夫々は、例えば高融点金
属膜(MoSit )で形成され、少なくとも150〜
600[人]程度の膜厚で形成されている。遮蔽膜18
A、遮蔽膜18Cの夫々は、珪素系絶縁膜で形成された
層間絶縁膜16.19の未反応の珪素原子がアルミニウ
ム合金膜18Bの下面、上面或は内部へ侵入することを
遮蔽するように構成されている。すなわち、遮蔽膜18
A2遮蔽膜18Cの夫々は、データ線18内に生成され
る珪素の析出物の核となる珪素原子の侵入を防止するよ
うに構成されている。
属膜(MoSit )で形成され、少なくとも150〜
600[人]程度の膜厚で形成されている。遮蔽膜18
A、遮蔽膜18Cの夫々は、珪素系絶縁膜で形成された
層間絶縁膜16.19の未反応の珪素原子がアルミニウ
ム合金膜18Bの下面、上面或は内部へ侵入することを
遮蔽するように構成されている。すなわち、遮蔽膜18
A2遮蔽膜18Cの夫々は、データ線18内に生成され
る珪素の析出物の核となる珪素原子の侵入を防止するよ
うに構成されている。
高融点金属膜で形成されるこれらの遮蔽膜18A及び遮
蔽膜18Cは600[入]程度以上の厚い膜厚で形成し
てもよい。この場合、下面側の遮蔽膜18Aはバリアメ
タル膜として作用する。つまり、データ線18と同一導
電膜で形成される信号配線は周辺回路のMI 5FET
のソース領域及びドレイン領域に直接々続されるので、
下面側の遮蔽膜18Aはこの接続部分にエピタキシャル
層が成長することを防止して接続部分のオーミック特性
を向上できるように構成されている。また、下面側の遮
蔽膜18Aの膜厚が厚すぎると、データ線18と中間導
電膜15との接続部分において接続抵抗値(コンタクト
抵抗値)が増加するので、下面側の遮蔽膜18Aは適度
な膜厚に設定する必要がある。なお、遮蔽膜18A、遮
蔽膜18Cの夫々は前記以外にTiSi、。
蔽膜18Cは600[入]程度以上の厚い膜厚で形成し
てもよい。この場合、下面側の遮蔽膜18Aはバリアメ
タル膜として作用する。つまり、データ線18と同一導
電膜で形成される信号配線は周辺回路のMI 5FET
のソース領域及びドレイン領域に直接々続されるので、
下面側の遮蔽膜18Aはこの接続部分にエピタキシャル
層が成長することを防止して接続部分のオーミック特性
を向上できるように構成されている。また、下面側の遮
蔽膜18Aの膜厚が厚すぎると、データ線18と中間導
電膜15との接続部分において接続抵抗値(コンタクト
抵抗値)が増加するので、下面側の遮蔽膜18Aは適度
な膜厚に設定する必要がある。なお、遮蔽膜18A、遮
蔽膜18Cの夫々は前記以外にTiSi、。
TiN、Tie、WN等の導電性バリアメタルとして使
用される金属膜で構成することができる。
用される金属膜で構成することができる。
データ線18の上部には層間絶縁膜19を介在させてシ
ャント用ワード線(WL)20が設けられている。
ャント用ワード線(WL)20が設けられている。
図示しないが、シャント用ワード線20は、所定領域に
おいてワード線9と接続され、その抵抗値を低減するよ
うに構成されている。シャント用ワード[20は例えば
データ線18と同様にアルミニウムを主体として構成さ
れている。
おいてワード線9と接続され、その抵抗値を低減するよ
うに構成されている。シャント用ワード[20は例えば
データ線18と同様にアルミニウムを主体として構成さ
れている。
前記層間絶縁膜16は例えばCVD法で堆積させたBP
SG膜で形成する0層間絶縁膜19は例えばプラズマC
VD法やスパッタ法で堆積させた酸化珪素膜(又は窒化
珪素膜)で形成する。
SG膜で形成する0層間絶縁膜19は例えばプラズマC
VD法やスパッタ法で堆積させた酸化珪素膜(又は窒化
珪素膜)で形成する。
このように、半導体領域13に中間導電膜(珪素11N
り 15を介在させて珪素系絶縁膜(16及び19)で
被覆されたデータ線18を接続するDRAMにおいて、
前記データ線18の少なくとも下面及び上面に前記絶縁
膜の珪素原子を遮蔽する遮蔽膜18A及び18Cを構成
することにより、前記データ線18の上面や下面或は内
部において、珪素の析出物の核となる前記絶縁膜中の珪
素原子を低減し、前記データ線18内に形成される珪素
の析出物を低減することができるので、前記データ線1
8の抵抗値を低減し戒はデータ線18の断線を防止し、
DRAMの電気的信頼性を向上することができる。
り 15を介在させて珪素系絶縁膜(16及び19)で
被覆されたデータ線18を接続するDRAMにおいて、
前記データ線18の少なくとも下面及び上面に前記絶縁
膜の珪素原子を遮蔽する遮蔽膜18A及び18Cを構成
することにより、前記データ線18の上面や下面或は内
部において、珪素の析出物の核となる前記絶縁膜中の珪
素原子を低減し、前記データ線18内に形成される珪素
の析出物を低減することができるので、前記データ線1
8の抵抗値を低減し戒はデータ線18の断線を防止し、
DRAMの電気的信頼性を向上することができる。
また、データ線18は、アルミニウム合金膜113Bの
下面及び上面に設けた遮蔽膜18A及び18Gに加えて
、若干製造工程数は増加するが、アルミニウム合金膜1
8Bの側壁にも遮蔽膜を設け、より珪素原子の侵入を防
止してもよい。このアルミニウム合金膜18Bの側壁の
遮蔽膜は、アルミニウム合金膜18B上を含む基板全面
に遮蔽膜を堆積し、この遮蔽膜にRIE等の異方性エツ
チングを施すことによって形成することができる。また
、アルミニウム合金膜18Bの側壁の遮蔽膜はメツキ法
等で形成してもよい。
下面及び上面に設けた遮蔽膜18A及び18Gに加えて
、若干製造工程数は増加するが、アルミニウム合金膜1
8Bの側壁にも遮蔽膜を設け、より珪素原子の侵入を防
止してもよい。このアルミニウム合金膜18Bの側壁の
遮蔽膜は、アルミニウム合金膜18B上を含む基板全面
に遮蔽膜を堆積し、この遮蔽膜にRIE等の異方性エツ
チングを施すことによって形成することができる。また
、アルミニウム合金膜18Bの側壁の遮蔽膜はメツキ法
等で形成してもよい。
次に、前記DRAMの製造方法について、第3図乃至第
10図(各製造工程毎に示す要部断面図)を用いて簡単
に説明する。
10図(各製造工程毎に示す要部断面図)を用いて簡単
に説明する。
まず、単結晶珪素基板からなるp°型半導体基板1を用
意する。
意する。
次に、メモリセルMの形成領域間において、半導体基板
1の主面上にフィールド絶縁膜2を形成する。
1の主面上にフィールド絶縁膜2を形成する。
次に、第3図に示すように、メモリセルMの形成領域に
おいて半導体基板1の主面部にp型ポテンシャルバリア
領域8Bを形成すると共に、メモリセルMの形成領域間
の半導体基板1の主面部にP型チャネルストッパ領域3
Aを形成する。
おいて半導体基板1の主面部にp型ポテンシャルバリア
領域8Bを形成すると共に、メモリセルMの形成領域間
の半導体基板1の主面部にP型チャネルストッパ領域3
Aを形成する。
次に、メモリセルMの情報蓄積用容量素子Cの形成領域
において、p型ポテンシャルバリア領域3Bの主面部に
n゛型半導体領域4を形成する。この半導体領域4は下
部電極として使用される。
において、p型ポテンシャルバリア領域3Bの主面部に
n゛型半導体領域4を形成する。この半導体領域4は下
部電極として使用される。
次に、少なくとも前記半導体領域4の主面上に誘電体膜
5を形成する。
5を形成する。
次に、第4図に示すように、メモリセル選択用MISF
ETQの形成領域以外の領域において、誘電体膜4上及
びフィールド絶縁膜2上にプレート電極6を形成する。
ETQの形成領域以外の領域において、誘電体膜4上及
びフィールド絶縁膜2上にプレート電極6を形成する。
このプレート電極6は上部電極として使用される。プレ
ート電極6は製造工程における第1層目ゲート配線形成
工程によって形成されている。このプレート電極6を形
成することによって、情報蓄積用容量素子Cが完成する
。
ート電極6は製造工程における第1層目ゲート配線形成
工程によって形成されている。このプレート電極6を形
成することによって、情報蓄積用容量素子Cが完成する
。
次に、プレート電極6の表面上に眉間絶縁膜7を形成す
ると共に、メモリセル選択用MISFETQの形成領域
においてポテンシャルバリア領域3Aの主面上にゲート
絶縁膜8を形成する。層間絶縁膜7はプレート電極(多
結晶珪素膜)6の表面に熱酸化を施して形成した酸化珪
素膜で形成する。
ると共に、メモリセル選択用MISFETQの形成領域
においてポテンシャルバリア領域3Aの主面上にゲート
絶縁膜8を形成する。層間絶縁膜7はプレート電極(多
結晶珪素膜)6の表面に熱酸化を施して形成した酸化珪
素膜で形成する。
ゲート絶縁膜8はポテンシャルバリア領域3Bの主面に
熱酸化を施して形成した酸化珪素膜で形成する。
熱酸化を施して形成した酸化珪素膜で形成する。
次に、メモリセル選択用MISFETQの形成領域にお
いてゲート絶縁膜8の主面上にゲート電極9及び層間絶
縁膜10を形成すると共に、眉間絶縁膜7上及びフィー
ルド絶縁膜2上にワード線9及び層間絶縁膜10を形成
する。ゲート電極9、ワード線9の夫々は、多結晶珪素
膜9A上に高融点金属シリサイド膜9Bを積層した複合
膜で形成される。このゲート電極9及びその上部の層間
絶縁膜10はRIE等の異方性エツチングによって重ね
切りすることによって形成されている。ゲート電極9及
びワード線9は製造工程における第2層目ゲート配線形
成工程によって形成される。
いてゲート絶縁膜8の主面上にゲート電極9及び層間絶
縁膜10を形成すると共に、眉間絶縁膜7上及びフィー
ルド絶縁膜2上にワード線9及び層間絶縁膜10を形成
する。ゲート電極9、ワード線9の夫々は、多結晶珪素
膜9A上に高融点金属シリサイド膜9Bを積層した複合
膜で形成される。このゲート電極9及びその上部の層間
絶縁膜10はRIE等の異方性エツチングによって重ね
切りすることによって形成されている。ゲート電極9及
びワード線9は製造工程における第2層目ゲート配線形
成工程によって形成される。
次に、第5図に示すように、メモリセル選択用MISF
ETQの形成領域において、ポテンシャルバリア領域3
Bの主面部にn型不純物11nを導入する。n型不純物
11nは、例えばPを用い、主にゲート電極9をマスク
としたイオン打込法によって導入される。
ETQの形成領域において、ポテンシャルバリア領域3
Bの主面部にn型不純物11nを導入する。n型不純物
11nは、例えばPを用い、主にゲート電極9をマスク
としたイオン打込法によって導入される。
次に、前記ゲート電極9、ワード線9の夫々の側壁にサ
イドウオールスペーサ12を形成する。サイドウォール
スペーサエ2は、CVD法で堆積させた酸化珪素膜にR
IE等の異方性エツチングを施すことによって形成する
ことができる。
イドウオールスペーサ12を形成する。サイドウォール
スペーサエ2は、CVD法で堆積させた酸化珪素膜にR
IE等の異方性エツチングを施すことによって形成する
ことができる。
次に、第6図に示すように、メモリセル選択用MISF
ETQの形成領域において、ポテンシャルバリア領域3
Bの主面部にn型不純物13nを導入する。n型不純物
13nは、例えばAsを用い、主にサイドウオールスペ
ーサ12をマスクとしたイオン打込法によって導入され
る。
ETQの形成領域において、ポテンシャルバリア領域3
Bの主面部にn型不純物13nを導入する。n型不純物
13nは、例えばAsを用い、主にサイドウオールスペ
ーサ12をマスクとしたイオン打込法によって導入され
る。
次に、メモリセル選択用MISFETQの他方の半導体
領域(データ線18に接続される側)の形成領域におい
て接続孔工4を形成する。接続孔14は、エツチングマ
スク(例えばフォトレジスト膜)及びサイドウオールス
ペーサ12をマスクとして、ポテンシャルバリア領域3
B上の絶縁膜を除去することによって形成することがで
きる。
領域(データ線18に接続される側)の形成領域におい
て接続孔工4を形成する。接続孔14は、エツチングマ
スク(例えばフォトレジスト膜)及びサイドウオールス
ペーサ12をマスクとして、ポテンシャルバリア領域3
B上の絶縁膜を除去することによって形成することがで
きる。
次に、接続孔14を通してポテンシャルバリア領域3B
の表面と接触するように、層間絶縁膜10上を含む基板
全面に非晶質珪素膜15Aを堆積する。
の表面と接触するように、層間絶縁膜10上を含む基板
全面に非晶質珪素膜15Aを堆積する。
非晶質珪素膜15Aは、CVD法によって堆積し、前述
のように1500〜2500[人]程度の膜厚で形成す
る。単結晶珪素の表面に堆積される珪素膜の結晶状態は
CVD法で使用する温度で変化する。625〜900[
’C]の温度を使用するCVD法は多結晶の珪素膜を堆
積する。900[’C]以上の温度を使用するCVD法
は単結晶の珪素膜を堆積する(エピタキシャル成長させ
る) 、 580〜625[’C]の温度を使用するC
VD法は多結晶と非晶質とが混在した珪素膜を堆積する
。通常、この範囲の温度は、結晶状態が不安定なので使
用されていない。580[’C]以下の温度を使用する
CVD法は非晶質の珪素膜を堆積する。したがって、前
記非晶質珪素1ff15Aは、若干の温度マージンを考
慮して、600[’C]以下の温度のCVD法で堆積さ
せている。この非晶質珪素膜15Aは、製造工程におけ
る第3層目ゲート配線形成工程によって形成される。
のように1500〜2500[人]程度の膜厚で形成す
る。単結晶珪素の表面に堆積される珪素膜の結晶状態は
CVD法で使用する温度で変化する。625〜900[
’C]の温度を使用するCVD法は多結晶の珪素膜を堆
積する。900[’C]以上の温度を使用するCVD法
は単結晶の珪素膜を堆積する(エピタキシャル成長させ
る) 、 580〜625[’C]の温度を使用するC
VD法は多結晶と非晶質とが混在した珪素膜を堆積する
。通常、この範囲の温度は、結晶状態が不安定なので使
用されていない。580[’C]以下の温度を使用する
CVD法は非晶質の珪素膜を堆積する。したがって、前
記非晶質珪素1ff15Aは、若干の温度マージンを考
慮して、600[’C]以下の温度のCVD法で堆積さ
せている。この非晶質珪素膜15Aは、製造工程におけ
る第3層目ゲート配線形成工程によって形成される。
次に、前記非晶質珪素膜15Aに低抵抗処理を施す、こ
の低抵抗化処理は、非晶質珪素膜15Aにn型不純物C
P又はAs)をイオン打込法或は固相拡散法(熱拡散法
)で導入し、このn型不純物に870〜880[’C]
程度の温度で約10[分]の熱処理を施し活性化するこ
とによって行われている。
の低抵抗化処理は、非晶質珪素膜15Aにn型不純物C
P又はAs)をイオン打込法或は固相拡散法(熱拡散法
)で導入し、このn型不純物に870〜880[’C]
程度の温度で約10[分]の熱処理を施し活性化するこ
とによって行われている。
次に、前記非晶質珪素膜15Aにパターンニングを施し
、前記低抵抗処理によって若干非晶質がら多結晶に変化
させた中間導電膜15を形成する。
、前記低抵抗処理によって若干非晶質がら多結晶に変化
させた中間導電膜15を形成する。
次に、第8図に示すように、基板全面に熱処理(アニー
ル処理)を施し、前記導入されたn型不純物finに引
き伸し拡散を施してn型半導体領域1工、n型不純物1
3nに引き伸し拡散を施してn゛型半導体領域13を夫
々形成する。この熱処理は950〔℃]程度の温度で約
30[91行う、この半導体領域11及び13を形成す
ることによって、メモリセル選択用MISFETQが完
成する。また、前記中間導電膜15の多結晶化はさらに
進み、結晶粒径は大きくなる。
ル処理)を施し、前記導入されたn型不純物finに引
き伸し拡散を施してn型半導体領域1工、n型不純物1
3nに引き伸し拡散を施してn゛型半導体領域13を夫
々形成する。この熱処理は950〔℃]程度の温度で約
30[91行う、この半導体領域11及び13を形成す
ることによって、メモリセル選択用MISFETQが完
成する。また、前記中間導電膜15の多結晶化はさらに
進み、結晶粒径は大きくなる。
次に、中間導電膜15上を含む基板全面に層間絶縁膜1
6を形成する。層間絶縁膜16は例えばCVD法で堆積
させたBPSG膜で形成する。
6を形成する。層間絶縁膜16は例えばCVD法で堆積
させたBPSG膜で形成する。
次に、中間導電膜15上において、前記層間絶縁膜15
を除去し、接続孔17を形成する。
を除去し、接続孔17を形成する。
次に、前記層間絶縁膜16にグラスフローを施し、層間
絶縁膜16の表面を平坦化する。このグラスフローは例
えば950〔℃]程度の温度で約30[91行う。グラ
スフローは前記中間導電膜15の結晶粒径をさらに大き
くしている。
絶縁膜16の表面を平坦化する。このグラスフローは例
えば950〔℃]程度の温度で約30[91行う。グラ
スフローは前記中間導電膜15の結晶粒径をさらに大き
くしている。
次に、第10図に示すように、前記接続孔17を通して
中間導電膜15の表面に接触するように、層間絶縁膜1
6上にデータ1118を形成する。データ線18は、ス
パッタ法で遮蔽膜18A、アルミニウム合金膜18B、
遮蔽膜18Gの夫々を順次積層し、これらの層にパター
ンニング(重ね切り)を施すことによって形成すること
ができる。
中間導電膜15の表面に接触するように、層間絶縁膜1
6上にデータ1118を形成する。データ線18は、ス
パッタ法で遮蔽膜18A、アルミニウム合金膜18B、
遮蔽膜18Gの夫々を順次積層し、これらの層にパター
ンニング(重ね切り)を施すことによって形成すること
ができる。
前記中間導電膜15は、非晶質珪素膜15Aの堆積後か
らデータ!1Bを形成する前までに、低抵抗化処理、引
き伸し拡散、グラスフロー等の熱処理工程を利用して多
結晶化がなされ、その結晶粒径を大きくしている。つま
り、中間導電膜15の多結晶化及び結晶粒径の大型化の
ための製造工程は他の工程を利用することができるので
、前記製造工程に相当する分、DRAMの製造工程数が
低減できる。
らデータ!1Bを形成する前までに、低抵抗化処理、引
き伸し拡散、グラスフロー等の熱処理工程を利用して多
結晶化がなされ、その結晶粒径を大きくしている。つま
り、中間導電膜15の多結晶化及び結晶粒径の大型化の
ための製造工程は他の工程を利用することができるので
、前記製造工程に相当する分、DRAMの製造工程数が
低減できる。
このように、半導体領域13に中間導電膜(珪素膜)1
5を介在させてデータ線工8を接続するDRAMにiい
て、前記非晶質珪素膜15Aを堆積し、これに熱処理を
施して多結晶の中間導電膜15を形成することにより、
前記中間導電膜15の結晶粒径を0.1〜0.2[μm
1以上に大きくすることができる。
5を介在させてデータ線工8を接続するDRAMにiい
て、前記非晶質珪素膜15Aを堆積し、これに熱処理を
施して多結晶の中間導電膜15を形成することにより、
前記中間導電膜15の結晶粒径を0.1〜0.2[μm
1以上に大きくすることができる。
この結晶粒径の大きな中間導電膜15は、結晶粒界エネ
ルギを安定にすることができるので、前記中間導電膜1
5の珪素原子がブータボ118内に溶けにくくなり、前
記データ線18内に珪素が析出することを低減すること
ができる。この結果、前記中間導電膜15とデータ線1
8との接続部分の近傍であって。
ルギを安定にすることができるので、前記中間導電膜1
5の珪素原子がブータボ118内に溶けにくくなり、前
記データ線18内に珪素が析出することを低減すること
ができる。この結果、前記中間導電膜15とデータ線1
8との接続部分の近傍であって。
前記データ線18内に生成される珪素の析出物を低減す
ることができるので、前記データ[18の抵抗値を低減
し或はデータ線18の断線を防止し、DRAMの電気的
信頼性を向上することができる。
ることができるので、前記データ[18の抵抗値を低減
し或はデータ線18の断線を防止し、DRAMの電気的
信頼性を向上することができる。
また、前記中間導電膜15を600〔℃]以下のCVD
法で堆積した後に熱処理を施して多結晶化することによ
り、前述の効果と同様の効果を得ることができる。
法で堆積した後に熱処理を施して多結晶化することによ
り、前述の効果と同様の効果を得ることができる。
また、半導体領域13に中間導電膜15を介在させて珪
素系絶縁膜(16及び19)で被覆されたデータ線18
を接続するDRAMにおいて、非晶質珪素膜15Aを堆
積してこれに熱処理を施して多結晶の中間導電膜15を
構成し、前記データ線18の少なくとも下面及び上面に
前記絶縁膜の珪素原子を遮蔽する遮蔽膜18A及び18
Gを構成することにより、より一層DRAMの電気的信
頼性を向上することができる。
素系絶縁膜(16及び19)で被覆されたデータ線18
を接続するDRAMにおいて、非晶質珪素膜15Aを堆
積してこれに熱処理を施して多結晶の中間導電膜15を
構成し、前記データ線18の少なくとも下面及び上面に
前記絶縁膜の珪素原子を遮蔽する遮蔽膜18A及び18
Gを構成することにより、より一層DRAMの電気的信
頼性を向上することができる。
前記第10図に示すデータ線18を形成する工程の後に
、データ線18上を含む基板全面に層間絶縁膜19を形
成する。層間絶縁膜19は例えばプラズマCVD法やス
パッタ法で堆積させた酸化珪素膜で形成する。
、データ線18上を含む基板全面に層間絶縁膜19を形
成する。層間絶縁膜19は例えばプラズマCVD法やス
パッタ法で堆積させた酸化珪素膜で形成する。
次に、前記第1図に示すように、層間絶縁膜19上にシ
ャント用ワード線20を形成する。シャント用ワード線
20上には図示しないがパッシベーション膜が形成され
る。
ャント用ワード線20を形成する。シャント用ワード線
20上には図示しないがパッシベーション膜が形成され
る。
これら一連の製造工程を施すことによって、本実施例I
のDRAMは完成する。
のDRAMは完成する。
(実施例■)
本実施例は、SRAMの高抵抗負荷型メモリセルに本発
明を適用した、本発明の第2実施例である。
明を適用した、本発明の第2実施例である。
本発明の実施例■であるSRAMの高抵抗負荷型メモリ
セルの構成を第11図(要部断面図)で示す6 高抵抗負荷型メモリセルは、フリップフロップ回路(情
報蓄積部)とその一対の入出力端子に夫々接続された転
送用MISFETQとで構成されている。フリップフロ
ップ回路は2個の駆動用MISFETと2個の高抵抗素
子Rとで構成されている。
セルの構成を第11図(要部断面図)で示す6 高抵抗負荷型メモリセルは、フリップフロップ回路(情
報蓄積部)とその一対の入出力端子に夫々接続された転
送用MISFETQとで構成されている。フリップフロ
ップ回路は2個の駆動用MISFETと2個の高抵抗素
子Rとで構成されている。
第11図には、高抵抗負荷型メモリセルの転送用MIS
FETQと高抵抗素子Rとを示している。
FETQと高抵抗素子Rとを示している。
転送用MISFETQは前記実施例Iのメモリセル選択
用MISFETQと実質的に同一構造で構成されている
。転送用MISFETQの一方の半導体領域13は中間
導電膜15を介在させてデータ線18に接続されている
。転送用MISFETQの他方の半導体領域13は導電
膜15Bを介在させて高抵抗素子Rに接続されている。
用MISFETQと実質的に同一構造で構成されている
。転送用MISFETQの一方の半導体領域13は中間
導電膜15を介在させてデータ線18に接続されている
。転送用MISFETQの他方の半導体領域13は導電
膜15Bを介在させて高抵抗素子Rに接続されている。
導電膜15Bは、中間導電膜15と同様に、非晶質珪素
膜15Aに低抵抗化処理を施し、多結晶化することによ
って形成されている。つまり、導電膜15Bは中間導電
膜15と同一製造工程によって形成されている。
膜15Aに低抵抗化処理を施し、多結晶化することによ
って形成されている。つまり、導電膜15Bは中間導電
膜15と同一製造工程によって形成されている。
高抵抗素子Rは、非晶質珪素膜15Aを用い、これに低
抵抗化処理を施さない(熱処理は施すがn型不純物は導
入しない)多結晶珪素膜15Gで形成されている。つま
り、高抵抗素子Rは、低抵抗化処理の際に、非晶質珪素
膜15B上に耐不純物導入マスクを形成することによっ
て形成することができる。すなわち、高抵抗素子R(及
び導電膜15B)は、中間導電膜15と同一の非晶質珪
素膜15Aで形成されている。
抵抗化処理を施さない(熱処理は施すがn型不純物は導
入しない)多結晶珪素膜15Gで形成されている。つま
り、高抵抗素子Rは、低抵抗化処理の際に、非晶質珪素
膜15B上に耐不純物導入マスクを形成することによっ
て形成することができる。すなわち、高抵抗素子R(及
び導電膜15B)は、中間導電膜15と同一の非晶質珪
素膜15Aで形成されている。
このように、第1領域に半導体領域13とデータ線18
との間に介在させた中間導電膜15、第2領域に高抵抗
素子Rを夫々有するSRAMにおいて。
との間に介在させた中間導電膜15、第2領域に高抵抗
素子Rを夫々有するSRAMにおいて。
第1領域及び第2領域に非晶質珪素膜15Aを堆積し、
この非晶質珪素膜15Aのうち、第1領域の非晶質珪素
膜15Aに低抵抗化処理を施し多結晶にする(中間導電
膜15を形成する)と共に、第2領域の非晶質珪素膜1
5Aで高抵抗素子Rを形成することにより、前記実施例
Iの効果と同様の効果を得ることができると共に、中間
導電膜15を形成する非晶質珪素膜15Aで前記高抵抗
素子R(多結晶珪素膜15C)を形成することができる
ので一5RAMの製造工程数を低減することができる。
この非晶質珪素膜15Aのうち、第1領域の非晶質珪素
膜15Aに低抵抗化処理を施し多結晶にする(中間導電
膜15を形成する)と共に、第2領域の非晶質珪素膜1
5Aで高抵抗素子Rを形成することにより、前記実施例
Iの効果と同様の効果を得ることができると共に、中間
導電膜15を形成する非晶質珪素膜15Aで前記高抵抗
素子R(多結晶珪素膜15C)を形成することができる
ので一5RAMの製造工程数を低減することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変形し得ることは勿論である。
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変形し得ることは勿論である。
例えば、本発明は、DRAMやSRAMに限定されず、
MISFETやバイポーラトランジスタを有する半導体
集積回路装置に適用することができる。つまり、本発明
は、半導体領域(ソース領域、ドレイン領域、エミッタ
領域、ベース領域、コレクタ領域等)に珪素膜を介在さ
せて配線を接続する半導体集積回路装置に広く適用する
ことができる。
MISFETやバイポーラトランジスタを有する半導体
集積回路装置に適用することができる。つまり、本発明
は、半導体領域(ソース領域、ドレイン領域、エミッタ
領域、ベース領域、コレクタ領域等)に珪素膜を介在さ
せて配線を接続する半導体集積回路装置に広く適用する
ことができる。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりであ
る。
って得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりであ
る。
半導体集積回路装置において、配線内に珪素の析出物が
生成されることを低減し、半導体集積回路装置の電気的
信頼性を向上することができる。
生成されることを低減し、半導体集積回路装置の電気的
信頼性を向上することができる。
また、前記目的を達成するための製造工程数を低減する
ことができる。
ことができる。
第1図は、本発明の実施例■であるDRAMのメモリセ
ルの構成を示す要部断面図、 第2図は、置換反応の結晶粒径依存性を示す図、第3図
乃至第10図は、前記DRAMのメモリセルを各製造工
程毎に示す要部断面図、第11図は、本発明の実施例■
であるSRAMのメモリセルの構成を示す要部断面図で
ある。 図中、Q・・・メモリセル選択用MISFET、C・・
・情報蓄積用容量素子、M・・・メモリセル、R・・・
高抵抗素子、11.13・・・半導体領域、12・・・
サイドウオールスペーサ、 14.17・・・接続孔、
15・・・中間導電膜(珪素膜)、15A・・・非晶質
珪素膜、15C・・・多結晶珪素膜、18・・・データ
線、18A、18C・・・遮蔽膜、18B・・・アルミ
ニウム合金膜、ts、 19・・・層間絶縁膜である。
ルの構成を示す要部断面図、 第2図は、置換反応の結晶粒径依存性を示す図、第3図
乃至第10図は、前記DRAMのメモリセルを各製造工
程毎に示す要部断面図、第11図は、本発明の実施例■
であるSRAMのメモリセルの構成を示す要部断面図で
ある。 図中、Q・・・メモリセル選択用MISFET、C・・
・情報蓄積用容量素子、M・・・メモリセル、R・・・
高抵抗素子、11.13・・・半導体領域、12・・・
サイドウオールスペーサ、 14.17・・・接続孔、
15・・・中間導電膜(珪素膜)、15A・・・非晶質
珪素膜、15C・・・多結晶珪素膜、18・・・データ
線、18A、18C・・・遮蔽膜、18B・・・アルミ
ニウム合金膜、ts、 19・・・層間絶縁膜である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、単結晶珪素基板の主面部に形成された半導体領域に
、アルミニウム膜若しくはその合金膜を主体としかつそ
の周囲を珪素系の絶縁膜で被覆された配線が珪素膜を介
在させて接続される半導体集積回路装置において、前記
配線の少なくとも下面及び上面と前記絶縁膜との間に、
前記絶縁膜中の珪素原子の析出を遮蔽する遮蔽膜を設け
たことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記遮蔽膜はMoSi_2、TiSi_2、TiN
、TiO、WN等の導電性バリアメタルで形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導
体集積回路装置。 3、前記遮蔽膜は前記珪素膜と配線との接続部分の配線
の下面にも設けられており、この部分の遮蔽膜はバリア
メタル膜として使用されていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項又は第2項に記載の半導体集積回路装置
。 4、前記遮蔽膜は、150〜600[Å]程度の範囲内
の膜厚で形成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項乃至第3項に記載の夫々の半導体集積回路装置
。 5、単結晶珪素基板の主面部に形成された半導体領域に
、アルミニウム膜若しくはその合金膜を主体としかつそ
の周囲を珪素系の絶縁膜で被覆された配線が珪素膜を介
在させて接続される半導体集積回路装置において、非晶
質で堆積された後に熱処理を施して多結晶化した前記珪
素膜を構成し、この珪素膜に接続される前記配線の少な
くとも下面及び上面と前記絶縁膜との間に、前記絶縁膜
中の珪素原子の析出を遮蔽する遮蔽膜を構成したことを
特徴とする半導体集積回路装置。 6、単結晶珪素基板の主面部に形成された半導体領域に
珪素膜を介在させてアルミニウム膜若しくはその合金膜
を主体とした配線を接続する半導体集積回路装置の製造
方法において、前記半導体領域の主面に非晶質の珪素膜
を堆積する工程と、該珪素膜に熱処理を施してこの珪素
膜を多結晶にする工程とを備えたことを特徴とする半導
体集積回路装置の製造方法。 7、単結晶珪素基板の主面部に形成された半導体領域に
珪素膜を介在させてアルミニウム膜若しくはその合金膜
を主体とした配線を接続する半導体集積回路装置の製造
方法において、前記半導体領域の主面に600〔℃]以
下の温度のCVD法で珪素膜を堆積する工程と、該珪素
膜に熱処理を施してこの珪素膜を多結晶にする工程とを
備えたことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法
。 8、前記珪素膜に熱処理を施す工程は、前記珪素膜の抵
抗値を低減する低抵抗化処理の際の熱処理、前記半導体
領域の引き伸し拡散の際の熱処理等が珪素膜に施される
ことを特徴とする特許請求の範囲第6項又は第7項に記
載の半導体集積回路装置の製造方法。 9、前記多結晶の珪素膜は、0.1〜0.2[μm]以
上の結晶粒径で形成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第6項乃至第8項に記載の夫々の半導体集積回
路装置の製造方法。 10、前記珪素膜は、MISFETのソース領域又はド
レイン領域である前記半導体領域に、前記MISFET
のゲート電極に対して自己整合でしかも前記ゲート電極
の側壁に形成されたサイドウォールスペーサに規定され
た領域内で接続されていることを特徴とする特許請求の
範囲第6項乃至第9項に記載の夫々の半導体集積回路装
置の製造方法。 11、単結晶珪素基板の第1領域の主面部に形成された
半導体領域とアルミニウム膜若しくはその合金膜を主体
とした配線との間に介在させた珪素膜と、前記単結晶珪
素基板の第2領域に形成された抵抗素子とを有する半導
体集積回路装置の製造方法において、前記単結晶珪素基
板の第1領域、第2領域の夫々の主面に非晶質の珪素膜
を堆積する工程と、該非晶質の珪素膜のうち、第1領域
の非晶質の珪素膜に抵抗値を低減する不純物を導入して
低抵抗化処理を施し、この第1領域の非晶質の珪素膜を
多結晶にすると共に、前記第2領域の非晶質の珪素膜で
抵抗素子を形成する工程とを備えたことを特徴とする半
導体集積回路装置の製造方法。 12、前記半導体領域はメモリセルの転送用MISFE
Tのソース領域又はドレイン領域、前記配線は前記メモ
リセルに接続されるデータ線、前記抵抗素子は前記メモ
リセルの負荷抵抗素子であり、前記メモリセルはSRA
Mを構成していることを特徴とする特許請求の範囲第1
1項に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63109781A JP2695185B2 (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 半導体集積回路装置及びその製造方法 |
US07/344,404 US5025741A (en) | 1988-05-02 | 1989-04-28 | Method of making semiconductor integrated circuit device with polysilicon contacts |
KR1019890005802A KR890017707A (ko) | 1988-05-02 | 1989-05-01 | 반도체 집적회로 장치 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63109781A JP2695185B2 (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 半導体集積回路装置及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01280335A true JPH01280335A (ja) | 1989-11-10 |
JP2695185B2 JP2695185B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=14519061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63109781A Expired - Fee Related JP2695185B2 (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 半導体集積回路装置及びその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JP2695185B2 (ja) |
KR (1) | KR890017707A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2001284578A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Fujitsu Ltd | 半導体三端子装置 |
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Also Published As
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