JPH02234464A - Semiconductor memory element - Google Patents

Semiconductor memory element

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Publication number
JPH02234464A
JPH02234464A JP1054474A JP5447489A JPH02234464A JP H02234464 A JPH02234464 A JP H02234464A JP 1054474 A JP1054474 A JP 1054474A JP 5447489 A JP5447489 A JP 5447489A JP H02234464 A JPH02234464 A JP H02234464A
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JP
Japan
Prior art keywords
memory cell
wiring
electrode
circuits
polysilicon
Prior art date
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Pending
Application number
JP1054474A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seizo Kakimoto
誠三 柿本
Katsuji Iguchi
勝次 井口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP1054474A priority Critical patent/JPH02234464A/en
Publication of JPH02234464A publication Critical patent/JPH02234464A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/105Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration including field-effect components

Abstract

PURPOSE:To eliminate the possibility of open-circuits and short-circuits and improve the accuracy of patterns by a method wherein wirings are made of the same material as one of the electrodes of a capacitor and formed in the same process as the electrode. CONSTITUTION:A film made of the same material as one of the column-shaped electrodes of a capacitor is formed in the same process as the electrode and wirings 12, 13, 112, 113, 12D and 112D between memory cell parts and peripheral circuits are made from the film. Therefore, the difference in level between the memory cell parts and the peripheral circuits produced by the film thickness of the one of the electrodes is eliminated and the substrate surface becomes almost flat, so that, in an electrode forming process, the pattern transcription accuracy of photolithography can be improved compared with with case when the difference in level exists. Further, one wiring layer is added to each wiring layer in the peripheral circuits. With this constitution, the possibility of short- circuits and open-circuits in the metal wirings can be eliminated and the pattern accuracy can be improved and, further, the degree of freedom of wiring design can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 この発明は半導体メモリ素子に関し、より詳しくは、ダ
イナミック・ランダム・アクセス・メモリ(以下、rD
RAMJと称す。)の配線構造に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field> The present invention relates to a semiconductor memory device, and more specifically, to a dynamic random access memory (hereinafter referred to as rD).
It is called RAMJ. ) regarding the wiring structure.

く従来の技術〉 DRAMにおいては、記憶容量の増大を図るた給に集積
度の向上が進められている。このためには、DRAMの
記憶単位であるメモリセルを縮小していく必要がある。
BACKGROUND ART In DRAMs, the degree of integration is being improved in order to increase storage capacity. For this purpose, it is necessary to reduce the size of memory cells, which are the storage units of DRAM.

しかし、放射線によるソフトエラーを防止するとともに
十分なS/N比を確保するために、メモリセル内に電荷
を蓄積するための容量はある最低値以上であることが必
要である。そのため、上記電荷を蓄積する容最素子を半
導体基板表面に形成することは次第に困難になってきて
おり、半導体基板に形成された穴らしくは溝の内部また
は基板表面に形成されたMOSトランジスタ上に形成す
る三次元構造のメモリセルが一般化しつつある。
However, in order to prevent soft errors caused by radiation and to ensure a sufficient S/N ratio, it is necessary that the capacitance for storing charges in the memory cell be at least a certain minimum value. For this reason, it is becoming increasingly difficult to form the above-mentioned charge-accumulating capacitive element on the surface of a semiconductor substrate, and it is becoming increasingly difficult to form a capacitive element on the surface of a semiconductor substrate. Memory cells with three-dimensional structures are becoming more common.

そして、本出願人は、この特許出願に先立ち、MOS}
ランジスタ上に上記容量素子を形成するいわゆるスタッ
ク型メモリセルにおいて、狭い面積で大きな蓄積容量を
得るため、第13図および第14図に示すような構造の
メモリセル部を有する半導体メモリ素子を提案した(特
願昭63−227945号)。第13図中において、破
線Mで囲まれた領域が一つのメモリセルが占める領域を
示しており、そのXIV−X■断面を第14図に示して
いる。上記半導体メモリ素子は、機能的にはトランジス
タTと容量素子Cとからなり、膜厚05μ屑のAQ−S
i合金からなるビット線25を上部に備えている。上記
トランジスタTはP型シリコン基板lをチャンネルとし
、このチャンネルl上にゲート酸化膜l7を介してゲー
ト電極として膜厚0.4μlの燐ドーブボリシリコンか
らなるワード線I8を備えている。また、砒素を拡散し
て形成されたドレイン領域l9と、上記容量素子Cに接
続され砒素を拡散して形成されたソース領域20を備え
ている。また、上記容量素子Cは、上記トランジスタT
のソース領域20に接続された燐ドープボリシリコンか
らなる蓄積電極(第1電極)21と、SiOxからなる
絶縁膜23と、燐ドープボリシリコンからなり複数のメ
モリセルに共通のプレート電極(第2電極)24とから
なり、上記ワード線18.118を部分的に覆うように
形成されている。そして、蓄積電極2lの膜厚を〜lμ
肩と厚くして断面を柱状にし、電極表面に対して側面の
面猜比率を大きくして、小さなメモリセル領域Mで大き
な蓄積容量を得るようにしている。一方、上記P型シリ
コン基板1表面上に設けられ上記メモリセルに配線で接
続された周辺回路郎において、上記配線は、上記蓄積電
極21の材料を用いることなく、上記ワード線18およ
びビット線25とそれぞれ同一材科・同一工程で形成さ
れるゲート配線および金属配線の2層配線が用いられて
いる。
And, prior to filing this patent application, the present applicant
In order to obtain a large storage capacity in a small area in a so-called stacked memory cell in which the above-mentioned capacitive element is formed on a transistor, we proposed a semiconductor memory element having a memory cell portion with a structure as shown in FIGS. 13 and 14. (Patent Application No. 63-227945). In FIG. 13, the area surrounded by a broken line M indicates the area occupied by one memory cell, and FIG. 14 shows a cross section thereof along line XIV-X. The semiconductor memory element is functionally composed of a transistor T and a capacitive element C, and is an AQ-S with a film thickness of 05 μm.
A bit line 25 made of i-alloy is provided at the top. The transistor T has a P-type silicon substrate l as a channel, and a word line I8 made of phosphorus-doped polysilicon having a thickness of 0.4 μl is provided on the channel l as a gate electrode via a gate oxide film l7. It also includes a drain region l9 formed by diffusing arsenic, and a source region 20 connected to the capacitive element C and formed by diffusing arsenic. Further, the capacitive element C is the transistor T.
A storage electrode (first electrode) 21 made of phosphorus-doped polysilicon connected to the source region 20 of the phosphorus-doped polysilicon, an insulating film 23 made of SiOx, and a plate electrode (second The electrodes 24 are formed so as to partially cover the word lines 18 and 118. Then, the film thickness of the storage electrode 2l is ~lμ
The shoulders are made thicker so that the cross section becomes columnar, and the ratio of the side surface to the electrode surface is increased, so that a large storage capacity can be obtained in a small memory cell area M. On the other hand, in the peripheral circuit provided on the surface of the P-type silicon substrate 1 and connected to the memory cell by wiring, the wiring is connected to the word line 18 and the bit line 25 without using the material of the storage electrode 21. Two-layer wiring, consisting of a gate wiring and a metal wiring, each formed using the same material and the same process, is used.

く発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記半導体メモリ素子は、周辺回路部に
上記2層配線を用いているので、メモリセル部と周辺回
路部との境界に、上記蓄積電掻2lの比較的厚い膜厚に
よる段差を生じるため、上記金属配線がこの境界で断線
したり短絡したりする恐れがある。また、上記段差のた
めに、上記蓄積電極2I形成後の工程において、フォト
リソグラフィのパターン転写精度が悪くなるという問題
かある。さらに、2層配線を用いているので、設計自由
度が小さいという問題がある。
Problems to be Solved by the Invention> However, since the semiconductor memory element uses the two-layer wiring in the peripheral circuit section, the storage electrode 2l is placed at the boundary between the memory cell section and the peripheral circuit section. Since a step is created due to the thick film thickness, there is a risk that the metal wiring may be disconnected or shorted at this boundary. Further, due to the step difference, there is a problem that the pattern transfer accuracy of photolithography deteriorates in a step after forming the storage electrode 2I. Furthermore, since two-layer wiring is used, there is a problem that the degree of freedom in design is small.

そこで、この発明の目的は、メモリセル郎と周辺回路部
との間の段差をなくして、金属配線の断線や短絡の恐れ
をなくし、パターン精度を向上さ仕ると共に、配線の設
計自由度を高めた半導体メモリ素子を提供することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the level difference between the memory cell and the peripheral circuit section, eliminate the risk of disconnection or short circuit of the metal wiring, improve pattern accuracy, and increase the degree of freedom in wiring design. An object of the present invention is to provide an improved semiconductor memory device.

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、この発明は、半導体基板表
面上に形成されたトランジスタとキャパシタを有し、上
記キャパシタの柱状の断面を有する一方の電極の少なく
とも一部が上記トランジスタ上に設けられたメモリセル
部と、上記半導体基板表面上において上記メモリセル郎
に配線で接続された周辺回路部とを備えた半導体メモリ
素子において、上記配線は、上記キャパシタの上記一方
の電極と同一材料からなり、同一工程にて形成されたこ
とを特徴としている。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the present invention includes a transistor and a capacitor formed on the surface of a semiconductor substrate, and at least one electrode of the capacitor having a columnar cross section. In the semiconductor memory element, the wiring includes a memory cell portion provided on the transistor, and a peripheral circuit portion connected to the memory cell portion on the surface of the semiconductor substrate by a wiring. It is characterized by being made of the same material as one electrode and formed in the same process.

く作用〉 キャパシタの柱状の断面を有する一方の電極と同一材料
からなり同一工程にて形成された膜を、メモリセル部と
周辺回路部との間の配線の材料としているため、上記メ
モリセル部と周辺回路郎との間の上記一方の電極の膜厚
に起因する段差がなくなる。また、上記段差がなくなる
ことによって基仮表面が略平坦になるので、上記電極形
成後の工程において、上記段差がある場合に比してフォ
トリソグラフィのパターン転写精度が良くなる。
Effect> Since the film made of the same material and formed in the same process as one electrode having a columnar cross section of the capacitor is used as the material for the wiring between the memory cell part and the peripheral circuit part, the above memory cell part There is no difference in level between the electrode and the peripheral circuit due to the film thickness of one of the electrodes. Further, since the base surface becomes substantially flat due to the elimination of the step, the pattern transfer accuracy of photolithography is improved in the step after the electrode formation, compared to the case where the step is present.

さらに、上記周辺回路部において配線の層が一層分増え
るので、設計自由度が大きくなる。
Furthermore, since the number of wiring layers is increased by one layer in the peripheral circuit section, the degree of freedom in design is increased.

く実施例〉 以下、この発明の半導体メモリ素子を実施例により詳細
に説明する。この発明の半導体メモリ素子は、P型半導
体基板の表面上に形成されたメモリセル部と、上記基板
表面上において上記メモリセル部に配線で接続されたい
わゆる折り返しビット線方式の相浦型の周辺回路部とを
備えている。
Examples> The semiconductor memory device of the present invention will be described in detail below using examples. The semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell portion formed on the surface of a P-type semiconductor substrate, and an Aiura type peripheral circuit of a so-called folded bit line type connected to the memory cell portion on the surface of the substrate by wiring. It has a section.

上記メモリセル郎は、第13図および第14図に示した
従来の半導体メモリ素子のメモリセル部と同じ構造をし
ているため、説明を省略し、以下、周辺回路部について
説明する。
Since the memory cell section has the same structure as the memory cell section of the conventional semiconductor memory device shown in FIGS. 13 and 14, the explanation will be omitted, and the peripheral circuit section will be explained below.

第1図はこの発明の半導体メモリ素子の周辺回路部を示
す平面図、第2図および第3図はそれぞれ第!図におけ
るト」線断面図および1111−11I!IA断面図で
ある。第1図中の破線Aと破線Bとの間の領域は、この
周辺回路部に含まれる一対のビット線15.16に接続
された一つのセンス増幅器が占める領域を示している。
FIG. 1 is a plan view showing a peripheral circuit section of a semiconductor memory device of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are respectively ! 1111-11I! It is an IA sectional view. The area between broken line A and broken line B in FIG. 1 indicates the area occupied by one sense amplifier connected to a pair of bit lines 15 and 16 included in this peripheral circuit section.

このセンス増幅器は、第4図に示す等価回路のように、
ソース領域9.10が共通に接続され、ドレイン領域7
.8がそれぞれ上記ビット線15.16に接続され、ゲ
ート電極5.6がそれぞれビット線1 6.1 5に接
続された2ヶのnチャンネルトランジスタTI,T2と
、上記TI,T2と同様に,ソース領域109,llO
が共通に接続され、ドレイン領域107,108がそれ
ぞれ上記ビット線1 5.1 6に接続され、ゲート電
極105,106がそれぞれ上記ビット線1 6.1 
5に接続された2ヶのPチャンネルトランジスタ’r+
o+.Ttotとにより構成されている。
This sense amplifier has the equivalent circuit shown in Figure 4.
Source regions 9.10 are connected in common and drain regions 7.
.. 8 are respectively connected to the bit lines 15.16, and the gate electrodes 5.6 are connected to the bit lines 1, 6.1 and 5, respectively, two n-channel transistors TI, T2, similar to TI, T2, Source area 109, llO
are connected in common, drain regions 107 and 108 are connected to the bit lines 1 5.1 6, respectively, and gate electrodes 105 and 106 are connected to the bit lines 1 6.1, respectively.
Two P-channel transistors connected to 5'r+
o+. It is composed of Ttot.

上記nチャンネルトランジスタTI,T2は、第2図お
よび第3図に示すように、P型シリコン基板1に硼素を
拡散して形成したP型ウエル領域3をチャンネルとし、
各チャンネル上にはゲート酸化膜4を介して砒素ドーブ
ボリンリコンからなるゲート電極5.6を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the n-channel transistors TI and T2 have a P-type well region 3 formed by diffusing boron in a P-type silicon substrate 1 as a channel, and
A gate electrode 5.6 made of arsenic-doped borin silicon is provided on each channel with a gate oxide film 4 interposed therebetween.

また、ソース領域9.10と、ビット線15.16にそ
れぞれ接続されるドレイン領域7.8は砒素を拡散して
形成され、上記ソース領域9.10は砒素拡散層として
一体に形成されている。
Further, the source region 9.10 and the drain region 7.8 connected to the bit line 15.16 are formed by diffusing arsenic, and the source region 9.10 is integrally formed as an arsenic diffusion layer. .

一方、pチャンネルトランジスタT +o+ + T 
rotは、P型基板中に形成したn型ウエル領域103
をヂャンネルとし、各チャンネル上にはゲート酸化膜4
を介して砒素ドープポリシリコンからなるゲート電極1
05,106を備えている。また、ソース領域109,
110とピット線1 5.1 6にそれぞれ接続される
ドレイン領域107,108は硼素を拡散して形成され
、上記ソース領域109,110は硼素拡散層として一
体に形成されている。
On the other hand, p-channel transistor T + o + + T
rot is an n-type well region 103 formed in a p-type substrate.
is a channel, and a gate oxide film 4 is formed on each channel.
Gate electrode 1 made of arsenic-doped polysilicon through
05,106. In addition, the source region 109,
Drain regions 107 and 108 connected to pit lines 110 and pit lines 15.16, respectively, are formed by diffusing boron, and the source regions 109 and 110 are integrally formed as boron diffusion layers.

ヒ記2つのnチャンネルトランジスタTI  T2のド
レイン領域7.8とビット線15.16とは、第1層間
絶縁膜11にあけたコンタクト穴11a,1lbを通し
て膜厚lμlの燐ドープボリシリコンからなるポリシリ
コン配線12.13とドレイン領域7.8をそれぞれ接
続すると共に、上記ポリシリコン配線l2,13を第2
層間絶縁膜l4にあけたコンタクト穴14a,14bを
通してビット線15.16に接続することによって接続
している。
Note: The drain regions 7.8 of the two n-channel transistors TIT2 and the bit line 15.16 are connected to a polysilicon film made of phosphorus-doped polysilicon with a film thickness of 1 μl through contact holes 11a and 1lb made in the first interlayer insulating film 11. The silicon wiring 12.13 and the drain region 7.8 are respectively connected, and the polysilicon wiring 12, 13 is connected to the second
The connection is made by connecting to the bit lines 15 and 16 through contact holes 14a and 14b formed in the interlayer insulating film l4.

一方、上記2つのpチャンネルトランジスタT Ial
*Ttozのドレイン領域107,108とビット線1
 5.1 6とは、上記第1層間絶縁膜11にあけたコ
ンタクト穴11c,lldを通して硼素ドーブボリシリ
コンからなるポリシリコン配線112,113とドレイ
ン領域107.108をそれぞれ接続すると共に、上記
ポリシリコン配線l12,1’l 3を第2層間絶縁膜
l4にあけたコンタクト穴14c,14dを通してビッ
ト線15.16に接続することによって接続している。
On the other hand, the two p-channel transistors T Ial
*Ttoz drain regions 107 and 108 and bit line 1
5.1 6 connects the drain regions 107 and 108 to the polysilicon wirings 112 and 113 made of boron-doped polysilicon through the contact holes 11c and lld formed in the first interlayer insulating film 11, respectively, and The interconnections l12 and 1'l3 are connected to the bit lines 15 and 16 through contact holes 14c and 14d formed in the second interlayer insulating film l4.

上記nチャンネルトランジスタTl,T2のゲート電極
5、6とビット線16.15とは、第1層間絶縁膜11
にあけたコンタクト穴11ellrを通してゲート電極
5.6とポリンリコン配線13.12をそれぞれ接続す
ると共に、上記ポリシリコン配線1 3.1 2とピッ
ト線1 6.1 5とを上記コンタクト穴14b,14
aを通してそれぞれ接続することによって接続している
The gate electrodes 5 and 6 of the n-channel transistors Tl and T2 and the bit line 16.15 are connected to the first interlayer insulating film 11.
The gate electrode 5.6 and the polysilicon wiring 13.12 are respectively connected through the contact holes 11ellr formed in the contact holes 14b, 14.
They are connected by connecting each through a.

一方、上記pチャンネルトランジスタT1。1T lo
tのゲート電極105,106とビット線16,15と
は、第1層間絶縁膜11にあけたコンタクト穴11g,
Ilhを通してゲート電極105,106とポリシリコ
ン配線113,112をそれぞれ接続すると共に、上記
ポリシリコン配線113112とビット線16.15と
を上記コンタクト穴14d,14cを通してそれぞれ接
続することによって接続している。
On the other hand, the p-channel transistor T1.1T lo
The gate electrodes 105, 106 and the bit lines 16, 15 of t are connected to the contact holes 11g,
The gate electrodes 105 and 106 are connected to the polysilicon wirings 113 and 112 through Ilh, and the polysilicon wirings 113112 and the bit lines 16.15 are connected through the contact holes 14d and 14c, respectively.

上記ポリシリコン配線12,13。112.113の間
隔が広くなるメモリセル部と周辺回路部との問の領域に
は、硼素ドープボリシリコンからなるダミーボリシリコ
ン配線12D,ll2Dを設けている。
Dummy polysilicon wires 12D and 112D made of boron-doped polysilicon are provided in the region between the memory cell portion and the peripheral circuit portion where the intervals between the polysilicon wires 12, 13, 112, and 113 are wide.

上記周辺回路部は、次のようにして形成される。The peripheral circuit section is formed as follows.

■ まず、第6図および第7図に示すように、P型シリ
コン基板lに深さ1.6μ屑の溝(トレンチ)を形成し
、この溝の底部にイオン注入法により浅く硼素を注入し
、次いで熱酸化法によりl00人まSins膜を形成し
、さらにLPGVD(減圧化学気相成長)法によりSi
ft膜を堆積した後、エッヂバック法により基板表面を
平坦化して、素子分離領域2を形成する(いわゆるBO
X法)。
■ First, as shown in Figures 6 and 7, a trench with a depth of 1.6 μm is formed in the P-type silicon substrate l, and boron is shallowly implanted into the bottom of this trench by ion implantation. Next, 100% SiS film was formed by thermal oxidation method, and then Si was deposited by LPGVD (low pressure chemical vapor deposition) method.
After depositing the ft film, the substrate surface is planarized by an edge-back method to form element isolation regions 2 (so-called BO
X method).

■ nチャンネルトランジスタTI  T2およびpチ
ャンネルトランジスタT+o+rT+otを形成するた
めに、硼素ドープp型ウエル領域および燐ドーブn型ウ
エル領域103をイオン注入法により形成する。次に、
上記各トランジスタを形成するnチャンネル部、pチャ
ンネル部の活性領域のマスクを剥離し、犠牲酸化をした
後、熱酸化法により150人厚のゲート絶縁膜4を形成
する。
(2) In order to form an n-channel transistor TIT2 and a p-channel transistor T+o+rT+ot, a boron-doped p-type well region and a phosphorus-doped n-type well region 103 are formed by ion implantation. next,
After removing the masks of the active regions of the n-channel and p-channel parts forming each of the transistors and performing sacrificial oxidation, a gate insulating film 4 with a thickness of 150 layers is formed by thermal oxidation.

■ 次いで、LPCVD法により膜厚0.4μ肩のポリ
シリコンを堆積し、続けて、CVD法により膜厚0,3
μIのSiOzを堆積する。この2層膜をパターン加工
して、ゲート電極5,6,105,106を形成する。
■ Next, deposit polysilicon with a thickness of 0.4 μm using the LPCVD method, and then deposit a layer of polysilicon with a thickness of 0.3 μm using the CVD method.
Deposit μI of SiOz. This two-layer film is patterned to form gate electrodes 5, 6, 105, and 106.

■ イオン注入法により上記nチャンネル部に燐を加速
エネルギ80KeVでドーズfi2X10l3ci−’
注入する一方、pチャンネル部に硼素を加速エネルギI
OKeVでドーズffi l x l O ”cc”注
入し、次いで、LPCVD法により膜厚0.lJixの
SiO,膜を堆積し、エッチバック法により各ゲート電
極の側郎にスペーサを形成する。
■ Phosphorus is dosed fi2X10l3ci-' into the n-channel part using the ion implantation method at an acceleration energy of 80KeV.
While implanting boron into the p-channel part, the acceleration energy I
A dose of ffil x l O "cc" is implanted at OKeV, and then the film thickness is reduced to 0.5 cm using the LPCVD method. A SiO film of 1Jix is deposited, and a spacer is formed on the side of each gate electrode by an etch-back method.

■ さらに、イオン注入法によりnチャンネル部に砒素
を80KeVで5 X l O I5ca+−”注入す
る一方、pチャンネル部にB F tを40KeVで3
×1 0 15cF’注入する。これにより、上記nチ
ャンネル部、pチャンネル部にしDD(Lightly
 DopedDrain−ライトリ・ドープト・ドレイ
ン)構造を有するトランジスタT I ,T 2 ,T
+o+.T+otのソース領域9,1 0,1 0 9
,1 1 0およびドレイン領域7,8,1 0 7,
1 0 8を形成する。なお、上記ソース領域9と10
,109と110をそれぞれ一体に形成している。
■Furthermore, arsenic is implanted into the n-channel part by ion implantation at 80 KeV, while B Ft is implanted into the p-channel part by 3 at 40 KeV.
Inject ×1015cF'. As a result, the n-channel section and the p-channel section can be
Transistors T I , T 2 , T having a DopedDrain structure (lightly doped drain)
+o+. Source region of T+ot 9, 1 0, 1 0 9
, 1 1 0 and drain regions 7, 8, 1 0 7,
Form 1 0 8. Note that the source regions 9 and 10
, 109 and 110 are each integrally formed.

■ さらに、第1層間絶縁膜1lとしてLPCVD法に
よりSiot膜を2000人厚堆積する。
(2) Further, as the first interlayer insulating film 1l, a Siot film is deposited to a thickness of 2000 by the LPCVD method.

そして、第5図に示すように、上記nチャンネルトラン
ジスタTI,T2およびpチャンネルトランジスタT 
Hot,Tl(1;のドルイン領域7,8,107,1
08とソース領域9.10,109,110とゲート電
極6,5,1 0 6, l 0 5の上の所定箇所に
、これらを上部配線であるポリシリコン配線12,13
,1.12,113に接続するためのコンタクト穴1 
1a,1 lb,l lc,I Idとコンタクト穴1
1i11jとコンタクト穴1 1f’,1 1e,1 
1h,1 1gを開口する。
As shown in FIG. 5, the n-channel transistors TI, T2 and the p-channel transistor T
Druin region 7, 8, 107, 1 of Hot, Tl (1;
Polysilicon wirings 12, 13, which are upper wirings,
, 1. Contact hole 1 for connecting to 12, 113
1a, 1 lb, l lc, I Id and contact hole 1
1i11j and contact hole 1 1f', 1 1e, 1
Open 1h, 1 1g.

なお、上記第1層間絶縁膜11は、第14図に示したメ
モリセル郎の第1層間絶縁膜11と同一材料を用いて、
同時に形成する。
Note that the first interlayer insulating film 11 is made of the same material as the first interlayer insulating film 11 of the memory cell shown in FIG.
form at the same time.

■ この段階で、上記メモリセル部では膜厚1.0μl
の燐ドープボリシリコンを堆積し、エッチングし所定パ
ターンに加工して蓄積電極2lを形成する。これと同時
にこの周辺回路部においては、第9図および第10図に
示すように、nチャンネルトランジスタTI.T2を含
むnチャンネル部に燐ドーブのポリシリコン配線12.
13およびダミーポリシリコン配線12Dを形成する。
■ At this stage, the film thickness is 1.0μl in the memory cell part.
A storage electrode 2l is formed by depositing phosphorus-doped polysilicon and etching it into a predetermined pattern. At the same time, in this peripheral circuit section, as shown in FIGS. 9 and 10, n-channel transistor TI. Phosphorus-doped polysilicon wiring 12 in the n-channel portion including T2.
13 and dummy polysilicon wiring 12D are formed.

■ 次いで、第8図に示すように、上記pチャンネル部
に膜厚1.0μだの硼素ドーブボリシリコンを堆積し、
エッチングし所定パターンに加工して硼素ドープのポリ
シリコン配線112.113およびダミーポリシリコン
配線112Dを形成する。
■ Next, as shown in FIG. 8, boron-doped polysilicon with a thickness of 1.0 μm was deposited on the p-channel portion.
It is etched and processed into a predetermined pattern to form boron-doped polysilicon interconnects 112, 113 and dummy polysilicon interconnects 112D.

■ 最後に、LPCVD法およびCVD法により第2層
間絶縁膜I4として膜厚0,5μ肩のSiO,膜を堆積
し、エッチバック法により平坦した後、上記ポリシリコ
ン配線12,13,112,113上の所定箇所に、こ
れらをビット線15.16に接続するためのコンタクト
穴14a,14bl4c,14dを開口する。そして、
膜厚0.5μ屑のAQ−Si合金を堆積し、エッヂング
し所定パターンに加工して、ビット線1 5.1 6を
形成して、第1図乃至第3図に示した構造にする。
■Finally, a SiO film with a thickness of 0.5μ is deposited as the second interlayer insulating film I4 by LPCVD and CVD, and after flattening by etchback, the polysilicon wirings 12, 13, 112, 113 Contact holes 14a, 14bl4c, and 14d are opened at predetermined locations on the top for connecting these to bit lines 15, 16. and,
An AQ-Si alloy having a thickness of 0.5 .mu.m is deposited, etched and processed into a predetermined pattern to form bit lines 15.16, resulting in the structure shown in FIGS. 1 to 3.

このように、周辺回路部に、メモリセル郎の蓄積電極2
lと同一材料からなり同一工程にて形成したポリソリコ
ン配線1 2,1 3,1 1 2,1 1 3および
ダミーポリシリコン配線12D,l12Dを備えた場合
、上記蓄積電極21の膜厚に起因する上記メモリセル郎
と周辺回路部との間の段差がなくなる。また、上記段差
がなくなることによって、基板表面が略平坦になるので
、上記蓄積電極2l形成後の工程において、上記段差が
ある場合に比してフォトリソグラフィのパターン転写精
度が良くなってパターン精度が向上する。さらに、上記
周辺回路部において、配線の層が一層分増えるので、設
計自由度が大きくなる。
In this way, the storage electrode 2 of the memory cell is placed in the peripheral circuit section.
When polysilicon wirings 1 2, 1 3, 1 1 2, 1 1 3 and dummy polysilicon wirings 12D and 112D made of the same material as 1 and formed in the same process are provided, the difference is due to the film thickness of the storage electrode 21. There is no difference in level between the memory cell section and the peripheral circuit section. Furthermore, since the surface of the substrate becomes substantially flat due to the elimination of the step, the pattern transfer accuracy of photolithography is improved in the process after forming the storage electrode 2l, compared to the case where the step is present, and the pattern accuracy is improved. improves. Furthermore, since the number of wiring layers is increased by one layer in the peripheral circuit section, the degree of freedom in design is increased.

また、第11図および第12図に示す別の実施例のよう
に、コンタクト穴L la, 1 lb, I lc,
 IId,l le,I If’,l Ig.1 1h
,I fi.I Ijに、スパッタ法により膜厚0.1
μlのTiNからなるバリアメタルllを設けた場合、
第1図乃至第3図に示した半導体メモリ素子のようにP
チャンネル部のポリシリコン配線112,113および
ダミーボリシリコン112Dを硼素ドープする必要がな
くなって、ポリシリコン配線12,13,212,21
3およびダミーボリシリコン配線212Dをすべて燐ド
ーブボリンリコンで形成することができる。
Further, as in another embodiment shown in FIGS. 11 and 12, contact holes L la, 1 lb, I lc,
IId, l le, I If', l Ig. 1 1h
, I fi. A film thickness of 0.1 is applied to IIj by sputtering.
When a barrier metal ll made of μl of TiN is provided,
As in the semiconductor memory device shown in FIGS. 1 to 3, P
It is no longer necessary to dope the polysilicon wirings 112, 113 and dummy polysilicon 112D in the channel portion with boron, and the polysilicon wirings 12, 13, 212, 21
3 and the dummy polysilicon wiring 212D can all be formed of phosphorus-doped borinsilicon.

なお、上記各ポリシリコン配線は燐ドープとしたが、こ
れに限られるものではなく、砒素ドープとしてらよい。
Although each of the polysilicon wirings described above is doped with phosphorus, it is not limited to this, and may be doped with arsenic.

く発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明は、半導体基板表面
上に形成されたトランノスタとキャパノタを存し、上記
キャバンタの柱状の断面を何する一方の電極の少なくと
も一部が上記トランジスタ上に設けられたメモリセル部
と、上記半導体基板表面上において上記メモリセル部に
配線で接続された周辺回路郎とを備えた半導体メモリ素
子において、上記配線は、上記キャパシタの上記一方の
電極と同一材科からなり、同一工程にて形成されている
ので、上記メモリセル部と周辺回路部との間の段差をな
くすことができる。したがって、金属配線の断線や短絡
の恐れをなくすことができ、パターン精度を向上させる
ことができ、配線の設計自由度を高めることができる。
Effects of the Invention> As is clear from the above, the present invention includes a transnostar and a capacitor formed on the surface of a semiconductor substrate, and at least a part of one electrode forming a columnar cross section of the cavantor is connected to the transistor. In a semiconductor memory element comprising a memory cell portion provided above and a peripheral circuit connected to the memory cell portion by wiring on the surface of the semiconductor substrate, the wiring is connected to the one electrode of the capacitor. Since they are made of the same material and formed in the same process, it is possible to eliminate the difference in level between the memory cell section and the peripheral circuit section. Therefore, it is possible to eliminate the risk of disconnection or short-circuiting of the metal wiring, improve pattern accuracy, and increase the degree of freedom in designing the wiring.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の半導体メモリ素子の周辺回路郎の一
実施例を示す平面図、第2図および第3図はそれぞれ第
1図における■−■線断面図および■一■線断面図、第
4図は上記周辺回路部の等価回路を示す回路図、第5図
および第8図は上記周辺回路部の工程途中の状態を示す
平面図、第6図および第7図はそれぞれ第5図における
’1111−Vl線断面図および■−■線断面図、第9
図および第lO図はそれぞれ第8図におけるIX−IX
線断面図およびX−X線断面図、第11図および第12
図はこの発明の半導体メモリ素子の周辺回路部の別の実
施例を示す断面図、第13図はこの発明の半導体メモリ
素子および従来の半導体メモリ素子のメモリセル部を示
す平面図、第14図は第13図におけるXI’/−XI
V”線断面図である。 1・・・P型シリコン基板、2・・・素子分離領域、3
・・・n型ウエル領域、103・・・p型ウエル領域、
4・・ゲート絶縁膜、 5.6・・・砒素ドーブボリンリコンからなるゲート電
極、 105,106・・・硼素ドーブボリノリコンからなる
ゲ1ト電極、 7.8−nチャンネルトランジスタのドレイン、107
,108・・pチャンネルトランジスタのドレイン、 9,IO・・・nチャンネルトランジスタのソース、1
09,110・・・pチャンネルトランジスタのソース
、 ■ト・・第I層間絶縁膜、 l 1a,1 lb,1 1c,l ld,l le,
1 1f,l Ig,1 1h,l li,l lj・
・・コンタクト穴、12  13  212.213・
・・燐ドープボリシリコンからなるポリシリコン配線、 12D  2+2D・・・燐ドープボリシリコンからな
るダミーポリシリコン配線、 112,113・・硼素ドープボリシリコンからなるポ
リシリコン配線、 112D・・・硼素ドーブボリシリコンからなるダミー
ポリシリコン配線、 l4・・・第2層間絶縁膜、 1 4a, l 4b, l 4c, 1 4d−−・
+ンタクト穴、15,16.25・・・l!−S i合
金からなるビット線、 27・・・バリアメタル、 TI,T2・・・nチャンネルトランジスタ、T...
,T,。,・・・pチャンネルトランジスタ、l7・・
・メモリセルのゲート絶縁膜、18,118・・・ワー
ド線、 l9・・・メモリセルのドレイン領域、20・・・メモ
リセルのソース領域、 2I・・・蓄積電極、22・・・柱状スベーサ、23・
・・絶縁膜、24・・・プレート電極、C・・・容景素
子、M・・・メモリセル領域、T・・・トランジスタ。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the peripheral circuit of a semiconductor memory element of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are a sectional view taken along the line ■-■ and FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the peripheral circuit section, FIGS. 5 and 8 are plan views showing the state of the peripheral circuit section in the middle of the process, and FIGS. 6 and 7 are respectively FIG. '1111-Vl line sectional view and ■-■ line sectional view, No. 9
Figure and Figure 10 are IX-IX in Figure 8, respectively.
Line sectional view and X-X line sectional view, Figures 11 and 12
13 is a cross-sectional view showing another embodiment of the peripheral circuit portion of the semiconductor memory device of the present invention, FIG. 13 is a plan view showing the memory cell portion of the semiconductor memory device of the present invention and a conventional semiconductor memory device, and FIG. is XI'/-XI in Figure 13
It is a sectional view taken along the line 1.
... n-type well region, 103 ... p-type well region,
4...Gate insulating film, 5.6...Gate electrode made of arsenic-doped borinolicon, 105,106...Gate electrode made of boron-doped borinolicon, 7.8-drain of n-channel transistor, 107
, 108... Drain of p-channel transistor, 9, IO... Source of n-channel transistor, 1
09,110... Source of p-channel transistor, ■G... Ith interlayer insulating film, l 1a, 1 lb, 1 1c, l ld, l le,
1 1f, l Ig, 1 1h, l li, l lj・
・・Contact hole, 12 13 212.213・
...Polysilicon wiring made of phosphorus-doped polysilicon, 12D 2+2D...Dummy polysilicon wiring made of phosphorus-doped polysilicon, 112,113...Polysilicon wiring made of boron-doped polysilicon, 112D...Boron-doped polysilicon Dummy polysilicon wiring made of silicon, l4... second interlayer insulating film, 14a, l4b, l4c, 14d--.
+ Contact hole, 15, 16.25...l! - Bit line made of Si alloy, 27...Barrier metal, TI, T2...n channel transistor, T. .. ..
,T,. ,... p-channel transistor, l7...
- Gate insulating film of memory cell, 18, 118... word line, l9... drain region of memory cell, 20... source region of memory cell, 2I... storage electrode, 22... columnar spacer , 23・
...Insulating film, 24...Plate electrode, C...Content element, M...Memory cell region, T...Transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板表面上に形成されたトランジスタとキ
ャパシタを有し、上記キャパシタの柱状の断面を有する
一方の電極の少なくとも一部が上記トランジスタ上に設
けられたメモリセル部と、上記半導体基板表面上におい
て上記メモリセル部に配線で接続された周辺回路部とを
備えた半導体メモリ素子において、 上記配線は、上記キャパシタの上記一方の電極と同一材
料からなり、同一工程にて形成されたことを特徴とする
半導体メモリ素子。
(1) A memory cell portion having a transistor and a capacitor formed on a surface of a semiconductor substrate, wherein at least a portion of one electrode having a columnar cross section of the capacitor is provided on the transistor, and a surface of the semiconductor substrate. In the semiconductor memory element described above, which includes a peripheral circuit section connected to the memory cell section by wiring, the wiring is made of the same material as the one electrode of the capacitor and formed in the same process. Characteristic semiconductor memory devices.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03270168A (en) * 1990-03-20 1991-12-02 Fujitsu Ltd Semiconductor device and its manufacture
JPH04196481A (en) * 1990-11-28 1992-07-16 Nec Corp Semiconductor storage device
JPH0945878A (en) * 1995-07-31 1997-02-14 Nec Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JP2010177683A (en) * 2010-03-16 2010-08-12 Renesas Electronics Corp Semiconductor device, and method manufacturing the same

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