JPH07249689A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH07249689A
JPH07249689A JP6038190A JP3819094A JPH07249689A JP H07249689 A JPH07249689 A JP H07249689A JP 6038190 A JP6038190 A JP 6038190A JP 3819094 A JP3819094 A JP 3819094A JP H07249689 A JPH07249689 A JP H07249689A
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JP
Japan
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electrode
storage node
bit line
pad
capacitor
Prior art date
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Application number
JP6038190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Yamada
敬 山田
Masami Aoki
正身 青木
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to US08/400,887 priority patent/US5629539A/en
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Publication of JPH07249689A publication Critical patent/JPH07249689A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable memory cell structure which can secure enough capacity even for the further reduction of the occupied are a of a memory cell by interposing a pad electrode consisting of a conductor layer whose height from an electrode is made higher than a storage node electrode. CONSTITUTION:A bit line 14 is made in the layer above a capacitor, and besides the bit line 14 is connected to the other of source or drain regions 6a and 6b through a pad electrode 10P being shelved up to the upper side of a storage electrode 10. Since the pad electrode 10P higher than the storage electrode 10 is made this way, even if the capacitor is made higher, a pad electrode 10P further higher than it can be made. Hereby, the retreat of the plate at processing of a plate electrode can be advanced not only in lateral direction but also in vertical direction, so the processing keeping such a margin that it is separated enough from the bit line contact area and that it does not expose the adjacent storage node electrode 10 can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置および半導
体装置の製造方法に係り、特に半導体記憶装置(DRA
M)等におけるMOSFETおよびキャパシタに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a semiconductor memory device (DRA).
M) and MOSFETs and capacitors.

【0002】[0002]

【従来の技術】DRAMなどの半導体集積回路は、微細
加工技術の進歩により、集積化の一途を辿り、これに伴
ない、情報(電荷)を蓄積するキャパシタの面積も微細
化が進められている。
2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuits such as DRAMs are becoming more and more integrated due to advances in microfabrication technology, and accordingly, the area of capacitors for storing information (charges) is also miniaturized. .

【0003】キャパシタ面積の微細化に伴い、キャパシ
タ容量が減少し、この結果メモリ内容が誤って読み出さ
れたり、あるいはα線等によりメモリ内容が破壊される
ソフトエラーなどが問題になっている。
With the miniaturization of the capacitor area, the capacity of the capacitor is reduced, and as a result, the contents of the memory are erroneously read out, or a soft error in which the contents of the memory are destroyed by α rays or the like becomes a problem.

【0004】このような問題を解決し、高集積化、大容
量化をはかるための方法の1つとして、MOSキャパシ
タをメモリセル領域上に積層し、該キャパシタの1電極
と、半導体基板上に形成されたスイッチングトランジス
タの1電極とを導通させるようにすることにより、実質
的にキャパシタの占有面積を拡大し、MOSキャパシタ
の静電容量を増大させるようにした積層型メモリセルと
呼ばれるメモリセル構造が提案されている。
As one of the methods for solving such a problem and achieving high integration and large capacity, a MOS capacitor is laminated on a memory cell region and one electrode of the capacitor and a semiconductor substrate are formed. A memory cell structure called a stacked memory cell, in which one electrode of the formed switching transistor is electrically connected to substantially expand the occupied area of the capacitor and increase the capacitance of the MOS capacitor. Is proposed.

【0005】この様な構造では、ストレージノード電極
を素子分離領域の上まで拡大することができ、また、ス
トレージノード電極の膜厚を厚くしてその側壁をキャパ
シタとして利用できることから、キャパシタ容量をプレ
ーナ構造の数倍以上に高めることができる。また、さら
にストレージノード部の拡散層は、ストレージノード電
極下の拡散層領域だけとなり、α線により発生した電荷
を収集する拡散層の面積が極めて小さく、ソフトエラー
に強いセル構造となっている。
In such a structure, the storage node electrode can be expanded to above the element isolation region, and the thickness of the storage node electrode can be increased so that the side wall thereof can be used as a capacitor. It can be increased several times more than the structure. Further, the diffusion layer of the storage node portion is only the diffusion layer region under the storage node electrode, and the area of the diffusion layer that collects the charges generated by the α rays is extremely small, and has a cell structure that is resistant to soft errors.

【0006】しかしながら、このような積層型メモリセ
ル構造のDRAMにおいても、高集積化に伴う素子の微
細化が進むにつれて、メモリセル占有面積が縮小化さ
れ、ストレージノード電極の平坦部の面積がますます縮
小化し、十分なキャパシタ容量を確保するために、スト
レージノード電極の実効的な高さを高くすることが要求
される。このために、この後に形成する配線コンタクト
を深く形成しなければならず、オーバーエッチングによ
り下層配線とのショートが起きやすくなったり、コンタ
クト自体は形成できても、何等かの埋め込み技術を用い
ないと配線材料の段切れが起きやすいという問題があっ
た。このため、図11に示すように、ストレージノード
電極と同一工程で形成した胴体層からなるパッド電極
を、その後のコンタクト形成領域に形成(この図ではビ
ット線コンタクト部)するようにした提案がある。とこ
ろが、この場合、ストレージノードとパッドとが隣接
し、同一高さで形成されるので、次のような不具合があ
った。 (1)プレート電極の加工時、パッド電極をビット線コ
ンタクト面からプレート電極を十分に遠ざけようとする
と、隣のストレージノード電極の一部が露出している場
合、容量の減少となってしまう。 (2)更に、図12に示すように、ストレージノード電
極をクラウン構造にして容量増大効果を図ると、パット
もクラウン構造となることから、パッドへのビット線コ
ンタクト形成が困難となる。 (3)特にNAND型DRAMのような、オープン・ビ
ット線方式のDRAMセルは位置の場合、プレート電極
の配線抵抗が増大すると、書き込み、読み出し時にそれ
ぞれ大きなノイズが起こり、これによる誤ったデータの
読み出しを引き起こすことが問題となる。
However, also in such a stacked memory cell structure DRAM, the area occupied by the memory cell is reduced and the area of the flat portion of the storage node electrode is reduced as the miniaturization of the device is advanced due to higher integration. In order to further reduce the size and ensure a sufficient capacitor capacity, it is required to increase the effective height of the storage node electrode. For this reason, the wiring contact to be formed after this must be formed deeply, and it is easy to cause a short circuit with the lower layer wiring due to overetching, or the contact itself can be formed, but some kind of embedding technology must be used. There is a problem that disconnection of wiring material is likely to occur. Therefore, as shown in FIG. 11, there is a proposal that a pad electrode made of a body layer formed in the same step as the storage node electrode is formed in a subsequent contact formation region (bit line contact portion in this figure). . However, in this case, since the storage node and the pad are adjacent to each other and are formed at the same height, there are the following problems. (1) At the time of processing a plate electrode, if the pad electrode is made to be sufficiently away from the bit line contact surface, the capacitance will be reduced if a part of the adjacent storage node electrode is exposed. (2) Further, as shown in FIG. 12, when the storage node electrode has a crown structure to increase the capacitance, the pad also has a crown structure, which makes it difficult to form a bit line contact with the pad. (3) In particular, in the case of an open bit line type DRAM cell such as a NAND type DRAM, if the wiring resistance of the plate electrode increases, large noises will occur during writing and reading, and erroneous data reading will occur. Is a problem.

【0007】そのため、プレート電極は、ビット線コン
タクト領域とセルフアライン的に形成する必要がある。
すなわち、上から見たときに、ビット線コンタクト部の
み穴のあいたプレート電極パターンが、セル部に一枚板
状に形成されていることが望ましい。
Therefore, the plate electrode needs to be formed in self alignment with the bit line contact region.
That is, when viewed from above, it is desirable that the plate electrode pattern having a hole only in the bit line contact portion is formed in a single plate shape in the cell portion.

【0008】この様な状態は、従来の図10でも可能と
なっているが、これは、ストレージノード電極の高さ
が、充分高いためである。たとえば、高誘電体絶縁膜の
使用により、0.1μm程度の充分に薄いストレージノ
ード電極でもキャパシタ容量が得られた場合、プレート
電極をビット線コンタクト用パッドのまわりに残すこと
は困難となる。
Such a state is possible even in the prior art FIG. 10, but this is because the height of the storage node electrode is sufficiently high. For example, if the use of the high-dielectric insulating film provides a capacitor capacitance even with a sufficiently thin storage node electrode of about 0.1 μm, it is difficult to leave the plate electrode around the bit line contact pad.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した従
来技術の事情に鑑み見なされたもので、、メモリセル占
有面積のさらなる縮小化に際して、十分なキャパシタ容
量を確保することのできるメモリセル構造また、プレー
ト電極の配線抵抗を減少させ、ノイズの問題を緩和させ
ることができるメモリセル構造を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been considered in view of the above-mentioned circumstances of the prior art, and is capable of ensuring a sufficient capacitor capacity when the area occupied by the memory cell is further reduced. Another object of the present invention is to provide a memory cell structure capable of reducing the wiring resistance of the plate electrode and alleviating the problem of noise.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、ストレージノード電極よりも電極からの
高さを高くした導体層からなるパッド電極を介在させる
ようにしている。
In order to achieve the above object, the present invention interposes a pad electrode made of a conductor layer having a height higher than that of the storage node electrode.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、ストレージノード電極よりも
高さの高いパッド電極を形成しているため、キャパシタ
を高くしても同時にそれよりも更に高いパッド電極を形
成することができる。従って、プレート電極加工時のプ
レートの後退を横方向のみならず、上下方向にも進ませ
ることができるため、(1)ビット線コンタクト領域か
ら十分離れ、且つ隣接ストレージノード電極を露出させ
ないようなマージンある加工ができる。また、キャパシ
タを高くしても、コンタクトはキャパシタよりも上まで
棚上げされたパッド電極の上に形成すればよいため、ビ
ット線コンタクトの形成が容易となる。また、このパッ
ド電極はビット線のみならず周辺回路部でも用いること
ができ、これにより周辺回路のコンタクトもキャパシタ
と同程度まで棚上げされたパッド電極の上に形成すれば
よいため、コンタクトの形成が容易となる。また、パッ
ドの高さを充分高くすることにより、プレート電極をパ
ッド側壁に、たとえばストレージノード電極の高さより
も高くまでというように、充分な膜厚で残すことも可能
となり、これにより、プレート電極の配線抵抗が著しく
減少し、NAND型DRAMのようなオープンビット線
方式のセルにおける、プレート電極配線抵抗増大による
ノイズの問題を防止できる。また、これは、たとえば高
誘電体膜の使用によりストレージノード電極の膜厚を充
分低くした場合に特に有効となり、パッド電極の高さを
高くすることにより、プレート電極の低抵抗を維持でき
る。
According to the present invention, since the pad electrode having a height higher than that of the storage node electrode is formed, it is possible to simultaneously form a pad electrode higher than that even if the capacitor is made higher. Therefore, the plate retreat during plate electrode processing can be advanced not only in the horizontal direction but also in the vertical direction, so that (1) a margin that is sufficiently away from the bit line contact region and does not expose the adjacent storage node electrode. It can be processed. Further, even if the capacitor is made high, the contact may be formed on the pad electrode that is shelved above the capacitor, so that the bit line contact can be easily formed. In addition, the pad electrode can be used not only in the bit line but also in the peripheral circuit portion. Therefore, the contact of the peripheral circuit can be formed on the pad electrode which is shelved to the same extent as the capacitor, so that the contact can be formed. It will be easy. Further, by making the height of the pad sufficiently high, it is possible to leave the plate electrode on the side wall of the pad with a sufficient film thickness, for example, higher than the height of the storage node electrode. The wiring resistance is significantly reduced, and the problem of noise due to an increase in the plate electrode wiring resistance can be prevented in an open bit line type cell such as a NAND type DRAM. This is particularly effective when the film thickness of the storage node electrode is sufficiently reduced by using a high dielectric film, for example, and by increasing the height of the pad electrode, the low resistance of the plate electrode can be maintained.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。図1(a)および(b)は、本発
明の第1の実施例の積層形メモリセル構造のDRAMの
ビット線方向に隣接する2ビット分を示す平面図、その
A−A′断面図である。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. 1A and 1B are a plan view showing two bits adjacent to each other in the bit line direction of a DRAM having a stacked memory cell structure according to the first embodiment of the present invention, and a sectional view taken along the line AA '. is there.

【0013】このDRAMは、キャパシタをビット線1
4の下に形成した構造において、ストレージノード電極
10の形成と同時にビット線用のパッド電極10Pを形
成しておき、ビット線コンタクトの実質的深さを浅くす
るようにしたことを特徴とするものである。
In this DRAM, a capacitor is used for the bit line 1.
In the structure formed under 4, the pad electrode 10P for the bit line is formed at the same time as the storage node electrode 10 is formed, and the substantial depth of the bit line contact is made shallow. Is.

【0014】すなわち、比抵抗5Ω・cm程度のp型の
シリコン基板1内に形成された素子分離絶縁膜2によっ
て分離された活性化領域内に、ソース・ドレイン領域を
構成するn−型拡散層6a,6bと、これらソース・ド
レイン領域間にゲート絶縁膜4を介して形成されたゲー
ト電極5とによってMOSFETを構成すると共に、ス
トレージノードコンタクト8を介してこのn- 型拡散層
6bにコンタクトするようにストレージノード電極10
が形成され、上層のプレート電極12との間にキャパシ
タ絶縁膜11を介在せしめることによりキャパシタを形
成している。そしてストレージノードコンタクト8の形
成と同時に形成された第1のビット線コンタクト13a
内に露呈するn- 型拡散層6aにコンタクトするように
パッド電極10Pが形成されさらに層間絶縁膜7bに形
成された第2のビット線コンタクト13bを介してビッ
ト線14が形成されている。
That is, an n-type diffusion layer forming a source / drain region is formed in an activation region separated by an element isolation insulating film 2 formed in a p-type silicon substrate 1 having a specific resistance of about 5 Ω · cm. A MOSFET is constituted by 6a, 6b and a gate electrode 5 formed between these source / drain regions via a gate insulating film 4, and contacts the n type diffusion layer 6b via a storage node contact 8. Storage node electrode 10
Are formed, and the capacitor insulating film 11 is interposed between the plate electrode 12 and the upper layer plate electrode 12 to form a capacitor. Then, the first bit line contact 13a formed simultaneously with the formation of the storage node contact 8
A pad electrode 10P is formed so as to contact the n type diffusion layer 6a exposed therein, and a bit line 14 is formed via a second bit line contact 13b formed in the interlayer insulating film 7b.

【0015】そしてゲート電極5はメモリアレイの一方
向に連続的に配列されてワード線を構成している。次
に、このDRAMの製造方法について図面を参照しつつ
説明する。
The gate electrodes 5 are continuously arranged in one direction of the memory array to form word lines. Next, a method of manufacturing this DRAM will be described with reference to the drawings.

【0016】図2は、このDRAMの製造工程を説明す
るための図であり、各図において(a)及び(b)は夫
々ビット線方向に隣接する2ビット分を示す平面図、そ
のA−A′断面図である。ここで用いるDRAMは、ス
トレージノード電極10と同時に形成したパッド電極1
0Pをストレージノード電極10よりも高く形成するこ
と以外は、従来技術の説明で示したDRAMとほぼ同様
で良い。
FIG. 2 is a diagram for explaining the manufacturing process of this DRAM. In each of the drawings, (a) and (b) are plan views showing two bits adjacent to each other in the bit line direction, A- thereof. It is an A'cross section figure. The DRAM used here is a pad electrode 1 formed simultaneously with the storage node electrode 10.
It is almost the same as the DRAM described in the description of the conventional art, except that 0P is formed higher than the storage node electrode 10.

【0017】まず、比抵抗5Ω・cm程度のp型のシリ
コン基板1の表面に、通常のLOCOS法により素子分
離絶縁膜2およびパンチスルーストッパ用のp−型拡散
層3を形成した後、熱酸化法により膜厚10nm程度の
酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜4を形成する。こ
の後、ゲート電極材料としての多結晶シリコン膜を全面
に150nm程度堆積し、さらにこの上層にLPCVD
法により酸化シリコン膜等の絶縁膜を膜厚100〜30
0nm程度堆積し、フォトリソ技術および異方性エッチ
ング技術を用いてゲート電極5およびゲート上の絶縁膜
7uを同時にパターニングする。なお、ここでゲート電
極上の絶縁膜として、窒化シリコン膜あるいは窒化シリ
コン膜と酸化シリコン膜の複合膜を用いても良い。窒化
シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べ、コンタクト形成
および配線形成時に行われる希HF溶液を用いた処理に
対し強い耐エッチング性をもつためゲート電極とコンタ
クトの配線のショートの防止に対して有効となる。そし
て、このゲート電極5をマスクとしてAsあるいはPイ
オンをイオン注入し、n- 型拡散層からなるソース・ド
レイン領域6a,6bを形成し、スイッチングトランジ
スタとしてのMOSFETを形成する。この拡散層の深
さは、例えば150nm程度とする。この後、ゲート絶
縁膜の耐圧を向上させるために必要であれば熱酸化を行
い、さらにCVD法により、膜厚100nm程度以下の
酸化シリコン層あるいは窒化シリコン層からなる絶縁膜
を全面に堆積し、反応性イオンエッチング法により、全
面をエッチングし、ゲート電極5の側面に自己整合的に
側壁絶縁膜7sを残置せしめる。側壁絶縁膜7sとして
は、ゲート上絶縁膜と同様、窒化シリコン膜を用いるこ
とにより、より耐圧の向上をはかることができる。
First, an element isolation insulating film 2 and a p-type diffusion layer 3 for a punch-through stopper are formed on the surface of a p-type silicon substrate 1 having a specific resistance of about 5 Ω · cm by a normal LOCOS method, and then heat is applied. A gate insulating film 4 made of a silicon oxide film with a film thickness of about 10 nm is formed by an oxidation method. Then, a polycrystalline silicon film as a gate electrode material is deposited on the entire surface to a thickness of about 150 nm, and LPCVD is performed on the upper layer.
An insulating film such as a silicon oxide film with a film thickness of 100 to 30
Then, the gate electrode 5 and the insulating film 7u on the gate are patterned at the same time by using photolithography technology and anisotropic etching technology. Here, as the insulating film on the gate electrode, a silicon nitride film or a composite film of a silicon nitride film and a silicon oxide film may be used. The silicon nitride film is more effective than the silicon oxide film in preventing the short circuit between the gate electrode and the contact wiring because it has a stronger etching resistance against the treatment using the dilute HF solution performed during the contact formation and the wiring formation. Become. Then, As or P ions are ion-implanted using the gate electrode 5 as a mask to form the source / drain regions 6a and 6b made of n type diffusion layers, and MOSFETs as switching transistors are formed. The depth of this diffusion layer is, eg, about 150 nm. Thereafter, thermal oxidation is performed if necessary to improve the breakdown voltage of the gate insulating film, and an insulating film made of a silicon oxide layer or a silicon nitride layer with a thickness of about 100 nm or less is deposited on the entire surface by a CVD method. The entire surface is etched by the reactive ion etching method, and the side wall insulating film 7s is left on the side surface of the gate electrode 5 in a self-aligned manner. Similar to the gate insulating film, a silicon nitride film is used as the sidewall insulating film 7s, so that the breakdown voltage can be further improved.

【0018】この後、この側壁絶縁膜7sおよび上部絶
縁膜7uから露呈するn- 拡散層6aおよび6b表面を
それぞれストレージノードコンタクト8および第1のビ
ット線コンタクト13aを形成する。そしてこれらn-
拡散層6aおよび6b表面が露呈した状態で、全面に多
結晶シリコン膜を400〜1000nm程度堆積し、こ
れにリンまたはヒ素をドーピングし、フォトリソグラフ
ィと反応性イオンエッチングによりパターン形成してス
トレージノード電極10およびパッド電極10Pを形成
する。この様に、層間絶縁膜を形成せずにストレージノ
ード電極を形成すると、工程の短縮化となる。このとき
周辺回路部のコンタクト領域を、同時にストレージノー
ド電極のパッドにより棚上げしてもよい。
Thereafter, storage node contact 8 and first bit line contact 13a are formed on the surfaces of n diffusion layers 6a and 6b exposed from side wall insulating film 7s and upper insulating film 7u, respectively. And these n -
With the exposed surfaces of the diffusion layers 6a and 6b, a polycrystalline silicon film having a thickness of about 400 to 1000 nm is deposited on the entire surface, phosphorus or arsenic is doped into this, and a pattern is formed by photolithography and reactive ion etching to form a storage node electrode. 10 and the pad electrode 10P are formed. Thus, forming the storage node electrode without forming the interlayer insulating film shortens the process. At this time, the contact region of the peripheral circuit portion may be simultaneously shelved by the pad of the storage node electrode.

【0019】あるいは、周辺回路部は、その前工程の側
壁絶縁膜7sを全面に残しておき、ストレージノード電
極加工時のストッパとし、ストレージノード電極の加工
後、あるいは加工前にセル部を覆う様なレジストパター
ンをマスクにして除去してもよい。あるいは、層間絶縁
膜を形成してから、ストレージノードコンタクトを形成
し、ストレージノードを形成する従来の方法でもかまわ
ない。この後、図2に示すように、ビット線コンタクト
形成用パッド電極10Pを保護するようなレジストパタ
ーン(パット保護パターン)20を用いて、RIEを行
い、ストレージノード電極10の高さをパッド電極10
Pよりも低くする。そして、CVD法により膜厚10n
m程度以下の窒化シリコン膜堆積した後800〜900
℃の水蒸気雰囲気中で30分程度酸化し、酸化シリコン
膜を形成し、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との2層
構造のキャパシタ絶縁膜11を形成する。さらにこの上
層に多結晶シリコン膜を堆積し、ドーピングを行った
後、フォトリソグラフィー技術及び等方性ドライエッチ
ング技術によりプレート電極12をパターニングする。
ここで、エッチングとして等方性ドライエッチングを用
いたのは、エッチングダメージの小さいことによるキャ
パシタ絶縁膜の耐圧への配慮があるからであるが、耐圧
劣化の心配がないのであれば、異方性エッチングなどを
用いてもよい。前記キャパシタ絶縁膜11は、前記パッ
ド電極10Pの側壁にも形成されている。この絶縁膜1
1はパッド電極10Pとプレート電極12間を十分な絶
縁耐圧を確保しつつ、CVD酸化膜等の層間絶縁膜を用
いるよりも十分薄くすることができるので、より高集積
化を図ることが可能である。いずれにしても、パッド電
極10Pが、ストレージノード電極10よりも高いた
め、プレート電極をパッド電極10Pにセルフアライン
的に十分厚く残すことができ、かつ、プレート加工によ
り隣接ストレージノード10を露出させてしまう問題が
ない構造となっている。
Alternatively, in the peripheral circuit portion, the side wall insulating film 7s in the previous process is left on the entire surface to serve as a stopper during the processing of the storage node electrode so as to cover the cell portion after or before the processing of the storage node electrode. You may remove it using a different resist pattern as a mask. Alternatively, the conventional method of forming the storage node after forming the interlayer insulating film and then forming the storage node contact may be used. Thereafter, as shown in FIG. 2, RIE is performed using a resist pattern (pad protection pattern) 20 for protecting the bit line contact forming pad electrode 10P, and the height of the storage node electrode 10 is adjusted to the pad electrode 10.
Lower than P. Then, the film thickness is 10n by the CVD method.
800 to 900 after depositing a silicon nitride film of about m or less
Oxidation is performed in a water vapor atmosphere at a temperature of 30 ° C. for about 30 minutes to form a silicon oxide film, thereby forming a capacitor insulating film 11 having a two-layer structure of a silicon nitride film and a silicon oxide film. Further, a polycrystalline silicon film is deposited on this upper layer, and after doping, the plate electrode 12 is patterned by the photolithography technique and the isotropic dry etching technique.
Here, isotropic dry etching is used as etching because consideration is given to the withstand voltage of the capacitor insulating film due to the small etching damage. Etching or the like may be used. The capacitor insulating film 11 is also formed on the sidewall of the pad electrode 10P. This insulating film 1
No. 1 can secure a sufficient dielectric strength between the pad electrode 10P and the plate electrode 12 and can be made sufficiently thinner than using an interlayer insulating film such as a CVD oxide film, so that higher integration can be achieved. is there. In any case, since the pad electrode 10P is higher than the storage node electrode 10, the plate electrode can be left sufficiently thick in self-alignment with the pad electrode 10P, and the adjacent storage node 10 is exposed by plate processing. It has a structure that does not cause problems.

【0020】この後、パッド電極10Pにコンタクトす
るように第2のビット線コンタクト13bを形成する。
必要に応じてビット線14とプレート電極12とのショ
ートを防止するための絶縁膜を第2のビット線コンタク
ト13bの側壁に形成しても良い。
Thereafter, a second bit line contact 13b is formed so as to contact the pad electrode 10P.
If necessary, an insulating film for preventing a short circuit between the bit line 14 and the plate electrode 12 may be formed on the sidewall of the second bit line contact 13b.

【0021】このように形成することにより、パッド電
極10Pによってストレージノード電極10の高さまで
棚上げされているため、ビット線コンタクトの形成が極
めて容易となる。上記のストレージノード電極の高さを
さげる加工において、加工精度を上げるためストレージ
ノード電極を多層構造にしても良い。即ち、例えば、下
側をAsドープした多結晶シリコンとし、上側をPドー
プした多結晶シリコンとして両者の境目を検出してエッ
チングを止めるなどしてもよい。
By forming in this way, since the pad electrode 10P is shelved up to the height of the storage node electrode 10, the bit line contact can be formed very easily. In the processing for reducing the height of the storage node electrode described above, the storage node electrode may have a multi-layered structure in order to improve processing accuracy. That is, for example, the lower side may be As-doped polycrystalline silicon and the upper side may be P-doped polycrystalline silicon to detect the boundary between the two and stop etching.

【0022】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。この例では、主たる構成は前記第1の実施例と同様
であるが、図3に示すように、キャパシタ面積の増大の
ためにストレージノード電極を平坦部10と突出部9で
構成している。ただし、パッド電極は平坦部10Pと、
突出部9と同時に形成した側壁部9Pと平坦部TOPと
で構成したことを特徴とするもので、ビット線コンタク
トはこの平坦部10P′コンタクトするように形成され
ている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this example, the main structure is similar to that of the first embodiment, but as shown in FIG. 3, the storage node electrode is composed of the flat portion 10 and the protruding portion 9 in order to increase the capacitor area. However, the pad electrode is the flat portion 10P,
It is characterized in that it is composed of a side wall portion 9P formed at the same time as the protruding portion 9 and a flat portion TOP, and the bit line contact is formed so as to make contact with the flat portion 10P '.

【0023】次にこのDRAMの製造方法について、図
4〜7を用いて説明する。まず、前記第1の実施例と同
様に素子分離を行うとともにゲート電極を形成し後工程
で、層間膜を除去する時のストッパ膜15を堆積し、さ
らに平坦な層間膜16を形成する。
Next, a method of manufacturing this DRAM will be described with reference to FIGS. First, similar to the first embodiment, element isolation is performed, a gate electrode is formed, and in a later step, a stopper film 15 for removing the interlayer film is deposited, and a flat interlayer film 16 is formed.

【0024】たとえば、層間膜12をBPSG膜をリフ
ローして形成し、後工程でこれをNH4 F溶液で除去す
る場合、ストッパ膜11は、SiN膜などが適してい
る。そして、ストレージノードコンタクトとパッド用コ
ンタクトとしてのコンタクト13を形成したのち、スト
レージノード電極の平坦部とパッド電極の平坦部を形成
するために100nm程度の多結晶シリコン膜10を全
面に堆積し、更に700nmの厚さ程度酸化シリコン膜
17をCVD法で堆積した後、更にその上に多結晶シリ
コン膜(TOP)を400nm程度堆積した後、ストレ
ージノード電極とパッド電極の形成される領域に上記3
層膜を残すようにする(図4)。ここで、パッド保護パ
ターン20により(図5)、ストレージノード電極部の
TOPをエッチング除去する。すべて除去するが、その
後のストレージノード電極9を形成するときのオーバー
エッチングを消失する程度まで薄膜化させておく。そし
て、さらに、突出部となる多結晶シリコン膜9を膜厚1
00nm程度堆積する。
For example, when the interlayer film 12 is formed by reflowing a BPSG film and is removed with an NH 4 F solution in a later step, the stopper film 11 is preferably a SiN film or the like. Then, after forming a storage node contact and a contact 13 as a pad contact, a polycrystalline silicon film 10 of about 100 nm is deposited on the entire surface to form a flat portion of the storage node electrode and a flat portion of the pad electrode. After depositing a silicon oxide film 17 with a thickness of about 700 nm by a CVD method, further depositing a polycrystalline silicon film (TOP) with a thickness of about 400 nm on the silicon oxide film 17, and then performing the above step 3 in a region where a storage node electrode and a pad electrode are formed.
Leave the layer film (FIG. 4). Here, the TOP of the storage node electrode portion is removed by etching with the pad protection pattern 20 (FIG. 5). Although all are removed, the film is thinned to such an extent that overetching when forming the storage node electrode 9 thereafter is eliminated. Then, a polycrystalline silicon film 9 to be a protrusion is further formed to a film thickness of 1
Deposit about 00 nm.

【0025】次いで、異方性エッチングにより両多結晶
シリコンをエッチングし、ストレージノード電極の上記
酸化シリコン膜17の底部及び側壁部及びパッド電極部
のTOPの側壁部、シリコン酸化膜17の底部および側
壁部のみに多結晶シリコン膜9が残るようにする(図
6)。
Then, both of the polycrystalline silicon are etched by anisotropic etching, and the bottom and side walls of the silicon oxide film 17 of the storage node electrode and the side wall of TOP of the pad electrode part, the bottom and side walls of the silicon oxide film 17 are etched. The polycrystalline silicon film 9 is made to remain only in the portion (FIG. 6).

【0026】次に、フッ化アンモニウム溶液等により、
酸化シリコン膜17を除去し、ストレージノード電極及
びパッド電極を完成させる。本実施例では、このとき層
間膜16をも同時に除している。この時、パッド電極は
箱型の多結晶シリコンの中に酸化シリコン17が詰った
形になる。
Then, using an ammonium fluoride solution or the like,
The silicon oxide film 17 is removed to complete the storage node electrode and the pad electrode. In this embodiment, the interlayer film 16 is also removed at this time. At this time, the pad electrode is in the form of box-shaped polycrystalline silicon filled with silicon oxide 17.

【0027】この後、キャパシタ絶縁膜11及びプレー
ト電極12を堆積する(図7)。そして、プレート電極
を形成し、更に層間絶縁膜を形成してビット線コンタク
ト10bを形成する。この後、ビット線を形成し、図3
に示したDRAMが完成する。本実施例では、プレート
を予めパターニング除去して於いて、直接ビット線コン
タクトをパッドに形成するようにしたが、ビット線コン
タクト13b下のプレート電極をストッパとして残し、
層間膜のコンタクト・エッチングをプレートでストップ
した後、露出したプレートを除去し、酸化膜などをコン
タクト側壁に形成することにより、プレートとビット線
との短絡を防止し、パッド上にコンタクトするようにし
てもよい。
After that, the capacitor insulating film 11 and the plate electrode 12 are deposited (FIG. 7). Then, a plate electrode is formed, an interlayer insulating film is further formed, and a bit line contact 10b is formed. After this, the bit line is formed, and as shown in FIG.
The DRAM shown in is completed. In this embodiment, the plate is previously patterned and removed, and the bit line contact is directly formed on the pad. However, the plate electrode under the bit line contact 13b is left as a stopper,
After stopping the contact etching of the interlayer film at the plate, remove the exposed plate and form an oxide film etc. on the contact side wall to prevent the short circuit between the plate and the bit line and to make contact on the pad. May be.

【0028】このようにしてビット線コンタクトの形成
も極めて容易にキャパシタ容量の大きいDRAMが形成
される。本実施例ではストレージノードのパターンサイ
ズが、突出部9の膜厚分、大きくなることからプレート
の加工マージンがなくなるが、パッドが高くまで形成さ
れているため、ストレージノードを覆うようなプレート
の加工が容易である。また、パッドが箱型になってい
る。この時、パッドの面積は、側壁に形成した多結晶シ
リコンの膜厚分だけ広がっているため、第1の実施例等
に比べ、コンタクト・マージンが増大できる。
In this way, the formation of the bit line contact is extremely easy to form a DRAM having a large capacitance. In this embodiment, since the pattern size of the storage node is increased by the film thickness of the protruding portion 9, there is no plate processing margin, but since the pad is formed high, the plate processing that covers the storage node is performed. Is easy. Also, the pad has a box shape. At this time, since the area of the pad is expanded by the film thickness of the polycrystalline silicon formed on the side wall, the contact margin can be increased as compared with the first embodiment and the like.

【0029】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。この例では、図8に示すように、基本的には、第
2の実施例と同様である。ただし、パッド電極の高さを
ストレージノード電極より十分に高くすることにより、
プレート電極のエッチング表面を蓄積電極よりも高くま
で形成しており、ストレージノード表面が露出されにく
い構造となっている。しかしながら、メモリ・セルのパ
ターンとしては、NAND−DRAMのパターンとなっ
ている。NAND−DRAMでは、セルを直列に複数個
接続しているが、基本的に、従来のDRAMで用いて知
るフォールデット・ビット線方式を適用しづらく、従っ
て図8のように、オープン・ビット方式となっている。
このようにすると、プレートの加工が通常の場合よりも
困難となる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this example, as shown in FIG. 8, it is basically similar to the second embodiment. However, by making the height of the pad electrode sufficiently higher than the storage node electrode,
The etching surface of the plate electrode is formed to be higher than the storage electrode, so that the surface of the storage node is hard to be exposed. However, the memory cell pattern is a NAND-DRAM pattern. In the NAND-DRAM, a plurality of cells are connected in series, but basically, it is difficult to apply the folded bit line method known in the conventional DRAM. Therefore, as shown in FIG. 8, the open bit method is used. Has become.
This makes the plate processing more difficult than in the normal case.

【0030】プレートのパターンは、例えば図8に示す
ようにビット線コンタクト形成のためのパッド電極を露
出させるようなライン状パターン12となる。このパタ
ーンは、リソグラフィー的には、好ましいパターンであ
るが、結果としてプレート電極がビット線方向に対して
ビット線コンタクト部ごとに分離されてしまう。或い
は、ほとんど薄い膜で繁がった状態になってしまう。こ
れは、プレート電極の抵抗を増大させることになり、こ
れに伴うノイズによって、セル動作のマージンが不十分
になる可能性がある。
The pattern of the plate is a line-shaped pattern 12 for exposing the pad electrode for forming the bit line contact as shown in FIG. This pattern is a lithographically preferable pattern, but as a result, the plate electrode is separated for each bit line contact portion in the bit line direction. Or, it becomes a prosperous state with almost a thin film. This increases the resistance of the plate electrode, and noise associated therewith may lead to insufficient cell operation margin.

【0031】この構造であれば、プレートのエッチング
表面が隣接ストレージ・ノードの高さよりも高いところ
にあるため、て例えば、ライン状のパターンを加工して
も、図8(c)で示すように、プレート12をパッド間
にも十分に残すことができ、従ってプレートは1枚板状
に広がっていることになる。このように構成することに
より、プレートの抵抗増大に伴うノイズの問題を回避で
きる。従って、NAND−DRAMのセル構造には、こ
のような高いパッドの構造は、特に有効となる。
With this structure, since the etching surface of the plate is located higher than the height of the adjacent storage node, even if a linear pattern is processed, for example, as shown in FIG. 8C. , The plate 12 can be sufficiently left between the pads, so that the plate spreads like a plate. With this configuration, it is possible to avoid the problem of noise that accompanies an increase in the resistance of the plate. Therefore, the structure of such a high pad is particularly effective for the cell structure of the NAND-DRAM.

【0032】図9には、キャパシタ絶縁膜に高誘電体膜
を用いた場合の実施例を示す。この場合は、ストレージ
ノード電極は例えば0.1μm厚の薄いものでも充分な
キャパシタ容量が得られる。しかし、このとき、従来の
パッド形成だとパッドを0.1μmの高さとなり、プレ
ート電極を加工すると、オーバーエッチングでプレート
電極をパッドのまわりに残すことが、困難となるが、本
実施例では、パッドが充分高いためその問題はない。
FIG. 9 shows an embodiment in which a high dielectric film is used for the capacitor insulating film. In this case, even if the storage node electrode is as thin as 0.1 μm, a sufficient capacitor capacity can be obtained. However, at this time, if the conventional pad is formed, the height of the pad becomes 0.1 μm, and if the plate electrode is processed, it becomes difficult to leave the plate electrode around the pad by overetching. However, in the present embodiment. , The pad is high enough so there is no problem.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、製造が容
易で且つ目盛りセル占有面積のさらなる縮小化に際して
も、十分なキャパシタ容量を確保でき、プレートの適正
な加工を容易に実現することができる。
According to the semiconductor device of the present invention, it is easy to manufacture, and even when the scale cell occupying area is further reduced, a sufficient capacitor capacity can be secured, and proper processing of the plate can be easily realized. it can.

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

【図1】 本発明の第1の実施例を示すDRAMの構成
図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a DRAM showing a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施例を示すDRAMの製造
工程図。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the DRAM showing the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第2の実施例を示すDRAMの構成
図。
FIG. 3 is a configuration diagram of a DRAM showing a second embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第2の実施例を示すDRAMの製造
工程図。
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a DRAM showing a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第2の実施例を示すDRAMの製造
工程図。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a DRAM showing a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第2の実施例を示すDRAMの製造
工程図。
FIG. 6 is a manufacturing process diagram of a DRAM showing a second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第2の実施例を示すDRAMの製造
工程図。
FIG. 7 is a manufacturing process diagram of a DRAM showing a second embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第3の実施例を示すDRAMの構成
図。
FIG. 8 is a configuration diagram of a DRAM showing a third embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第4の実施例を示すDRAMの構成
図。
FIG. 9 is a configuration diagram of a DRAM showing a fourth embodiment of the present invention.

【図10】 第5の実施例。FIG. 10 shows a fifth embodiment.

【図11】 従来のDRAMを示す構成図。FIG. 11 is a configuration diagram showing a conventional DRAM.

【図12】 従来のDRAMを示す構成図。FIG. 12 is a configuration diagram showing a conventional DRAM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板 4…ゲート絶縁膜 5…ゲート電極 6a…n- 型拡散層 6b…n- 型拡散層 8…ストレージノードーコンタクト 10…ストレージノード電極 10P…パッド電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 4 ... Gate insulating film 5 ... Gate electrode 6a ... N - type diffusion layer 6b ... N - type diffusion layer 8 ... Storage node contact 10 ... Storage node electrode 10P ... Pad electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/822

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板内に形成されたMOSFET
と、前記MOSFETのソースまたはドレイン領域の一
方に、ストレージノードコンタクトを介して接続され、
ゲート電極上まで延在するように形成されたストレージ
ノード電極とキャパシタ絶縁膜とプレート電極とからな
るキャパシタとによってメモリセルを形成し、前記ソー
スまたはドレイン領域の他方に接続するようにビット線
を形成してなる積層型の半導体記憶装置であって、前記
ビット線が前記キャパシタの上層に形成され、かつ前記
ビット線は前記ストレージノード電極よりも上側まで棚
上げされたパット電極を介して前記ソースまたはドレイ
ン領域の他方に接続されていることを特徴とする半導体
装置。
1. A MOSFET formed in a semiconductor substrate
And connected to one of the source or drain regions of the MOSFET via a storage node contact,
A memory cell is formed by a storage node electrode formed so as to extend onto the gate electrode, a capacitor composed of a capacitor insulating film, and a plate electrode, and a bit line is formed so as to be connected to the other of the source and drain regions. Wherein the bit line is formed in an upper layer of the capacitor, and the bit line has the source or drain via a pad electrode that is shelved above the storage node electrode. A semiconductor device characterized by being connected to the other of the regions.
【請求項2】前記パッド電極の側壁にキャパシタ絶縁膜
が形成されてなることを特徴とする請求項1記載の半導
体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a capacitor insulating film is formed on a sidewall of the pad electrode.
【請求項3】前記パッド電極は、前記ストレージノード
電極と同一層であることを特徴とする請求項1記載の半
導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the pad electrode is in the same layer as the storage node electrode.
JP6038190A 1994-03-09 1994-03-09 Semiconductor device Pending JPH07249689A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6038190A JPH07249689A (en) 1994-03-09 1994-03-09 Semiconductor device
US08/400,887 US5629539A (en) 1994-03-09 1995-03-08 Semiconductor memory device having cylindrical capacitors
KR1019950004760A KR100203538B1 (en) 1994-03-09 1995-03-09 Semiconductor memory device and manufacturing method of the same

Applications Claiming Priority (1)

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JP (1) JPH07249689A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100557644B1 (en) * 1998-12-28 2006-05-22 주식회사 하이닉스반도체 Capacitor Manufacturing Method of Semiconductor Device_

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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