JPH10341005A - Interconnection of high-density integrated circuit, and formation method for conductor - Google Patents
Interconnection of high-density integrated circuit, and formation method for conductorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高密度な半導体回
路の製造方法に係り、特に、高密度集積回路のインター
コネクションおよび導体の形成方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a high-density semiconductor circuit, and more particularly to a method for forming interconnections and conductors of a high-density integrated circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体技術においては、チップ上の回路
密度が劇的な増大を見せており、半導体基板の内部およ
び表面にある微細素子が非常に密接したものとなって、
その集積度も著しく増大したものとなっている。最近の
リソグラフィ技術の発展、例えば位相シフトマスクなら
びにセルフアライメント・プロセスにより、素子のスケ
ールダウンおよび回路密度の増大に顕著な効果がもたら
され、サブミクロンの百万個を超えるトランジスタを搭
載する超大型集積回路が誕生したが、これにより、いく
つかの回路素子は、スケールダウンによる電気特性の限
界という問題に直面するようになっている。2. Description of the Related Art In semiconductor technology, the circuit density on a chip has increased dramatically, and the fine elements inside and on the surface of a semiconductor substrate have become very close together.
The degree of integration has also significantly increased. Recent developments in lithography techniques, such as phase shift masks and self-alignment processes, have significant effects on device scale-down and increased circuit density, with very large submicron transistors and more than one million transistors. The emergence of integrated circuits has led some circuit elements to face the problem of limited electrical properties due to scale-down.
【0003】そのような回路素子の1つとして、ダイナ
ミック形ランダムアクセスメモリ・チップ上のストレー
ジセルがあり、それぞれのダイナミック形ランダムアク
セスメモリのストレージセルは、普通、金属酸化膜電界
効果型トランジスタとキャパシタとから構成され、電子
工業においてデータを保存するためのものとして広く利
用されている。単一のダイナミック形ランダムアクセス
メモリは、電荷という形で1ビットのデータをキャパシ
タに保存する。半導体基板とのコンタクトのためのメタ
ライゼーション(金属化)をコンタクト・メタライゼー
ションと呼び、MOSデバイスのポリシリコン膜をメタ
ライゼーションしてゲート電極およびMOSデバイス内
部のインターコネクションとしているが、将来、もしも
コンタクト・メタライゼーションおよび第1層のインタ
ーコネクション(すなわち基板上のMOS)を縮小化で
きなければ、DRAMならびにその他の素子、例えばM
OSならびにバイポーラ素子をスケールダウンする上で
の主要な障害となる。ダイナミック形ランダムアクセス
メモリの集積度の増大にともないメモリーの表面積が減
少してセルの性能が低下することは、重大な障害とな
る。従って、半導体メモリの高集積度を達成するため
に、小型化された第1層のコンタクトおよび第1層のイ
ンターコネクションを形成する問題ならびに、これによ
り低下するセル性能の問題を解決することが課題となっ
てくる。[0003] One such circuit element is a storage cell on a dynamic random access memory chip, and the storage cell of each dynamic random access memory is typically a metal oxide field effect transistor and a capacitor. And is widely used for storing data in the electronics industry. A single dynamic random access memory stores one bit of data in the form of a charge on a capacitor. Metallization (metallization) for contact with a semiconductor substrate is called contact metallization, and the polysilicon film of a MOS device is metallized to form a gate electrode and an interconnection inside the MOS device. If the metallization and the first layer interconnections (ie the MOS on the substrate) cannot be reduced, the DRAM and other components such as M
It is a major obstacle in scaling down the OS and bipolar devices. It is a serious obstacle that the surface area of the memory decreases and the performance of the cell decreases as the integration density of the dynamic random access memory increases. Therefore, in order to achieve high integration of a semiconductor memory, it is an object of the present invention to solve the problem of forming the miniaturized first layer contacts and the first layer interconnections, and the problem of the reduced cell performance. It becomes.
【0004】以下の文献に関連する製造プロセスが記載
されている。 (1)“CVD SiNx Anti-Reflective Coating for Sub-
0.5μm Lithography”,T.P.Ong et al.,1995 Symposiu
m on VLSI Thechnology Digest of Technicalpaper,(0-
7803-2602-4/95) p.73-74. (2)“Selective dry etching in a high density pl
asma for 0.5 complementary metal-oxide-semiconduc
tor thechnology”,by Givens et al., Vac.Sci. Tech
nol. B12(1), Jan/Feb 1994, p.427-432. (3)“High Selectivity Silicon Nitride Etch for
Sub-Half Micron Devices ”, by Karen Reinhard et a
l., Lam Reserch Corp., Taiwan Technical Symposium,
November 15, 1994.[0004] The manufacturing process described in the following documents is described. (1) “CVD SiNx Anti-Reflective Coating for Sub-
0.5μm Lithography ”, TPOng et al., 1995 Symposiu
m on VLSI Thechnology Digest of Technicalpaper, (0-
7803-2602-4 / 95) p.73-74. (2) “Selective dry etching in a high density pl
asma for 0.5 complementary metal-oxide-semiconduc
tor thechnology ”, by Givens et al., Vac.Sci. Tech
nol. B12 (1), Jan / Feb 1994, p.427-432. (3) “High Selectivity Silicon Nitride Etch for
Sub-Half Micron Devices ”, by Karen Reinhard et a
l., Lam Reserch Corp., Taiwan Technical Symposium,
November 15, 1994.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多くの
先行技術が、多くの製造工程または平坦化構造を必要と
し、工程が複雑でコストがかかるものとなっていた。ま
た、その他の製造方法もエッチング技術ならびに前もっ
てエッチング深さを設定する方法に依存していたが、こ
の種の制御は製造現場においては相当に困難なものであ
った。例えば、プラズマエッチング工程の実質的あるい
は見かけ上のガス漏れ、ポンプおよび負荷効果による残
留蒸気などは、真空室における化学的エッチング雰囲気
を変更するものとなるから、エッチング時間の掌握が困
難なものとなっていた。そこで、製造プロセスが簡単
で、終点深さの検出を必要としないエッチング技術を提
供することが課題となっていた。However, many prior arts require many manufacturing steps or planarization structures, making the steps complicated and costly. Other manufacturing methods have also relied on etching techniques and methods for setting the etching depth in advance, but this type of control has been quite difficult at the manufacturing site. For example, substantial or apparent gas leakage in the plasma etching process, residual vapor due to pump and load effects, etc., change the chemical etching atmosphere in the vacuum chamber, making it difficult to control the etching time. I was Therefore, it has been a problem to provide an etching technique that has a simple manufacturing process and does not require detection of the end point depth.
【0006】従って、製造コストを削減し、デバイスの
歩留まりを向上させたインターコネクションおよび導体
を開発することが求められており、とりわけ、フォトレ
ジスト工程を削減し、最大限度の歩留まりが得られ、最
大限度の製造プロセス許容度を実現することが求められ
ている。従来の製造プロセスによりビット線およびコン
タクトホールに導電体であるインターコネクションを形
成する過程は、2工程のフォトレジストおよびエッチン
グが必要であったとともに、導電体コンタクトならびに
電極コンタクトがセルフアライメントではないために微
細化がさまたげられおり、かつ厚い絶縁膜を貫通するン
タクトホールには高いアスペクト比(3より大きい)が
発生してコンタクトのエッチングが困難であったからエ
ッチング不良による歩留まりの低下が見られた。これら
が、この発明が解決しようとする課題であり、リソグラ
フィ技術を克服できるスケールダウンされたインターコ
ネクションの製造プロセスを開発することが求められて
いる。Accordingly, there is a need to develop interconnections and conductors that reduce manufacturing costs and improve device yield, and in particular, reduce photoresist steps, maximize yields, and maximize There is a need to achieve a limited manufacturing process tolerance. The process of forming a conductor interconnection in a bit line and a contact hole by a conventional manufacturing process requires two steps of photoresist and etching, and the conductor contact and the electrode contact are not self-aligned. The miniaturization was hindered, and the contact hole penetrating the thick insulating film had a high aspect ratio (greater than 3), making it difficult to etch the contact. These are the problems to be solved by the present invention, and there is a need to develop a scaled-down interconnection manufacturing process that can overcome lithography technology.
【0007】本発明の主要な目的は、リソグラフィ技術
の限界スケールを克服してレジスト工程を削減した高密
度集積回路のインターコネクションおよび導体の形成方
法を提供することにある。It is a primary object of the present invention to provide a method for forming interconnections and conductors in high density integrated circuits which overcomes the critical scale of lithography technology and reduces the number of resist steps.
【0008】本発明の次の目的は、高密度なコンタクト
ホールおよびインターコネクションを形成する半導体集
積回路の製造方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit in which high-density contact holes and interconnections are formed.
【0009】本発明の別の目的は、高密度、低コストで
製造が容易な大きな製造開口を有するキャパシタを備え
たダイナミック形ランダムアクセスメモリ・デバイスの
製造方法を提供することにある。It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a dynamic random access memory device having a capacitor having a large manufacturing opening which is easy to manufacture at high density, low cost and low cost.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決して、以
上の目的を達成するために、本発明は、高密度な第1層
のコンタクトおよび第1層のインターコネクションを備
えた導体集積回路の製造方法を提供するものであって、
以下の手段によって達成される。(1)絶縁キャップ膜
をその最上面に形成して反射防止機能を持たせたゲート
電極ならびに第1層のインターコネクションを形成す
る。(2)高い選択性の窒化シリコン・エッチングによ
り絶縁キャップ膜をパターン形成する。(3)ゲート電
極および第1絶縁膜上の絶縁スペーサを利用してセルフ
アライメントに第1層および第2層の基板コンタクトを
形成する。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems and to achieve the above object, the present invention provides a conductor integrated circuit having a high-density first-layer contact and a first-layer interconnection. Providing a method of manufacturing,
This is achieved by the following means. (1) An insulating cap film is formed on the uppermost surface to form a gate electrode having an antireflection function and an interconnection of a first layer. (2) pattern the insulating cap film by high selective silicon nitride etching; (3) First and second layer substrate contacts are formed by self-alignment using the gate electrode and the insulating spacer on the first insulating film.
【0011】これらの手段をさらに説明すれば、アクテ
ィブ領域およびウォールスペーサ絶縁領域を形成した半
導体基板上にインターコネクションを形成する方法は、
以下のステップからなる。すなわち、ウォールスペーサ
を備えたゲート電極をアクティブ領域に設け導電構造を
絶縁領域上に設ける。ゲート電極および導電構造の最上
面に反射防止型の窒化シリコン膜によりなる第1絶縁キ
ャップ膜を形成してから、窒化シリコンよりなる第1絶
縁ウォールスペーサをゲート電極の側壁ならびに導電構
造の側壁に形成する。上部絶縁膜を形成してゲート電極
上の第1絶縁キャップ膜を被覆して、次に、第1ポリシ
リコン膜30と誘電膜26(図4を参照)と第2絶縁キ
ャップ膜とを基板の表面全体に堆積し、第2絶縁膜と誘
電膜とゲート電極との間にある第1ポリシリコン膜の上
部をレジストによりパターニングならびにエッチングし
て、第1側壁を備えた第1開口を形成する。第2絶縁ウ
ォールスペーサを第1開口の第1側壁に形成し、上部電
極プラグにより第1開口を充填して下部電極プラグを形
成し、ソース領域と電気接続するインターコネクション
を完成するものである。To explain these means further, a method for forming an interconnection on a semiconductor substrate on which an active region and a wall spacer insulating region are formed is as follows.
It consists of the following steps. That is, a gate electrode provided with a wall spacer is provided in an active region, and a conductive structure is provided on an insulating region. After forming a first insulating cap film made of an anti-reflective silicon nitride film on the uppermost surface of the gate electrode and the conductive structure, a first insulating wall spacer made of silicon nitride is formed on the side wall of the gate electrode and the side wall of the conductive structure. I do. An upper insulating film is formed to cover the first insulating cap film on the gate electrode, and then the first polysilicon film 30, the dielectric film 26 (see FIG. 4) and the second insulating cap film are formed on the substrate. A first opening having a first side wall is formed by patterning and etching the upper portion of the first polysilicon film between the second insulating film, the dielectric film, and the gate electrode using a resist. A second insulating wall spacer is formed on the first side wall of the first opening, and the first opening is filled with the upper electrode plug to form a lower electrode plug, thereby completing an interconnection for electrical connection with the source region.
【0012】本発明にかかる製造プロセスは先行技術に
はない多くの利点を有するもので、第1に、本発明にか
かるセルフアライメント・プロセスは、2組の側壁ウォ
ールスペーサを利用して比較的広いコンタクト開口を実
現するのでコンタクトホールの形成に有利なものとな
る。また、第2に、絶縁ウォールスペーサがコンタクト
ホールに対して小さいアスペクト比を有することから、
セル形成がリソグラフィ技術により制限されることが少
なくなる。さらに、第1および第2絶縁キャップ膜が反
射防止コーティングによりリソグラフィ機能を向上させ
るので、さらに小型化されたコンタクトホールをパター
ン形成することができる。第3に、本発明の方法によ
り、同一レジスト工程によってソース領域およびドレイ
ン領域を同時にパターン形成することができるので、レ
ジスト工程を削減することができる。第4に、高選択性
ならびに高密度プラズマエッチングによってコンタクト
ホールおよびストレージセルの寸法精度を向上させるこ
とができる。The manufacturing process of the present invention has many advantages over the prior art. First, the self-alignment process of the present invention is relatively wide utilizing two sets of sidewall spacers. Since the contact opening is realized, it is advantageous for forming the contact hole. Second, since the insulating wall spacer has a small aspect ratio with respect to the contact hole,
Cell formation is less limited by lithographic techniques. Further, since the first and second insulating cap films improve the lithography function by the anti-reflection coating, a further downsized contact hole can be patterned. Third, according to the method of the present invention, the source region and the drain region can be simultaneously patterned by the same resist process, so that the number of resist processes can be reduced. Fourth, dimensional accuracy of contact holes and storage cells can be improved by high selectivity and high density plasma etching.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる好適な実施
の形態を図面に基づいて説明する。先ず、本発明の概要
を述べてみれば、本発明は、縮小化されたインターコネ
クションの形成方法を提供するものであるとともに、ス
モールサイズかつ高性能で製造が容易なキャパシタメモ
リセルの形成方法を提供するものである。まず、フィー
ルド酸化膜および電界効果型トランジスタ構造を形成す
るが、本発明に対する理解の助けとなる範囲での簡単な
説明にとどめる。次に、後述するように、2組のウォー
ルスペーサおよび反射防止型の窒化シリコンキャップ膜
を利用してインターコネクションをパターン形成する。
なお、「基板の表面」という意味は、各膜体の表面ある
いは半導体基板上に形成された構造体の表面をいうもの
である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an outline of the present invention will be described. The present invention provides a method for forming a reduced interconnection and a method for forming a small-sized, high-performance, and easy-to-manufacture capacitor memory cell. To provide. First, a field oxide film and a field effect transistor structure are formed, but only a brief description will be given to the extent that the understanding of the present invention is assisted. Next, as described later, an interconnection is patterned using two sets of wall spacers and an anti-reflection type silicon nitride cap film.
In addition, the meaning of “the surface of the substrate” refers to the surface of each film or the surface of the structure formed on the semiconductor substrate.
【0014】図1において、まず半導体基板2中にトラ
ンジスタ素子(図示せず)を有し、絶縁領域4によって
囲まれたアクティブ領域にキャパシタを形成するが、こ
の絶縁領域4がフィールド酸化膜であり、半導体基板2
上に形成されてアクティブ領域と絶縁領域とを分離して
いる。好ましい基板を結晶方位が(100)のP形単結
晶シリコンとし、十分に厚いフィールド酸化膜である絶
縁領域4をアクティブ領域の周囲に形成して電気的に分
離する。この絶縁領域4は、アクティブ領域に厚い酸化
シリコン膜(酸化パッド)および更に厚い酸化に対する
バリヤとしての窒化シリコン膜を堆積しマスクとしてか
ら酸化を行って形成するが、その厚さを3000〜50
00Åとすることが望ましい。In FIG. 1, first, a transistor element (not shown) is provided in a semiconductor substrate 2, and a capacitor is formed in an active region surrounded by an insulating region 4. This insulating region 4 is a field oxide film. , Semiconductor substrate 2
An active region and an insulating region are formed thereon to separate the active region and the insulating region. A preferred substrate is P-type single crystal silicon having a crystal orientation of (100), and an insulating region 4 which is a sufficiently thick field oxide film is formed around the active region to be electrically isolated. The insulating region 4 is formed by depositing a thick silicon oxide film (oxide pad) and a thicker silicon nitride film as a barrier against oxidation in the active region and performing oxidation after using the mask as a mask.
Desirably, it is 00 °.
【0015】そして、公知のウエットエッチングにより
窒化シリコン膜バリヤならびに酸化パッドを除去してか
ら半導体素子をアクティブ領域に形成する。最も多用さ
れるダイナミック形ランダムアクセスメモリの素子とし
てMOSFETを上げることができるが、この素子は、
まず熱酸化によりアクティブ領域に薄いゲート酸化膜3
を形成するもので、その厚さを70〜90Åとすること
が望ましい。After removing the silicon nitride film barrier and the oxide pad by known wet etching, a semiconductor element is formed in the active region. MOSFETs can be used as elements of the most frequently used dynamic random access memory.
First, a thin gate oxide film 3 is formed on the active region by thermal oxidation.
And the thickness is desirably 70 to 90 °.
【0016】ドープしたポリシリコン膜である導電膜6
およびゲート誘電膜10を半導体基板2上に堆積する
が、この導電膜6をゲート電極とし、かつポリサイドと
することができ、前記ゲート誘電膜10を酸化シリコン
により形成し、ゲート誘電膜10の厚さを200〜10
00Åの範囲とすることができる。Conductive film 6 which is a doped polysilicon film
And a gate dielectric film 10 is deposited on the semiconductor substrate 2. The conductive film 6 can be used as a gate electrode and polycide. The gate dielectric film 10 is formed of silicon oxide, and the thickness of the gate dielectric film 10 is reduced. 200 to 10
It can be in the range of 00 °.
【0017】同じく、図1において、第1絶縁キャップ
膜12をゲート誘電膜10上に形成するが、この第1絶
縁キャップ膜12は、ゲート電極の上層またはエッチン
グバリヤとしての接合構造とするものであり、反射防止
型の窒化シリコンにより形成して第1絶縁キャップ膜1
2による反射を減少させる反射防止機能によりリソグラ
フィの解像度を向上させるものとすることが望ましい。
窒化シリコンによりなる第1絶縁キャップ膜12は、S
iH2 Cl2 およびアンモニア反応によるLPCVD
(減圧化学的気相堆積法)によって堆積し、その厚さを
200〜2000Åの範囲とすることが望ましく、10
00Åがより望ましい。第1絶縁キャップ膜12の消光
係数(k)を0.3〜0.5の範囲とし、LPCVDに
よるSiH2 Cl2 およびアンモニアの比率を約1:2
および1:4の範囲とし、1:3とすることが望まし
く、反応圧力を約100〜500×10-3Torrの範
囲とし、400×10-3Torrが望ましく、反応温度
を750〜850℃の範囲とし、780℃が望ましい。Similarly, in FIG. 1, a first insulating cap film 12 is formed on the gate dielectric film 10, and this first insulating cap film 12 has a bonding structure as an upper layer of a gate electrode or as an etching barrier. A first insulating cap film 1 formed of anti-reflection type silicon nitride
It is desirable to improve the resolution of lithography by an anti-reflection function that reduces the reflection due to 2.
The first insulating cap film 12 made of silicon nitride is made of S
LPCVD by iH 2 Cl 2 and ammonia reaction
(Decompression chemical vapor deposition), and preferably has a thickness in the range of 200 to 2000 °.
00 is more desirable. The extinction coefficient (k) of the first insulating cap film 12 is in the range of 0.3 to 0.5, and the ratio of SiH 2 Cl 2 and ammonia by LPCVD is about 1: 2.
And a range of 1: 4, preferably 1: 3, a reaction pressure of about 100 to 500 × 10 −3 Torr, a pressure of 400 × 10 −3 Torr, and a reaction temperature of 750 to 850 ° C. 780 ° C. is desirable.
【0018】第1絶縁キャップ膜12は、また、TEO
S,SiH4 ,NH3 により反応温度を750〜850
℃の範囲とし、反応圧力範囲を約100〜500×10
-3Torrとして、LPCVDを利用してSiOxNy
Hを堆積形成することもできる。第1絶縁キャップ膜1
2をSiOxNyHで形成する場合、その厚さを約20
0〜2000Åの範囲とする。The first insulating cap film 12 is also made of TEO
S, the reaction temperature by SiH 4, NH 3 750~850
° C and the reaction pressure range is about 100-500 × 10
-3 Torr as SiOxNy using LPCVD
H can also be deposited. First insulating cap film 1
2 is made of SiOxNyH, its thickness is about 20
The range is 0 to 2000 °.
【0019】次に、リソグラフィおよびエッチングによ
りゲート酸化膜3、ポリシリコン膜6、ゲート誘電膜1
0、第1絶縁キャップ膜12をゲート電極および導電構
造として形成する。外側2つの導電構造を絶縁領域4
(フィールド酸化膜)上に形成してワード線とし、内側
2つのゲート電極を基板表面に形成してDRAMまたは
その他の素子のトランジスタの一部分とする。Next, the gate oxide film 3, the polysilicon film 6, and the gate dielectric film 1 are formed by lithography and etching.
0, the first insulating cap film 12 is formed as a gate electrode and a conductive structure. The outer two conductive structures are connected to the insulating region 4
(Field oxide film) to form a word line, and two inner gate electrodes to be formed on the substrate surface to be a part of a transistor of a DRAM or other element.
【0020】第1絶縁キャップ膜12上にフォトレジス
ト(図示せず)をパターン形成してエッチングを行いゲ
ート電極ならびに導電構造を形成するが、エッチング剤
が窒化シリコンに対して二酸化シリコンに対してよりも
高い選択性を備えているので、第1絶縁キャップ膜12
のエッチングに使用する。この高選択性のエッチングに
は、メインエッチングおよびオーバーエッチングという
2つのステップを設ける。メインエッチングの圧力を約
280〜320×10-3Torrの範囲とし、パワーを
250〜300Wの範囲とし、電極のギャップを0.7
〜0.9μmの範囲とし、SF6 の流量を60〜80s
ccmの範囲とし、CHF3 の流量を9〜11sccm
の範囲とし、Heの流量を240〜260sccmの範
囲とする。オーバーエッチングのステップは、圧力を約
725〜755×10-3Torrとし、パワーを180
〜200Wの範囲とし、電極ギャップを0.9〜1.1
μmの範囲とし、SF6 の流量を110〜130scc
mの範囲、CHF3 の流量を9〜11sccmの範囲と
し、Heの流量を18〜22sccmの範囲とする。こ
の高選択性・高密度のプラズマエッチング工程によっ
て、コンタクトホールの精度を向上させ、小型化された
インターコネクションを形成することができる。ゲート
誘電膜10および導電膜3ならびにゲート酸化膜3は、
同一のフォトマスクを使用することができる。A photoresist (not shown) is patterned and etched on the first insulating cap film 12 to form a gate electrode and a conductive structure. Also has high selectivity, the first insulating cap film 12
Used for etching. This highly selective etching includes two steps, main etching and over etching. The main etching pressure is in the range of about 280-320 × 10 −3 Torr, the power is in the range of 250-300 W, and the electrode gap is 0.7.
And the flow rate of SF 6 is 60 to 80 s.
ccm and the flow rate of CHF 3 is 9-11 sccm.
And the flow rate of He is in a range of 240 to 260 sccm. In the over-etching step, the pressure is set to about 725 to 755 × 10 −3 Torr, and the power is set to 180.
To 200 W, and the electrode gap is 0.9 to 1.1.
μm, and the flow rate of SF 6 is 110 to 130 scc.
m, the flow rate of CHF 3 is in the range of 9-11 sccm, and the flow rate of He is in the range of 18-22 sccm. By this high-selectivity, high-density plasma etching process, the precision of the contact hole can be improved, and a miniaturized interconnection can be formed. The gate dielectric film 10, the conductive film 3, and the gate oxide film 3
The same photomask can be used.
【0021】続いて、MOSFETのNチャネルに薄く
ドーピングされたソース/ドレイン(図示せず)を形成
するが、N形イオンを注入するもので、例えばヒ素また
はリンをゲート電極である導電膜6の両側に注入して、
薄くドープされたソース/ドレイン(図示せず)を形成
する。典型的なドーピングとしてはリンP31を用い、
ドーズ量を1E13〜1E14atoms/cm2 と
し、エネルギー量を30〜80KeVとすることができ
る。Subsequently, a lightly doped source / drain (not shown) is formed in the N-channel of the MOSFET. N-type ions are implanted. For example, arsenic or phosphorus is added to the conductive film 6 serving as a gate electrode. Inject on both sides,
Form a lightly doped source / drain (not shown). Typical doping uses phosphorus P31,
The dose can be 1E13 to 1E14 atoms / cm 2 , and the energy can be 30 to 80 KeV.
【0022】図2において、薄くドープされたソース1
6,16/ドレイン14を形成した後、第1絶縁ウォー
ルスペーサ18をゲート電極3,6,10,12の側壁
に形成するが、この、第1絶縁ウォールスペーサ18
は、LPCVDにより窒化シリコンを堆積して形成する
もので、その厚さを200〜1000Åの範囲とし、5
00Åであることが望ましい。また、ゲート電極3,
6,10,12相互の距離を0.25〜0.4μmの範
囲とし、第1絶縁ウォールスペーサ18相互の距離を
0.2〜0.35μmの範囲とする。In FIG. 2, lightly doped source 1
After the formation of the first, second, and sixth drains 14, the first insulating wall spacers 18 are formed on the side walls of the gate electrodes 3, 6, 10, and 12, respectively.
Is formed by depositing silicon nitride by LPCVD, and has a thickness in the range of 200 to 1000 °.
Desirably, it is 00 °. In addition, the gate electrode 3,
The distance between 6, 10, and 12 is in the range of 0.25 to 0.4 μm, and the distance between the first insulating wall spacers 18 is in the range of 0.2 to 0.35 μm.
【0023】MOSFETのソース16,16/ドレイ
ン14は、第1絶縁ウォールスペーサ18の間にN形イ
オン、例えばヒ素(As)75を注入して、濃くドープ
されたソース16,16(ソース16をコンタクト電極
とする)/ドレイン14を形成するが、このドーピング
工程は、通常、厚さが200〜300Åの酸化シリコン
膜を介して行うことにより、チャネルへのドーピングを
減少させ、金属およびその他の不純物による汚染を防止
している。典型的なドーズ量を2E15〜1E16st
oms/cm2 とし、注入するエネルギー量を20〜7
0KeVとする。The source 16, 16 / drain 14 of the MOSFET is formed by implanting N-type ions, for example, arsenic (As) 75, between the first insulating wall spacers 18, so that the heavily doped sources 16, 16 (source 16 A drain 14 is formed, and this doping step is usually performed through a silicon oxide film having a thickness of 200 to 300 ° to reduce doping to a channel and to reduce metal and other impurities. Pollution is prevented. Typical dose is 2E15-1E16st
oms / cm 2, and the amount of energy to be implanted is 20 to 7
0 KeV.
【0024】図3(c)に示すように、中側2つのゲー
ト電極3,6,10,12の上面に上部絶縁膜20を形
成するが、この上部絶縁膜20は、内側2つのゲート電
極3,6,10,12の上面と絶縁領域4(フィールド
酸化膜)上の外側2つの導電構造3,6,10,12の
上面との高さを揃えるためのものであり、上部絶縁膜2
0の厚さを100〜1000Åの範囲とし、酸化シリコ
ンにより形成することが望ましく、TEOS,BPS
G,PSGにより生成することができるが、ホウリンシ
リケートガラス(BPSG)により形成されることが望
ましい。As shown in FIG. 3C, an upper insulating film 20 is formed on the upper surfaces of the two middle gate electrodes 3, 6, 10, and 12, and the upper insulating film 20 is formed of two inner gate electrodes. The upper insulating film 2 serves to make the upper surface of the upper insulating film 2 have the same height as the upper surfaces of 3, 6, 10, and 12 and the upper surfaces of the two outer conductive structures 3, 6, 10, and 12 on the insulating region 4 (field oxide film).
0 is preferably in the range of 100 to 1000 ° and formed of silicon oxide.
G and PSG can be used, but it is preferable to use borophosphosilicate glass (BPSG).
【0025】図3において、この上部絶縁膜20は、以
下のステップにより形成される。図3(a)のように、
酸化膜20BをTEOSにより形成してから、平坦膜2
0Aにより基板の表面全体を被覆する。この平坦膜20
Aは、BPSG(ホウリンシリケートガラス)により形
成することが望ましく、その厚さを1000〜5500
Åの範囲とする。ホウリンシリケートガラスは、TEO
S(tetra ethylorhosilicate) を反応物質として減圧化
学的気相堆積法(LPCVD)により形成するが、ホウ
リンシリケートガラスを形成する過程においてホウ素お
よびリンを添加してから850℃の温度にて30分間の
熱処理を行い、リフロして平坦化する。In FIG. 3, the upper insulating film 20 is formed by the following steps. As shown in FIG.
After the oxide film 20B is formed by TEOS, the flat film 2
OA covers the entire surface of the substrate. This flat film 20
A is desirably formed of BPSG (borin silicate glass) and has a thickness of 1000 to 5500.
The range of Å. Borosilicate glass is TEO
S (tetraethylorhosilicate) is used as a reactant and formed by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). In the process of forming borophosphosilicate glass, boron and phosphorus are added, and a heat treatment is performed at 850 ° C. for 30 minutes. And reflow to flatten.
【0026】図3(b),(c)において、BPSGよ
りなる平坦膜20Aをエッチバックして、その厚さを3
500〜4500Åの範囲とすることが望ましい。そし
て、中側2つのゲート電極および外側2つの導電構造上
にフォトレジスト21をパターン形成し、平坦膜20A
および酸化膜20Bをエッチングして上部絶縁膜20を
形成する。また、外側2つの導電構造上にも上部絶縁膜
20が残留しているかもしれないが、この上部絶縁膜2
0が重要な役割を果たすのであって、平坦化の実現なら
びに後続するポリシリコンのエッチングに有利なものと
なる。3 (b) and 3 (c), the flat film 20A made of BPSG is etched back to reduce its thickness to 3.
It is desirable that the angle be in the range of 500 to 4500 °. Then, a photoresist 21 is patterned on the middle two gate electrodes and the two outer conductive structures to form a flat film 20A.
Then, oxide film 20B is etched to form upper insulating film 20. Also, the upper insulating film 20 may remain on the two outer conductive structures.
0 plays an important role, which is advantageous for achieving planarization and subsequent etching of the polysilicon.
【0027】図4において、以上のように形成された半
導体基板2の表面上に、その他の膜体、例えば、第2ポ
リシリコン膜22、ケイ化タングステン膜24、誘電膜
26、第2絶縁キャップ膜28を形成する。第2ポリシ
リコン膜22は、エッチング後の厚さが1000〜60
00Åであることが望ましく、1500Åがさらに望ま
しい。ケイ化タングステン膜24は、第2ポリシリコン
膜22上に形成されて第2ポリシリコン膜22の導電性
を増大させるもので、SiH4 /WF6 あるいはSiC
l2 H2 /WF6 でCVDにより堆積して形成する。誘
電膜26は、その厚さを500〜2000Åの範囲とす
ることが望ましく、1000Åがより望ましい。そし
て、TEOSの酸化物プロセス、例えばTEOS(tetra
ethylorhosilicate) を減圧雰囲気において650〜7
50℃の温度で化学的気相堆積法により酸化シリコンを
堆積することによって形成することが望ましい。第2絶
縁キャップ膜28は、窒化シリコンまたは二酸化シリコ
ンから形成されることが望ましく、SiH2 Cl2 およ
びアンモニア反応による減圧化学的気相堆積法によって
反射防止型のものを堆積形成し、第2絶縁キャップ膜2
8の厚さを600〜1800Åの範囲とし、消光係数
(k)を0.3〜0.5の範囲とする。In FIG. 4, on the surface of the semiconductor substrate 2 formed as described above, other film bodies, for example, a second polysilicon film 22, a tungsten silicide film 24, a dielectric film 26, a second insulating cap A film 28 is formed. The second polysilicon film 22 has a thickness of 1000 to 60 after etching.
00 ° is desirable, and 1500 ° is more desirable. The tungsten silicide film 24 is formed on the second polysilicon film 22 to increase the conductivity of the second polysilicon film 22, and is made of SiH 4 / WF 6 or SiC.
It is formed by deposition with l 2 H 2 / WF 6 by CVD. The dielectric film 26 preferably has a thickness in the range of 500 to 2000 °, more preferably 1000 °. Then, an oxide process of TEOS, for example, TEOS (tetra
ethylorhosilicate) in a reduced pressure atmosphere at 650-7
It is desirable to form by depositing silicon oxide by chemical vapor deposition at a temperature of 50 ° C. The second insulating cap film 28 is desirably formed of silicon nitride or silicon dioxide, and is formed by depositing an anti-reflection type film by a low pressure chemical vapor deposition method using SiH 2 Cl 2 and an ammonia reaction. Cap film 2
8 is in the range of 600 to 1800 °, and the extinction coefficient (k) is in the range of 0.3 to 0.5.
【0028】同じく、図4において、第2絶縁キャップ
膜28および誘電膜26を選択的にエッチングして少な
くとも第2ポリシリコン膜22の残り部分によってソー
ス16を覆う。第2ポリシリコン膜22の上部をエッチ
ングすることによって、下部電極プラグ30Aならびに
ドレイン14に対するドレイン・コンタクト30Bを形
成する。また、このエッチングにより同時に第1開口3
2ならびに第1側壁32Aを形成する(この第1開口3
2がインターコネクション開口となる)。そして、ポリ
シリコン領域30Cを絶縁領域4上に形成する。第2絶
縁キャップ膜28は、第1絶縁キャップ膜12と同じく
高選択性エッチングにより上記と同様に形成する。この
選択性エッチングによって従来の窒化シリコンの製造プ
ロセスよりも小型化されたインターコネクションが形成
できる。誘電膜26は、公知のポリシリコンに対して高
い選択性のあるエッチングによりソース16を被覆して
いる第2ポリシリコン膜22の上方部分をエッチング除
去する。これによりソース16上に下部電極プラグ30
Aを形成し、その厚さを0〜7000Åの範囲とし、3
000Åとすることがより望ましい。Similarly, in FIG. 4, the second insulating cap film 28 and the dielectric film 26 are selectively etched to cover the source 16 with at least the remaining portion of the second polysilicon film 22. By etching the upper portion of the second polysilicon film 22, a lower electrode plug 30A and a drain contact 30B to the drain 14 are formed. Further, the first opening 3 is simultaneously formed by this etching.
2 and the first side wall 32A (the first opening 3
2 is an interconnection opening). Then, a polysilicon region 30C is formed on the insulating region 4. The second insulating cap film 28 is formed similarly to the first insulating cap film 12 by high-selectivity etching. By this selective etching, an interconnection smaller in size than the conventional silicon nitride manufacturing process can be formed. The dielectric film 26 removes the upper portion of the second polysilicon film 22 covering the source 16 by etching with a known highly selective etching with respect to polysilicon. As a result, the lower electrode plug 30
A is formed, and its thickness is set in the range of 0 to 7000 °.
More preferably, it is set to 000 °.
【0029】図5において、第2絶縁ウォールスペーサ
34を第1開口32の第1側壁32Aに形成するが、第
2絶縁膜(図示せず)を図4の半導体基板2の表面に堆
積してから異方性エッチングにより形成する。この第2
絶縁ウォールスペーサ34は、TEOSプロセスで酸化
シリコンにより形成し、その厚さを200〜1500Å
の範囲とし、1000Åが望ましい。In FIG. 5, a second insulating wall spacer 34 is formed on the first side wall 32A of the first opening 32. A second insulating film (not shown) is deposited on the surface of the semiconductor substrate 2 of FIG. From anisotropic etching. This second
The insulating wall spacer 34 is formed of silicon oxide by a TEOS process and has a thickness of 200 to 1500 Å.
And 1000 ° is desirable.
【0030】図6において、上部電極プラグ36を第1
開口32に充填し下部電極プラグ30Aと接続すること
でストレージ電極30A,36を形成する。上部電極プ
ラグ36の厚さを2000〜10000Åの範囲とし、
7000Åとすることが望ましい。上部電極プラグ36
は、ドープしたポリシリコンまたはポリサイド、例えば
ケイ化タングステンにより形成し、上部電極プラグ36
の不純物濃度を1E19〜1E22atoms/cm2
とする。In FIG. 6, the upper electrode plug 36 is
The storage electrodes 30A and 36 are formed by filling the opening 32 and connecting to the lower electrode plug 30A. The thickness of the upper electrode plug 36 is in the range of 2000 to 10000 °,
It is desirable to be 7000 °. Upper electrode plug 36
Is formed of doped polysilicon or polycide, such as tungsten silicide,
Impurity concentration of 1E19 to 1E22 atoms / cm 2
And
【0031】図7において、キャパシタ誘電膜38を上
部電極プラグ36を被覆するように形成するが、キャパ
シタ誘電膜38は、任意の誘電率が高く連続性に優れピ
ンホールのない物質により形成することが可能である。
このキャパシタ誘電膜38を窒化シリコン、酸化物/窒
化物/酸化物(ONO)薄膜、酸化シリコンまたはシリ
コン酸化物から形成することができるが、酸化物/窒化
物/酸化物(ONO)薄膜とすることが望ましく、その
厚さを30〜100Åの範囲とし、55Åが望ましい。
じゅうたん式のエッチバックにより上部電極プラグ3
6,36間のキャパシタ誘電膜38を除去する。In FIG. 7, the capacitor dielectric film 38 is formed so as to cover the upper electrode plug 36. The capacitor dielectric film 38 is formed of a material having an arbitrary high dielectric constant, excellent continuity, and no pinhole. Is possible.
This capacitor dielectric film 38 can be formed from silicon nitride, oxide / nitride / oxide (ONO) thin film, silicon oxide or silicon oxide, but is an oxide / nitride / oxide (ONO) thin film. Preferably, the thickness is in the range of 30 to 100 °, and 55 ° is desirable.
Upper electrode plug 3 by carpet type etch back
The capacitor dielectric film 38 between 6 and 36 is removed.
【0032】図8において、上部電極膜40をキャパシ
タ誘電膜38上に形成するが、半導体基板2の表面にド
ープした導電膜を堆積形成する。ドープしたポリシリコ
ン膜またはイオンを注入したポリシリコン膜により適切
にドープしたポリシリコン膜が得られ、上部電極膜40
の適切な厚さを500〜2000の範囲とし、1000
Åであることが望ましい。上部電極膜40は、不純物を
ドープしたポリシリコンであることが望ましく、上部電
極膜40/導電膜の不純物濃度を1E19〜1E22a
toms/cm2 とし、1E21atoms/cm2 と
することが望ましい。In FIG. 8, an upper electrode film 40 is formed on the capacitor dielectric film 38, and a doped conductive film is deposited and formed on the surface of the semiconductor substrate 2. An appropriately doped polysilicon film is obtained from the doped polysilicon film or the ion-implanted polysilicon film.
A suitable thickness in the range of 500 to 2000, and 1000
Å is desirable. The upper electrode film 40 is desirably polysilicon doped with impurities, and the impurity concentration of the upper electrode film 40 / conductive film is set to 1E19 to 1E22a.
toms / cm 2, and preferably 1E21 atoms / cm 2 .
【0033】図9において、上部電極膜40上に上部絶
縁膜50および金属膜52を形成すると、DRAMセル
が完成する。In FIG. 9, when an upper insulating film 50 and a metal film 52 are formed on the upper electrode film 40, a DRAM cell is completed.
【0034】本発明は、好適な実施の形態により上記の
ごとく開示されたが、もとより、本発明を限定するため
のものではなく、当業者であれば理解できるように、本
発明の思想および範囲において、多くの形式上ならびに
細部における各種の変更がなされうるものであるから、
本発明の保護されるべき範囲は、特許請求の範囲ならび
にそれと均等な記載事項を基準とするものである。Although the present invention has been disclosed in the preferred embodiments as described above, it is not intended to limit the present invention, but the spirit and scope of the present invention will be understood by those skilled in the art. , Many changes in form and detail can be made,
The scope of the present invention is to be determined based on the claims and the equivalents thereof.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明した構成により、本発明にかか
るインターコネクションおよび小型化されたメモリセル
の形成方法は、従来技術と較べると多くのメリットを有
するものである。いずれも図9に図示したように、第1
に、セルフアライメント・プロセスにより2組のウォー
ルスペーサ18,34を利用して広いプロセス開口を提
供し、第1開口(コンタクトホール)32の絶縁ウォー
ルスペーサ34をエッチングにより形成することができ
るので、コンタクトホールのアスペクト比を小さくする
ことができる。第2に、第1開口(コンタクトホール)
32の形成にフォトレジストおよび平坦膜を用いる必要
がなく、セルフアライメントに形成するので、平坦化さ
れた酸化膜を除去することにより小さいスペクト比を得
ることができる。第3に、特殊な第1および第2絶縁キ
ャップ膜12,28により反射防止物質を堆積している
のでリソグラフィ性能を向上させるとともに、小型化さ
れたコンタクトホールを形成することができる。第4
に、フォトレジスト工程の削減を実現することができ、
同一の3フォトレジスト工程によりソース16とドレイ
ン14と3つのコンタクトである下部電極プラグ30
A、上部電極プラグ36、ドレイン・コンタクト30B
とを形成することができる。第5に、高い選択性を有す
る窒化シリコンのエッチング工程によって、第1開口
(コンタクトホール)32およびストレージ電極36,
30Aの寸法精度を高めることができる。第6に、第1
絶縁キャップ膜20により平坦な下層面を提供すること
ができるので、後続の膜体形成に有利であるとともに、
歩留まりの向上にも寄与する。従って、本発明は、集積
回路の集積密度ならびに性能を向上させるとともに、工
程の回数を削減でき、製造プロセスを容易なものとして
コストを削減することができ、しかも歩留まりを向上さ
せるので、極めて産業上の利用価値が高いものである。According to the structure described above, the method of forming the interconnection and the miniaturized memory cell according to the present invention has many advantages as compared with the prior art. In either case, as shown in FIG.
In addition, a wide process opening is provided by utilizing the two sets of wall spacers 18 and 34 by a self-alignment process, and the insulating wall spacer 34 of the first opening (contact hole) 32 can be formed by etching. The aspect ratio of the hole can be reduced. Second, first opening (contact hole)
Since it is not necessary to use a photoresist and a flat film in forming 32 and it is formed in a self-alignment manner, it is possible to obtain a smaller spectrum ratio by removing the flattened oxide film. Third, since the anti-reflection material is deposited by the special first and second insulating cap films 12 and 28, the lithography performance can be improved and a downsized contact hole can be formed. 4th
In addition, the number of photoresist steps can be reduced,
The lower electrode plug 30 serving as three contacts with the source 16 and the drain 14 by the same three photoresist steps.
A, upper electrode plug 36, drain contact 30B
And can be formed. Fifth, the first opening (contact hole) 32 and the storage electrode 36,
The dimensional accuracy of 30A can be improved. Sixth, first
Since a flat lower surface can be provided by the insulating cap film 20, it is advantageous for the subsequent film formation, and
It also contributes to improving the yield. Therefore, the present invention can improve the integration density and performance of an integrated circuit, reduce the number of steps, reduce the cost by facilitating the manufacturing process, and improve the yield. Is of high use value.
【図1】本発明にかかるゲート電極の形成を示すプロセ
ス断面図である。FIG. 1 is a process sectional view showing the formation of a gate electrode according to the present invention.
【図2】本発明の第1絶縁ウォールスペーサ18の形成
を示すプロセス断面図である。FIG. 2 is a process sectional view showing the formation of a first insulating wall spacer 18 of the present invention.
【図3】本発明にかかる第1絶縁キャップ膜20の形成
を示すプロセス断面図である。FIG. 3 is a process sectional view showing formation of a first insulating cap film 20 according to the present invention.
【図4】本発明にかかる第1開口32の形成を示すプロ
セス断面図である。FIG. 4 is a process cross-sectional view illustrating formation of a first opening 32 according to the present invention.
【図5】本発明の第2絶縁ウォールスペーサ34の形成
を示すプロセス断面図である。FIG. 5 is a process sectional view showing the formation of the second insulating wall spacer 34 of the present invention.
【図6】本発明にかかる下部電極プラグ36の形成を示
すプロセス断面図である。FIG. 6 is a process sectional view showing the formation of the lower electrode plug 36 according to the present invention.
【図7】本発明にかかるキャパシタ誘電膜38の形成を
示すプロセス断面図である。FIG. 7 is a process sectional view showing the formation of the capacitor dielectric film 38 according to the present invention.
【図8】本発明にかかる上部電極膜40の形成を示すプ
ロセス断面図である。FIG. 8 is a process sectional view showing the formation of the upper electrode film 40 according to the present invention.
【図9】本発明にかかるDRAMメモリセルの完成を示
すプロセス断面図である。FIG. 9 is a process sectional view showing the completion of the DRAM memory cell according to the present invention.
2 半導体基板 3 ゲート酸化膜 4 絶縁領域(フィールド酸化膜) 6 導電膜(第1ポリシリコン膜) 10 ゲート誘電膜 12 第1絶縁キャップ膜 14 ドレイン 16 ソース 18 第1絶縁ウォールスペーサ 20 上部絶縁膜 20A 平坦膜 20B 酸化膜 22 第2ポリシリコン膜 24 ケイ化タングステン膜 26 誘電膜 28 第2絶縁キャップ膜 30A 下部電極プラグ 30B ドレイン・コンタクト 30C ポリシリコン領域 32 第1開口 32A 第1側壁 34 第2絶縁ウォールスペーサ 36 上部電極プラグ 38 キャパシタ誘電膜 40 上部電極膜 50 上部絶縁膜 52 金属膜 Reference Signs List 2 semiconductor substrate 3 gate oxide film 4 insulating region (field oxide film) 6 conductive film (first polysilicon film) 10 gate dielectric film 12 first insulating cap film 14 drain 16 source 18 first insulating wall spacer 20 upper insulating film 20A Flat film 20B Oxide film 22 Second polysilicon film 24 Tungsten silicide film 26 Dielectric film 28 Second insulating cap film 30A Lower electrode plug 30B Drain contact 30C Polysilicon region 32 First opening 32A First side wall 34 Second insulating wall Spacer 36 Upper electrode plug 38 Capacitor dielectric film 40 Upper electrode film 50 Upper insulating film 52 Metal film
Claims (14)
を有する絶縁領域を備えた半導体基板上にインターコネ
クションを形成する方法であって、 a)前記アクティブ領域にゲート電極を設け、前記絶縁
領域に導電構造を設けるとともに、前記ゲート電極なら
びに前記導電構造上に反射防止型の窒化シリコン薄膜か
らなる第1絶縁キャップ膜を形成して上部表面とし、前
記ゲート電極ならびに前記導電構造に側壁を設けるステ
ップと、 b)窒化シリコンよりなる第1絶縁ウォールスペーサを
前記ゲート電極ならびに前記導電構造の側壁に設けるス
テップと、 c)上部絶縁膜を形成して前記第1絶縁キャップ膜を有
する前記ゲート電極を被覆するステップと、 d)第2ポリシリコン膜および誘電膜ならびに第2絶縁
キャップ膜を形成して半導体基板の表面を被覆するステ
ップと、 e)フォトレジストをパターン形成して高選択性エッチ
ングにより前記第2絶縁キャップ膜および前記ゲート電
極と前記導電構造との間にある誘電膜を除去して第1側
壁を有する第1開口を形成するとともに、前記ゲート電
極と前記導電構造との間にある第2ポリシリコン膜の上
部をエッチングして下部電極プラグを形成するステップ
と、 f)第2絶縁ウォールスペーサを前記第1開口の第1側
壁に形成するステップと、 g)上部電極プラグを形成して前記第1開口を充填し前
記下部電極プラグに接続させて前記半導体基板の前記イ
ンターコネクションを形成するステップとを具備したこ
とを特徴とする高密度集積回路のインターコネクション
および導体の形成方法。1. A method for forming an interconnection on a semiconductor substrate having an insulating region having an active region and a wall spacer, comprising: a) providing a gate electrode in the active region and providing a conductive structure in the insulating region. Forming a first insulating cap film made of an anti-reflection type silicon nitride thin film on the gate electrode and the conductive structure to form an upper surface, and providing a sidewall on the gate electrode and the conductive structure; b) nitriding Providing a first insulating wall spacer of silicon on the gate electrode and sidewalls of the conductive structure; c) forming an upper insulating film to cover the gate electrode having the first insulating cap film; d. A) forming a second polysilicon film, a dielectric film, and a second insulating cap film to form a semiconductor; E) patterning a photoresist and removing the second insulating cap film and a dielectric film between the gate electrode and the conductive structure by a highly selective etching, and e. Forming a first opening having sidewalls and etching an upper portion of a second polysilicon film between the gate electrode and the conductive structure to form a lower electrode plug; f) a second insulating wall spacer Forming on the first side wall of the first opening; g) forming an upper electrode plug to fill the first opening and connect to the lower electrode plug to form the interconnection of the semiconductor substrate. A method for forming interconnections and conductors of a high-density integrated circuit, comprising:
(1)ゲート酸化膜、(2)導電膜、(3)ゲート誘電
膜、(4)第1絶縁キャップ膜を有するとともに、前記
第1絶縁キャップ膜を反射防止型の窒化シリコンにより
堆積して形成し、減圧化学的気相堆積法による反応物で
あるSiH2 Cl2 とアンモニアとの比率を2から4の
間とし、圧力を100〜500×10-3Torrの範囲
とし、温度を750〜850℃の範囲とし、前記第1絶
縁キャップ膜の厚さを200〜2000Åの範囲とし、
消光係数を0.3〜0.5(k)とすることを特徴とす
る請求項1記載の高密度集積回路のインターコネクショ
ンおよび導体の形成方法。2. The method according to claim 1, wherein the gate electrode and the conductive structure are:
(1) a gate oxide film, (2) a conductive film, (3) a gate dielectric film, and (4) a first insulating cap film, and the first insulating cap film is formed by depositing an anti-reflective silicon nitride. Then, the ratio of SiH 2 Cl 2 , which is a reactant by reduced pressure chemical vapor deposition, to ammonia is set to 2 to 4, the pressure is set to 100 to 500 × 10 −3 Torr, and the temperature is set to 750 to 850. ° C, the thickness of the first insulating cap film is in the range of 200 to 2000 °,
2. The method according to claim 1, wherein the extinction coefficient is 0.3 to 0.5 (k).
コンより形成されて窒化シリコン膜を被覆するととも
に、この窒化シリコン膜の厚さを約400〜2000Å
の範囲とし、前記二酸化シリコン膜の厚さを200〜1
000Åの範囲とすることを特徴とする請求項1記載の
高密度集積回路のインターコネクションおよび導体の形
成方法。3. The method according to claim 1, wherein the first insulating cap film is formed of silicon dioxide and covers the silicon nitride film, and the thickness of the silicon nitride film is about 400 to 2000 Å.
And the thickness of the silicon dioxide film is 200 to 1
2. The method for forming interconnections and conductors of a high-density integrated circuit according to claim 1, wherein the thickness is in the range of 000 °.
ーティングを施した窒化シリコンよりなり、SiH2 C
l2 とアンモニアとを反応物として減圧化学的気相堆積
法により形成されるとともに、前記第2絶縁キャップ膜
の厚さを600〜1800Åの範囲とし、消光係数を
0.3〜0.5とすることを特徴とする請求項1記載の
高密度集積回路のインターコネクションおよび導体の形
成方法。4. The method according to claim 1, wherein the second insulating cap film is made of silicon nitride having an antireflection coating, and is made of SiH 2 C.
l 2 and ammonia as reactants, formed by a reduced pressure chemical vapor deposition method, the thickness of the second insulating cap film is in the range of 600 to 1800 °, and the extinction coefficient is 0.3 to 0.5. 2. The method for forming interconnections and conductors of a high-density integrated circuit according to claim 1, wherein:
を有する絶縁領域を備えた半導体基板上にキャパシタを
形成する方法であって、 a)ゲート酸化膜を形成して前記半導体基板および前記
絶縁領域を被覆するステップと、 b)第1導電層を形成して前記ゲート酸化膜を被覆する
ステップと、 c)ゲート誘電膜を形成して前記第1導電層を被覆する
ステップと、 d)第1絶縁キャップ膜を形成して前記ゲート誘電膜を
被覆するものであって、この第1絶縁キャップ膜を反射
防止型の窒化シリコンにより形成するステップと、 e)前記ゲート酸化膜と前記第1導電膜と前記ゲート誘
電膜と前記第1絶縁キャップ膜とをパターニングして前
記アクティブ領域を被覆するゲート電極および前記絶縁
領域を被覆する導電構造を形成するステップと、 f)第1絶縁ウォールスペーサを前記ゲート電極および
前記導電構造の側壁に形成するものであって、この第1
絶縁ウォールスペーサを窒化シリコンにより形成するス
テップと、 g)前記ゲート電極および前記第1絶縁ウォールスペー
サをマスクとして不純物イオンを前記半導体基板に注入
して濃くドープしたソースおよびドレインを形成するス
テップと、 h)上部絶縁膜を形成して前記第1絶縁キャップ膜を被
覆するとともに、この第1絶縁キャップ膜が前記ゲート
電極を被覆するものであって、前記上部絶縁膜を二酸化
シリコンにより形成するステップと、 i)第2ポリシリコン膜および誘電膜ならびに第2絶縁
キャップ膜を形成して前ステップまでに形成された半導
体基板の表面を被覆するものであって、前記第2絶縁キ
ャップ膜を反射防止型の窒化シリコンより形成するステ
ップと、 j)前記ソース上の前記第2絶縁キャップ膜および前記
ソース上の前記誘電膜をマスキングして選択性エッチン
グを施し、第1側壁を有する第1開口を形成するととも
に、前記ソース上にある前記第2ポリシリコン膜の上部
をエッチングして下部電極プラグを形成し、かつ前記濃
くドープしたドレインに接続するドレイン・コンタクト
を形成するステップと、 k)第2絶縁ウォールスペーサを前記第1開口の第1側
壁に形成するものであり、この第2絶縁ウォールスペー
サを二酸化シリコンにより形成するステップと、 l)上部電極プラグを形成して前記第1開口を充填し前
記下部電極プラグに対する電気接続を形成して、前記ソ
ースに対するインターコネクションを形成するステップ
と、 m)キャパシタ誘電膜および上部電極膜を形成して前記
インターコネクションを被覆しキャパシタを形成すると
ともにメモリセルの作製を完了するステップとを具備す
ることを特徴とする高密度集積回路のインターコネクシ
ョンおよび導体の形成方法。5. A method for forming a capacitor on a semiconductor substrate having an insulating region having an active region and a wall spacer, comprising: a) forming a gate oxide film to cover the semiconductor substrate and the insulating region. B) forming a first conductive layer to cover the gate oxide film; c) forming a gate dielectric film to cover the first conductive layer; d) forming a first insulating cap film. Forming and covering said gate dielectric film, wherein said first insulating cap film is formed of anti-reflective silicon nitride; and e) said gate oxide film, said first conductive film and said gate dielectric film. Patterning a film and the first insulating cap film to form a gate electrode covering the active region and a conductive structure covering the insulating region; f) be one of the first insulating wall spacers are formed on sidewalls of the gate electrode and the conductive structure, the first
Forming an insulating wall spacer of silicon nitride; g) implanting impurity ions into the semiconductor substrate using the gate electrode and the first insulating wall spacer as a mask to form a heavily doped source and drain; h. Forming an upper insulating film to cover the first insulating cap film, wherein the first insulating cap film covers the gate electrode, wherein the upper insulating film is formed of silicon dioxide; i) forming a second polysilicon film, a dielectric film, and a second insulating cap film to cover the surface of the semiconductor substrate formed up to the previous step, wherein the second insulating cap film is formed of an anti-reflection type; Forming from silicon nitride; j) the second insulating cap film on the source and the silicon Masking the dielectric film on the source, performing selective etching to form a first opening having a first side wall, and etching an upper portion of the second polysilicon film on the source to form a lower electrode plug. Forming a drain contact connecting to the heavily doped drain; and k) forming a second insulating wall spacer on a first side wall of the first opening, the second insulating wall being formed. Forming a spacer of silicon dioxide; l) forming an upper electrode plug to fill the first opening and form an electrical connection to the lower electrode plug to form an interconnection to the source; m Forming a capacitor dielectric film and an upper electrode film to cover the interconnection to form a capacitor; Interconnection and conductors forming method for high density integrated circuit, characterized by comprising the step of completing fabrication of the memory cell with.
エッチングが、窒化シリコンに対する高選択性エッチン
グであり、この高選択性エッチングが、メインエッチン
グ工程ならびにオーバーエッチング工程を備えるととも
に、メインエッチング工程の圧力を280〜320×1
0-3Torrの範囲とし、パワーを250〜300Wの
範囲とし、電極のギャップを0.7〜0.9μmの範囲
とし、SF6 の流量を60〜80sccmの範囲とし、
CHF3 の流量を9〜11sccmの範囲とし、Heの
流量を240〜260sccmの範囲とするものであ
り、オーバーエッチング工程の圧力を725〜755×
10-3Torrの範囲とし、パワーを180〜200W
の範囲とし、電極ギャップを0.9〜1.1μmの範囲
とし、SF6 の流量を110〜130sccmの範囲と
し、CHF3 の流量を9〜11sccmの範囲とし、H
eの流量を18〜22sccmの範囲とすることを特徴
とする請求項1乃至5記載の高密度集積回路のインター
コネクションおよび導体の形成方法。6. The selective etching for the second insulating cap film is a high selective etching for silicon nitride, the high selective etching includes a main etching step and an over etching step, and the pressure in the main etching step is high. From 280 to 320 × 1
0 -3 in the range of Torr, a power in the range of 250~300W, the electrode gap in the range of 0.7~0.9Myuemu, the flow rate of SF 6 in the range of 60~80Sccm,
The flow rate of CHF 3 is in the range of 9 to 11 sccm, the flow rate of He is in the range of 240 to 260 sccm, and the pressure of the over-etching step is 725 to 755 ×.
The power is in the range of 10 -3 Torr and the power is 180 to 200 W
, The electrode gap is in the range of 0.9 to 1.1 μm, the flow rate of SF 6 is in the range of 110 to 130 sccm, the flow rate of CHF 3 is in the range of 9 to 11 sccm, and H
6. The method according to claim 1, wherein the flow rate of e is in the range of 18 to 22 sccm.
を有する絶縁領域を備えた半導体基板上にインターコネ
クションを形成する方法であって、 a)ゲート酸化膜を形成して前記半導体基板および絶縁
領域を被覆するステップと、 b)第1導電膜を形成して前記ゲート酸化膜を被覆する
ステップと、 c)ゲート誘電膜を形成して前記第1導電膜を被覆する
ものであって、このゲート誘電膜を二酸化シリコンによ
り形成するステップと、 d)第1絶縁キャップ膜を形成して前記ゲート誘電膜を
被覆するものであって、この第1絶縁キャップ膜を反射
防止型の窒化シリコンより形成するステップと、 e)前記ゲート酸化膜と前記第1導電膜と前記ゲート誘
電膜と前記第1絶縁膜とをパターン形成して前記アクテ
ィブ領域を被覆するゲート電極および前記絶縁領域を被
覆する導電構造を形成するステップと、 f)第1絶縁ウォールスペーサを前記ゲート電極および
前記導電構造の側壁に形成し、この第1絶縁ウォールス
ペーサを窒化シリコンにより形成するとともに、第1絶
縁キャップ膜を形成して半導体基板の表面を被覆し、か
つ、高選択性エッチングにより前記第1絶縁キャップ膜
を異方性エッチングするものであって、この高選択性エ
ッチングがメインエッチング工程およびオーバーエッチ
ング工程を備えるとともに、メインエッチング工程の圧
力を280〜3200×10-3Torrの範囲とし、パ
ワーを250〜300Wの範囲とし、電極ギャップを
0.7〜0.9μmの範囲とし、SF6 の流量を60〜
80sccmの範囲とし、CHF3 の流量を9〜11s
ccmの範囲とし、Heの流量を240〜260scc
mの範囲とするものであり、オーバーエッチング工程の
圧力を725〜755×10-3Torrの範囲とし、パ
ワーを180〜200Wの範囲とし、電極ギャップを
0.9〜1.1μmの範囲とし、SF6 の流量を110
〜130sccmの範囲とし、CHF3 の流量を9〜1
1sccmの範囲とし、Heの流量を18〜22scc
mの範囲とするステップと、 g)前記ゲート電極および前記第1絶縁ウォールスペー
サをマスクとして不純物イオンを前記半導体基板に注入
して濃くドープしたソースならびにドレインを形成する
ステップと、 h)上部絶縁膜を形成して前記ゲート電極を被覆してい
る前記第1絶縁キャップ膜を被覆するものであって、こ
の上部絶縁膜を反射防止型の二酸化シリコンより形成す
るステップと、 i)第1ポリシリコン膜および誘電膜ならびに第2絶縁
キャップ膜を形成して前ステップまでに形成された半導
体基板の表面を被覆するものであって、前記第2絶縁キ
ャップ膜を窒化シリコンより形成するステップと、 j)前記ソース上の前記第2絶縁キャップ膜および前記
ソース電極上の前記誘電膜をマスキングして選択性エッ
チングを施し、第1側壁を有する第1開口を形成すると
ともに、前記ソース上にある前記第1ポリシリコン膜の
上部をエッチングして下部電極プラグを形成し、かつド
レイン・コンタクトを形成して前記濃くドープしたドレ
インに接続させるステップと、 k)第2絶縁ウォールスペーサを前記第1開口の第1側
壁に形成するものであって、この第2絶縁ウォールスペ
ーサをホウリンシリケートガラスにより形成するステッ
プと、 l)上部電極プラグを形成して前記第1開口を充填し前
記下部電極プラグに対する電気接続を形成し、前記ソー
スに対するインターコネクションを形成するステップと
を具備することを特徴とする高密度集積回路のインター
コネクションおよび導体の形成方法。7. A method of forming an interconnection on a semiconductor substrate having an insulating region having an active region and a wall spacer, comprising: a) forming a gate oxide film to cover the semiconductor substrate and the insulating region. B) forming a first conductive film and covering the gate oxide film; c) forming a gate dielectric film and covering the first conductive film, wherein the gate dielectric film is D) forming a first insulating cap film to cover the gate dielectric film, wherein the first insulating cap film is formed of anti-reflective silicon nitride; A) a gate electrode covering the active region by patterning the gate oxide film, the first conductive film, the gate dielectric film, and the first insulating film; And forming a conductive structure covering the insulating region; f) forming a first insulating wall spacer on the side wall of the gate electrode and the conductive structure, forming the first insulating wall spacer from silicon nitride; Forming a first insulating cap film to cover the surface of the semiconductor substrate and anisotropically etching the first insulating cap film by high-selectivity etching, wherein the high-selectivity etching is a main etching step; And an over-etching step, the pressure in the main etching step is in the range of 280 to 3200 × 10 −3 Torr, the power is in the range of 250 to 300 W, the electrode gap is in the range of 0.7 to 0.9 μm, and the SF is 6 to 60 ~
The flow rate of CHF 3 is set to 9 to 11 s in the range of 80 sccm.
ccm range, and the He flow rate is 240 to 260 scc.
m, the pressure of the over-etching step is in the range of 725 to 755 × 10 −3 Torr, the power is in the range of 180 to 200 W, the electrode gap is in the range of 0.9 to 1.1 μm, SF 6 flow rate 110
And the flow rate of CHF 3 is 9-1.
The flow rate of He is set to 18 to 22 scc.
m) implanting impurity ions into the semiconductor substrate using the gate electrode and the first insulating wall spacer as a mask to form heavily doped sources and drains; h) upper insulating film Forming the first insulating cap film covering the gate electrode, wherein the upper insulating film is formed of anti-reflective silicon dioxide; and i) a first polysilicon film. And forming a dielectric film and a second insulating cap film to cover the surface of the semiconductor substrate formed up to the previous step, wherein the second insulating cap film is formed of silicon nitride; Masking and selectively etching the second insulating cap film on the source and the dielectric film on the source electrode; Forming a first opening having one side wall, etching the upper portion of the first polysilicon film on the source to form a lower electrode plug, and forming a drain contact to the heavily doped drain; Connecting) k) forming a second insulating wall spacer on the first side wall of the first opening, the second insulating wall spacer being formed of borophosphosilicate glass; and 1) upper electrode plug Filling the first opening to form an electrical connection to the lower electrode plug, and forming an interconnection to the source. Forming method.
電膜および上部電極膜を形成して前記インターコネクシ
ョンを被覆し、キャパシタの形成およびメモリセルの作
製を完成することを特徴とする請求項1乃至7記載の高
密度集積回路のインターコネクションおよび導体の形成
方法。8. The method of claim 1, further comprising forming a capacitor dielectric film and an upper electrode film to cover the interconnection, thereby completing the formation of the capacitor and the fabrication of the memory cell. 8. The method for forming interconnections and conductors of a high-density integrated circuit according to claim 7.
約1000〜6000Åの範囲とすることを特徴とする
請求項1,5または7のいずれか1項に記載の高密度集
積回路のインターコネクションおよび導体の形成方法。9. The high-density integrated circuit according to claim 1, wherein said first polysilicon film has a thickness in a range of about 1000 to 6000 °. Interconnection and conductor formation methods.
化シリコンよりなり、その厚さを約200〜2000Å
の範囲とすることを特徴とする請求項1,5または7の
いずれか1項に記載の高密度集積回路のインターコネク
ションおよび導体の形成方法。10. The first insulating wall spacer is made of silicon nitride and has a thickness of about 200 to 2000 Å.
The method for forming interconnections and conductors of a high-density integrated circuit according to any one of claims 1, 5 and 7, wherein:
000Åの範囲とし、TEOS(tetra ethylorhosilica
te) を利用した減圧化学的気相堆積法(LPCVD)プ
ロセスで形成される窒化シリコンより成ることを特徴と
する請求項1,5または7のいずれか1項に記載の高密
度集積回路のインターコネクションおよび導体の形成方
法。11. A method according to claim 1, wherein said dielectric film has a thickness of 500-2.
2,000Å, TEOS (tetra ethylorhosilica)
8. The high-density integrated circuit interposer according to claim 1, comprising silicon nitride formed by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) process utilizing te). How to form connections and conductors.
2絶縁キャップ膜が、反射防止型の窒化シリコンにより
形成されるものであって、SiH2 Cl2 とアンモニア
との反応を利用して比率が2から4の範囲で減圧化学的
気相堆積法(LPCVD)により堆積するものであり、
反応圧力を100〜500×10-3Torrの範囲と
し、反応温度を750〜850℃の範囲とし、その厚さ
を200〜2000Åの範囲とし、消光係数(k)を
0.3〜0.5とすることを特徴とする請求項5乃至7
記載の高密度集積回路のインターコネクションおよび導
体の形成方法。12. The method according to claim 1, wherein the first insulating cap film and the second insulating cap film are formed of an anti-reflection type silicon nitride, and the ratio is determined by utilizing a reaction between SiH 2 Cl 2 and ammonia. Deposited by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) in the range of 2 to 4;
The reaction pressure is in the range of 100 to 500 × 10 −3 Torr, the reaction temperature is in the range of 750 to 850 ° C., the thickness is in the range of 200 to 2000 °, and the extinction coefficient (k) is 0.3 to 0.5. 8. The method according to claim 5, wherein:
A method for forming interconnections and conductors of the high-density integrated circuit according to the above.
〜0.4μmの範囲であり、前記第1絶縁ウォールスペ
ーサ間の距離が、0.2〜0.35μmの範囲であるこ
とを特徴とする請求項1,5または7のいずれか1項に
記載の高密度集積回路のインターコネクションおよび導
体の形成方法。13. The distance between said gate electrodes is 0.25.
8. The method according to claim 1, wherein the distance between the first insulating wall spacers is in a range from 0.2 to 0.35 μm. 9. Of high-density integrated circuits and methods of forming conductors.
トガラスより成るものであって、その厚さを約1000
〜5500Åの範囲とすることを特徴とする請求項1,
5または7のいずれか1項に記載の高密度集積回路のイ
ンターコネクションおよび導体の形成方法。14. The method according to claim 1, wherein the upper insulating film is made of borosilicate glass and has a thickness of about 1000
2. The method according to claim 1, wherein the angle is in the range of 55500 °.
8. The method for forming interconnections and conductors of a high-density integrated circuit according to any one of 5 and 7.
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- 1997-06-03 JP JP14555397A patent/JP3425849B2/en not_active Expired - Lifetime
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WO1999059204A1 (en) * | 1998-05-11 | 1999-11-18 | Micron Technology, Inc. | Methods of electrically contacting to conductive plugs, methods of forming contact openings, and methods of forming dynamic random access memory circuitry |
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