JPH1079479A - 半導体集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置及びその製造方法

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JPH1079479A
JPH1079479A JP8235012A JP23501296A JPH1079479A JP H1079479 A JPH1079479 A JP H1079479A JP 8235012 A JP8235012 A JP 8235012A JP 23501296 A JP23501296 A JP 23501296A JP H1079479 A JPH1079479 A JP H1079479A
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清男 伊藤
Takeshi Sakata
健 阪田
Tomonori Sekiguchi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】DRAMの様な立体状のキャパシタをもつ半導
体集積回路装置の高信頼性を高め、更に集積密度を高め
る。 【解決手段】キャパシタの蓄積容量を増加するために厚
さの厚い蓄積電極14と周辺回路部の金属配線15を同
一層内に設けた同一金属材料の導電膜で兼用する。 【効果】これによりメモリセル領域と周辺回路領域に大
きな標高差が生じないため、それぞれの領域部分に微細
な配線を形成することができる。大きな蓄積容量のキャ
パシタを微細なメモリセルに形成することができるため
に高信頼で、高密度な半導体集積回路装置が実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置、特にダイナミック型ランダムアクセスメモリ装置の
ように、スイッチ用トランジスタと電荷蓄積キャパシタ
をもつメモリセルのアレイ領域等の第1の回路領域とメ
モリの周辺回路等の第2の領域が同一基板上に形成され
る半導体集積回路装置の構造及びその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ダイナミック型ランダムアクセスメモリ
(以下DRAMと略す)は情報を記憶する電荷蓄積用の
キャパシタに書き込み読み出し用のスイッチトランジス
タを接続したもので、メモリセルの構成素子数が少ない
ことから高集積化が可能なコンピュータ機器の主記憶装
置として広く一般に用いられている。
【0003】このようなDRAMの記憶容量を増やすた
めには、メモリセル面積を微細化しメモリセルの集積度
を向上する必要がある。しかし、このような過程におい
て、メモリセル面積の縮小によりメモリセルの電荷蓄積
用のキャパシタの有効な面積が低下し、蓄積容量が低下
することによってS/N比の低下やα線照射により生ず
るメモリセルの情報が反転するといった所謂ソフトエラ
ー現象が顕在化し、信頼性上の大きな問題になる。その
ためにメモリセルの占有面積を大きくすることなく大き
な蓄積容量が得られるいくつかのメモリセル構造がこれ
までに考案されてきたが、その一つにキャパシタの電極
の厚さを厚くし、電極の側面もキャパシタの電極として
利用した立体的なキャパシタを構成したメモリセルがあ
る。
【0004】図22は立体的なキャパシタを用いた従来
のDRAMの部分断面図である。この種のメモリセルに
ついては、例えば日経マイクロデバイス、1993年1
1月号、頁31に記載されている。同図おいてメモリセ
ルのスイッチ用トランジスタは、p型シリコン基板10
1上のフィールド酸化膜102で分離された領域に形成
されたnチャネル型の絶縁ゲート電解効果トランジスタ
(以下MISFETと略す)であり、ゲート電極106
は活性領域上でワード線となっている。配線電極109
はデータ線であり、コンタクト孔を介してスイッチトラ
ンジスタのソース(又はドレイン)の高濃度n型不純物
領域103に接続されている。
【0005】さらに、このスイッチトランジスのドレイ
ン(又はソース)領域の高濃度n型不純物領域104に
はシリコン酸化膜108、110に開口された接続孔を
介して、ワード線とデータ線の上部に形成された立体状
のキャパシタが接続されている。立体状のキャパシタの
電極のうち、蓄積電極111は高濃度n型不純物領域1
04に接続されている。また、蓄積電極111上には五
酸化タンタル等のキャパシタ絶縁膜112が設けられ、
その上には一定の電位に固定されたプレート電極113
が設けられている。ここで、蓄積電極111は膜厚の厚
い多結晶シリコンからなり、その平面の面積以外に垂直
部分の外壁をも利用してキャパシタの有効面積を増加さ
せている。また、データ線109の上部に蓄積電極11
1を設けることによって、キャパシタの有効な面積を最
大限に大きくすることができ、垂直部分の長さを長くす
ることによって、即ち蓄積電極の高さを高くすることに
よって容易にキャパシタの蓄積容量を増加することがで
きる。
【0006】このように立体状の蓄積電極をもつキャパ
シタの採用により蓄積容量が増加し、この結果微細なメ
モリセルでもメモリセル動作や信頼性の確保に充分な蓄
積容量を確保することよって大容量のダイナミックRA
Mの実現が可能になった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、立体構造のキ
ャパシタの蓄積容量をさらに増加するためには蓄積電極
の垂直部分の高さを高くする必要があり、その結果、図
22に示すように、平均的に標高が高いメモリセル群の
領域と周辺回路のMISFETと配線からなる平均的に
標高の低い周辺回路の領域では大きな標高差が生じる。
このように立体状のキャパシタを形成後にメモリセル群
の領域と周辺回路の領域との標高差が大きく異なると、
メモリセル群の領域上部から周辺回路につながる金属配
線115や、それぞれの領域内での金属配線等を形成す
るためのホトリソグラフィの工程が極めて困難になる。
例えば、一般に半導体装置の製造に用いられている縮小
投影露光装置においては、解像度と焦点深度とは反比例
の関係にあり、微細な寸法を形成するために高解像度の
ステッパを用いると焦点深度が浅くなり、感光レジスト
表面をより平坦にする必要が生じてくる。そのため、メ
モリセル群の領域と周辺回路の領域との標高差が増加す
ることは微細パターンの解像がより困難にする。
【0008】つまり、感光の際にメモリセル群部と周辺
回路部の解像度を同等にすることが困難になり、何れか
の領域で解像不良を起こすようになる。また、このよう
な段差上でホトレジストを塗布するとメモリセル群部と
周辺回路部ではホトレジストの膜厚が異なり、定在波効
果によってもパターン転写後のパターン寸法の制御が困
難になる。これを解決するために多層レジスト等の技術
を用いることができるが、この種の技術においても、メ
モリセル群の領域と周辺回路の領域の広い領域間で標高
差が異なるような場合にはやはりこの問題を解決するこ
とは困難である。
【0009】このような問題を解決するために、製造工
程の初期段階においてメモリセル群部のシリコン基板表
面を低くする方法がある。この種の技術は特開昭63-
266866号公報に記載されているが、段差がより高
くなるとこの技術の適用すら困難になる。即ち、より一
層の高段差に対応するためにはシリコン基板表面により
一層の段差を形成しなければならず、このような高段差
上のシリコン基板表面に形成する素子や配線の製造が上
述した理由で困難になる。
【0010】さらに、公知のCMP(Cemical Mechanic
al Polishing)技術を用いれば上記のような標高差を解
消することができるが、この場合には周辺回路部分のス
ルーホールもしくはコンタクトホールの深さが極めて深
くなり、この部分で配線が断線するといった新たな問題
が生じる。
【0011】従って、本発明の目的は、DRAMのよう
に、半導体基板に第1の回路領域と第2の回路領域が形
成され、上記第1の回路領域が第1トランジスタと上記
第1トランジスタに接続された少なくとも1個のキャパ
シタをもち、上記キャパシタが上記第1トランジスタが
形成された基板主面より上部に形成され、上記第1トラ
ンジスタに接続された所定の厚さをもつ第1電極、上記
第1電極表面上に誘電体を介して形成された第2電極と
からなる立体状のキャパシタである半導体集積回路装置
において、第1の回路領域と第2の回路領域の標高差を
簡易な方法で小さくすることができる半導体集積回路装
置及びその製造方法を提供することである。
【0012】本発明の他の目的は、立体状のキャパシタ
をもつメモリセル群と周辺回路とをもち、高集積度で、
微細配線ができる半導体集積記憶装置を提供することで
ある。さらに詳しくは、必要な蓄積容量を確保するため
に立体状のキャパシタが設けられた高集積度のメモリ装
置で、蓄積容量を増加するために立体状のキャパシタの
高さを高くでき、キャパシタより上部の層に微細な配線
を形成することができる半導体集積記憶装置及びその製
造方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体集積回路装置では、単一の半導体基
板にメモリセル群のような第1の回路領域と、上記メモ
リセル群の周辺回路のような第2の回路領域が形成さ
れ、上記第1の回路領域がトランジスタに接続された少
なくとも1個のキャパシタをもち、そのキャパシタが上
記トランジスタが形成された基板主面より上部に形成さ
れ、上記トランジスタに接続された所定の厚さをもつ第
1電極と第1電極表面上に誘電体を介して形成された第
2電極とからなる立体状のキャパシタである半導体集積
回路装置において、上記第2の回路領域のトランジスタ
が形成された基板主面より上部に金属配線層が形成さ
れ、かつ、上記金属配線層が上記第1電極と同一厚さ
で、同一材料からなる導電膜で構成される。
【0014】また、本発明の半導体集積回路装置の製造
方法においては、上記本発明の半導体集積回路装置の製
造工程において、上記第1及び第2の回路領域のトラン
ジスタを製造工程後、上記第1電極及び上記金属配線層
を同一工程で形成する。上記金属配線層は上記第2の回
路領域のトランジスタと接続される場合に限定されず、
電気的にフローティングであってもよい。
【0015】本発明によれば、立体状のキャパシタを構
成する第1電極の厚さと上記第1電極と同時に形成した
周辺回路部の配線の厚さとが実質的に等しくなるため、
上記立体状のキャパシタより上部の絶縁膜に於ては第1
の回路(例えばメモリアレー)領域と第2の回路(例え
ば、周辺回路)領域との間には大きな標高差が生じな
い。従って、第1の回路領域のキャパシタ上並びに第2
の回路領域上の共通の絶縁膜上に微細な配線を容易に形
成することができる。特に、本発明は、高集積密度、高
信頼が要求され、かつメモリセル群の領域及びその入出
力回路等の周辺回路が同一半導体基板上に形成されるダ
イナミックRAMを構成する場合に有効である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、実施例を用いて本発明を詳
細に説明する。 <実施例1>図1ないし図10を用いて本発明による半
導体集積回路装置であるダイナミックRAMの一実施例
を説明する。図1及び図2は、それぞれ上記ダイナミッ
クRAMの部分断面図及び上記ダイナミックRAMのメ
モリセル領域の平面図を示す。図1の部分断面図は、図
2におけるX-X’線部の断面図及び周辺回路領域のM
ISFET部の断面を示す。図2においてメモリセルの
レイアウトは従来知られているメモリセルのレイアウト
と同様で、ワード線22(4)がY方向に、データ線2
4(20)がX方向に設けられており、ワード線22は
メモリセル内のMISFETの共通のゲート電極4(図
1)であり、データ線24となる配線10(図1)は開
口部23を介して上記MISFETの活性領域21(図
1の高濃度n型不純物領域6)に接続されている。ま
た、ワード線22とデータ線24の上部には立体的なキ
ャパシタの第1の電極(以下、蓄積電極とも呼ぶ)14
が設けられている。
【0017】図1において、蓄積電極14は周辺回路部
の金属配線15と同一層、同一材料の厚い金属電極から
なり、ワード線22とデータ線24の隙間の開口部25
(図2)に形成されたプラグ電極12を介してメモリセ
ル内MISFETの高濃度n型不純物領域7上に接続さ
れている。一方、蓄積電極14上にはキャパシタ絶縁膜
(キャパシタを構成する誘電体層)16が形成されてお
り、キャパシタ絶縁膜16上にはキャパシタの第2の電
極(以下、プレート電極とも呼ぶ)17が設けられてい
る。なお、図には示されていないがプレート電極17は
メモリセル外部で所定の電位に固定されている。また、
上記周辺回路部の金属配線15は周辺回路部のMISF
ETのソース(もしくはドレイン)の高濃度n型不純物
領域8に接続され、金属配線15の上部にはメモリセル
群領域に延在する金属配線20が接続されている。
【0018】なお、本実施例では蓄積電極14、金属配
線15、20の下部にはチタンナイトライド等、下地材
料との反応を防止するためのバリアメタル膜13、19
がそれぞれ設けられている。また、シリコン基板1、フ
ィールド酸化膜2、トランジスタを構成するゲート絶縁
膜3、メモリセル内ゲート電極4、トランジスタ上のシ
リコン酸化膜9、11の構成は従来知られているものと
同様である。
【0019】図3ないし図10は上記実施例の製造工程
を説明するための断面図である。まず、p型のシリコン
基板1上に公知の選択酸化法を用いてフィールド酸化膜
2を形成した後(図3)、活性領域上に公知の方法によ
りnチャネルのMISFETを形成する。ここで、メモ
リセル内のMISFETには高濃度n型不純物領域6、
7、ゲート絶縁膜3、ゲート電極4が、周辺回路のMI
SFETには高濃度n型不純物領域8、ゲート絶縁膜
3、ゲート電極5がそれぞれ設けられている(図4)。
なお、本実施例では、nチャネルのMISFETについ
て説明したが、pチャネルのMISFETを用いること
もできる。
【0020】次いでボロンとリンを含んだシリコン酸化
膜9を公知の化学気相成長法(以下CVD法と略す)に
より堆積し、800℃程度の温度でアニールを施すこと
によりシリコン酸化膜9表面をなだらかにする。次い
で、ホトリソグラフィとドライエッチングにより開口部
23(図2)をシリコン酸化膜9に形成し、厚さ100
nm程度の配線10を堆積し、ホトリソグラフィとドラ
イエッチングによりパターニングする。なお、配線10
の材料としては好ましくはタングステン等の高融点金属
のシリサイド膜と多結晶シリコン膜の複合膜(所謂ポリ
サイド膜)、もしくはタングステン等の高融点金属を用
いることができる。また、図には示されていないがタン
グステン等の高融点金属を用いる場合はシリコン基板と
の反応を防止する目的でチタンナイトライド等のバリヤ
メタル膜を下層に設けることが好ましい。また、シリコ
ン酸化膜9の下層には不純物拡散防止のためのノンドー
プのシリコン酸化膜(図示せず)を形成しておくことが
望ましい(図5)。
【0021】次いで、TEOS(テトラ・エトキシ・シ
ラン)ガスを用いたCVD法により厚さ200nm程度
のシリコン酸化膜11を400℃程度の温度で堆積す
る。次いで、メモリセル内のMISFETのソース(又
はドレイン)となる高濃度n型不純物領域7上のシリコ
ン酸化膜9及び11に開口部25(図2)をホトリソグ
ラフィとドライエッチングにより形成し、n型の不純物
を高濃度に添加した200nm程度の厚さの多結晶シリ
コン膜をLPCVD法によりに堆積し、異方性のドライ
エッチングでエッチバックすることによりプラグ電極1
2を形成する(図6)。なお、本実施例ではn型の高濃
度不純物領域7上に直接プラグ電極12を形成したが、
公知の多結晶シリコン膜のパッドを用いれば、ゲート電
極4とプラグ電極12を自己整合で絶縁することもで
き、メモリセル面積の縮小に効果的である。
【0022】次いで、周辺回路部の高濃度n型不純物領
域上のシリコン酸化膜9、11にコンタクトホールを形
成した後、厚さ100nm程度のチタンナイトライド等
のバリアメタル膜13を堆積し、さらに続いて厚さ50
0nm程度のタングステン等の高融点金属を公知のスパ
ッタ法もしくはCVD法を用いて堆積し、ホトリソグラ
フィとドライエッチングにより周辺回路部の金属配線1
5とメモリセル部の蓄積電極14を同一工程で形成する
(図7)。ここで、シリコン酸化膜11の表面は公知の
CMP法を用いて平坦化してもよい。この場合は周辺回
路部とメモリセル部で同一のプラグ電極を用いるのが好
ましい。また、本実施例では金属配線15の材料にはタ
ングステンを用いたが、チタンナイトライド等の他の高
融点金属を用いることもできる。さらに、キャパシタの
製造工程を低温化することによってアルミニウムや銅等
の低抵抗金属を用いることもできる。
【0023】次いで、五酸化タンタル(Ta25)膜等
のシリコン酸化膜より比誘電率の大きなキャパシタ絶縁
膜16を堆積する。この際、堆積方法としては、段差被
覆性の良いCVD法が好ましい。さらに、キャパシタ絶
縁膜16の酸化膜換算膜厚は1ギガビットクラスの大容
量DRAMでは3nm以下にすることが好ましい。ま
た、キャパシタ絶縁膜16の材料としては五酸化タンタ
ル膜の他、シリコンナイトライドとシリコン酸化膜の複
合膜のやSrTiO3膜、(Ba、Sr)TiO3膜(B
ST膜)等の高誘電体膜、さらにはPZT膜のような公
知の強誘電体絶縁膜を用いることもできる。この場合
は、蓄積電極14としては、耐酸化性のある白金(P
t)やルテニウム(Ru)、もしくはルテニウムオキサ
イド(RuO2)が好ましい。
【0024】次いで、50nm程度の厚さのチタンナイ
トライド等の高融点金属膜を堆積し、ホトリソグラフィ
とエッチングによりプレート電極17を形成する。この
際、例えば過酸化水素水を用いたウェットエッチングを
用いると周辺回路の金属配線の段差にあるチタンナイト
ライドを容易にエッチングすることができ、下地のキャ
パシタ絶縁膜16をエッチングのストッパとして用いる
ことができる。また、周辺回路部に残ったキャパシタ絶
縁膜16はプレート電極17をマスクにしてフッ酸水溶
液でエッチングする(図8)。なお、プレート電極17
の材料としては蓄積電極と同様にチタンナイトライド以
外の低抵抗材料を用いることもできる。
【0025】最後に、厚さ400nm程度のシリコン酸
化膜18を堆積し層間絶縁膜を形成した後、周辺回路部
の金属配線15上のシリコン酸化膜18にスルーホール
を形成し、約500nmの厚さに堆積した金属配線20
をホトリソグラフィとドライエッチングによりパターニ
ングして図1に示した本発明の半導体集積回路装置が完
成する(図9)。なお、金属配線20はアルミニウム等
の低抵抗金属が好ましく、図9のようにメモリセルアレ
ー内配線として用いることもできるため、データ線に接
続する信号線や、主ワード線として用いることができ
る。また、シリコン酸化膜18はSOG(Spin O
n Glass)のような回転塗布によって平坦化され
る絶縁膜を含んでいることが好ましい。また、図10に
示すように公知のCMP法を用いることによって、金属
配線41下に平坦なシリコン酸化膜39を形成し、プラ
グ電極40で金属配線41と15を接続してもよい。
【0026】本実施例では金属配線15は周辺回路部の
MISFETのソース(又はトレイン)に接続された信
号線であるが、一定の電位を供給するための電源線であ
ってもよく、また、メモリセルアレー領域と周辺回路領
域の標高差を緩和するためのダミーパターンとして、フ
ローティングであってもよい。これらのことは以下に述
べる実施例についても同じである。
【0027】<実施例2>図11ないし図17は、いず
れも本発明による半導体集積回路装置の第2の実施例の
製造工程を示す断面図である。本実施例は、ソース(又
はドレイン)の高濃度n型不純物領域上にプラグ電極を
形成する方法が実施例1と異なる。即ち、メモリセル群
におけるプラグ電極と周辺回路におけるプラグ電極とを
同じ材料、同一工程で形成している。
【0028】まず、p型のシリコン基板1上にフィール
ド酸化膜2を形成し、MISFETを形成するまでの工
程(図11、図12)は、実施例1の図3から図4で説
明した工程と同様である。次いで、800nmのシリコ
ン酸化膜9を堆積した後、公知のCMP技術により約2
00nmの平坦な層間絶縁膜を形成する。次いで、ホト
リソグラフィとドライエッチングにより、メモリセル部
の高濃度n型不純物領域6、7と周辺回路部の高濃度n
型不純物領域8上のシリコン酸化膜9にコンタクトホー
ルを形成し、50nmの厚さのチタンナイトライドのバ
リヤメタル膜26を堆積し、引き続いて300nmの厚
さのタングステン膜27を堆積する。なお、タングステ
ン膜27はCVD法により堆積し、シリコン酸化膜9に
形成したコンタクトホール内にもタングステン膜27が
埋め込まれる(図13)。
【0029】次いで、ホトリソグラフィと異方性のドラ
イエッチングを用いて、バリアメタル膜26とタングス
テン膜27の複合膜をデータ線の電極パターンにパター
ニングする。この際、データー線のパターン以外のコン
タクトホール内に埋め込まれたタングステンはエッチン
グが終了してもコンタクトホール内に残ったままにな
り、図14に示すようにプラグ電極29が形成される。
次いで、厚さ約300nmのシリコン酸化膜30を堆積
する(図14)。
【0030】次いで、プラグ電極29の位置のシリコン
酸化膜30にホトリソグラフィとドライエッチングによ
り開口部を形成した後、例えば500nmのタングステ
ン膜を堆積してホトリソグラフィとドライエッチングに
よりパターニングして蓄積電極31と周辺回路部の金属
配線32を同時に形成する(図15)。以降、キャパシ
タ絶縁膜33、プレート電極34及び金属配線36を形
成する最終工程までの製造工程は実施例1の図8、図9
で説明した工程と同様である(図16、17)。
【0031】本実施例によれば、プラグ電極29を形成
する製造工程がデータ線を形成する工程と兼ねているの
で製造工程数を低減することができ、低価格なダイナミ
ックRAMの提供が可能になる。
【0032】<実施例3>図18は、本発明による半導
体集積回路装置の第3の実施例であるダイナミックRA
Mの部分断面図である。本実施例は実施例1で述べたダ
イナミックRAMとプレート電極の給電部の構成が異な
る。図1と同一構成部分については同じ番号で示し、そ
の構成部分の説明を省略する。図18においてプレート
電極17は蓄積電極14と同一層の金属電極37上にも
延在しており、金属電極37上のシリコン酸化膜18に
開口部が設けられ、層間絶縁層18上の金属配線38が
接続されている。金属配線38は周辺回路領域でキャパ
シタのプレート電極17に給電する回路に接続され、プ
レート電極17を所定の電位に固定している。本実施例
によれば、プレート電極への開口部の形成を容易にする
ことができ、製造歩留まりを向上することができる。
【0033】<実施例4>図19は、本発明による半導
体集積回路装置の第4の実施例であるダイナミックRA
Mの部分断面図である。本実施例は第1の電極(蓄積電
極)及び周辺回路部の配線電極の構成において実施例1
で述べたダイナミックRAM構成が異なる。図1と同一
構成部分については同じ番号で示し、その構成部分の説
明を省略する。本実施例は、誘電体膜16がBSTやP
ZT等の誘電体であって、配線電極14、15の表面が
金属膜38で覆われている。金属膜38は、耐酸化性の
ある白金(Pt)やルテニウム(Ru)、もしくはルテ
ニウムオキサイド(RuO2)が好ましい。配線電極1
4、15の材料は、段差被覆性のよい、CVD法で形成
したタングステンやチタンナイトライドを用いる。高誘
電体の絶縁膜を用いるために、金属膜38の膜厚は50
〜200nmとする。金属膜38の形成方法は、配線電
極14、15とPtの積層膜を加工した後、さらにPt
を堆積しドライエッチングすることよってサイドウォー
ルを形成する。また、メッキ法等で金属電極14、15
に選択的にPtを形成してもよい。
【0034】本実施例はキャパシタの誘電体膜16にB
STやPZT等の高誘電体を用いた場合、誘電体膜16
の形成時に蓄積電極の表面が酸化され、高誘電体膜の剥
がれや実効的な蓄積容量が減少することを防止する効果
をもつ。
【0035】<実施例5>図20は、本発明による半導
体集積回路装置の第5の実施例であるダイナミックRA
Mの部分断面図である。本実施例は、周辺回路部の配線
電極39とトランジスタのソース(又はドレイン)8の
接続部であるプラグ電極12の構成をメモリセル群領域
における蓄積電極13、39とスイッチ用トランジスタ
のソース(又はドレイン)8との接続用のプラグ電極1
3と全く同一の構造にしている。また、製造においても
同じ製造工程で形成される。図1と同一構成部分につい
ては同じ番号で示し、その構成部分の説明を省略する。
本実施例は、BSTやPZT等の高誘電体をキャパシタ
絶縁膜16に用いたときに必要な白金(Pt)やルテニ
ウム(Ru)、ルテニウムオキサイド(RuO2)等の
膜を含む電極を配線電極として用いることができる。
【0036】<実施例6>図21は、本発明による半導
体集積回路装置の第6の実施例であるダイナミックRA
Mの部分断面図である。本実施例は、配線電極(タング
ステン)14、15上に白金膜40を形成した積層膜を
パターニングして、シリコン酸化膜18で間隙を埋込
み、蓄積電極14のPt電極40が露出した部分に平面
状に高誘電体絶縁膜16、プレート電極17を形成して
キャパシタを構成している。プレート電極17はPtや
Ru、RuO2、層間絶縁膜41はシリコン酸化膜であ
る。本実施例では、高誘電体絶縁膜16は平坦な部分に
形成できるため、スパッタ法のようなカバレッジ(段差
被覆性)の悪い成膜法でも問題なく実現できる。
【0037】以上、ここではダイナミックRAMを実施
例に本発明を説明したが、本発明は同一チップ内にメモ
リ回路、論理回路等複数のLSIが混在した所謂オンチ
ップLSI(ロジック搭載型メモリ)にも適用すること
ができ、これによってLSIの高機能化、高性能化が図
られる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本実施例によれ
ば、高さの高い立体状のキャパシタを形成することによ
って、メモリセル群領域と周辺回路領域に大きな標高差
が生じても、それぞれの領域及びそれぞれの領域をまた
がる領域に微細な配線を形成することができるため、ソ
フトエラー耐性が高く、動作安定性に優れた高信頼で高
集積な半導体集積回路装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体集積回路装置の第1の実施
例の断面図である。
【図2】本発明による半導体集積回路装置の第1の実施
例の平面図である。
【図3】本発明による半導体集積回路装置の第1の実施
例の製造工程を説明するための断面図である。
【図4】本発明による半導体集積回路装置の第1の実施
例の製造工程を説明するための断面図である。
【図5】本発明による半導体集積回路装置の第1の実施
例の製造工程を説明するための断面図である。
【図6】本発明による半導体集積回路装置の第1の実施
例の製造工程を説明するための断面図である。
【図7】本発明による半導体集積回路装置の第1の実施
例の製造工程を説明するための断面図である。
【図8】本発明による半導体集積回路装置の第1の実施
例の製造工程を説明するための断面図である。
【図9】本発明による半導体集積回路装置の第1の実施
例の製造工程を説明するための断面図である。
【図10】本発明による半導体集積回路装置の第1の実
施例の断面図である。
【図11】本発明による半導体集積回路装置の第2の実
施例の製造工程を説明するための断面図である。
【図12】本発明による半導体集積回路装置の第2の実
施例の製造工程を説明するための断面図である。
【図13】本発明による半導体集積回路装置の第2の実
施例の製造工程を説明するための断面図である。
【図14】本発明による半導体集積回路装置の第2の実
施例の製造工程を説明するための断面図である。
【図15】本発明による半導体集積回路装置の第2の実
施例の製造工程を説明するための断面図である。
【図16】本発明による半導体集積回路装置の第2の実
施例の製造工程を説明するための断面図である。
【図17】本発明による半導体集積回路装置の第2の実
施例の製造工程を説明するための断面図である。
【図18】本発明の第3の実施例の半導体集積回路装置
の断面図である。
【図19】本発明の第4の実施例の半導体集積回路装置
の断面図である。
【図20】本発明の第5の実施例の半導体集積回路装置
の断面図である。
【図21】本発明の第6の実施例の半導体集積回路装置
の断面図である。
【図22】従来の半導体集積回路装置の断面図である。
【符号の説明】
1…p型シリコン基板、2、102…フィールド酸化
膜、3…ゲート絶縁膜、4、106…メモリーセル内ゲ
ート電極、5、105…周辺回路部のゲート電極、6、
7、8、103、104、105…高濃度n型不純物領
域、9、11、18、30、35、39…シリコン酸化
膜、10、109…配線、12、29、40…プラグ電
極、13、19、26…バリアメタル、14、31、1
11…蓄積電極、16、33、112…キャパシタ絶縁
膜、17、34、113…プレート電極、20、38、
40、115…金属配線、21…活性領域、22…ワー
ド線、23、25…開口部、24…データ線、37…金
属電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪田 健 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 関口 知紀 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単一の半導体基板に第1の回路領域と第2
    の回路領域が形成され、上記第1の回路領域が第1トラ
    ンジスタと第1トランジスタに接続されたキャパシタを
    もち、このキャパシタが第1トランジスタが形成された
    基板主面より上部に形成され、第1トランジスタに接続
    された所定の厚さをもつ第1電極、第1電極表面上に誘
    電体を介して形成された第2電極とからなる立体状のキ
    ャパシタで、第2の回路領域が第2トランジスタをもつ
    半導体集積回路装置において、 上記第2の回路領域の第2トランジスタが形成された基
    板主面より上部に、上記第1電極と同一厚さ、かつ、同
    一材料からなる第1配線層が形成されたことを特徴とす
    る半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】上記第2電極及び上記金属配線層の上に層
    間絶縁層が形成され、上記層間絶縁層上に他の配線層が
    形成され、当該他の配線層が第1配線層を介して第2ト
    ランジスタのソース(又はドレイン)又は上記第1の回
    路領域の回路に接続されたことを特徴とする請求項1記
    載の半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】上記第1の回路領域がメモリセル群領域で
    あり、上記第2の回路領域がメモリの周辺回路領域であ
    り、上記第1トランジスタがメモリセルのスイッチ用ト
    ランジスタであり、上記キャパシタが上記メモリセルの
    電荷蓄積キャパシタであることを特徴とする請求項2記
    載の半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】上記スイッチ用トランジスタのゲートにメ
    モリセルを選択するためのワード線が接続され、上記ス
    イッチ用トランジスタのソース(又はドレイン)に上記
    キャパシタに電荷を供給するためのデータ線が接続さ
    れ、上記データ線を構成する配線層の少なくとも一部の
    上部に上記電荷蓄積キャパシタの上記第1電極が形成さ
    れたことを特徴とする請求項3記載の半導体集積回路装
    置。
  5. 【請求項5】上記立体状のキャパシタは、上記第1電極
    の上面及び側面を利用したキャパシタであることを特徴
    とする請求項1ないし4のいずれか一つに項記載の半導
    体集積回路装置。
  6. 【請求項6】上記第1電極及び上記第1配線層がタング
    ステン、チタンナイトライド、STiO3、BST又P
    ZTのいずれかであることを特徴とする請求項1ないし
    5のいずれか一つに項記載の半導体集積回路装置。
  7. 【請求項7】上記第1電極及び上記第1配線層がアルミ
    ニウム又は銅のいずれかあることを特徴とする請求項1
    ないし5のいずれか一つに項記載の半導体集積回路装
    置。
  8. 【請求項8】上記層間絶縁層の上面が平坦化されている
    ことを特徴とする請求項7記載の半導体集積回路装置。
  9. 【請求項9】上記他の配線層は上記層間絶縁膜に設けら
    れた開口部により上記第2電極に接続され、上記第2電
    極を一定の電位に固定していることを特徴とする請求項
    7記載の半導体集積回路装置。
  10. 【請求項10】上記他の配線層はデータ線に接続された
    信号線であることを特徴とする請求項7記載の半導体集
    積回路装置。
  11. 【請求項11】上記他の配線層はメモリセルのスイッチ
    トランジスタを選択するためのワード線であることを特
    徴とする請求項7記載の半導体集積回路装置。
  12. 【請求項12】単一の半導体基板に第1の回路領域と第
    2の回路領域が形成され、上記第1の回路領域が第1ト
    ランジスタと上記第1トランジスタに接続された少なく
    とも1個のキャパシタをもち、上記キャパシタが上記第
    1トランジスタが形成された基板主面より上部に形成さ
    れ、上記第1トランジスタに接続された所定の厚さをも
    つ第1電極、上記第1電極の表面上に誘電体を介して形
    成された第2電極とからなる立体状のキャパシタである
    半導体集積回路装置の製造において、 上記単一の半導
    体基板に第1の回路領域の第1のトランジスタ及び第2
    の回路領域の第2のトランジスタを形成する第1工程
    と、上記第1のトランジスタ及び第2のトランジスタの
    上に第1の絶縁層を形成する第2工程と、上記第1の絶
    縁層にコンタクトホールを形成し上記第1のトランジス
    タのソース(又はドレイン)と接続するプラグ導体を上
    記コンタクトホールに形成する第3工程と、上記プラグ
    導体に接続された上記第1電極及び上記第2の回路領域
    の第2のトランジスタの上部に位置する配線層を同一材
    料で同時に形成する第4工程と、上記第1電極の表面上
    に誘電体及び上記第2電極を形成する第5工程と、上記
    第2電極及び配線層の上側に層間絶縁層を形成する第6
    工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造
    方法。
  13. 【請求項13】単一の半導体基板に第1の回路領域と第
    2の回路領域が形成され、上記第1の回路領域が第1ト
    ランジスタと上記第1トランジスタに接続された少なく
    とも1個のキャパシタをもち、上記キャパシタが上記第
    1トランジスタが形成された基板主面より上部に形成さ
    れ、上記第1トランジスタに接続された所定の厚さをも
    つ第1電極、上記第1電極の表面上に誘電体を介して形
    成された第2電極とからなる立体状のキャパシタである
    半導体集積回路装置の製造方法において、 上記単一の半導体基板に第1の回路領域の第1のトラン
    ジスタ及び第2の回路領域の第2のトランジスタを形成
    する第1工程と、上記第1のトランジスタ及び第2のト
    ランジスタの上に第1の絶縁層を形成する第2工程と、
    上記第1の絶縁層にコンタクトホールを形成し上記第1
    のトランジスタのソース(又はドレイン)と上記第1電
    極とを接続する第1プラグ導体及び上記第2のトランジ
    スタのソース(又はドレイン)と第2のトランジスタの
    上部に位置する金属配線層を接続する第2プラグ導体を
    形成する第3工程と、上記第1プラグ導体及び第2プラ
    グ導体それぞれに接続された上記第1電極及び上記金属
    配線層を形成する第4工程と、上記第1電極の表面上に
    誘電体及び上記第2電極を形成する第5工程と、上記第
    2電極及び上記金属配線層の上側に層間絶縁層を形成す
    る第6工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置
    の製造方法。
  14. 【請求項14】上記第4工程において、上記第1電極及
    び上記金属配線層の誘電体との間にPt又はRuの層を
    形成し、上記誘電体にBST又はPZTを用いることを
    特徴とする請求項12又は13記載の半導体集積回路装
    置の製造方法。
  15. 【請求項15】上記第3工程において、上記第1プラグ
    導体及び第2プラグ導体が同じ材料で同時に形成される
    ことを特徴とする請求項13記載の半導体集積回路装置
    の製造方法。
  16. 【請求項16】上記第2工程と上記第3工程の間に上記
    第1の絶縁層を平坦化する工程を含むことを特徴とする
    請求項13又は14記載の半導体集積回路装置の製造方
    法。
  17. 【請求項17】上記第3工程において、同時に上記第2
    のトランジスタのソース(又はドレイン)と上記第1の
    絶縁層にコンタクトホールを形成して接続する配線層を
    形成し、上記第4工程おいて上記配線層と上記第2のト
    ランジスタのソース(又はドレイン)を接続することを
    特徴とする請求項13記載の半導体集積回路装置の製造
    方法。
  18. 【請求項18】上記メモリセルはダイナミック型ランダ
    ムアクセスメモリのメモリセルであることを特徴とする
    請求項13から17のいずれか一つに記載の半導体集積
    回路装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6794244B2 (en) * 2000-07-31 2004-09-21 Fujitsu Limited Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2006203255A (ja) * 2006-04-14 2006-08-03 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法

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