JPS63127564A - 自己整合コンタクト窓を形成する方法 - Google Patents
自己整合コンタクト窓を形成する方法Info
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- JPS63127564A JPS63127564A JP62179280A JP17928087A JPS63127564A JP S63127564 A JPS63127564 A JP S63127564A JP 62179280 A JP62179280 A JP 62179280A JP 17928087 A JP17928087 A JP 17928087A JP S63127564 A JPS63127564 A JP S63127564A
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- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/37—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate
- H10B12/373—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate the capacitor extending under or around the transistor
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
A、産業上の利用分野
本発明はエピタキシャル層がシリコンのような単結晶基
板上及び予じめ画定された絶縁体で被覆された特徴部分
上に形成され、自己整合コンタクト窓及びその後の電気
的接続が上記絶縁体によって覆われたシリコン領域に形
成される製造方法に関する。
板上及び予じめ画定された絶縁体で被覆された特徴部分
上に形成され、自己整合コンタクト窓及びその後の電気
的接続が上記絶縁体によって覆われたシリコン領域に形
成される製造方法に関する。
B、従来技術
次の文献はトレンチ(溝)キャパシタを有するDRAM
の従来技術の代表的なものである。
の従来技術の代表的なものである。
米国特許第4353086号はアクセス・トランジスタ
及び記憶キャパシタを含む個々のセルがシリコン・チッ
プ上に形成されているメサ中に形成された、ダイナミッ
ク・ランダム・アクセス・メモリを説明している。セル
のアクセス・トランジスタはメサのトップ表面に形成さ
れ、セルの記憶キャパシタの1つのプレートはメサの側
壁によって形成され、他方のプレートはメサを取巻き、
2酸化シリコン層によってメサと絶縁された溝を充填す
るドープド多結晶シリコンによって形成されている。こ
の幾何学的形状によって、大きな記憶表面と非常に大き
なキャパシタンスのキャパシタがチップの表面領域をあ
まシ使用することなく得られる。これの他の実施例にお
いては、メサは他の形式の回路素子を含む。
及び記憶キャパシタを含む個々のセルがシリコン・チッ
プ上に形成されているメサ中に形成された、ダイナミッ
ク・ランダム・アクセス・メモリを説明している。セル
のアクセス・トランジスタはメサのトップ表面に形成さ
れ、セルの記憶キャパシタの1つのプレートはメサの側
壁によって形成され、他方のプレートはメサを取巻き、
2酸化シリコン層によってメサと絶縁された溝を充填す
るドープド多結晶シリコンによって形成されている。こ
の幾何学的形状によって、大きな記憶表面と非常に大き
なキャパシタンスのキャパシタがチップの表面領域をあ
まシ使用することなく得られる。これの他の実施例にお
いては、メサは他の形式の回路素子を含む。
米国特許第4327476号は半導体基板の所与の位置
に少なくとも1つの溝(groove )を形成し、溝
を含む半導体基板の全表面上に絶縁薄膜を付着し、絶縁
層上に導電性材料を溝の開孔の幅の半分よシも大きな厚
さに付着し、溝内の絶縁薄膜以外の絶縁薄膜が露出する
迄付着した導電性材料をエツチングすることによって溝
中に残された導電体層のMOSキャパシタ電極を形成す
る段階を含む方法を説明する。
に少なくとも1つの溝(groove )を形成し、溝
を含む半導体基板の全表面上に絶縁薄膜を付着し、絶縁
層上に導電性材料を溝の開孔の幅の半分よシも大きな厚
さに付着し、溝内の絶縁薄膜以外の絶縁薄膜が露出する
迄付着した導電性材料をエツチングすることによって溝
中に残された導電体層のMOSキャパシタ電極を形成す
る段階を含む方法を説明する。
米国特許第4462847号は予定のパターンをなして
単結晶及び多結晶半導体材料を同時低圧付着することを
含むマイクロ電子半導体回路の製造方法を説明している
。絶縁体で分離した回路が。
単結晶及び多結晶半導体材料を同時低圧付着することを
含むマイクロ電子半導体回路の製造方法を説明している
。絶縁体で分離した回路が。
選択されたエピタキシャル成長と、その後の単結晶及び
多結晶付着物の両方を酸化することによって形成される
。そして、付着速度の比を制御すること及び酸化段階を
制御することによって、多結晶付着物はその後完全に酸
化物に変り、他方単結晶は部分的にのみ酸化され、パシ
ベートされた単結晶領域中の略平坦な、アイソレートさ
れたマトリックスが残され、その中に相互接続された回
路素子が製造される。
多結晶付着物の両方を酸化することによって形成される
。そして、付着速度の比を制御すること及び酸化段階を
制御することによって、多結晶付着物はその後完全に酸
化物に変り、他方単結晶は部分的にのみ酸化され、パシ
ベートされた単結晶領域中の略平坦な、アイソレートさ
れたマトリックスが残され、その中に相互接続された回
路素子が製造される。
特開昭→58−137245号公報には、キャパシタの
電極表面として、S+基板中に堀られた溝の側壁部を使
用して平面領域を増大することなく電極の領域を増大す
る技術が説明さ・れている。これにおいては、フィール
ド5tO2薄膜がLOCO8方法によってS+基板上に
選択的に形成され、エツチングされた溝が基板へ形成さ
れ、Si3N4よシ成るキャパシタの絶縁体がCVD方
法によって表面上に形成される。この絶縁薄膜の全表面
が多結晶Siによってあられされるプレートで被覆され
る。溝はこの時同じ多結晶Sjで埋設される。そしてプ
レートが酸化され、第1の中間層酸化薄膜が除去され、
5j3N4薄膜及び5IO2薄膜が、酸化薄膜をマスク
として使用して除去され、ゲート酸化物薄膜が酸化によ
って形成される。予定のセクションがワード線で被覆さ
れ、ンースードレイン層がプレートによって被覆されて
いないセクションに形成され、ゲートがイオン注入によ
って形成され、第2の中間層絶縁薄膜及び電極が選択的
に被覆されている。
電極表面として、S+基板中に堀られた溝の側壁部を使
用して平面領域を増大することなく電極の領域を増大す
る技術が説明さ・れている。これにおいては、フィール
ド5tO2薄膜がLOCO8方法によってS+基板上に
選択的に形成され、エツチングされた溝が基板へ形成さ
れ、Si3N4よシ成るキャパシタの絶縁体がCVD方
法によって表面上に形成される。この絶縁薄膜の全表面
が多結晶Siによってあられされるプレートで被覆され
る。溝はこの時同じ多結晶Sjで埋設される。そしてプ
レートが酸化され、第1の中間層酸化薄膜が除去され、
5j3N4薄膜及び5IO2薄膜が、酸化薄膜をマスク
として使用して除去され、ゲート酸化物薄膜が酸化によ
って形成される。予定のセクションがワード線で被覆さ
れ、ンースードレイン層がプレートによって被覆されて
いないセクションに形成され、ゲートがイオン注入によ
って形成され、第2の中間層絶縁薄膜及び電極が選択的
に被覆されている。
C0発明が解決しようとする問題点
本発明の目的はシリコン基板の上にエピタキシャル層を
与え、該層中の予じめ画定した絶縁体で覆われた高上に
もエピタキシャル層を与えて、該高中に自己整合コンタ
クト窓を形成する製造方法を与えることにある。
与え、該層中の予じめ画定した絶縁体で覆われた高上に
もエピタキシャル層を与えて、該高中に自己整合コンタ
クト窓を形成する製造方法を与えることにある。
本発明の他の目的は、エピタキシャル層中に形成された
装置及び予定の絶縁体でキャップされた島の下の装置間
に接続を与え、エピタキシャル層中に自己整合したコン
タクト接続体を与える創造方法を与えることにある。
装置及び予定の絶縁体でキャップされた島の下の装置間
に接続を与え、エピタキシャル層中に自己整合したコン
タクト接続体を与える創造方法を与えることにある。
本発明の他の目的は、溝キャパシタの上部に積重ねられ
た単結晶トランジスタを有し、改良された1トランジス
タ・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモ’J(D
RAM)セル構造体及びその型造方法を与えることにあ
る。
た単結晶トランジスタを有し、改良された1トランジス
タ・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモ’J(D
RAM)セル構造体及びその型造方法を与えることにあ
る。
本発明のさらに他の目的は、アクセス・トランジスタの
ソース領域と溝キャパシタの記憶電極間の接続体のだめ
の窓が、自己整合窓を与えるように制御された横方向エ
ピタキシャル成長によって形成されるDRAM装置のた
めの製造方法を与えることにある。
ソース領域と溝キャパシタの記憶電極間の接続体のだめ
の窓が、自己整合窓を与えるように制御された横方向エ
ピタキシャル成長によって形成されるDRAM装置のた
めの製造方法を与えることにある。
本発明のさらに他の目的は、アクセス・トランジスタの
ソース領域と溝キャパシタの記憶電極間の接続体は第2
の段階のエピタキシャル成長によつて自己整合コンタク
ト接続体を与えるか、導体の再充填、平坦化及び剥離工
程の使用によって形成されるDRAM装置の製造方法を
与えることにある。
ソース領域と溝キャパシタの記憶電極間の接続体は第2
の段階のエピタキシャル成長によつて自己整合コンタク
ト接続体を与えるか、導体の再充填、平坦化及び剥離工
程の使用によって形成されるDRAM装置の製造方法を
与えることにある。
本発明のさらに他の目的は、自己整合接点窓を与えるた
めの制御された横方向のエピタキシャル成長と、それに
続く接点窓を充填するための第2のエピタキシャル成長
を用いた接続体の形成によって、抵抗体とドライバφデ
バイスの間の接続のための接点窓が形成されるようにし
た抵抗負荷インバータ構造の製造方法を提供することに
ある。
めの制御された横方向のエピタキシャル成長と、それに
続く接点窓を充填するための第2のエピタキシャル成長
を用いた接続体の形成によって、抵抗体とドライバφデ
バイスの間の接続のための接点窓が形成されるようにし
た抵抗負荷インバータ構造の製造方法を提供することに
ある。
D9問題点を解決するための手段
本発明によれば、アクセス・トランジスタが溝キャパシ
タの最上部上に積層された単結晶シリコン中に形成され
てなる3次元動的ランダム・アクセス・メモ+7(DR
AM)装置の製造方法が与えられる。この製造方法は、
ンースートレンチ接続体のためコンタクト窓が自己整合
横方向エピタキシャル成長と、第2のエピタキシャル成
長もしくはCVD再充填及び剥離処理のいずれかを使用
してコンタクト接続体を形成する段階を含む製造方法で
ある。本発明はさらに上述の原理を使用する他の装置を
使用する他の装置構造体に適用され、具体的に他の例と
して負荷抵抗器上に積層され、論理回路及びスタティッ
クRAMセルの基本的構成回路単位として使用できるド
ライバ・デバイスを有する反転構造体に適用される。
タの最上部上に積層された単結晶シリコン中に形成され
てなる3次元動的ランダム・アクセス・メモ+7(DR
AM)装置の製造方法が与えられる。この製造方法は、
ンースートレンチ接続体のためコンタクト窓が自己整合
横方向エピタキシャル成長と、第2のエピタキシャル成
長もしくはCVD再充填及び剥離処理のいずれかを使用
してコンタクト接続体を形成する段階を含む製造方法で
ある。本発明はさらに上述の原理を使用する他の装置を
使用する他の装置構造体に適用され、具体的に他の例と
して負荷抵抗器上に積層され、論理回路及びスタティッ
クRAMセルの基本的構成回路単位として使用できるド
ライバ・デバイスを有する反転構造体に適用される。
E、実施例
第1図は第5.4.5.6.7、及び8図の方法を使用
して製造されたDRAMの断面図を示す。
して製造されたDRAMの断面図を示す。
第2図は、第1図の構造の平面図である。第1図の装置
の構造体は説明の便宜上p十型であると仮定するシリコ
ン基板10を含む。ゲート80、ソース98及びドレイ
ン84を有するp−チャンネル転送デバイスはp−型エ
ピタキシャル層3a内のれ一井戸領域94中に形成され
る。トレンチ・キャパシタは基板10中に存在し、高濃
度ドープドp+ポリシリコン18によって充填される。
の構造体は説明の便宜上p十型であると仮定するシリコ
ン基板10を含む。ゲート80、ソース98及びドレイ
ン84を有するp−チャンネル転送デバイスはp−型エ
ピタキシャル層3a内のれ一井戸領域94中に形成され
る。トレンチ・キャパシタは基板10中に存在し、高濃
度ドープドp+ポリシリコン18によって充填される。
溝側壁上のS i 02 / S i 3Na / S
to2の複合皮膜16がコンデンサ記憶絶縁体のため
に与えられる。
to2の複合皮膜16がコンデンサ記憶絶縁体のため
に与えられる。
p+ドープド垂直接続体52が形成されてこれが、転送
デバイスのソース領域とトレンチ・キャパシタの記憶電
極18を接続する。ビット線に使用される相互接続体8
2が転送デバイスのドレイン領域に接続されている。
デバイスのソース領域とトレンチ・キャパシタの記憶電
極18を接続する。ビット線に使用される相互接続体8
2が転送デバイスのドレイン領域に接続されている。
第1図のセル構造体を製造する本発明の一実施例の方法
の各工程は次の通シである。
の各工程は次の通シである。
〔工程1〕
p−ドープド・シリコン皮膜30がp+ドープド基板1
0上にエピタキシャル成長される。S i O2及び5
i5N4の複合層12がエピタキシャル層30上に形成
される(第3図)。適切なリングラフィ工程の後K、開
孔14が合成層12中に形成される。残った複合層12
は次に第6図に示したようにRIE(反応性イオン・エ
ツチング)によって基板10中に溝をエッチするマスク
に使用される。
0上にエピタキシャル成長される。S i O2及び5
i5N4の複合層12がエピタキシャル層30上に形成
される(第3図)。適切なリングラフィ工程の後K、開
孔14が合成層12中に形成される。残った複合層12
は次に第6図に示したようにRIE(反応性イオン・エ
ツチング)によって基板10中に溝をエッチするマスク
に使用される。
〔工程2〕
皮膜5i02層がトレンチの表面上に熱的に成長された
後に、薄い5i5N4層が溝の表面上に付着され、酸化
雰囲気中で熱的に稠密にされ、これによシキャパシタ記
憶絶縁体である複合皮膜16が形成される。厚さ、p+
ドープド多結晶シリコン層18が次に付着され、第6図
に示されたようにトレンチが充填される。
後に、薄い5i5N4層が溝の表面上に付着され、酸化
雰囲気中で熱的に稠密にされ、これによシキャパシタ記
憶絶縁体である複合皮膜16が形成される。厚さ、p+
ドープド多結晶シリコン層18が次に付着され、第6図
に示されたようにトレンチが充填される。
〔工程3〕
多結晶シリコン皮膜1日がRIgもしくは化学機械研摩
によって平坦にされ、多結晶シリコン1日の表面は第5
図に示したように基板10の最上部と同一表面になる。
によって平坦にされ、多結晶シリコン1日の表面は第5
図に示したように基板10の最上部と同一表面になる。
基板の表面上の窒化物/酸化物層12はエッチ・ストッ
プに使用される。
プに使用される。
〔工程4〕
8102層64が多結晶シリコン18上に熱的に成長さ
れる。単結晶領域上に複合皮膜12が存在することによ
って、第4図に示したエピタキシャル層30の酸化が防
止される。SiO2層34の厚さは複合層12の5i0
2の部分の厚さよりもはるかに厚い。
れる。単結晶領域上に複合皮膜12が存在することによ
って、第4図に示したエピタキシャル層30の酸化が防
止される。SiO2層34の厚さは複合層12の5i0
2の部分の厚さよりもはるかに厚い。
〔工程5〕
複合1畜12の5t3N4部分は選捩的等方性エツチン
グによって除去される。複合層12のSiO2部分が次
に全面的に除去され、複合層12の8102部分と比較
して厚さが厚いのでSiO2層34上に厚いSiO2層
34が残される。
グによって除去される。複合層12のSiO2部分が次
に全面的に除去され、複合層12の8102部分と比較
して厚さが厚いのでSiO2層34上に厚いSiO2層
34が残される。
〔工程6〕
単結晶のp−型ドープド層22が第5図に示したように
エピタキシャル層50の露出された表面上にエピタキシ
ャル成長される。エピタキシャル層22はエピタキシャ
ル層30のから垂直に成長するのと略同−速度でSiO
2層34上に横方向に成長する。このようにして、エピ
タキシャル層22の成長が制御されて、上面図及び直交
断面図によって示されたようにSiO2層多4上のエピ
タキシャル成長の前進端間に横方向の窓50が形成され
る。
エピタキシャル層50の露出された表面上にエピタキシ
ャル成長される。エピタキシャル層22はエピタキシャ
ル層30のから垂直に成長するのと略同−速度でSiO
2層34上に横方向に成長する。このようにして、エピ
タキシャル層22の成長が制御されて、上面図及び直交
断面図によって示されたようにSiO2層多4上のエピ
タキシャル成長の前進端間に横方向の窓50が形成され
る。
この時点で、p+ドープド・シリコンのシリコン・プラ
グが、2つの互換方法の1つによって形成され、トレン
チ記憶キャパシタの多結晶シリコンの充填体18にコン
タクトが形成される(第6図)。1つの方法は第7.8
及び9図に関連して説明され、他の方法は第10.11
.12.13及び14図に関連して説明される。
グが、2つの互換方法の1つによって形成され、トレン
チ記憶キャパシタの多結晶シリコンの充填体18にコン
タクトが形成される(第6図)。1つの方法は第7.8
及び9図に関連して説明され、他の方法は第10.11
.12.13及び14図に関連して説明される。
〔工程7〕
エピタル層22中の上述の窓50は、第6図に示したよ
うだ、ウェット化学エツチング、ドライ・プラズマもし
くは反応イオン・エツチングのいずれかKよって、窓領
域50中の多結晶シリコン18上のSiO2層34を除
去する自己整合マスクとして使用される。従って、溝充
填多結晶シリコン18に対するコンタクト領域はリング
ラフィ・マスク工程でなく自己整合エピタキシャル成長
技術によって形成される。
うだ、ウェット化学エツチング、ドライ・プラズマもし
くは反応イオン・エツチングのいずれかKよって、窓領
域50中の多結晶シリコン18上のSiO2層34を除
去する自己整合マスクとして使用される。従って、溝充
填多結晶シリコン18に対するコンタクト領域はリング
ラフィ・マスク工程でなく自己整合エピタキシャル成長
技術によって形成される。
〔工程8〕
コンタクト領域を開けた後に、エピタキシャル層24が
成長され、第7図に示したように窓5゜が充填される。
成長され、第7図に示したように窓5゜が充填される。
この成長中に首部と呼ばれる多結晶シリコンのピラミッ
ド領域52が成長する。ドーパントは多結晶シリコン溝
充填部1日から、この工程中にエピタキシャル層24の
多結晶領域52に拡散する。その後の熱処理で多結晶溝
充填部18及びウェハ表面間に導電領域が形成される。
ド領域52が成長する。ドーパントは多結晶シリコン溝
充填部1日から、この工程中にエピタキシャル層24の
多結晶領域52に拡散する。その後の熱処理で多結晶溝
充填部18及びウェハ表面間に導電領域が形成される。
〔工程9〕
次に分離領域及びp−チャンネルFETデバイスが通常
の方法で形成され、第1図に示された構造体が形成され
る。次にSiO2及びSi3N4の複合層が基板上に形
成される。適切なリングラフィ工程の後に、開孔が複合
層中に形成される。次に残った複合層を、浅いトレンチ
90を第8図に示したようKRIE(反応性イオン・エ
ツチング)によシ層22及び24ヘエツチする時のマス
クに使用する。薄いp+ドープド・ガラス皮膜92が周
辺n−チャンネル・デバイスの電界分離用に付着される
。ホトレジスト層及びマスクが使用されて、ホトレジス
トの1部が除去され、下層のp+ガラス層がn−井戸形
成のための領域を露出する。
の方法で形成され、第1図に示された構造体が形成され
る。次にSiO2及びSi3N4の複合層が基板上に形
成される。適切なリングラフィ工程の後に、開孔が複合
層中に形成される。次に残った複合層を、浅いトレンチ
90を第8図に示したようKRIE(反応性イオン・エ
ツチング)によシ層22及び24ヘエツチする時のマス
クに使用する。薄いp+ドープド・ガラス皮膜92が周
辺n−チャンネル・デバイスの電界分離用に付着される
。ホトレジスト層及びマスクが使用されて、ホトレジス
トの1部が除去され、下層のp+ガラス層がn−井戸形
成のための領域を露出する。
次にn−型ドーパントが基板上に5102及びSi3N
4の複合層を通して打ち込まれ、n−井戸領域94を形
成するn−井戸領域の外側のホトレジストはn−チャネ
ル装置92の領域へのれ一型のイオン打込みをブロック
する。ホトレジストを除去した後に、短い熱サイクルを
使用してp−型ドーパントを基板50中にドライブ・イ
ンして、次Kp+ガラス層を除去する。薄い熱酸化物が
浅い溝90の表面上に成長され、次に厚い酸化物の層が
付着され、浅い溝が充填されて、平坦化され、これによ
シ、酸化物分離96及び基板表面間は第1図のように同
一平面になる。次に5i02及び5isN4の複合層が
除去される。薄い層のゲート酸化物が付着された多結晶
ゲート上に熱的に成長され、その上で画定される。ゲー
ト電極の線上に酸化物のスペーサが形成され、p−型も
しくはれ一型ドーパントをインブラントして、夫々p−
型及びn−型チャンネル装置のソース及びドレイン接合
を得る。その後の自己整合ケイ化物形成のための多結晶
ゲート及びソース/ドレイン領域の表面の孔開け、ブラ
ンケットCVDガラス・フオームの付着。
4の複合層を通して打ち込まれ、n−井戸領域94を形
成するn−井戸領域の外側のホトレジストはn−チャネ
ル装置92の領域へのれ一型のイオン打込みをブロック
する。ホトレジストを除去した後に、短い熱サイクルを
使用してp−型ドーパントを基板50中にドライブ・イ
ンして、次Kp+ガラス層を除去する。薄い熱酸化物が
浅い溝90の表面上に成長され、次に厚い酸化物の層が
付着され、浅い溝が充填されて、平坦化され、これによ
シ、酸化物分離96及び基板表面間は第1図のように同
一平面になる。次に5i02及び5isN4の複合層が
除去される。薄い層のゲート酸化物が付着された多結晶
ゲート上に熱的に成長され、その上で画定される。ゲー
ト電極の線上に酸化物のスペーサが形成され、p−型も
しくはれ一型ドーパントをインブラントして、夫々p−
型及びn−型チャンネル装置のソース及びドレイン接合
を得る。その後の自己整合ケイ化物形成のための多結晶
ゲート及びソース/ドレイン領域の表面の孔開け、ブラ
ンケットCVDガラス・フオームの付着。
及び再溶融、コンタクト開孔のエツチング、並びに金属
レベルの付着及びパターン化によって第1図に示したよ
うなセル構造体が完成する。
レベルの付着及びパターン化によって第1図に示したよ
うなセル構造体が完成する。
多結晶溝の充填物18からドーパントが工程8で説明さ
れたようにエピタキシャル層52の多結晶領域中に拡散
すること、及び首部52の高い拡散率、FETのソース
領域のための浅いp−型拡散部の通常の方法による形成
によって、追加のりソグラフイ・パターン化法を使用す
ることなく、FETのソース領域と多結晶溝充填物18
間に電気的接続が達成される。この方法の特徴は従来の
方法と比較して、メモリ・セル領域を減少するという著
しい利点を与えることにある。
れたようにエピタキシャル層52の多結晶領域中に拡散
すること、及び首部52の高い拡散率、FETのソース
領域のための浅いp−型拡散部の通常の方法による形成
によって、追加のりソグラフイ・パターン化法を使用す
ることなく、FETのソース領域と多結晶溝充填物18
間に電気的接続が達成される。この方法の特徴は従来の
方法と比較して、メモリ・セル領域を減少するという著
しい利点を与えることにある。
〔工程10〕
導電性プラグの形成のための第2の方法はエピタキシャ
ル層22の成長に続き、層22の酸化によってS i
02層56を形成し、第9図に示したようにSi3N4
層58を付着することによる。
ル層22の成長に続き、層22の酸化によってS i
02層56を形成し、第9図に示したようにSi3N4
層58を付着することによる。
〔工程11〕
リン・ドープn十多結晶の層60を第10図に示された
ようにSi3N4層58上に付着する。VLSI D
RAMに使用される極めて狭いコンタクト窓50によっ
て、n十字結晶化層60は5f3N4層58の最上部表
面及び隅の丁度上、窓50の底部に酸化溝充填多結晶層
34上には付着されない。
ようにSi3N4層58上に付着する。VLSI D
RAMに使用される極めて狭いコンタクト窓50によっ
て、n十字結晶化層60は5f3N4層58の最上部表
面及び隅の丁度上、窓50の底部に酸化溝充填多結晶層
34上には付着されない。
〔工程12〕
選択的及び異方性RIEを使用し・て、516N4層5
B、 Si02層56及び酸化溝充填層34は第10
図に示されたように窓50の底部からマスクとしてn十
字結晶層60を使用して除去される。
B、 Si02層56及び酸化溝充填層34は第10
図に示されたように窓50の底部からマスクとしてn十
字結晶層60を使用して除去される。
異方性エツチングのために、5i02層及び5isN4
層58は窓50の側壁上に残される。
層58は窓50の側壁上に残される。
〔工程15〕
第10図に示したように純粋な多結晶層62を付着して
、窓50を充填する。
、窓50を充填する。
〔工程14〕
RIE及び/もしくは化学的/機械的研摩を使用して多
結晶層62及び60を平坦化して、Si3N4層58上
で停止させる。Si3N4層58及びS r O2層5
6を第11図に示したようにエピタキシャル層22の最
上部の表面から除去する。
結晶層62及び60を平坦化して、Si3N4層58上
で停止させる。Si3N4層58及びS r O2層5
6を第11図に示したようにエピタキシャル層22の最
上部の表面から除去する。
窓中の多結晶プラグ層60のドーピングはDRAM製造
を完成するのに必要なその後の熱処理工程によって保証
される。
を完成するのに必要なその後の熱処理工程によって保証
される。
〔工程15〕
工程9で説明した通常のCMO8DRAM処理工程を実
行して、第12図に示されたメモリ・セル構造体を形成
する。自己整合ケイ化物99は、自己整合電気的接続を
形成するために、多結晶シリコン・プラグ層60とFE
前記憧トランジスタの隣接する拡散領域の間の5i02
層56及び813N4層58に亘って付着しアニールす
ることにより連続的に形成される。
行して、第12図に示されたメモリ・セル構造体を形成
する。自己整合ケイ化物99は、自己整合電気的接続を
形成するために、多結晶シリコン・プラグ層60とFE
前記憧トランジスタの隣接する拡散領域の間の5i02
層56及び813N4層58に亘って付着しアニールす
ることにより連続的に形成される。
メモリ・セルはp−型井戸中の多結晶溝充填物18、エ
ピタキシャル層30122及び52中のp−型の井戸領
域、p〜型井戸中n−チャネルFETデバイスを形成す
るドーパントの極性を逆転することによって、−殺性を
失うことなくn−チャンネルにすることができる。
ピタキシャル層30122及び52中のp−型の井戸領
域、p〜型井戸中n−チャネルFETデバイスを形成す
るドーパントの極性を逆転することによって、−殺性を
失うことなくn−チャンネルにすることができる。
メモリ・セルは多結晶溝充填物18及び転送装置として
のn−チャンネルFETを形成するド−パントの極性を
逆転することによって第15図に示したように一般性を
失うことな(、n−井戸領域の外側をn−チャンネルに
することができる。
のn−チャンネルFETを形成するド−パントの極性を
逆転することによって第15図に示したように一般性を
失うことな(、n−井戸領域の外側をn−チャンネルに
することができる。
第14図は第15図に示された等価回路((対応する本
発明の方法を使用して製造された抵抗性負荷を使用する
インバータの断面図を示す。第14図の装置の構造体は
説明の目的のために、n十型であるシリコン基板110
を含む。ゲート180、ンース198及びドレイン18
4を有するn−チャンネル転送装置はn−型エピタキシ
ャル層130内部のp−井戸領域194中に形成される
。トレンチ抵抗器は基板110中に存在し、適当な抵抗
値を与えるn−型ドープド多結晶シリコン118で充填
される。トレンチ側壁上に厚い酸化物薄膜が絶縁体とし
て与えられる。n+ドープド垂直接続体が形成され、駆
動装置のノース領域と溝抵抗器の抵抗性電極を接続する
。ドライバ・デバイスのソース領域に接続した相互接続
体186はインバータの出力として使用され、ドライバ
・デバイスのドレイン領域とp−井戸にバイアス電圧を
印加するのに使用するp十領域の両方に接続される相互
接続体182は、第14図の大地電圧のような、インバ
ータのバイアス電圧を印加するのに使用される。
発明の方法を使用して製造された抵抗性負荷を使用する
インバータの断面図を示す。第14図の装置の構造体は
説明の目的のために、n十型であるシリコン基板110
を含む。ゲート180、ンース198及びドレイン18
4を有するn−チャンネル転送装置はn−型エピタキシ
ャル層130内部のp−井戸領域194中に形成される
。トレンチ抵抗器は基板110中に存在し、適当な抵抗
値を与えるn−型ドープド多結晶シリコン118で充填
される。トレンチ側壁上に厚い酸化物薄膜が絶縁体とし
て与えられる。n+ドープド垂直接続体が形成され、駆
動装置のノース領域と溝抵抗器の抵抗性電極を接続する
。ドライバ・デバイスのソース領域に接続した相互接続
体186はインバータの出力として使用され、ドライバ
・デバイスのドレイン領域とp−井戸にバイアス電圧を
印加するのに使用するp十領域の両方に接続される相互
接続体182は、第14図の大地電圧のような、インバ
ータのバイアス電圧を印加するのに使用される。
第14図のインバータ構造体を製造する本発明の一実施
例の方法工程を次に説明する。
例の方法工程を次に説明する。
〔工程A1〕
n+ドープド基板110上にエピタキシャルにn−ドー
プド単結晶シリコン皮膜130を成長する。SiO2及
び5i5N4の複合層がエピタキシャル層130上に形
成される。適当なリングラフィ工程の後に、開孔が複合
層中に形成される。次に残った複合層112の部分を使
用して、基板110中にRIE(反応イオン・エツチン
グ)によって溝をエッチするマスクにする。
プド単結晶シリコン皮膜130を成長する。SiO2及
び5i5N4の複合層がエピタキシャル層130上に形
成される。適当なリングラフィ工程の後に、開孔が複合
層中に形成される。次に残った複合層112の部分を使
用して、基板110中にRIE(反応イオン・エツチン
グ)によって溝をエッチするマスクにする。
〔工程A2〕
厚いSiO2層116を溝表面上に熱的に成長して、絶
縁層を形成する。選択的及び異方性RIEを使用して、
溝の底部の5102だけを除去する。
縁層を形成する。選択的及び異方性RIEを使用して、
溝の底部の5102だけを除去する。
異方性エッチのために、SiO2層116は溝の側壁上
に残され、他方エッチの選択性によって複合層112の
侵食が防止される。厚いn−ドープド多結晶シリコン層
118を次に付着して溝を充填する。n−型ドーパント
・レベルを選択シ、ドライバ・デバイスに対して所望の
抵抗を与える。
に残され、他方エッチの選択性によって複合層112の
侵食が防止される。厚いn−ドープド多結晶シリコン層
118を次に付着して溝を充填する。n−型ドーパント
・レベルを選択シ、ドライバ・デバイスに対して所望の
抵抗を与える。
〔工程A3]
多結晶シリコン皮膜118はRIEもしくは化学機械的
ポリッシングによって平坦化され、多結晶シリコン11
8の表面がエピタキシャル層130の最上部と同一平面
になる。基板表面上の複合層112は、エッチストップ
として使用される。
ポリッシングによって平坦化され、多結晶シリコン11
8の表面がエピタキシャル層130の最上部と同一平面
になる。基板表面上の複合層112は、エッチストップ
として使用される。
〔工程A4)
S i O2層134は多結晶シリコン118上に熱的
に成長される。単結晶クリコン上の合成薄膜112の存
在はエピタキシャル層130の酸化を防止する。SiO
2層154の厚さは合成層112のSiO2部分の厚さ
よりもはるかに厚い。
に成長される。単結晶クリコン上の合成薄膜112の存
在はエピタキシャル層130の酸化を防止する。SiO
2層154の厚さは合成層112のSiO2部分の厚さ
よりもはるかに厚い。
〔工程A5)
複合層112の5i3N4部分は選択的な等方性エツチ
ングによって除去される。合成層112のSiO2部分
は次に全体的に除去され、SiO2層134が合成層の
SiO2部分と比較して厚さがかなり厚いために、多結
晶シリコン118上に成る厚さのSiO2層134が残
される。
ングによって除去される。合成層112のSiO2部分
は次に全体的に除去され、SiO2層134が合成層の
SiO2部分と比較して厚さがかなり厚いために、多結
晶シリコン118上に成る厚さのSiO2層134が残
される。
〔工程A6〕
単結晶7リコンのn−型ドープド層122がエピタキシ
ャル130の露出表面上にエピタキシャルに成長される
。エピタキシャル層122は、これがエピタキシャル層
130から垂直に成長するのと略同じ速度でS i 0
2層134上に横方向に成長する。このようにして、エ
ピタキシャル層122の成長が制御され、5i02層1
34上のその前進する端間に横方向窓が形成する。
ャル130の露出表面上にエピタキシャルに成長される
。エピタキシャル層122は、これがエピタキシャル層
130から垂直に成長するのと略同じ速度でS i 0
2層134上に横方向に成長する。このようにして、エ
ピタキシャル層122の成長が制御され、5i02層1
34上のその前進する端間に横方向窓が形成する。
〔工程A7〕
エピタキシャル層122中の上述の窓は、窓領域150
中の多結晶シリコン118上の8102層をウェット化
学、ドライ・プラズマもしくは反応性のイオン・エツチ
ングによって除去するための自己整合マスクとして使用
される。従って溝充填多結晶シリコン178へのコンタ
クト領域はリングラフィ・マスキング工程でなく、自己
整合エピタキシャル成長技術によって形成される。
中の多結晶シリコン118上の8102層をウェット化
学、ドライ・プラズマもしくは反応性のイオン・エツチ
ングによって除去するための自己整合マスクとして使用
される。従って溝充填多結晶シリコン178へのコンタ
クト領域はリングラフィ・マスキング工程でなく、自己
整合エピタキシャル成長技術によって形成される。
〔工8A8〕
コンタクト領域を開孔した後、他のエピタキシャル層を
成長さして窓を充填する。この成長中、以下首部と呼ば
れる多結晶シリコンのピラミッド領域152が多結晶シ
リコン溝充填部分の窓領域150に生ずる。この段階中
、多結晶シリコン溝充填部118からエピタキシャル層
152へのドーパント拡散及びその後の熱処理が多結晶
溝充填部とウェハの表面間に導電性領域を形成する。
成長さして窓を充填する。この成長中、以下首部と呼ば
れる多結晶シリコンのピラミッド領域152が多結晶シ
リコン溝充填部分の窓領域150に生ずる。この段階中
、多結晶シリコン溝充填部118からエピタキシャル層
152へのドーパント拡散及びその後の熱処理が多結晶
溝充填部とウェハの表面間に導電性領域を形成する。
〔工程A9)
次に分離領域及びn−チャンネル装置がn−型ドーパン
ト極性について、工程9に説明されたように通常の如く
製造される。完全なセル構造体を第14図に示される。
ト極性について、工程9に説明されたように通常の如く
製造される。完全なセル構造体を第14図に示される。
実験の結果、ギャップをなす酸化物34もしくは134
の最上部上の自己整合コンタクト窓50の形状及び位置
は酸化物層34もしくは134の形状及び寸法に基づい
て調節でき、回路のレイアウトにとって密度上の利点を
与える。第16図はいくつかの例を示す。第16(a)
図では長方形の形状の酸化物のキャップ34の辺はシリ
コン基板の〈110〉方向と整列している。コンタクト
の窓50は辺が主に(100)方向に沿うように配向さ
れた、45°回転した長方形である。T型酸化物のキャ
ップを設計したい場合には、エピタキシャル層がT形状
の狭い部分をはさむように接近し、第16(b)図に示
したT形状の最も広い部分上に窓50が形成される。長
方形の酸化物のキャップ34の辺がシリコン基板の(1
00)方向に整列されていて、窓50が略長方形である
場合には、窓500辺の方向は酸化物のキャップ34の
辺の方向と一致する(第16(c)図)。T形状の酸化
、物のキャップの主軸の方向が(100)方向に沿って
いる時は、第16(b)図に示されているようなコンタ
クト窓50になるが、第16(d)図に示されたよって
は、回転していない。上述の如き処理技術は酸化物のキ
ャップを装置構造体上のエピタキシャル層中に自己整合
コンタクト窓を形成する場合に使用できる。その後酸化
物のキャップを有する装置とこの上に積層された装置の
間に自己整合した接続体を形成すると、非常にコンパク
トな積層デバイス構造体が形成される。これ等の処理技
術を3次元積層DRAMセル及び積層反転装置構造体に
適用する時は、リングラフィ工程を必要としない、製造
コスト及び複雑さを減少した自己整合特徴部が与えられ
る。さらに基板10(もしくは110)のエッチしたト
レンチ特徴部のよシ大きな寸法に関連したエピタキシャ
ル層22(もしくは122)及び52(もしくは152
)の横方向成長の制御によって、後続のマスキング・レ
ベルにおける整列マーク特徴部として酸化したトレンチ
充填多結晶層34(もしくは134)上の層22(もし
くは122)及び52(もしくは152)中の閉じてい
ない窓の使用が可能になる。
の最上部上の自己整合コンタクト窓50の形状及び位置
は酸化物層34もしくは134の形状及び寸法に基づい
て調節でき、回路のレイアウトにとって密度上の利点を
与える。第16図はいくつかの例を示す。第16(a)
図では長方形の形状の酸化物のキャップ34の辺はシリ
コン基板の〈110〉方向と整列している。コンタクト
の窓50は辺が主に(100)方向に沿うように配向さ
れた、45°回転した長方形である。T型酸化物のキャ
ップを設計したい場合には、エピタキシャル層がT形状
の狭い部分をはさむように接近し、第16(b)図に示
したT形状の最も広い部分上に窓50が形成される。長
方形の酸化物のキャップ34の辺がシリコン基板の(1
00)方向に整列されていて、窓50が略長方形である
場合には、窓500辺の方向は酸化物のキャップ34の
辺の方向と一致する(第16(c)図)。T形状の酸化
、物のキャップの主軸の方向が(100)方向に沿って
いる時は、第16(b)図に示されているようなコンタ
クト窓50になるが、第16(d)図に示されたよって
は、回転していない。上述の如き処理技術は酸化物のキ
ャップを装置構造体上のエピタキシャル層中に自己整合
コンタクト窓を形成する場合に使用できる。その後酸化
物のキャップを有する装置とこの上に積層された装置の
間に自己整合した接続体を形成すると、非常にコンパク
トな積層デバイス構造体が形成される。これ等の処理技
術を3次元積層DRAMセル及び積層反転装置構造体に
適用する時は、リングラフィ工程を必要としない、製造
コスト及び複雑さを減少した自己整合特徴部が与えられ
る。さらに基板10(もしくは110)のエッチしたト
レンチ特徴部のよシ大きな寸法に関連したエピタキシャ
ル層22(もしくは122)及び52(もしくは152
)の横方向成長の制御によって、後続のマスキング・レ
ベルにおける整列マーク特徴部として酸化したトレンチ
充填多結晶層34(もしくは134)上の層22(もし
くは122)及び52(もしくは152)中の閉じてい
ない窓の使用が可能になる。
F0発明の効果
以上のように本発明に従えば、シリコン基板の上にエピ
タキシャル層を与え、該層中の予しめ画定した絶縁体で
覆われた島の上にもエピタキシャル層を与えて、該エピ
タキシャル層の層中に自己整合コンタクト窓を形成する
製造方法が与えられる。
タキシャル層を与え、該層中の予しめ画定した絶縁体で
覆われた島の上にもエピタキシャル層を与えて、該エピ
タキシャル層の層中に自己整合コンタクト窓を形成する
製造方法が与えられる。
第1図は本発明の原理に従って製造された自己整合接続
体を有するエピタキシャル層を含むDRAMセルの実施
例の断面図である。第2図は第1図に示したDRAMセ
ル構造体の実施例の上面図である。第3図は本発明を使
用して製造中のデバイスの断面図である。第4図は本発
明の方法を使用して装置の製造中のさらに次の工程を示
した図である。第5図、第6図、第7図、第8図は本発
明の原理に従う製造方法の追加の工程を示した装置の断
面図である。第9図乃至第12図は本発明の原理に従う
製造方法の他の実施例の種々の工程における代替構成体
を示した断面図である。第13図は本発明の原理に従っ
て形成した自己整合接続体を有するエピタキシャル層を
含む代替DRAMセル構造体の実施例の断面図である。 第14図は本実施例の原理に従い製造された自己整合接
続体を有するエピタキシャル層を含む負荷抵抗器上に積
層されたドライバ・デバイスを有するインバータ構造体
の実施例の断面図である。第15図は第14図に示した
反転装置構造体の実施例の等価回路図である。第16図
は酸化物の帽子特徴部の最上部上の自己整合コンタクト
窓の形状及び位置を示した平面図である。 10・・・・p+シリコン基板、16・・・・複合皮膜
、18・・・・p十字結晶ンリコン、52・・・・垂直
接続体、80・・・・ゲート、82・・・・相互接続体
、84・・・・ドレイン、94・・・・n−井戸、96
・・・・5io2層、98・・・・ソース。 出願人 インタ〒六ショカル命ビ2ネス・マシ〒2ズ
ーコーボレーンヨン第1図 本発明l;より形戊1hh権ムE 第4図 第5F3図 第6図 第7図 ぎ、 1ビク+シヤ!し 第8図 第9図 第10図 第11WJ 第12図 本発明t;Jル弛/>を施例の檎1 第13図 第14図 入る (b) 手 叙ε (市 正 マrl:(方式)昭和62年//
月π日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 1、事件の表示 昭和62年 特許側 第179280号2、発明の名称 自己整合コンタクト窓を形成する方法 4、代理人 6、補正の対象 図面 7、補正の内容 図面「第5図」、「第5′図」の図番を別紙朱書きのと
おりそれぞれ「第5A図」、「第5B図」に補正する。
体を有するエピタキシャル層を含むDRAMセルの実施
例の断面図である。第2図は第1図に示したDRAMセ
ル構造体の実施例の上面図である。第3図は本発明を使
用して製造中のデバイスの断面図である。第4図は本発
明の方法を使用して装置の製造中のさらに次の工程を示
した図である。第5図、第6図、第7図、第8図は本発
明の原理に従う製造方法の追加の工程を示した装置の断
面図である。第9図乃至第12図は本発明の原理に従う
製造方法の他の実施例の種々の工程における代替構成体
を示した断面図である。第13図は本発明の原理に従っ
て形成した自己整合接続体を有するエピタキシャル層を
含む代替DRAMセル構造体の実施例の断面図である。 第14図は本実施例の原理に従い製造された自己整合接
続体を有するエピタキシャル層を含む負荷抵抗器上に積
層されたドライバ・デバイスを有するインバータ構造体
の実施例の断面図である。第15図は第14図に示した
反転装置構造体の実施例の等価回路図である。第16図
は酸化物の帽子特徴部の最上部上の自己整合コンタクト
窓の形状及び位置を示した平面図である。 10・・・・p+シリコン基板、16・・・・複合皮膜
、18・・・・p十字結晶ンリコン、52・・・・垂直
接続体、80・・・・ゲート、82・・・・相互接続体
、84・・・・ドレイン、94・・・・n−井戸、96
・・・・5io2層、98・・・・ソース。 出願人 インタ〒六ショカル命ビ2ネス・マシ〒2ズ
ーコーボレーンヨン第1図 本発明l;より形戊1hh権ムE 第4図 第5F3図 第6図 第7図 ぎ、 1ビク+シヤ!し 第8図 第9図 第10図 第11WJ 第12図 本発明t;Jル弛/>を施例の檎1 第13図 第14図 入る (b) 手 叙ε (市 正 マrl:(方式)昭和62年//
月π日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 1、事件の表示 昭和62年 特許側 第179280号2、発明の名称 自己整合コンタクト窓を形成する方法 4、代理人 6、補正の対象 図面 7、補正の内容 図面「第5図」、「第5′図」の図番を別紙朱書きのと
おりそれぞれ「第5A図」、「第5B図」に補正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (A)単結晶基板の表面上の予定の領域上に絶縁体材料
の層を成長させ、 (B)単結晶基板上、及び上記絶縁体材料領域上に絶縁
体領域の中心に成長の方向が向うように、横方向にエピ
タキシャル材料の層を成長させ、 (C)所望の面積の露出領域が上記絶縁体材料領域の中
心に残り、絶縁体材料領域の上記露出領域を取巻く上記
エピタキシャル材料の層の辺が上記露出した絶縁材料に
対する窓になるようになつた時に上記エピタキシャル材
料の層の上記成長を停止し、 (D)上記エピタキシャル層の窓を上記絶縁体材料の露
出領域をエッチングし去るためのエッチング・マスクと
して使用して、絶縁体の上記露出領域中に、上記エピタ
キシャル層の窓と整合した開孔を形成する工程を含む、 単結晶基板及び絶縁体層の領域の上にエピタキシャル材
料の層を形成して、絶縁体層を通して自己整合コンタク
ト窓を形成する方法。
Applications Claiming Priority (2)
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US915310 | 1986-10-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63127564A true JPS63127564A (ja) | 1988-05-31 |
JPH0371787B2 JPH0371787B2 (ja) | 1991-11-14 |
Family
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DE (1) | DE3777514D1 (ja) |
ES (1) | ES2031083T3 (ja) |
MX (1) | MX165273B (ja) |
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