JPS63281457A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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Publication number
JPS63281457A
JPS63281457A JP62114630A JP11463087A JPS63281457A JP S63281457 A JPS63281457 A JP S63281457A JP 62114630 A JP62114630 A JP 62114630A JP 11463087 A JP11463087 A JP 11463087A JP S63281457 A JPS63281457 A JP S63281457A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
insulating film
film
contact hole
gate electrode
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Application number
JP62114630A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Sakai
芳男 酒井
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/31DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor

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  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To shorten a distance between a contact hole for a transistor and a gate electrode, and to reduce the area of a memory cell and improve the degree of integration by forming the contact hole for a memory-cell bit line onto flattened polycrystalline silicon shaped so as to be superposed on the gate electrode. CONSTITUTION:First layer polycrystalline silicon formed onto a p-type silicon substrate 1 through thin gate insulating films 12 or gate electrodes 3 as word lines for a memory cell are coated with insulating films 14 consisting of SiO2, etc., shaped in a self alignment manner. Polycrystalline silicon 6 is shaped to a storage capacitance section and polycrystalline silicon 8 as upper electrodes onto the polycrystalline silicon 6, and a contact hole on flattened polycrystalline silicon 61 is formed extending over the upper sections of the gate electrodes 3 in the contact section of a bit line. A MOS transistor has low-concentration drain structure, and source.drain regions 4, 5 being in contact with polycrystalline silicon 6, 61 are shaped in high-concentration n-type regions. Margins among the contact hole and the word lines 3 can be brought to zero.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体メモリに関し、特に高集積化が可能なダ
イナミック形MOSランダムアクセスメモリ(以下、ダ
イナミックMO8−RAM)のメモリに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor memory, and particularly to a dynamic MOS random access memory (hereinafter referred to as dynamic MO8-RAM) that can be highly integrated.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ダイナミックMO8−RAMでは高集積化のだ、藺にメ
モリセルの面積を低減する必要がある。このだめに、第
2図に示すように電荷蓄積用のキャパシタがワード線3
の上に積層型に形成された構造が特公昭60−2784
に記載されている。この積層容量型メモリセルの面積を
小さくしてメモリセルの集積密度を向上させる上で1つ
のネックとなるのはMOSトランジスタの高濃度n膨拡
散層4とビット線電極10との接続方法である。従来構
造では第2図に示れるように、ビット線電極10が拡散
層4に直接、接しているために、拡散層上にコンタクト
孔が形成されるが、ビット線10とワード線3との短絡
を防ぐために、マスク合わせずれを考慮してコンタクト
孔11はワード線3より離さなければならず、メモリセ
ル面積低減の障害となっていた。特に、MOSトランジ
スタの耐圧を向上させるために、第3図に示すような低
濃度ドレイン(ライトリ ドープト ドレイン:Lig
htly Doped Drain 、以下LDDと略
記)構造を有するMoSトランジスタをメモリセルに用
いた場合には、コンタクト孔11がマスク合わせずれが
あっても低濃度ドレイン部13に接しないように、コン
タクト孔11をワード線であるゲート電極3からさらに
離さなければならず、メモリセル面積を低減することは
一層困難であった。
As dynamic MO8-RAM becomes highly integrated, it is necessary to reduce the area of memory cells. To avoid this, the charge storage capacitor is connected to the word line 3 as shown in FIG.
The structure formed in a laminated manner on top of the
It is described in. One bottleneck in reducing the area of this stacked capacitive memory cell and improving the integration density of the memory cell is the connection method between the high concentration n-swelled diffusion layer 4 of the MOS transistor and the bit line electrode 10. . In the conventional structure, as shown in FIG. 2, since the bit line electrode 10 is in direct contact with the diffusion layer 4, a contact hole is formed on the diffusion layer. In order to prevent short circuits, the contact hole 11 must be separated from the word line 3 in consideration of mask misalignment, which has been an obstacle to reducing the memory cell area. In particular, in order to improve the withstand voltage of MOS transistors, a lightly doped drain (Lig.
When a MoS transistor having a Doped Drain (hereinafter abbreviated as LDD) structure is used in a memory cell, the contact hole 11 is formed in such a way that the contact hole 11 does not come into contact with the low concentration drain portion 13 even if there is mask alignment misalignment. It was necessary to further distance the memory cell from the gate electrode 3, which is a word line, making it even more difficult to reduce the memory cell area.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のように、従来構造の積層容量型DRAMメモリセ
ルではデータ線とMOSトランジスタのソース・ドレイ
ン拡散層とのコンタクト孔構造がメモリセル微細化の上
で障害となっていた。
As described above, in the stacked capacitive DRAM memory cell having the conventional structure, the contact hole structure between the data line and the source/drain diffusion layer of the MOS transistor has been an obstacle in miniaturizing the memory cell.

本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決するために
、メモリセル内MOSトランジスタのコンタクト孔とゲ
ート電極との距離を縮め、メモリセル面積の低減とDR
AMの集積度を向上させることを目的としている。
An object of the present invention is to shorten the distance between the contact hole and the gate electrode of a MOS transistor in a memory cell, thereby reducing the memory cell area and improving DR.
The purpose is to improve the degree of integration of AM.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、本発明では積層容量型DR
AMメモリセルにおいて、ビット線が接触すべきMOS
トランジスタのソース・ドレイン拡散層上に、平坦化さ
れた多結晶シリコンをゲート電極に重なるように形成し
、かつ上記拡散層と多結晶シリコンとは自己整合的に接
触させ、ピット線のためのコンタクト孔は上記平坦化さ
れた多結晶シリコン層上に形成している。
In order to achieve the above object, the present invention provides a multilayer capacitor type DR.
In AM memory cells, MOS that the bit line should contact
Flattened polycrystalline silicon is formed on the source/drain diffusion layer of the transistor so as to overlap with the gate electrode, and the diffusion layer and the polycrystalline silicon are brought into contact with each other in a self-aligned manner to form a contact for a pit line. The hole is formed on the planarized polycrystalline silicon layer.

〔作用〕[Effect]

本発明ではメモリセルビット線のためのコンタクト孔を
ゲート電極に重なるように形成した平坦化された多結晶
シリコン上に設けているため、コンタクト孔がMOSト
ランジスタのゲート電極上に位置するように配置しても
、コンタクト孔が直接ゲート電極に接することはない。
In the present invention, since the contact hole for the memory cell bit line is provided on the flattened polycrystalline silicon formed so as to overlap the gate electrode, the contact hole is arranged so as to be located on the gate electrode of the MOS transistor. However, the contact hole never comes into direct contact with the gate electrode.

従って、メモリセルのワード線となっているゲート電極
とコンタクト孔とのマスク合わせ余裕をとる必要がなく
、メモリセル面積を大幅に低減することができ、DRA
Mの高集積化を達成することができる。さらに、ビット
線につながるMOSトランジスタのソース・ドレイン拡
散層の面積も大幅に低減できるので、接合リーク電流の
低減が可能になり、また、α線等によって発生した雑音
電荷の収集面積も低減し、ソフトエラー等の信頼度面で
の向上が図れる。さらに本発明による構造ではメモリセ
ルのスイッチングMoSトランジスタに低濃度ドレイン
構造を用いてもコンタクと孔が低濃度ドレイン部に直接
、接しないようにできるので、メモリセルの面積をふや
すことなく、MOSトランジスタの高耐圧化、高信頼化
を行なうことができる。
Therefore, there is no need to provide a margin for mask alignment between the gate electrode, which is the word line of the memory cell, and the contact hole, and the memory cell area can be significantly reduced.
It is possible to achieve high integration of M. Furthermore, the area of the source/drain diffusion layer of the MOS transistor connected to the bit line can be significantly reduced, making it possible to reduce junction leakage current, and also reducing the collection area of noise charges generated by alpha rays, etc. Reliability such as soft errors can be improved. Furthermore, in the structure according to the present invention, even if a lightly doped drain structure is used in the switching MoS transistor of the memory cell, contacts and holes can be prevented from coming into direct contact with the lightly doped drain part, so the MOS transistor can be connected without increasing the area of the memory cell. It is possible to achieve high voltage resistance and high reliability.

また、ビット線のためのコンタクトが、平坦化された多
結晶シリコン上に形成されているため、微細なコンタク
ト孔のプロセス加工が容易になり、さらに、コンタクト
孔部の金属ビット線の被覆性が大幅に改善し、電極配線
としての信頼性が向上する。
In addition, since the contacts for the bit lines are formed on flattened polycrystalline silicon, it is easy to process fine contact holes, and the coverage of the metal bit lines in the contact holes is improved. Significant improvement in reliability as electrode wiring.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の詳細な説明する。 The present invention will be explained in detail below.

第1図は本発明の第1の実施例を示すメモリセルの断面
構造図である。p形シリコン基板1上に10〜5Qnm
程度の薄いゲート絶縁膜12を介して、第1層目の多結
晶シリコンもしくはシリサイド、高融点金属、あるいは
それらの複合膜によりメモリセルのワード線となるゲー
ト電極3が形成されている。このゲート電極3は自己整
合的に形成されたSiO2等の絶縁膜14によって覆わ
れており、この絶縁膜14上に重なるように蓄積容量部
には多結晶シリコン6が形成されかつ、ビット線とのコ
ンタクト部には平坦化された多結晶シリコン6が形成さ
れている。この多結晶シリコン6.61はn形不鈍物が
高濃度添加されており、かつこれら多結晶シリコンはM
OSトランジスタのソース・ドレイン拡散層に接してい
る。第1図で右側と左側の多結晶シリコン6はメモリセ
ル蓄積容量の下部電極となっており、中央の多結晶シリ
コン61はビット線コンタクト部のための下敷層となっ
ている。
FIG. 1 is a cross-sectional structural diagram of a memory cell showing a first embodiment of the present invention. 10 to 5 Qnm on p-type silicon substrate 1
A gate electrode 3 serving as a word line of a memory cell is formed by a first layer of polycrystalline silicon or silicide, a high melting point metal, or a composite film thereof, with a gate insulating film 12 having a relatively thin thickness interposed therebetween. This gate electrode 3 is covered with an insulating film 14 such as SiO2 formed in a self-aligned manner, and polycrystalline silicon 6 is formed in the storage capacitor part so as to overlap with this insulating film 14, and is connected to the bit line. A flattened polycrystalline silicon 6 is formed in the contact portion. This polycrystalline silicon 6.61 has a high concentration of n-type dopant added, and these polycrystalline silicon
It is in contact with the source/drain diffusion layer of the OS transistor. The polycrystalline silicon 6 on the right and left sides of FIG. 1 serve as the lower electrodes of the memory cell storage capacitor, and the polycrystalline silicon 61 in the center serves as an underlying layer for the bit line contact portion.

蓄積容量部では上記多結晶シリコン6の上に厚さ5〜2
0nm程度の極薄絶縁膜7が形成され、さらにその上部
に多結晶シリコン8が上部電極として形成されている。
In the storage capacitor section, a layer with a thickness of 5 to 2
An extremely thin insulating film 7 of about 0 nm is formed, and polycrystalline silicon 8 is further formed as an upper electrode on top of the insulating film 7.

ビット線のコンタクト部では多結晶シリコン6]−上の
コンタクト孔がワード線であるゲート電極3の上にかか
るように形成されている。MOSトランジスタは低濃度
ドレイン構造となっており、多結晶シリコン6.61と
接するソース・ドレイン領域4,5が高濃度n膨頭域と
なっている。
In the contact portion of the bit line, a contact hole on the polycrystalline silicon 6] is formed so as to overlap the gate electrode 3, which is the word line. The MOS transistor has a low concentration drain structure, and the source/drain regions 4 and 5 in contact with the polycrystalline silicon 6 and 61 are high concentration n-bulk head regions.

第4図は比較のための従来技術によるメモリセルの平面
レイアウト図であり、第5図は本発明によるメモリセル
の平面レイアウト図である。これら2つの平面レイアウ
ト図で、ビット線のコンタクト孔11とワード線3との
レイアウト余裕をdとしてみる。従来技術ではコンタク
ト孔11とワード線3との間のマスク合わせずれを考慮
したレイアウト余裕dを第4図に示すように大きくとっ
ているが、本発明では第5図に示されているようにコン
タクト孔11とワード線3との間のレイアウト余裕はほ
ぼゼロであるため、従来メモリセルに比べ、メモリセル
面積を30〜50%も小さくできる。
FIG. 4 is a plan layout diagram of a memory cell according to the prior art for comparison, and FIG. 5 is a plan layout diagram of a memory cell according to the present invention. In these two plan layout diagrams, the layout margin between the bit line contact hole 11 and the word line 3 is assumed to be d. In the conventional technology, the layout margin d is set large as shown in FIG. 4 in consideration of the mask misalignment between the contact hole 11 and the word line 3, but in the present invention, as shown in FIG. Since the layout margin between the contact hole 11 and the word line 3 is almost zero, the memory cell area can be reduced by 30 to 50% compared to a conventional memory cell.

本発明の第2の実施側を第6図に示す。本実施例ではビ
ット線コンタクト部に形成した多結晶シリコン61上に
S i Ox等の絶縁膜15が50〜500nm程度形
成されており、その絶縁膜15が蓄積容量上部電極の多
結晶シリコン8をエツチングする際に多結晶シリコン6
1を保護している。
A second implementation of the invention is shown in FIG. In this embodiment, an insulating film 15 of SiOx or the like is formed to a thickness of about 50 to 500 nm on the polycrystalline silicon 61 formed in the bit line contact portion, and the insulating film 15 covers the polycrystalline silicon 8 of the storage capacitor upper electrode. When etching polycrystalline silicon 6
1 is protected.

これに対し、第1の実施例では多結晶シリコン8をエツ
チングする際には、多結晶シリコン61の上には蓄積容
量形成用の極薄絶縁膜7があるのみである。このため段
差部において多結晶シリコン8のエツチング残りが生じ
ないようにオーバエツチングする際には、多結晶シリコ
ン61上の極薄絶縁膜7が全てエツチングされてしまわ
ないように、エツチング選択比の高い高度なドライエツ
チング技術を用いる必要がある。これに対し、上述の本
実施例では第1の実施例で要求されるような高度なエツ
チング技術を用いなくともメモリセルが製造できる利点
を有している。なお、本実施例の製造プロセスは後述す
る。
In contrast, in the first embodiment, when polycrystalline silicon 8 is etched, only extremely thin insulating film 7 for forming storage capacitance is placed on polycrystalline silicon 61. For this reason, when over-etching the polycrystalline silicon 8 to avoid etching residue in the stepped portion, etching with a high etching selectivity is necessary to prevent the ultra-thin insulating film 7 on the polycrystalline silicon 61 from being completely etched. It is necessary to use advanced dry etching techniques. In contrast, the present embodiment described above has the advantage that memory cells can be manufactured without using the sophisticated etching technology required in the first embodiment. Note that the manufacturing process of this example will be described later.

本発明の第3の実施例を第7図に示す。本実施例ではビ
ット線コンタクト部11に第2層目の多結晶シリコン6
と同時に、第3層目の多結晶シリコン8を形成している
。このような構造とすることによりビット線コンタクト
孔11は第3層目の多結晶シリコン8によって埋められ
ているため、コンタクト孔の深さが第1の実施例と同等
にできる。従って、コンタクト孔部でのメタルやシリサ
イドによるビット線10の被覆性が改善され、信頼性と
生産歩留りを高められる。
A third embodiment of the invention is shown in FIG. In this embodiment, a second layer of polycrystalline silicon 6 is provided in the bit line contact portion 11.
At the same time, a third layer of polycrystalline silicon 8 is formed. With this structure, the bit line contact hole 11 is filled with the third layer of polycrystalline silicon 8, so the depth of the contact hole can be made equal to that of the first embodiment. Therefore, the coverage of the bit line 10 with metal or silicide in the contact hole portion is improved, and reliability and production yield are increased.

本発明の第4の実施例を第8図に示す。本実施例では多
結晶シリコン16,161は図示されているようにその
表面が両者とも平坦化されている。
A fourth embodiment of the invention is shown in FIG. In this embodiment, the surfaces of polycrystalline silicon 16 and 161 are both flattened as shown.

このような構造では第3層目の多結晶シリコン8の加工
時に下地が平坦化されいているため、リソグラフィやド
ライエツチングの微細加工が容易になるという利点を有
する。さらに、ビット線コンタクト孔11は平坦化され
た第2層目多結晶シリコン161上に形成されるのでコ
ンタクト孔の微細加工が容易になると同時に、コンタク
ト孔部のビット線電極の被覆性も改善され、製造歩留り
の向上に寄与する。なお、本実施例の製造プロセスにつ
いても後述する。
Such a structure has the advantage that fine processing by lithography or dry etching is facilitated because the base is flattened when the third layer of polycrystalline silicon 8 is processed. Furthermore, since the bit line contact hole 11 is formed on the flattened second layer polycrystalline silicon 161, microfabrication of the contact hole is facilitated, and at the same time, coverage of the bit line electrode in the contact hole is improved. , contributes to improving manufacturing yield. Note that the manufacturing process of this example will also be described later.

本発明の第5の実施例を第9図に示す。本実施例は積層
容量型のメモリセルではなく、シリコン基板表面に極薄
酸化膜7を形成したプレーナ型のメモリセルである。こ
のメモリセルにおいては第1層目の多結晶シリコン8が
蓄積容量のプレート電極となっており、第2層目の多結
晶シリコンもしくはシリサイド層と多結晶シリコンとの
複合膜3がワード線となっている。このメモリセルにお
いても、ビット線コンタクト孔11とゲート電極3との
距離を縮め、メモリセルの面積を低減するためには前記
実施例と同様にビット線コンタクト部に第3層目の多結
晶シリコン18を形成し、その上にコンタクト孔11を
設けるのがよい。
A fifth embodiment of the invention is shown in FIG. This embodiment is not a stacked capacitor type memory cell, but a planar type memory cell in which an extremely thin oxide film 7 is formed on the surface of a silicon substrate. In this memory cell, the first layer of polycrystalline silicon 8 serves as a storage capacitor plate electrode, and the second layer of polycrystalline silicon or a composite film 3 of a silicide layer and polycrystalline silicon serves as a word line. ing. In this memory cell as well, in order to shorten the distance between the bit line contact hole 11 and the gate electrode 3 and reduce the area of the memory cell, a third layer of polycrystalline silicon is added to the bit line contact portion as in the previous embodiment. It is preferable to form a contact hole 18 and provide a contact hole 11 thereon.

なお、この実施例の製造プロセスも後述する。The manufacturing process of this example will also be described later.

次に、本発明によるメモリセルの各製造方法について述
べる。第10図は第1の実施例の製造方法を示す製造工
程図である。まず、厚さ0.1〜1.0μm程度の厚い
フィールド酸化膜2.5〜50nmの薄いゲート酸化膜
12、第1層目の多結晶シリコンもしくはシリサイドや
高融点金属などによるゲート電極3を形成した後、リン
やヒ素などのn形不鈍物を1012〜1014(1)−
2イオン打ち込みし、n影領域13を形成する。その後
、化学気相法(CVD法)もしくは熱酸化法により厚さ
0.2−0.4μmのS i 02膜14でゲート電極
3を覆う。Si○2膜14はマスク合わせ工程を用いず
、自己整合的にゲート電極を覆っているためメモリセル
面積低減に寄与している。その後、シリコン基板表面に
約10〜20nmの簿い酸化膜22を形成した後、ゲー
ト電極を覆うSiO2膜14をマスクにリンやヒ素など
のn形不鈍物を1015〜1016an”イオン打ち込
みし、n影領域4.5を形成する。
Next, each method of manufacturing a memory cell according to the present invention will be described. FIG. 10 is a manufacturing process diagram showing the manufacturing method of the first embodiment. First, a thick field oxide film 12 with a thickness of about 0.1 to 1.0 μm, a thin gate oxide film 12 with a thickness of 2.5 to 50 nm, and a first layer gate electrode 3 made of polycrystalline silicon, silicide, high melting point metal, etc. are formed. After that, add n-type inert substances such as phosphorus and arsenic to 1012-1014(1)-
2 ions are implanted to form an n-shaded region 13. Thereafter, the gate electrode 3 is covered with an Si02 film 14 having a thickness of 0.2 to 0.4 μm using a chemical vapor deposition method (CVD method) or a thermal oxidation method. The Si○2 film 14 covers the gate electrode in a self-aligned manner without using a mask alignment process, and thus contributes to reducing the memory cell area. After that, after forming a thin oxide film 22 of about 10 to 20 nm on the surface of the silicon substrate, using the SiO2 film 14 covering the gate electrode as a mask, 1015 to 1016 an inch of n-type inert material such as phosphorus or arsenic is implanted. Form n shadow area 4.5.

次に、ビット線のコンタクト孔が形成されるソース・ド
レイン上のみ薄い絶縁膜22を除去し、その後、多結晶
シリコンをその表面が平坦化されるように化学気相法で
成長させ、もしくは表面が平坦化されるようにドライエ
ツチングによりエッチバックして、多結晶シリコン電極
6]、のパターンを形成する。なお、この多結晶シリコ
ン61にはリンやヒ素などのn形不鈍物を高濃度添加す
る(第10図A)。
Next, the thin insulating film 22 is removed only on the sources and drains where the bit line contact holes will be formed, and then polycrystalline silicon is grown by chemical vapor deposition so that the surface is flattened, or A polycrystalline silicon electrode 6] is etched back by dry etching so that it is flattened. Note that this polycrystalline silicon 61 is doped with n-type inert substances such as phosphorus and arsenic at a high concentration (FIG. 10A).

次に高濃度n形不鈍物を含む厚さ0.1〜0.5μmの
多結晶シリコン層6を形成する(第10図B)。ビット
線コンタクト部の多結晶シリコン61とシリコン基板n
十領域4との接触領域は第5図にハツチングで示した部
分であり、この領域は自己整合的に形成されたゲート電
極を覆う5iOz膜14とフィールド酸化膜2とで決ま
るため、マスク合わせ工程によらず、1μm以下の微小
面積にすることが可能であり、メモリセル面積の低減に
寄与している。
Next, a polycrystalline silicon layer 6 with a thickness of 0.1 to 0.5 μm containing a high concentration of n-type inert material is formed (FIG. 10B). Polycrystalline silicon 61 and silicon substrate n in the bit line contact area
The contact area with the 10 region 4 is the hatched area in FIG. 5, and since this area is determined by the 5iOz film 14 and the field oxide film 2 that cover the gate electrode formed in a self-aligned manner, the mask alignment process is necessary. Regardless of the size, the area can be reduced to 1 μm or less, contributing to a reduction in the memory cell area.

次に、ウェハー表面全面に厚さ5〜20nmの極薄絶縁
膜7を形成する。この絶縁膜7は化学気相法で堆積した
5iOz膜や5isNt膜、あるいは5isN4膜とS
iOx膜の複合膜、Ta205膜と5iOz膜の複合膜
、TazOs膜とSigNt膜との複合膜等を用いるこ
とができる。次に、上記極薄絶縁膜7を覆うように多結
晶シリコン8を蓄積容量の上部プレート電極として形成
する。多結晶シリコン8を形成後、多結晶シリコンの表
面を酸化することにより、多結晶シリコンと他の層との
層間耐圧を向上させたり、あるいは段差部における多結
晶シリコンのエツチング残りにょろり−ク電流の発生を
防ぐことも可能である(第10図C)。次に、PSG膜
等による表面保護膜9を形成し、コンタクト孔11を開
け、電極10を形成する (第10図D)。
Next, an extremely thin insulating film 7 with a thickness of 5 to 20 nm is formed over the entire surface of the wafer. This insulating film 7 is composed of a 5iOz film, a 5isNt film, or a 5isN4 film deposited by chemical vapor deposition.
A composite film of an iOx film, a composite film of a Ta205 film and a 5iOz film, a composite film of a TazOs film and a SigNt film, etc. can be used. Next, polycrystalline silicon 8 is formed as the upper plate electrode of the storage capacitor so as to cover the ultra-thin insulating film 7. After forming the polycrystalline silicon 8, by oxidizing the surface of the polycrystalline silicon, it is possible to improve the interlayer breakdown voltage between the polycrystalline silicon and other layers, or to reduce the leakage current caused by the etching of the polycrystalline silicon at the stepped portion. It is also possible to prevent the occurrence of (Fig. 10C). Next, a surface protection film 9 made of a PSG film or the like is formed, contact holes 11 are opened, and electrodes 10 are formed (FIG. 10D).

次に本発明の第3の実施例の製造プロセスを第11図に
示す。多結晶シリコン6.61を形成するところまでは
第10図に示した製造プロセスと同じである(第11図
A)。次に厚さ10〜20nm程度の薄い5iaNa膜
23をウェハ表面に化学気相法により堆積させ、さらに
その上部に厚さ50〜500nm程度のSiOx膜21
を化学気相法により堆積させ、パターンを形成する。こ
のSiO2膜21をビット線コンタクト部の多結晶シリ
コン61上にのみ残すため、他の領域の5ift膜21
はエツチングにより除去する必要がある。段差部におい
てもSiO2膜21をエツチングするにはふつ酸系のウ
ェットエツチングが好ましいが、下地の83. Ox膜
の削れを防ぐために5iOz膜21の下にはふつ酸系の
エツチング液に耐える5isNt膜23を形成している
(第11図B)。次に、Si○2膜21膜島1クにSi
8N4膜23をエツチングした後、ウェハー表面にキャ
パシタ用の5〜20nm程度の極薄絶縁膜7を形成する
。その後、多結晶シリコン8を厚さ100〜500nm
程度に形成する(第11図C)。多結晶シリコンのドラ
イエツチングでは多結晶シリコンを除去する領域の下地
にはSi○2膜21膜島1ため、ビット線コンタクト部
の多結晶シリコン61が削れるようなことなく、多結晶
シリコン8の微細加工を容易にしている。次に、PSG
膜等による表面保護膜9を形成し、コンタクト孔11を
開け、電極10を形成する(第11図D)。
Next, FIG. 11 shows a manufacturing process of a third embodiment of the present invention. The manufacturing process up to the step of forming polycrystalline silicon 6.61 is the same as that shown in FIG. 10 (FIG. 11A). Next, a thin 5iaNa film 23 with a thickness of about 10 to 20 nm is deposited on the wafer surface by chemical vapor deposition, and a SiOx film 23 with a thickness of about 50 to 500 nm is deposited on top of the 5iaNa film 23.
is deposited by chemical vapor deposition to form a pattern. In order to leave this SiO2 film 21 only on the polycrystalline silicon 61 in the bit line contact area, the 5ift film 21 in other areas
must be removed by etching. Hydrofluoric acid-based wet etching is preferable for etching the SiO2 film 21 even at step portions; In order to prevent the Ox film from being scratched, a 5isNt film 23 is formed under the 5iOz film 21, which is resistant to hydrofluoric acid etching solution (FIG. 11B). Next, Si○2 film 21 film island 1
After etching the 8N4 film 23, an extremely thin insulating film 7 of about 5 to 20 nm for a capacitor is formed on the wafer surface. After that, polycrystalline silicon 8 is deposited to a thickness of 100 to 500 nm.
(Fig. 11C). In the dry etching of polycrystalline silicon, since the Si○2 film 21 film island 1 is used as the base of the area where polycrystalline silicon is removed, the polycrystalline silicon 61 in the bit line contact area is not etched away, and the fine details of the polycrystalline silicon 8 are removed. Makes processing easier. Next, P.S.G.
A surface protection film 9 made of a film or the like is formed, a contact hole 11 is opened, and an electrode 10 is formed (FIG. 11D).

次に本発明の第4の実施例の製造プロセスについて第1
2図を用いて説明する。MOSトランジスタのソース・
ドレイン拡散層4,5を形成するところまでは第10図
Aと同じである。その後、厚さ0.5〜2μm程度の比
較的厚い多結晶シリコン24を化学気相法により堆積さ
せ、さらにその上部にホトレジスト膜25を厚さ1〜2
μm程度に形成する(第12図A)。次に、ホトレジス
ト膜を表面からエッチバックして、第2層目の多結晶シ
リコンの表面26を露出させる(第12図B)。次に第
2層目の多結晶シリコンをエッチバックして、ホトレジ
スト膜を除去することにより、第2層目多結晶シリコン
表面24′を平坦化する(第12図C)。なお、第2層
目の多結晶シリコン24を堆積させた段階で表面が平坦
になっているならば、ホトレジスト膜25の形成は不要
であり、多結晶シリコン層のみをエッチバックすればよ
い。次に、第2層目の多結晶シリコン24をパターニン
グして第12図りに示す形状を実現する。
Next, we will discuss the manufacturing process of the fourth embodiment of the present invention.
This will be explained using Figure 2. MOS transistor source
The steps up to the formation of drain diffusion layers 4 and 5 are the same as in FIG. 10A. After that, a relatively thick polycrystalline silicon 24 with a thickness of about 0.5 to 2 μm is deposited by chemical vapor deposition, and a photoresist film 25 is further applied on top of the polycrystalline silicon 24 with a thickness of 1 to 2 μm.
It is formed to a thickness of about μm (FIG. 12A). Next, the photoresist film is etched back from the surface to expose the surface 26 of the second layer of polycrystalline silicon (FIG. 12B). Next, the second layer polycrystalline silicon is etched back to remove the photoresist film, thereby flattening the second layer polycrystalline silicon surface 24' (FIG. 12C). Note that if the surface is flat when the second layer of polycrystalline silicon 24 is deposited, it is not necessary to form the photoresist film 25, and it is sufficient to etch back only the polycrystalline silicon layer. Next, the second layer of polycrystalline silicon 24 is patterned to realize the shape shown in Figure 12.

その後の工程は第10図に示した製造プロセスと同じで
ある。
The subsequent steps are the same as the manufacturing process shown in FIG.

次に、本発明の第5の実施例の製造プロセスを第13図
を用いて説明する。P形シリコン基板表面に1018〜
10”an−”の濃度を有するn影領域5、及び101
6−10 ”am−2の濃度を有するp影領域17、さ
らにシリコン基板表面にキャパシタ用の4〜20nmの
極薄酸化膜7を形成し、その上部には第1層多結晶シリ
コンによりプレート電極8を形成する(第13図A)。
Next, the manufacturing process of the fifth embodiment of the present invention will be explained using FIG. 13. 1018~ on the surface of P type silicon substrate
n shadow areas 5 and 101 with a density of 10"an-"
6-10 A p shadow region 17 having a concentration of am-2 and an ultra-thin oxide film 7 of 4 to 20 nm for a capacitor are formed on the surface of the silicon substrate, and a plate electrode is formed on the top by the first layer of polycrystalline silicon. 8 (Fig. 13A).

次に、厚さ10〜50nm程度のゲート絶縁膜12を形
成し、その後、多結晶シリコンもしくは多結晶シリコン
とシリサイドとの複合膜によりワード線3を形成する。
Next, a gate insulating film 12 having a thickness of approximately 10 to 50 nm is formed, and then word lines 3 are formed using polycrystalline silicon or a composite film of polycrystalline silicon and silicide.

さらに化学気相法により堆積させた200〜500nm
のSiOx膜をエッチバックしてゲート電極12を囲う
絶縁膜14を形成する。なお、低濃度ドレイン構造形成
のため、低濃度n影領域13はゲート電極をマスクにし
てドーピングし、高濃度n影領域4は絶縁膜14をマス
クにドーピングする(第13図B)。次に、ビット線コ
ンタクト部のSi基板表面を露出させ、第3層目の多結
晶シリコンまたはシリサイドや高融点金属またはそれら
の複合膜によりビット線コンタクト部の導電層18を形
成する(第13図C)。次に、PSG膜により表面保護
膜9を形成し、コンタクト孔11を開け、ビット線電極
10を形成する(第13図D)。
Furthermore, 200-500 nm was deposited by chemical vapor deposition method.
The SiOx film is etched back to form an insulating film 14 surrounding the gate electrode 12. In order to form a low concentration drain structure, the low concentration n shadow region 13 is doped using the gate electrode as a mask, and the high concentration n shadow region 4 is doped using the insulating film 14 as a mask (FIG. 13B). Next, the surface of the Si substrate in the bit line contact area is exposed, and a conductive layer 18 in the bit line contact area is formed using a third layer of polycrystalline silicon, silicide, high melting point metal, or a composite film thereof (see FIG. 13). C). Next, a surface protection film 9 is formed using a PSG film, a contact hole 11 is opened, and a bit line electrode 10 is formed (FIG. 13D).

第14図に第6の実施例を示す。本実施例ではビット線
101は多結晶シリコン、又は多結晶シリコンとシリサ
イド層の複合膜で形成されており、かつ、このビット線
そのものが、ビット線コンタクト部11を平坦化してい
る。このような構造に   −より前記実施例の構造よ
りもさらに簡単化され、製造歩留りの向上に寄与する。
FIG. 14 shows a sixth embodiment. In this embodiment, the bit line 101 is formed of polycrystalline silicon or a composite film of polycrystalline silicon and a silicide layer, and this bit line itself flattens the bit line contact portion 11. This structure is simpler than the structure of the embodiment described above, and contributes to an improvement in manufacturing yield.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明によれば積層容量型DRAM
メモリセルにおいて、ビット線コンタクト孔とゲート電
極とのマスク合わせ余裕を取る必要がなくなって、メモ
リセル面積を同一の微細加工寸法を有する従来メモリセ
ル面積の50〜70%に低減でき、DRAMの高集積密
度化、大容量化を図ることができる。さらに、ビット線
のためのコンタク1−が平坦化された領域に形成されて
いるため、コンタクト孔の微細加工が容易になり、また
、金属ピッ1−線のコンタクト孔部での被覆性が大幅に
向上するので、製造歩留りや信頼性が向上する。また、
自己整合構造が雑音電荷の収集面積を従来メモリセルの
数分の−に低減するので、α線よって引き起こされるソ
フトエラーや接合リーク電流により決まるリフレッシュ
特性も桁のオーダで従来構造より改善できる。さらに、
メモリセル面積をふやすことなく、MOSトランジスタ
の高耐圧、高信頼度化を行なうことができる。
As described above, according to the present invention, the stacked capacitance type DRAM
In memory cells, it is no longer necessary to provide a margin for mask alignment between bit line contact holes and gate electrodes, and the memory cell area can be reduced to 50 to 70% of the area of conventional memory cells with the same microfabrication dimensions, allowing for higher DRAMs. It is possible to achieve higher integration density and larger capacity. Furthermore, since the contact 1- for the bit line is formed in a flattened area, fine machining of the contact hole is facilitated, and the coverage of the metal pin 1- line at the contact hole is greatly improved. This improves manufacturing yield and reliability. Also,
Since the self-aligned structure reduces the noise charge collection area to a fraction of that of a conventional memory cell, refresh characteristics determined by soft errors caused by alpha rays and junction leakage current can also be improved by an order of magnitude over the conventional structure. moreover,
It is possible to improve the breakdown voltage and reliability of a MOS transistor without increasing the memory cell area.

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

第1図は本発明の第一実施例の縦断面図、第2図、第3
図は従来構造の縦断面図、第4図は従来構造の平面図、
第5図は本発明の一実施例の平面図、第6図は本発明の
第二実施例の縦断面図、第7図は本発明の第三実施例の
縦断面図、第8図は本発明の第四実施例の縦断面図、第
9図は本発明の第五実施例の縦断面図、第10図、第1
1図。 第12図、第13図はそれぞれ本発明の第一、第二、第
三、第四、第五実施例の製造プロセスを示す工程図、第
14図は本発明のさらに他の実施例の縦断面図である。 1.17・・・p影領域、4,5.13・・n影領域、
2.7,9,12,14,15,22.23・・・絶縁
膜、3・・・ワード線、6,61,8,16,161゜
18.24.24’ 、26・・・多結晶シリコン、1
0・・・データ線、11・・・コンタクト孔、25゜2
5′・・・ホトレジスト。
FIG. 1 is a vertical sectional view of the first embodiment of the present invention, FIG.
The figure is a vertical cross-sectional view of the conventional structure, and Figure 4 is a plan view of the conventional structure.
FIG. 5 is a plan view of one embodiment of the present invention, FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the invention, FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a third embodiment of the invention, and FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a third embodiment of the invention. FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of the fourth embodiment of the present invention, FIG. 10 is a vertical cross-sectional view of the fifth embodiment of the present invention, and FIG.
Figure 1. FIG. 12 and FIG. 13 are process diagrams showing the manufacturing process of the first, second, third, fourth, and fifth embodiments of the present invention, respectively, and FIG. 14 is a longitudinal cross-section of still another embodiment of the present invention. It is a front view. 1.17...p shadow area, 4,5.13...n shadow area,
2.7, 9, 12, 14, 15, 22.23...Insulating film, 3...Word line, 6,61,8,16,161°18.24.24', 26...Multiple crystalline silicon, 1
0...Data line, 11...Contact hole, 25゜2
5'...Photoresist.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1導電形を有する半導体基板の、素子分離用の厚
い絶縁膜で区分された表面領域に、所望の間隔をもつて
形成された第2導電形を有する複数の不純物添加領域お
よび所望の該不純物添加領域間の上記半導体基板上に第
1の絶縁膜を介して形成された第1の導電膜からなるゲ
ート電極をそなえた絶縁ゲート電界効果トランジスタと
、上記ゲート電極の上部と側部に形成された第2の絶縁
膜と、上記ゲート電極上の上記第2の絶縁膜上から上記
不純物添加領域の表面を経て上記厚い絶縁膜上へ延びる
第2の導電膜および該第2の導電膜上に積層して形成さ
れた第3の絶縁膜と第3の導電膜から構成された記憶容
量と、隣接する二つのメモリセル間に形成された上記不
純物添加領域と上記第2の絶縁膜と上記厚い絶縁膜とに
よつて規定される開孔部を介して電気的に接続され、か
つ、上記第2の絶縁膜上にその一部が重なり、その表面
が平坦化された第4の導電膜と、該第4の導電膜と電気
的に接続され、上記第3の導電膜上に形成された第4の
絶縁膜上に延びる第5の導電膜をそなえたことを特徴と
する半導体メモリ。 2、積層容量型DRAMメモリセルにおいて、ビット線
コンタクト孔部に平坦化されたポリシリコンを形成する
ことにより、コンタクト孔をワード線に対して自己整合
的に構成したことを特徴とする半導体メモリ。
[Claims] 1. A plurality of semiconductor substrates having a second conductivity type formed at desired intervals in a surface region of a semiconductor substrate having a first conductivity type divided by a thick insulating film for element isolation. An insulated gate field effect transistor comprising a gate electrode made of an impurity doped region and a first conductive film formed on the semiconductor substrate between the desired impurity doped regions via a first insulating film; and the gate electrode. a second insulating film formed on the top and sides of the gate electrode; a second conductive film extending from the second insulating film on the gate electrode to the thick insulating film through the surface of the impurity doped region; a storage capacitor composed of a third insulating film and a third conductive film stacked on the second conductive film; the impurity doped region formed between two adjacent memory cells; The second insulating film and the thick insulating film are electrically connected to each other through an opening defined by the thick insulating film, and a portion of the second insulating film overlaps with the second insulating film, and the surface thereof is planarized. and a fifth conductive film electrically connected to the fourth conductive film and extending over a fourth insulating film formed on the third conductive film. A semiconductor memory characterized by 2. A semiconductor memory characterized in that, in a stacked capacitive DRAM memory cell, the contact hole is configured in a self-aligned manner with respect to the word line by forming flattened polysilicon in the bit line contact hole portion.
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