KR20000062252A - Semiconductor memory device and method for manufacturing the same - Google Patents

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도시아끼 야마나까
신이찌로 기무라
히데유끼 마쯔오까
도모노리 세끼구찌
다께시 사까따
기요오 이또
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가나이 쓰토무
가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

반도체 기체의 활성 영역 상 혹은 게이트 전극 상에 티탄 나이트라이드로 이루어지는 플러그 전극(11)을 설치하고, 적층하여 형성되어 있는 커패시터의 축적 전극(15)의 개구부를 축소하며, 배선 전극(13)의 선폭을 축소함으로써, 축적 전극(15)의 접속 부분에서 배선 전극(11)과의 여유를 확보하고, 메모리 셀의 소요 면적을 축소한다. 또한, 주변 회로의 CMISFET부나 스태틱 RAM의 메모리 셀에서도 상기 플러그 전극을 공통으로 이용하여, 각각의 레이아웃을 컴팩트하게 한다.A plug electrode 11 made of titanium nitride is provided on the active region or the gate electrode of the semiconductor substrate, the opening of the accumulation electrode 15 of the capacitor formed by stacking is reduced, and the line width of the wiring electrode 13 is reduced. By reducing the size, the margin with the wiring electrode 11 is secured at the connecting portion of the storage electrode 15, and the required area of the memory cell is reduced. In addition, the plug electrodes are commonly used in the CMISFET section of the peripheral circuit and the memory cell of the static RAM to make each layout compact.

Description

반도체 기억 장치 및 그 제조 방법{SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Semiconductor memory device and manufacturing method therefor {SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

예를 들면, 다이내믹 랜덤 액세스 메모리(이하, 다이내믹 RAM이라 한다)는 정보를 기억하는 전하 축적용 커패시터 및 그 커패시터에 기록 판독용 스위치 트랜지스터를 접속한 메모리 셀을 단위로 한 것이다. 이와 같이 하나의 메모리 셀의 구성 소자수가 적기 때문에 대용량을 필요로 하는 컴퓨터 기기의 주기억 장치로서 일반적으로 널리 이용되고 있다.For example, a dynamic random access memory (hereinafter referred to as a dynamic RAM) is a unit of a charge storage capacitor for storing information and a memory cell in which a write read switch transistor is connected to the capacitor. As such, since the number of elements of one memory cell is small, it is generally widely used as a main memory device of a computer device requiring a large capacity.

이러한 다이내믹 RAM의 기억 용량을 늘리기 위해서는, 메모리 셀 면적을 미세화하여 메모리 셀의 집적도를 향상할 필요가 있다.In order to increase the storage capacity of such a dynamic RAM, it is necessary to miniaturize the memory cell area to improve the density of the memory cells.

그러나, 이러한 과정에서, 메모리 셀 면적의 축소에 따라 메모리 셀의 전하 축적용 커패시터의 유효 면적이 저하하여 축적 용량이 저하함으로써 S/N비의 저하나 α선 조사에 의해 생기는, 메모리 셀의 정보가 반전한다고 하는 소위 소프트 에러 현상이 나타나서 신뢰성에 큰 문제가 되어 있다.In this process, however, as the area of the memory cell decreases, the effective area of the charge storage capacitor of the memory cell decreases, and the storage capacity decreases, so that the information of the memory cell generated by the decrease of the S / N ratio or the α-ray irradiation is generated. A so-called soft error phenomenon, called inversion, appears, which is a big problem in reliability.

이 때문에, 메모리 셀 점유 면적을 크게 하지 않고 큰 축적 용량이 얻어지는 메모리 셀 구조로서 지금까지 몇가지가 고안되었다. 그 하나로 왕관(크라운)형의 커패시터와 같이 용량 전극에 수직면을 이용한 입체적인 커패시터로 이루어지는 적층(스택)형 커패시터를 갖는 메모리 셀이 있다. 이 종류의 메모리 셀은, 예를 들면 특개소 62-48062호 공보 및 특개소 62-128168호 공보에 개시되어 있다.For this reason, several methods have been devised so far as a memory cell structure in which a large storage capacity is obtained without increasing the memory cell occupation area. One of them is a memory cell having a stacked (stacked) capacitor consisting of a three-dimensional capacitor using a vertical surface with a capacitor electrode, such as a crown-type capacitor. Memory cells of this kind are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-48062 and 62-128168.

또한, 1기가비트의 다이내믹 RAM의 메모리 셀은 IEEE Int., Electron Devices Meeting, Technical Digest, pp. 927-929, Dec. (1994)에 설명되어 있다.In addition, memory cells of 1 Gigabit dynamic RAM are described in IEEE Int., Electron Devices Meeting, Technical Digest, pp. 927-929, Dec. (1994).

상기한 문헌에 개시되어 있는 메모리 셀 구조로부터 발명자 등에 의해서 생각된 다이내믹 RAM을 도 45에 도시한다. 이하, 도 45를 이용하여 그 다이내믹 RAM의 구성과 그 문제점을 설명한다.45 shows a dynamic RAM considered by the inventors and the like from the memory cell structure disclosed in the above-mentioned document. Hereinafter, the configuration of the dynamic RAM and its problems will be described with reference to FIG.

도 45에서 메모리 셀의 스위치용 트랜지스터(이하, 가장 일반적인 MISFET를 이용한다)는 게이트 절연막(403), 게이트 전극(404) 및 소스 혹은 드레인이 되는 고농도 n형 불순물 영역(407, 408)으로 이루어진다. 고농도 n형 불순물 영역(407, 408)에는 실리콘 산화막(409)을 관통하는 다결정 실리콘 플러그(410)이 형성되어 있다. 또한 다결정 실리콘 플러그(410) 상의 절연막(412)에는 개구부가 설치되고 있으며, 상기 다결정 실리콘 플러그(410)를 통하여 절연막(412) 상에 형성된 데이타선(배선 전극; 413)이 고농도 n형 불순물 영역(407)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 데이타선(배선 전극; 413)과 워드선(게이트 전극; 404)의 간극에서 고농도 n형 불순물 영역(408) 상에 형성된 다결정 실리콘 플러그(410) 상의 절연막(412)과, 상기 절연막(412) 상의 실리콘 산화막(414)에는 공통의 개구부가 설치되고 있으며, 상기 개구부와 상기 다결정 실리콘 플러그(410)를 통하여 상기 다결정 실리콘으로 형성된 왕관형 커패시터의 축적 전극(415)이 고농도 n형 불순물 영역(408)에 전기적으로 접속되어 있다.In Fig. 45, the switching transistor of the memory cell (hereinafter, the most common MISFET is used) is composed of a gate insulating film 403, a gate electrode 404, and high concentration n-type impurity regions 407 and 408 serving as a source or a drain. Polycrystalline silicon plugs 410 penetrating the silicon oxide film 409 are formed in the high concentration n-type impurity regions 407 and 408. In addition, an opening is formed in the insulating film 412 on the polycrystalline silicon plug 410, and the data line (wiring electrode) 413 formed on the insulating film 412 through the polycrystalline silicon plug 410 has a high concentration n-type impurity region ( 407 is electrically connected. The insulating film 412 on the polycrystalline silicon plug 410 formed on the high concentration n-type impurity region 408 in the gap between the data line (wiring electrode) 413 and the word line (gate electrode) 404, and the insulating film 412. A common opening is formed in the silicon oxide film 414 on the upper surface of the silicon oxide film 414, and the storage electrode 415 of the crown capacitor formed of the polycrystalline silicon through the opening and the polycrystalline silicon plug 410 has a high concentration n-type impurity region 408. Is electrically connected).

또한, 상기 축적 전극(415) 상에는 커패시터 유전체막(416)이 퇴적되며, 그 상부에는 플레이트 전극(417)이 설치되어 있다. 또한, 메모리 셀 상의 실리콘 산화막(418) 상에는 알루미늄 배선(419)이 형성되어 셀 선택선이나 워드 모선으로서 이용되고 있다.In addition, a capacitor dielectric film 416 is deposited on the storage electrode 415, and a plate electrode 417 is provided thereon. An aluminum wiring 419 is formed on the silicon oxide film 418 on the memory cell, and is used as a cell selection line or word bus.

그런데, 상기한 바와 같은 데이타선의 상부에 커패시터를 설치한 구조의 메모리 셀에서, 특히 고집적용 메모리 셀에서는 데이타선(배선 전극; 413)과 커패시터 전극(415)의 접속부가 매우 접근하여 배치되게 된다. 그 때문에, 제조시의 마스크 정렬 시프트나, 절연막(414)에 개구부를 형성하기 위한 건식 에칭에서의 치수 시프트(사이드에칭)에 의해, 데이타선과 커패시터 전극 간의 전기적인 절연을 충분하게 확보하는 것이 곤란해진다. 또한, 데이타선과 절연막(412)의 개구부와의 중복 부분에 대해서도 데이타선이 개구부를 충분히 덮을 만큼의 여유를 확보하는 것이 곤란하게 되어 마스크 정렬 시프트나 건식 에칭시의 치수 시프트(사이드 에칭)에 의해서, 데이타선이 되는 배선 전극(413)의 건식 에칭으로 상기 개구부에서 다결정 실리콘 플러그(410)가 노출하고, 다결정 실리콘 플러그가 깊게 에칭되어 버린다고 하는 문제가 생긴다.However, in a memory cell having a capacitor provided on the data line as described above, particularly in a highly integrated memory cell, the connection portion of the data line (wiring electrode) 413 and the capacitor electrode 415 is disposed very close to each other. Therefore, it is difficult to ensure sufficient electrical insulation between the data line and the capacitor electrode by the mask alignment shift during manufacture and the dimensional shift (side etching) in the dry etching for forming the openings in the insulating film 414. . In addition, it is difficult to secure a margin enough for the data lines to cover the openings even in the overlapping portions of the data lines with the openings of the insulating film 412. As a result of the mask alignment shift or the dimensional shift during dry etching (side etching), The dry etching of the wiring electrode 413 serving as the data line causes a problem that the polycrystalline silicon plug 410 is exposed in the opening, and the polycrystalline silicon plug is deeply etched.

또한, 센스 증폭기 등 메모리 셀 어레이에 직접 접속되어 있는 주변 회로도 메모리 셀과 동일 혹은 그 2배의 반복 피치로 배치할 필요가 있으며, 상기한 바와 같은 면적이 작은 고집적용 메모리에서는 센스 증폭기 등의 직접 주변 회로의 점유 면적도 축소할 필요가 있었다. 그러나, 주변 회로에서도 주변 회로를 구성하는 MISFET의 점유 면적을 축소하고, 그리고 배선의 밀도를 높이기 위해서는 상기한 메모리 셀과 마찬가지의 문제가 있었다.In addition, the peripheral circuits directly connected to the memory cell array, such as the sense amplifier, also need to be arranged at the same or twice the repetition pitch as the memory cells. The area occupied by the circuits also needed to be reduced. However, also in the peripheral circuit, there is a problem similar to the above-described memory cell in order to reduce the occupied area of the MISFET constituting the peripheral circuit and to increase the density of the wiring.

또한, 상기 메모리 셀에는 높이가 높은 입체적인 커패시터가 이용되고 있기 때문에, 메모리 셀 부분과 주변 회로 부분에 생기는 큰 표고차를 평탄화하면 주변 회로 부분의 접촉 홀의 깊이가 깊어져 주변 회로의 배선이 단선된다고 하는 문제가 생긴다.In addition, since a three-dimensional capacitor having a high height is used for the memory cell, when the large elevation difference generated in the memory cell portion and the peripheral circuit portion is flattened, the contact hole in the peripheral circuit portion becomes deep and the wiring of the peripheral circuit is disconnected. Occurs.

이 문제를 해결하기 위해서는, 주변 회로의 접촉 부분에도 상기 메모리 셀과 동일한 다결정 실리콘 플러그를 이용하는 것이 효과적이다. 종래, 상기 다결정 실리콘 플러그의 형성에는 도핑된 폴리실리콘이 이용되고 있으며, 단일 도전형의 트랜지스터로 이루어지는 메모리 셀에는 상기 도핑된 폴리실리콘에 의한 다결정 실리콘 플러그를 이용할 수 있었다.In order to solve this problem, it is effective to use the same polycrystalline silicon plug as the memory cell for the contact portion of the peripheral circuit. Conventionally, doped polysilicon is used to form the polycrystalline silicon plug, and a polycrystalline silicon plug made of the doped polysilicon may be used for a memory cell formed of a single conductive transistor.

그러나, 일반적으로 다른 도전형의 트랜지스터가 이용되고 있는 주변 회로에는 단일 도전형이 도핑된 폴리실리콘을 이용한 다결정 실리콘 플러그를 적용할 수 없으며 주변 회로의 면적을 축소하는 것은 곤란하였다.However, in general, a polycrystalline silicon plug using polysilicon doped with a single conductivity type cannot be applied to a peripheral circuit in which another conductivity type transistor is used, and it is difficult to reduce the area of the peripheral circuit.

한편, 상기한 바와 같은 플러그 재료로서는 화학 기상 성장(CVD)법으로 퇴적한 텅스텐도 알려져 있으며, 이 경우에는 텅스텐이 불순물의 확산 배리어가 되기 때문에 다른 도전형의 주변 회로에 이용할 수 있지만, 텅스텐은 내열성이 낮고, 600℃ 이상의 열처리에 의해 실리콘과 반응한다고 하는 문제가 분명해졌다.On the other hand, as the plug material described above, tungsten deposited by chemical vapor deposition (CVD) is also known. In this case, since tungsten serves as a diffusion barrier for impurities, it can be used for peripheral circuits of other conductive types, but tungsten is heat resistant. The problem of this low and heat-reacting with silicon by 600 degreeC or more became clear.

또한, 실리콘 기판 주면에 형성된 다른 도전형의 트랜지스터로 이루어지는 스태틱형 랜덤 액세스 메모리(이하, 스태틱 RAM이라 한다) 셀에서도 로컬 배선 기술에 의해 메모리 셀 면적을 축소할 수 있었지만, 동종의 기술에서는 주변 회로의 배선층을 구축하는데까지는 도달하지 않았다.In addition, even in a static random access memory cell (hereinafter, referred to as a static RAM) cell composed of other conductive transistors formed on the main surface of a silicon substrate, the memory cell area can be reduced by the local wiring technique. It did not reach until the wiring layer was constructed.

또한, 고밀도의 다이내믹 RAM을 코어로 한 논리 혼재 시스템 LSI(반도체 집적 회로 장치)에서는 메모리 셀 부분과 논리 부분을 가능한 한 공통화하는 것이 필수이다.In addition, in a logic mixed system LSI (semiconductor integrated circuit device) using a high-density dynamic RAM as a core, it is essential to make the memory cell portion and the logic portion as common as possible.

본 발명은 반도체 기억 장치 예를 들면, 고집적화에 적합한 입체 구조의 커패시터를 갖는 다이내믹 랜덤 액세스 메모리 혹은 스태틱 랜덤 액세스 메모리, 그리고 이들 메모리를 코어로 한 논리 혼재 시스템 LSI에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, for example, a dynamic random access memory or a static random access memory having a three-dimensional capacitor suitable for high integration, and a logical mixed system LSI including these memories as a core.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 반도체 기억 장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a semiconductor memory device of the first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시예의 반도체 기억 장치의 평면도.Fig. 2 is a plan view of the semiconductor memory device of the first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1 실시예의 반도체 기억 장치의 등가 회로도.Fig. 3 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device of the first embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시예의 반도체 기억 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.4 to 10 are cross-sectional views for explaining the manufacturing steps of the semiconductor memory device of the first embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 제2 실시예의 반도체 기억 장치의 단면도.Fig. 11 is a sectional view of the semiconductor memory device of the second embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 제2 실시예의 반도체 기억 장치의 단면도.Fig. 12 is a sectional view of a semiconductor memory device of the second embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 제3 실시예의 반도체 기억 장치의 단면도.Fig. 13 is a sectional view of the semiconductor memory device of the third embodiment of the present invention.

도 14 내지 도 17은 본 발명의 제3 실시예의 반도체 기억 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.14 to 17 are cross-sectional views for explaining the manufacturing steps of the semiconductor memory device of the third embodiment of the present invention.

도 18은 본 발명의 제4 실시예의 반도체 기억 장치의 단면도.Fig. 18 is a sectional view of the semiconductor memory device of the fourth embodiment of the present invention.

도 19 내지 도 24는 본 발명의 제4 실시예의 반도체 기억 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.19 to 24 are cross-sectional views for explaining the manufacturing steps of the semiconductor memory device of the fourth embodiment of the present invention.

도 25는 본 발명의 제5 실시예의 반도체 기억 장치의 단면도.Fig. 25 is a sectional view of a semiconductor memory device according to the fifth embodiment of the present invention.

도 26 내지 도 31은 본 발명의 제5 실시예의 반도체 기억 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.26 to 31 are cross-sectional views for explaining the manufacturing steps of the semiconductor memory device of the fifth embodiment of the present invention.

도 32는 본 발명의 제6 실시예의 반도체 기억 장치의 등가 회로도.32 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor memory device of a sixth embodiment of the present invention;

도 33은 본 발명의 제6 실시예의 반도체 기억 장치의 평면도.Fig. 33 is a plan view of a semiconductor memory device of the sixth embodiment of the present invention.

도 34는 본 발명의 제6 실시예의 반도체 기억 장치의 평면도.Fig. 34 is a plan view of a semiconductor memory device according to the sixth embodiment of the present invention.

도 35는 본 발명의 제6 실시예의 반도체 기억 장치의 단면도.Fig. 35 is a sectional view of the semiconductor memory device of the sixth embodiment of the present invention.

도 36은 본 발명의 제7 실시예의 반도체 기억 장치의 평면도.Fig. 36 is a plan view of a semiconductor memory device of the seventh embodiment of the present invention.

도 37은 본 발명의 제7 실시예의 반도체 기억 장치의 평면도.Fig. 37 is a plan view of a semiconductor memory device of the seventh embodiment of the present invention.

도 38은 본 발명의 제7 실시예의 반도체 기억 장치의 단면도.38 is a cross sectional view of a semiconductor memory device according to the seventh embodiment of the present invention;

도 39는 본 발명의 제8 실시예의 반도체 기억 장치의 평면도.39 is a plan view of a semiconductor memory device of Embodiment 8 of the present invention;

도 40은 본 발명의 제8 실시예의 반도체 기억 장치의 단면도.Fig. 40 is a sectional view of a semiconductor memory device according to the eighth embodiment of the present invention.

도 41은 본 발명의 제9 실시예의 반도체 기억 장치의 평면도.Fig. 41 is a plan view of a semiconductor memory device of the ninth embodiment of the present invention.

도 42는 본 발명의 제9 실시예의 반도체 기억 장치의 평면도.Fig. 42 is a plan view of a semiconductor memory device of the ninth embodiment of the present invention.

도 43은 본 발명에 앞서서 본 발명에 의해서 생각된 반도체 기억 장치 단면도.43 is a cross sectional view of a semiconductor memory device considered in accordance with the present invention prior to the present invention.

도 44는 본 발명의 제1 실시예의 반도체 기억 장치의 단면도.Fig. 44 is a sectional view of the semiconductor memory device of the first embodiment of the present invention.

도 45는 본 발명의 제1 실시예의 반도체 기억 장치의 단면도.45 is a cross sectional view of a semiconductor memory device of the first embodiment of the present invention;

본 발명의 하나의 목적은, 메모리 셀 및 그 주변 회로를 포함하여, 고집적도및 고신뢰성을 갖는 반도체 기억 장치를 제공하는 것에 있다.One object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having high integration and high reliability, including a memory cell and a peripheral circuit thereof.

본 발명의 다른 목적은, 메모리 셀 및 센스 증폭기나 논리 회로를 구성하는 상보형 트랜지스터를 포함하여, 고집적도 및 고신뢰성을 갖는 반도체 기억 장치를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having high integration and high reliability, including a memory cell and a complementary transistor constituting a sense amplifier or a logic circuit.

본 발명의 다른 목적은, 고밀도이고, 축적 용량의 증대를 도모한 스태틱 커패시터를 갖는 다이내믹 RAM을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a dynamic RAM having a high-density, static capacitor which can increase the storage capacity.

본 발명의 또 다른 목적은, 메모리 셀 면적의 축소를 도모한 스태틱 RAM을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a static RAM which can reduce the memory cell area.

본 발명은 제조 공정의 간략화에 의해 비용 저감을 도모할 수 있는 반도체 기억 장치를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of reducing costs by simplifying the manufacturing process.

본 발명에 따르면, 메모리 셀 및 그 주변 회로를 갖는 반도체 기억 장치에서 반도체 기판 주면에 이들 메모리 셀 및 그 주변 회로를 구성하는 트랜지스터가 설치되며, 이들 트랜지스터 상에 제1 절연막이 설치되며, 상기 제1 절연막을 관통하는 피복성이 좋은 티탄 니트라이드(nitride)로 이루어지는 제1 도체(플러그 전극)가 복수 설치되며, 상기 제1 절연막의 주면에 제1 배선이 설치되며, 상기 제1 배선과 상기 트랜지스터를 상기 제1 도체를 이용하여 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.According to the present invention, in a semiconductor memory device having a memory cell and its peripheral circuits, transistors constituting these memory cells and their peripheral circuits are provided on a main surface of the semiconductor substrate, and a first insulating film is provided on these transistors. A plurality of first conductors (plug electrodes) made of titanium nitride having good covering property penetrating through the insulating film are provided, and a first wiring is provided on a main surface of the first insulating film, and the first wiring and the transistor are connected to each other. It connects using said 1st conductor, It is characterized by the above-mentioned.

본 발명에 따르면, 메모리 셀 영역 내에서, 제1 절연막 상의 제2 절연막 주면에 형성된 커패시터와 트랜지스터를, 상기 제1 도체와 상기 제2 절연막을 관통하도록 설치된 제2 도체를 이용하여 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.According to the present invention, a capacitor and a transistor formed on a main surface of a second insulating film on a first insulating film in a memory cell region are connected by using a second conductor provided to penetrate the first conductor and the second insulating film. It is to be done.

본 발명에 따르면, 상기 제1 도체의 원주 부분의 직경보다 상기 제2 도체의 원주 부분의 직경을 작게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.According to the present invention, the diameter of the circumferential portion of the second conductor is smaller than that of the circumferential portion of the first conductor.

또한 본 발명에 따르면, 상기 제1 배선의 선폭을 상기 제1 도체의 원주 부분의 직경보다 가늘게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.According to the present invention, the line width of the first wiring is made thinner than the diameter of the circumferential portion of the first conductor.

그리고, 또한 본 발명에 따르면, 상보형 트랜지스터를 구성하는 n 채널의 트랜지스터와 p 채널의 트랜지스터는 상기 제1 도체를 통하여 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.Further, according to the present invention, the n-channel transistor and the p-channel transistor constituting the complementary transistor are electrically connected through the first conductor.

본 발명에 따르면, 티탄 니트라이드로 이루어지는 제1 도체는, 상기 제1 배선에 적절한 재료를 이용함으로써, 양자의 에칭 비의 차이를 효과적으로 이용할 수 있기 때문에, 제1 배선의 건식 에칭의 에칭 스토퍼로서 유효하게 작용한다.According to the present invention, the first conductor made of titanium nitride is effective as an etching stopper for dry etching of the first wiring because the difference in the etching ratio of both can be effectively utilized by using a material suitable for the first wiring. It works.

따라서, 상기 제1 도체에 접속하는 제1 배선이, 제1 절연막 주면에 노출하는 상기 제1 도체를 완전히 덮지 않고 배치되더라도, 상기 제1 배선의 건식 에칭 시에 상기 제1 도체가 깊게 에칭되지 않는다.Therefore, even if the first wiring connected to the first conductor is disposed without completely covering the first conductor exposed on the first insulating film main surface, the first conductor is not deeply etched during the dry etching of the first wiring. .

또한, 상기 제2 도체의 원주 부분의 직경이나 상기 제1 배선의 선폭이 좁기 때문에, 상기 제2 도체와 제1 배선이 접촉하지 않는다.In addition, since the diameter of the circumferential portion of the second conductor and the line width of the first wiring are narrow, the second conductor and the first wiring do not contact each other.

따라서, 메모리 셀의 면적을 축소하여도 커패시터와 데이타선이 단락하는 일은 없고, 더구나 커패시터가 데이타선의 상부에 있기 때문에 메모리 셀 내에서 커패시터의 소요 면적을 최대한으로 할 수 있다.Therefore, even if the area of the memory cell is reduced, the capacitor and the data line do not short-circuit. Furthermore, since the capacitor is located above the data line, the required area of the capacitor can be maximized in the memory cell.

또한, 상기 티탄 니트라이드는 불순물의 확산에 대하여 배리어가 되기 때문에, 상보형 트랜지스터로 구성된 주변 회로 소자나 스태틱 RAM 셀에서의 n 채널의 트랜지스터와 p 채널의 트랜지스터와의 접속에 상기 제1 도체가 이용되어 주변 회로나 메모리 셀의 소요 면적을 작게 할 수 있다.In addition, since the titanium nitride is a barrier against the diffusion of impurities, the first conductor is used to connect the n-channel transistor and the p-channel transistor in a peripheral circuit element composed of a complementary transistor or a static RAM cell. Therefore, the required area of the peripheral circuit or the memory cell can be reduced.

이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail using an Example.

<실시예 1><Example 1>

도 1 내지 도 10을 이용하여 본 발명에 따른 다이내믹 RAM의 일 실시예를 설명한다. 도 1은 메모리 셀의 단면도 및 주변 회로의 MISFET부의 단면도를 동일 도면 상에 나타낸 것이며, 도 2는 메모리 셀의 평면도이다. 도 1의 메모리 셀 부분의 단면도는 도 2에서의 X-X'선에서의 단면의 일부에 대응하고 있다.An embodiment of a dynamic RAM according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. 1 is a cross-sectional view of a memory cell and a cross-sectional view of a MISFET portion of a peripheral circuit on the same drawing, and FIG. 2 is a plan view of the memory cell. The cross section of the memory cell portion of FIG. 1 corresponds to a part of the cross section along the line X-X 'in FIG.

도 1에서, 메모리 셀 내의 MISFET는 게이트 절연막(3), 게이트 전극(4), 소스·드레인의 고농도 n형 불순물 영역(7, 8)으로 이루어지며, 주변 회로 내의 MISFET는 게이트 절연막(3), 게이트 전극(4), 소스·드레인의 고농도 p형 불순물 영역(9)으로 이루어지고 있다. 통상, 주변 회로에는 상보형의 MISFET(CMISFET, 더 자세하게는 CMOSFET)가 이용되며, 본 발명도 주변 회로 소자로서 n 채널과 p 채널 트랜지스터를 전제로 설명하지만, p 채널 트랜지스터의 부분에 대해서 설명한다.In Fig. 1, the MISFET in the memory cell is composed of the gate insulating film 3, the gate electrode 4, and the high concentration n-type impurity regions 7 and 8 of the source and drain, and the MISFET in the peripheral circuit includes the gate insulating film 3, The gate electrode 4 and the high concentration p-type impurity region 9 of the source and drain are formed. Usually, complementary MISFETs (CMISFETs, more specifically CMOSFETs) are used for peripheral circuits. The present invention is also described on the premise of n-channel and p-channel transistors as peripheral circuit elements, but the portions of the p-channel transistors will be described.

메모리 셀의 고농도 n형 불순물 영역(7, 8) 상 및 주변 회로의 고농도 p형 불순물 영역(9) 상에는 티탄 니트라이드로 이루어지는 플러그 전극(11)이 공통으로 설치되어 있다. 메모리 셀의 고농도 n형 불순물 영역(7) 상의 플러그 전극에는 데이타선으로서 배선 전극(13)이 접속되며, 또한 그 상부에는 왕관 형상을 한 커패시터의 축적 전극(하부 전극; 15)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 축적 전극(15)은 고농도 n형 불순물 영역(8) 상의 플러그 전극(11)에 접속되며, MISFET에 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 층간 절연막인 실리콘 산화막(14)에는 플러그 전극(11)의 직경보다 작은 개구부가 형성되며, 상기 개구부를 통하여 상기 축적 전극(15)과 플러그 전극(11)이 접속되어 있다. 그리고 또한, 축적 전극(15)의 상부에는 커패시터 유전체막(16)이 퇴적되며, 상기 커패시터 유전체막(16)의 상부에 커패시터의 플레이트 전극(17)이 설치되어 왕관형의 커패시터를 구성하고 있다.Plug electrodes 11 made of titanium nitride are commonly provided on the high concentration n-type impurity regions 7 and 8 of the memory cell and the high concentration p-type impurity region 9 of the peripheral circuit. The wiring electrode 13 is connected as a data line to a plug electrode on the high concentration n-type impurity region 7 of the memory cell, and a storage electrode (lower electrode) 15 of a capacitor having a crown shape is provided thereon. The storage electrode 15 is connected to the plug electrode 11 on the high concentration n-type impurity region 8 and electrically connected to the MISFET. An opening smaller than the diameter of the plug electrode 11 is formed in the silicon oxide film 14 serving as the interlayer insulating film, and the accumulation electrode 15 and the plug electrode 11 are connected through the opening. In addition, a capacitor dielectric film 16 is deposited on the storage electrode 15, and a plate electrode 17 of the capacitor is provided on the capacitor dielectric film 16 to form a crown capacitor.

한편, 주변 회로에서 상기 플러그 전극(11)은 MISFET의 소스· 드레인의 고농도 p형 불순물 영역(9) 상과 게이트 전극(4) 상의 양쪽에 형성되어 있다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 게이트 전극(4) 상과 고농도 p형 불순물 영역(9) 상에 공통의 플러그 전극(11)을 설치할 수도 있다. 또한, 상기한 바와 같이 MISFET는 n 채널이나 p 채널이라도 좋고 또한 게이트 전극의 도전형도 n형이나 p형이라도 좋다. 또한, 상기 주변 회로의 플러그 전극(11)에도 배선 전극(13)을 접속하여 주변 회로의 배선으로서 이용할 수 있다.On the other hand, in the peripheral circuit, the plug electrode 11 is formed on both the high concentration p-type impurity region 9 and the gate electrode 4 of the source / drain of the MISFET. In addition, as shown in FIG. 1, a common plug electrode 11 may be provided on the gate electrode 4 and the high concentration p-type impurity region 9. In addition, as described above, the MISFET may be an n channel or a p channel, and the conductivity type of the gate electrode may be an n type or a p type. Moreover, the wiring electrode 13 can also be connected to the plug electrode 11 of the said peripheral circuit, and can be used as wiring of a peripheral circuit.

다음에, 도 2에 도시한 메모리 셀의 평면도로서, 메모리 셀 내의 MISFET나 커패시터의 평면적인 위치 관계에 대하여 설명한다. 동일 도면에서, 워드선(21)은 MISFET의 공통의 게이트 전극(4; 도 1)으로 또한 데이타선(23)은 배선 전극(13; 도 1)으로 구성되어 있다. 또한, 워드선(21)은 Y 방향으로, 데이타선(23)은 X 방향으로 배치되고 있으며, 왕관형의 커패시터[25 : 축적 전극(15)]가 이들 워드선과 데이타선의 상부에 형성되어 있다. 상기 커패시터(25)는 이들 워드선과 데이타선의 간극의 활성 영역(T형 영역; 20) 상의 플러그 전극(11)에 개구부(24)를 통하여 접속되어 있다. 여기서, 데이타선(23)은 개구부(22)에 대하여 중복의 여유를 설치할 필요가 없으며, 도 2에 도시한 바와 같이 소위 도그 본(dog bone) 형상이 없는 구조로 되어 있다.Next, as a plan view of the memory cell shown in FIG. 2, the planar positional relationship of MISFETs and capacitors in the memory cell will be described. In the same figure, the word line 21 is composed of the common gate electrode 4 (FIG. 1) of the MISFET, and the data line 23 is composed of the wiring electrode 13 (FIG. 1). The word line 21 is arranged in the Y direction and the data line 23 is arranged in the X direction, and a crown-shaped capacitor 25 (accumulation electrode 15) is formed above these word lines and data lines. The capacitor 25 is connected to the plug electrode 11 on the active region (T-type region) 20 in the gap between these word lines and the data line through the opening 24. Here, the data line 23 does not have to be provided with a redundancy in the opening 22, and as shown in Fig. 2, the data line 23 has a so-called dog bone shape.

상기한 도그 본 형상이 없는 구조는 주변 회로에서도 완전히 동일하게 할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 다이내믹 RAM의 래치형 센스 증폭기를 도시하였지만, 상기 센스 증폭기에 이용되고 있는 한쌍의 CMISFET로 이루어지는 인버터를 서로 교차 접속하여 이루어지는 플립플롭 회로 등에도, 도 1에 도시한 본 발명을 효과적으로 이용할 수 있다. 또, 동일 도면에 있어서 상기 센스 증폭기는 반복 단위를 나타낸 것으로, 인접하는 메모리 셀에 접속된 데이타쌍선은 데이타쌍선 D1 및 D1B와 데이타쌍선 D2 및 D2B로 분할되며, 각각의 데이타쌍선은 데이타쌍선 선택선 ISO1, ISO2로 분리된다. 여기서, 상기 플립플롭 회로는 상기 데이타쌍선에 접속되며, 공통 소스선 SNL을 접지 전위로, SPL을 전원 전압으로 구동함으로써 데이타선에서 감지한 신호를 증폭한다. 또한, 상기 데이타쌍선에는 입출력 신호선 I/O가 접속된 스위치 트랜지스터가 접속되며, 열선택선 YL로 신호의 입출력을 컨트롤한다.The structure without the dog bone shape described above can be exactly the same in the peripheral circuit. For example, although a latch type sense amplifier of a dynamic RAM is shown in FIG. 3, the present invention shown in FIG. 1 also applies to a flip-flop circuit or the like formed by cross-connecting an inverter composed of a pair of CMISFETs used in the sense amplifier. Can be used effectively. In the same figure, the sense amplifier represents a repeating unit, and data pairs connected to adjacent memory cells are divided into data pairs D1 and D1B and data pairs D2 and D2B, and each data pair is a data pair select line. ISO1 and ISO2 are separated. Here, the flip-flop circuit is connected to the data pair line and amplifies the signal sensed by the data line by driving the common source line SNL to ground potential and SPL to a power supply voltage. In addition, a switch transistor connected to the input / output signal line I / O is connected to the data pair line, and the input / output of the signal is controlled by the column select line YL.

다음에, 도 4 내지 도 10에 도시하는 제조 공정의 단면도를 이용하여 본 실시예를 더 자세하게 설명한다. 도 4 내지 도 10에서도 도 1과 마찬가지로 메모리 셀 영역과 주변 회로 영역을 동일 도면에 나타내고 있다.Next, this Example is demonstrated in more detail using sectional drawing of the manufacturing process shown in FIGS. 4 to 10, the memory cell region and the peripheral circuit region are shown in the same drawing as in FIG. 1.

우선, 도 4에 도시한 바와 같이, (100) 결정면을 갖는 실리콘 기판(1) 상에 공지의 기술에 의해 아이솔레이션(필드 산화막; 2)을 선택 형성한다. 이 아이솔레이션(2)에 의해서 구획된 활성 영역에 게이트 전극(4)과, 고농도 n형 불순물 영역(7, 8) 및 고농도 P형 불순물 영역(9)으로 이루어지는 MISFET를 공지의 방법에 의해 형성한다. MISFET의 게이트 길이는 0.2㎛이다. 또, 아이솔레이션으로서는 선택 산화법(LOCOS)이나 실리콘 기판의 얕은 홈에 실리콘 산화막을 매립한 트렌치 아이솔레이션 등을 이용할 수 있다. 또한, 여기서는 MISFET의 극성에는 n 채널을 이용하고 있지만, p 채널이라도 좋다. 또한, 핫캐리어에 의한 소자 열화를 저감하기 위해서 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 이용할 수 있다. 또한, 여기서는 자기 정합 컨택트를 이용하기 위해서, 동일 도면에 도시한 바와 같이 게이트 전극(4)의 측벽이나 상부에 절연막으로서 실리콘 질화막(5, 6)이 공지의 방법에 의해 설치되어 있다.First, as shown in FIG. 4, isolation (field oxide film) 2 is selectively formed on a silicon substrate 1 having a (100) crystal plane by a known technique. In the active region partitioned by the isolation 2, a MISFET comprising the gate electrode 4, the high concentration n-type impurity regions 7 and 8 and the high concentration P-type impurity region 9 is formed by a known method. The gate length of the MISFET is 0.2 mu m. As isolation, a selective oxidation method (LOCOS), a trench isolation in which a silicon oxide film is embedded in a shallow groove of a silicon substrate can be used. In addition, although n channel is used for the polarity of MISFET here, p channel may be sufficient. In addition, a lightly doped drain (LDD) structure can be used to reduce device degradation due to hot carriers. In addition, in order to use a self-aligned contact here, as shown in the same figure, the silicon nitride films 5 and 6 are provided by the well-known method in the side wall or upper part of the gate electrode 4 as an insulating film.

계속해서, 도 5에 도시한 바와 같이 붕소와 인을 포함한 실리콘 산화막(10)을 공지의 CVD법에 의해 퇴적하고, 800℃ 정도의 온도의 어닐링을 실시함으로써 실리콘 산화막(10) 표면을 완만하게 한다. 실리콘 산화막(10)은, 공지의 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등의 방법으로 평탄화할 수도 있다. 다음에, 포토 리소그래피와 실리콘 산화막의 건식 에칭에 의해, 실리콘 산화막(10)에 직경 0.2㎛ 정도의 개구부(39, 40)를 형성한다. 여기서, 포토 리소그래피로서는 엑시머 레이저를 이용한 포토 리소그래피를 이용한다. 또한, 건식 에칭을 행할 때에 실리콘 산화막(10)의 하부에 에칭 스토퍼가 되는 실리콘 질화막을 설치하고, 아이솔레이션 영역에 대하여 자기 정합으로 상기 개구부를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 게이트 전극 상을 포함하는 개구부(40)에는 별도의 포토 리소그래피와 건식 에칭을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 상기 에칭 스토퍼를 이용할 때는 실리콘 산화막의 건식 에칭과 실리콘 질화막의 건식 에칭의 양쪽을 이용한다.Subsequently, as shown in FIG. 5, the silicon oxide film 10 containing boron and phosphorus is deposited by a well-known CVD method, and the surface of the silicon oxide film 10 is smoothed by annealing at a temperature of about 800 ° C. . The silicon oxide film 10 can also be planarized by a known chemical mechanical polishing (CMP) method. Next, by photolithography and dry etching of the silicon oxide film, the openings 39 and 40 having a diameter of about 0.2 μm are formed in the silicon oxide film 10. Here, photolithography using an excimer laser is used as photolithography. In addition, it is preferable to provide the silicon nitride film which becomes an etching stopper at the lower part of the silicon oxide film 10 at the time of dry etching, and to form the said opening part by self-alignment with respect to an isolation region. In addition, it is preferable to use separate photolithography and dry etching for the opening 40 including the gate electrode. Moreover, when using the said etching stopper, both the dry etching of a silicon oxide film and the dry etching of a silicon nitride film are used.

계속해서, 도 6에 도시한 바와 같이, 공지의 CVD 기술에 의하여 티탄 니트라이드막(TiN)을 300㎚ 정도의 두께로 퇴적하고, 이방성의 건식 에칭에 의하여 에치백함으로서, 상기 개구부(39, 40)에 티탄 니트라이드(TiN)에 의한 플러그 전극(티탄 니트라이드 플러그; 11)을 형성한다. 이 경우, 티탄 니트라이드막과 실리콘 산화막(10)을 CMP기술에 의해 연마함으로써, 평탄화와 플러그 전극의 형성을 동시에 행하여도 좋다. 또한, 티탄 니트라이드 이외에 티탄 텅스텐(W) 등의 내열성이 있는 배리어 재료도 이용할 수 있다.Subsequently, as illustrated in FIG. 6, the titanium nitride film TiN is deposited to a thickness of about 300 nm by a known CVD technique, and the openings 39 and 40 are etched back by anisotropic dry etching. ), A plug electrode (titanium nitride plug) 11 made of titanium nitride (TiN) is formed. In this case, the titanium nitride film and the silicon oxide film 10 may be polished by the CMP technique to simultaneously planarize and form the plug electrode. In addition to titanium nitride, a heat resistant barrier material such as titanium tungsten (W) can also be used.

계속해서, 도 7에 도시한 바와 같이, 두께 50㎚ 정도의 실리콘 질화막(12)을 LPCV법에 의해 퇴적하고, 개구부(22; 도 2)를 포토 리소그래피와 건식 에칭으로 형성하며, CVD법을 이용하여 배선 전극(13)으로서 텅스텐을 약 100㎚의 두께로 퇴적하고, 포토 리소그래피와 건식 에칭에 의해 패터닝한다. 또, 배선 전극(13)의 재료로서는 텅스텐 이외의 고융점 금속이나 고융점 금속의 실리사이드막과 다결정 실리콘막과의 복합막 등도 이용할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 7, a silicon nitride film 12 having a thickness of about 50 nm is deposited by the LPCV method, and the openings 22 (FIG. 2) are formed by photolithography and dry etching, and the CVD method is used. As a wiring electrode 13, tungsten is deposited to a thickness of about 100 nm, and patterned by photolithography and dry etching. As the material of the wiring electrode 13, a composite film of a high melting point metal other than tungsten, a silicide film of a high melting point metal, and a polycrystalline silicon film can also be used.

계속해서, 도 8에 도시한 바와 같이 두께 0.5 내지 1㎛ 정도의 실리콘 산화막(14)을 공지의 TEOS(테트라·에톡시·실란) 가스를 이용한 CVD법에 의해 400℃ 정도의 온도로 퇴적하고 표면을 공지의 CMP법을 이용하여 평탄화한다. 또한, 전자빔에 의한 리소그래피와 건식 에칭를 이용하여 상기 실리콘 산화막(14)과 실리콘 질화막(12)에 개구부(25)를 형성한다. 여기서, 개구부의 직경은 대개 0.1㎛ 정도이다.Subsequently, as shown in FIG. 8, the silicon oxide film 14 having a thickness of about 0.5 to 1 m is deposited at a temperature of about 400 ° C. by a CVD method using a known TEOS (tetra ethoxy silane) gas. Is planarized using a known CMP method. In addition, an opening 25 is formed in the silicon oxide film 14 and the silicon nitride film 12 using lithography and dry etching by electron beam. Here, the diameter of the opening is usually about 0.1 mu m.

계속해서, 도 9에 도시한 바와 같이 n형의 불순물이 고농도로 첨가된 제1 다결정 실리콘막을 공지의 LPCVD법에 의해 약 100㎚의 두께로 퇴적한다(도시하지 않음). 이 때, 상기 다결정 실리콘막은 상기 개구부(25)에도 매립된다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 두께 500㎚ 정도의 실리콘 산화막을 퇴적하고 포토 리소그래피와 건식 에칭에 의해 축적 전극의 패턴으로 패터닝한 후, 또한 제2 다결정 실리콘막을 LPCVD에 의해 단차 피복성 좋게 퇴적하고, 상기 제1 및 제2 다결정 실리콘막을 이방성의 건식 에칭에 의해 에칭하고, 또한 상기 두께 500㎚ 정도의 실리콘 산화막을 제거하며, 왕관형상의 축적 전극(15)을 형성한다. 또, 상기 실리콘 산화막의 제거할 때에, 실리콘 산화막의 하층에 실리콘 질화막을 설치해두는 것이 바람직하다.Subsequently, as shown in Fig. 9, a first polycrystalline silicon film to which n-type impurities are added at a high concentration is deposited to a thickness of about 100 nm by a known LPCVD method (not shown). At this time, the polycrystalline silicon film is also embedded in the opening 25. Although not shown in the figure, a silicon oxide film having a thickness of about 500 nm is deposited and patterned into a pattern of the accumulation electrode by photolithography and dry etching, and further, the second polycrystalline silicon film is deposited with good step coverage by LPCVD. The first and second polycrystalline silicon films are etched by anisotropic dry etching, the silicon oxide film having a thickness of about 500 nm is removed, and a crown-shaped accumulation electrode 15 is formed. Moreover, when removing the said silicon oxide film, it is preferable to provide a silicon nitride film under the silicon oxide film.

계속해서, 도 10에 도시한 바와 같이, 오산화 탄타르(Ta2O5)막 등의 실리콘 산화막보다 비유전률이 큰 커패시터 유전체막(16)을 퇴적한다. 이 때, 퇴적 방법으로서는 단차 피복성이 좋은 CVD 법을 이용한다. 또한, 커패시터 유전체막의 산화막 환산막 두께는 1기가비트 클래스의 대용량 다이내믹 RAM에서는 3㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 여기서는 축적 전극(15)으로서 다결정 실리콘막을 이용하였지만, 텅스텐이나 티탄 니트라이드막과 같은 고융점 금속막을 이용할 수도 있다. 이 경우, 다결정 실리콘막 표면의 자연 산화막의 영향을 배제할 수 있으며, 커패시터 유전체막의 산화막 환산막 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 커패시터 유전체막의 재료로서는 실리콘 니트라이드와 실리콘 산화막과의 복합막 이외에도, SrTiO3막이나 (Ba, Sr)TiO3막 (BST 막)과 같은 공지의 고유전체막, 또는 PZT막과 같은 강유전체막을 이용할 수도 있다. 계속해서, 300㎚ 정도의 두꺼운 텅스텐이나 티탄 니트라이드 등의 고융점 금속막을 퇴적하고, 포토 리소그래피와 건식 에칭에 의해 커패시터의 플레이트 전극(17; 상부 전극)을 형성한다. 플레이트 전극 재료의 퇴적 방법으로서는 단차 피복성이 좋은 CVD법이 바람직하다.Subsequently, as shown in FIG. 10, a capacitor dielectric film 16 having a higher relative dielectric constant than a silicon oxide film such as a tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) film is deposited. At this time, as the deposition method, a CVD method having good step coverage is used. In addition, the oxide film conversion film thickness of the capacitor dielectric film is preferably 3 nm or less in a large-capacity dynamic RAM of 1 gigabit class. Although a polycrystalline silicon film is used here as the storage electrode 15, a high melting point metal film such as tungsten or titanium nitride film may be used. In this case, the influence of the natural oxide film on the surface of the polycrystalline silicon film can be eliminated, and the thickness of the oxide converted film of the capacitor dielectric film can be reduced. As the material of the capacitor dielectric film, in addition to the composite film of silicon nitride and silicon oxide film, a well-known high-k dielectric film such as an SrTiO 3 film, a (Ba, Sr) TiO 3 film (BST film), or a ferroelectric film such as a PZT film is used. It can also be used. Subsequently, a high melting point metal film such as tungsten or titanium nitride, which is about 300 nm thick, is deposited, and the plate electrode 17 (upper electrode) of the capacitor is formed by photolithography and dry etching. As the deposition method of the plate electrode material, the CVD method having good step coverage is preferable.

계속해서, 층간 절연막으로서 두께 200㎚ 정도의 실리콘 산화막(18)을 퇴적하고 주변 회로부의 금속 배선(13) 상의 실리콘 산화막(14, 18)에 개구부를 형성한 후, 금속 배선(19)을 형성하여 도 1에 도시한 본 발명의 반도체 장치가 완성된다. 또, 금속 배선(19)은 알루미늄 등의 저저항 금속이 바람직하고, 도 1에 도시한 바와 같이, 메모리 셀 어레이 내 배선으로서 이용할 수 있다. 또한, 금속 배선(21)을 형성할 때에 층간 절연막의 평탄화를 위하여 공지의 플러그 기술이나 CMP법을 적용할 수도 있다.Subsequently, a silicon oxide film 18 having a thickness of about 200 nm is deposited as an interlayer insulating film, and openings are formed in the silicon oxide films 14 and 18 on the metal wiring 13 of the peripheral circuit portion, and then the metal wiring 19 is formed. The semiconductor device of the present invention shown in Fig. 1 is completed. The metal wiring 19 is preferably a low resistance metal such as aluminum, and can be used as the wiring in the memory cell array as shown in FIG. In addition, when forming the metal wiring 21, a well-known plug technique or CMP method can also be applied for planarization of an interlayer insulation film.

또, 상기 실시예의 축적 전극(15)인 다결정 실리콘 표면을 요철 형상으로 함으로써 축적 전극의 표면적을 증가시켜, 보다 큰 축적 용량이 얻어지도록 할 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 플러그 전극에 티탄 니트라이드를 이용하였지만, 티탄 텅스텐(TiW)이라도 좋으며, 또한 배선 전극(13)의 건식 에칭에 대하여 에칭 속도가 느린 재료이고, 또한 불순물의 확산 배리어가 되는 재료라면 다른 재료를 이용할 수도 있다.In addition, by making the surface of the polycrystalline silicon, which is the storage electrode 15 of the above embodiment, an uneven shape, the surface area of the storage electrode can be increased to obtain a larger storage capacity. In this embodiment, titanium nitride is used as the plug electrode, but titanium tungsten (TiW) may be used, and a material having a low etching rate with respect to dry etching of the wiring electrode 13 and a material serving as a diffusion barrier of impurities. You can also use other ingredients.

또한, 도 44에 도시한 바와 같이, 플러그 전극(11)의 하부에 티탄(Ti; 146)을 깔고, 실리콘 기판과의 계면에 티탄 실리사이드(TiSi2; 147)를 형성함으로써 고농도 불순물 영역(7, 8, 9)과의 접촉 저항의 상승을 방지할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 44, titanium (Ti) 146 is laid on the lower portion of the plug electrode 11, and titanium silicide (TiSi 2 ; 147) is formed at the interface with the silicon substrate to form a high concentration impurity region (7, It is possible to prevent an increase in contact resistance with 8 and 9).

또한, 도 45에 도시한 바와 같이 커패시터가 접속되는 스토리지 노드의 고농도 불순물 영역(8) 상에는 다결정 실리콘 플러그(248)를 이용할 수도 있다. 이 경우에 스토리지 노드의 고농도 불순물 영역에는 티탄 니트라이드나 티탄 실리사이드가 직접 접하는 일이 없으므로 접합 누설 전류를 저감할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 45, a polycrystalline silicon plug 248 may be used on the heavily doped impurity region 8 of the storage node to which the capacitor is connected. In this case, since titanium nitride and titanium silicide do not directly contact a high concentration impurity region of the storage node, the junction leakage current can be reduced.

본 실시예에 따르면, 데이타선과 고농도 n형 불순물 영역을 접속하고 있는 플러그 전극은 티탄 니트라이드로 이루어지기 때문에, 데이타선 재료의 건식 에칭할 때에 베이스의 플러그 전극이 노출하여도 에칭되는 일은 없고, 데이타선과 데이타선을 접속하기 위한 개구부의 피복 여유를 축소할 수 있다.According to the present embodiment, since the plug electrode connecting the data line and the high concentration n-type impurity region is made of titanium nitride, it is not etched even when the base plug electrode is exposed when dry etching the data line material. The covering allowance of the opening for connecting the line and the data line can be reduced.

또한, 커패시터의 축적 전극은 직접 실리콘 기판에 접속하지 않고서 일단 플러그 전극을 통하기 때문에, 축적 전극을 접속하기 위한 개구부의 형성 시에, 건식 에칭의 에칭량이 적게 끝나고, 건식 에칭에 기인한 사이드 에칭에 의한 개구부의 팽창을 저감할 수 있다. 그 결과, 축적 전극과 데이타선의 쇼트 마진이 커진다. 또한, 상기 축적 전극이 접속되는 플러그 전극의 부분에서는 플러그 전극의 직경보다 축적 전극을 접속하기 위한 개구부의 직경 쪽이 작기 때문에, 축적 전극과 데이타선의 쇼트 마진이 더 커진다.In addition, since the accumulation electrode of the capacitor passes through the plug electrode once without directly connecting to the silicon substrate, at the time of forming the opening for connecting the accumulation electrode, the etching amount of the dry etching is small, and the side etching due to the dry etching is caused by the side etching. The expansion of the opening can be reduced. As a result, the short margin between the storage electrode and the data line increases. In addition, in the portion of the plug electrode to which the accumulation electrode is connected, the diameter of the opening for connecting the accumulation electrode is smaller than the diameter of the plug electrode, so that the short margin of the accumulation electrode and the data line becomes larger.

또한, 플러그 전극을 메모리 셀이나 주변 회로의 n 채널 MISFET뿐만아니라 p 채널 MISFET에도 이용할 수 있기 때문에, 제조 공정을 증가시키지 않고 센스 증폭기 등의 주변 회로의 소요 면적을 축소할 수 있다.In addition, since the plug electrode can be used not only for the n-channel MISFET of the memory cell or the peripheral circuit but also for the p-channel MISFET, the required area of the peripheral circuit such as the sense amplifier can be reduced without increasing the manufacturing process.

그리고 또한, 상기에서 진술한 바와 같이 데이타선 재료의 건식 에칭할 때에 기초의 플러그 전극이 노출되더라도 에칭되는 일은 없기 때문에, 데이타선의 선폭을 축소하여도 아무런 문제가 생기지 않는다. 따라서, 이것에 의해서 데이타선과 축적 전극을 접속하기 위해서 개구부의 쇼트 마진을 크게 할 수 있다. 구체적으로는 주변 회로부의 배선 전극(13)에 포토레지스트를 설치하고, 메모리 셀 영역의 배선 전극(13)을 등방성의 건식 에칭으로 사이드 에칭한다. 이것에 의해, 동시에 메모리 셀의 배선 전극(13)의 막 두께를 얇게 하고, 주변 회로부의 배선 전극(13)의 막 두께를 두텁게 할 수 있기 때문에, 메모리 셀 내의 축적 전극의 개구부의 깊이를 얕게 할 수 있어, 용이하게 제조할 수 있도록 한다. 또, 배선 전극(13)의 건식 에칭할 때에 사용하는 마스크 재료를 사이드 에칭함으로써, 건식 에칭의 마스크 자신의 치수를 최소 가공 치수 이하로 축소하여도 좋다.Further, as stated above, when dry etching the data line material, even if the underlying plug electrode is exposed, it is not etched, so there is no problem even if the line width of the data line is reduced. Therefore, in order to connect a data line and a storage electrode by this, the short margin of an opening part can be enlarged. Specifically, a photoresist is provided on the wiring electrode 13 in the peripheral circuit portion, and the wiring electrode 13 in the memory cell region is side etched by isotropic dry etching. As a result, the film thickness of the wiring electrode 13 of the memory cell can be made thin at the same time, and the film thickness of the wiring electrode 13 of the peripheral circuit portion can be made thick, so that the depth of the opening of the storage electrode in the memory cell can be made shallow. It can be made easily. Moreover, you may reduce the dimension of the mask itself of dry etching to below a minimum process dimension by side etching the mask material used when dry-etching the wiring electrode 13.

<실시예 2><Example 2>

본 실시예는, 실시예 1에서의 다이내믹 RAM에 관하여, 실시예 1과는 다른 구조의 커패시터를 이용한 것을 도 11 및 도 12를 이용하여 설명한다.This embodiment uses a capacitor having a structure different from that of the first embodiment with respect to the dynamic RAM in the first embodiment with reference to FIGS. 11 and 12.

우선, 도 11에 본 실시예에 의한 다이내믹 RAM의 단면도를 나타낸다. 동일 도면에서, 커패시터의 축적 전극(26; 하부 전극)은 막 두께가 대개 500㎚의 두꺼운 다결정 실리콘막으로 형성되어 있다. 즉, 상기 축적 전극은 다결정 실리콘막을 퇴적한 후에 축적 전극의 형상으로 패터닝했을 뿐이다. 본 실시예에 따르면, 다결정 실리콘의 막 두께를 두텁게 함으로써, 다결정 실리콘의 측벽의 수직 성분을 이용하여 축적 용량을 증가시키는 구조로, 실시예 1에서 진술한 왕관형 커패시터와 마찬가지의 효과가 있다.First, FIG. 11 is a sectional view of the dynamic RAM according to the present embodiment. In the same figure, the accumulation electrode 26 (lower electrode) of the capacitor is formed of a thick polycrystalline silicon film whose film thickness is usually 500 nm. In other words, the accumulation electrode was only patterned in the shape of the accumulation electrode after the polycrystalline silicon film was deposited. According to the present embodiment, the thickness of the polycrystalline silicon is increased to increase the storage capacity by using the vertical component of the sidewalls of the polycrystalline silicon, which has the same effect as the crown capacitor described in the first embodiment.

또, 상기 축적 전극 이외의 구조는 실시예 1과 마찬가지이며, 축적 전극(26)은 실리콘 산화막(14)의 개구부를 통하여 MISFET의 고농도 n형 불순물 영역(8) 상에 형성한 티탄 니트라이드로 이루어지는 플러그 전극(11)에 접속되어 있다. 또한, 커패시터 유전체막(27)은 실시예 1과 마찬가지로 오산화 탄타르 등의 고유전체막을 이용하고 있다.The structure other than the storage electrode is the same as that of the first embodiment, and the storage electrode 26 is made of titanium nitride formed on the high concentration n-type impurity region 8 of the MISFET through the opening of the silicon oxide film 14. It is connected to the plug electrode 11. In the capacitor dielectric film 27, a high dielectric film such as tantar pentoxide and the like is used as in the first embodiment.

도 12는 도 11과는 다른 다이내믹 RAM의 단면도이다. 동일 도면에서 축적 전극(30)은 대개 100㎚의 막 두께의 플래티늄막으로 형성되어 있다. 또한, 상기 축적 전극(30) 상에는 두께 약 30㎚의 (Ba, Sr)TiO3막으로 이루어지는 커패시터 유전체막(31)이 형성되어 있다. 또한, 배선 전극(13) 상의 실리콘 산화막(14)에는 상기 실리콘 산화막(14)을 관통하는 플러그 전극(29)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 축적 전극(30)은 일단 플러그 전극(29)을 통하여, 플러그 전극(11)에 접속되어 MISFET에 전기적으로 접속되게 되며, 축적 전극을 형성할 때에 단차 피복성이 좋은 CVD법으로 퇴적할 수 없는 전극 재료도 이용할 수 있게 된다.12 is a cross-sectional view of a dynamic RAM different from FIG. 11. In the same figure, the accumulation electrode 30 is usually formed of a platinum film having a thickness of 100 nm. Further, a capacitor dielectric film 31 composed of a (Ba, Sr) TiO 3 film having a thickness of about 30 nm is formed on the storage electrode 30. In addition, a plug electrode 29 penetrating the silicon oxide film 14 is formed in the silicon oxide film 14 on the wiring electrode 13. Therefore, the accumulation electrode 30 is connected to the plug electrode 11 and electrically connected to the MISFET once through the plug electrode 29. When the accumulation electrode is formed, the accumulation electrode 30 may be deposited by a CVD method having good step coverage. Unusable electrode materials can also be used.

또, 본 실시예에서는 상기 플러그 전극(29)의 재료로서는 플러그 전극(11)과 마찬가지로 티탄 니트라이드를 이용하는 것이 바람직하며, 이에 따라 플래티늄으로 이루어지는 축적 전극이 상부에 접속되어도 이들 간에 반응을 일으키는 일이 없게 된다.In the present embodiment, titanium nitride is preferably used as the material of the plug electrode 29 in the same way as the plug electrode 11, so that even if an accumulation electrode made of platinum is connected to the upper portion, reaction occurs between them. There will be no.

본 실시예에서는, 유전률이 높은 커패시터 유전체막을 이용하고 있기 때문에, 상기한 바와 같은 축적 전극의 측벽을 이용하는 입체적인 커패시터를 형성하지 않더라도 충분한 축적 용량을 확보할 수 있다.In this embodiment, since a capacitor dielectric film having a high dielectric constant is used, a sufficient storage capacity can be ensured even without forming a three-dimensional capacitor using the sidewalls of the storage electrodes as described above.

또한, 축적 전극의 두께가 얇기 때문에, 커패시터 유전체막(31)의 형성에는 스퍼터법을 이용할 수 있으며 유전체막의 제조가 용이해진다.In addition, since the thickness of the storage electrode is thin, the sputtering method can be used to form the capacitor dielectric film 31, and the dielectric film can be easily manufactured.

이상, 2개의 실시예에서 설명한 커패시터의 구조는, 실시예 1의 왕관형 커패시터에 비교하면 제조 공정이 간단하다. 이와 같이, 본 발명은 커패시터의 구조에 상관없이 적용할 수 있는 것을 알 수 있다.As described above, the structure of the capacitors described in the two embodiments is simpler than the crown capacitor of the first embodiment. Thus, it can be seen that the present invention can be applied regardless of the structure of the capacitor.

또한, 상기한 바와 같은 고유전률의 커패시터 유전체막에서는 결정화를 위해 750℃ 정도의 고온 어닐링이 필요하지만, 본 발명에서는 기판 실리콘으로의 접속은 티탄 니트라이드에 의한 플러그 전극을 이용하고 있기 때문에, 접속 부분에서 실리콘과의 반응이 생기는 것과 같은 일은 없다.In addition, in the above-described high dielectric constant capacitor dielectric film, high temperature annealing of about 750 ° C is required for crystallization, but in the present invention, since the connection to the substrate silicon uses a plug electrode made of titanium nitride, the connection portion There is no such thing as reaction with silicon.

또, 본 실시예의 도 12에 도시한 플러그 전극(29)의 구조는 실시예 1의 왕관형 커패시터나 다른 실시예에도 적용할 수 있다.In addition, the structure of the plug electrode 29 shown in FIG. 12 of this embodiment is applicable also to the crown capacitor of Example 1, or another Example.

<실시예 3><Example 3>

본 실시예는 실시예 1에서의 다이내믹 RAM, 특히 축적 전극의 접속 방법에 관한 것이다. 도 13은 본 실시예의 다이내믹 RAM의 단면도이며, 커패시터의 축적 전극(15)을 플러그 전극(11)에 접속할 때에 실리콘 산화막(14)의 개구부를 축소하는 방법을 나타내고 있다. 동일 도면에서, 실리콘 산화막(14)의 개구부 이외는 실시예 1의 도 1과 동일하며, 실리콘 기판에 형성된 MISFET의 고농도 n형 불순물 상에는 티탄 니트라이드의 플러그 전극이 설치되며 또한 그 상부에는 데이타선 상부의 실리콘 산화막(14)을 통하여 왕관형의 커패시터가 형성되어 있다. 실리콘 산화막(14)에 형성된 개구부는, 상기 개구부 측벽의 스페이서 절연막(33)에 의해 개구의 치수가 축소되어 있다. 커패시터의 축적 전극(16)은 이와 같이 하여 개구가 축소된 개구부를 통하여 플러그 전극(11)에 접속되어 있다.This embodiment relates to a method of connecting the dynamic RAM, in particular the accumulation electrode, in the first embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view of the dynamic RAM of the present embodiment, which shows a method of reducing the opening of the silicon oxide film 14 when the capacitor accumulation electrode 15 is connected to the plug electrode 11. In the same figure, except that the opening of the silicon oxide film 14 is the same as that of Fig. 1 of the first embodiment, a plug electrode of titanium nitride is provided on the high concentration n-type impurity of the MISFET formed on the silicon substrate, and on top of the data line A crown capacitor is formed through the silicon oxide film 14. In the opening formed in the silicon oxide film 14, the size of the opening is reduced by the spacer insulating film 33 on the sidewall of the opening. The accumulating electrode 16 of the capacitor is connected to the plug electrode 11 through the opening in which the opening is reduced in this way.

다음에, 도 14 내지 도 17을 이용하여 본 실시예의 제조 공정에 대해서 설명한다.Next, the manufacturing process of this embodiment is demonstrated using FIGS. 14-17.

우선, 도 14에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판 상에 MISFET와 데이타선을 형성하기까지의 공정은 실시예 1의 도 7과 동일하다. 계속해서, 배선 전극(13) 상에 실리콘 산화막(14)을 퇴적하고, 포토 리소그래피와 건식 에칭에 의해 상기 실리콘 산화막(14)에 직경 약 0.2㎛의 개구부를 형성한다. 여기서, 0.2㎛는 포토 리소그래피의 최소 가공 치수이다.First, as shown in FIG. 14, the steps up to forming the MISFET and the data line on the silicon substrate are the same as those in FIG. Subsequently, a silicon oxide film 14 is deposited on the wiring electrode 13, and an opening having a diameter of about 0.2 μm is formed in the silicon oxide film 14 by photolithography and dry etching. 0.2 μm is the minimum processing dimension of photolithography.

계속해서, 도 16에 도시한 바와 같이 두께 약 50㎚의 실리콘 질화막을 LPCVD법에 의해 퇴적하고, 상기 개구부의 측벽에도 피복성좋게 실리콘 질화막을 형성한다. 그리고, 이방성의 건식 에칭에 의해 퇴적한 실리콘 질화막의 평탄부를 에치백함으로써, 개구부의 실리콘 산화막(14)의 측벽에 스페이서 절연막(33)을 형성한다. 이 스페이서 절연막(33) 형성 후, 오버 에칭에 의해 하층에 있는 실리콘 질화막(12)도 에칭하여, 플러그 전극(11)에 이르는 개구부를 형성하여도 좋다. 상기 공정에 의해 실리콘 산화막(14)의 개구부는 직경이 약 0.1㎛가 된다.Subsequently, as shown in FIG. 16, a silicon nitride film having a thickness of about 50 nm is deposited by LPCVD, and a silicon nitride film is formed on the sidewall of the opening with good coating properties. Then, the spacer insulating film 33 is formed on the sidewall of the silicon oxide film 14 in the opening by etching back the flat portion of the silicon nitride film deposited by the anisotropic dry etching. After the spacer insulating film 33 is formed, the silicon nitride film 12 in the lower layer may also be etched by over etching to form an opening leading to the plug electrode 11. By this process, the opening of the silicon oxide film 14 is about 0.1 mu m in diameter.

계속해서, 도 17에 도시한 바와 같이 축적 전극이 되는 다결정 실리콘막을 퇴적하고, 실시예 1과 마찬가지로 왕관형의 축적 전극(15)을 형성하고 커패시터 유전체막(16) 및 플레이트 전극(17)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 17, a polycrystalline silicon film serving as a storage electrode is deposited, and a crown-shaped storage electrode 15 is formed as in Example 1, and a capacitor dielectric film 16 and a plate electrode 17 are formed. do.

본 실시예에 따르면, 데이타선이 되는 배선 전극(13) 상의 실리콘 산화막(14)에는 최소 치수 이하의 직경의 개구부를 형성할 수 있기 때문에, 데이타선과 개구부의 간격을 축소할 수 있으며, 축적 전극과 데이타선의 쇼트 마진이 커진다. 또, 본 실시예에서는 왕관형의 커패시터를 예로 설명하였지만, 실시예 2에서 진술한 커패시터 구조나 다른 공지의 커패시터 구조에도 적용할 수 있다.According to this embodiment, the silicon oxide film 14 on the wiring electrode 13 serving as the data line can be formed with an opening having a diameter smaller than or equal to the minimum dimension, so that the gap between the data line and the opening can be reduced, The short margin of the data line increases. In addition, in the present embodiment, a crown-shaped capacitor has been described as an example, but the present invention can also be applied to the capacitor structure described in Embodiment 2 or other known capacitor structures.

<실시예 4><Example 4>

본 실시예는 실시예 1에서의 다이내믹 RAM 특히 데이타선의 선폭을 축소하는 방법에 관한 것이다. 도 18은 본 실시예의 다이내믹 RAM의 단면도이다.This embodiment relates to a method of reducing the line width of a dynamic RAM, in particular, a data line, in the first embodiment. 18 is a sectional view of the dynamic RAM of the present embodiment.

도면에서, 데이타선이 되는 배선 전극(37)은 실리콘 산화막(35)에 형성된 개구부에 매립되며 또한 상기 개구부에는 실리콘 질화막에 의한 스페이서 절연막(36)이 형성되며, 배선 전극(37)의 선폭은 상기 스페이서 절연막(36)에 의해서 결정되어 있다. 왕관형의 커패시터 축적 전극(15)은 상기 배선 전극(37) 및 실리콘 산화막(35) 상의 실리콘 산화막(38) 상에 형성되며, 실리콘 산화막(38, 35) 및 실리콘 질화막(12)에 형성한 공통의 개구부를 통하여 축적 전극(15)은 플러그 전극(11)에 접속되어 있다.In the drawing, the wiring electrode 37 serving as a data line is embedded in an opening formed in the silicon oxide film 35, and a spacer insulating film 36 made of a silicon nitride film is formed in the opening, and the line width of the wiring electrode 37 is equal to the above. It is determined by the spacer insulating film 36. The crown-shaped capacitor storage electrode 15 is formed on the silicon oxide film 38 on the wiring electrode 37 and the silicon oxide film 35, and is formed in the silicon oxide films 38 and 35 and the silicon nitride film 12 in common. The accumulation electrode 15 is connected to the plug electrode 11 via the opening of the plug electrode 11.

다음에, 도 19 내지 도 24에 도시하는 제조 공정의 단면도를 이용하여 본 실시예를 더 자세하게 설명한다.Next, this Example is demonstrated in more detail using sectional drawing of the manufacturing process shown in FIGS. 19-24.

우선, 도 19에 도시한 바와 같이 실리콘 기판 상에 MISFET와 플러그 전극(11)을 형성하기까지의 제조 공정은 실시예 1의 도 6과 동일하며 또한 에칭 스토퍼로서 실리콘 질화막(12)을 LPCVD법에 의해 약 50㎚의 두께로 퇴적한다.First, as shown in FIG. 19, the manufacturing process until the formation of the MISFET and the plug electrode 11 on the silicon substrate is the same as that in FIG. 6 of the first embodiment, and the silicon nitride film 12 as the etching stopper is subjected to the LPCVD method. By a thickness of about 50 nm.

계속하여, 도 20에 도시한 바와 같이, TEOS를 이용한 CVD에 의해 약 200㎚의 두께의 실리콘 산화막(35)을 퇴적하고, 포토 리소그래피와 건식 에칭에 의해 상기 실리콘 산화막(35)에 배선 전극의 패턴으로 개구부를 형성하고 또한 두께 약 50㎚의 실리콘 질화막(41)을 LPCVD법에 의해 단차 피복성 좋게 퇴적한다. 또, 실리콘 질화막 대신에 실리콘 산화막을 이용하여도 좋다.Subsequently, as shown in FIG. 20, a silicon oxide film 35 having a thickness of about 200 nm is deposited by CVD using TEOS, and a pattern of a wiring electrode is formed on the silicon oxide film 35 by photolithography and dry etching. An opening is formed, and the silicon nitride film 41 having a thickness of about 50 nm is deposited with good step coverage by the LPCVD method. Alternatively, a silicon oxide film may be used instead of the silicon nitride film.

계속해서, 도 21에 도시한 바와 같이 이방성의 건식 에칭에 의해 상기 실리콘 질화막(41, 12)을 에칭하고, 실리콘 산화막(35)의 측벽에 스페이서 절연막(36)을 형성하고 동시에 플러그 전극(11)을 노출시킨다.Subsequently, as illustrated in FIG. 21, the silicon nitride films 41 and 12 are etched by anisotropic dry etching to form a spacer insulating film 36 on the sidewall of the silicon oxide film 35 and at the same time, the plug electrode 11. Expose

계속해서, 도 22에 도시한 바와 같이 약 300㎚의 두께의 텅스텐막을 퇴적한다. 퇴적 방법으로서는 CVD법이 바람직하다. 계속해서, CMP법에 의해 상기 실리콘 산화막(35) 상의 텅스텐막을 연마하고, 실리콘 산화막(35)의 개구부에만 텅스텐을 매립한다. 이 때, 50 내지 100㎚ 정도 텅스텐막이 여분으로 연마되도록 한다.Subsequently, a tungsten film having a thickness of about 300 nm is deposited as shown in FIG. As the deposition method, the CVD method is preferable. Subsequently, the tungsten film on the silicon oxide film 35 is polished by the CMP method, and tungsten is embedded only in the opening of the silicon oxide film 35. At this time, an extra tungsten film is polished about 50 to 100 nm.

계속해서, 도 23에 도시한 바와 같이 실리콘 산화막(38)을 약 100㎚의 두께로 퇴적하고, 포토 리소그래피와 건식 에칭에 의해 실리콘 산화막(38, 35) 및 실리콘 질화막(12)에 공통의 개구부(42)를 형성한다. 또, 상기 개구부의 형성시에 실시예 3과 조합함으로써 보다 한층 더 효과를 올릴 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 23, the silicon oxide film 38 is deposited to a thickness of about 100 nm, and the openings common to the silicon oxide films 38 and 35 and the silicon nitride film 12 are formed by photolithography and dry etching. 42). Moreover, the effect can be further improved by combining with Example 3 at the time of formation of the said opening part.

계속해서, 도 24에 도시한 바와 같이 축적 전극(15)이 되는 다결정 실리콘을 퇴적하고 실시예 1과 마찬가지로 왕관형의 커패시터를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 24, polycrystalline silicon serving as the storage electrode 15 is deposited to form a crown capacitor as in the first embodiment.

본 실시예에 따르면, 데이타선이 되는 배선 전극(37)의 배선폭은 최소 치수 이하의 치수로 축소할 수 있기 때문에, 배선 전극(37)과 축적 전극(15)을 접속하기 위한 개구부 간의 쇼트 마진을 크게 할 수 있다.According to this embodiment, since the wiring width of the wiring electrode 37 serving as the data line can be reduced to a dimension smaller than or equal to the minimum dimension, a short margin between the opening for connecting the wiring electrode 37 and the storage electrode 15 is obtained. Can be increased.

또, 본 실시예에서는 왕관형의 커패시터를 예로 설명하였지만, 실시예 2에서 진술한 커패시터 구조나 다른 공지의 커패시터 구조에도 적용할 수 있다.In addition, in the present embodiment, a crown-shaped capacitor has been described as an example, but the present invention can also be applied to the capacitor structure described in Embodiment 2 or other known capacitor structures.

또한, 본 실시예는 도 25에 도시한 바와 같은 실리콘 기판 상에 플러그 전극을 이용하지 않은 구조의 메모리 셀이나 다결정 실리콘에 의한 플러그를 이용한 구조의 메모리 셀에도 적용할 수 있다.The present embodiment can also be applied to a memory cell having a structure not using a plug electrode on a silicon substrate as shown in FIG. 25 or a memory cell having a structure using a plug made of polycrystalline silicon.

또한, 다이내믹 RAM에 한하지 않으며 LSI에 사용되는 배선에 일반적으로 이용할 수도 있다. 이 경우, 배선 전극(37)의 재료로서는 내열성이 있는 고융점 금속 외에 알루미늄이나 동등한 저저항 금속을 이용할 수 있다.In addition, the present invention is not limited to the dynamic RAM, but may be generally used for wiring used in the LSI. In this case, as the material of the wiring electrode 37, aluminum or an equivalent low resistance metal other than heat-resistant high melting point metal can be used.

<실시예 5><Example 5>

본 실시예는, 커패시터의 용량 전극에 플래티늄을 이용한 다이내믹 RAM의 메모리 셀, 특히 플래티늄 전극의 미세 가공에 관한 것이다. 도 26은 본 실시예에 따른 다이내믹 RAM의 제조 공정을 나타낸 것으로, 메모리 셀의 커패시터에 고유전체의 BST막이나, 강유전체의 PZT막을 이용하기 위해서 커패시터의 용량 전극에 플래티늄을 이용하고 있다.This embodiment relates to the microfabrication of a memory cell of a dynamic RAM, in particular a platinum electrode, using platinum as a capacitor electrode of a capacitor. Fig. 26 shows a manufacturing process of the dynamic RAM according to the present embodiment, in which platinum is used as a capacitor electrode of a capacitor in order to use a high-k dielectric BST film or a ferroelectric PZT film.

우선, 도 26에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판 상에 MISFET를 형성하고, 플러그 전극(11)과 배선 전극(13)을 형성하기까지의 제조 공정은 실시예 1의 도 7까지의 공정과 마찬가지이다.First, as shown in FIG. 26, the manufacturing process until the MISFET is formed on the silicon substrate and the plug electrode 11 and the wiring electrode 13 are formed is the same as the process up to FIG. 7 of the first embodiment. .

계속해서, 도 27에 도시한 바와 같이, 두께 0.5 내지 1㎛ 정도의 실리콘 산화막(14)을 공지의 TEOS 가스를 이용한 CVD법에 의해 400℃ 정도의 온도로 퇴적하고, 표면을 공지의 CMP법을 이용하여 평탄화한다. 또한, 포토 리소그래피와 건식 에칭을 이용하여 상기 실리콘 산화막(14)과 실리콘 질화막(12)에 개구부를 형성하고, 약 200㎚의 두께의 티탄 니트라이드막을 CVD법에 의해 퇴적한 후 평탄부의 티탄 니트라이드막을 이방성의 건식 에칭에 의해 에치백하고, 플러그 전극(29)을 형성한다.Subsequently, as shown in Fig. 27, a silicon oxide film 14 having a thickness of about 0.5 to 1 m is deposited at a temperature of about 400 deg. C by a CVD method using a known TEOS gas, and the surface is subjected to a known CMP method. To planarize. In addition, an opening is formed in the silicon oxide film 14 and the silicon nitride film 12 using photolithography and dry etching, and a titanium nitride film having a thickness of about 200 nm is deposited by CVD, followed by titanium nitride in the flat portion. The film is etched back by anisotropic dry etching to form the plug electrode 29.

계속해서, 도 28에 도시한 바와 같이, 두께 100 내지 300㎚의 플래티늄막(45)을 스퍼터링법에 의해 퇴적하고 또한 상부에 비정질 실리콘막(43)을 약 100㎚의 두께로 퇴적한다. 그리고, 상기 비정질 실리콘막(43)을 포토 리소그래피와 건식 에칭을 이용하여 패터닝한다.Subsequently, as shown in Fig. 28, a platinum film 45 having a thickness of 100 to 300 nm is deposited by the sputtering method, and an amorphous silicon film 43 is deposited to a thickness of about 100 nm on top. The amorphous silicon film 43 is then patterned using photolithography and dry etching.

계속해서, 도 29에 도시한 바와 같이, 소정의 온도의 질소 분위기 중에서 어닐링함으로써 상기 비정질 실리콘막(43)과 플래티늄막(30)을 반응시켜서, 비정질 실리콘막(43)이 패터닝된 부분에 플래티늄 실리사이드(44)를 형성한다. 비정질 실리콘막(43)이 없는 부분의 플래티늄막(30)은 그대로 남는다.Then, as shown in FIG. 29, by annealing in a nitrogen atmosphere at a predetermined temperature, the amorphous silicon film 43 and the platinum film 30 are reacted to form a platinum silicide on a portion where the amorphous silicon film 43 is patterned. Form 44. The platinum film 30 in the portion without the amorphous silicon film 43 remains as it is.

계속해서, 도 30에 도시한 바와 같이, 불산 수용액에 의한 습식 에칭을 행함으로써 플래티늄 실리사이드(44)를 제거하고 플래티늄 전극(30)을 형성한다. 여기서는 생략하였지만, 플래티늄막(30)의 하층에 습식 에칭의 스토퍼를 설치해두면 좋다.Subsequently, as shown in FIG. 30, the platinum silicide 44 is removed by forming wet etching with an aqueous hydrofluoric acid solution to form the platinum electrode 30. Although omitted here, a wet etching stopper may be provided below the platinum film 30.

또한, 도 31에 도시한 바와 같이, 플래티늄 전극(30) 상에 BST막(31)을 스퍼터법 혹은 CVD법에 의해 퇴적하고, 또한 플래티늄막(32)을 퇴적하며, 포토 리소그래피와 건식 에칭에 의해 패터닝한다. 이후의 제조 공정은, 실시예 1과 마찬가지로 하여도 좋다.As shown in FIG. 31, the BST film 31 is deposited on the platinum electrode 30 by sputtering or CVD, and the platinum film 32 is deposited, and by photolithography and dry etching. Pattern. The subsequent manufacturing step may be the same as in Example 1.

본 실시예에 따르면, 플래티늄막을 직접 에칭하는 일 없이 플래티늄 전극을 미세패턴으로 가공할 수 있기 때문에, 플래티늄막을 축적 전극에 이용한 커패시터의 미세화가 가능해진다.According to this embodiment, since the platinum electrode can be processed into a fine pattern without directly etching the platinum film, the capacitor using the platinum film as the storage electrode can be miniaturized.

<실시예 6><Example 6>

본 실시예는 본 발명을 스태틱 RAM에 적용한 것이다. 도 32는 스태틱 RAM의 메모리 셀의 등가 회로를 나타낸 것으로, 메모리 셀은 n 채널의 MISFET(Q1, Q2)와 p 채널의 MISFET(Q5, Q6)로 이루어지는 한쌍의 인버터를 서로 교차 접속하여 구성한 플립플롭 회로와, 상기 플립플롭 회로에 접속된 전송 트랜지스터(Q3, Q4)로 이루어진다. 도 33 및 도 34는 이러한 스태틱 RAM 중 p 채널의 MISFET를 적층화된 다결정 실리콘 내에 형성한 고집적에 알맞은 구조의 스태틱 RAM의 평면도를 나타내는 것이다. 도 33은 실리콘 기판에 형성한 MISFET의 부분을, 도 34는 다결정 실리콘막 내에 형성한 TFT(Thin Film Transistor)의 부분과 배선 전극의 부분을 각각 나타내고 있다.This embodiment applies the present invention to a static RAM. FIG. 32 shows an equivalent circuit of a memory cell of a static RAM, in which a flip-flop is formed by cross-connecting a pair of inverters consisting of n-channel MISFETs Q1 and Q2 and p-channel MISFETs Q5 and Q6. Circuit and transfer transistors Q3 and Q4 connected to the flip-flop circuit. 33 and 34 show a plan view of a static RAM having a structure suitable for high integration in which p-channel MISFETs are formed in stacked polycrystalline silicon. 33 shows a portion of a MISFET formed on a silicon substrate, and FIG. 34 shows a portion of a TFT (Thin Film Transistor) formed in a polycrystalline silicon film and a portion of a wiring electrode, respectively.

도 33에서 구동용의 MISFET(Q1, Q2)의 게이트 전극은, 개구부에 형성된 티탄 니트라이드의 플러그 전극(117)을 통하여, 각각의 드레인인 고농도 n형 불순물 영역(106, 107)으로 이루어지는 기억 노드에 접속되어 있다. 또한, 구동 MISFET의 소스인 고농도 n형 불순물 영역(108, 109)에도 개구부에 티탄 니트라이드에 의한 플러그 전극(117)이 형성되며, 접지 배선(116)이 접속되어 있다. 또한, 상기 기억 노드에서의 고농도 n형 불순물 영역(106, 107)은 전송용 MISFET(Q3, Q4)의 공통의 고농도 불순물 영역이기도 하고, 상기 전송용의 MISFET의 게이트 전극(110, 111)은 인접 메모리 셀의 공통의 워드선으로 되어 있다. 또한, 상기 전송용 MISFET의 고농도 n형 불순물 영역(104, 105)에도 개구부에 플러그 전극(117)이 형성되며, 또한 개구부(127, 128)를 통하여 데이타선이 되는 배선 전극(129, 130; 도 34)이 접속되어 있다.In Fig. 33, the gate electrode of the driving MISFETs Q1 and Q2 is formed of a memory node consisting of high concentration n-type impurity regions 106 and 107 which are drains, respectively, through the plug electrode 117 of titanium nitride formed in the opening. Is connected to. In addition, plug electrodes 117 made of titanium nitride are formed in the openings in the highly-concentrated n-type impurity regions 108 and 109 serving as the source of the driving MISFET, and the ground wiring 116 is connected. The high concentration n-type impurity regions 106 and 107 in the storage node are also common high concentration impurity regions of the transfer MISFETs Q3 and Q4, and the gate electrodes 110 and 111 of the transfer MISFET are adjacent to each other. It is a common word line of memory cells. In addition, the plug electrodes 117 are formed in the openings in the high concentration n-type impurity regions 104 and 105 of the transfer MISFET, and the wiring electrodes 129 and 130 which become data lines through the openings 127 and 128; 34) is connected.

또한, 도 34에서 기억 노드에 형성된 플러그 전극(117)에는 개구부(140, 141)를 통하여 부하 소자인 p 채널 TFT(Q6, Q5)의 게이트 전극(119, 120)이 접속되어 있다. 또한, 각각의 게이트 전극(119, 120)에는 개구부(121, 122)를 통하여 다른쪽 TFT의 드레인 영역(114, 115)이 접속되어 있다. 또한, 상기 TFT(Q5, Q6)의 소스 영역(125, 126)은 인접 메모리 셀의 공통의 전원 배선으로 되어 있다.In addition, the gate electrodes 119 and 120 of the p-channel TFTs Q6 and Q5 serving as load elements are connected to the plug electrode 117 formed in the memory node in FIG. 34 through the openings 140 and 141. Further, drain regions 114 and 115 of the other TFTs are connected to the respective gate electrodes 119 and 120 through the openings 121 and 122. In addition, the source regions 125 and 126 of the TFTs Q5 and Q6 serve as common power wirings of adjacent memory cells.

다음에, 도 35의 단면도를 이용하여, 본 실시예를 더 자세하게 설명한다. 동일 도면은 도 33, 도 34의 평면도에서의 X-X'선의 단면도이다.Next, the present embodiment will be described in more detail using the cross-sectional view of FIG. The same figure is sectional drawing of the XX 'line in the top view of FIG.

메모리 셀의 n 채널 MISFET는 실리콘 기판 표면에 형성되어 있다. 고농도 n형 불순물 영역(104, 106) 및 게이트 전극(112) 상에는 플러그 전극(117)이 형성되어 있다. 또한, 실리콘 산화막(133) 상에는 실시예 4에서 설명한 구조의 배선 전극(116)이 형성되어 있다. 배선 전극(116)의 재료는 텅스텐이 바람직하다. 또, 배선 전극(116)은 구동용 MISFET의 소스에 접지 전위를 공급하는 접지 배선이 된다.The n-channel MISFET of the memory cell is formed on the silicon substrate surface. Plug electrodes 117 are formed on the high concentration n-type impurity regions 104 and 106 and the gate electrode 112. On the silicon oxide film 133, the wiring electrode 116 having the structure described in Embodiment 4 is formed. The material of the wiring electrode 116 is preferably tungsten. The wiring electrode 116 is a ground wiring for supplying a ground potential to the source of the driving MISFET.

또한, 상기 배선 전극(116)의 상부에는 실리콘 산화막(137)을 통하여, p형의 다결정 실리콘막으로 이루어지는 TFT의 게이트 전극(119, 120)이 형성되어 있다. 게이트 전극(120) 상부에는 TFT의 게이트 절연막(138)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 게이트 절연막(138) 상에 다결정 실리콘막으로 이루어지는 TFT의 채널 영역(123)과, p형의 불순물이 첨가된 소스 영역(125) 및 드레인 영역(114)이 형성되어 있다. 여기서, 한쪽의 TFT의 드레인 영역(114)은 게이트 절연막(138) 중 일부에 형성한 개구부를 통하여 다른쪽의 TFT의 게이트 전극(119)에 접속되어 플립플롭 회로의 교차 접속이 달성되어 있다. 또한, 상기 게이트 전극은 플러그 전극(117)의 직경보다 작은 직경의 개구부를 통하여 플러그 전극(117)에 접속되어 있다.The gate electrodes 119 and 120 of the TFT made of a p-type polycrystalline silicon film are formed on the wiring electrode 116 through the silicon oxide film 137. The gate insulating film 138 of the TFT is provided on the gate electrode 120. A channel region 123 of a TFT made of a polycrystalline silicon film, a source region 125 and a drain region 114 to which p-type impurities are added are formed on the gate insulating film 138. Here, the drain region 114 of one TFT is connected to the gate electrode 119 of the other TFT through an opening formed in part of the gate insulating film 138, and cross connection of the flip-flop circuit is achieved. The gate electrode is connected to the plug electrode 117 through an opening having a diameter smaller than that of the plug electrode 117.

본 실시예에 따르면, 메모리 셀의 접지 배선과 TFT의 게이트 전극의 쇼트 마진을 크게 할 수 있기 때문에, 스태틱 RAM의 메모리 셀 면적을 축소할 수 있다. 또한, p 채널의 TFT와 실리콘 기판에 형성한 n 채널의 MISFET는 티탄 니트라이드로 이루어지는 플러그 전극으로 접속되어 있기 때문에 전기적인 저항 접속이 얻어진다.According to this embodiment, since the short margin between the ground wiring of the memory cell and the gate electrode of the TFT can be increased, the area of the memory cell of the static RAM can be reduced. Further, since the p-channel TFT and the n-channel MISFET formed on the silicon substrate are connected by a plug electrode made of titanium nitride, an electrical resistance connection is obtained.

<실시예 7><Example 7>

본 실시예는, n 채널 MISFET와 p 채널 MISFET를 전부 실리콘 기판에 형성한 스태틱 RAM에 본 발명을 적용한 것이다. 도 36 및 도 37은 본 실시예에 의한 스태틱 RAM의 평면도이며, 도 36은 MISFET와 로컬 배선부, 도 37은 배선 전극의 부분을 나타내고 있다.In this embodiment, the present invention is applied to a static RAM in which an n-channel MISFET and a p-channel MISFET are formed on a silicon substrate. 36 and 37 are plan views of the static RAM according to the present embodiment, FIG. 36 shows the MISFET and the local wiring portion, and FIG. 37 shows the portion of the wiring electrode.

도 36에서, MISFET(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)는 도 32의 등가 회로에 대응하고 있다. 또한, 게이트 전극(215)은 Q1과 Q5의 공통의 게이트 전극이다. 게이트 전극(216)은 Q2과 Q6의 공통의 게이트 전극이다. 또한, n 채널의 MISFET(Q1, Q2, Q3, Q4)의 고농도 n형 불순물 영역(206, 207) 상 및, p 채널의 MISFET(Q5, Q6)의 고농도 p형 불순물 영역(210, 211) 상에는 플러그 전극(217, 218, 219, 220)이 형성되어 있다. 또한, 게이트 전극(215, 216) 상에도 플러그 전극(221, 222)이 형성되어 있다. 즉, 메모리 셀의 플립플롭 회로의 교차 접속은, 상기 플러그 전극(217, 218, 219, 220, 221, 222)과 두께 약 100㎚의 텅스텐막으로 이루어지는 로컬 배선(223, 224)으로 형성되어 있다. 또, 상기 플러그 전극은 티탄 니트라이드로 이루어지며, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 형성되며, 상기 플러그 전극의 높이는 50㎚ 내지 150㎚ 정도이다.In FIG. 36, MISFETs Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 correspond to the equivalent circuit of FIG. The gate electrode 215 is a common gate electrode of Q1 and Q5. The gate electrode 216 is a common gate electrode of Q2 and Q6. Further, on the high concentration n-type impurity regions 206 and 207 of the n-channel MISFETs Q1, Q2, Q3 and Q4, and on the high concentration p-type impurity regions 210 and 211 of the p-channel MISFETs Q5 and Q6. Plug electrodes 217, 218, 219, 220 are formed. Also, plug electrodes 221 and 222 are formed on the gate electrodes 215 and 216. That is, the cross connection of the flip-flop circuit of the memory cell is formed by the plug electrodes 217, 218, 219, 220, 221, and 222 and local wirings 223 and 224 made of a tungsten film having a thickness of about 100 nm. . The plug electrode is made of titanium nitride, and is formed by the same method as in Example 1, and the height of the plug electrode is about 50 nm to 150 nm.

또한, MISFET(Q3, Q4)의 고농도 n형 불순물 영역(204, 205), MISFET(Q1, Q2)의 고농도 n형 불순물 영역(208, 209) 및 MISFET(Q5, Q6)의 고농도 P형 불순물 영역(212, 213)에는 개구부(225, 226, 227, 228, 229, 230)를 통하여, 도 37에 도시하는 제1 층의 금속 배선(231, 232, 233, 234)이 설치되어 있다. 금속 배선(233)은 구동용 MISFET(Q1, Q2)의 소스에 급전하는 접지 배선, 금속 배선(234)은 부하용 MISFET(Q5, Q6)의 소스에 급전하는 전원 배선으로 되어 있다. 또한, 메모리 셀의 데이타선은 제2 층의 금속 배선(237, 238)에 의해 형성되어 있다. 또, 상기 금속 배선(231, 232, 233, 234, 237, 238)은 알루미늄으로 이루어진다.Further, high concentration n-type impurity regions 204 and 205 of MISFETs Q3 and Q4, high concentration n-type impurity regions 208 and 209 of MISFETs Q1 and Q2, and high concentration P-type impurity regions of MISFETs Q5 and Q6. The metal wirings 231, 232, 233, and 234 of the first layer shown in FIG. 37 are provided through the openings 225, 226, 227, 228, 229, and 230 in the 212 and 213. As shown in FIG. The metal wiring 233 is a ground wiring for feeding power to the sources of the driving MISFETs Q1 and Q2, and the metal wiring 234 is a power wiring for feeding power to the sources of the load MISFETs Q5 and Q6. The data line of the memory cell is formed by the metal wirings 237 and 238 of the second layer. The metal wires 231, 232, 233, 234, 237 and 238 are made of aluminum.

다음에, 도 38에 본 실시예의 단면도를 나타낸다. 메모리 셀 내의 n채널 MISFET와 p채널 MISFET는 각각 실리콘 기판(201) 내의 p웰(244) 및 n웰(245)에 형성되어 있다. 또, 본 실시예에서, 실시예 1과 마찬가지로 MISFET의 게이트 전극의 측벽 및 상부에 실리콘 질화막(239, 240)을 설치하고, 자기 정합 컨택트를 형성할 수 있다. 이 경우, 게이트 전극(216) 상에 형성하는 플러그 전극(217)의 형성 시, 다른 플러그 전극과는 다른 포토 리소그래피와 건식 에칭을 이용하면 좋다. 또한, 도면에는 나타내고 있지 않지만, 아이솔레이션에 대해서도 실리콘 질화막의 에칭 스토퍼를 이용함으로써, 경계가 없는 구조로 되어 있다.38 is a cross-sectional view of this embodiment. The n-channel MISFET and p-channel MISFET in the memory cell are formed in the p well 244 and n well 245 in the silicon substrate 201, respectively. In this embodiment, as in the first embodiment, silicon nitride films 239 and 240 can be formed on the sidewalls and the upper portions of the gate electrodes of the MISFET, and self-aligning contacts can be formed. In this case, when forming the plug electrode 217 formed on the gate electrode 216, photolithography and dry etching different from other plug electrodes may be used. Although not shown in the figure, the etching stopper of the silicon nitride film is also used for the isolation, thereby having a boundaryless structure.

본 실시예에 따르면, 로컬 배선을 미세화할 수 있으며 고집적의 스태틱 RAM을 제공할 수 있다.According to this embodiment, local wiring can be miniaturized and a highly integrated static RAM can be provided.

<실시예 8><Example 8>

본 실시예는 실시예 7의 스태틱 RAM 셀을 더 발전시키는 것으로, 4개의 플러그 전극에 의해서 플립플롭 회로의 교차 접속을 달성한 것이다. 도 39는 본 실시예에 따른 스태틱 RAM의 평면도를 나타낸 것으로, 배선 전극 부분은 실시예 7과 마찬가지로 생략되어 있다. 또한, 단면도를 도 40에 도시한다. 도 39 및 도 40에서 구동 MISFET의 고농도 n형 불순물 영역(206) 상의 플러그 전극(217)은 상부의 두께 약 100㎚의 텅스텐으로 이루어지는 로컬 배선(221)에 접속되며, 상기 로컬 배선(221)은 다른쪽의 인버터(Q2, Q6)의 공통의 게이트 전극(216) 상 및 부하용 MISFET(Q5)의 고농도 p형 불순물 영역(210) 상으로 연장하는 플러그 전극(246)에 의해 동시에 접속되어 있다. 또, 도 39의 플러그 전극(247)에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 상기 플러그 전극은 티탄 니트라이드로 이루어지며, 실시예 1과 마찬가지 방법에 의해 형성되어 있다.This embodiment further develops the static RAM cell of the seventh embodiment, and achieves cross connection of flip-flop circuits by four plug electrodes. 39 is a plan view of the static RAM according to the present embodiment, in which the wiring electrode portions are omitted as in the seventh embodiment. 40 is shown in FIG. 39 and 40, the plug electrode 217 on the high concentration n-type impurity region 206 of the driving MISFET is connected to a local wiring 221 made of tungsten having a thickness of about 100 nm at the top, and the local wiring 221 is It is simultaneously connected by a plug electrode 246 extending on the common gate electrode 216 of the other inverters Q2 and Q6 and onto the high concentration p-type impurity region 210 of the load MISFET Q5. The same applies to the plug electrode 247 of FIG. 39. In addition, the plug electrode is made of titanium nitride, and is formed by the same method as in Example 1.

본 실시예에 따르면, 로컬 배선을 더 미세화할 수 있으며 고집적의 스태틱 RAM을 제공할 수 있다.According to this embodiment, local wiring can be further refined and a high density static RAM can be provided.

<실시예 9><Example 9>

본 실시예는, 본 발명에 따른 스태틱 RAM 셀에서 또 다른 방식의 메모리 셀에 관한 것이다. 도 41, 도 42는 본 실시예에 따른 스태틱 RAM의 메모리 셀의 평면도이다. MISFET의 부분은 도 41에, 배선 전극의 부분은 도 42에 각각 나타내고 있다. 도 41에서 플립플롭 회로의 교차 접속에는 로컬 배선을 사용하지 않고 플러그 전극(318, 319, 320, 321, 322)으로 접속하고 있다. 이들의 플러그 전극은 티탄 니트라이드로 이루어지며, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 형성되어 있다. 또한, 배선 전극은 실시예 7과 마찬가지로 2층의 알루미늄으로 이루어져 있다.This embodiment relates to another type of memory cell in a static RAM cell according to the present invention. 41 and 42 are plan views of memory cells of the static RAM according to the present embodiment. A part of the MISFET is shown in FIG. 41 and a part of the wiring electrode is shown in FIG. In FIG. 41, the plug electrodes 318, 319, 320, 321, and 322 are connected to each other without cross wiring by flip-flop circuits. These plug electrodes are made of titanium nitride and are formed by the same method as in Example 1. The wiring electrode is made of two layers of aluminum as in the seventh embodiment.

본 실시예에 따르면, 스태틱 RAM의 제조 공정을 간략하게 할 수 있다.According to this embodiment, the manufacturing process of the static RAM can be simplified.

또, 이상 설명한 메모리 셀의 실시예에서는, 스태틱 RAM 및 다이내믹 RAM의 주변 회로에는 실시예 1에서 나타낸 바와 같은 공통의 자기 정합 구조의 플러그 전극을 이용함으로써 주변 회로의 소요 면적을 저감할 수 있다.In the embodiment of the memory cell described above, the required area of the peripheral circuit can be reduced by using the plug electrodes of the common self matching structure as shown in the first embodiment for the peripheral circuits of the static RAM and the dynamic RAM.

또한, 이상 설명한 실시예에서는 본 발명을 다이내믹 RAM이나 스태틱 RAM에 적용한 것이지만, 본 실시예는 스태틱 RAM과 다이내믹 RAM이 동일 실리콘 기판 상에 혼재한 반도체 장치나 메모리와 논리가 혼재한 반도체 장치에도 적용할 수 있으며, 이에 의해서 제조 비용의 저감이나 데이타 전송 속도의 향상, 칩의 면적의 저감이 가능해진다.In the above-described embodiment, the present invention is applied to a dynamic RAM or a static RAM. However, the present embodiment is applicable to a semiconductor device in which the static RAM and the dynamic RAM are mixed on the same silicon substrate or a semiconductor device in which the memory and the logic are mixed. As a result, the manufacturing cost can be reduced, the data transfer speed can be improved, and the chip area can be reduced.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 플러그 전극을 이용하여 다이내믹 RAM이나 스태틱 RAM 등의 메모리 셀뿐만아니라 주변 회로의 CMISFET의 소요 면적을 축소할 수 있다. 또한, MISFET의 상부에 소자를 형성하도록 한 적층 구조의 메모리 셀에서 메모리 셀의 형성에 필요한 열공정을 받아도 플러그 전극과 실리콘 기판의 접속의 전기 특성이 손상되지 않고 특성을 안정되게 할 수 있다.As described above, according to the present invention, the plug electrode can be used to reduce the area required for the CMISFET of the peripheral circuit as well as the memory cells such as the dynamic RAM and the static RAM. In addition, even when the thermal process required for the formation of the memory cell is applied to the memory cell of the stacked structure in which the element is formed on the MISFET, the electrical characteristics of the connection between the plug electrode and the silicon substrate can be stabilized without being impaired.

또한, MISFET의 상부의 소자와 그 중간에 위치하는 배선층과의 쇼트 마진을 크게 할 수 있다. 따라서, 칩 면적이 작은 반도체 장치를 제공할 수 있다.Further, the short margin between the element on the top of the MISFET and the wiring layer located in the middle thereof can be increased. Therefore, a semiconductor device having a small chip area can be provided.

또한, 본 발명에 따르면, 메모리 셀 영역의 커패시터 상에 형성하는 배선층 및 주변 회로 영역 상의 배선층으로서, 동과 같은 저저항의 금속 재료를 이용함으로써, 보다 한층 더 고속 동작이 가능한 반도체 기억 장치를 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, by using a low resistance metal material such as copper as the wiring layer formed on the capacitor in the memory cell region and the wiring layer on the peripheral circuit region, it is possible to provide a semiconductor memory device that can operate at higher speed. Can be.

이상 설명한 실시예에서는 본 발명을 다이내믹 RAM 및 스태틱 RAM에 적용한 것이다.In the embodiment described above, the present invention is applied to a dynamic RAM and a static RAM.

그러나, 본 발명은 메모리와 논리(논리 회로)가 혼재한 온칩 LSI와 같은 반도체 집적 회로 장치에 적용할 수 있다. 이 경우, 커패시터가 형성되고 있는 높이에 논리부의 배선층을 형성할 수 있다. 또한, 논리부는 복수의 CMISFET에 의해서 구성된다. 즉, 그 논리부는 COS 논리로 이루어진다.However, the present invention can be applied to semiconductor integrated circuit devices such as on-chip LSIs in which memory and logic (logic circuits) are mixed. In this case, the wiring layer of a logic part can be formed in the height in which the capacitor is formed. The logic section is constituted by a plurality of CMISFETs. In other words, the logic section consists of COS logic.

Claims (24)

반도체 기체(基體) 일주면에 설치된 제1 트랜지스터를 포함하는 메모리 셀 영역과, 서로 도전형이 다른 제2 트랜지스터 및 제3 트랜지스터를 포함하는 논리 회로 영역을 구비하는 반도체 기억 장치에 있어서,A semiconductor memory device comprising a memory cell region including a first transistor provided on one surface of a semiconductor substrate, and a logic circuit region including a second transistor and a third transistor having different conductivity types. 상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터와 상기 제3 트랜지스터 상의 제1 절연막 주면에는 제1 금속으로 이루어지는 제1 배선이 상기 메모리 셀 영역과 상기 논리 회로 영역에 각각 형성되며,First wirings made of a first metal are formed in the memory cell region and the logic circuit region, respectively, on a main surface of the first insulating film on the first transistor, the second transistor, and the third transistor, 상기 제1 배선과, 상기 제1, 제2 및 제3 트랜지스터와의 접속이, 상기 제1 절연막을 관통하는 개구내에 설치된 제1 도체를 포함하는 접속체에 의해 이루어지는The connection between the first wiring and the first, second and third transistors is made by a connecting body including a first conductor provided in an opening passing through the first insulating film. 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.A semiconductor memory device, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 기체는 실리콘으로 이루어지며,The semiconductor substrate is made of silicon, 상기 제1 도체 및 상기 제1 금속의 성질은, 상기 제1 도체와 상기 실리콘과의 반응에 의한 컨택트 저항의 증가가 없고, 그리고 상기 제1 금속의 에칭 속도에 비해 상기 제1 도체의 에칭 속도가 느린 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.The property of the first conductor and the first metal is that there is no increase in contact resistance due to the reaction between the first conductor and the silicon, and the etching rate of the first conductor is higher than that of the first metal. A semiconductor memory device characterized in that it is slow. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 도체와 상기 제1 금속은 서로 다른 고융점 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.The semiconductor memory device according to claim 1 or 2, wherein the first conductor and the first metal are different high melting point metals. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 제1 도체는 티탄 니트라이드 혹은 티탄 텅스텐이고, 상기 제1 금속은 텅스텐인 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.The semiconductor memory device according to any one of claims 1 to 3, wherein said first conductor is titanium nitride or titanium tungsten, and said first metal is tungsten. 제1항에 있어서, 상기 제1 도체는, 실리사이드층을 통해 상기 실리콘 기판에 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first conductor is connected to the silicon substrate via a silicide layer. 제1항에 있어서, 상기 제1 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터, 및 상기 제3 트랜지스터 각각의 소스 영역과 드레인 영역과 게이트 전극은, 상기 제1 도체를 포함하는 접속체에 의해, 상기 제1 금속에 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.The source region, the drain region, and the gate electrode of each of the first transistor, the second transistor, and the third transistor are connected to the first metal by a connector including the first conductor. A semiconductor memory device, characterized in that connected. 메모리 셀이 실리콘 기판 주면에 설치한 제1 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터 상의 제1 절연막 및 제2 절연막을 통하여, 제1 금속으로 이루어지는 제1 배선이 형성된 반도체 기억 장치에 있어서,In a semiconductor memory device in which a memory cell includes a first transistor provided on a main surface of a silicon substrate, and a first wiring made of a first metal is formed through a first insulating film and a second insulating film on the first transistor. 상기 제1 배선 상에 제3 절연막을 통하여 제1 소자가 형성되고,A first element is formed on the first wiring through a third insulating film. 상기 제1 소자와 상기 제1 트랜지스터의 접속이 상기 제1 절연막을 관통하는 개구에 설치된 제1 도체와, 상기 제2 절연막과 상기 제3 절연막을 관통하는 제2 도체를 포함하는 접속체에 의해서 달성되는A connection between the first element and the first transistor is achieved by a connecting body including a first conductor provided in an opening passing through the first insulating film, and a second conductor passing through the second insulating film and the third insulating film. felled 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.A semiconductor memory device, characterized in that. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제1 도체와 상기 제2 도체는 거의 원통형상이고,The first conductor and the second conductor are substantially cylindrical, 상기 제1 도체는, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극의 측벽 및 상부에 형성된 제4 및 제5 절연막에 의해서 상기 게이트 전극과 전기적으로 절연되며, 상기 제1 도체의 일부가 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 상 및 소자 분리용의 제6 절연막에 중복되도록 배치되며,The first conductor is electrically insulated from the gate electrode by fourth and fifth insulating layers formed on sidewalls and upper portions of the gate electrode of the first transistor, and a part of the first conductor is a gate electrode of the first transistor. It is disposed so as to overlap the sixth insulating film for phase and element separation, 상기 제2 도체의 평균적인 직경은 상기 제1 도체의 평균적인 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.And the average diameter of the second conductor is smaller than the average diameter of the first conductor. 제1항에 있어서, 상기 제1 배선의 폭은, 상기 제1 절연막을 관통하는 개구에 설치된 상기 제1 도체의 평균적인 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a width of the first wiring is smaller than an average diameter of the first conductor provided in the opening passing through the first insulating film. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1 배선은, 다이내믹형 랜덤 액세스 메모리 셀의 데이타선이며, 상기 제1 소자는 다이내믹형 랜덤 액세스 메모리 셀의 커패시터인 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.8. The semiconductor memory device according to claim 1 or 7, wherein the first wiring is a data line of a dynamic random access memory cell, and the first element is a capacitor of a dynamic random access memory cell. 제7항에 있어서, 상기 제1 소자는 스태틱형 랜덤 액세스 메모리 셀의 다결정 실리콘 트랜지스터이며, 상기 제1 배선은 상기 스태틱형 랜덤 액세스 메모리의 전원 배선인 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.8. The semiconductor memory device according to claim 7, wherein the first element is a polycrystalline silicon transistor of a static random access memory cell, and the first wiring is a power supply wiring of the static random access memory. 제11항에 있어서, 상기 제1 배선은, 스태틱형 랜덤 액세스 메모리 셀의 서로 다른 도전형인 트랜지스터의 게이트 전극 혹은 소스·드레인 영역을 접속하는 로컬 배선인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.12. The semiconductor device according to claim 11, wherein the first wiring is a local wiring for connecting gate electrodes or source / drain regions of transistors of different conductivity types of the static random access memory cell. 실리콘 기판 주면에 설치한 제1 트랜지스터를 포함하는 메모리 셀과, 서로 도전형이 다른 제2 트랜지스터 및 제3 트랜지스터를 포함하는 논리 회로를 갖는 반도체 장치에 있어서,A semiconductor device having a memory cell including a first transistor provided on a main surface of a silicon substrate, and a logic circuit including a second transistor and a third transistor having different conductivity types. 상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터와 상기 제3 트랜지스터 상의 제1 절연막 주면에는, 제1 금속으로 이루어지는 복수의 제1 배선이 각각 메모리 셀 영역과 논리 회로 영역에 형성되고,On the main surface of the first insulating film on the first transistor, the second transistor, and the third transistor, a plurality of first wirings made of a first metal are formed in the memory cell region and the logic circuit region, respectively. 상기 제1 배선과 상기 제1, 제2 및 제3 트랜지스터와의 접속이, 상기 제1 절연막을 관통하는 제1 도체를 포함하는 접속체에 의해서 달성되고,The connection between the first wiring and the first, second and third transistors is achieved by a connector including a first conductor passing through the first insulating film, 상기 제1 배선 상에는 제2 절연막이 설치되고, 상기 메모리 셀 영역의 상기 제2 절연막 주면에는 제1 소자가 설치되며,A second insulating film is provided on the first wiring, and a first element is provided on the main surface of the second insulating film of the memory cell region. 상기 제1 소자와 상기 제1 트랜지스터와의 접속이, 상기 제1 도체와 상기 제2 절연막을 관통하는 제2 도체를 포함하는 접속체에 의해 달성되는The connection between the first element and the first transistor is achieved by a connector including a second conductor penetrating the first conductor and the second insulating film. 것을 특징으로 하는 반도체 장치.A semiconductor device, characterized in that. 제13항에 있어서, 상기 제2 도체가 티탄 니트라이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.The semiconductor device according to claim 13, wherein said second conductor is made of titanium nitride. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 및 상기 제3 트랜지스터로 이루어지는 한쌍의 인버터, 상기 한쌍의 인버터로 이루어지는 래치형 플립플롭 회로, 상기 플립플롭 회로에 접속된 한쌍의 신호선, 및 상기 한쌍의 신호선에 접속된 상기 제2 또는 상기 제3 트랜지스터로 이루어지는 제1 및 제2 스위치용 트랜지스터를 구비하고,A pair of inverters composed of the second and third transistors, a latch flip-flop circuit composed of the pair of inverters, a pair of signal lines connected to the flip-flop circuit, and the second or the second connected to the pair of signal lines First and second switching transistors consisting of a third transistor, 상기 한쌍의 인버터의 한쪽 게이트와 다른쪽 드레인을 각각 교차 접속하는 접속체가 상기 제1 배선 및 제1 도체를 포함하는The connecting body which cross-connects one gate and the other drain of each of the pair of inverters includes the first wiring and the first conductor. 것을 특징으로 하는 반도체 기억 장치.A semiconductor memory device, characterized in that. 반도체 기체 주면 상에 제1 절연막이 설치되고, 상기 제1 배선이 제1 절연막의 제1 개구부에 매립된 도체로 이루어지는 반도체 집적 회로 장치에 있어서,In a semiconductor integrated circuit device, wherein a first insulating film is provided on a main surface of a semiconductor substrate, and the first wiring is made of a conductor embedded in a first opening of the first insulating film. 상기 제1 절연막의 제1 개구부의 측벽에는 다른 절연막의 측벽이 형성되며, 상기 측벽이 상기 제1 배선의 선폭을 결정하는Sidewalls of other insulating layers are formed on sidewalls of the first opening of the first insulating layer, and the sidewalls determine a line width of the first wiring. 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치.A semiconductor integrated circuit device, characterized in that. 제16항에 있어서, 상기 제1 배선은 고융점 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치.The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, wherein the first wiring is made of a high melting point metal. 제16항에 있어서, 상기 제1 배선의 단면 형상은 역테이퍼형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치.17. The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, wherein the cross-sectional shape of the first wiring has an inverted taper shape. 제16항에 있어서, 상기 제4 절연막은 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치.17. The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, wherein said fourth insulating film is a silicon nitride film. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 반도체 기체에, 한쌍의 신호선에 접속된 한쌍의 인버터로 이루어지는 래치형 플립플롭 회로와, 각각의 신호선에 접속된 제1 및 제2 스위치용 트랜지스터와, 제1 전원 배선과, 제2 전원 배선과, 상기 제1 및 제2 스위치용 트랜지스터에 접속된 제어선이 설치되며,A latch flip-flop circuit comprising a pair of inverters connected to a pair of signal lines in the semiconductor substrate, first and second switch transistors connected to each signal line, first power supply wiring, and second power supply wiring; And control lines connected to the first and second switch transistors, 상기 신호선, 상기 제1 혹은 상기 제2 전원 배선, 상기 제1 혹은 상기 제2 제어선 중 어느 하나는, 적어도 상기 제1 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치.Any one of the signal line, the first or the second power supply wiring, and the first or the second control line includes at least the first wiring. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 반도체 기판 주면에, 1개의 스위치용 트랜지스터와 상기 스위치용 트랜지스터에 접속된 1개의 전하 축적용 커패시터로 구성된 메모리 셀과, 상기 스위치 트랜지스터를 선택하기 위한 워드선과, 정보를 판독하고 기록하기 위한 데이타선으로 이루어지는 다이내믹형 랜덤 액세스 메모리가 설치되며,On the main surface of the semiconductor substrate, a memory cell comprising one switch transistor and one charge storage capacitor connected to the switch transistor, a word line for selecting the switch transistor, and a data line for reading and writing information Dynamic random access memory is installed, 상기 데이타선이 상기 제1 배선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치.And said data line comprises said first wiring. 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법에 있어서,In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, 반도체 기체에 MISFET를 형성하는 공정;Forming a MISFET in the semiconductor substrate; 제1 절연막을 퇴적하는 공정;Depositing a first insulating film; 상기 제1 절연막의 원하는 영역을 에칭하고, 배선 패턴의 제1 개구부를 형성하는 공정;Etching a desired region of the first insulating film and forming a first opening of a wiring pattern; 제6 절연막을 퇴적하고, 이방성의 에칭에 의해 상기 제1 개구부 측벽에 상기 제7 절연막에 의한 측벽 스페이서를 형성하는 공정; 및Depositing a sixth insulating film and forming sidewall spacers by the seventh insulating film on the sidewalls of the first opening portions by anisotropic etching; And 상기 제1 개구부 내에 제1 도체를 매립하는 수단을 포함하는 공정And a means for embedding a first conductor in said first opening. 을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법.And a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device. 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법에 있어서,In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, 반도체 기체에 MISFET를 형성하는 공정;Forming a MISFET in the semiconductor substrate; 상기 MISFET 상에 제1 절연막을 퇴적하는 공정;Depositing a first insulating film on the MISFET; 상기 제1 절연막 상에 플래티늄막을 퇴적하는공정;Depositing a platinum film on the first insulating film; 상기 플래티늄막 상에 비정질 실리콘을 퇴적하고, 원하는 부분을 건식 에칭하는 공정;Depositing amorphous silicon on the platinum film and dry etching a desired portion; 열처리를 실시하여 상기 플래티늄막 상의 비정질 실리콘이 존재하는 부분에 플래티늄 실리사이드를 형성하는 공정; 및Heat-treating to form platinum silicide in a portion where amorphous silicon exists on the platinum film; And 상기 플래티늄 실리사이드를 습식 에칭에 의해 제거하고, 원하는 부분에 플래티늄 전극을 잔존시키는 공정Removing the platinum silicide by wet etching and leaving a platinum electrode in a desired portion 을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법.And a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 플래티늄 전극은 반도체 기판의 주면보다 상부에 형성한 다이내믹형 랜덤 액세스 메모리 셀의 커패시터의 전극인 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법.And the platinum electrode is an electrode of a capacitor of a dynamic random access memory cell formed above the main surface of the semiconductor substrate.
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