JPH07112008B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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- JPH07112008B2 JPH07112008B2 JP27752084A JP27752084A JPH07112008B2 JP H07112008 B2 JPH07112008 B2 JP H07112008B2 JP 27752084 A JP27752084 A JP 27752084A JP 27752084 A JP27752084 A JP 27752084A JP H07112008 B2 JPH07112008 B2 JP H07112008B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に第1の導電
体パターンの近傍に、該第1の導電体パターンにセルフ
アラインさせて第2の導電体パターンのコンタクト窓を
形成する方法の改良に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a second semiconductor device that is self-aligned with the first conductor pattern in the vicinity of the first conductor pattern. To an improved method for forming a contact window of a conductor pattern.
ダイナミック型ランダムアクセス・メモリ(D−RAM)
等のMOSメモリにおいては、大規模化高集積化が大きな
命題であり、これを達成するためにセル面積を更に縮小
出来る製造方法が強く要望されている。Dynamic random access memory (D-RAM)
In MOS memories such as those mentioned above, large scale and high integration is a major proposition, and in order to achieve this, a manufacturing method capable of further reducing the cell area is strongly demanded.
第5図は当初の1トランジスタ・1キャパシタ構造D−
RAMセル(2セル分)を示す模式側断面図である。Figure 5 shows the original 1-transistor / 1-capacitor structure D-
It is a schematic side sectional view showing a RAM cell (for two cells).
同図において、1はp型シリコン基板、2はフィールド
酸化膜、3はゲート酸化膜、4a,4b,4c,4dは1層目の多
結晶シリコン層PAよりなるゲート電極(ワード線)、5
はn+型ドレイン領域、6a,6bはn+型ソース領域、7は下
層絶縁膜、8はコンタクト窓、9a,9bは2層目の多結晶
シリコン層PBよりなる第1のキャパシタ電極、10は2層
目の多結晶シリコン層PBよりなるドレイン電極、11は誘
電体層(キャパシタ膜)12は3層目の多結晶シリコン層
PCよりなる第2のキャパシタ電極、13は上層絶縁膜、14
はドレイン配線(ビット配線)、C1,C2は第1,第2のセ
ルを示す。In the figure, 1 is a p-type silicon substrate, 2 is a field oxide film, 3 is a gate oxide film, and 4a, 4b, 4c and 4d are gate electrodes (word lines) made of the first-layer polycrystalline silicon layer PA, 5
Is an n + type drain region, 6a and 6b are n + type source regions, 7 is a lower insulating film, 8 is a contact window, 9a and 9b are the first capacitor electrodes made of the second polycrystalline silicon layer PB, 10 Is a drain electrode made of the second-layer polycrystalline silicon layer PB, 11 is a dielectric layer (capacitor film), and 12 is a third-layer polycrystalline silicon layer.
Second capacitor electrode made of PC, 13 is upper insulating film, 14
Indicates drain wiring (bit wiring), and C 1 and C 2 indicate first and second cells.
この当初構造においては図からも明らかなように、ドレ
イン領域5とドレイン電極10、及びソース領域6a,6bと
第1のキャパシタ電極9a,9bとのコンタクト窓8が、下
層絶縁膜7にマスク整合によって形成されていた。In this initial structure, as is clear from the figure, the contact windows 8 of the drain region 5 and the drain electrode 10, and the source regions 6a and 6b and the first capacitor electrodes 9a and 9b are mask-matched to the lower insulating film 7. Was formed by.
そのためマスク合わせ誤差を吸収する寸法余裕を見てソ
ース,ドレイン領域5,6a,6bを広く形成する必要があ
り、集積度の向上が困難であった。Therefore, it is necessary to form the source / drain regions 5, 6a, 6b wide in view of the dimensional margin for absorbing the mask alignment error, which makes it difficult to improve the degree of integration.
そこでソース,ドレインのコンタクト窓をゲート電極
(ワード線)にセルフアラインさせて形成する構造が従
来提供され、これによってセル面積を縮小し高集積化が
図られている。Therefore, a structure has been conventionally provided in which the contact windows for the source and drain are formed by self-aligning with the gate electrode (word line), thereby reducing the cell area and achieving high integration.
第6図はこのようなコンタクト窓のセルフアライン構造
を有する1トランジスタ・1キャパシタ・メモリセルを
示す模式側断面図で、同図中の各符号は第5図と同一対
象物を示している。FIG. 6 is a schematic side sectional view showing a one-transistor / one-capacitor memory cell having such a contact window self-alignment structure, and each reference numeral in the drawing indicates the same object as that in FIG.
従来上記構造におけるゲート電極にセルフアラインされ
たコンタクト窓は第7図(a)乃至(e)の工程断面図
に示す方法によって形成されていた。Conventionally, the contact window self-aligned with the gate electrode in the above structure has been formed by the method shown in the process cross-sectional views of FIGS. 7A to 7E.
即ち先ず第7図(a)に示すように、例えばp型シリコ
ン基板1上に通常の選択酸化法等により選択的にフィー
ルド酸化膜2を形成し、該フィールド酸化膜2によって
画定表出された基板面に通常通り熱酸化によってゲート
酸化膜3を形成した後、該基板上に化学気相成長(CV
D)法により一層目の多結晶シリコン層PAを形成し、次
いで同じくCVD法により該多結晶シリコン層PA上に例え
ば厚さ2000〜3000Å程度の第1の二酸化シリコン(Si
O2)下層絶縁膜7aを形成する。That is, first, as shown in FIG. 7A, for example, a field oxide film 2 is selectively formed on a p-type silicon substrate 1 by a normal selective oxidation method or the like, and is defined by the field oxide film 2. After the gate oxide film 3 is formed on the substrate surface by thermal oxidation as usual, chemical vapor deposition (CV) is performed on the substrate.
The first-layer polycrystalline silicon layer PA is formed by the D) method, and then the first silicon dioxide (Si) having a thickness of, for example, about 2000 to 3000 Å is formed on the polycrystalline silicon layer PA by the CVD method.
O 2 ) The lower insulating film 7a is formed.
次いで通常のフォトリソグラフィ技術によりパターンニ
ングを行って第7図(b)に示すように、PAよりなり上
部に第1のSiO2下層絶縁膜7aを有するゲート電極(ワー
ド線)4a,4b,4c,4dを形成し、次いで通常通り該ゲート
電極をマスクにして不純物のイオン注入を行ってn+型ド
レイン領域5及びn+型ソース領域6a,6bを形成する。Then, patterning is performed by a normal photolithography technique to form gate electrodes (word lines) 4a, 4b, 4c made of PA and having a first SiO 2 lower insulating film 7a on the upper portion as shown in FIG. 7B. , 4d are formed, and then ion implantation of impurities is performed using the gate electrode as a mask as usual to form n + type drain regions 5 and n + type source regions 6a, 6b.
次いで第7図(c)に示すように、CVD法により該基板
上に例えば厚さ2000〜3000Å程度の第2のSiO2下層絶縁
膜7bを形成する。Next, as shown in FIG. 7C, a second SiO 2 lower insulating film 7b having a thickness of, for example, about 2000 to 3000 Å is formed on the substrate by the CVD method.
そして上記第2のSiO2下層絶縁膜7bを、基板面に対して
垂直な方向に優勢なドライエッチング手段例えば四弗化
炭素(CF4)ガスによるリアクティブ・イオンエッチン
グ法により、上面よりドレイン,ソース領域5及び6a,6
b面が表出する迄均一にエッチングすることにより、第
7図(d)に示すようにゲート電極4a,4b,4c,4d等にこ
れらゲート電極側面の第2のSiO2下層絶縁膜7bを介して
セルフアラインするドレイン,ソース領域5,6a,6bのコ
ンタクト窓8を形成する方法であった。(前記第6図で
は、第1のSiO2下層絶縁膜7aと第2のSiO2下層絶縁膜7b
とを一体としSiO2下層絶縁膜7としている。) 〔発明が解決しようとする問題点〕 然し上記従来の方法においては、コンタクト窓8形成の
リアクティブ・イオンエッチングに際して、コンタクト
窓8の上縁部UE即ちゲート電極4a,4b,4c,4d等の肩部の
第2のSiO2下層絶縁膜7bが余計エッチングされて角が削
られる傾向があるため、エッチング・レートの基板面内
における分布や、第2のSiO2下層絶縁膜7bの基板面内に
おける厚さのばらつきが大きい場合、ゲート電極4a,4b,
4c,4d等の肩の部分が露出し、該ゲート電極が該コンタ
クト窓8上に第7図(e)のように形成されるキャパシ
タ電極9a,9bやドレイン電極10等の導電層とショートす
るという問題を生ずることがあった。Then, the second SiO 2 lower insulating film 7b is drained from the upper surface by a dry ion etching method that is predominant in the direction perpendicular to the substrate surface, for example, reactive ion etching method using carbon tetrafluoride (CF 4 ) gas. Source regions 5 and 6a, 6
By uniformly etching the surface b until it is exposed, the second SiO 2 lower insulating film 7b on the side surfaces of the gate electrodes 4a, 4b, 4c, 4d, etc. is formed on the gate electrodes 4a, 4b, 4c, 4d as shown in FIG. 7 (d). This is a method of forming the contact windows 8 of the drain and source regions 5, 6a, 6b which are self-aligned via the contact windows 8. (In FIG. 6, the first SiO 2 lower insulating film 7a and the second SiO 2 lower insulating film 7b are
Are integrated into a SiO 2 lower insulating film 7. [Problems to be solved by the invention] However, in the above-mentioned conventional method, the upper edge portion UE of the contact window 8, that is, the gate electrodes 4a, 4b, 4c, 4d, etc. is subjected to reactive ion etching for forming the contact window 8. Since the second SiO 2 lower insulating film 7b on the shoulder of the substrate tends to be etched excessively and the corners are cut away, the distribution of the etching rate in the substrate surface and the substrate surface of the second SiO 2 lower insulating film 7b If there is a large variation in thickness inside the gate electrodes 4a, 4b,
Shoulders such as 4c and 4d are exposed, and the gate electrode is short-circuited with conductive layers such as capacitor electrodes 9a and 9b and drain electrode 10 formed on the contact window 8 as shown in FIG. 7 (e). There was a problem that occurred.
上記問題点の解決は、半導体基板上に第1の絶縁膜を介
して載設された第1の導電体パターンに隣接して該半導
体基板面に接する第2の導電体パターンを設けるに際し
て、該第1の導電体パターンが載設された該半導体基板
上に第2の絶縁膜を形成する工程、該第2の絶縁膜上に
多結晶シリコン膜を形成する工程、該多結晶シリコン膜
上に耐酸化マスク膜を形成する工程、該耐酸化マスク膜
を有する該第1の導電体パターン周辺の凹部をエッチン
グ・マスク層で埋める工程、該エッチング・マスク層を
マスクにして該耐酸化マスク膜の表出部を選択的に除去
する工程、該エッチング・マスク層を除去する工程、残
留する該耐酸化マスク膜をマスクにして該第1の導電体
パターン上の多結晶シリコン膜を中途まで酸化シリコン
膜とする工程、該酸化シリコン膜をマスクにして該凹部
上の耐酸化マスク膜及び多結晶シリコン膜を選択的に除
去する工程、該第1の導電体パターン上の残留多結晶シ
リコン膜をマスクにし基板面に対して垂直方向に優勢な
エッチング手段により該凹部内の第2の絶縁膜及び第1
の絶縁膜を選択的に除去し該凹部内の半導体基板面を表
出させる工程、該表出半導体基板面に接する第2の導電
体パターンを形成する工程を有する本発明による半導体
装置の製造方法によって達成される。The above problem can be solved by providing a second conductor pattern which is adjacent to the first conductor pattern mounted on the semiconductor substrate via the first insulating film and is in contact with the surface of the semiconductor substrate. A step of forming a second insulating film on the semiconductor substrate on which the first conductor pattern is mounted, a step of forming a polycrystalline silicon film on the second insulating film, and a step of forming a polycrystalline silicon film on the polycrystalline silicon film. A step of forming an oxidation-resistant mask film, a step of filling a concave portion around the first conductor pattern having the oxidation-resistant mask film with an etching mask layer, and a step of forming the oxidation-resistant mask film using the etching mask layer as a mask A step of selectively removing exposed portions, a step of removing the etching mask layer, and a polycrystalline silicon film on the first conductor pattern halfway through the remaining oxidation resistant mask film as a mask. The step of forming a film, A step of selectively removing the oxidation-resistant mask film and the polycrystalline silicon film on the concave portion using the silicon oxide film as a mask, and using the residual polycrystalline silicon film on the first conductor pattern as a mask, with respect to the substrate surface The second insulating film and the first insulating film in the recess are formed by a vertically dominant etching means.
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, which comprises the steps of selectively removing the insulating film of FIG. 6 to expose the semiconductor substrate surface in the recess, and forming a second conductor pattern in contact with the exposed semiconductor substrate surface. Achieved by
〔作用〕 即ち本発明の方法においてはゲート電極とその側面の絶
縁膜上に選択的に該絶縁膜とエッチングの選択性を有す
る異種膜を形成し、側面に絶縁膜を有するゲート電極に
セルフアラインさせてコンタクト窓を形成するリアクテ
ィブ・イオンエッチングにおいて全面エッチングを行う
のではなく、上記異種膜をマスクにして選択エッチング
を行うものであり、これによってエッチング・レートや
絶縁膜の膜厚が多少ばらっいてもゲート電極側面の絶縁
膜の上縁部は上記異種膜により完全に保護されて、該ゲ
ート電極側面に絶縁膜の上縁部が削り取られることがな
くなるので、該コンタクト窓上に形成されるキャパシタ
電極やドレイン電極と上記ゲート電極とのショート障害
は完全に防止される。[Operation] That is, in the method of the present invention, a heterogeneous film having etching selectivity with respect to the insulating film is selectively formed on the gate electrode and the insulating film on the side surface thereof, and self-aligned with the gate electrode having the insulating film on the side surface. The reactive ion etching for forming the contact window is not performed for the entire surface etching but for the selective etching by using the different film as a mask, and the etching rate and the film thickness of the insulating film are slightly varied. Also, since the upper edge of the insulating film on the side surface of the gate electrode is completely protected by the different film and the upper edge of the insulating film is not scraped off on the side surface of the gate electrode, it is formed on the contact window. A short circuit between the capacitor electrode or drain electrode and the gate electrode is completely prevented.
以下本発明を、図を参照し実施例により具体的に説明す
る。Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples with reference to the drawings.
第1図(a)乃至(i)は1トランジスタ・1キャパシ
タ型メモリセル形成の際の一実施例を示す工程断面図、
第2図は上記実施例により形成した1トランジスタ・1
キャパシタ型メモリセルの模式平面図、第3図はROMセ
ルの模式平面図、第4図(a)乃至(i)は上記ROMセ
ルを形成する際における一実施例を示す工程断面図であ
る。FIGS. 1A to 1I are process cross-sectional views showing an embodiment for forming a one-transistor / one-capacitor type memory cell,
FIG. 2 shows a 1-transistor 1 formed by the above embodiment.
FIG. 3 is a schematic plan view of a capacitor-type memory cell, FIG. 3 is a schematic plan view of a ROM cell, and FIGS. 4A to 4I are process cross-sectional views showing one embodiment in forming the ROM cell.
全図を通じ同一対象物は同一符号で示し、且つ第7図の
同一対象物も同一符号で示す。The same object is denoted by the same symbol throughout all the drawings, and the same object in FIG. 7 is also denoted by the same symbol.
第1図(a)参照 本発明の方法により1トランジスタ・1キャパシタ型メ
モリセルを形成するに際しては、通常のの方法により例
えばp型シリコン基板1上に選択的にフィールド酸化膜
2を形成し、該フィールド酸化膜2によって画定表出さ
れたセル形成領域上にゲート酸化膜3を形成し、1層目
の多結晶シリコン層PAよりなり該ゲート酸化膜3上から
フィールド酸化膜2上に延在するゲート電極(ワード
線)4a,4b,4c,4dを形成した後、該ゲート電極をマスク
にしてn+型ドレイン領域5及びn+型ソース領域6a,6bを
形成する。Referring to FIG. 1 (a), when forming a one-transistor / one-capacitor type memory cell by the method of the present invention, a field oxide film 2 is selectively formed on a p-type silicon substrate 1 by an ordinary method, A gate oxide film 3 is formed on the cell formation region defined and exposed by the field oxide film 2, and is made of the first-layer polycrystalline silicon layer PA and extends from above the gate oxide film 3 onto the field oxide film 2. After forming the gate electrodes (word lines) 4a, 4b, 4c, 4d to be used, the n + type drain region 5 and the n + type source regions 6a, 6b are formed using the gate electrodes as a mask.
第1図(b)参照 次いでCVD法により該基板上に例えば2000〜3000Å程度
の厚さのSiO2下層絶縁膜7を形成し、次いで其の上に同
じくCVD法により厚さ1000〜2000Å程度の多結晶シリコ
ン層21を形成し、次いで其の上に同じくCVD法により厚
さ500〜1000Å程度の耐酸化マスク膜例えば窒化シリコ
ン(Si3N4)膜22を形成し、次いで該基板上にゲート間
の凹部を埋める厚さのエッチング・マスク層例えばレジ
スト膜23をスピンコートする。See FIG. 1 (b). Then, a SiO 2 lower insulating film 7 having a thickness of, for example, about 2000 to 3000 Å is formed on the substrate by a CVD method, and then a CVD method having a thickness of about 1000 to 2000 Å is also formed thereon. A polycrystalline silicon layer 21 is formed, and then an oxidation resistant mask film, for example, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film 22 having a thickness of about 500 to 1000Å is formed on the substrate by the same CVD method, and then a gate is formed on the substrate. An etching mask layer, for example, a resist film 23 having a thickness that fills the recesses between is spin-coated.
第1図(c)参照 次いで酸素(O2)プラズマ処理等により上記レジスト膜
23を上面からSi3N4膜22が表出する迄エッチング除去
し、ゲート電極(ワード線)間の凹部24a,24b,24c,24d,
24eを選択的にレジスト膜23で埋める。See FIG. 1 (c). Then, the resist film is processed by oxygen (O 2 ) plasma treatment or the like.
23 is etched away from the upper surface until the Si 3 N 4 film 22 is exposed, and recesses 24a, 24b, 24c, 24d, between the gate electrodes (word lines) are formed.
24e is selectively filled with the resist film 23.
第1図(d)参照 次いで上記凹部のレジスト膜23をマスクにし、例えばCF
4+O2ガスを用いるドライエッチングによりゲート電極4
a,4b,4c,4d及びその側面のSiO2下層絶縁膜7の上部に表
出せしめられているSi3N4膜22を選択的に除去し、該領
域の多結晶シリコン層21を選択的に表出させる。See FIG. 1 (d). Then, using the resist film 23 in the recess as a mask, for example, CF
Gate electrode 4 by dry etching using 4 + O 2 gas
a, 4b, 4c, 4d and the Si 3 N 4 film 22 exposed on the upper part of the SiO 2 lower insulating film 7 on the side surfaces thereof are selectively removed to selectively remove the polycrystalline silicon layer 21 in the regions. To expose.
第1図(e)参照 次いでSi3N4膜22をマスクにし熱酸化を行って表出して
いる多結晶シリコン層21の表出面に選択的に厚さ500〜1
000Å程度のSiO2膜25を形成する。なおこの際該領域の
多結晶シリコン残層の厚さは1700〜500Å程度となる。See FIG. 1 (e). Then, the exposed surface of the polycrystalline silicon layer 21 exposed by thermal oxidation using the Si 3 N 4 film 22 as a mask has a thickness of 500 to 1 selectively.
The SiO 2 film 25 of about 000Å is formed. At this time, the thickness of the residual polycrystalline silicon layer in this region is about 1700 to 500Å.
第1図(f)参照 次いで上記SiO2膜25をマスクにし、燐酸ボイル法等によ
り凹部24a,24b,24c,24d,24e内のSi3N4膜22を除去し、次
いで基板面に対して垂直方向の異方性を有する例えば四
塩化炭素(CCl4)等のガスによるリアクティブ・イオン
エッチングにより上記凹部内に表出せしめられた多結晶
シリコン層21を選択的に除去し、該凹部内のSiO2下層絶
縁膜7を選択的に表出せしめる。See FIG. 1 (f). Then, using the SiO 2 film 25 as a mask, the Si 3 N 4 film 22 in the recesses 24a, 24b, 24c, 24d and 24e is removed by a phosphoric acid boiling method or the like, and then the substrate surface is removed. In the recess, the polycrystalline silicon layer 21 exposed in the recess is selectively removed by reactive ion etching using a gas having vertical anisotropy, such as carbon tetrachloride (CCl 4 ). The SiO 2 lower insulating film 7 is selectively exposed.
なおこの際、ゲート電極4a,4b,4c,4d及びその側面のSiO
2下層絶縁膜7の上部には多結晶シリコン層21が残留し
ている。At this time, the gate electrodes 4a, 4b, 4c, 4d and the side surfaces of the SiO
2 The polycrystalline silicon layer 21 remains on the lower insulating film 7.
第1図(g)参照 次いで基板面に対して垂直な異方性を有する例えばCF4
+O2ガスによるリアクティブ・イオンエッチングにより
該基板面に表出しているSiO2膜のエッチングを行う。該
エッチングによりゲート電極4a,4b,4c,4d及びその側面
のSiO2絶縁膜7の上部のSiO2膜25は除去され、且つ該領
域に存在する多結晶シリコン層21をマスクにしてゲート
電極間凹部24a,24b,24c,24d,24e底面のSiO2下層絶縁膜
7及びゲート酸化膜3が選択的に除去され、該凹部底面
のドレイン領域5及びソース領域6a,6bを表出するコン
タクト窓8が形成される。See FIG. 1 (g). Then, for example, CF 4 having anisotropy perpendicular to the substrate surface is used.
The SiO 2 film exposed on the substrate surface is etched by reactive ion etching with + O 2 gas. By the etching, the gate electrodes 4a, 4b, 4c, 4d and the SiO 2 film 25 on the side surface of the SiO 2 insulating film 7 are removed, and the polycrystalline silicon layer 21 existing in the region is used as a mask to remove the gap between the gate electrodes. The SiO 2 lower insulating film 7 and the gate oxide film 3 on the bottoms of the recesses 24a, 24b, 24c, 24d, 24e are selectively removed, and the contact windows 8 exposing the drain regions 5 and the source regions 6a, 6b on the bottoms of the recesses are formed. Is formed.
なおゲート電極4a,4b,4c,4d及びその側面のSiO2下層絶
縁膜7の上部には前述したように多結晶シリコン層21が
残留しているので、該エッチングに際してコンタクト窓
8の上縁部即ちゲート電極の肩部上のSiO2下層絶縁膜7
が削りとられることはない。Since the polycrystalline silicon layer 21 remains on the gate electrodes 4a, 4b, 4c, 4d and the upper part of the SiO 2 lower insulating film 7 on the side surfaces thereof as described above, the upper edge portion of the contact window 8 during the etching. That is, the SiO 2 lower insulating film 7 on the shoulder of the gate electrode
Is not scraped off.
第1図(h)参照 次いで通常通り該基板上に厚さ4000〜5000Å程度の2層
目の多結晶シリコン層PBを形成し、通常のフォトリソグ
ラフィ技術により該多結晶シリコン層PBとその下部に残
留する前記多結晶シリコン層21をパターンニングし、上
記2層目の多結晶シリコン層PBよりなり前記コンタクト
窓8部においてソース領域6a,6bにそれぞれ接する第1
のキャパシタ電極9a,9b及びドレイン領域5に接するド
レイン電極10を形成する。Then, as shown in FIG. 1 (h), a second polycrystalline silicon layer PB having a thickness of about 4000 to 5000 Å is formed on the substrate as usual, and the polycrystalline silicon layer PB and the lower portion thereof are formed on the polycrystalline silicon layer PB by a normal photolithography technique. The remaining polycrystalline silicon layer 21 is patterned to form a first polycrystalline silicon layer PB of the second layer, which is in contact with the source regions 6a and 6b in the contact window 8 portion.
A drain electrode 10 is formed in contact with the capacitor electrodes 9a and 9b and the drain region 5.
第1図(i)参照 以後従来通り熱酸化法によりキャパシタ電極上に誘電体
膜(キャパシタ膜)11を形成し、該基板上にCVD法によ
り4000〜5000Å程度の3層目の多結晶シリコン層PCより
なる第2のキャパシタ電極12を形成し、通常のフォトリ
ソグラフィ技術により該第2のキャパシタ電極12に前記
ドレイン電極10を表出する開孔26を形成し、次いで該基
板上に燐珪酸ガラス(PSG)等よりなる層間絶縁膜13を
形成し、該層間絶縁膜13に前記ドレイン電極10を表出す
るコンタクト窓27を形成し、該層間絶縁膜13上に前記コ
ンタクト窓27においてドレイン電極10に接するアルミニ
ウム等よりなるビット配線14を形成する。As shown in FIG. 1 (i), a dielectric film (capacitor film) 11 is formed on a capacitor electrode by a conventional thermal oxidation method, and a third polycrystalline silicon layer of about 4000 to 5000 Å is formed on the substrate by a CVD method. A second capacitor electrode 12 made of PC is formed, an opening 26 for exposing the drain electrode 10 is formed in the second capacitor electrode 12 by a normal photolithography technique, and then phosphosilicate glass is formed on the substrate. An interlayer insulating film 13 made of (PSG) or the like is formed, a contact window 27 exposing the drain electrode 10 is formed in the interlayer insulating film 13, and the drain electrode 10 is formed on the interlayer insulating film 13 at the contact window 27. A bit wiring 14 made of aluminum or the like is formed in contact with the.
そして以後図示しないが、カバー絶縁膜の形成等がなさ
れて1トランジスタ・1キャパシタ構造のメモリセルが
完成する。Then, although not shown, a cover insulating film and the like are formed to complete a memory cell having a one-transistor / one-capacitor structure.
第2図は上記実施例の1トランジスタ・1キャパシタ構
造のメモリセル(2セル分の領域)を示す模式平面図で
ある。なお、各対象物は第1図と同符号で示してある。FIG. 2 is a schematic plan view showing a memory cell (a region for two cells) having the one-transistor / one-capacitor structure of the above-described embodiment. Each object is indicated by the same reference numeral as in FIG.
上記実施例によれば、ドレイン・コンタクト窓及びキャ
パシタ・コンタクト窓がゲート電極にセルフアラインで
形成される1トランジスタ・1キャパシタ構造のD−RA
Mセルを形成する際、ゲート電極の表面に形成される下
層絶縁膜の上縁部即ちゲート電極の肩の部分が損傷を受
けることがない。According to the above embodiment, the D-RA having the one-transistor / one-capacitor structure in which the drain contact window and the capacitor contact window are formed in the gate electrode by self-alignment.
When forming the M cell, the upper edge portion of the lower layer insulating film formed on the surface of the gate electrode, that is, the shoulder portion of the gate electrode is not damaged.
従って該ゲート電極にオーバラップして形成されるドレ
イン電極やキャパシタ電極とゲート電極間の耐圧低下や
ショートは防止される。Therefore, it is possible to prevent the breakdown voltage and the short circuit between the gate electrode and the drain electrode or the capacitor electrode formed by overlapping the gate electrode.
なお本発明の方法は上記実施例に限らず、第3図の模式
平面図に示すようなROMセルにおけるドレイン・コンタ
クト(ビット線コンタクト窓)をゲート電極(ワード
線)にセルフアラインで形成する際にも適用される。同
図において、2はフィールド酸化膜、4a,4bはゲート電
極(ワード線)、5はドレイン領域、6a,6bはソース領
域、108はドレイン・コンタクト窓(ビット線コンタク
ト窓)、14はビット配線を示す。The method of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is used when the drain contact (bit line contact window) in the ROM cell as shown in the schematic plan view of FIG. 3 is formed on the gate electrode (word line) by self-alignment. Also applies to In the figure, 2 is a field oxide film, 4a and 4b are gate electrodes (word lines), 5 is a drain region, 6a and 6b are source regions, 108 is a drain / contact window (bit line contact window), and 14 is a bit wiring. Indicates.
以下にその実施例を第4図(a)乃至(i)に示す工程
断面図を参照して説明する。An embodiment will be described below with reference to process sectional views shown in FIGS.
第4図(a)参照 通常の方法により例えばp型シリコン基板1上にゲート
酸化膜3を下部に有するゲート電極4a,4bを形成し、該
ゲート電極をマスクにしてn+型ドレイン領域5及びn+型
ソース領域6a,6bを形成し、次いで前記実施例同様該基
板上に2000〜3000Å程度の厚さのSiO2下層絶縁膜7を形
成し、その上に厚さ1000〜2000Å程度の多結晶シリコン
層21を形成し、その上に厚さ500〜1000Å程度のSi3N4膜
22を形成し、該基板上にゲート電極間の凹部24を埋める
厚さにポジ・レジスト膜123を形成し、フォトマスク28
を用いて露光を行う。Lは露光用の光を示す。Refer to FIG. 4 (a). For example, gate electrodes 4a and 4b having a gate oxide film 3 at the bottom are formed on a p-type silicon substrate 1 by a conventional method, and the n + -type drain region 5 and The n + type source regions 6a and 6b are formed, and then the SiO 2 lower layer insulating film 7 having a thickness of about 2000 to 3000 Å is formed on the substrate as in the above-mentioned embodiment, and a multi-layer having a thickness of about 1000 to 2000 Å is formed thereon. A crystalline silicon layer 21 is formed, and a Si 3 N 4 film having a thickness of 500 to 1000Å is formed on the crystalline silicon layer 21.
22 is formed, a positive resist film 123 is formed on the substrate to a thickness that fills the recess 24 between the gate electrodes, and a photomask 28 is formed.
Is used to perform exposure. L indicates light for exposure.
第4図(b)参照 次いで現像を行って上記凹部24の上部以外の領域の、レ
ジスト膜123を選択的に除去する。Next, as shown in FIG. 4B, development is performed to selectively remove the resist film 123 in regions other than the upper portion of the recess 24.
第4図(c)参照 次いで現像液等により上記凹部24の上部に残留する未露
光レジスト膜123のエッチングを行い、ゲート電極間の
凹部24内に満たされているもの以外を選択的に除去す
る。4C, the unexposed resist film 123 remaining on the upper portion of the recess 24 is etched with a developing solution or the like to selectively remove the portions other than those filled in the recess 24 between the gate electrodes. .
第4図(d)参照 次いで上記レジスト膜123をマスクにしドライエッチン
グ手段により上記凹部24以外の場所に表出しているSi3N
4膜22を選択的に除去する。Then, referring to FIG. 4 (d), Si 3 N is exposed in a place other than the recess 24 by dry etching means using the resist film 123 as a mask.
4 The film 22 is selectively removed.
第4図(e)参照 次いで上記レジスト膜123を除去した後、熱酸化を行い
表出多結晶シリコン層21面に厚さ500〜1000Å程度のSiO
2膜25を形成する。この際凹部24内の多結晶シリコン層
の表面は、Si3N4膜22に覆われているので酸化されな
い。After that, the resist film 123 is removed, and then thermal oxidation is performed on the surface of the exposed polycrystalline silicon layer 21 to form a SiO film having a thickness of about 500 to 1000Å.
2 The film 25 is formed. At this time, the surface of the polycrystalline silicon layer in the recess 24 is not oxidized because it is covered with the Si 3 N 4 film 22.
第4図(f)参照 次いで燐酸ポイル等の方法により凹部24内のSi3N4膜22
を除去し該凹部24内の多結晶シリコン層21を表出せしめ
る。See FIG. 4 (f). Then, the Si 3 N 4 film 22 in the recess 24 is formed by a method such as using a phosphoric acid foil.
Is removed to expose the polycrystalline silicon layer 21 in the recess 24.
第4図(g)参照 次いでSiO2膜25をマスクにし、CCl4ガスによるリアクテ
ィブ・イオンエッチングにより凹部24内の多結晶シリコ
ン層21を選択的に除去し、該凹部24内のSiO2下層絶縁膜
7を表出させる。Next, referring to FIG. 4 (g), using the SiO 2 film 25 as a mask, the polycrystalline silicon layer 21 in the recess 24 is selectively removed by reactive ion etching with CCl 4 gas, and the SiO 2 lower layer in the recess 24 is removed. The insulating film 7 is exposed.
第4図(h)参照 次いで基板面に対して垂直な異方性を有する例えばCF4
+H2ガスによるリアクティブ・イオンエッチングにより
該基板面に表出しているSiO2膜のエッチングを行う。該
エッチングによりゲート電極4a,4b,及びその側面のSiO2
下層絶縁膜7の上部のSiO2膜25は除去され、且つ該領域
に存在する多結晶シリコン層21をマスクにしてゲート電
極間凹部24底面のSiO2下層絶縁膜7が選択的に除去さ
れ、該凹部底面にドレイン領域5を表出するコンタクト
窓108が形成される。See FIG. 4 (h). Then, for example, CF 4 having anisotropy perpendicular to the substrate surface is used.
The SiO 2 film exposed on the surface of the substrate is etched by reactive ion etching using + H 2 gas. As a result of the etching, SiO 2 on the gate electrodes 4a, 4b and the side surfaces thereof is
The SiO 2 film 25 on the lower insulating film 7 is removed, and the SiO 2 lower insulating film 7 on the bottom surface of the recess 24 between the gate electrodes is selectively removed by using the polycrystalline silicon layer 21 existing in the region as a mask. A contact window 108 exposing the drain region 5 is formed on the bottom surface of the recess.
なおゲート電極4a,4b及びその側面のSiO2絶縁膜7の上
部には多結晶シリコン層21が残留しているので、該エッ
チングに際してコンタクト窓108の上縁部即ちゲート電
極の凹部側肩部上のSiO2下層絶縁膜7が削り取られるこ
とはない。Since the polycrystalline silicon layer 21 remains on the gate electrodes 4a and 4b and on the SiO 2 insulating film 7 on the side surfaces thereof, the upper edge portion of the contact window 108, that is, the shoulder portion of the gate electrode on the concave portion side is etched during the etching. The SiO 2 lower insulating film 7 is not scraped off.
第4図(i)参照 次いで通常の方法により該基板上に配線材料層を形成
し、通常のリソグラフィ技術により多結晶シリコン層21
を除去し、該基板上にPSG等よりなる層間絶縁膜13を形
成し、該層間絶縁膜13に前記コンタクト窓108及びその
周辺部を表出する大きめのコンタクト窓27を形成し、次
いで通常の方法により該層間絶縁膜13上に前記コンタク
ト窓27及び108を介してドレイン領域5に接続するビッ
ト配線14を形成する。See FIG. 4 (i). Then, a wiring material layer is formed on the substrate by a usual method, and the polycrystalline silicon layer 21 is formed by a usual lithography technique.
Is removed, an interlayer insulating film 13 made of PSG or the like is formed on the substrate, a large contact window 27 exposing the contact window 108 and its peripheral portion is formed in the interlayer insulating film 13, and then a normal contact is formed. By the method, the bit wiring 14 connected to the drain region 5 through the contact windows 27 and 108 is formed on the interlayer insulating film 13.
該実施例においても、第4図(g)に示すコンタクト窓
形成のエッチングにおいて、前述したようにコンタクト
窓108の上縁部即ちゲート電極4a,4bの凹部側肩部上のSi
O2下層絶縁膜7が削り取られることはないので、該コン
タクト窓108上にゲート電極4a,4bとオーバラップして形
成されるビット配線14と該ゲート電極4a,4b間に耐圧劣
化やショート等の障害を生ぜしめることがない。Also in this embodiment, in the etching for forming the contact window shown in FIG. 4 (g), as described above, Si on the upper edge portion of the contact window 108, that is, on the recess side shoulder portion of the gate electrodes 4a and 4b is used.
Since there is no possibility that O 2 lower insulating film 7 is scraped, the contact window 108 gate electrode 4a on, 4b overlap with the bit line 14 which is formed with the gate electrode 4a, breakdown voltage and short circuit or the like between 4b It will not cause any problems.
以上説明のように本発明によれば、ワード線にセルフア
ラインで該ワード線に対して高い絶縁耐力を有するコン
タクト窓の形成が可能になり、高集積化されるD−RAM
やROM等の半導体記憶装置の、信頼性及び製造歩留りが
向上出来る。As described above, according to the present invention, it is possible to form a contact window having a high dielectric strength with respect to a word line by self-alignment with the word line, and a highly integrated D-RAM is provided.
Reliability and manufacturing yield of semiconductor memory devices such as ROM and ROM can be improved.
第1図(a)乃至(i)は1トランジスタ・1キャパシ
タ型メモリセル形成の際の一実施例を示す工程断面図、 第2図は上記実施例により形成した1トランジスタ・1
キャパシタ型メモリセルの模式平面図、 第3図はROMセルの模式平面図、 第4図(a)乃至(i)は上記ROMセルを形成する際に
おける一実施例を示す工程断面図、 第5図は当初の1トランジスタ・1キャパシタ構造のD
−RAMセルを示す模式側断面図、 第6図は従来のコンタクト窓セルフアライン構造を有す
る1トランジスタ・1キャパシタ型メモリセルを示す模
式側断面図、 第7図(a)乃至(e)は従来の製造方法を示す工程断
面図である。 図において、 4a,4b,4c,4dはゲート電極(ワード線)、5はドレイン
領域、6a,6bはソース領域、7は二酸化シリコン絶縁
膜、8はコンタクト窓、9a,9bは第1のキャパシタ電
極、10はドレイン電極、21は多結晶シリコン層、22は窒
化シリコン膜、23はレジスト膜、24a,24b,24c,24d,24e
はゲート電極間の凹部、25は二酸化シリコン膜 を示す。FIGS. 1 (a) to 1 (i) are process cross-sectional views showing an embodiment for forming a one-transistor / one-capacitor type memory cell, and FIG. 2 is a one-transistor / one-transistor formed by the above embodiment.
FIG. 3 is a schematic plan view of a capacitor-type memory cell, FIG. 3 is a schematic plan view of a ROM cell, and FIGS. 4A to 4I are process cross-sectional views showing an embodiment for forming the ROM cell. The figure shows the original 1-transistor / 1-capacitor structure D
-Schematic side sectional view showing a RAM cell, Fig. 6 is a schematic side sectional view showing a conventional one-transistor / one-capacitor type memory cell having a contact window self-alignment structure, and Figs. FIG. 6 is a process cross-sectional view showing the manufacturing method of FIG. In the figure, 4a, 4b, 4c and 4d are gate electrodes (word lines), 5 is a drain region, 6a and 6b are source regions, 7 is a silicon dioxide insulating film, 8 is a contact window, 9a and 9b are first capacitors. Electrode, 10 drain electrode, 21 polycrystalline silicon layer, 22 silicon nitride film, 23 resist film, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e
Is a recess between the gate electrodes, and 25 is a silicon dioxide film.
Claims (1)
された第1の導電体パターンに隣接して該半導体基板面
に接する第2の導電体パターンを設けるに際して、該第
1の導電体パターンが載設された該半導体基板上に第2
の絶縁膜を形成する工程、該第2の絶縁膜上に多結晶シ
リコン膜を形成する工程、該多結晶シリコン膜上に耐酸
化マスク膜を形成する工程、該耐酸化マスク膜を有する
該第1の導電体パターン周辺の凹部をエッチング・マス
ク層で埋める工程、該エッチング・マスク層をマスクに
して該耐酸化マスク膜の表出部を選択的に除去する工
程、該エッチング・マスク層を除去する工程、残留する
該耐酸化マスク膜をマスクにして該第1の導電体パター
ン上の多結晶シリコン膜を中途まで酸化シリコン膜とす
る工程、該酸化シリコン膜をマスクにして該凹部上の耐
酸化マスク膜及び多結晶シリコン膜を選択的に除去する
工程、該第1の導電体パターン上の残留多結晶シリコン
膜をマスクにし基板面に対して垂直方向に優勢なエッチ
ング手段により該凹部内の第2の絶縁膜及び第1の絶縁
膜を選択的に除去し該凹部内の半導体基板面を表出させ
る工程、該表出半導体基板面に接する第2の導電体パタ
ーンを形成する工程を有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。1. When providing a second conductor pattern adjacent to a first conductor pattern mounted on a semiconductor substrate via a first insulating film and in contact with the surface of the semiconductor substrate, the first conductor pattern is provided. Second on the semiconductor substrate on which the conductor pattern of
A step of forming an insulating film, a step of forming a polycrystalline silicon film on the second insulating film, a step of forming an oxidation resistant mask film on the polycrystalline silicon film, and a step of forming the oxidation resistant mask film. 1. A step of filling a concave portion around the conductor pattern of No. 1 with an etching mask layer, a step of selectively removing exposed portions of the oxidation resistant mask film by using the etching mask layer as a mask, and a step of removing the etching mask layer And a step of using the remaining oxidation-resistant mask film as a mask to form the polycrystalline silicon film on the first conductor pattern halfway into a silicon oxide film, and using the silicon oxide film as a mask, the acid resistance on the recesses. Selectively removing the patterned mask film and the polycrystalline silicon film, and using the residual polycrystalline silicon film on the first conductor pattern as a mask, the recess is formed by a predominant etching means in a direction perpendicular to the substrate surface. A step of selectively removing the second insulating film and the first insulating film in the inside to expose the semiconductor substrate surface in the recess, and a step of forming a second conductor pattern in contact with the exposed semiconductor substrate surface. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27752084A JPH07112008B2 (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27752084A JPH07112008B2 (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61154049A JPS61154049A (en) | 1986-07-12 |
| JPH07112008B2 true JPH07112008B2 (en) | 1995-11-29 |
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ID=17584734
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27752084A Expired - Lifetime JPH07112008B2 (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Method for manufacturing semiconductor device |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JPH07112008B2 (en) |
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|---|---|---|---|---|
| KR100541046B1 (en) * | 2003-05-27 | 2006-01-11 | 삼성전자주식회사 | How to form a self-aligned contact structure using a sacrificial mask film |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27752084A patent/JPH07112008B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61154049A (en) | 1986-07-12 |
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