JPH10200075A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法

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JPH10200075A
JPH10200075A JP9283419A JP28341997A JPH10200075A JP H10200075 A JPH10200075 A JP H10200075A JP 9283419 A JP9283419 A JP 9283419A JP 28341997 A JP28341997 A JP 28341997A JP H10200075 A JPH10200075 A JP H10200075A
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memory cell
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勇 浅野
Yanshi Tsuu Robert
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 DRAMを有する半導体集積回路装置におい
て、製造時間を増加させることなく、寄生容量の低いビ
ット線および周辺回路部B部の低抵抗の配線を同一過程
において形成することのできる技術を提供する。 【解決手段】 メモリセル部のビット線BLと直接周辺
回路部B部の第1層目の配線M1は同時に堆積されるタ
ングステン膜によって構成され、メモリセル部と直接周
辺回路部B部のセンスアンプとを切り離すnチャネル型
MISFETQs上を境にして、第1層目の配線M1を
構成するW膜14bの厚さが、ビット線BLを構成する
W膜14aよりも厚く設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造方法に関し、特に、DRAM(Dynami
c Random Access Memory)のメモリセル領域に配置され
るビット線と周辺回路領域に配置される第1層配線とが
同一層で形成される半導体集積回路装置に適用して有効
な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の大容量DRAMは、メモリセルの
微細化に伴う情報蓄積用容量素子の蓄積電荷量(Cs)の
減少を補うために、情報蓄積用容量素子をメモリセル選
択用MISFETの上部に配置するスタックド・キャパ
シタ構造を採用している。
【0003】スタックド・キャパシタ構造の情報蓄積用
容量素子は、蓄積電極(下部電極)、容量絶縁膜、プレ
ート電極(上部電極)を順次積層して形成される。情報
蓄積用容量素子の蓄積電極は、nチャネル型で構成され
たメモリセル選択用MISFETの半導体領域(ソース
領域、ドレイン領域)の一方に接続される。プレート電
極は、複数のメモリセルに共通の電極として構成され、
所定の固定電位(プレート電位)が供給される。
【0004】メモリセル選択用MISFET(Metal In
sulator Semiconductor Field Effect Transistor)の半
導体領域(ソース領域、ドレイン領域)の他方には、デ
ータの書込み、読出しを行うためのビット線が接続され
る。ビット線は、メモリセル選択用MISFETと情報
蓄積用容量素子との間、または情報蓄積用容量素子の上
部に配置される。情報蓄積用容量素子をビット線の上部
に配置する構造は、キャパシタ・オーバー・ビットライ
ン(Capacitor Over Bitline;COB)構造と呼ばれる。
【0005】COB構造を有するDRAMについては、
たとえば特開平7−122654号公報に記載されてい
る。
【0006】前記公報に記載されたDRAMは、多結晶
シリコン膜または多結晶シリコン膜とタングステンシリ
サイド(WSix )膜との積層膜(ポリサイド膜)でゲ
ート電極(ワード線)を形成したメモリセル選択用MI
SFETの上部に多結晶シリコン膜(またはポリサイド
膜)で形成したビット線を配置し、このビット線の上部
に多結晶シリコン膜で形成した蓄積電極と、酸化シリコ
ン膜および窒化シリコン膜の積層膜で形成した容量絶縁
膜と、多結晶シリコン膜で形成したプレート電極とから
なる情報蓄積用容量素子を配置している。
【0007】このようなCOB構造を有するDRAMに
おいても、更なる高集積化が要求されている。これに伴
って、配線の微細化が進む一方で、多層構造配線の採用
は不可欠となっており、例えば、64MbitDRAM
では0.3μmの最小幅を有する3層構造の配線が採用さ
れている。
【0008】しかし、配線を多層化する多層配線技術を
採用することは、配線形成過程での工程数が増大し、そ
の結果製造工程のスループットの低下を生じさせる。こ
のため、配線層数の増加は極力抑える必要がある。そこ
で、この問題を解決する一つの方法として、メモリセル
の情報を直接周辺回路部のセンスアンプへ転送するビッ
ト線を形成する際に、同一工程において周辺回路の配線
を形成する方法が提案されている。すなわち、周辺回路
の配線層のうち、一部の配線層(具体的には1層目の配
線層)を前記ビット線の形成と同一工程で同一層に形成
する技術が提案されている。
【0009】なお、上記技術が記載された文献として
は、たとえば、1994年度アイ・イー・ディー・エム
予稿集(IEDM`94)、p635がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メモリ
セル部のビット線と周辺回路部の第1層配線とを同一工
程で形成する前記技術には、以下の問題点があることを
本発明者は見い出した。
【0011】すなわち、ビット線には、情報蓄積用容量
素子に蓄積された蓄積電荷の検出精度を向上するため、
ビット線の寄生容量を低減することが要求され、また、
周辺回路部の配線には、周辺回路の動作速度を低下させ
ないために十分低い抵抗の確保が要求されている。
【0012】両者の要求を満たすには、ビット線および
周辺回路部の配線を構成する導電膜の厚さをそれぞれ最
適化する必要があり、例えば、タングステンを用いた場
合、ビット線の厚さを0.1μm、周辺回路部の配線の厚
さを0.3μmと設定しなくてはならない。このため、半
導体基板上に薄い導電膜を成膜、加工してメモリセル部
にビット線を形成した後に、半導体基板上に厚い導電膜
を成膜、加工して周辺回路部に配線を形成しなくてはな
らず、工程数が増加するとともにこの製造過程での製造
時間が著しく増加してしまう。
【0013】本発明の目的は、ビット線と周辺回路の第
1層配線とが同一層に形成される半導体集積回路装置に
おいて、ビット線の寄生容量を低減するとともに、周辺
回路の配線の抵抗を低減できる技術を提供することにあ
る。
【0014】また、本発明の目的は、工程数の増加を抑
制し、また、製造時間を増加させることなく、寄生容量
の低いビット線および周辺回路部の低抵抗の配線(inte
rconnect layer)を同一過程において形成することので
きる技術を提供することにある。
【0015】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0016】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0017】(1)本発明の半導体集積回路装置は、メ
モリセル部および周辺回路部を有し、メモリセルの情報
を周辺回路部に伝送するビット線を備えたDRAMを含
むものであって、周辺回路部の配線が単一のまたは複数
の導電膜からなり、そのうち少なくとも一層の導電膜
が、ビット線を構成する導電膜と同一工程で形成され、
周辺回路部の配線の膜厚はビット線の膜厚よりも大きい
ものである。
【0018】このような半導体集積回路装置によれば、
周辺回路部の配線(以下単に配線という)とビット線と
は同一の工程により形成されるため工程数が増加してス
ループットが低下することがなく、また、配線の膜厚の
方がビット線の膜厚よりも大きいため、配線の抵抗を低
減し、同時にビット線の膜厚を薄くしてビット線の寄生
容量を低減できる。この結果、周辺回路部については回
路の応答速度を向上し、他方、ビット線を介する蓄積電
荷の検出精度を向上することができる。
【0019】なお、配線とビット線とは同一の工程によ
り形成されることから、ビット線と配線は、同一工程で
堆積された絶縁膜の上面に形成されることとなる。
【0020】(2)また、本発明の半導体集積回路装置
は、前記(1)記載の半導体集積回路装置であって、メ
モリセル部と周辺回路部のセンスアンプとを切り離すM
ISFET上を境にして、周辺回路部の配線はビット線
よりも厚く、すなわち前記MISFET上を境にしてビ
ット線と配線の膜厚が相違しているものである。あるい
は、周辺回路部とメモリセル部との境界領域を境にし
て、ビット線と配線の膜厚が相違しているものである。
【0021】メモリセル部と周辺回路部のセンスアンプ
とを切り離すMISFET上を境にしてビット線と配線
の膜厚が相違している場合には、後に説明するように、
ビット線および配線のパターニングの際にこのような膜
厚の相違部分でのパターニング精度が低下する恐れがあ
るが、前記MISFET上ではビット線および配線を構
成する導電膜がエッチングにより除去されるため、前記
のパターニング精度の低下は顕在化しないというメリッ
トがある。また、周辺回路部とメモリセル部との境界領
域を境にして、ビット線と配線の膜厚が相違している場
合には、後に説明するように、ビット線および配線のパ
ターニングの際に用いるマスクの位置合わせ精度を高く
する必要がない。このため、加工マージンを大きくして
工程の負荷を低減することができる。
【0022】(3)さらに、本発明の半導体集積回路装
置は、前記配線が第1導電膜と第1導電膜に対してエッ
チング選択比を有する第2導電膜との積層膜からなり、
ビット線が第1導電膜からなるものである。
【0023】このような半導体集積回路装置によれば、
後に説明するように、導電膜の薄膜化の際に、第1導電
膜を第2導電膜のエッチングストッパとして機能させる
ことが可能である。この結果、導電膜の薄膜化を容易に
して工程の加工マージンを増加することができる。
【0024】なお、第1導電膜として、窒化チタン膜を
含む単層膜または積層膜を、第2導電膜として、タング
ステン膜を例示できる。
【0025】(4)また、本発明の半導体集積回路装置
は、前記ビット線をタングステン膜とし、前記配線をタ
ングステン膜およびタングステン膜の表面に形成された
タングステン選択CVD成長膜とすることができる。
【0026】このような半導体集積回路装置によれば、
タングステンの選択CVD成長により容易に配線部分の
タングステンの膜厚および幅を大きくすることができ、
配線の抵抗値を低減できる。
【0027】(5)なお、本発明の半導体集積回路装置
において、ビット線と半導体基板とを接続する接続孔に
は、多結晶シリコンまたは金属からなるプラグが形成さ
れていてもよい。また、メモリセルを構成するMISF
ETおよび情報蓄積用容量素子を接続する接続孔には多
結晶シリコンからなるプラグが形成されていてもよく、
接続孔にはプラグが形成されておらず、情報蓄積用容量
素子の下部電極が直接半導体基板の主面に接続されても
良い。
【0028】(6)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、まず、メモリセル部にメモリセル選択用MIS
FETを、周辺回路部に半導体素子を形成した後、半導
体基板上に平坦化された絶縁膜を形成し、次いで、ビッ
ト線と半導体基板とを接続する第1接続孔および周辺回
路部の配線と半導体基板とを接続する第2接続孔を上記
絶縁膜に形成する。次に、半導体基板上に導電膜を堆積
した後、周辺回路部に形成されたフォトレジスト膜をマ
スクとしてメモリセル部に位置する導電膜をエッチバッ
クにより薄膜化し、次いで、上記導電膜を加工してビッ
ト線および周辺回路部の配線を形成するものである。
【0029】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、メモリセル部に位置する導電膜をエッチバッ
クにより薄膜化するため、メモリセル部に位置する導電
膜が加工されて形成されるビット線の膜厚を、周辺回路
部に位置する導電膜が加工されて形成される配線の膜厚
よりも小さくすることができる。すなわち同一層の導電
膜によって構成された薄いビット線と周辺回路部の厚い
配線とを同一工程において形成することができる。
【0030】なお、前記導電膜を絶縁膜上に窒化チタン
膜、タングステン膜の順に堆積された積層膜とし、前記
導電膜を、窒化チタン膜がエッチングされにくい条件で
行うタングステン膜のエッチングにより、メモリセル部
に位置するタングステン膜の除去によって薄膜化するこ
とができる。このような場合には、タングステン膜のエ
ッチングの際にオーバーエッチングを行っても窒化チタ
ン膜が過度にエッチングされることがなく、安定に導電
膜の薄膜化を行うことができる。
【0031】(7)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、まず、メモリセル部にメモリセル選択用
MISFETを、周辺回路部に半導体素子を形成した
後、半導体基板上に平坦化された絶縁膜を形成し、次い
で、メモリセル部に位置する絶縁膜と周辺回路部に位置
する絶縁膜との標高(半導体基板の表面からの高さ)差
がビット線の厚さと周辺回路部の配線の厚さの差とほぼ
等しくなるように、メモリセル部に形成されたフォトレ
ジスト膜をマスクとして周辺回路部に位置する絶縁膜を
エッチバックする。次に、ビット線と半導体基板とを接
続する第1接続孔および周辺回路部の配線と半導体基板
とを接続する第2接続孔を上記絶縁膜に形成した後、半
導体基板上に導電膜を堆積し、次いで、この導電膜の表
面を平坦化する。この後、上記導電膜を加工してビット
線および周辺回路部の配線を形成するものである。
【0032】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、周辺回路部の絶縁膜をエッチバックした後に
導電膜を堆積し、これを平坦化するため、メモリセル部
に位置する導電膜が加工されて形成されるビット線の膜
厚を、周辺回路部に位置する導電膜が加工されて形成さ
れる配線の膜厚よりも小さくすることができる。すなわ
ち同一層の導電膜によって構成された薄いビット線と周
辺回路部の厚い配線とを同一工程において形成すること
ができる。
【0033】また、ビット線および配線をパターニング
する前の導電膜は平坦化されているため、ビット線およ
び配線をパターニングする際のフォトレジストマスクの
作成を高精度に行うこと、すなわち、フォトレジストマ
スクの下地段差の存在によるフォーカスずれ等の発生を
抑制することができる。
【0034】なお、絶縁膜のエッチバックは、ドライエ
ッチング法またはウェットエッチング法により行うこと
ができる。ウェットエッチング法の場合には、導電膜の
膜厚が相違する領域の段差を緩和して、その後の導電膜
の平坦化工程、あるいはビット線および配線のパターニ
ング工程においてプロセスマージンを増加し、工程を安
定化することができる。
【0035】(8)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、まず、メモリセル部にメモリセル選択用
MISFETを、周辺回路部に半導体素子を形成した
後、半導体基板上に第1絶縁膜を形成し、次いで、ビッ
ト線と半導体基板とを接続する第1接続孔および周辺回
路部の配線と半導体基板とを接続する第2接続孔を上記
第1絶縁膜に形成する。次に、半導体基板上に第2絶縁
膜を堆積し、次いで、メモリセル部に位置する第2絶縁
膜の厚さがビット線の厚さとほぼ等しくなるように、ま
た、周辺回路部に位置する第2絶縁膜の厚さが周辺回路
部の配線の厚さとほぼ等しくなるように上記第2絶縁膜
を加工する。次に、第2絶縁膜をエッチングして溝を形
成した後、半導体基板上に導電膜を堆積し、次いで、こ
の導電膜を加工して上記溝内にビット線および周辺回路
部の配線を形成するものである。
【0036】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、メモリセル部に位置する第2絶縁膜の厚さが
ビット線の厚さとほぼ等しくなるように、また、周辺回
路部に位置する第2絶縁膜の厚さが周辺回路部の配線の
厚さとほぼ等しくなるように上記第2絶縁膜を加工し、
第2絶縁膜をエッチングして溝を形成した後、半導体基
板上に導電膜を堆積し、この導電膜を加工して上記溝内
にビット線および周辺回路部の配線を形成するため、ビ
ット線と配線の膜厚を相違させること、すなわち、ビッ
ト線の膜厚を薄くし、配線の膜厚を厚くすることが可能
であり、同一層の導電膜によって構成された薄いビット
線と周辺回路部の厚い配線とを同一工程において形成す
ることができる。
【0037】この場合、メモリセル部に形成されたフォ
トレジスト膜をマスクとして、メモリセル部に位置する
第1絶縁膜と周辺回路部に位置する第1絶縁膜との標高
差が、ビット線の厚さと周辺回路部の配線の厚さの差と
ほぼ等しくなるように、周辺回路部に位置する第1絶縁
膜がドライエッチング法またはウエットエッチング法に
よってエッチバックすることができる。
【0038】(9)また、本発明の半導体集積回路装置
の製造方法は、まず、メモリセル部にメモリセル選択用
MISFETを、周辺回路部に半導体素子を形成した
後、半導体基板上に平坦化された第1絶縁膜を形成し、
次いで、ビット線と半導体基板とを接続する第1接続孔
および周辺回路部の配線と半導体基板とを接続する第2
接続孔を上記第1絶縁膜に形成する。次に、半導体基板
上に第1導電膜および第2絶縁膜を順次堆積し、次い
で、メモリセル部に形成されたフォトレジスト膜をマス
クとして周辺回路部に位置する第2絶縁膜を除去する。
次に、半導体基板上に第2導電膜を堆積した後、メモリ
セル部に位置する第2絶縁膜および周辺回路部に位置す
る第2導電膜の厚さがビット線の厚さと周辺回路部の配
線の厚さの差とほぼ等しくなるように、第2絶縁膜およ
び第2導電膜の表面を平坦化し、次いで、第1導電膜に
よって構成されるビット線および第1導電膜と第2導電
膜との積層膜によって構成される周辺回路部の配線を形
成するものである。
【0039】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、同一層の導電膜によって構成された薄いビッ
ト線と周辺回路部の厚い配線とを同一工程において形成
することができる。
【0040】なお、メモリセル部の周辺回路部に隣接す
る領域(境界領域)に配置されるビット線は、第1導電
膜と第2導電膜との積層膜によって構成されるものとし
ても良い。
【0041】(10)また、上記した(6)〜(9)記
載の半導体集積回路装置の製造方法において、メモリセ
ル部または周辺回路部に形成するフォトレジスト膜の境
界は、周辺回路部とメモリセル部とを切り離すMISF
ETの上部、または、周辺回路部とメモリセル部との境
界領域に形成することができる。
【0042】メモリセル部と周辺回路部のセンスアンプ
とを切り離すMISFET上を境にしてビット線と配線
の膜厚が相違している場合には、ビット線および配線の
パターニングの際にこのような膜厚の相違部分でのパタ
ーニング精度が低下する恐れがあるが、前記MISFE
T上ではビット線および配線を構成する導電膜がエッチ
ングにより除去されるため、前記のパターニング精度の
低下は顕在化しないというメリットがある。また、周辺
回路部とメモリセル部との境界領域を境にして、ビット
線と配線の膜厚が相違している場合には、前記フォトレ
ジスト膜を形成するための露光マスクの位置合わせ精度
を高くする必要がない。このため、加工マージンを大き
くして工程の負荷を低減することができる。
【0043】(11)また、上記した(6)〜(10)
記載の半導体集積回路装置の製造方法において、第1接
続孔または第2接続孔には、導電膜または第1導電膜の
堆積前に埋め込み導電膜が形成されていてもよい。
【0044】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0045】(実施の形態1)本発明の一実施の形態で
あるDRAMおよびその製造方法を図1〜図4を用いて
説明する。
【0046】図4は、本発明の一実施の形態であるDR
AMのビット線および直接周辺回路部の第1層目の配線
を示す半導体基板の要部断面図である。
【0047】本実施の形態のDRAMは、半導体基板1
の主面上に形成されたメモリセル選択用MISFETと
メモリセル部と直接周辺回路部のセンスアンプとを切り
離すnチャネル型MISFETQsとを有する。また、
本実施の形態では、ダミー用のMISFETQdが設け
られているが、これに限定されるものではなくMISF
ETQdはなくても良い。
【0048】半導体基板1の主面付近にはp型の導電性
を有するp型ウエル2が形成され、その主面には、たと
えばLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法によ
り形成されたフィールド絶縁膜3が形成されている。
【0049】メモリセル選択用MISFETの一方のソ
ースまたはドレイン領域は情報蓄積用容量素子(キャパ
シタ)に接続されるが、図4では図示していない。ま
た、メモリセル選択用MISFETの他方のソースまた
はドレイン領域はビット線BLに接続される。本実施の
形態ではメモリセル選択用MISFETの他方のソース
またはドレイン領域となるn型半導体領域13とビット
線BLとが多結晶シリコン膜からなるプラグ16を介し
て接続されている。
【0050】DRAMのワード線WLは、ビット線BL
と直交する方向に延在して形成され、メモリセル選択用
MISFETのゲート電極として機能する。図4におい
てはフィールド絶縁膜3上に形成されたワード線WLと
して図示している。
【0051】nチャネル型MISFETQsおよびダミ
ー用のMISFETQdは、p型ウエル2の主面上に形
成され、ゲート絶縁膜4を介したゲート電極と、そのゲ
ート電極の両側のp型ウエル2の主面に形成されたn型
半導体領域8とからなる。ゲート電極は、ゲート絶縁膜
4に接して形成された多結晶シリコン膜5とその上層に
形成されたタングステンシリサイド膜6とからなる。多
結晶シリコン膜5には高濃度に不純物がドーピングされ
ており、また、タングステンシリサイド膜6との積層膜
であることからゲート電極の直列抵抗を低減し、DRA
Mの読み出しおよび書き込みの速度を向上することがで
きる。
【0052】ゲート電極の両側にはサイドウォールスペ
ーサ9が形成され、ゲート電極の上部にはキャップ絶縁
膜である窒化シリコン膜7が形成されている。
【0053】フィールド絶縁膜3、メモリセル選択用M
ISFET、nチャネル型MISFETQsおよびダミ
ー用のMISFETQdを覆う酸化シリコン膜10が形
成され、酸化シリコン膜10上にはBPSG膜11が形
成されて表面が平坦化されている。
【0054】また、BPSG膜11上にはビット線BL
と第1層目の配線である第1層配線M1が形成されてい
る。ビット線BLはDRAMのメモリセル部に形成さ
れ、第1層目の配線M1はDRAMの周辺回路部に形成
されている。
【0055】図4に示すように、ビット線BLと第1層
配線M1は同一層のタングステン(W)膜14a,14
bによって構成されている。また、ビット線BLと第1
層配線M1は、メモリセル部と直接周辺回路部のセンス
アンプとを切り離すnチャネル型MISFETQs上を
境にしてその膜厚が相違し、第1層配線M1を構成する
W膜14bの厚さは、ビット線BLを構成するW膜14
aよりも厚く設けられている。
【0056】本実施の形態のDRAMは、上記構成の他
に情報蓄積用容量素子および第2層配線あるいは第3層
配線等を有するものであるが、すでに公知の情報蓄積用
容量素子および配線等を適用することができるためその
説明を省略する。
【0057】このようにビット線BLと第1層配線M1
とを同一レベルのタングステン膜により構成し、そして
後に説明するように、ビット線BLの膜厚と第1層配線
M1の膜厚とを相違して形成することができる。また、
ビット線BLの膜厚を第1層配線M1の膜厚によらず薄
く形成できるため、ビット線BLの寄生容量を低減する
ことができる。これにより情報蓄積用容量素子に蓄積さ
れた蓄積電荷の検出精度を向上することができる。一
方、第1層配線M1の膜厚は、ビット線BLの膜厚によ
らず厚く形成できるため第1層配線M1の抵抗を低減し
て周辺回路の動作速度を高くすることができる。
【0058】次に、本発明の一実施の形態であるDRA
Mのビット線および直接周辺回路部の第1層目の配線の
製造方法を図1〜図4を用いて説明する。
【0059】まず、図1に示すように、p- 型シリコン
単結晶からなる半導体基板1の主面上に周知の方法、た
とえばイオン注入法によりp型ウエル2を、たとえばL
OCOS法によりフィールド絶縁膜3を、およびたとえ
ば熱酸化法によりゲート絶縁膜4を順次形成する。
【0060】次に、半導体基板1上にリン(P)が導入
された多結晶シリコン膜5、タングステンシリサイド
(WSix)膜6、酸化シリコン膜(図示せず)および窒
化シリコン膜7を順次堆積する。その後、フォトレジス
トをマスクにして上記窒化シリコン膜7、酸化シリコン
膜、WSix 膜6および多結晶シリコン膜5からなる積
層膜を順次エッチングすることにより、WSix 膜6お
よび多結晶シリコン膜5からなるメモリセル部のメモリ
セル選択用MISFETのゲート電極FGおよびnチャ
ネル型MISFETQsのゲート電極FGをそれぞれ形
成する。
【0061】なお、上記ゲート電極FGの上部にWSi
x 膜6を用いたが、その他のメタルシリサイド膜、例え
ばモリブデンシリサイド(MoSix)膜、チタンシリサ
イド(TiSix)膜またはタンタルシリサイド(TaS
ix)膜などを用いてもよい。
【0062】次に、半導体基板1に熱酸化処理を施すこ
とによって、ゲート電極FGを構成するWSix 膜6お
よび多結晶シリコン膜5の側壁に薄い酸化シリコン膜
(図示せず)を形成する。
【0063】次に、フォトレジストならびに上記窒化シ
リコン膜7、酸化シリコン膜、WSix 膜6および多結
晶シリコン膜5からなる積層膜をマスクにして、p型ウ
エル2にn型不純物、例えばPをイオン注入することに
よって、nチャネル型MISFETQsのn型半導体領
域(ソース領域、ドレイン領域)8を、ゲート電極FG
に対して自己整合で形成する。
【0064】その後、半導体基板1上に堆積された窒化
シリコン膜をRIE(Reactive IonEtching)法などの
異方性エッチングで加工することによって、すべてのn
チャネル型MISFETのゲート電極FGの側壁にサイ
ドウォールスペーサ9を形成する。
【0065】なお、上記サイドウォールスペーサ9を形
成した後、高濃度のn型不純物、例えば砒素(As)を
p型ウエル2にイオン注入することによって、nチャネ
ル型MISFETQsのソース領域、ドレイン領域をL
DD(Lightly Doped Drain)構造としてもよい。
【0066】次に、半導体基板1上に酸化シリコン膜1
0およびBPSG(Boron PhosphoSilicate Glass)膜
11をCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって
堆積した後、900〜950℃のリフロー処理により上
記BPSG膜11の表面を平坦化する。なお、BPSG
膜11の表面の平坦化には、CMP(Chemical Mechani
cal Polishing ;化学的機械研磨)法を併用してもよ
い。
【0067】次に、フォトレジストをマスクにしてBP
SG膜11、酸化シリコン膜10およびゲート絶縁膜4
と同一層の絶縁膜を順次エッチングすることにより、後
にビット線BLが接続されるメモリセル部のp型ウエル
2上に接続孔12aを形成する。この後、半導体基板1
上にPが導入された多結晶シリコン膜16をCVD法に
よって堆積し、次いで、この多結晶シリコン膜16をエ
ッチバックすることにより、接続孔12a内に多結晶シ
リコン膜16を埋め込む。なお、多結晶シリコン膜16
からのPの拡散によって、メモリセル部のp型ウエル2
にメモリセル選択用MISFETの一方のn型半導体領
域13が形成される。
【0068】次に、フォトレジストをマスクにしてBP
SG膜11、酸化シリコン膜10およびゲート絶縁膜4
と同一層の絶縁膜を順次エッチングすることにより、n
チャネル型MISFETQsのn型半導体領域8上に接
続孔12b,12cを形成する。
【0069】次に、図2に示すように、半導体基板1上
に導電膜、例えばW膜14をCVD法によって堆積した
後、ビット線BLを形成しない領域、つまり導電膜の膜
厚を厚くしたい領域の半導体基板1上にフォトレジスト
パターン15を形成する。ここで、フォトレジストパタ
ーン15は、図22のIIに示す境界線の右側、つまり周
辺回路部を覆うように形成されている。この際、堆積さ
れるW膜14は、直接周辺回路部に配置される第1層目
の配線M1の配線抵抗を満たす厚さを有している。
【0070】次いで、図3に示すように、このフォトレ
ジストパターン15をマスクにしてビット線BLが形成
される領域のW膜14をエッチバックにより薄くし、こ
の領域のW膜14の厚さを、ビット線BLが所定の寄生
容量を得ることのできる厚さまで加工する。
【0071】次に、図4に示すように、フォトレジスト
パターン15を除去した後、新たに形成したフォトレジ
ストをマスクにしてW膜14をエッチングし、W膜14
aによって構成されるビット線BLおよびW膜14bに
よって構成される第1層目の配線M1を形成する。
【0072】この後、メモリセル部に蓄積電極、容量絶
縁膜およびプレート電極を順次形成することによって情
報蓄積用容量素子を形成し、さらに、第2層目以降の配
線を形成し、最後に、半導体基板1の表面をパッシベー
ション膜で被覆することにより、本実施の形態1のDR
AMが完成する。
【0073】なお、本実施の形態1では、接続孔12a
を多結晶シリコン膜16で埋め込み、接続孔12b,1
2cをビット線BLまたは第1層目の配線M1と同一層
のW膜14で埋め込んだが、予めブランケットW−CV
D法によって、接続孔12b,12c内にブランケット
Wを埋め込み、この後、半導体基板1上にW膜14を堆
積してもよい。また、接続孔12a〜12cを同時に形
成した後にビット線BLまたは第1層目の配線M1と同
一層のW膜14で埋め込んでもよい。
【0074】本実施の形態のDRAMの製造方法によれ
ば、工程を増加させることなく膜厚の小さなビット線B
Lと膜厚の大きな第1層配線M1を形成することが可能
である。
【0075】(実施の形態2)本発明の他の実施の形態
であるDRAMのビット線および直接周辺回路部の第1
層目の配線の製造方法を図5〜図8を用いて説明する。
【0076】本実施の形態2のDRAMは、実施の形態
1のDRAMとほぼ同様な構成を有するものであるた
め、その相違する部分についてのみ以下に説明する。
【0077】まず、前記実施の形態1と同様な製造方法
で、前記図1に示したように、半導体基板1上にメモリ
セル部のメモリセル選択用MISFETおよびnチャネ
ル型MISFETQsを形成した後、半導体基板1上に
酸化シリコン膜10および平坦化されたBPSG膜11
を形成する。
【0078】次に、図5に示すように、フォトレジスト
をマスクにして直接周辺回路部のBPSG膜11の表面
をドライエッチング法によってエッチバックする。フォ
トレジストは、メモリセル部を覆い、周辺回路領域を露
出するようなパターンを有し、その境界は、図22のII
の境界線で示す。この際、メモリセル部と直接周辺回路
部との標高差がビット線BLの厚さと第1層目の配線M
1の厚さの差となるように、上記BPSG膜11のエッ
チバックの量は設定される。ビット線BLと配線M1の
膜厚差分だけ、直接周辺回路部のBPSG膜(絶縁膜)
11をエッチングする。
【0079】次に、フォトレジストをマスクにしてBP
SG膜11、酸化シリコン膜10およびゲート絶縁膜4
と同一層の絶縁膜を順次エッチングすることにより、後
にビット線BLが接続されるメモリセル部のp型ウエル
2上に接続孔12aを形成する。この後、半導体基板1
上にPが導入された多結晶シリコン膜16をCVD法に
よって堆積し、次いで、この多結晶シリコン膜16をエ
ッチバックすることにより、接続孔12a内に多結晶シ
リコン膜16を埋め込む。なお、多結晶シリコン膜16
からのPの拡散によって、メモリセル部のp型ウエル2
にメモリセル選択用MISFETの一方のn型半導体領
域13が形成される。
【0080】次に、フォトレジストをマスクにしてBP
SG膜11、酸化シリコン膜10およびゲート絶縁膜4
と同一層の絶縁膜を順次エッチングすることにより、n
チャネル型MISFETQsのn型半導体領域8上に接
続孔12b,12cを形成する。
【0081】次に、図6に示すように、半導体基板1上
に導電膜、例えばW膜14をCVD法によって堆積す
る。この際、W膜14は、直接周辺回路部に配置される
第1層目の配線M1に必要な厚さよりも厚く成膜され
る。次いで、図7に示すように、例えばCMP法でW膜
14の表面を平坦化(planerize)することによって、W
膜14の厚さを、ビット線BLおよび第1層目の配線M
1に必要な所定の厚さまで薄くする。
【0082】次に、図8に示すように、フォトレジスト
をマスクにしてW膜14をエッチングし、W膜14aに
よって構成されるビット線BLおよびW膜14bによっ
て構成される第1層目の配線M1を形成する。
【0083】本実施の形態2によれば、実施の形態1の
DRAMと同様に、ビット線BLの膜厚と第1層配線M
1の膜厚とを相違して形成し、ビット線BLの膜厚を第
1層配線M1の膜厚よりも薄く形成できる。このため、
ビット線BLの寄生容量を低減し、第1層配線M1の抵
抗を低減することができる。
【0084】また、本実施の形態2では、W膜14の表
面が平坦化されているため、W膜14をエッチングして
ビット線BLおよび第1層目の配線M1を形成する際の
パターニング工程を容易にすることができる。すなわ
ち、段差の存在する状態でW膜14をパターニングする
のではなく平坦なW膜14をパターニングするためフォ
トリソグラフィ工程におけるマージンを増加することが
できる。
【0085】(実施の形態3)本発明の他の実施の形態
であるDRAMのビット線および直接周辺回路部の第1
層目の配線の製造方法を図9を用いて説明する。
【0086】前記実施の形態2に記載した製造方法と同
様に、メモリセル部と直接周辺回路部との標高差をビッ
ト線BLの厚さと第1層目の配線M1の厚さの差となる
ように、直接周辺回路部の半導体基板1上に堆積された
BPSG膜11の表面をエッチバックする。
【0087】しかし、図9に示すように、前記実施の形
態2では、ドライエッチング法によって直接周辺回路部
のBPSG膜11の表面をエッチバックしたが、本実施
の形態3では、ウエットエッチング法によって直接周辺
回路部のBPSG膜11の表面をエッチバックする。こ
れによって、メモリセル部と直接周辺回路部との境界の
段差形状を緩やかにすることができ、後に半導体基板1
上に堆積される膜のメモリセル部と直接周辺回路部との
境界における被覆性が向上する。
【0088】次に、前記実施の形態2に記載した製造方
法と同様に、接続孔12aを形成し、多結晶シリコン膜
16を形成して、さらに接続孔12b,12cをそれぞ
れ形成した後、メモリセル選択用MISFETの一方の
n型半導体領域13を形成し、次いで、半導体基板1上
にW膜14をCVD法によって堆積する。この際、W膜
14は、直接周辺回路部に配置される第1層目の配線M
1に必要な厚さよりも厚く成膜される。
【0089】次に、例えばCMP法でW膜14の表面を
平坦化することによって、W膜14の厚さを、ビット線
BLおよび第1層目の配線M1に必要な所定の厚さまで
薄くする。この後、フォトレジストをマスクにしてW膜
14をエッチングし、W膜14aによって構成されるビ
ット線BLおよびW膜14bによって構成される第1層
目の配線M1を形成する。
【0090】本実施の形態3によれば、BPSG膜11
の表面がなだらかにエッチングされているためW膜14
の堆積およびエッチングの工程のマージンを向上するこ
とができる。
【0091】(実施の形態4)本発明の他の実施の形態
であるDRAMのビット線および直接周辺回路部の第1
層目の配線の製造方法を図10〜図13を用いて説明す
る。
【0092】まず、前記実施の形態1と同様な製造方法
で、前記図1に示したように、半導体基板1上にメモリ
セル部のメモリセル選択用MISFETおよびnチャネ
ル型MISFETQsを形成した後、半導体基板1上に
酸化シリコン膜10および平坦化されたBPSG膜11
を形成する。
【0093】次に、図10に示すように、フォトレジス
トをマスクにしてBPSG膜11、酸化シリコン膜10
およびゲート絶縁膜4と同一層の絶縁膜を順次エッチン
グすることにより、後にビット線BLが接続されるメモ
リセル部のp型ウエル2上に接続孔12aを形成する。
この後、半導体基板1上にPが導入された多結晶シリコ
ン膜16をCVD法によって堆積し、次いで、この多結
晶シリコン膜16をエッチバックすることにより、接続
孔12a内に多結晶シリコン膜16を埋め込む。なお、
多結晶シリコン膜16からのPの拡散によって、メモリ
セル部のp型ウエル2にメモリセル選択用MISFET
の一方のn型半導体領域13が形成される。
【0094】次に、フォトレジストをマスクにして直接
周辺回路部のBPSG膜11の表面をウエットエッチン
グ法によってエッチバックする。この際、メモリセル部
と直接周辺回路部との標高差がビット線BLの厚さと第
1層目の配線M1の厚さの差となるように、上記BPS
G膜11のエッチバックの量は設定される。
【0095】次に、フォトレジストをマスクにしてBP
SG膜11、酸化シリコン膜10およびゲート絶縁膜4
と同一層の絶縁膜を順次エッチングすることにより、n
チャネル型MISFETQsのn型半導体領域8上に接
続孔12b,12cを形成する。この後、半導体基板1
上にW膜17をCVD法によって堆積し、次いで、この
W膜17をエッチバックすることにより、接続孔12
b,12c内にW膜17を埋め込む。なお、この際、W
膜17とn型半導体領域8との間に、例えば窒化チタン
膜およびチタン膜からなる積層膜によって構成される接
続層またはWF6とSiの反応防止またはTiSiとW
の反応防止のため、バリアメタル層を設けてもよい。
【0096】次いで、半導体基板1上に窒化シリコン膜
18および酸化シリコン膜19を順次堆積する。
【0097】次に、図11に示すように、上記酸化シリ
コン膜19の表面を、例えばCMP法によって平坦化す
ると同時に、メモリセル部および直接周辺回路部に位置
する酸化シリコン膜19の厚さが、後に形成されるビッ
ト線BLおよび第1層目の配線M1のそれぞれ厚さとほ
ぼ等しくなるように酸化シリコン膜19の厚さを制御す
る。
【0098】なお、本実施の形態4では、BPSG膜1
1の表面をウエットエッチング法によってエッチバック
することによりメモリセル部と直接周辺回路部との間に
標高差を設けたが、ドライエッチング法を用いてもよ
い。また、BPSG膜11に上記標高差を設けず、メモ
リセル部の酸化シリコン膜19の厚さがビット線BLの
厚さとほぼ等しくなるように、また、直接周辺回路部の
酸化シリコン膜19の厚さが第1層目の配線M1の厚さ
とほぼ等しくなるように酸化シリコン膜19を加工して
もよい。
【0099】次に、図12に示すように、フォトレジス
トをマスクにして酸化シリコン膜19をエッチングし、
後にビット線BLおよび第1層目の配線M1が形成され
る領域に溝20を形成する。次いで、露出している窒化
シリコン膜18を除去した後、半導体基板1上にW膜1
4をCVD法によって堆積する。この際、堆積されるW
膜14は、直接周辺回路部に配置される第1層目の配線
M1の配線抵抗を満たす厚さを有している。
【0100】次に、図13に示すように、W膜14の表
面を、例えばCMP法で平坦化することにより、上記溝
20内にW膜14aによって構成されるビット線BLお
よびW膜14bによって構成される第1層目の配線M1
を形成する。
【0101】なお、本実施の形態4では、半導体基板1
上に堆積されたの表面を平坦化した後に、酸化シリコン
膜19および窒化シリコン膜18に溝20を形成し、次
いで、半導体基板1上に堆積されたW膜14の表面を平
坦化したが、半導体基板1上に堆積された酸化シリコン
膜19および窒化シリコン膜18に溝20を形成した後
に、W膜14を堆積し、次いで、W膜14および酸化シ
リコン膜19の表面を同時に平坦化してもよい。
【0102】本実施の形態4によれば、実施の形態1の
DRAMと同様に、ビット線BLの膜厚と第1層配線M
1の膜厚とを相違して形成し、ビット線BLの膜厚を第
1層配線M1の膜厚よりも薄く形成できる。このため、
ビット線BLの寄生容量を低減し、第1層配線M1の抵
抗を低減することができる。
【0103】また、本実施の形態4では、酸化シリコン
膜19の表面が平坦化されているため、酸化シリコン膜
19のパターニング工程におけるフォーカスマージンを
大きくして加工を容易にすることができる。
【0104】さらに、本実施の形態4では、いわゆるダ
マシン法(Damascene method) を用いてビット線BLお
よび第1層配線M1を形成することが可能となり、微細
な配線形成が可能となる。
【0105】(実施の形態5)本発明の他の実施の形態
であるDRAMのビット線および直接周辺回路部の第1
層目の配線の製造方法を図14〜図17を用いて説明す
る。
【0106】まず、前記実施の形態1と同様な製造方法
で、前記図1に示したように、半導体基板1上にメモリ
セル部のメモリセル選択用MISFETおよびnチャネ
ル型MISFETQsを形成した後、半導体基板1上に
酸化シリコン膜10および平坦化されたBPSG膜11
を形成する。
【0107】次に、図14に示すように、フォトレジス
トをマスクにしてBPSG膜11、酸化シリコン膜10
およびゲート絶縁膜4と同一層の絶縁膜を順次エッチン
グすることにより、後にビット線BLが接続されるメモ
リセル部のp型ウエル2上に接続孔12aを形成する。
この後、半導体基板1上にPが導入された多結晶シリコ
ン膜16をCVD法によって堆積し、次いで、この多結
晶シリコン膜16をエッチバックすることにより、接続
孔12a内に多結晶シリコン膜16を埋め込む。なお、
多結晶シリコン膜16からのPの拡散によって、メモリ
セル部のp型ウエル2にメモリセル選択用MISFET
の一方のn型半導体領域13が形成される。
【0108】次に、フォトレジストをマスクにしてBP
SG膜11、酸化シリコン膜10およびゲート絶縁膜4
と同一層の絶縁膜を順次エッチングすることにより、n
チャネル型MISFETQsのn型半導体領域8上に接
続孔12b,12cを形成する。この後、半導体基板1
上にW膜17をCVD法によって堆積し、次いで、この
W膜17をエッチバックすることにより、接続孔12
b,12c内にW膜17を埋め込む。
【0109】次に、半導体基板1上に第1のW膜21を
堆積する。ここで、第1のW膜21はビット線BLを構
成するのに必要な厚さを有している。次いで、半導体基
板1上に酸化シリコン膜22を堆積した後、フォトレジ
ストをマスクにして直接周辺回路部に位置する酸化シリ
コン膜22をエッチングする。フォトレジストはメモリ
セルを覆い、周辺回路領域を露出するようなパターンを
有し、その境界は図22のIIの境界線で示す。なお、酸
化シリコン膜22の厚さは、後に形成されるビット線B
Lの厚さと第1層目の配線M1の厚さの差よりも大きく
設けられている。
【0110】次に、図15に示すように、半導体基板1
上に第2のW膜23を堆積した後、図16に示すよう
に、第2のW膜23および酸化シリコン膜22の表面
を、例えばCMP法で研磨することによって、直接周辺
回路部のみに第2のW膜23を残す。
【0111】この後、図17に示すように、フォトレジ
ストをマスクにしてメモリセル部と直接周辺回路部との
境となる領域の酸化シリコン膜22、第2のW膜23お
よび第1のW膜21を順次エッチングし、第1のW膜2
1aによって構成されるビット線BLおよび第2のW膜
23と第1のW膜21bとの積層膜によって構成される
第1層目の配線M1を形成する。
【0112】本実施の形態5によれば、実施の形態1の
DRAMと同様に、ビット線BLの膜厚と第1層配線M
1の膜厚とを相違して形成し、ビット線BLの膜厚を第
1層配線M1の膜厚よりも薄く形成できる。このため、
ビット線BLの寄生容量を低減し、第1層配線M1の抵
抗を低減することができる。
【0113】また、本実施の形態5では、酸化シリコン
膜22および第2のW膜23の表面が平坦化されている
ため、酸化シリコン膜22および第2のW膜23のパタ
ーニング工程におけるフォーカスマージンを大きくして
加工を容易にすることができる。
【0114】さらに、本実施の形態5では、ビット線B
Lを第1のW膜21aの堆積のみによってその膜厚を規
定することができるため、プロセスのばらつきが少な
く、均一性の高いビット線BLを形成することが可能で
ある。この結果、センスアンプを挟んだビット線BLの
対称性を向上してセンスアンプの感度を向上することが
できる。
【0115】(実施の形態6)本発明の他の実施の形態
であるDRAMのビット線および直接周辺回路部の第1
層目の配線を図18を用いて説明する。
【0116】前記実施の形態5では、メモリセル部と直
接周辺回路部のセンスアンプとを切り離すnチャネル型
MISFETQs上を境にして、第1のW膜21aによ
ってビット線BLは構成され、第2のW膜23と第1の
W膜21bとの積層膜によって第1層目の配線M1は構
成されたが、本実施の形態6では、図18に示すよう
に、第2のW膜23が直接周辺回路部に隣接するメモリ
セル部の領域にも延在し、この領域のビット線BLを第
2のW膜23aと第1のW膜21aによって構成し、第
1層目の配線M1を第2のW膜23bと第1のW膜21
bとの積層膜によって構成している。
【0117】すなわち、第2のW膜23が直接周辺回路
部に隣接するメモリセル部の領域にも延在することによ
って、メモリセル部と直接周辺回路部との境界となる領
域におけるプロセス余裕が向上し、合わせずれまたはオ
ーバーエッチングなどにより第1層目の配線M1が第1
のW膜21bのみで構成されて薄くなることを防ぐこと
ができる。
【0118】(実施の形態7)図19は、本実施の形態
のDRAMを形成した半導体チップの全体平面図、図2
0は、その一部を示す拡大平面図である。
【0119】単結晶シリコンからなる半導体チップ1A
の主面には、例えば64Mbit(メガビット)の容量を有
するDRAMが形成されている。図19に示すように、
このDRAMは、8個に分割されたメモリマットMMと
それらの周囲に配置された周辺回路とで構成されてい
る。8Mbit の容量を有するメモリマットMMのそれぞ
れは、図20に示すように、16個のメモリアレイMA
RYに分割されている。メモリアレイMARYのそれぞ
れは、行列状に配置された2Kbit(キロビット)×25
6bit =512Kbit のメモリセルで構成されており、
それらの周囲には、センスアンプSAやワードドライバ
WDなどの周辺回路が配置されている。
【0120】図21は、このDRAMのメモリアレイと
それに隣接する周辺回路の各一部を示す半導体基板の要
部断面図、図22は、このDRAMのメモリセルを構成
する導電層と周辺回路のMISFETを構成する導電層
の各パターンを示す平面図、図23は、このDRAMの
メモリアレイとそれに隣接する周辺回路の各一部を示す
回路図である。図21は、図22におけるXXI-XXI 線断
面図である。
【0121】図21には一対のメモリセル選択用MIS
FETQtと図22、図23においてQshr、Qn、
Qpの符号を付した周辺回路のMISFETとが示され
ている。Qshrは、DRAMのメモリセル部と周辺回
路部のセンスアンプSAとを分離するシェアードMIS
FETQshrであり、Qn、Qpは、互いに2個のQ
n、Qpで構成されるフリップフロップ回路からなるセ
ンスアンプSAを示す。Qnはnチャネル型MISFE
TQnであり、Qpはpチャネル型MISFETQpで
ある。また、Qshrはnチャネル型MISFETであ
る。メモリセル選択用MISFETQtはDRAMのメ
モリアレイMARYであるメモリセル部Aに形成され、
Qshr、Qn、QpはDRAMの周辺回路部Bに形成
される。また、メモリセル部Aと周辺回路部Bとの境界
領域Dは段差緩衝領域あるいは半導体基板のウエルへの
給電を行う領域として機能する。
【0122】p- 型の単結晶シリコンからなる半導体基
板101には、メモリセル部Aのp型ウエル102aお
よび周辺回路部Bのp型ウエル102bと周辺回路部B
のn型ウエル102cとが形成されている。また、メモ
リセル部Aのp型ウエル102aはn型ウエル103で
覆われている。このようにn型ウエル103でp型ウエ
ル102aを覆うことにより、メモリセル選択用MIS
FETQtの電位を半導体基板101の電位から分離
し、適当なバイアス電圧を印加することが可能となる。
【0123】p型ウエル102a、102b、n型ウエ
ル102cのそれぞれの表面には素子分離用のフィール
ド酸化膜104が形成されており、このフィールド酸化
膜104の下部を含むp型ウエル102a、102bの
内部にはp型チャネルストッパ層105が、またn型ウ
エル102cの内部にはn型チャネルストッパ層106
がそれぞれ形成されている。
【0124】メモリセル部Aのp型ウエル102aのア
クティブ領域にはメモリセルがマトリクス状に配置され
ている。メモリセルのそれぞれは、nチャネル型で構成
された一個のメモリセル選択用MISFETQtとその
上部に形成され、メモリセル選択用MISFETQtと
直列に接続された一個の情報蓄積用容量素子Cとで構成
されている。すなわち、このメモリセルは、メモリセル
選択用MISFETQtの上部に情報蓄積用容量素子C
を配置するスタックド・キャパシタ構造で構成されてい
る。
【0125】メモリセル選択用MISFETQtは、ゲ
ート酸化膜107、ワード線WLと一体に形成されたゲ
ート電極108A、ソース領域およびドレイン領域(n
型半導体領域109、109)で構成されている。ゲー
ト電極108A(ワード線WL)は、n型の不純物(例
えばP(リン))をドープした低抵抗の多結晶シリコン
膜とタングステンシリサイド( WSi2)膜とを積層した
2層の導電膜、または低抵抗の多結晶シリコン膜とTi
N(チタンナイトライド)膜とW膜とを積層した3層の
導電膜で構成されている。ゲート電極108A(ワード
線WL)の上部には窒化シリコン膜110が形成されて
おり、側壁には窒化シリコンのサイドウォールスペーサ
111が形成されている。これらの絶縁膜(窒化シリコ
ン膜110およびサイドウォールスペーサ111)は、
窒化シリコン膜に代えて酸化シリコン膜で構成すること
もできる。
【0126】周辺回路部Bのp型ウエル102bのアク
ティブ領域にはnチャネル型MISFETQnおよびn
チャネル型のシェアードMISFETQshrが形成さ
れている。また、n型ウエル102cのアクティブ領域
にはpチャネル型MISFETQpが形成されている。
すなわち、この周辺回路部Bは、nチャネル型MISF
ETQnとpチャネル型MISFETQpとを組み合わ
せたCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconduct
or) 回路で構成されている。
【0127】nチャネル型MISFETQnおよびシェ
アードMISFETQshrは、ゲート酸化膜107、
ゲート電極108B、ソース領域およびドレイン領域で
構成されている。ゲート電極108Bは、前記メモリセ
ル選択用MISFETQtのゲート電極108A(ワー
ド線WL)と同じ導電膜で構成されている。ゲート電極
108Bの上部には窒化シリコン膜110が形成されて
おり、側壁には窒化シリコンのサイドウォールスペーサ
111が形成されている。nチャネル型MISFETQ
nおよびシェアードMISFETQshrのソース領
域、ドレイン領域のそれぞれは、低不純物濃度のn-
半導体領域112と高不純物濃度のn+ 型半導体領域1
13とからなるLDD(Lightly Doped Drain) 構造で構
成されており、n+ 型半導体領域113の表面にはTi
シリサイド(TiSi2)層116が形成されている。
【0128】pチャネル型MISFETQpは、ゲート
酸化膜107、ゲート電極108C、ソース領域および
ドレイン領域で構成されている。ゲート電極108C
は、前記メモリセル選択用MISFETQtのゲート電
極108A(ワード線WL)と同じ導電膜で構成されて
いる。ゲート電極108Cの上部には窒化シリコン膜1
10が形成されており、側壁には窒化シリコンのサイド
ウォールスペーサ111が形成されている。pチャネル
型MISFETQpのソース領域、ドレイン領域のそれ
ぞれは、低不純物濃度のp- 型半導体領域114と高不
純物濃度のp+ 型半導体領域115とからなるLDD構
造で構成されており、p+ 型半導体領域115の表面に
はチタンシリサイド層116が形成されている。
【0129】メモリセル選択用MISFETQt、nチ
ャネル型MISFETQn、シェアードMISFETQ
shrおよびpチャネル型MISFETQpの上部に
は、下層から順に酸化シリコン膜117、BPSG(Bor
on-doped Phospho Silicate Glass)膜118および酸化
シリコン膜119が形成されている。
【0130】メモリセル部Aの酸化シリコン膜119の
上部にはビット線BLが形成され、境界領域Dにまたが
る酸化シリコン膜119の上部にもビット線BLが形成
されている。ビット線BLは、TiN膜とW膜とを積層
した2層の導電膜で構成されている。ビット線BLは、
リン(P) またはヒ素(As)をドープした多結晶シリ
コンのプラグ120が埋め込まれた接続孔121を通じ
てメモリセル選択用MISFETQtのソース領域、ド
レイン領域の一方(n型半導体領域109)と電気的に
接続されている。また、ビット線BLは、接続孔123
を通じて(多結晶シリコンのプラグを介することなく)
周辺回路部BのシェアードMISFETQshrのソー
ス領域、ドレイン領域の一方(n+ 型半導体領域11
3)と電気的に接続されている。シェアードMISFE
TQshrのn+ 型半導体領域113の表面には低抵抗
のチタンシリサイド層116が形成され、ビット線BL
のコンタクト抵抗が低減されるようになっている。
【0131】また、ビット線BLは、境界領域Dでその
膜厚が変化し、メモリセル部Aでは膜厚が薄く、周辺回
路部Bではその膜厚は厚くなっている。このように境界
領域Dでビット線BLの膜厚が変化しているのは、後に
説明するように境界領域Dを境にしてビット線BLを構
成する導電膜をエッチングしてメモリセル部Aの領域で
薄膜化するためである。このようにメモリセル部Aでビ
ット線BLが薄く形成されるため、ビット線BLの寄生
容量を低減することができ、情報蓄積用容量素子Cに蓄
積される蓄積電荷の検出感度を向上することができる。
【0132】周辺回路部Bの酸化シリコン膜119の上
部には第1層目の配線130A、130B、130C、
130D、130Eが形成されている。配線130A、
130B、130C、130D、130Eは、前記ビッ
ト線BLと同様、TiN膜とW膜とを積層した2層の導
電膜で構成されている。配線130Aの一端は、接続孔
124を通じてシェアードMISFETQshrのソー
ス領域、ドレイン領域の他方(n+ 型半導体領域11
3)と電気的に接続されており、他端は接続孔125を
通じてpチャネル型MISFETQpのソース領域、ド
レイン領域の一方(p+ 型半導体領域115)と電気的
に接続されている。配線130Bは接続孔126を通じ
て2つのpチャネル型MISFETQpに共用されるソ
ース領域、ドレイン領域(p+ 型半導体領域115)と
電気的に接続されている。配線130Cの一端は、接続
孔127を通じてpチャネル型MISFETQpのソー
ス領域、ドレイン領域の他方(p+ 型半導体領域11
5)と電気的に接続され、他端は接続孔128を通じて
nチャネル型MISFETQnのソース領域、ドレイン
領域の一方(n+ 型半導体領域113)と電気的に接続
されている。配線130Dは接続孔129を通じて2つ
のnチャネル型MISFETQnに共用されるソース領
域、ドレイン領域(n+ 型半導体領域113)と電気的
に接続されている。そして配線130Eの一端は、接続
孔130を通じてnチャネル型MISFETQnのソー
ス領域、ドレイン領域の他方(n+ 型半導体領域11
3)と電気的に接続されている。またnチャネル型MI
SFETQnおよびシェアードMISFETQshrの
+ 型半導体領域113の表面およびpチャネル型MI
SFETQpのp+ 型半導体領域115の表面には低抵
抗のチタンシリサイド層116が形成され、配線130
A、130B、130C、130D、130Eのコンタ
クト抵抗が低減されるようになっている。
【0133】ビット線BLおよび配線130A、130
B、130C、130D、130Eの上部には、酸化シ
リコン膜131および窒化シリコン膜132が形成され
ている。メモリセル部Aの窒化シリコン膜132の上部
には、蓄積電極(下部電極)133、容量絶縁膜134
およびプレート電極(上部電極)135で構成された情
報蓄積用容量素子Cが形成されている。
【0134】情報蓄積用容量素子Cの蓄積電極133
は、多結晶シリコン膜で構成され、接続孔137を介し
て多結晶シリコンのプラグ120に接続される多結晶シ
リコン膜133aと、接続孔137を開口する際にいわ
ゆるハードマスクとして機能する多結晶シリコン膜13
3bおよびサイドウォールスペーサ133cと、半導体
基板101に対して垂直に立設して形成され、クラウン
形状の側壁をなす多結晶シリコン膜133dとから構成
される。蓄積電極133は、プラグ120を埋め込んだ
接続孔122を通じてメモリセル選択用MISFETQ
tのソース領域、ドレイン領域の他方(n型半導体領域
109)と電気的に接続される。容量絶縁膜134はた
とえばシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜の積層膜で
構成されており、プレート電極135はたとえば多結晶
シリコン膜で構成されている。
【0135】情報蓄積用容量素子Cの上部には、下層か
ら順に酸化シリコン膜138、SOG(Spin On Glass)
膜139および酸化シリコン膜140が形成されてい
る。酸化シリコン膜140の上部には第2層目の配線1
41が形成されている。配線141は、情報蓄積用容量
素子Cのプレート電極135の上部の絶縁膜(酸化シリ
コン膜140、SOG膜139および酸化シリコン膜1
38)に開孔した接続孔142を通じてプレート電極1
35と電気的に接続されており、プレート電極135に
プレート電圧(Vdd/2)を供給する。また、他の配線1
41は、周辺回路部Bの第1層目の配線130Cの上部
の絶縁膜(酸化シリコン膜140、SOG膜139、酸
化シリコン膜138、および酸化シリコン膜131)に
開孔した接続孔143を通じて配線130Cと電気的に
接続されている。配線141とプレート電極135とを
接続する接続孔142の内部、および配線141と配線
130Bとを接続する接続孔143の内部には、Wのプ
ラグ144が埋め込まれている。
【0136】配線141の上部には、例えば酸化シリコ
ン膜、SOG膜および酸化シリコン膜を積層した3層の
絶縁膜などで構成された層間絶縁膜を介して第3層目の
配線が形成され、さらにその上部には、酸化シリコン膜
と窒化シリコン膜とを積層した2層の絶縁膜などで構成
されたパッシベーション膜が形成されているが、それら
の図示は省略する。
【0137】次に、本実施の形態のDRAMの製造方法
を図24〜図41を用いて詳細に説明する。
【0138】まず、図24に示すように、1〜10Ωcm
程度の比抵抗を有するp- 型の半導体基板101の表面
に選択酸化(LOCOS)法でフィールド酸化膜104
を形成した後、メモリセルを形成する領域(メモリセル
部A)と周辺回路部Bのnチャネル型MISFETQn
およびシェアードMISFETQshrを形成する領域
の半導体基板101にp型不純物(ホウ素(B))をイオ
ン注入してp型ウエル102a、102bを形成し、周
辺回路部Bのpチャネル型MISFETQpを形成する
領域の半導体基板101にn型不純物(リン(P))をイ
オン注入してn型ウエル102cを形成する。続いて、
メモリセル部Aにn型不純物(リン(P))をイオン注入
してn型ウエル103を形成する。さらにp型ウエル1
02a、102bにp型不純物(B)をイオン注入して
p型チャネルストッパ層105を形成し、n型ウエル1
02cにn型不純物(P)をイオン注入してn型チャネ
ルストッパ層106を形成する。周辺回路部Bのp型ウ
エル102bとメモリセル部Aのp型ウエル102a
は、別工程で形成してもよい。
【0139】その後、フィールド酸化膜104で囲まれ
たp型ウエル102a、102b、n型ウエル102c
のそれぞれのアクティブ領域の表面に熱酸化法でゲート
酸化膜107を形成し、さらにこのゲート酸化膜107
を通じてp型ウエル102a、102bおよびn型ウエ
ル102cにMISFETのしきい値電圧(Vth)を調
整するための不純物をイオン注入する。ウエル(p型ウ
エル102a、102b、n型ウエル102c)を形成
するためのイオン注入、チャネルストッパ層(p型チャ
ネルストッパ層105、n型チャネルストッパ層10
6)を形成するためのイオン注入およびMISFETの
しきい値電圧(Vth)を調整するためのイオン注入のう
ち、不純物の導電型が同一のものについては同一のフォ
トレジストマスクを使って同一工程で形成してもよい。
また、メモリセル選択用MISFETQtのしきい値電
圧(Vth)を調整するためのイオン注入と周辺回路部B
のMISFET(nチャネル型MISFETQn、シェ
アードMISFETQshr、pチャネル型MISFE
TQp)のしきい値電圧(Vth)を調整するためのイオ
ン注入を別工程で行い、しきい値電圧(Vth)をそれぞ
れのMISFETで独立に調整してもよい。
【0140】次に、図25に示すように、メモリセル選
択用MISFETQtのゲート電極108A(ワード線
WL)、nチャネル型MISFETQnおよびシェアー
ドMISFETQshrのゲート電極108Bおよびp
チャネル型MISFETQpのゲート電極108Cを形
成する。ゲート電極108A(ワード線WL)およびゲ
ート電極108B、108Cは、例えば半導体基板10
1上にCVD法でn型の多結晶シリコン膜、WSi2
および窒化シリコン膜110を順次堆積した後、フォト
レジストをマスクにしたエッチングでこれらの膜をパタ
ーニングして同時に形成する。あるいはCVD法でn型
の多結晶シリコン膜を堆積し、次いでスパッタリング法
でTiN膜とW膜とを堆積し、さらにCVD法で窒化シ
リコン膜110を堆積した後、フォトレジストをマスク
にしたエッチングでこれらの膜をパターニングして同時
に形成する。TiN膜は、多結晶シリコン膜とW膜との
反応を防止するバリアメタルとして使用される。ゲート
電極108A(ワード線WL)およびゲート電極108
B、108Cは、例えばn型の多結晶シリコン膜上にT
iN膜(またはWN(タングステンナイトライド)膜)
とTiシリサイド膜とを積層した3層の導電膜など、よ
り低抵抗の材料で構成することもできる。
【0141】次に、図26に示すように、p型ウエル1
02a、102bにn型不純物(P)をイオン注入して
メモリセル選択用MISFETQtのn型半導体領域1
09とnチャネル型MISFETQnおよびシェアード
MISFETQshrのn-型半導体領域112とをゲ
ート電極108A、108Bに対して自己整合(セルフ
アライン)で形成し、n型ウエル102cにp型不純物
(B)をイオン注入してpチャネル型MISFETQp
のp- 型半導体領域114をゲート電極108Cに対し
て自己整合(セルフアライン)で形成する。このとき、
メモリセル選択用MISFETQtのn型半導体領域1
09を形成するためのイオン注入と、nチャネル型MI
SFETQnおよびシェアードMISFETQshrの
- 型半導体領域112を形成するためのイオン注入と
を別工程で行い、ソース領域、ドレイン領域の不純物濃
度をそれぞれのMISFETで独立に調整してもよい。
【0142】次に、図27に示すように、メモリセル選
択用MISFETQtのゲート電極108A(ワード線
WL)、nチャネル型MISFETQnおよびシェアー
ドMISFETQshrのゲート電極108Bおよびp
チャネル型MISFETQpのゲート電極108Cの各
側壁にサイドウォールスペーサ111を形成する。サイ
ドウォールスペーサ111は、CVD法で堆積した窒化
シリコン膜を異方性エッチングで加工して形成する。次
いで、周辺回路部Bのp型ウエル102bにn型不純物
(P)をイオン注入してnチャネル型MISFETQn
およびシェアードMISFETQshrのn+ 型半導体
領域113をサイドウォールスペーサ111に対して自
己整合(セルフアライン)で形成し、n型ウエル102
cにp型不純物(B)をイオン注入してpチャネル型M
ISFETQpのp+ 型半導体領域115をサイドウォ
ールスペーサ111に対して自己整合(セルフアライ
ン)で形成する。周辺回路部Bを構成するnチャネル型
MISFETQnおよびシェアードMISFETQsh
rのソース領域、ドレイン領域、pチャネル型MISF
ETQpのソース領域、ドレイン領域は、必要に応じて
それらの一方または両方をシングルドレイン構造や二重
拡散ドレイン(Double Diffused Drain) 構造などで構成
することもできる。
【0143】次に、図28に示すように、メモリセル選
択用MISFETQtのゲート電極108A(ワード線
WL)、nチャネル型MISFETQnおよびシェアー
ドMISFETQshrのゲート電極108Bおよびp
チャネル型MISFETQpのゲート電極108Cのそ
れぞれの上部にCVD法で酸化シリコン膜117とBP
SG膜118とを堆積した後、化学的機械研磨(Chemica
l Mechanical Polishing; CMP)法でBPSG膜11
8を研磨し、その表面を平坦化する。
【0144】次に、図29に示すように、BPSG膜1
18上にCVD法で多結晶シリコン膜(図示せず)を堆
積した後、フォトレジストをマスクにして多結晶シリコ
ン膜をエッチングし、次いで多結晶シリコン膜をマスク
にしてBPSG膜118、酸化シリコン膜117および
ゲート酸化膜107をエッチングすることにより、メモ
リセル選択用MISFETQtのソース領域、ドレイン
領域の一方(n型半導体領域109)の上部に接続孔1
21を形成し、他方(n型半導体領域109)の上部に
接続孔122を形成する。
【0145】このとき、メモリセル選択用MISFET
Qtのゲート電極108A(ワード線WL)の上部に形
成された窒化シリコン膜110と側壁に形成された窒化
シリコンのサイドウォールスペーサ111は、酸化シリ
コン系の絶縁膜(BPSG膜118、酸化シリコン膜1
17およびゲート酸化膜107)とはエッチング速度が
異なるので、ほとんどエッチングされずに残る。すなわ
ち、接続孔121、122を形成するためのドライエッ
チングに用いるガスは、酸化シリコン膜のエッチングレ
ートは高いが、窒化シリコン膜のエッチングは低い。こ
れにより、n型半導体領域109に接する領域が上記フ
ォトレジストのマスクを形成するのに用いた露光光の解
像度よりも小さい径で構成される微細な接続孔121、
122をサイドウォールスペーサ111に対して自己整
合(セルフアライン)で形成することができるので、メ
モリセルサイズの縮小を図ることができる。
【0146】次に、接続孔121、122の内部に多結
晶シリコンのプラグ120を埋め込む。このプラグ12
0は、前記した図示しない多結晶シリコン膜の上部にC
VD法で多結晶シリコン膜を堆積した後、BPSG膜1
18の上部の多結晶シリコン膜をエッチバックで除去し
て形成する。このとき、エッチングのマスクに用いた多
結晶シリコン膜も同時に除去する。プラグ120を構成
する多結晶シリコン膜にはn型の不純物(P)がドープ
される。この不純物は、接続孔121、122を通じて
メモリセル選択用MISFETQtのn型半導体領域1
09、109(ソース領域、ドレイン領域)に拡散し、
n型半導体領域109、109よりも高不純物濃度の半
導体領域(図示せず)が形成される。
【0147】次に、図30に示すように、BPSG膜1
18の上部にCVD法で酸化シリコン膜119を堆積
し、次いで周辺回路部B領域を覆い、ビット線BLの上
部に開孔を有するフォトレジストをマスクにしたエッチ
ングで接続孔121の上部の酸化シリコン膜119を除
去し、ビット線BLが形成される領域のプラグ120を
露出させた後、メモリセル形成領域を覆い、周辺回路部
B領域に開孔を有するフォトレジストをマスクにして周
辺回路部Bの酸化シリコン膜119、BPSG膜11
8、酸化シリコン膜117およびゲート酸化膜107を
エッチングすることにより、nチャネル型MISFET
Qn、シェアードMISFETQshrおよびpチャネ
ル型MISFETQpのソース領域、ドレイン領域の上
部に接続孔123、124、125、126、127、
128、129、130を形成する。
【0148】次に、接続孔123〜130の底部に露出
したn+ 型半導体領域113、115の表面と、ビット
線BLが接続されるプラグ120の表面とにチタンシリ
サイド層116を形成する。チタンシリサイド層116
は、スパッタリング法で堆積したTi膜をアニールして
Si基板(n+ 型半導体領域113、p+ 型半導体領域
115)および多結晶シリコン(プラグ120)と反応
させた後、酸化シリコン膜119上に残った未反応のT
i膜をウェットエッチングで除去して形成する。このチ
タンシリサイド層116の形成により、nチャネル型M
ISFETQnおよびシェアードMISFETQshr
のn+ 型半導体領域113、pチャネル型MISFET
Qpのp+ 型半導体領域115およびプラグ120とそ
れらに接続される配線(ビット線BL、配線130A〜
E)とのコンタクト抵抗が低減される。
【0149】次に、接続孔123〜130の内面および
ビット線BLが接続されるプラグ120の表面ならびに
酸化シリコン膜119の表面に、ビット線BLおよび配
線130A〜Eを構成するTiN膜145とW膜146
とを堆積する。TiN膜145およびW膜146の堆積
はスパッタリング法を用いることができる。なお、この
とき、TiN膜145およびW膜146の膜厚は、配線
130A〜Eの膜厚となるように調整する。
【0150】次に、図31に示すように、フォトレジス
ト膜147をマスクとしてメモリセル部AのW膜146
をエッチングし、薄膜化する。このフォトレジスト膜1
47は、メモリセル部を覆い、周辺回路部を露出するパ
ターンを有し、フォトレジスト膜の境界は、図22のI
の境界線で示される。エッチングには公知のドライエッ
チング法を用いることができる。なお、この薄膜化によ
り、メモリセル部AのW膜146の膜厚が、ビット線B
Lの膜厚と等しくなるように調整する。膜厚の調整は、
たとえばドライエッチング法の処理時間により制御でき
る。
【0151】このように、ビット線BLとなる領域のW
膜146を薄膜化するため、ビット線BLの寄生容量を
低減することができる。また、このようなメモリセル部
AのW膜146の薄膜化は特に複雑な工程を増加するも
のではなく、工程時間を長くする弊害もない。したがっ
て、スループットを低下させることなくビット線BLの
寄生容量を低減し、かつ、配線130A〜Eのシート抵
抗を低下することが可能である。
【0152】なお、本実施の形態では、フォトレジスト
膜147をシェアードMISFETQshrの上部を境
に形成せず、境界領域Dを境に形成している。図22に
示した境界線Iは、メモリセルとシェアードMISFE
TQshrの間の領域に位置する。このようにフォトレ
ジスト膜147は境界領域Dの範囲内でその境界が形成
されればよく、特にアライメントの精度を上げる必要が
ない。したがってフォトレジスト膜147の形成工程に
マージンを持たせることが可能である。
【0153】次に、図32に示すように、W膜146上
にフォトレジスト膜148を形成し、これをマスクにし
たエッチングでW膜146およびTiN膜145をパタ
ーニングして、図33に示すようにビット線BLおよび
配線130A〜Eを同時に形成する。なお、メモリセル
部AではW膜146の膜厚が薄いため、このエッチング
工程によりメモリセル部Aの酸化シリコン膜119ある
いはBPSG膜118が周辺回路部Bでのそれよりも過
剰にエッチングされることとなるが、図示は省略してい
る。また、ビット線BLおよび配線130A〜Eは、例
えばTiN膜(またはWN膜)とTiシリサイド膜とを
積層した2層の導電膜など、より低抵抗の材料で構成す
ることもできる。
【0154】次に、図34に示すように、ビット線BL
および配線130A〜Eを覆う酸化シリコン膜131を
堆積する。酸化シリコン膜131は段差被覆性に優れた
ECRCVD法で堆積する。なお、ECRCVD法で堆
積した酸化シリコン膜に代えて、BPSG膜またはSO
G膜等埋め込み性、平坦性に優れた膜を用いることも可
能である。
【0155】次に、図35に示すように、酸化シリコン
膜131をCMP法により平坦化し、その後、窒化シリ
コン膜132を堆積する。さらに酸化シリコン膜149
を堆積する。
【0156】次に、図36に示すように、多結晶シリコ
ン膜133bを堆積した後、フォトレジストをマスクに
して多結晶シリコン膜133bをエッチングし、開口を
形成する。この開口は後に接続孔137が形成される位
置に形成する。さらに、多結晶シリコン膜(図示せず)
を堆積した後、これを異方性エッチングによりエッチン
グし、前記開口に多結晶シリコン膜からなるサイドウォ
ールスペーサ133cを形成する。その後、多結晶シリ
コン膜133bおよびサイドウォールスペーサ133c
をマスクとして、酸化シリコン膜149、窒化シリコン
膜132および酸化シリコン膜131をエッチングする
ことにより、メモリセル選択用MISFETQtのソー
ス領域、ドレイン領域の他方(n型半導体領域109)
の上部に形成された接続孔122の上部に接続孔137
を形成する。このように多結晶シリコン膜133bおよ
びサイドウォールスペーサ133cをマスクとして接続
孔137を形成するため、フォトリソグラフィの最小解
像度以下の寸法で接続孔137を加工することができ、
ビット線BLが露出し、情報蓄積用容量素子Cと短絡す
る恐れが少ない。
【0157】次に、図37に示すように、接続孔137
の内部を含む多結晶シリコン膜133bおよびサイドウ
ォールスペーサ133c上に多結晶シリコン膜133a
および酸化シリコン膜150を堆積し、フォトレジスト
膜をマスクとして酸化シリコン膜150、多結晶シリコ
ン膜133a、133bをエッチングする。その後、フ
ォトレジスト膜を除去し、多結晶シリコン膜151を堆
積する。
【0158】次に、図38に示すように、多結晶シリコ
ン膜151を異方性エッチングによりエッチングして、
酸化シリコン膜149上の多結晶シリコン膜151を除
去する。異方性エッチングによりエッチングされるた
め、酸化シリコン膜150および多結晶シリコン膜13
3a、133bの側面の多結晶シリコン膜151は残
り、情報蓄積用容量素子Cの蓄積電極133の立設した
側壁をなす多結晶シリコン膜133dが形成される。さ
らに、ウェットエッチングにより酸化シリコン膜14
9、150を除去する。このようにして多結晶シリコン
膜133a〜dからなる蓄積電極133が完成する。な
お、このウェットエッチングの際には窒化シリコン膜1
32がエッチストッパとして機能する。
【0159】次に、図39に示すように、蓄積電極13
3の上部に窒化シリコン膜および酸化シリコン膜の積層
膜を形成し、さらにその上部に多結晶シリコン膜を堆積
する。その後、フォトレジスト膜152をマスクとして
前記多結晶シリコン膜および窒化シリコン膜と酸化シリ
コン膜との積層膜をエッチングすることにより、窒化シ
リコン膜および酸化シリコン膜の積層膜からなる容量絶
縁膜134および多結晶シリコン膜からなるプレート電
極135を形成する。フォトレジスト膜152をマスク
に、同時に窒化シリコン膜132も除去する。このよう
にして蓄積電極133、容量絶縁膜134およびプレー
ト電極135で構成された情報蓄積用容量素子Cを形成
する。容量絶縁膜134としては他に酸化タンタル膜、
BST((Ba,Sr)TiO3)などの高誘電体材料
や、PZT(PbZrX Ti1-X 3)、PLT(PbL
X Ti1-X 3)、PLZT、PbTiO3 、SrTi
3、BaTiO3 、PbZrO3 、LiNbO3 、B
4 Ti3 12、BaMgF4 、Y1 系(SrBi2(N
b,Ta)29)などの強誘電体材料で構成することもで
きる。またプレート電極135は、TiN膜、Wシリサ
イド/TiN、Ta、Cu、Ag、Pt、Ir、IrO
2 、Rh、RhO2 、Os、OsO2 、Ru、Ru
2 、Re、ReO3 、Pd、Auなどの金属膜もしく
は導電性金属酸化物膜などで構成することもできる。
【0160】次に、図40に示すように、情報蓄積用容
量素子Cの上部にCVD法で酸化シリコン膜138を堆
積し、次いでその上部にSOG膜139をスピン塗布
し、さらにその上部にCVD法で酸化シリコン膜140
を堆積した後、図41に示すように、フォトレジストを
マスクにして情報蓄積用容量素子Cのプレート電極13
5の上部の絶縁膜(酸化シリコン膜140、SOG膜1
39および酸化シリコン膜138)をエッチングするこ
とにより接続孔142を形成する。また同時に、周辺回
路部Bの第1層目の配線130Cの上部の絶縁膜(酸化
シリコン膜140、SOG膜139、酸化シリコン膜1
38、および酸化シリコン膜131)をエッチングする
ことにより接続孔143を形成する。
【0161】さらに、接続孔142、143の内部にW
のプラグ144を埋め込む。プラグ144は、酸化シリ
コン膜140の上部にCVD法で堆積したW膜をエッチ
バックして形成する。プラグ144は、TiN膜とW膜
との積層膜などで構成することもできる。
【0162】その後、酸化シリコン膜140の上部に第
2層目の配線141を形成することにより、前記図21
に示すDRAMが略完成する。配線141は、酸化シリ
コン膜140の上部にスパッタリング法でTiN膜、A
l合金膜およびTiN膜を堆積した後、フォトレジスト
をマスクにしたエッチングでこれらの膜をパターニング
して同時に形成する。配線141は、TiN膜とCu膜
との積層膜などで構成することもできる。
【0163】本実施の形態のDRAMおよびその製造方
法によれば、ビット線BLの膜厚を薄くし、配線130
A〜Eの膜厚を厚くすることができる。この結果、ビッ
ト線BLの寄生容量を低減し、配線130A〜Eの抵抗
を低減でき、DRAMの蓄積電荷の検出感度の向上およ
び周辺回路の高速化を図ることができる。
【0164】また、本実施の形態では、ビット線BLと
配線130A〜Eの膜厚の相違する位置を境界領域Dに
設定するため、W膜146の薄膜化を行うためのフォト
レジスト膜147のフォトリソグラフィのアライメント
余裕を大きくすることができる。
【0165】(実施の形態8)図42および図43は、
本発明の他の実施の形態であるDRAMの製造方法を工
程順に示した断面図である。
【0166】本実施の形態8のDRAMは、実施の形態
7で説明したDRAMとほぼ同様な構成を有するもので
あり、ビット線BLおよび配線130A〜Eを構成する
TiN膜153およびW膜154の膜厚が相違するもの
である。
【0167】本実施の形態8のDRAMの製造方法を以
下に説明する。まず、実施の形態7における図29まで
の工程は同様である。
【0168】次に、図42に示すように、実施の形態7
における図30の工程と同様にTiN膜153およびW
膜154を堆積する。ここで、TiN膜153は実施の
形態7におけるTiN膜145よりも厚く堆積する。す
なわち、メモリセル部Aにおけるビット線BLの要求抵
抗値が確保できる程度にTiN膜153の膜厚を調整す
る。また、TiN膜153およびW膜154の膜厚は、
周辺回路部Bにおける配線130A〜Eの要求抵抗値が
確保できる程度に堆積する。
【0169】次に、図43に示すように、フォトレジス
ト膜155をマスクとしてW膜154をエッチングす
る。このエッチングの際、エッチングは、タングステン
がエッチングされやすく、窒化チタンはエッチングされ
にくい条件で行う。このように、窒化チタンがエッチン
グされにくい条件でW膜154をエッチングするため、
オーバーエッチングをかけてもTiN膜153はエッチ
ングされず、メモリセル部Aの膜厚をTiN膜153の
膜厚として安定に形成できる。このため、実施の形態7
のようにタングステン膜の膜厚を時間で制御して調整す
る必要がない。この結果、工程を安定にすることができ
る。
【0170】なお、この後の工程は、実施の形態7と同
様であるため説明を省略する。
【0171】(実施の形態9)図44〜図48は、本発
明の他の実施の形態であるDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【0172】まず、実施の形態7における図28までの
工程と同様にBPSG膜118を形成し、その表面を平
坦化する。ただし、本実施の形態9では、図44に示す
ように実施の形態7のBPSG膜118よりもビット線
BLと配線130A〜Eの膜厚の差分以上厚く形成す
る。
【0173】次に、図45に示すように実施の形態7と
同様に多結晶シリコン膜からなるプラグ120を形成す
る。
【0174】次に、図46に示すようにメモリセル部A
を覆うフォトレジスト膜156を形成し、これをマスク
として周辺回路部BのBPSG膜118をドライエッチ
ングにより異方性エッチングを行う。このBPSG膜1
18のエッチング深さは、ビット線BLと配線130A
〜Eとの膜厚差に相当する寸法とする。
【0175】なお、フォトレジスト膜156の境界は境
界領域Dに設定する。このように境界領域Dを境として
フォトレジスト膜156を形成するため、マスクの合わ
せ余裕が大きく、フォトリソグラフィ工程を容易にする
ことができる。
【0176】次に、図47に示すように、実施の形態7
と同様に酸化シリコン膜119、TiN膜145および
W膜146を堆積し、さらに、図48に示すように、W
膜146の表面を平坦化する。平坦化にはCMP法を用
いることができる。
【0177】この後、W膜146およびTiN膜145
をパターニングしてビット線BLおよび配線130A〜
Eを形成するが、実施の形態7と同様であるため説明を
省略する。
【0178】本実施の形態9では、W膜146およびT
iN膜145をパターニングする前にW膜146の表面
が平坦化されているため、W膜146およびTiN膜1
45のパターニングを高精度に行うことができる。すな
わちパターニングの際のフォトリソグラフィでのフォー
カスは凸凹形状を有する基板を基準に行う必要がなく、
良好な平坦面を基準にフォーカスすることができる。こ
の結果フォトリソグラフィ工程を安定にすることができ
る。
【0179】(実施の形態10)図49〜図51は、本
発明のさらに他の実施の形態であるDRAMの製造方法
を工程順に示した断面図である。
【0180】図49に示すように、実施の形態9と同様
にフォトレジスト膜156を形成する。その後、BPS
G膜118をエッチングするが、本実施の形態10では
ドライエッチングではなくウェットエッチングを用い
る。ウェットエッチングは等方性エッチングであるた
め、段差部157は丸みを帯びる。なお、エッチングの
深さは、実施の形態9と同様にビット線BLと配線13
0A〜Eとの膜厚差に相当する寸法とする。
【0181】次に、図50に示すように酸化シリコン膜
119、TiN膜145およびW膜146を堆積し、さ
らに、図51に示すように、W膜146の表面を平坦化
する。平坦化にはCMP法を用いることができる。
【0182】この後、W膜146およびTiN膜145
をパターニングしてビット線BLおよび配線130A〜
Eを形成するが、実施の形態7と同様であるため説明を
省略する。
【0183】本実施の形態10によれば、実施の形態9
と同様に、W膜146の表面が平坦であることから得ら
れる利点に加えて、段差部157が丸みを帯びているた
め、酸化シリコン膜119、TiN膜145およびW膜
146の段差被覆性が向上し、工程のマージンを増加し
て安定にすることができる。すなわち、急峻な段差部で
は段差部の酸化シリコン膜119、TiN膜145また
はW膜146にボイドを形成する場合があり、このよう
なボイドの存在する状態でCMPによる平坦化を行え
ば、膜を損傷等する可能性があるが、本実施の形態では
そのような不具合は発生しない。また、ボイドの存在
は、配線等の信頼性を低下させる要因となり得るが、本
実施の形態では、そのような心配もない。
【0184】(実施の形態11)図52〜図58は、本
発明の他の実施の形態であるDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【0185】まず、実施の形態10における図49の工
程と同様にBPSG膜118をウェットエッチングす
る。なお、エッチングの深さは、実施の形態10と同様
にビット線BLと配線130A〜Eとの膜厚差に相当す
る寸法とする。その後、図52に示すように、フォトレ
ジスト膜156を除去する。
【0186】次に、図53に示すように窒化シリコン膜
159および酸化シリコン膜160を順次堆積し、図5
4に示すように酸化シリコン膜160の表面を平坦化す
る。
【0187】次に、図55に示すように、ビット線BL
および配線130A〜Eが形成される領域に開口を有す
るフォトレジスト膜161を形成し、図56に示すよう
に、フォトレジスト膜161をマスクとして酸化シリコ
ン膜160および窒化シリコン膜159をエッチングす
る。このエッチングの際には、まず酸化シリコンがエッ
チングされやすく、窒化シリコンがエッチングされにく
い条件で酸化シリコン膜160をエッチングする。この
ような条件では窒化シリコン膜159がエッチングされ
ないため酸化シリコン膜160の膜厚が図示のように相
違していても十分なオーバーエッチングを行うことが可
能であり、窒化シリコン膜159に沿った形状、すなわ
ちメモリセル部Aと周辺回路部Bとの段差に応じた形状
で酸化シリコン膜160をエッチングすることができ
る。酸化シリコン膜160がエッチングされた後、露出
している窒化シリコン膜159をエッチングする。この
場合は窒化シリコンがエッチングされやすい条件でエッ
チングする。このような条件では酸化シリコン膜もエッ
チングされるが窒化シリコン膜159の膜厚が十分薄く
設定することによりオーバーエッチングの影響を小さく
できる。
【0188】次に、図57に示すように、タングステン
膜162を堆積する。その後、タングステン膜162を
CMP法により平坦化するとともにエッチバックし、図
58に示すように、酸化シリコン膜160および窒化シ
リコン膜159に形成された溝内にタングステン膜16
2を埋め込んでビット線BLおよび配線130A〜Eを
形成する。
【0189】この後の工程は、実施の形態7と同様であ
るため説明を省略する。
【0190】本実施の形態11によれば、いわゆるダマ
シン法を用いてビット線BLおよび配線130A〜Eを
形成することができ、微細なパターニングが困難となる
タングステン等の金属膜を微細に加工することが可能と
なる。また、実施の形態7等で得られる利点が本実施の
形態11でも得られることはいうまでもない。
【0191】なお、酸化シリコン膜160および窒化シ
リコン膜159に形成された溝内に埋め込む金属はタン
グステンには限られない。銅、白金、金等、高導電率な
材料を用いることが可能である。
【0192】(実施の形態12)図59〜図66は、本
発明のさらに他の実施の形態であるDRAMの製造方法
を工程順に示した断面図である。
【0193】まず、実施の形態7における図29までの
工程と同様にプラグ120を形成し、その後、図59に
示すように接続孔123〜130をフォトレジスト膜を
マスクとして開口する。さらに実施の形態7と同様にチ
タンシリサイド層116を形成した後、窒化チタン膜お
よびタングステン膜を順次堆積し、このタングステン膜
および窒化チタン膜をエッチバックすることにより接続
孔123〜130内にタングステンプラグ158を形成
する。
【0194】次に、図60に示すように、タングステン
膜163および酸化シリコン膜164を順次堆積したの
ち、図61に示すようにフォトレジスト膜165をマス
クとして酸化シリコン膜164をエッチングする。この
際、フォトレジスト膜165の境界はシェアードMIS
FETQshr上とする。なお、シェアードMISFE
TQshrは、図22に示すように交互にずらせて形成
されているため、フォトレジスト膜165の境界のパタ
ーンもシェアードMISFETQshrに合わせてジグ
ザグに形成する。図22のIIに境界線を示す。
【0195】次に、図62に示すように、タングステン
膜166を堆積し、図63に示すようにタングステン膜
166の表面を平坦化する。平坦化はCMP法で行い、
酸化シリコン膜164上にタングステン膜166が残ら
ないように、酸化シリコン膜164も若干削る。
【0196】次に、タングステン膜163、166が除
去されるべき領域に開口を有するフォトレジスト膜16
7を図64に示すように形成する。
【0197】次に、図65に示すように、フォトレジス
ト膜167をマスクとして酸化シリコン膜164をエッ
チングし、その後、図66に示すように、フォトレジス
ト膜167をマスクとしてタングステン膜163、16
6をエッチングする。これによりビット線BLおよび配
線130A〜Eを形成する。この後の工程は、実施の形
態7と同様であるため説明を省略する。
【0198】本実施の形態12によれば、実施の形態7
で説明した効果に加えて、ビット線BLをタングステン
膜163で構成するため、その膜厚の制御性を向上する
ことができる。すなわち、本実施の形態12では、膜厚
の薄い領域であるビット線BLをタングステン膜のエッ
チング等による薄膜化の手段を用いず、タングステン膜
163の堆積のみで形成している。薄膜の堆積は一般に
制御性が高く、よって、ビット線BLの膜厚の均一性を
向上してDRAMの性能を向上できる。センスアンプの
精度はそのセンスアンプを挟むビット線間のバランスに
大きく依存するため、ビット線の膜厚を均一化し、その
寄生容量および抵抗値の均一性を向上することはセンス
アンプの感度を向上しDRAMの性能を向上することが
できる。
【0199】なお、タングステン膜163、166のエ
ッチングの際には、メモリセル部Aでのタングステン膜
が薄くなっているため、図示のようにメモリセル部Aで
オーバーエッチングが発生する。しかし、BPSG膜1
18の膜厚をあらかじめ厚くすることによりこの問題は
回避できる。
【0200】また、本実施の形態12ではフォトレジス
ト膜165の境界をシェアードMISFETQshrの
上としたが、タングステン膜163、166の膜厚が変
化する位置(図65におけるG部)でのパターニング不
良が発生しても、このようなパターニング不良部を除去
するため、前記問題は顕在化する恐れがない。
【0201】(実施の形態13)図67〜図69は、本
発明の他の実施の形態であるDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【0202】まず、実施の形態12における図59の工
程と同様に、接続孔123〜130、チタンシリサイド
層116を形成し、接続孔123〜130内にタングス
テンプラグ158を形成する。
【0203】その後、タングステン膜168を堆積した
後、図67に示すように、フォトレジスト膜167をマ
スクとしてタングステン膜168をパターニングする。
タングステン膜168の膜厚はビット線BLの膜厚と同
じになるようにする。
【0204】次に、図68に示すように、メモリセル部
Aのタングステン膜168を覆うように酸化シリコン膜
169を形成する。酸化シリコン膜169は半導体基板
101の全面への酸化シリコン膜の堆積と、パターニン
グにより形成する。
【0205】次に、タングステン膜の選択CVD法によ
り露出したタングステン膜168の表面に選択的にタン
グステン膜170を堆積する。これにより、タングステ
ン膜168と選択CVD法によるタングステン膜170
からなる配線130A〜Eが形成される。なお、ビット
線BLはタングステン膜168により形成されている。
この後の工程は、実施の形態7と同様であるため説明を
省略する。
【0206】本実施の形態13によれば、選択CVD法
を用いて周辺回路部Bの配線を厚膜化するため、工程を
簡略化することができる。
【0207】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
【0208】たとえば、前記実施の形態では、ビット線
および第1層目の配線を構成する導電膜にW膜を用いた
が、その他の導電膜、例えばアルミニウム合金膜、銅膜
などを用いてもよい。
【0209】また、実施の形態7〜10では、配線13
0A〜Eと半導体基板101との接続はプラグを用いず
配線を構成する窒化チタン膜およびタングステン膜によ
り直接接続される例を示したが、実施の形態11〜13
と同様に窒化チタン膜をバリア層としたタングステンプ
ラグを用いても良い。
【0210】また、配線130A〜Eと半導体基板10
1とを接続するプラグは窒化チタン膜をバリア層とした
タングステンプラグに限られず、窒化チタン膜あるいは
スパッタタングステン膜を接着層としたブランケットC
VD法によるタングステンプラグであってもよい。
【0211】また、上記実施の形態では、ビット線BL
と半導体基板101との接続には多結晶シリコン膜から
なるプラグの例を示したが、図70に示すようにビット
線BLを構成する窒化チタン膜およびタングステン膜に
より直接接続されるものであってもよい。また、窒化チ
タン膜をバリア層としたタングステンプラグ、あるいは
窒化チタン膜あるいはスパッタタングステン膜を接着層
としたブランケットCVD法によるタングステンプラグ
であってもよい。
【0212】また、上記実施の形態では、情報蓄積用容
量素子Cの蓄積電極(下部電極)が多結晶シリコン膜か
らなるプラグを介して半導体基板101と接続される例
を示したが、図71に示すようにプラグを介さず、下部
電極を構成する多結晶シリコン膜の一部により直接半導
体基板101に接続されるものであってもよい。
【0213】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0214】本発明によれば、ビット線と周辺回路の第
1層配線とが同一層に形成される半導体集積回路装置に
おいて、ビット線の寄生容量を低減するとともに、周辺
回路の配線の抵抗を低減できる。
【0215】また、寄生容量の低いビット線および周辺
回路部の低抵抗の配線を同一過程において形成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図5】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図6】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図7】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図8】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図9】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図10】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図11】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図12】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図13】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図14】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図15】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図16】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図17】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図18】本発明の他の実施の形態であるDRAMの製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図19】本発明の一実施の形態であるDRAMを形成
した半導体チップの全体平面図である。
【図20】図19の一部を示す拡大平面図である。
【図21】実施の形態7のDRAMのメモリアレイとそ
れに隣接する周辺回路の各一部を示す半導体基板の要部
断面図であり、図22におけるXXI-XXI 線断面図であ
る。
【図22】実施の形態7のDRAMのメモリセルを構成
する導電層と周辺回路のMISFETを構成する導電層
の各パターンを示す平面図である。
【図23】実施の形態7のDRAMのメモリアレイとそ
れに隣接する周辺回路の各一部を示す回路図である。
【図24】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図25】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図26】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図27】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図28】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図29】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図30】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図31】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図32】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図33】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図34】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図35】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図36】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図37】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図38】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図39】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図40】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図41】実施の形態7のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図42】実施の形態8のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図43】実施の形態8のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図44】実施の形態9のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図45】実施の形態9のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図46】実施の形態9のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図47】実施の形態9のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図48】実施の形態9のDRAMの製造方法を工程順
に示した断面図である。
【図49】実施の形態10のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図50】実施の形態10のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図51】実施の形態10のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図52】実施の形態11のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図53】実施の形態11のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図54】実施の形態11のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図55】実施の形態11のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図56】実施の形態11のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図57】実施の形態11のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図58】実施の形態11のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図59】実施の形態12のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図60】実施の形態12のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図61】実施の形態12のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図62】実施の形態12のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図63】実施の形態12のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図64】実施の形態12のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図65】実施の形態12のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図66】実施の形態12のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図67】実施の形態13のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図68】実施の形態13のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図69】実施の形態13のDRAMの製造方法を工程
順に示した断面図である。
【図70】本発明の実施の形態のDRAMの他の例を示
した断面図である。
【図71】本発明の実施の形態のDRAMのさらに他の
例を示した断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 1A 半導体チップ 2 p型ウエル 3 フィールド絶縁膜 4 ゲート絶縁膜 5 多結晶シリコン膜 6 タングステンシリサイド膜 7 窒化シリコン膜 8 n型半導体領域 9 サイドウォールスペーサ 10 酸化シリコン膜 11 BPSG膜 12a〜12c 接続孔 13 n型半導体領域 14 W膜(タングステン膜) 14a W膜(タングステン膜) 14b W膜(タングステン膜) 15 フォトレジストパターン 16 プラグ(多結晶シリコン膜) 17 W膜(タングステン膜) 18 窒化シリコン膜 19 酸化シリコン膜 20 溝 21 W膜(タングステン膜) 21a W膜(タングステン膜) 21b W膜(タングステン膜) 22 酸化シリコン膜 23 W膜(タングステン膜) 23a W膜(タングステン膜) 23b W膜(タングステン膜) 101 半導体基板 102a p型ウエル 102b p型ウエル 102c n型ウエル 103 n型ウエル 104 フィールド酸化膜 105 p型チャネルストッパ層 106 n型チャネルストッパ層 107 ゲート酸化膜 108A ゲート電極 108B ゲート電極 108C ゲート電極 109 n型半導体領域 110 窒化シリコン膜 111 サイドウォールスペーサ 112 n- 型半導体領域 113 n+ 型半導体領域 114 p- 型半導体領域 115 p+ 型半導体領域 116 チタンシリサイド層 117 酸化シリコン膜 118 BPSG膜 119 酸化シリコン膜 120 プラグ 121〜130 接続孔 130A〜E 配線 131 酸化シリコン膜 132 窒化シリコン膜 133 蓄積電極 133a,b,d 多結晶シリコン膜 133c サイドウォールスペーサ 134 容量絶縁膜 135 プレート電極 137 接続孔 138 酸化シリコン膜 139 SOG膜 140 酸化シリコン膜 141 配線 142 接続孔 143 接続孔 144 プラグ 145 TiN膜 146 W膜(タングステン膜) 147 フォトレジスト膜 148 フォトレジスト膜 149 酸化シリコン膜 150 酸化シリコン膜 151 多結晶シリコン膜 152 フォトレジスト膜 153 TiN膜 154 W膜(タングステン膜) 155 フォトレジスト膜 156 フォトレジスト膜 157 段差部 158 タングステンプラグ 159 窒化シリコン膜 160 酸化シリコン膜 161 フォトレジスト膜 162 タングステン膜 163 タングステン膜 164 酸化シリコン膜 165 フォトレジスト膜 166 タングステン膜 167 フォトレジスト膜 168 タングステン膜 169 酸化シリコン膜 170 タングステン膜 A メモリセル部 B 周辺回路部 BL ビット線 C 情報蓄積用容量素子 D 境界領域 FG ゲート電極 M1 第1層配線 MARY メモリアレイ Qn nチャネル型MISFET Qp pチャネル型MISFET Qshr シェアードMISFET Qt メモリセル選択用MISFET MM メモリマット SA センスアンプ WD ワードドライバ WL ワード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ヤンシ・ツー アメリカ合衆国、テキサス州 75074、プ レーノ、ラバカ・ドライブ 4209

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルがアレイ状に配置されたメモ
    リセル部と、周辺回路素子およびその間を接続する配線
    が配置された周辺回路部とを有し、前記メモリセルの情
    報を前記周辺回路部に伝送するビット線を備えたDRA
    Mを含む半導体集積回路装置であって、 前記配線が単一のまたは複数の導電膜からなり、そのう
    ち少なくとも一層の導電膜が、前記ビット線を構成する
    導電膜と同一工程で形成され、前記配線の膜厚は前記ビ
    ット線の膜厚よりも大きいことを特徴とする半導体集積
    回路装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
    って、 前記ビット線と前記配線は、同一工程で堆積された絶縁
    膜の上面に形成されていることを特徴とする半導体集積
    回路装置。
  3. 【請求項3】 請求項1および2記載の半導体集積回路
    装置であって、 前記周辺回路部と前記メモリセル部とを切り離すMIS
    FETの上部を境にして、前記ビット線と前記配線の膜
    厚が相違していることを特徴とする半導体集積回路装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1および2記載の半導体集積回路
    装置であって、 前記周辺回路部と前記メモリセル部との境界領域を境に
    して、前記ビット線と前記配線の膜厚が相違しているこ
    とを特徴とする半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項に記載の半
    導体集積回路装置であって、 前記配線は、第1導電膜と前記第1導電膜に対してエッ
    チング選択比を有する第2導電膜との積層膜からなり、
    前記ビット線は、前記第1導電膜からなることを特徴と
    する半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の半導体集積回路装置であ
    って、 前記第1導電膜は、窒化チタン膜を含む単層膜または積
    層膜であり、前記第2導電膜は、タングステン膜である
    ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  7. 【請求項7】 請求項1〜4のいずれか一項に記載の半
    導体集積回路装置であって、 前記ビット線はタングステン膜を含み、前記配線は、前
    記タングステン膜および前記タングステン膜の表面に形
    成されたタングステン選択CVD成長膜を含むことを特
    徴とする半導体集積回路装置。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか一項に記載の半
    導体集積回路装置であって、 前記ビット線と前記半導体基板とを接続する接続孔に
    は、多結晶シリコンまたは金属からなるプラグが形成さ
    れていることを特徴とする半導体集積回路装置。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8のいずれか一項に記載の半
    導体集積回路装置であって、 前記メモリセルを構成するMISFETおよび情報蓄積
    用容量素子を接続する接続孔には多結晶シリコンからな
    るプラグが形成されている第1の構成、または前記接続
    孔にはプラグが形成されていない第2の構成のいずれか
    の構成を有することを特徴とする半導体集積回路装置。
  10. 【請求項10】 請求項1記載の半導体集積回路装置に
    おいて、前記導電膜はタングステン膜、銅膜またはアル
    ミニウム合金膜によって構成されることを特徴とする半
    導体集積回路装置。
  11. 【請求項11】 (a)半導体基板の主面のメモリセル
    部にメモリセル選択用MISFETを、前記主面の周辺
    回路部に半導体素子を形成する工程、 (b)前記半導体基板の主面上に平坦化された絶縁膜を
    形成する工程、 (c)ビット線と前記半導体基板とを接続する第1接続
    孔および周辺回路部の配線と前記半導体基板とを接続す
    る第2接続孔を前記絶縁膜に形成する工程、 (d)前記絶縁膜上に導電膜を堆積した後に、前記周辺
    回路部に形成されたフォトレジスト膜をマスクとして前
    記メモリセル部に位置する前記導電膜をエッチバック
    し、前記メモリセル部に位置する前記導電膜を薄膜化す
    る工程、 (e)前記導電膜を加工して前記ビット線および前記配
    線を形成する工程、 を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の半導体集積回路装置
    の製造方法であって、 前記導電膜は前記絶縁膜上に窒化チタン膜、タングステ
    ン膜の順に堆積された積層膜であり、前記(d)工程に
    おける前記導電膜の薄膜化工程は、窒化チタン膜がエッ
    チングされにくい条件で行うタングステン膜のエッチン
    グにより、前記メモリセル部に位置するタングステン膜
    の除去によって前記導電膜を薄膜化するものであること
    を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 (a)半導体基板の主面のメモリセル
    部にメモリセル選択用MISFETを、前記主面の周辺
    回路部に半導体素子を形成する工程、 (b)前記半導体基板の主面上に平坦化された絶縁膜を
    形成する工程、 (c)前記メモリセル部に形成されたフォトレジスト膜
    をマスクとして、前記メモリセル部に位置する前記絶縁
    膜と前記周辺回路部に位置する前記絶縁膜との標高差が
    ビット線の厚さと周辺回路部の配線の厚さの差とほぼ等
    しくなるように、前記周辺回路部に位置する前記絶縁膜
    をエッチバックする工程、 (d)ビット線と前記半導体基板とを接続する第1接続
    孔および周辺回路部の配線と前記半導体基板とを接続す
    る第2接続孔を前記絶縁膜に形成する工程、 (e)前記絶縁膜上に導電膜を堆積した後に、前記導電
    膜の表面を平坦化する工程、 (f)前記導電膜を加工して前記ビット線および前記配
    線を形成する工程、 を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
  14. 【請求項14】 請求項13記載の半導体集積回路装置
    の製造方法であって、 前記(c)工程における前記絶縁膜のエッチバックは、
    ドライエッチング法またはウェットエッチング法により
    行われることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
  15. 【請求項15】 (a)半導体基板の主面のメモリセル
    部にメモリセル選択用MISFETを、前記主面の周辺
    回路部に半導体素子を形成する工程、 (b)前記半導体基板の主面上に第1絶縁膜を形成する
    工程、 (c)ビット線と前記半導体基板とを接続する第1接続
    孔および周辺回路部の配線と前記半導体基板とを接続す
    る第2接続孔を前記第1絶縁膜に形成する工程、 (d)前記半導体基板上に第2絶縁膜を堆積した後、前
    記メモリセル部に位置する前記第2絶縁膜の厚さが前記
    ビット線の厚さとほぼ等しくなるように、また、前記周
    辺回路部に位置する前記第2絶縁膜の厚さが前記周辺回
    路部の配線の厚さとほぼ等しくなるように前記第2絶縁
    膜を加工し、前記第2絶縁膜に溝を形成する工程、 (e)前記半導体基板上に導電膜を堆積した後、前記導
    電膜を加工して前記溝内に前記ビット線および前記周辺
    回路部の配線を形成する工程、 を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
  16. 【請求項16】 請求項15記載の半導体集積回路装置
    の製造方法であって、 前記メモリセル部に形成されたフォトレジスト膜をマス
    クとして、前記メモリセル部に位置する前記第1絶縁膜
    と前記周辺回路部に位置する前記第1絶縁膜との標高差
    が、前記ビット線の厚さと前記周辺回路部の配線の厚さ
    の差とほぼ等しくなるように、前記周辺回路部に位置す
    る前記第1絶縁膜がドライエッチング法またはウエット
    エッチング法によってエッチバックされることを特徴と
    する半導体集積回路装置の製造方法。
  17. 【請求項17】 (a)半導体基板の主面のメモリセル
    部にメモリセル選択用MISFETを、前記主面の周辺
    回路部に半導体素子を形成する工程、 (b)前記半導体基板の主面上に平坦化された第1絶縁
    膜を形成する工程、 (c)ビット線と前記半導体基板とを接続する第1接続
    孔および周辺回路部の配線と前記半導体基板とを接続す
    る第2接続孔を前記第1絶縁膜に形成する工程、 (d)前記第1絶縁膜上に第1導電膜および第2絶縁膜
    を順次堆積した後、前記メモリセル部に形成されたフォ
    トレジスト膜をマスクとして、前記周辺回路部に位置す
    る前記第2絶縁膜を除去する工程、 (e)前記半導体基板上に第2導電膜を堆積した後、前
    記メモリセル部に位置する前記第2絶縁膜および前記周
    辺回路部に位置する前記第2導電膜の厚さが前記ビット
    線の厚さと前記周辺回路部の配線の厚さの差とほぼ等し
    くなるように、前記第2絶縁膜および前記第2導電膜の
    表面を平坦化する工程、 (f)前記第1導電膜によって構成される前記ビット線
    および前記第1導電膜と前記第2導電膜との積層膜によ
    って構成される前記周辺回路部の配線を形成する工程、 を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
  18. 【請求項18】 請求項17記載の半導体集積回路装置
    の製造方法であって、 前記メモリセル部の前記周辺回路部に隣接する領域に配
    置される前記ビット線は、前記第1導電膜と前記第2導
    電膜との積層膜によって構成されることを特徴とする半
    導体集積回路装置の製造方法。
  19. 【請求項19】 請求項11〜18のいずれか一項に記
    載の半導体集積回路装置の製造方法であって、 前記メモリセル部または周辺回路部に形成するフォトレ
    ジスト膜の境界は、前記周辺回路部と前記メモリセル部
    とを切り離すMISFETの上部、または、前記周辺回
    路部と前記メモリセル部との境界領域に形成されること
    を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  20. 【請求項20】 請求項11〜19のいずれか一項に記
    載の半導体集積回路装置の製造方法であって、 前記第1接続孔または第2接続孔には、前記導電膜また
    は第1導電膜の堆積前に埋め込み導電膜が形成されるこ
    とを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
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