JPH10209401A - 半導体メモリ素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体メモリ素子及びその製造方法Info
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- JPH10209401A JPH10209401A JP9354525A JP35452597A JPH10209401A JP H10209401 A JPH10209401 A JP H10209401A JP 9354525 A JP9354525 A JP 9354525A JP 35452597 A JP35452597 A JP 35452597A JP H10209401 A JPH10209401 A JP H10209401A
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- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/01—Manufacture or treatment
- H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto
- H10B12/033—Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/80—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D1/682—Capacitors having no potential barriers having dielectrics comprising perovskite structures
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- H10D84/01—Manufacture or treatment
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 セルアレイ部と周辺回路部との段差を減少さ
せることが可能な半導体メモリ素子及びその製造方法を
提供する。 【解決手段】 半導体メモリ素子は、情報を蓄積するた
めの複数のセル及びセルと接続されるワードライン、ビ
ットラインが形成されたセルアレイ部36と、セルに対
する情報の書き込み/読み出し制御のための周辺回路が
形成された周辺回路部37とを有し、セルアレイ部36
と周辺回路部37との境界部分に設けられた隔離層上に
ワードライン、ビットラインのダミーラインを備える。
せることが可能な半導体メモリ素子及びその製造方法を
提供する。 【解決手段】 半導体メモリ素子は、情報を蓄積するた
めの複数のセル及びセルと接続されるワードライン、ビ
ットラインが形成されたセルアレイ部36と、セルに対
する情報の書き込み/読み出し制御のための周辺回路が
形成された周辺回路部37とを有し、セルアレイ部36
と周辺回路部37との境界部分に設けられた隔離層上に
ワードライン、ビットラインのダミーラインを備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体メモリ素子
に係り、特にセルアレイ部と周辺回路部との段差を減少
させることが可能な半導体メモリ素子及びその製造方法
に関するものである。
に係り、特にセルアレイ部と周辺回路部との段差を減少
させることが可能な半導体メモリ素子及びその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】以下、添付図面に基づき従来の半導体メ
モリ素子について説明する。図1〜図8は、従来の半導
体メモリ素子の工程断面図である。従来の半導体メモリ
素子のセルアレイ部と周辺回路部との境界における製造
工程について説明する。まず、図1(a)に示すよう
に、P(燐)ドープのn型ウェル2とBF2 をイオン注
入したp型ウェル1を半導体基板上に形成する。そし
て、n型ウェル1とp型ウェル2が形成された半導体基
板の所定領域に、セルアレイ部と周辺回路部とを隔離す
るための隔離層4、セルアレイ部内のセルとセルとの間
を隔離するための素子隔離層3を形成する(図8
(b))。
モリ素子について説明する。図1〜図8は、従来の半導
体メモリ素子の工程断面図である。従来の半導体メモリ
素子のセルアレイ部と周辺回路部との境界における製造
工程について説明する。まず、図1(a)に示すよう
に、P(燐)ドープのn型ウェル2とBF2 をイオン注
入したp型ウェル1を半導体基板上に形成する。そし
て、n型ウェル1とp型ウェル2が形成された半導体基
板の所定領域に、セルアレイ部と周辺回路部とを隔離す
るための隔離層4、セルアレイ部内のセルとセルとの間
を隔離するための素子隔離層3を形成する(図8
(b))。
【0003】続いて、図2(c)に示すように、隔離層
4及び素子隔離層3によって区分された各活性領域に素
子のしきい値電圧を調節するためのイオン注入を実施す
る(このとき、NMOSトランジスタが形成されるかP
MOSトランジスタが形成されるかは注入されるイオン
の種類によって決定される)。次いで、n型ウェル1、
p型ウェル2、隔離層4、素子隔離層3を含む全面を覆
うように、ゲート絶縁膜5を形成し、この絶縁膜5上に
ゲートとなるポリシリコン層6を形成し、ポリシリコン
層6上にキャップ酸化膜7を形成する。そして、セルア
レイ部に形成されたゲート絶縁膜5、ポリシリコン層
6、キャップ酸化膜7を選択的にパターニングして、メ
モリ素子のワードラインを形成すると共に、周辺回路部
に形成されたゲート絶縁膜5、ポリシリコン層6、キャ
ップ酸化膜7を選択的にパターニングして、周辺回路を
構成するトランジスタのゲートラインを形成する(図2
(d))。
4及び素子隔離層3によって区分された各活性領域に素
子のしきい値電圧を調節するためのイオン注入を実施す
る(このとき、NMOSトランジスタが形成されるかP
MOSトランジスタが形成されるかは注入されるイオン
の種類によって決定される)。次いで、n型ウェル1、
p型ウェル2、隔離層4、素子隔離層3を含む全面を覆
うように、ゲート絶縁膜5を形成し、この絶縁膜5上に
ゲートとなるポリシリコン層6を形成し、ポリシリコン
層6上にキャップ酸化膜7を形成する。そして、セルア
レイ部に形成されたゲート絶縁膜5、ポリシリコン層
6、キャップ酸化膜7を選択的にパターニングして、メ
モリ素子のワードラインを形成すると共に、周辺回路部
に形成されたゲート絶縁膜5、ポリシリコン層6、キャ
ップ酸化膜7を選択的にパターニングして、周辺回路を
構成するトランジスタのゲートラインを形成する(図2
(d))。
【0004】続いて、図3(e)に示すように、ワード
ラインが形成されていない半導体基板の表面にバッファ
酸化膜8を形成する。このバッファ酸化膜8は、イオン
注入工程で基板に加えられるストレスを軽減させるため
のものである。そして、ワードラインをマスクとして用
いて低濃度の不純物イオン注入を行い、セルトランジス
タのソース/ドレインとなる不純物拡散領域51を形成
する。図3(f)に示すように、セルアレイ部のワード
ライン49、周辺回路部のワードラインの各側面に側壁
酸化膜10を形成する。側壁酸化膜10が形成されたワ
ードラインをマスクとして用いて、LDD構造の不純物
拡散領域を形成するための高濃度の不純物イオン注入を
実施する。こうして、ゲート、ドレイン、ソースからな
るセルトランジスタ及び周辺回路のトランジスタが形成
される。
ラインが形成されていない半導体基板の表面にバッファ
酸化膜8を形成する。このバッファ酸化膜8は、イオン
注入工程で基板に加えられるストレスを軽減させるため
のものである。そして、ワードラインをマスクとして用
いて低濃度の不純物イオン注入を行い、セルトランジス
タのソース/ドレインとなる不純物拡散領域51を形成
する。図3(f)に示すように、セルアレイ部のワード
ライン49、周辺回路部のワードラインの各側面に側壁
酸化膜10を形成する。側壁酸化膜10が形成されたワ
ードラインをマスクとして用いて、LDD構造の不純物
拡散領域を形成するための高濃度の不純物イオン注入を
実施する。こうして、ゲート、ドレイン、ソースからな
るセルトランジスタ及び周辺回路のトランジスタが形成
される。
【0005】続いて、このようなトランジスタが形成さ
れた半導体基板の全面を覆うように第1絶縁層11を形
成し、この絶縁層53上に平坦化用BPSG層を蒸着し
て第2絶縁層12を形成する。そして、セルトランジス
タのワードラインの両側に形成された不純物拡散領域の
うち、一方の不純物拡散領域上の絶縁層11,12を選
択的に除去して、ビットラインコンタクトホール13を
形成する。次に、図4(g)に示すように、n型不純物
がドープされたポリシリコン層14とタングステンシリ
サイド層15をビットラインコンタクトホール55が完
全に埋まるように順次蒸着し、これらを選択的にパター
ニングしてビットラインを形成する。そして、図4
(h)に示すように、ビットラインが形成された全面を
覆うように酸化膜を蒸着して第3絶縁層16を形成し、
この絶縁層59上に窒化膜を蒸着して第4絶縁層17を
形成する。さらに、第4絶縁層17上に平坦化用BPS
G層を蒸着して第5絶縁層18を形成し、この絶縁層1
8上に酸化膜を再び蒸着して第6絶縁層19を形成す
る。
れた半導体基板の全面を覆うように第1絶縁層11を形
成し、この絶縁層53上に平坦化用BPSG層を蒸着し
て第2絶縁層12を形成する。そして、セルトランジス
タのワードラインの両側に形成された不純物拡散領域の
うち、一方の不純物拡散領域上の絶縁層11,12を選
択的に除去して、ビットラインコンタクトホール13を
形成する。次に、図4(g)に示すように、n型不純物
がドープされたポリシリコン層14とタングステンシリ
サイド層15をビットラインコンタクトホール55が完
全に埋まるように順次蒸着し、これらを選択的にパター
ニングしてビットラインを形成する。そして、図4
(h)に示すように、ビットラインが形成された全面を
覆うように酸化膜を蒸着して第3絶縁層16を形成し、
この絶縁層59上に窒化膜を蒸着して第4絶縁層17を
形成する。さらに、第4絶縁層17上に平坦化用BPS
G層を蒸着して第5絶縁層18を形成し、この絶縁層1
8上に酸化膜を再び蒸着して第6絶縁層19を形成す
る。
【0006】そして、セルトランジスタのワードライン
49の両側に形成された不純物拡散領域のうち、他方の
不純物拡散領域上の絶縁層19,18,17、16、1
2、11を選択的に除去してストレージノードコンタク
トホール20を形成する。次いで、ストレージノードコ
ンタクトホール20の側面に窒化側壁21を形成する。
そして、図5(i)に示すように、ストレージノードコ
ンタクトホール20によって露出した上記他方の不純物
拡散領域と接する円筒状のストレージノード電極22を
形成し、絶縁層18,19を湿式エッチングで除去し、
ストレージノード電極22の表面に高誘電率の誘電体か
らなる誘電体層23を形成する。さらに、誘電体層23
を挟んでストレージノード電極22と対向するプレート
電極24を誘電体層66上に形成する(図5(b))。
こうして、ストレージノード電極65、誘電体層66、
プレート電極67によりキャパシタが形成される。
49の両側に形成された不純物拡散領域のうち、他方の
不純物拡散領域上の絶縁層19,18,17、16、1
2、11を選択的に除去してストレージノードコンタク
トホール20を形成する。次いで、ストレージノードコ
ンタクトホール20の側面に窒化側壁21を形成する。
そして、図5(i)に示すように、ストレージノードコ
ンタクトホール20によって露出した上記他方の不純物
拡散領域と接する円筒状のストレージノード電極22を
形成し、絶縁層18,19を湿式エッチングで除去し、
ストレージノード電極22の表面に高誘電率の誘電体か
らなる誘電体層23を形成する。さらに、誘電体層23
を挟んでストレージノード電極22と対向するプレート
電極24を誘電体層66上に形成する(図5(b))。
こうして、ストレージノード電極65、誘電体層66、
プレート電極67によりキャパシタが形成される。
【0007】次いで、図6に示すように、多層配線を形
成するために、セルトランジスタ及びキャパシタが形成
された全面を覆うように酸化膜を蒸着して第7絶縁層2
5を形成し、この絶縁層68上にアルミニウムと表面反
射防止膜層を順次形成する。そして、このアルミニウム
及び表面反射防止膜層を選択的にエッチングして下部配
線層26を形成する。この際、周辺回路部にも下部配線
層が形成される。図7に示すように、下部配線層69が
形成された全面を覆うように層間絶縁層27を形成し、
その上側にSOG(Spin On Glass )層28を塗布し、
エッチバック工程によりステップ・カバレージを向上さ
せる。SOG層28上に酸化膜を蒸着して第8絶縁層2
9を形成する。次いで、周辺回路部の下部配線層26が
露出するように絶縁層29、SOG層28、層間絶縁層
27を選択的に除去して、層間コンタクトホール30を
形成する。そして、図8に示すように、層間コンタクト
ホール73内に配線特性を向上させるためのプラグ層7
4を形成する。最後に、アルミニウムと反射防止膜とか
らなる上部配線層32をプラグ層31と接するように絶
縁層29上に形成する。
成するために、セルトランジスタ及びキャパシタが形成
された全面を覆うように酸化膜を蒸着して第7絶縁層2
5を形成し、この絶縁層68上にアルミニウムと表面反
射防止膜層を順次形成する。そして、このアルミニウム
及び表面反射防止膜層を選択的にエッチングして下部配
線層26を形成する。この際、周辺回路部にも下部配線
層が形成される。図7に示すように、下部配線層69が
形成された全面を覆うように層間絶縁層27を形成し、
その上側にSOG(Spin On Glass )層28を塗布し、
エッチバック工程によりステップ・カバレージを向上さ
せる。SOG層28上に酸化膜を蒸着して第8絶縁層2
9を形成する。次いで、周辺回路部の下部配線層26が
露出するように絶縁層29、SOG層28、層間絶縁層
27を選択的に除去して、層間コンタクトホール30を
形成する。そして、図8に示すように、層間コンタクト
ホール73内に配線特性を向上させるためのプラグ層7
4を形成する。最後に、アルミニウムと反射防止膜とか
らなる上部配線層32をプラグ層31と接するように絶
縁層29上に形成する。
【0008】以上のような従来の半導体メモリ素子の製
造工程は、DRAM素子の量産体制において多く適用さ
れているCOB(Capacitor Over Bit Line )構造を有
するメモリ素子の製造工程を示したものである。メモリ
素子においては、高集積化、超微細化の傾向に伴い、金
属配線の断線に起因した素子の不良が数多く発生する
が、特にセルアレイが構成されるセルアレイ部と、セル
アレイ部のワードライン又はビットラインに信号を印加
してデータの入出力を制御する周辺回路が構成される周
辺回路部との段差の部分で、金属配線が薄くなる等の理
由により発生する断線が一番多い。セルアレイ部と周辺
回路部とが段差を有して形成される理由は、セルアレイ
部にデータを蓄積するためのキャパシタなどが形成され
るからである。
造工程は、DRAM素子の量産体制において多く適用さ
れているCOB(Capacitor Over Bit Line )構造を有
するメモリ素子の製造工程を示したものである。メモリ
素子においては、高集積化、超微細化の傾向に伴い、金
属配線の断線に起因した素子の不良が数多く発生する
が、特にセルアレイが構成されるセルアレイ部と、セル
アレイ部のワードライン又はビットラインに信号を印加
してデータの入出力を制御する周辺回路が構成される周
辺回路部との段差の部分で、金属配線が薄くなる等の理
由により発生する断線が一番多い。セルアレイ部と周辺
回路部とが段差を有して形成される理由は、セルアレイ
部にデータを蓄積するためのキャパシタなどが形成され
るからである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の半
導体メモリ素子では、セルアレイ部と周辺回路部とに段
差が存在するため、この段差部で金属配線の断線が数多
く発生するという問題点があった。その理由は、セルア
レイ部の金属配線より周辺回路部の金属配線の高さが低
く、また絶縁層(第8絶縁層29、SOG層28、層間
絶縁層27)を正確にパターニングするのが難しいた
め、上部配線層を形成する際に、段差の部分で金属配線
の断線が発生するからである。本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、セルアレイ部と周辺回路
部との段差を減少させることが可能な半導体メモリ素子
及びその製造方法を提供することを目的とする。
導体メモリ素子では、セルアレイ部と周辺回路部とに段
差が存在するため、この段差部で金属配線の断線が数多
く発生するという問題点があった。その理由は、セルア
レイ部の金属配線より周辺回路部の金属配線の高さが低
く、また絶縁層(第8絶縁層29、SOG層28、層間
絶縁層27)を正確にパターニングするのが難しいた
め、上部配線層を形成する際に、段差の部分で金属配線
の断線が発生するからである。本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、セルアレイ部と周辺回路
部との段差を減少させることが可能な半導体メモリ素子
及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体メモリ素
子は、請求項1に記載のように、セルアレイ部と周辺回
路部との境界部分にワードライン、ビットラインのダミ
ーラインを備えるものである。このように、セルアレイ
部と周辺回路部との境界部分にダミーラインを設けるこ
とにより、セルアレイ部と周辺回路部との段差を小さく
することができる。また、請求項2に記載のように、上
記ダミーラインは、セルアレイ部と周辺回路部とを隔離
するための隔離層上に形成されるものである。また、請
求項3に記載のように、上記ダミーラインは、ポリシリ
コンゲート、このゲート上に形成されたキャップ酸化
膜、ゲート及びキャップ酸化膜の側面に形成された側壁
酸化膜からなるダミーワードラインとポリシリコン層、
このポリシリコン層上に形成されたタングステンシリサ
イド層からなるダミービットラインとが積層されたもの
である。また、請求項4に記載のように、セルアレイ部
と周辺回路部とに区分される半導体基板と、セルアレイ
部に形成された複数のワードラインと、ワードラインの
両側の半導体基板内に形成された不純物拡散領域と、セ
ルアレイ部と周辺回路部との境界部分に設けられた隔離
層上に形成されたダミーワードラインと、ワードライ
ン、ダミーワードラインを含む全面を覆うように形成さ
れた第1絶縁層と、ワードラインの両側に形成された不
純物拡散領域の内の一方の不純物拡散領域と接するよう
に形成された複数のビットラインと、ダミーワードライ
ンが設けられた位置の第1絶縁層上に形成されたダミー
ビットラインと、ビットライン、ダミービットラインを
含む全面を覆うように形成された第2絶縁層と、ワード
ラインの両側に形成された不純物拡散領域の内の他方の
不純物拡散領域に電極が接するように形成されたキャパ
シタと、キャパシタを含む全面を覆うように形成された
第3絶縁層と、第3絶縁層上に選択的に連結されて形成
された多層の金属配線とを備えるものである。
子は、請求項1に記載のように、セルアレイ部と周辺回
路部との境界部分にワードライン、ビットラインのダミ
ーラインを備えるものである。このように、セルアレイ
部と周辺回路部との境界部分にダミーラインを設けるこ
とにより、セルアレイ部と周辺回路部との段差を小さく
することができる。また、請求項2に記載のように、上
記ダミーラインは、セルアレイ部と周辺回路部とを隔離
するための隔離層上に形成されるものである。また、請
求項3に記載のように、上記ダミーラインは、ポリシリ
コンゲート、このゲート上に形成されたキャップ酸化
膜、ゲート及びキャップ酸化膜の側面に形成された側壁
酸化膜からなるダミーワードラインとポリシリコン層、
このポリシリコン層上に形成されたタングステンシリサ
イド層からなるダミービットラインとが積層されたもの
である。また、請求項4に記載のように、セルアレイ部
と周辺回路部とに区分される半導体基板と、セルアレイ
部に形成された複数のワードラインと、ワードラインの
両側の半導体基板内に形成された不純物拡散領域と、セ
ルアレイ部と周辺回路部との境界部分に設けられた隔離
層上に形成されたダミーワードラインと、ワードライ
ン、ダミーワードラインを含む全面を覆うように形成さ
れた第1絶縁層と、ワードラインの両側に形成された不
純物拡散領域の内の一方の不純物拡散領域と接するよう
に形成された複数のビットラインと、ダミーワードライ
ンが設けられた位置の第1絶縁層上に形成されたダミー
ビットラインと、ビットライン、ダミービットラインを
含む全面を覆うように形成された第2絶縁層と、ワード
ラインの両側に形成された不純物拡散領域の内の他方の
不純物拡散領域に電極が接するように形成されたキャパ
シタと、キャパシタを含む全面を覆うように形成された
第3絶縁層と、第3絶縁層上に選択的に連結されて形成
された多層の金属配線とを備えるものである。
【0011】また、請求項5に記載のように、半導体基
板にセルアレイ部と周辺回路部とを隔離するための隔離
層、セルとセルとの間を隔離するための素子隔離層を形
成する工程と、隔離層によって区分された活性領域に複
数のワードラインを形成すると共に、セルアレイ部と周
辺回路部との境界部分に1つ以上のダミーワードライン
を形成する工程と、ワードラインの両側に不純物拡散領
域を形成し、ワードライン、ダミーワードライン、不純
物拡散領域を含む全面を覆うように第1絶縁層を形成す
る工程と、第1絶縁層を選択的に除去して、ワードライ
ンの両側に形成された不純物拡散領域の内の一方の不純
物拡散領域を露出させる工程と、露出した不純物拡散領
域と接する複数のビットラインを形成すると共に、ダミ
ーワードラインが設けられた位置の第1絶縁層上に1つ
以上のダミービットラインを形成する工程と、ビットラ
イン、ダミービットラインを含む全面を覆うように第2
絶縁層を形成する工程と、ワードラインの両側に形成さ
れた不純物拡散領域の内の他方の不純物拡散領域を露出
させる工程と、露出した他方の不純物拡散領域に電極が
接するようにキャパシタを形成する工程とを備えるもの
である。
板にセルアレイ部と周辺回路部とを隔離するための隔離
層、セルとセルとの間を隔離するための素子隔離層を形
成する工程と、隔離層によって区分された活性領域に複
数のワードラインを形成すると共に、セルアレイ部と周
辺回路部との境界部分に1つ以上のダミーワードライン
を形成する工程と、ワードラインの両側に不純物拡散領
域を形成し、ワードライン、ダミーワードライン、不純
物拡散領域を含む全面を覆うように第1絶縁層を形成す
る工程と、第1絶縁層を選択的に除去して、ワードライ
ンの両側に形成された不純物拡散領域の内の一方の不純
物拡散領域を露出させる工程と、露出した不純物拡散領
域と接する複数のビットラインを形成すると共に、ダミ
ーワードラインが設けられた位置の第1絶縁層上に1つ
以上のダミービットラインを形成する工程と、ビットラ
イン、ダミービットラインを含む全面を覆うように第2
絶縁層を形成する工程と、ワードラインの両側に形成さ
れた不純物拡散領域の内の他方の不純物拡散領域を露出
させる工程と、露出した他方の不純物拡散領域に電極が
接するようにキャパシタを形成する工程とを備えるもの
である。
【0012】また、請求項6に記載のように、上記ワー
ドラインとダミーワードラインは、半導体基板に素子の
しきい値電圧を調節するためのイオンを注入し、ゲート
絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜上にポリシリコ
ン層を形成する工程と、ポリシリコン層上にキャップ酸
化膜を形成し、活性領域に複数のワードラインが残るよ
うにパターニングすると共に、セルアレイ部と周辺回路
部との境界部分に1つ以上のダミーワードラインが残る
ようにパターニングする工程と、不純物拡散領域を形成
するためのイオン注入工程後にワードラインとダミーワ
ードラインの側面に側壁酸化膜を形成する工程とによっ
て形成されるものである。また、請求項7に記載のよう
に、ビットラインとダミービットラインは、露出した一
方の不純物拡散領域を含む全面を覆うように不純物のド
ープされたポリシリコン層を形成する工程と、ポリシリ
コン層上にタングステンシリサイド層を蒸着する工程
と、活性領域に複数のビットラインが残るようにパター
ニングすると共に、セルアレイ部と周辺回路部との境界
部分に1つ以上のダミービットラインが残るようにパタ
ーニングする工程とによって形成されるものである。
ドラインとダミーワードラインは、半導体基板に素子の
しきい値電圧を調節するためのイオンを注入し、ゲート
絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜上にポリシリコ
ン層を形成する工程と、ポリシリコン層上にキャップ酸
化膜を形成し、活性領域に複数のワードラインが残るよ
うにパターニングすると共に、セルアレイ部と周辺回路
部との境界部分に1つ以上のダミーワードラインが残る
ようにパターニングする工程と、不純物拡散領域を形成
するためのイオン注入工程後にワードラインとダミーワ
ードラインの側面に側壁酸化膜を形成する工程とによっ
て形成されるものである。また、請求項7に記載のよう
に、ビットラインとダミービットラインは、露出した一
方の不純物拡散領域を含む全面を覆うように不純物のド
ープされたポリシリコン層を形成する工程と、ポリシリ
コン層上にタングステンシリサイド層を蒸着する工程
と、活性領域に複数のビットラインが残るようにパター
ニングすると共に、セルアレイ部と周辺回路部との境界
部分に1つ以上のダミービットラインが残るようにパタ
ーニングする工程とによって形成されるものである。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図9〜図15は本発
明の実施の形態を示す半導体メモリ素子の工程断面図で
ある。まず、図9(a)に示すように、P(燐)ドープ
のn型ウェル41とBF2 をイオン注入したp型ウェル
42を半導体基板1上に形成する。そして、n型ウェル
41とp型ウェル42が形成された半導体基板の所定領
域に、セルアレイ部と周辺回路部とを隔離するための隔
離層44、セルアレイ部内のセルとセルとの間を隔離す
るための素子隔離層43を形成する(図9(b))。
て図面を参照して詳細に説明する。図9〜図15は本発
明の実施の形態を示す半導体メモリ素子の工程断面図で
ある。まず、図9(a)に示すように、P(燐)ドープ
のn型ウェル41とBF2 をイオン注入したp型ウェル
42を半導体基板1上に形成する。そして、n型ウェル
41とp型ウェル42が形成された半導体基板の所定領
域に、セルアレイ部と周辺回路部とを隔離するための隔
離層44、セルアレイ部内のセルとセルとの間を隔離す
るための素子隔離層43を形成する(図9(b))。
【0014】なお、後述のように、セルアレイ部には、
セル(セルトランジスタ)、ワードライン及びビットラ
インが形成され、周辺回路部には、セルに対する情報の
書き込み/読み出し制御のための周辺回路が形成され
る。続いて、図9(c)に示すように、隔離層44及び
素子隔離層43によって区分された各活性領域に素子の
しきい値電圧を調節するためのイオン注入を実施する
(このとき、NMOSトランジスタが形成されるかPM
OSトランジスタが形成されるかは注入されるイオンの
種類によって決定される)。
セル(セルトランジスタ)、ワードライン及びビットラ
インが形成され、周辺回路部には、セルに対する情報の
書き込み/読み出し制御のための周辺回路が形成され
る。続いて、図9(c)に示すように、隔離層44及び
素子隔離層43によって区分された各活性領域に素子の
しきい値電圧を調節するためのイオン注入を実施する
(このとき、NMOSトランジスタが形成されるかPM
OSトランジスタが形成されるかは注入されるイオンの
種類によって決定される)。
【0015】次いで、n型ウェル41、p型ウェル4
2、隔離層44、素子隔離層43を含む全面を覆うよう
に、ゲート絶縁膜6を形成し、この絶縁膜6上にゲート
となるポリシリコン層45を形成し、ポリシリコン層4
6上にキャップ酸化膜47を形成する。そして、セルア
レイ部に形成されたゲート絶縁膜45、ポリシリコン層
46、キャップ酸化膜47を選択的にパターニングし
て、メモリ素子のワードラインを形成すると共に、周辺
回路部に形成されたゲート絶縁膜、ポリシリコン層、キ
ャップ酸化膜を選択的にパターニングして、周辺回路を
構成するトランジスタのゲートラインを形成する(図1
0(d))。
2、隔離層44、素子隔離層43を含む全面を覆うよう
に、ゲート絶縁膜6を形成し、この絶縁膜6上にゲート
となるポリシリコン層45を形成し、ポリシリコン層4
6上にキャップ酸化膜47を形成する。そして、セルア
レイ部に形成されたゲート絶縁膜45、ポリシリコン層
46、キャップ酸化膜47を選択的にパターニングし
て、メモリ素子のワードラインを形成すると共に、周辺
回路部に形成されたゲート絶縁膜、ポリシリコン層、キ
ャップ酸化膜を選択的にパターニングして、周辺回路を
構成するトランジスタのゲートラインを形成する(図1
0(d))。
【0016】このとき、セルアレイ部と周辺回路部とを
隔離するための隔離層44の上にもワードライン(周辺
回路のトランジスタのゲートライン)が形成されるが、
隔離層44上でワードラインが全く形成されていない部
分には1つ以上のダミーワードラインが残るようにパタ
ーニングする。続いて、図10(e)に示すように、ワ
ードライン9が形成されていない半導体基板の表面にバ
ッファ酸化膜48を形成する。このバッファ酸化膜48
は、イオン注入工程で基板に加えられるストレスを軽減
させるためのものである。そして、ワードラインをマス
クとして用いて低濃度の不純物イオン注入を行い、セル
トランジスタのソース/ドレインとなる不純物拡散領域
49を形成する。
隔離するための隔離層44の上にもワードライン(周辺
回路のトランジスタのゲートライン)が形成されるが、
隔離層44上でワードラインが全く形成されていない部
分には1つ以上のダミーワードラインが残るようにパタ
ーニングする。続いて、図10(e)に示すように、ワ
ードライン9が形成されていない半導体基板の表面にバ
ッファ酸化膜48を形成する。このバッファ酸化膜48
は、イオン注入工程で基板に加えられるストレスを軽減
させるためのものである。そして、ワードラインをマス
クとして用いて低濃度の不純物イオン注入を行い、セル
トランジスタのソース/ドレインとなる不純物拡散領域
49を形成する。
【0017】図10(f)に示すように、セルアレイ部
のワードライン、周辺回路部のワードライン、隔離層4
4上のダミーワードラインの各側面に側壁酸化膜50を
形成する。側壁酸化膜50が形成されたワードラインを
マスクとして用いて、LDD構造の不純物拡散領域を形
成するための高濃度の不純物イオン注入を実施する。こ
うして、ゲート、ドレイン、ソースからなるセルトラン
ジスタ及び周辺回路のトランジスタが形成される。
のワードライン、周辺回路部のワードライン、隔離層4
4上のダミーワードラインの各側面に側壁酸化膜50を
形成する。側壁酸化膜50が形成されたワードラインを
マスクとして用いて、LDD構造の不純物拡散領域を形
成するための高濃度の不純物イオン注入を実施する。こ
うして、ゲート、ドレイン、ソースからなるセルトラン
ジスタ及び周辺回路のトランジスタが形成される。
【0018】続いて、このようなトランジスタが形成さ
れた半導体基板の全面を覆うように第1絶縁層51を形
成し、この絶縁層51上に平坦化用BPSG層を蒸着し
て第2絶縁層52を形成する。そして、セルトランジス
タのワードラインの両側に形成された不純物拡散領域の
うち、一方の不純物拡散領域上の絶縁層51,52を選
択的に除去して、ビットラインコンタクトホール53を
形成する。
れた半導体基板の全面を覆うように第1絶縁層51を形
成し、この絶縁層51上に平坦化用BPSG層を蒸着し
て第2絶縁層52を形成する。そして、セルトランジス
タのワードラインの両側に形成された不純物拡散領域の
うち、一方の不純物拡散領域上の絶縁層51,52を選
択的に除去して、ビットラインコンタクトホール53を
形成する。
【0019】次に、図11(g)に示すように、n型不
純物がドープされたポリシリコン層54とタングステン
シリサイド層55をビットラインコンタクトホール53
が完全に埋まるように順次蒸着し、これらを選択的にパ
ターニングしてビットラインを形成する。このとき、ポ
リシリコン層54及びキャップ酸化膜からなるダミーワ
ードラインが設けられた隔離層44上の位置にある絶縁
層51上には、ポリシリコン層54及びタングステンシ
リサイド層55からなるダミービットラインが残るよう
にパターニングする。
純物がドープされたポリシリコン層54とタングステン
シリサイド層55をビットラインコンタクトホール53
が完全に埋まるように順次蒸着し、これらを選択的にパ
ターニングしてビットラインを形成する。このとき、ポ
リシリコン層54及びキャップ酸化膜からなるダミーワ
ードラインが設けられた隔離層44上の位置にある絶縁
層51上には、ポリシリコン層54及びタングステンシ
リサイド層55からなるダミービットラインが残るよう
にパターニングする。
【0020】そして、図11(h)に示すように、ビッ
トライン及びダミービットラインが形成された全面を覆
うように酸化膜を蒸着して第3絶縁層56を形成し、こ
の絶縁層56上に窒化膜を蒸着して第4絶縁層57を形
成する。さらに、第4絶縁層57上に平坦化用BPSG
層を蒸着して第5絶縁層58を形成し、この絶縁層58
上に酸化膜を再び蒸着して第6絶縁層59を形成する。
トライン及びダミービットラインが形成された全面を覆
うように酸化膜を蒸着して第3絶縁層56を形成し、こ
の絶縁層56上に窒化膜を蒸着して第4絶縁層57を形
成する。さらに、第4絶縁層57上に平坦化用BPSG
層を蒸着して第5絶縁層58を形成し、この絶縁層58
上に酸化膜を再び蒸着して第6絶縁層59を形成する。
【0021】そして、セルトランジスタのワードライン
9の両側に形成された不純物拡散領域のうち、他方の不
純物拡散領域上の絶縁層59、58、57、56、5
2、51を選択的に除去してストレージノードコンタク
トホール23を形成する。次いで、ストレージノードコ
ンタクトホール60の側面に窒化側壁61を形成する。
9の両側に形成された不純物拡散領域のうち、他方の不
純物拡散領域上の絶縁層59、58、57、56、5
2、51を選択的に除去してストレージノードコンタク
トホール23を形成する。次いで、ストレージノードコ
ンタクトホール60の側面に窒化側壁61を形成する。
【0022】そして、図12(i)に示すように、スト
レージノードコンタクトホール60によって露出した上
記他方の不純物拡散領域と接する円筒状のストレージノ
ード電極62を形成し、絶縁層58、59を湿式エッチ
ングで除去し、ストレージノード電極25の表面に高誘
電率の誘電体からなる誘電体層63を形成する。さら
に、誘電体層63を挟んでストレージノード電極62と
対向するプレート電極64を誘電体層63上に形成する
(図12(i))。こうして、ストレージノード電極6
2、誘電体層63及びプレート電極64によりキャパシ
タが形成される。
レージノードコンタクトホール60によって露出した上
記他方の不純物拡散領域と接する円筒状のストレージノ
ード電極62を形成し、絶縁層58、59を湿式エッチ
ングで除去し、ストレージノード電極25の表面に高誘
電率の誘電体からなる誘電体層63を形成する。さら
に、誘電体層63を挟んでストレージノード電極62と
対向するプレート電極64を誘電体層63上に形成する
(図12(i))。こうして、ストレージノード電極6
2、誘電体層63及びプレート電極64によりキャパシ
タが形成される。
【0023】次いで、図13に示すように、多層配線を
形成するために、セルトランジスタ及びキャパシタが形
成された全面を覆うように酸化膜を蒸着して第7絶縁層
65を形成し、そ上にアルミニウムと表面反射防止膜層
を順次形成する。そして、このアルミニウム及び表面反
射防止膜層を選択的にエッチングして下部配線層66を
形成する。この際、周辺回路部にも下部配線層66が形
成される。
形成するために、セルトランジスタ及びキャパシタが形
成された全面を覆うように酸化膜を蒸着して第7絶縁層
65を形成し、そ上にアルミニウムと表面反射防止膜層
を順次形成する。そして、このアルミニウム及び表面反
射防止膜層を選択的にエッチングして下部配線層66を
形成する。この際、周辺回路部にも下部配線層66が形
成される。
【0024】図14に示すように、下部配線層66が形
成された全面を覆うように層間絶縁層67を形成し、そ
の上側にSOG層68を塗布し、エッチバック工程によ
りステップ・カバレージを向上させる。SOG層68上
に酸化膜を蒸着して第8絶縁層69を形成する。次い
で、周辺回路部の下部配線層66が露出するように絶縁
層69、SOG層68、層間絶縁層67を選択的に除去
して、層間コンタクトホール33を形成する。
成された全面を覆うように層間絶縁層67を形成し、そ
の上側にSOG層68を塗布し、エッチバック工程によ
りステップ・カバレージを向上させる。SOG層68上
に酸化膜を蒸着して第8絶縁層69を形成する。次い
で、周辺回路部の下部配線層66が露出するように絶縁
層69、SOG層68、層間絶縁層67を選択的に除去
して、層間コンタクトホール33を形成する。
【0025】そして、図15に示すように、層間コンタ
クトホール70内に配線特性を向上させるためのプラグ
層71を形成する。最後に、アルミニウムと反射防止膜
とからなる上部配線層35をプラグ層34と接するよう
に絶縁層32上に形成する。これで、半導体メモリ素子
の製造工程が終了する。
クトホール70内に配線特性を向上させるためのプラグ
層71を形成する。最後に、アルミニウムと反射防止膜
とからなる上部配線層35をプラグ層34と接するよう
に絶縁層32上に形成する。これで、半導体メモリ素子
の製造工程が終了する。
【0026】以上のように本実施の形態の半導体メモリ
素子では、セルアレイ部とそれより低く形成される周辺
回路部との境界部分の段差を減少させるために、製造工
程の進行中に、上記境界部分にダミーラインを形成して
いる。特に、セルアレイ部のワードラインとビットライ
ンの形成時に、その層を全て除去することなく、セルア
レイ部と周辺回路部との境界部分にダミーラインを残す
ことにより、セルアレイ部と周辺回路部の段差を小さく
して、後続する金属配線(上部配線層35)の形成時に
工程の容易性を確保している。
素子では、セルアレイ部とそれより低く形成される周辺
回路部との境界部分の段差を減少させるために、製造工
程の進行中に、上記境界部分にダミーラインを形成して
いる。特に、セルアレイ部のワードラインとビットライ
ンの形成時に、その層を全て除去することなく、セルア
レイ部と周辺回路部との境界部分にダミーラインを残す
ことにより、セルアレイ部と周辺回路部の段差を小さく
して、後続する金属配線(上部配線層35)の形成時に
工程の容易性を確保している。
【0027】また、従来の半導体メモリ素子では、層間
コンタクトホール内の中間部分で露出されるSOG物質
が層間コンタクトホール内へ吸湿されてプラグ層を腐食
させ、このようなプラグ層の腐食により、上部配線と下
部配線間の電気的特性が低下するという問題があった。
これに対し、本実施の形態では、図6に示すようにSO
G層31をエッチバックすることにより、層間コンタク
トホール33内においてSOG層31が露出しないの
で、SOG層31の吸湿によるプラグ層34の腐食を防
止することができ、上部配線層35と下部配線層29と
の連結部分における電気的特性の低下を防ぐことができ
る。
コンタクトホール内の中間部分で露出されるSOG物質
が層間コンタクトホール内へ吸湿されてプラグ層を腐食
させ、このようなプラグ層の腐食により、上部配線と下
部配線間の電気的特性が低下するという問題があった。
これに対し、本実施の形態では、図6に示すようにSO
G層31をエッチバックすることにより、層間コンタク
トホール33内においてSOG層31が露出しないの
で、SOG層31の吸湿によるプラグ層34の腐食を防
止することができ、上部配線層35と下部配線層29と
の連結部分における電気的特性の低下を防ぐことができ
る。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、セルアレイ部と周辺回
路部との境界部分にワードライン、ビットラインのダミ
ーラインを設けることにより、セルアレイ部にCOB構
造のキャパシタ等が形成されても、セルアレイ部と周辺
回路部との段差を従来よりも小さくすることができる。
その結果、金属配線の形成時に、セルアレイ部と周辺回
路部の境界部分における金属配線を断線することなく、
正確にパターニングすることができる。
路部との境界部分にワードライン、ビットラインのダミ
ーラインを設けることにより、セルアレイ部にCOB構
造のキャパシタ等が形成されても、セルアレイ部と周辺
回路部との段差を従来よりも小さくすることができる。
その結果、金属配線の形成時に、セルアレイ部と周辺回
路部の境界部分における金属配線を断線することなく、
正確にパターニングすることができる。
【図1】 従来の半導体メモリ素子の工程断面図であ
る。
る。
【図2】 従来の半導体メモリ素子の工程断面図であ
る。
る。
【図3】 従来の半導体メモリ素子の工程断面図であ
る。
る。
【図4】 従来の半導体メモリ素子の工程断面図であ
る。
る。
【図5】 従来の半導体メモリ素子の工程断面図であ
る。
る。
【図6】 従来の半導体メモリ素子の工程断面図であ
る。
る。
【図7】 従来の半導体メモリ素子の工程断面図であ
る。
る。
【図8】 従来の半導体メモリ素子の工程断面図であ
る。
る。
【図9】 本発明の実施の形態を示す半導体メモリ素子
の工程断面図である。
の工程断面図である。
【図10】 本発明の実施の形態を示す半導体メモリ素
子の工程断面図である。
子の工程断面図である。
【図11】 本発明の実施の形態を示す半導体メモリ素
子の工程断面図である。
子の工程断面図である。
【図12】 本発明の実施の形態を示す半導体メモリ素
子の工程断面図である。
子の工程断面図である。
【図13】 本発明の実施の形態を示す半導体メモリ素
子の工程断面図である。
子の工程断面図である。
【図14】 本発明の実施の形態を示す半導体メモリ素
子の工程断面図である。
子の工程断面図である。
【図15】 本発明の実施の形態を示す半導体メモリ素
子の工程断面図である。
子の工程断面図である。
44…隔離層、43…素子隔離層、45…ゲート絶縁
膜、46…ポリシリコン層(ゲート)、47…キャップ
酸化膜、49…不純物拡散領域。
膜、46…ポリシリコン層(ゲート)、47…キャップ
酸化膜、49…不純物拡散領域。
Claims (7)
- 【請求項1】 情報を蓄積するための複数のセル及びセ
ルと接続されるワードライン、ビットラインが形成され
たセルアレイ部と、セルに対する情報の書き込み/読み
出し制御のための周辺回路が形成された周辺回路部とを
有する半導体メモリ素子において、 前記セルアレイ部と周辺回路部との境界部分に前記ワー
ドライン、ビットラインのダミーラインを備えることを
特徴とする半導体メモリ素子。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体メモリ素子におい
て、 前記ダミーラインは、セルアレイ部と周辺回路部とを隔
離するための隔離層上に形成されることを特徴とする半
導体メモリ素子。 - 【請求項3】 請求項1記載の半導体メモリ素子におい
て、 前記ダミーラインは、ポリシリコンゲート、このゲート
上に形成されたキャップ酸化膜、ゲート及びキャップ酸
化膜の側面に形成された側壁酸化膜からなるダミーワー
ドインと、 ポリシリコン層、このポリシリコン層上に形成されたタ
ングステンシリサイド層からなるダミービットラインと
が積層されたものであることを特徴とする半導体メモリ
素子。 - 【請求項4】 セルアレイ部と周辺回路部とに区分され
る半導体基板と、 前記セルアレイ部に形成された複数のワードラインと、 前記ワードラインの両側の半導体基板内に形成された不
純物拡散領域と、 前記セルアレイ部と周辺回路部との境界部分に設けられ
た隔離層上に形成されたダミーワードラインと、 前記ワードライン、ダミーワードラインを含む全面を覆
うように形成された第1絶縁層と、 前記ワードラインの両側に形成された不純物拡散領域の
内の一方の不純物拡散領域と接するように形成された複
数のビットラインと、 前記ダミーワードラインが設けられた位置の第1絶縁層
上に形成されたダミービットラインと、 前記ビットライン、ダミービットラインを含む全面を覆
うように形成された第2絶縁層と、 前記ワードラインの両側に形成された不純物拡散領域の
内の他方の不純物拡散領域に電極が接するように形成さ
れたキャパシタと、 前記キャパシタを含む全面を覆うように形成された第3
絶縁層と、 前記第3絶縁層上に選択的に連結されて形成された多層
の金属配線とを備えることを特徴とする半導体メモリ素
子。 - 【請求項5】 半導体基板にセルアレイ部と周辺回路部
とを隔離するための隔離層、セルとセルとの間を隔離す
るための素子隔離層を形成する工程と、 前記隔離層によって区分された活性領域に複数のワード
ラインを形成すると共に、前記セルアレイ部と周辺回路
部との境界部分に1つ以上のダミーワードラインを形成
する工程と、 前記ワードラインの両側に不純物拡散領域を形成し、前
記ワードライン、ダミーワードライン、不純物拡散領域
を含む全面を覆うように第1絶縁層を形成する工程と、 前記第1絶縁層を選択的に除去して、ワードラインの両
側に形成された不純物拡散領域の内の一方の不純物拡散
領域を露出させる工程と、 露出した不純物拡散領域と接する複数のビットラインを
形成すると共に、ダミーワードラインが設けられた位置
の第1絶縁層上に1つ以上のダミービットラインを形成
する工程と、 前記ビットライン、ダミービットラインを含む全面を覆
うように第2絶縁層を形成する工程と、 ワードラインの両側に形成された不純物拡散領域の内の
他方の不純物拡散領域を露出させる工程と、 露出した他方の不純物拡散領域に電極が接するようにキ
ャパシタを形成する工程とを備えることを特徴とする半
導体メモリ素子の製造方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の半導体メモリ素子の製造
方法において、 前記ワードラインとダミーワードラインは、半導体基板
に素子のしきい値電圧を調節するためのイオンを注入
し、ゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン層を形成する工程
と、 前記ポリシリコン層上にキャップ酸化膜を形成し、活性
領域に複数のワードラインが残るようにパターニングす
ると共に、セルアレイ部と周辺回路部との境界部分に1
つ以上のダミーワードラインが残るようにパターニング
する工程と、 不純物拡散領域を形成するためのイオン注入工程後に前
記ワードラインとダミーワードラインの側面に側壁酸化
膜を形成する工程とによって形成されることを特徴とす
る半導体メモリ素子の製造方法。 - 【請求項7】 請求項5記載の半導体メモリ素子の製造
方法において、 前記ビットラインとダミービットラインは、露出した一
方の不純物拡散領域を含む全面を覆うように不純物のド
ープされたポリシリコン層を形成する工程と、 前記ポリシリコン層上にタングステンシリサイド層を蒸
着する工程と、 活性領域に複数のビットラインが残るようにパターニン
グすると共に、セルアレイ部と周辺回路部との境界部分
に1つ以上のダミービットラインが残るようにパターニ
ングする工程とによって形成されることを特徴とする半
導体メモリ素子の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR79244/1996 | 1996-12-31 | ||
| KR1019960079244A KR100223890B1 (ko) | 1996-12-31 | 1996-12-31 | 반도체 메모리 소자 및 그의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10209401A true JPH10209401A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=19493092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9354525A Pending JPH10209401A (ja) | 1996-12-31 | 1997-12-24 | 半導体メモリ素子及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5972747A (ja) |
| JP (1) | JPH10209401A (ja) |
| KR (1) | KR100223890B1 (ja) |
| CN (1) | CN1104054C (ja) |
| DE (1) | DE19740950B4 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6346723B2 (en) | 1997-11-05 | 2002-02-12 | Nec Corporation | Semiconductor memory device having memory cell area and peripheral circuit area |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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