JPH1098166A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置及びその製造方法Info
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- JPH1098166A JPH1098166A JP8271648A JP27164896A JPH1098166A JP H1098166 A JPH1098166 A JP H1098166A JP 8271648 A JP8271648 A JP 8271648A JP 27164896 A JP27164896 A JP 27164896A JP H1098166 A JPH1098166 A JP H1098166A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】DRAMのアルミ配線に関してもメモリセル領
域と周辺回路領域との間の段差を緩和させる。 【解決手段】メモリキャパシタの容量絶縁膜にPZTを
用い、上下電極に白金を用いてメモリ容量を増大させる
とともに、メモリセルの構造をCOB(Capacitor Over
Bitline) 構造とし、周辺回路領域においては、メモリ
セル領域のビット線10と同じ層であるポリサイド配線
10とメモリキャパシタのストレージノード13と同じ
層である白金の配線層13aを設けて、アルミ配線17
に関する段差を緩和させる。周辺回路領域において、C
MOS構造の接続に白金の配線層13aを利用し、アル
ミ配線17をその白金の配線層13aにコンタクトさせ
ることによって、アルミ配線17に関するコンタクトホ
ールのアスペクト比が増大することを回避する。
域と周辺回路領域との間の段差を緩和させる。 【解決手段】メモリキャパシタの容量絶縁膜にPZTを
用い、上下電極に白金を用いてメモリ容量を増大させる
とともに、メモリセルの構造をCOB(Capacitor Over
Bitline) 構造とし、周辺回路領域においては、メモリ
セル領域のビット線10と同じ層であるポリサイド配線
10とメモリキャパシタのストレージノード13と同じ
層である白金の配線層13aを設けて、アルミ配線17
に関する段差を緩和させる。周辺回路領域において、C
MOS構造の接続に白金の配線層13aを利用し、アル
ミ配線17をその白金の配線層13aにコンタクトさせ
ることによって、アルミ配線17に関するコンタクトホ
ールのアスペクト比が増大することを回避する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体記憶装置及び
その製造方法に関し、例えば、メモリキャパシタの容量
絶縁膜(キャパシタ誘電体膜)に高誘電体薄膜を用いた
COB(Capacitor Over Bitline) 構造のDRAM(Dy
namic Random Access Memory) 及びその製造方法に適用
して特に好適なものである。
その製造方法に関し、例えば、メモリキャパシタの容量
絶縁膜(キャパシタ誘電体膜)に高誘電体薄膜を用いた
COB(Capacitor Over Bitline) 構造のDRAM(Dy
namic Random Access Memory) 及びその製造方法に適用
して特に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】近年、DRAMのメモリキャパシタの容
量絶縁膜に高誘電体薄膜、例えば、PZT(米国クレバ
イト社の商品名)のようなPb(Zr−Ti)O3 (P
bZrO3 とPbTiO3 の固溶体)からなる強誘電体
薄膜やTa2 O5 からなる高誘電体薄膜を用いて、メモ
リセル容量を大きくすることが検討されている。
量絶縁膜に高誘電体薄膜、例えば、PZT(米国クレバ
イト社の商品名)のようなPb(Zr−Ti)O3 (P
bZrO3 とPbTiO3 の固溶体)からなる強誘電体
薄膜やTa2 O5 からなる高誘電体薄膜を用いて、メモ
リセル容量を大きくすることが検討されている。
【0003】一方、これらの高誘電体薄膜は、一般に、
600℃以上の高温に耐えられないため、DRAMのメ
モリセル構造を、層間絶縁膜の平坦化のためのリフロー
処理等の高温熱処理後にメモリキャパシタを形成するC
OB構造とすることが提案されている。
600℃以上の高温に耐えられないため、DRAMのメ
モリセル構造を、層間絶縁膜の平坦化のためのリフロー
処理等の高温熱処理後にメモリキャパシタを形成するC
OB構造とすることが提案されている。
【0004】ところで、従来、一般的なDRAMにおい
て利用される配線は、通常、データ線(ビット線)とし
て利用される高温熱処理に耐え得るポリサイド配線と、
通常、多結晶シリコンからなるワード線の裏打ち配線と
して利用されるメタル配線であり、これらの配線はセル
アレイ部と同時に周辺回路部においても配線として利用
される。このうちポリサイド配線は、セル内ビットコン
タクトを通じてn型層に接続する必要があるため、通
常、その導電型をn型にする。しかしながら、近年CM
OS構成が支配的な周辺回路部においては、n型のポリ
サイド配線を使用する機会が少なく、後者のメタル配線
が主要な配線となっている。
て利用される配線は、通常、データ線(ビット線)とし
て利用される高温熱処理に耐え得るポリサイド配線と、
通常、多結晶シリコンからなるワード線の裏打ち配線と
して利用されるメタル配線であり、これらの配線はセル
アレイ部と同時に周辺回路部においても配線として利用
される。このうちポリサイド配線は、セル内ビットコン
タクトを通じてn型層に接続する必要があるため、通
常、その導電型をn型にする。しかしながら、近年CM
OS構成が支配的な周辺回路部においては、n型のポリ
サイド配線を使用する機会が少なく、後者のメタル配線
が主要な配線となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】DRAMのメモリセル
構造の3次元化が進むにつれ、メモリセル領域と周辺回
路領域との間の段差の問題が深刻化している。メモリセ
ル構造を上述したCOB構造とすると、ビット線として
利用されるポリサイド配線に関しては、メモリセル領域
と周辺回路領域との間の段差の問題は殆ど解決される。
しかしながら、メモリセル領域においてメモリキャパシ
タよりも上層の裏打ちワード線として利用され、周辺回
路領域において主要配線として利用されるメタル配線に
関しては、依然として、段差の問題が未解決であった。
構造の3次元化が進むにつれ、メモリセル領域と周辺回
路領域との間の段差の問題が深刻化している。メモリセ
ル構造を上述したCOB構造とすると、ビット線として
利用されるポリサイド配線に関しては、メモリセル領域
と周辺回路領域との間の段差の問題は殆ど解決される。
しかしながら、メモリセル領域においてメモリキャパシ
タよりも上層の裏打ちワード線として利用され、周辺回
路領域において主要配線として利用されるメタル配線に
関しては、依然として、段差の問題が未解決であった。
【0006】即ち、メタル配線は、通常、スパッタ法で
成膜するため、コンタクトホールのアスペクト比に上限
(〜3.0程度)が存在し、この理由から、メタル配線
を周辺回路領域においてさほど高い階層位置に形成する
ことができなかった。このため、メタル配線に関して
は、メモリセル領域と周辺回路領域との間で或る程度の
段差が生じることは避けられず、その段差が、メタル配
線のフォトリソグラフィー工程における焦点深度マージ
ンを越える場合があって、メタル配線のパターニングに
支障を来す場合があった。
成膜するため、コンタクトホールのアスペクト比に上限
(〜3.0程度)が存在し、この理由から、メタル配線
を周辺回路領域においてさほど高い階層位置に形成する
ことができなかった。このため、メタル配線に関して
は、メモリセル領域と周辺回路領域との間で或る程度の
段差が生じることは避けられず、その段差が、メタル配
線のフォトリソグラフィー工程における焦点深度マージ
ンを越える場合があって、メタル配線のパターニングに
支障を来す場合があった。
【0007】そこで、本発明の目的は、例えば、DRA
Mの裏打ちワード線として利用されるメタル配線に関し
てもメモリセル領域と周辺回路領域との間での段差を緩
和することができる半導体記憶装置及びその製造方法を
提供することである。
Mの裏打ちワード線として利用されるメタル配線に関し
てもメモリセル領域と周辺回路領域との間での段差を緩
和することができる半導体記憶装置及びその製造方法を
提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
本発明の半導体記憶装置は、半導体基板上のメモリセル
領域に形成されたアクセストランジスタと、前記アクセ
ストランジスタの一方の拡散層に電気的に接続されたビ
ット線と、前記アクセストランジスタの他方の拡散層に
電気的に接続された下部電極を備え前記ビット線よりも
上層に形成されたメモリキャパシタと、前記半導体基板
上の前記メモリセル領域とは異なる周辺回路領域におい
て、前記メモリセル領域における前記ビット線と同一の
階層位置に前記ビット線と同一の材料により形成された
第1の配線層と、前記周辺回路領域において、前記メモ
リセル領域における前記メモリキャパシタの前記下部電
極と同一の階層位置に前記下部電極と同一の材料により
形成された第2の配線層とを有する。
本発明の半導体記憶装置は、半導体基板上のメモリセル
領域に形成されたアクセストランジスタと、前記アクセ
ストランジスタの一方の拡散層に電気的に接続されたビ
ット線と、前記アクセストランジスタの他方の拡散層に
電気的に接続された下部電極を備え前記ビット線よりも
上層に形成されたメモリキャパシタと、前記半導体基板
上の前記メモリセル領域とは異なる周辺回路領域におい
て、前記メモリセル領域における前記ビット線と同一の
階層位置に前記ビット線と同一の材料により形成された
第1の配線層と、前記周辺回路領域において、前記メモ
リセル領域における前記メモリキャパシタの前記下部電
極と同一の階層位置に前記下部電極と同一の材料により
形成された第2の配線層とを有する。
【0009】本発明の一態様では、前記メモリキャパシ
タのキャパシタ誘電体膜がPb(Zr−Ti)O3 から
なり、前記メモリキャパシタの前記下部電極及び前記第
2の配線層が、金、白金及びチタン酸ストロンチウムか
らなる群より選ばれた少なくとも1種からなる。
タのキャパシタ誘電体膜がPb(Zr−Ti)O3 から
なり、前記メモリキャパシタの前記下部電極及び前記第
2の配線層が、金、白金及びチタン酸ストロンチウムか
らなる群より選ばれた少なくとも1種からなる。
【0010】本発明の一態様では、前記メモリキャパシ
タのキャパシタ誘電体膜がTa2 O5 からなり、前記メ
モリキャパシタの前記下部電極及び前記第2の配線層
が、バリアメタル層及びその上の多結晶シリコン層を備
えた少なくとも2層構造の膜からなる。
タのキャパシタ誘電体膜がTa2 O5 からなり、前記メ
モリキャパシタの前記下部電極及び前記第2の配線層
が、バリアメタル層及びその上の多結晶シリコン層を備
えた少なくとも2層構造の膜からなる。
【0011】本発明の一態様では、前記バリアメタル層
が、Ti膜、TiN膜及びTi膜とTiN膜の積層膜か
らなる群より選ばれた1種からなる。
が、Ti膜、TiN膜及びTi膜とTiN膜の積層膜か
らなる群より選ばれた1種からなる。
【0012】本発明の一態様では、前記第2の配線層
が、前記周辺回路領域に形成された第1及び第2の半導
体素子を互いに接続する配線層を含む。
が、前記周辺回路領域に形成された第1及び第2の半導
体素子を互いに接続する配線層を含む。
【0013】本発明の一態様では、前記第1の半導体素
子がpチャネルMOSFETであり、前記第2の半導体
素子がnチャネルMOSFETである。
子がpチャネルMOSFETであり、前記第2の半導体
素子がnチャネルMOSFETである。
【0014】本発明の一態様では、前記メモリセル領域
において前記メモリセルキャパシタよりも上層に形成さ
れた第3の配線層と、前記周辺回路領域において、前記
メモリセル領域における前記第3の配線層と実質的に同
一の階層位置に前記第3の配線層と同一の材料により形
成された第4の配線層とを有し、前記第4の配線層が所
定の位置で前記第2の配線層に電気的に接続している。
において前記メモリセルキャパシタよりも上層に形成さ
れた第3の配線層と、前記周辺回路領域において、前記
メモリセル領域における前記第3の配線層と実質的に同
一の階層位置に前記第3の配線層と同一の材料により形
成された第4の配線層とを有し、前記第4の配線層が所
定の位置で前記第2の配線層に電気的に接続している。
【0015】また、本発明の半導体記憶装置の製造方法
は、トランジスタとキャパシタとを有するメモリセルを
備えた半導体記憶装置の製造方法において、半導体基板
上の前記メモリセルが形成されるメモリセル領域にトラ
ンジスタ構造を形成するとともに、前記半導体基板上の
前記メモリセル領域とは異なる周辺回路領域に第1及び
第2の半導体素子を夫々形成する工程と、前記メモリセ
ル領域及び前記周辺回路領域の全面に第1の層間絶縁膜
を形成する工程と、前記メモリセル領域における前記第
1の層間絶縁膜にビットコンタクトとなる第1の開孔を
形成する工程と、前記第1の開孔の内部を含む前記第1
の層間絶縁膜上の全面に第1の導電膜を形成した後、前
記第1の導電膜を、前記メモリセル領域においてはビッ
ト線の形状に、前記周辺回路領域においては所定の配線
形状に夫々加工する工程と、前記メモリセル領域及び前
記周辺回路領域の全面に第2の層間絶縁膜を形成する工
程と、前記メモリセル領域における前記第1及び第2の
層間絶縁膜にストレージコンタクトとなる第2の開孔を
形成するとともに、前記周辺回路領域における前記第1
及び第2の層間絶縁膜に少なくとも前記第1及び第2の
半導体素子に対するコンタクトホールとなる第3の開孔
を形成する工程と、前記第2及び第3の開孔の内部を含
む前記第2の層間絶縁膜上の全面に第2の導電膜を形成
した後、前記第2の導電膜を、前記メモリセル領域にお
いてはキャパシタの下部電極の形状に、前記周辺回路領
域においては前記第1及び第2の半導体素子を互いに電
気的に接続する配線を含む所定の配線形状に夫々加工す
る工程とを有する。
は、トランジスタとキャパシタとを有するメモリセルを
備えた半導体記憶装置の製造方法において、半導体基板
上の前記メモリセルが形成されるメモリセル領域にトラ
ンジスタ構造を形成するとともに、前記半導体基板上の
前記メモリセル領域とは異なる周辺回路領域に第1及び
第2の半導体素子を夫々形成する工程と、前記メモリセ
ル領域及び前記周辺回路領域の全面に第1の層間絶縁膜
を形成する工程と、前記メモリセル領域における前記第
1の層間絶縁膜にビットコンタクトとなる第1の開孔を
形成する工程と、前記第1の開孔の内部を含む前記第1
の層間絶縁膜上の全面に第1の導電膜を形成した後、前
記第1の導電膜を、前記メモリセル領域においてはビッ
ト線の形状に、前記周辺回路領域においては所定の配線
形状に夫々加工する工程と、前記メモリセル領域及び前
記周辺回路領域の全面に第2の層間絶縁膜を形成する工
程と、前記メモリセル領域における前記第1及び第2の
層間絶縁膜にストレージコンタクトとなる第2の開孔を
形成するとともに、前記周辺回路領域における前記第1
及び第2の層間絶縁膜に少なくとも前記第1及び第2の
半導体素子に対するコンタクトホールとなる第3の開孔
を形成する工程と、前記第2及び第3の開孔の内部を含
む前記第2の層間絶縁膜上の全面に第2の導電膜を形成
した後、前記第2の導電膜を、前記メモリセル領域にお
いてはキャパシタの下部電極の形状に、前記周辺回路領
域においては前記第1及び第2の半導体素子を互いに電
気的に接続する配線を含む所定の配線形状に夫々加工す
る工程とを有する。
【0016】本発明の一態様では、少なくとも前記メモ
リセル領域において、前記第2の導電膜をキャパシタの
下部電極の形状に加工した後、その上にキャパシタ誘電
体膜を形成し、更に、その上にキャパシタの上部電極を
形成する工程を更に有する。
リセル領域において、前記第2の導電膜をキャパシタの
下部電極の形状に加工した後、その上にキャパシタ誘電
体膜を形成し、更に、その上にキャパシタの上部電極を
形成する工程を更に有する。
【0017】本発明の一態様では、前記第2の導電膜と
して、バリアメタル層を含む2層構造の膜を形成する。
して、バリアメタル層を含む2層構造の膜を形成する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明を好ましい実施の形
態に従い添付図面を参照して説明する。
態に従い添付図面を参照して説明する。
【0019】先ず、図1及び図2を参照して、本発明の
第1の実施の形態によるDRAMをその製造方法に従い
説明する。なお、図1及び図2の各図において、左図に
周辺回路領域を、右図にメモリセル領域を夫々示す。
第1の実施の形態によるDRAMをその製造方法に従い
説明する。なお、図1及び図2の各図において、左図に
周辺回路領域を、右図にメモリセル領域を夫々示す。
【0020】まず、図1(a)に示すように、p型シリ
コン半導体基板1の所定領域にリン(P)をイオン注入
し、例えば、N2 雰囲気中で1000℃の高温熱処理を
行って、nウェル領域2を形成する。次に、シリコン半
導体基板1の全面に40〜60nm程度の膜厚の熱酸化
膜4を形成し、次いで、その上に、リンをドープした膜
厚150〜200nm程度の多結晶シリコン膜6をCV
D法により形成し、更に、その上に、第1キャップ酸化
膜11をやはりCVD法により形成する。次に、フォト
リソグラフィー及び異方性ドライエッチング技術によ
り、それらの第1キャップ酸化膜11と多結晶シリコン
膜6を、フィールド領域(素子分離領域)とすべき領域
にのみ残す形状にパターニングする。次に、SiO2 膜
をCVD法により全面に形成した後、これを異方性ドラ
イエッチングして、上述した第1キャップ酸化膜11と
多結晶シリコン膜6のパターンの側壁に図示の如くサイ
ドウォール酸化膜を形成し、素子分離構造を完成させ
る。なお、このサイドウォール酸化膜を形成する時の異
方性ドライエッチングにより、フィールド領域で囲まれ
た素子形成領域の上の熱酸化膜4は除去される。
コン半導体基板1の所定領域にリン(P)をイオン注入
し、例えば、N2 雰囲気中で1000℃の高温熱処理を
行って、nウェル領域2を形成する。次に、シリコン半
導体基板1の全面に40〜60nm程度の膜厚の熱酸化
膜4を形成し、次いで、その上に、リンをドープした膜
厚150〜200nm程度の多結晶シリコン膜6をCV
D法により形成し、更に、その上に、第1キャップ酸化
膜11をやはりCVD法により形成する。次に、フォト
リソグラフィー及び異方性ドライエッチング技術によ
り、それらの第1キャップ酸化膜11と多結晶シリコン
膜6を、フィールド領域(素子分離領域)とすべき領域
にのみ残す形状にパターニングする。次に、SiO2 膜
をCVD法により全面に形成した後、これを異方性ドラ
イエッチングして、上述した第1キャップ酸化膜11と
多結晶シリコン膜6のパターンの側壁に図示の如くサイ
ドウォール酸化膜を形成し、素子分離構造を完成させ
る。なお、このサイドウォール酸化膜を形成する時の異
方性ドライエッチングにより、フィールド領域で囲まれ
た素子形成領域の上の熱酸化膜4は除去される。
【0021】次に、図1(b)に示すように、上述の素
子分離構造が形成されたフィールド領域により囲まれた
素子形成領域のシリコン半導体基板1の表面にゲート酸
化膜7を形成した後、その上に、左図の周辺回路領域に
おいてはトランジスタのゲート電極(不図示)となり、
右図のメモリセル領域においてはワード線となるn型多
結晶シリコン膜18を全面に形成し、更に、その上に第
2キャップ酸化膜12を形成する。そして、これらの第
2キャップ酸化膜12と多結晶シリコン膜18を所定形
状にパターニングした後、上述した素子分離構造の場合
と同様にして、その側壁にサイドウォール酸化膜を形成
する。なお、このサイドウォール酸化膜を形成する前
に、LDD構造トランジスタの低濃度拡散層を形成する
ためのイオン注入を行っても良い。
子分離構造が形成されたフィールド領域により囲まれた
素子形成領域のシリコン半導体基板1の表面にゲート酸
化膜7を形成した後、その上に、左図の周辺回路領域に
おいてはトランジスタのゲート電極(不図示)となり、
右図のメモリセル領域においてはワード線となるn型多
結晶シリコン膜18を全面に形成し、更に、その上に第
2キャップ酸化膜12を形成する。そして、これらの第
2キャップ酸化膜12と多結晶シリコン膜18を所定形
状にパターニングした後、上述した素子分離構造の場合
と同様にして、その側壁にサイドウォール酸化膜を形成
する。なお、このサイドウォール酸化膜を形成する前
に、LDD構造トランジスタの低濃度拡散層を形成する
ためのイオン注入を行っても良い。
【0022】次に、図1(c)に示すように、CVD法
によりノンドープの多結晶シリコン膜を全面に150n
m程度の膜厚に形成した後、この多結晶シリコン膜の所
定の領域にヒ素(As)をイオン注入し、他の領域にB
F2 をイオン注入する。しかる後、熱処理を行い、p型
多結晶シリコン層8とn型多結晶シリコン層9を夫々形
成するともに、これらのp型多結晶シリコン層8とn型
多結晶シリコン層9からの不純物の熱拡散によりシリコ
ン半導体基板1の表面領域にp型拡散層23とn型拡散
層24を夫々形成する。そして、これらのp型多結晶シ
リコン層8とn型多結晶シリコン層9を各個に分離すべ
くパターニングする。これらのp型多結晶シリコン層8
とn型多結晶シリコン層9は、シリコン半導体基板1内
の各拡散層からの引き出し電極を構成するもので、後に
形成するコンタクトホールのマスク合わせ余裕を緩和す
るためのものである。また、シリコン半導体基板1内の
各拡散層をこれらのp型多結晶シリコン層8とn型多結
晶シリコン層9からの不純物の熱拡散で形成することに
より、拡散層の浅接合化を達成する効果もある。
によりノンドープの多結晶シリコン膜を全面に150n
m程度の膜厚に形成した後、この多結晶シリコン膜の所
定の領域にヒ素(As)をイオン注入し、他の領域にB
F2 をイオン注入する。しかる後、熱処理を行い、p型
多結晶シリコン層8とn型多結晶シリコン層9を夫々形
成するともに、これらのp型多結晶シリコン層8とn型
多結晶シリコン層9からの不純物の熱拡散によりシリコ
ン半導体基板1の表面領域にp型拡散層23とn型拡散
層24を夫々形成する。そして、これらのp型多結晶シ
リコン層8とn型多結晶シリコン層9を各個に分離すべ
くパターニングする。これらのp型多結晶シリコン層8
とn型多結晶シリコン層9は、シリコン半導体基板1内
の各拡散層からの引き出し電極を構成するもので、後に
形成するコンタクトホールのマスク合わせ余裕を緩和す
るためのものである。また、シリコン半導体基板1内の
各拡散層をこれらのp型多結晶シリコン層8とn型多結
晶シリコン層9からの不純物の熱拡散で形成することに
より、拡散層の浅接合化を達成する効果もある。
【0023】次に、図1(d)に示すように、層間絶縁
膜16としてCVD法によりBPSG膜を全面に形成し
た後、これを850〜900℃の温度でリフロー処理し
てその表面を平坦化する。次いで、フォトリソグラフィ
ー及びドライエッチング技術により、図示の如く、メモ
リセル領域におけるアクセストランジスタの一方の拡散
層24に接続したn型多結晶シリコン層9の上の位置の
層間絶縁膜16にビットコンタクトとなる開孔100を
形成するとともに、周辺回路領域における所定のn型多
結晶シリコン層9の上の位置の層間絶縁膜16に開孔1
01を形成する。そして、リン(P)をドープした多結
晶シリコン膜を開孔100、101内を含む全面にCV
D法により形成し、更に、その上にWSi2 膜をCVD
法により形成し、これらの多結晶シリコン膜とWSi2
膜をパターニングして、メモリセル領域においてはビッ
ト線(データ線)を構成し、周辺回路領域においては所
定の配線を構成するポリサイド配線10を形成する。
膜16としてCVD法によりBPSG膜を全面に形成し
た後、これを850〜900℃の温度でリフロー処理し
てその表面を平坦化する。次いで、フォトリソグラフィ
ー及びドライエッチング技術により、図示の如く、メモ
リセル領域におけるアクセストランジスタの一方の拡散
層24に接続したn型多結晶シリコン層9の上の位置の
層間絶縁膜16にビットコンタクトとなる開孔100を
形成するとともに、周辺回路領域における所定のn型多
結晶シリコン層9の上の位置の層間絶縁膜16に開孔1
01を形成する。そして、リン(P)をドープした多結
晶シリコン膜を開孔100、101内を含む全面にCV
D法により形成し、更に、その上にWSi2 膜をCVD
法により形成し、これらの多結晶シリコン膜とWSi2
膜をパターニングして、メモリセル領域においてはビッ
ト線(データ線)を構成し、周辺回路領域においては所
定の配線を構成するポリサイド配線10を形成する。
【0024】次に、図2(a)に示すように、層間絶縁
膜16として全面に再度BPSG膜を形成し、リフロー
処理によりその表面を平坦化する。次いで、メモリセル
領域におけるアクセストランジスタの他方の拡散層24
に接続したn型多結晶シリコン層9の上の位置の層間絶
縁膜16にストレージコンタクトとなる開孔102を形
成するとともに、周辺回路領域における所定のp型多結
晶シリコン層8及びn型多結晶シリコン層9の上の位置
の層間絶縁膜16に開孔103を形成する。そして、
金、白金又はチタン酸ストロンチウムからなる金属膜を
開孔102、103内を含む全面にスパッタ法により形
成した後、メモリセル領域においてはこの金属膜をメモ
リセルキャパシタの下部電極(ストレージノード)13
の形状に、周辺回路領域においては所定の金属配線層1
3aの形状に加工する。本実施の形態では、周辺回路領
域における金属配線層13aは、pチャネルMOSトラ
ンジスタの一方の拡散層23に接続したp型多結晶シリ
コン層8とnチャネルMOSトランジスタの一方の拡散
層24に接続したn型多結晶シリコン層9とを互いに接
続するための金属配線、例えば、CMOSインバータの
入出力配線の一部として利用される。
膜16として全面に再度BPSG膜を形成し、リフロー
処理によりその表面を平坦化する。次いで、メモリセル
領域におけるアクセストランジスタの他方の拡散層24
に接続したn型多結晶シリコン層9の上の位置の層間絶
縁膜16にストレージコンタクトとなる開孔102を形
成するとともに、周辺回路領域における所定のp型多結
晶シリコン層8及びn型多結晶シリコン層9の上の位置
の層間絶縁膜16に開孔103を形成する。そして、
金、白金又はチタン酸ストロンチウムからなる金属膜を
開孔102、103内を含む全面にスパッタ法により形
成した後、メモリセル領域においてはこの金属膜をメモ
リセルキャパシタの下部電極(ストレージノード)13
の形状に、周辺回路領域においては所定の金属配線層1
3aの形状に加工する。本実施の形態では、周辺回路領
域における金属配線層13aは、pチャネルMOSトラ
ンジスタの一方の拡散層23に接続したp型多結晶シリ
コン層8とnチャネルMOSトランジスタの一方の拡散
層24に接続したn型多結晶シリコン層9とを互いに接
続するための金属配線、例えば、CMOSインバータの
入出力配線の一部として利用される。
【0025】次に、図2(b)に示すように、周辺回路
領域を不図示のフォトレジストで覆った状態で、メモリ
セル領域において、PZT薄膜によりメモリキャパシタ
のキャパシタ誘電体膜(容量絶縁膜)20を形成し、更
に、その上に、金、白金又はチタン酸ストロンチウムに
よりメモリキャパシタの上部電極(セルプレート)22
を形成する。
領域を不図示のフォトレジストで覆った状態で、メモリ
セル領域において、PZT薄膜によりメモリキャパシタ
のキャパシタ誘電体膜(容量絶縁膜)20を形成し、更
に、その上に、金、白金又はチタン酸ストロンチウムに
よりメモリキャパシタの上部電極(セルプレート)22
を形成する。
【0026】次に、図2(c)に示すように、層間絶縁
膜16として全面に再度BPSG膜を形成するが、特に
平坦化処理は行わない。そして、その層間絶縁膜16の
所定の位置にコンタクト用の開孔104を形成した後、
その開孔104内を含むパターンに、周辺回路領域にお
いて主要配線となり、メモリセル領域においてワード線
18の裏打ち配線となるAlを主成分としたアルミ配線
17を形成する。
膜16として全面に再度BPSG膜を形成するが、特に
平坦化処理は行わない。そして、その層間絶縁膜16の
所定の位置にコンタクト用の開孔104を形成した後、
その開孔104内を含むパターンに、周辺回路領域にお
いて主要配線となり、メモリセル領域においてワード線
18の裏打ち配線となるAlを主成分としたアルミ配線
17を形成する。
【0027】しかる後、図示は省略するが、保護膜等を
形成してDRAMを完成させる。
形成してDRAMを完成させる。
【0028】本実施の形態では、図2(c)に示すよう
に、周辺回路領域において、メモリセル領域のビット線
に対応するポリサイド配線10及びメモリセル領域のメ
モリキャパシタの下部電極13に対応する金属配線層1
3aを夫々設けているので、特に、アルミ配線17に関
し周辺回路領域とメモリセル領域との間の段差が軽減さ
れる。しかも、周辺回路領域において、アルミ配線17
は金属配線層13aに対しコンタクトをとれば良いの
で、それ程アスペクト比の高いコンタクトホールを形成
する必要がなくなり、この結果、周辺回路領域において
もアルミ配線17を比較的高い階層位置に形成すること
ができる。
に、周辺回路領域において、メモリセル領域のビット線
に対応するポリサイド配線10及びメモリセル領域のメ
モリキャパシタの下部電極13に対応する金属配線層1
3aを夫々設けているので、特に、アルミ配線17に関
し周辺回路領域とメモリセル領域との間の段差が軽減さ
れる。しかも、周辺回路領域において、アルミ配線17
は金属配線層13aに対しコンタクトをとれば良いの
で、それ程アスペクト比の高いコンタクトホールを形成
する必要がなくなり、この結果、周辺回路領域において
もアルミ配線17を比較的高い階層位置に形成すること
ができる。
【0029】仮に、周辺回路領域において、シリコン半
導体基板1に形成された拡散層に対しアルミ配線17を
コンタクトさせる必要がある場合には、例えば、図3に
示すように、シリコン半導体基板1内の例えばn型拡散
層24に接続したn型多結晶シリコン層9の上に、メモ
リセル領域のメモリキャパシタの下部電極13と同じ材
料で、金属配線層13aと同時に、金属パッド層13b
を形成し、この金属パッド層13bに対しアルミ配線1
7をコンタクトさせるようにすれば、やはりアスペクト
比の高いコンタクトホールを形成する必要はなくなる。
導体基板1に形成された拡散層に対しアルミ配線17を
コンタクトさせる必要がある場合には、例えば、図3に
示すように、シリコン半導体基板1内の例えばn型拡散
層24に接続したn型多結晶シリコン層9の上に、メモ
リセル領域のメモリキャパシタの下部電極13と同じ材
料で、金属配線層13aと同時に、金属パッド層13b
を形成し、この金属パッド層13bに対しアルミ配線1
7をコンタクトさせるようにすれば、やはりアスペクト
比の高いコンタクトホールを形成する必要はなくなる。
【0030】なお、この金属パッド層13bと同様の構
成は、メモリセル領域におけるワード線18とその裏打
ち配線であるアルミ配線17との間にも適用することが
できる。
成は、メモリセル領域におけるワード線18とその裏打
ち配線であるアルミ配線17との間にも適用することが
できる。
【0031】次に、図4を参照して、本発明の第2の実
施の形態を説明する。
施の形態を説明する。
【0032】この第2の実施の形態においては、図4
(a)に示すように、上述した第1の実施の形態の図1
(d)の工程の後、その第1の実施の形態の場合と同様
に、層間絶縁膜16として全面にBPSG膜を形成し、
リフロー処理によりその表面を平坦化する。そして、や
はり第1の実施の形態の場合と同様に、メモリセル領域
においてストレージコンタクトとなる開孔102を形成
するとともに、周辺回路領域において所定のp型多結晶
シリコン層8及びn型多結晶シリコン層9に対するコン
タクトホールとなる開孔103を形成する。
(a)に示すように、上述した第1の実施の形態の図1
(d)の工程の後、その第1の実施の形態の場合と同様
に、層間絶縁膜16として全面にBPSG膜を形成し、
リフロー処理によりその表面を平坦化する。そして、や
はり第1の実施の形態の場合と同様に、メモリセル領域
においてストレージコンタクトとなる開孔102を形成
するとともに、周辺回路領域において所定のp型多結晶
シリコン層8及びn型多結晶シリコン層9に対するコン
タクトホールとなる開孔103を形成する。
【0033】次に、この第2の実施の形態では、Ti
膜、TiN膜或いはそれらの積層膜からなるバリアメタ
ル層19を開孔102、103内を含む全面に形成した
後、その上にn型多結晶シリコン膜21を形成する。そ
して、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによ
り、n型多結晶シリコン膜21及びバリアメタル層19
を、メモリセル領域においてはメモリセルキャパシタの
下部電極113の形状に、周辺回路領域においては所定
の配線層113aの形状に加工する。本実施の形態で
は、n型多結晶シリコン膜21の下に、そのn型多結晶
シリコン膜の形成温度(高々550〜600℃程度)に
耐え得るバリアメタル層19を設けることにより、配線
層113aをp型多結晶シリコン層8とn型多結晶シリ
コン層9との両方にコンタクトさせることができる。
膜、TiN膜或いはそれらの積層膜からなるバリアメタ
ル層19を開孔102、103内を含む全面に形成した
後、その上にn型多結晶シリコン膜21を形成する。そ
して、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによ
り、n型多結晶シリコン膜21及びバリアメタル層19
を、メモリセル領域においてはメモリセルキャパシタの
下部電極113の形状に、周辺回路領域においては所定
の配線層113aの形状に加工する。本実施の形態で
は、n型多結晶シリコン膜21の下に、そのn型多結晶
シリコン膜の形成温度(高々550〜600℃程度)に
耐え得るバリアメタル層19を設けることにより、配線
層113aをp型多結晶シリコン層8とn型多結晶シリ
コン層9との両方にコンタクトさせることができる。
【0034】次に、図4(b)に示すように、周辺回路
領域を不図示のフォトレジストで覆った状態で、メモリ
セル領域において、Ta2 O5 薄膜によりメモリキャパ
シタのキャパシタ誘電体膜120を形成し、更に、その
上に、n型多結晶シリコン膜からなるメモリキャパシタ
の上部電極122を形成する。
領域を不図示のフォトレジストで覆った状態で、メモリ
セル領域において、Ta2 O5 薄膜によりメモリキャパ
シタのキャパシタ誘電体膜120を形成し、更に、その
上に、n型多結晶シリコン膜からなるメモリキャパシタ
の上部電極122を形成する。
【0035】以降は、上述した第1の実施の形態の場合
と同様、図4(d)に示すように、層間絶縁膜16とし
て全面に再度BPSG膜を形成し、その層間絶縁膜16
の所定の位置にコンタクト用の開孔104を形成した
後、その開孔104内を含むパターンにアルミ配線17
を形成する。そして、この後、保護膜(不図示)等を形
成してDRAMを完成させる。
と同様、図4(d)に示すように、層間絶縁膜16とし
て全面に再度BPSG膜を形成し、その層間絶縁膜16
の所定の位置にコンタクト用の開孔104を形成した
後、その開孔104内を含むパターンにアルミ配線17
を形成する。そして、この後、保護膜(不図示)等を形
成してDRAMを完成させる。
【0036】この第2の実施の形態においても、上述し
た第1の実施の形態と実質的に同じ効果を得ることがで
きる。
た第1の実施の形態と実質的に同じ効果を得ることがで
きる。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、例えば、DRAMのC
MOS構造の周辺回路領域において主要配線として利用
されるメタル配線に関してもメモリセル領域と周辺回路
領域との間の段差を軽減することができ、その結果、メ
タル配線のフォトリソグラフィー工程における焦点深度
マージンに関する問題を解決することができる。そし
て、特に周辺回路領域における多層配線化を促進するこ
とができるので、チップサイズの縮小化を実現すること
ができる。
MOS構造の周辺回路領域において主要配線として利用
されるメタル配線に関してもメモリセル領域と周辺回路
領域との間の段差を軽減することができ、その結果、メ
タル配線のフォトリソグラフィー工程における焦点深度
マージンに関する問題を解決することができる。そし
て、特に周辺回路領域における多層配線化を促進するこ
とができるので、チップサイズの縮小化を実現すること
ができる。
【0038】また、本発明は、メモリキャパシタのキャ
パシタ誘電体膜にPZTやTa2 O5 のような高誘電体
薄膜を用いてメモリ容量を増大させるようにしたDRA
M等において特に効果を発揮する。
パシタ誘電体膜にPZTやTa2 O5 のような高誘電体
薄膜を用いてメモリ容量を増大させるようにしたDRA
M等において特に効果を発揮する。
【図1】本発明の第1の実施の形態によるDRAMの製
造方法を工程順に示す断面図である。
造方法を工程順に示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態によるDRAMの製
造方法を工程順に示す断面図である。
造方法を工程順に示す断面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態によるDRAMの他
の部分の構成を示す断面図である。
の部分の構成を示す断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態によるDRAMの製
造方法を工程順に示す断面図である。
造方法を工程順に示す断面図である。
1 p型シリコン半導体基板 2 nウェル 8 p型多結晶シリコン層 9 n型多結晶シリコン層 10 ポリサイド配線(ビット線) 13、113 キャパシタ下部電極 13a 金属配線層 13b 金属パッド 17 アルミ配線 18 多結晶シリコン膜(ワード線) 19 バリアメタル層 20、120 キャパシタ誘電体膜 21 n型多結晶シリコン膜 22、122 キャパシタ上部電極 23 p型拡散層 24 n型拡散層 100 開孔(ビットコンタクト) 102 開孔(ストレージコンタクト) 113a 配線層
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体基板上のメモリセル領域に形成さ
れたアクセストランジスタと、 前記アクセストランジスタの一方の拡散層に電気的に接
続されたビット線と、 前記アクセストランジスタの他方の拡散層に電気的に接
続された下部電極を備え前記ビット線よりも上層に形成
されたメモリキャパシタと、 前記半導体基板上の前記メモリセル領域とは異なる周辺
回路領域において、前記メモリセル領域における前記ビ
ット線と同一の階層位置に前記ビット線と同一の材料に
より形成された第1の配線層と、 前記周辺回路領域において、前記メモリセル領域におけ
る前記メモリキャパシタの前記下部電極と同一の階層位
置に前記下部電極と同一の材料により形成された第2の
配線層とを有することを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】 前記メモリキャパシタのキャパシタ誘電
体膜がPb(Zr−Ti)O3 からなり、前記メモリキ
ャパシタの前記下部電極及び前記第2の配線層が、金、
白金及びチタン酸ストロンチウムからなる群より選ばれ
た少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1に
記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】 前記メモリキャパシタのキャパシタ誘電
体膜がTa2 O5 からなり、前記メモリキャパシタの前
記下部電極及び前記第2の配線層が、バリアメタル層及
びその上の多結晶シリコン層を備えた少なくとも2層構
造の膜からなることを特徴とする請求項1に記載の半導
体記憶装置。 - 【請求項4】 前記バリアメタル層が、Ti膜、TiN
膜及びTi膜とTiN膜の積層膜からなる群より選ばれ
た1種からなることを特徴とする請求項3に記載の半導
体記憶装置。 - 【請求項5】 前記第2の配線層が、前記周辺回路領域
に形成された第1及び第2の半導体素子を互いに接続す
る配線層を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれ
か1項に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項6】 前記第1の半導体素子がpチャネルMO
SFETであり、前記第2の半導体素子がnチャネルM
OSFETであることを特徴とする請求項5に記載の半
導体記憶装置。 - 【請求項7】 前記メモリセル領域において前記メモリ
セルキャパシタよりも上層に形成された第3の配線層
と、前記周辺回路領域において、前記メモリセル領域に
おける前記第3の配線層と実質的に同一の階層位置に前
記第3の配線層と同一の材料により形成された第4の配
線層とを有し、前記第4の配線層が所定の位置で前記第
2の配線層に電気的に接続していることを特徴とする請
求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項8】 トランジスタとキャパシタとを有するメ
モリセルを備えた半導体記憶装置の製造方法において、 半導体基板上の前記メモリセルが形成されるメモリセル
領域にトランジスタ構造を形成するとともに、前記半導
体基板上の前記メモリセル領域とは異なる周辺回路領域
に第1及び第2の半導体素子を夫々形成する工程と、 前記メモリセル領域及び前記周辺回路領域の全面に第1
の層間絶縁膜を形成する工程と、 前記メモリセル領域における前記第1の層間絶縁膜にビ
ットコンタクトとなる第1の開孔を形成する工程と、 前記第1の開孔の内部を含む前記第1の層間絶縁膜上の
全面に第1の導電膜を形成した後、前記第1の導電膜
を、前記メモリセル領域においてはビット線の形状に、
前記周辺回路領域においては所定の配線形状に夫々加工
する工程と、 前記メモリセル領域及び前記周辺回路領域の全面に第2
の層間絶縁膜を形成する工程と、 前記メモリセル領域における前記第1及び第2の層間絶
縁膜にストレージコンタクトとなる第2の開孔を形成す
るとともに、前記周辺回路領域における前記第1及び第
2の層間絶縁膜に少なくとも前記第1及び第2の半導体
素子に対するコンタクトホールとなる第3の開孔を形成
する工程と、 前記第2及び第3の開孔の内部を含む前記第2の層間絶
縁膜上の全面に第2の導電膜を形成した後、前記第2の
導電膜を、前記メモリセル領域においてはキャパシタの
下部電極の形状に、前記周辺回路領域においては前記第
1及び第2の半導体素子を互いに電気的に接続する配線
を含む所定の配線形状に夫々加工する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。 - 【請求項9】 少なくとも前記メモリセル領域におい
て、前記第2の導電膜をキャパシタの下部電極の形状に
加工した後、その上にキャパシタ誘電体膜を形成し、更
に、その上にキャパシタの上部電極を形成する工程を更
に有することを特徴とする請求項8に記載の半導体記憶
装置の製造方法。 - 【請求項10】 前記第2の導電膜として、バリアメタ
ル層を含む2層構造の膜を形成することを特徴とする請
求項8又は9に記載の半導体記憶装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8271648A JPH1098166A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 半導体記憶装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8271648A JPH1098166A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 半導体記憶装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1098166A true JPH1098166A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=17502979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8271648A Withdrawn JPH1098166A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 半導体記憶装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1098166A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000019526A1 (de) * | 1998-09-30 | 2000-04-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiter-speicherzelle und verfahren zur herstellung derselben |
| EP1146556A1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-10-17 | Lucent Technologies Inc. | A process for fabricating an integrated ciruit that has embedded dram and logic devices |
| WO2001099160A3 (en) * | 2000-06-20 | 2002-10-17 | Infineon Technologies Corp | Reduction of topography between support regions and array regions of memory devices |
| KR100564422B1 (ko) * | 1999-04-22 | 2006-03-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | Mml반도체소자의 디커플링 커패시터 및 그 형성방법 |
| JP2011082223A (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-21 | Renesas Electronics Corp | 半導体集積回路装置 |
| CN112117323A (zh) * | 2019-06-21 | 2020-12-22 | 三星电子株式会社 | 半导体器件及半导体器件的制造方法 |
-
1996
- 1996-09-20 JP JP8271648A patent/JPH1098166A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000019526A1 (de) * | 1998-09-30 | 2000-04-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiter-speicherzelle und verfahren zur herstellung derselben |
| KR100564422B1 (ko) * | 1999-04-22 | 2006-03-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | Mml반도체소자의 디커플링 커패시터 및 그 형성방법 |
| EP1146556A1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-10-17 | Lucent Technologies Inc. | A process for fabricating an integrated ciruit that has embedded dram and logic devices |
| WO2001099160A3 (en) * | 2000-06-20 | 2002-10-17 | Infineon Technologies Corp | Reduction of topography between support regions and array regions of memory devices |
| JP2011082223A (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-21 | Renesas Electronics Corp | 半導体集積回路装置 |
| CN112117323A (zh) * | 2019-06-21 | 2020-12-22 | 三星电子株式会社 | 半导体器件及半导体器件的制造方法 |
| CN112117323B (zh) * | 2019-06-21 | 2024-06-11 | 三星电子株式会社 | 半导体器件及半导体器件的制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031202 |