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JP3079534B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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Publication number
JP3079534B2
JP3079534B2 JP02009105A JP910590A JP3079534B2 JP 3079534 B2 JP3079534 B2 JP 3079534B2 JP 02009105 A JP02009105 A JP 02009105A JP 910590 A JP910590 A JP 910590A JP 3079534 B2 JP3079534 B2 JP 3079534B2
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JP
Japan
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mos transistor
memory cell
peripheral circuit
gate electrode
source
Prior art date
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政彦 伊藤
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Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体メモリ装置に関し、特に高集積度の
DRAM等において周辺回路部のMOSトランジスのチャンネ
ル長を短縮化することが可能な半導体メモリ装置に関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a highly integrated semiconductor memory device.
The present invention relates to a semiconductor memory device capable of shortening a channel length of a MOS transistor in a peripheral circuit section in a DRAM or the like.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明のメモリ装置は、メモリセル部と周辺回路部に
それぞれMOSトランジスタを有するメモリ装置におい
て、上記メモリセル部のMOSトランジスタのゲート電極
を形成した後、上記周辺回路部のMOSトランジスタのゲ
ート電極を形成し、その周辺回路部のMOSトランジスタ
のソース・ドレイン領域をその上部のゲート電極と自己
整合的に形成することにより、熱処理による上記周辺回
路部のMOSトランジスタのソース・ドレイン領域の拡散
を防止し、周辺回路部のMOSトランジスタのチャンネル
長の短縮化を行って、メモリ装置の高集積化及び高速化
を図るものである。
In the memory device of the present invention, in a memory device having a MOS transistor in each of a memory cell portion and a peripheral circuit portion, after forming a gate electrode of the MOS transistor in the memory cell portion, a gate electrode of the MOS transistor in the peripheral circuit portion is formed. By forming the source and drain regions of the MOS transistor in the peripheral circuit portion in a self-aligned manner with the gate electrode on the upper portion, diffusion of the source and drain region of the MOS transistor in the peripheral circuit portion due to heat treatment is prevented. Another object of the present invention is to reduce the channel length of a MOS transistor in a peripheral circuit section to achieve high integration and high speed of a memory device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

DRAM等のメモリセル部と周辺回路部にそれぞれMOSト
ランジスタを有する半導体メモリ装置において、その半
導体メモリ装置の高集積化に伴い、セル面積の縮小化と
同時にメモリセル部ではメモリ容量の増大化が図られて
いる。メモリ容量の増大化の方法として、メモリ容量が
3次元に積層された所謂スタック型が知られている。
In a semiconductor memory device having a MOS transistor in each of a memory cell portion and a peripheral circuit portion of a DRAM or the like, as the integration of the semiconductor memory device increases, the cell area decreases and the memory capacity in the memory cell portion increases. Have been. As a method of increasing the memory capacity, a so-called stack type in which the memory capacity is three-dimensionally stacked is known.

第4図は従来のスタック型のメモリセルを有するDRAM
の一例の断面図である。第4図に示すように、DRAMはメ
モリセル部と周辺回路部にそれぞれMOSトランジスタを
有する。メモリセル部のMOSトランジスタはシリコン基
板50上の素子分離領域51によって互いに分離され、シリ
コン基板50上にゲート酸化膜52を介して形成されるゲー
ト電極53によりオン,オフが制御される。このゲート電
極53は第1層目のポリシリコン層からなる。上記MOSト
ランジスタのソース・ドレイン領域54の一方は層間絶縁
膜55の開口部を介して蓄積ノードとして機能する第2層
目のポリシリコン層56と接続される。この第2層目のポ
リシリコン層56と、この第2層目のポリシリコン層56を
覆って形成される絶縁膜57と、その絶縁膜57上のセルプ
レートである第3層目のポリシリコン層58との間に容量
が形成される。また、上記MOSトランジスタのソース・
ドレイン領域54の他方は層間絶縁膜55の開口部を介して
アルミニウム配線層60に接続される。このアルミニウム
配線層60は第3層目のポリシリコン層58を覆って層間絶
縁膜55上にも延在する層間絶縁膜59上に形成される。
FIG. 4 shows a conventional DRAM having a stacked memory cell.
It is sectional drawing of an example. As shown in FIG. 4, the DRAM has MOS transistors in the memory cell section and the peripheral circuit section, respectively. The MOS transistors in the memory cell section are separated from each other by an element isolation region 51 on a silicon substrate 50, and are turned on and off by a gate electrode 53 formed on the silicon substrate 50 via a gate oxide film 52. This gate electrode 53 is made of a first polysilicon layer. One of the source / drain regions 54 of the MOS transistor is connected to a second polysilicon layer 56 functioning as a storage node via an opening in the interlayer insulating film 55. The second polysilicon layer 56, an insulating film 57 formed to cover the second polysilicon layer 56, and a third polysilicon layer serving as a cell plate on the insulating film 57. A capacitor is formed between the capacitor and the layer 58. Also, the source of the MOS transistor
The other of drain region 54 is connected to aluminum wiring layer 60 through an opening in interlayer insulating film 55. The aluminum wiring layer 60 is formed on an interlayer insulating film 59 that extends over the interlayer insulating film 55 so as to cover the third polysilicon layer 58.

一方、周辺回路部では、シリコン基板50表面の素子分
離領域51に囲まれた領域にソース・ドレイン領域64が互
いに離間して形成される。このソース・ドレイン領域64
の間のチャンネル形成領域上にゲート酸化膜52を介して
ゲート電極63が形成される。このゲート電極63はゲート
電極53と同時にパターニングされ、上記第1層目のポリ
シリコン層からなる。このゲート電極63を覆って素子分
離領域51上に延在する層間絶縁膜55が形成される。この
層間絶縁膜55はソース・ドレイン領域64上で開口部を有
しており、層間絶縁膜55上にはその開口部を介してソー
ス・ドレイン領域64と接続される配線層65が形成され
る。
On the other hand, in the peripheral circuit portion, source / drain regions 64 are formed in a region surrounded by the element isolation region 51 on the surface of the silicon substrate 50 so as to be separated from each other. This source / drain region 64
A gate electrode 63 is formed on the channel forming region between the gate electrodes via a gate oxide film 52. The gate electrode 63 is patterned at the same time as the gate electrode 53, and is made of the first polysilicon layer. An interlayer insulating film 55 extending over element isolation region 51 covering gate electrode 63 is formed. The interlayer insulating film 55 has an opening on the source / drain region 64, and a wiring layer 65 connected to the source / drain region 64 via the opening is formed on the interlayer insulating film 55. .

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述のような従来のスタック型のメモリセルを有する
DRAMでは、周辺回路部のMOSトランジスタのゲート電極6
3やソース・ドレイン領域64等はメモリセル部のMOSトラ
ンジスタのゲート電極53やソース・ドレイン領域54等と
同じ工程で形成される。即ち、第1層目のポリシリコン
層によりゲート電極53,63を形成した後、これらのゲー
ト電極53,63をマスクとしてイオン注入を行い、自己整
合的にソース・ドレイン領域54,64を形成する。
Has a conventional stack-type memory cell as described above
In DRAM, the gate electrode 6 of the MOS transistor in the peripheral circuit section
3 and the source / drain regions 64 are formed in the same process as the gate electrode 53 and the source / drain regions 54 of the MOS transistor in the memory cell portion. That is, after the gate electrodes 53 and 63 are formed by the first polysilicon layer, ion implantation is performed using the gate electrodes 53 and 63 as a mask to form the source / drain regions 54 and 64 in a self-aligned manner. .

ところが、このような半導体メモリ装置では、ソース
・ドレイン領域54,64を形成した後の工程で、熱処理が
施されるため、その熱処理により周辺回路部のMOSトラ
ンジスタのソース・ドレイン領域64の不純物が拡散す
る。その結果、周辺回路部のMOSトランジスタのチャン
ネル長が短くなり、短チャンネル効果によって閾値がく
るってしまう等の問題が起こる。
However, in such a semiconductor memory device, a heat treatment is performed in a process after the formation of the source / drain regions 54 and 64, so that the impurities in the source / drain regions 64 of the MOS transistor in the peripheral circuit portion are subjected to the heat treatment. Spread. As a result, the channel length of the MOS transistor in the peripheral circuit section is shortened, and the short channel effect causes a problem such as an increase in the threshold value.

このような問題を防止するために、従来のDRAM等の半
導体メモリ装置では、予め周辺回路部のMOSトランジス
タのチャンネル長を長くとる必要があり、チャンネル長
の縮小化に限界があった。従って、半導体メモリ装置の
高集積化や高速化が困難とされていた。
In order to prevent such a problem, in a conventional semiconductor memory device such as a DRAM, it is necessary to increase the channel length of a MOS transistor in a peripheral circuit portion in advance, and there is a limit in reducing the channel length. Therefore, it has been difficult to achieve high integration and high speed of the semiconductor memory device.

そこで、本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案さ
れたものであって、周辺回路部のMOSトランジスタのチ
ャンネル長の短縮化を行い、メモリ装置の高集積化及び
高速化を図ることを目的とする。
Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and has as its object to reduce the channel length of a MOS transistor in a peripheral circuit portion and to achieve high integration and high speed of a memory device. And

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明に係る半導体メモリ装置は、上述した課題を解
決すべく、メモリセル部と周辺回路部にそれぞれMOSト
ランジスタを有する半導体メモリ装置において、メモリ
セル部には、MOSトランジスタが形成されるとともに、
このMOSトランジスタのソース又はドレイン上にソース
又はドレインに接続された容量が形成され、周辺回路部
のMOSトランジスタのゲート電極は、基板上に、メモリ
セル部の容量を構成する上層の導電層と下層の導電層と
の間に形成される酸化膜、窒化膜、酸化膜の順で積層さ
れた絶縁層を介して形成されるとともに、メモリセル部
の容量を構成する上層の導電層により形成され、周辺回
路部のMOSトランジスタのソース・ドレイン領域は、メ
モリセル部のMOSトランジスタのソース・ドレイン領域
が形成された後にイオン注入により周辺回路部のMOSト
ランジスタのゲート電極に自己整合的に形成されたもの
である。
In order to solve the above-described problems, a semiconductor memory device according to the present invention includes, in a semiconductor memory device having a MOS transistor in each of a memory cell portion and a peripheral circuit portion, wherein a MOS transistor is formed in the memory cell portion,
A capacitor connected to the source or the drain is formed on the source or the drain of the MOS transistor, and the gate electrode of the MOS transistor in the peripheral circuit portion is formed on the substrate by an upper conductive layer and a lower layer constituting the capacity of the memory cell portion. An oxide film, a nitride film, and an oxide film formed between the conductive layers are formed through an insulating layer that is stacked in the order of the oxide film, and formed by an upper conductive layer that constitutes a capacity of the memory cell portion. The source / drain region of the MOS transistor in the peripheral circuit portion is formed in a self-aligned manner with the gate electrode of the MOS transistor in the peripheral circuit portion by ion implantation after the source / drain region of the MOS transistor in the memory cell portion is formed. It is.

〔作用〕[Action]

本発明に係る半導体メモリ装置は、周辺回路部のMOS
トランジスタのゲート電極がメモリセル部に設けられる
MOSトランジスタのソース又はドレイン上に上記ソース
又はドレインに接続された容量を構成する上層の導電層
により形成されるので、周辺回路部のMOSトランジスタ
は、メモリセル部のMOSトランジスタを形成した後に形
成される。周辺回路部のMOSトランジスタのソース・ド
レイン領域も、メモリセル部のMOSトランジスタのソー
ス・ドレイン領域が形成された後にイオン注入により周
辺回路部のMOSトランジスタのゲート電極に自己整合的
に形成される。また、周辺回路部のゲート電極は、メモ
リセル部の容量を構成する上層の導電層と下層の導電層
との間に形成される絶縁膜を介して基板上に形成され
る。この絶縁膜は、基板上に酸化膜、窒化膜、酸化膜の
順に積層して形成されることで、ホットキャリア効果に
よるデバイス特性の劣化を防止する。
The semiconductor memory device according to the present invention has a
The gate electrode of the transistor is provided in the memory cell portion
Since the MOS transistor in the peripheral circuit portion is formed after forming the MOS transistor in the memory cell portion, the MOS transistor is formed over the source or drain of the MOS transistor by forming an upper conductive layer constituting a capacitor connected to the source or drain. You. The source / drain regions of the MOS transistor in the peripheral circuit are also formed in a self-aligned manner with the gate electrode of the MOS transistor in the peripheral circuit by ion implantation after the source / drain regions of the MOS transistor in the memory cell are formed. Further, the gate electrode of the peripheral circuit portion is formed on the substrate via an insulating film formed between an upper conductive layer and a lower conductive layer constituting the capacitance of the memory cell portion. The insulating film is formed on the substrate by stacking an oxide film, a nitride film, and an oxide film in this order, thereby preventing deterioration of device characteristics due to a hot carrier effect.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明す
る。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例はスタック型のメモリセルを有するDRAMにお
いて第1層目のポリシリコン層によりメモリセル部のMO
Sトランジスタのゲート電極を形成し、メモリセル部の
セルプレートと周辺回路部のMOSトランジスタのゲート
電極を第3層目のポリシリコン層を用いて同時に形成す
る例である。
In the present embodiment, in a DRAM having a stack type memory cell, the MO of the memory cell portion is controlled by the first polysilicon layer.
In this example, a gate electrode of an S transistor is formed, and a cell plate of a memory cell portion and a gate electrode of a MOS transistor of a peripheral circuit portion are simultaneously formed using a third polysilicon layer.

先ず、本実施例の半導体メモリ装置の構造を第1図を
参照しながら説明する。
First, the structure of the semiconductor memory device of this embodiment will be described with reference to FIG.

メモリセル部では、p型のシリコン基板1の表面に素
子分離領域2が形成される。シリコン基板1上に形成さ
れるゲート酸化膜3上及び上記素子分離領域2上に互い
に所定の間隔を空けるパターンで第1層目のポリシリコ
ン層からなるゲート電極4が形成される。このゲート電
極4によりメモリセル部のMOSトランジスタがオン,オ
フが制御される。また、シリコン基板1の表面には上記
MOSトランジスタのソース・ドレイン領域であるn+型の
不純物領域5が形成される。この不純物領域5の一方は
層間絶縁膜6の開口部を介して第2層目のポリシリコン
層7に接続される。この第2層目のポリシリコン層7は
隣接するゲート電極4の間の層間絶縁膜6上に延在し、
蓄積ノードとして機能する。この第2層目のポリシリコ
ン層7を覆ってONO構造(酸化膜/窒化膜/酸化膜の積
層構造)を有する絶縁膜8が形成され、この絶縁膜8上
に同じパターンで第3層目のポリシリコン層9が積層さ
れる。この第3層目のポリシリコン層9はセルプレート
として機能し、上記第2層目のポリシリコン層7との間
に容量が形成される。この容量は層間絶縁膜6の段差を
利用して3次元的に設けられ、第2層目のポリシリコン
層7の上面と側壁に容量が形成されるので、大きなメモ
リ容量が得られる。この第3層目のポリシリコン層9及
び絶縁膜8の側壁にはシリコン酸化膜等からなるサイド
ウォール膜11が形成される。上記第3層目のポリシリコ
ン層9を含む全面には上記MOSトランジスタの他方の不
純物領域5上で開口部17を有する層間絶縁膜12が形成さ
れる。この層間絶縁膜12上にアルミニウム層等によりビ
ット線である配線層10が形成される。この配線層10は上
記層間絶縁膜12の開口部17で不純物領域5の他方と接続
される。第2層目のポリシリコン層7に蓄積された電荷
は、上記MOSトランジスタがオンとなった時に、不純物
領域5を介してこの配線層10に読み出される。
In the memory cell section, an element isolation region 2 is formed on the surface of a p-type silicon substrate 1. A gate electrode 4 made of a first polysilicon layer is formed on the gate oxide film 3 formed on the silicon substrate 1 and on the device isolation region 2 in a pattern having a predetermined space therebetween. The gate electrode 4 controls ON / OFF of the MOS transistor in the memory cell section. The surface of the silicon substrate 1 is
An n + -type impurity region 5 which is a source / drain region of the MOS transistor is formed. One of the impurity regions 5 is connected to the second polysilicon layer 7 through the opening of the interlayer insulating film 6. The second polysilicon layer 7 extends on the interlayer insulating film 6 between the adjacent gate electrodes 4,
Functions as a storage node. An insulating film 8 having an ONO structure (a stacked structure of an oxide film / nitride film / oxide film) is formed to cover the second polysilicon layer 7, and a third layer of the same pattern is formed on the insulating film 8 in the same pattern. Polysilicon layer 9 is laminated. The third polysilicon layer 9 functions as a cell plate, and a capacitance is formed between the third polysilicon layer 9 and the second polysilicon layer 7. This capacitance is provided three-dimensionally by utilizing the step of the interlayer insulating film 6, and the capacitance is formed on the upper surface and the side wall of the second polysilicon layer 7, so that a large memory capacitance can be obtained. A sidewall film 11 made of a silicon oxide film or the like is formed on side walls of the third polysilicon layer 9 and the insulating film 8. An interlayer insulating film 12 having an opening 17 on the other impurity region 5 of the MOS transistor is formed on the entire surface including the third polysilicon layer 9. On this interlayer insulating film 12, a wiring layer 10 as a bit line is formed by an aluminum layer or the like. This wiring layer 10 is connected to the other of impurity regions 5 at opening 17 of interlayer insulating film 12. The charge accumulated in the second polysilicon layer 7 is read out to the wiring layer 10 via the impurity region 5 when the MOS transistor is turned on.

一方、周辺回路部では、シリコン基板1の表面の素子
分離領域2に囲まれた領域上にはゲート酸化膜として機
能する絶縁膜8が形成される。この絶縁膜8はONO構造
を有しているので、ホットキャリア効果によるデバイス
の特性劣化が防止される。
On the other hand, in the peripheral circuit portion, an insulating film 8 functioning as a gate oxide film is formed on a region surrounded by the element isolation region 2 on the surface of the silicon substrate 1. Since the insulating film 8 has an ONO structure, deterioration of device characteristics due to the hot carrier effect is prevented.

この絶縁膜8上に周辺回路部のMOSトランジスタのゲ
ート電極14が形成され、その側壁にはシリコン酸化膜等
からなるサイドウォール膜11が設けられる。上記ゲート
電極14はメモリセル部に設けられる容量のセルプレート
と同様に第3層目のポリシリコン層からなる。即ち、ゲ
ート電極14はメモリセル部のMOSトランジスタのゲート
電極4よりも上層とされ、メモリセル部のMOSトランジ
スタの形成工程が完了した後に形成される。
A gate electrode 14 of a MOS transistor in a peripheral circuit portion is formed on the insulating film 8, and a side wall film 11 made of a silicon oxide film or the like is provided on a side wall thereof. The gate electrode 14 is formed of a third polysilicon layer, similarly to the cell plate of the capacitor provided in the memory cell portion. That is, the gate electrode 14 is formed above the gate electrode 4 of the MOS transistor in the memory cell section, and is formed after the step of forming the MOS transistor in the memory cell section is completed.

このようなゲート電極14と自己整合的に形成されるn-
型の不純物領域15がシリコン基板1の表面に設けられ
る。この不純物領域15はゲート電極14をマスクとしてイ
オン注入により形成される。ゲート電極14がメモリセル
部のMOSトランジスタの形成工程が完了した後に形成さ
れるので、メモリセル部のMOSトランジスタが形成され
た後の熱処理を不純物領域15が経る回数が少なくなり、
熱処理による不純物領域15の拡がりが抑えられる。故
に、このMOSトランジスタのチャンネル長を短縮化し、
メモリ装置の高集積化及び高速化を図ることが可能とな
る。
N formed in such a manner as to be self-aligned with the gate electrode 14.
A mold impurity region 15 is provided on the surface of silicon substrate 1. This impurity region 15 is formed by ion implantation using the gate electrode 14 as a mask. Since the gate electrode 14 is formed after the process of forming the MOS transistor in the memory cell portion is completed, the number of times the impurity region 15 undergoes heat treatment after the MOS transistor in the memory cell portion is formed,
The expansion of the impurity region 15 due to the heat treatment is suppressed. Therefore, the channel length of this MOS transistor is shortened,
High integration and high speed of the memory device can be achieved.

また、シリコン基板1の表面には上記サイドウォール
膜11と自己整合的にn+型の不純物領域16が形成される。
このように、周辺回路部のMOSトランジスタはLDD構造を
有しており、ドレインの電界の集中を緩和できる。
An n + -type impurity region 16 is formed on the surface of the silicon substrate 1 in a self-aligned manner with the sidewall film 11.
As described above, the MOS transistor in the peripheral circuit section has the LDD structure, so that the concentration of the electric field at the drain can be reduced.

上記ゲート電極14を覆って素子分離領域2上に延在す
る層間絶縁膜12が形成される。この層間絶縁膜12は不純
物領域16上で開口部を有する。この層間絶縁膜12の開口
部を介して不純物領域16と接続される配線層20が形成さ
れる。
An interlayer insulating film 12 extending over element isolation region 2 covering gate electrode 14 is formed. This interlayer insulating film 12 has an opening on impurity region 16. Wiring layer 20 connected to impurity region 16 through the opening of interlayer insulating film 12 is formed.

ここで、本実施例の半導体メモリ装置の製造方法を説
明する。
Here, a method for manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment will be described.

第2図(a)に示すように、p型のシリコン基板21上
にLOCOS法等により素子分離領域22を形成し、この素子
分離領域22と選択的にゲート酸化膜23を形成する。
As shown in FIG. 2A, an element isolation region 22 is formed on a p-type silicon substrate 21 by a LOCOS method or the like, and a gate oxide film 23 is formed selectively with the element isolation region 22.

そして、メモリセル部では、ゲート酸化膜23及び素子
分離領域22上に第1層目のポリシリコン層により所定の
パターンのゲート電極24を形成する。このゲート電極24
をマスクとしてシリコン基板21の表面にイオン注入によ
りn+型の不純物領域25を形成する。この不純物領域25は
メモリセル部のMOSトランジスタのソース・ドレイン領
域として機能する。なお、この工程では、周辺回路部に
は、ゲート電極24や不純物領域25等は形成されない。
Then, in the memory cell portion, a gate electrode 24 having a predetermined pattern is formed on the gate oxide film 23 and the element isolation region 22 by using the first polysilicon layer. This gate electrode 24
Using n as a mask, n + -type impurity region 25 is formed on the surface of silicon substrate 21 by ion implantation. This impurity region 25 functions as the source / drain region of the MOS transistor in the memory cell section. In this step, the gate electrode 24, the impurity region 25, and the like are not formed in the peripheral circuit portion.

そして、周辺回路部を除いてゲート電極24上を含むメ
モリセル部の全面にシリコン酸化膜等からなる層間絶縁
膜26を形成した後、接続孔26aを開口するためのマスク
を用いてエッチングを行う。その結果、上記MOSトラン
ジスタの一方の不純物領域25で層間絶縁膜26及びゲート
酸化膜23に接続孔26aが形成され、不純物領域25の一方
が露出する。この接続孔26aはメモリセル部のMOSトラン
ジスタと容量との接続をとるために開口される。
Then, after an interlayer insulating film 26 made of a silicon oxide film or the like is formed on the entire surface of the memory cell portion including the gate electrode 24 except for the peripheral circuit portion, etching is performed using a mask for opening the connection hole 26a. . As a result, a connection hole 26a is formed in the interlayer insulating film 26 and the gate oxide film 23 in one of the impurity regions 25 of the MOS transistor, and one of the impurity regions 25 is exposed. This connection hole 26a is opened to connect the MOS transistor in the memory cell portion to the capacitor.

第2図(b)に示すように、メモリセル部では、上記
接続孔26aを埋め込んで層間絶縁膜26上に延在する第2
層目のポリシリコン層27を形成する。この第2層目のポ
リシリコン層27はその端部が隣接するゲート電極24の上
部にあるパターンとされ、上記接続孔26aで不純物領域2
5の一方に接続される。このような第2層目のポリシリ
コン層27は蓄積ノード部として機能する。
As shown in FIG. 2 (b), in the memory cell portion, the second hole extending over the interlayer insulating film 26 by filling the connection hole 26a is formed.
A polysilicon layer 27 as a layer is formed. The second polysilicon layer 27 has a pattern in which an end portion is located above the adjacent gate electrode 24, and the impurity region 2 is formed by the connection hole 26a.
Connected to one of the five. Such a second polysilicon layer 27 functions as a storage node portion.

続いて、メモリセル部及び周辺回路部の全面にONO構
造を有する絶縁膜28を形成する。この絶縁膜28は周辺回
路部においてMOSトランジスタのゲート酸化膜として機
能する。
Subsequently, an insulating film 28 having an ONO structure is formed on the entire surface of the memory cell portion and the peripheral circuit portion. This insulating film 28 functions as a gate oxide film of the MOS transistor in the peripheral circuit portion.

そして、第2図(c)に示すように、上記絶縁膜28上
の全面に第3層目のポリシリコン層29を積層した後、こ
の第3層目のポリシリコン層29のパターニングを行う。
このパターニングより、メモリセル部では第2層目のポ
リシリコン層27の上面及び側壁を覆うパターンに第3層
目のポリシリコン層29が残存され、同時に、周辺回路部
では絶縁膜28上にゲート電極34が形成される。メモリセ
ル部における上記第3層目のポリシリコン層29はセルプ
レートとして機能し、絶縁膜28を介して第2層目のポリ
シリコン層27との間に容量が形成される。このようなス
タック型の容量を形成することにより、大きなメモリ容
量が得られる。このように、メモリセル部の容量のセル
プレートと周辺回路部のMOSトランジスタのゲート電極3
4を同時にパターニングすることにより、周辺回路部のM
OSトランジスタのゲート電極34はメモリセル部のMOSト
ランジスタのゲート電極24よりも上層とされ、メモリセ
ル部のMOSトランジスタの形成工程が完了した後に形成
されたものとなる。
Then, as shown in FIG. 2C, after a third polysilicon layer 29 is laminated on the entire surface of the insulating film 28, the third polysilicon layer 29 is patterned.
Due to this patterning, in the memory cell portion, the third polysilicon layer 29 remains in a pattern covering the upper surface and side walls of the second polysilicon layer 27, and at the same time, the gate is formed on the insulating film 28 in the peripheral circuit portion. An electrode 34 is formed. The third polysilicon layer 29 in the memory cell portion functions as a cell plate, and a capacitance is formed between the third polysilicon layer 29 and the second polysilicon layer 27 via the insulating film 28. By forming such a stack-type capacitor, a large memory capacity can be obtained. Thus, the cell plate of the capacity of the memory cell portion and the gate electrode 3 of the MOS transistor of the peripheral circuit portion are provided.
4 at the same time, the M
The gate electrode 34 of the OS transistor is formed above the gate electrode 24 of the MOS transistor in the memory cell portion, and is formed after the process of forming the MOS transistor in the memory cell portion is completed.

続いて、メモリセル部の上部にレジスト層41を塗布す
る。そして、周辺回路部のゲート電極34をマスクとして
リン等のイオン注入を行い、周辺回路部のみのシリコン
基板21の表面にゲート電極34と自己整合的にn-型の不純
物領域35を形成する。この不純物領域35は周辺回路部の
MOSトランジスタのソース・ドレイン領域の電界集中を
緩和する。この不純物領域35はメモリセル部のMOSトラ
ンジスタの形成工程が完了した後に形成される。このた
め、例えばイオン注入を行って不純物領域25を形成した
後に施されるアニール処理等のようなメモリセル部のMO
Sトランジスタが形成された後の熱処理を経る回数が少
なくなる。従って、熱処理による不純物領域35の拡がり
が抑えられるので、周辺回路部のMOSトランジスタのチ
ャンネル長を短縮化し、メモリ装置の高集積化及び高速
化を図ることが可能となる。
Subsequently, a resist layer 41 is applied to the upper part of the memory cell part. Then, ions of phosphorus or the like are implanted using the gate electrode 34 of the peripheral circuit portion as a mask, and an n -type impurity region 35 is formed on the surface of the silicon substrate 21 only in the peripheral circuit portion in self-alignment with the gate electrode 34. This impurity region 35 is
Relieves the electric field concentration in the source / drain regions of MOS transistors. This impurity region 35 is formed after the step of forming the MOS transistor in the memory cell portion is completed. For this reason, for example, the MO of the memory cell portion is subjected to an annealing process performed after the impurity region 25 is formed by performing ion implantation.
The number of times of performing the heat treatment after the S transistor is formed is reduced. Therefore, since the expansion of the impurity region 35 due to the heat treatment is suppressed, the channel length of the MOS transistor in the peripheral circuit portion can be reduced, and high integration and high speed of the memory device can be achieved.

そして、上記レジスト層41をアッシングした後、メモ
リセル部及び周辺回路部の全面にシリコン酸化膜等を形
成する。そして、全面エッチバックを行って、周辺回路
部のゲート電極34の側壁にサイドウォール膜31を形成す
る。この時、メモリセル部の3層目のポリシリコン層29
及び絶縁膜28の側壁にもサイドウォール膜31が形成され
る。
After ashing of the resist layer 41, a silicon oxide film or the like is formed on the entire surface of the memory cell portion and the peripheral circuit portion. Then, the entire surface is etched back to form the sidewall film 31 on the side wall of the gate electrode 34 in the peripheral circuit portion. At this time, the third polysilicon layer 29 in the memory cell portion is used.
Further, a sidewall film 31 is also formed on the side wall of the insulating film 28.

第2図(d)に示すように、上述のイオン注入で使用
したレジスト層41と同じパターンのレジスト層42を用い
て周辺回路部のシリコン基板21の表面のみにヒ素等をイ
オン注入する。これにより、サイドウォール膜31と自己
整合的にn+型の不純物領域36が形成され、LDD構造を有
するMOSトランジスタが形成される。
As shown in FIG. 2D, arsenic or the like is ion-implanted only into the surface of the silicon substrate 21 in the peripheral circuit portion using a resist layer 42 having the same pattern as the resist layer 41 used in the above-described ion implantation. As a result, an n + -type impurity region 36 is formed in a self-aligned manner with the sidewall film 31, and a MOS transistor having an LDD structure is formed.

以上のように、本実施例では、第3層目のポリシリコ
ン層を用いて周辺回路部のMOSトランジスタのゲート電
極34をメモリセル部の容量のセルプレートと同時にパタ
ーニングする。このゲート電極34をマスクとしてイオン
注入を行って周辺回路部のMOSトランジスタのソース・
ドレイン領域を形成することにより、このソース・ドレ
イン領域がメモリセル部のMOSトランジスタが形成され
た後の熱処理を経る回数が少なくなる。従って、熱処理
による拡散が迎えられるため、周辺回路部のMOSトラン
ジスタのチャンネル長を短縮化させることが可能とな
り、半導体メモリ装置の高集積化及び高速化が実現され
る。
As described above, in the present embodiment, the gate electrode 34 of the MOS transistor in the peripheral circuit portion is patterned simultaneously with the cell plate of the capacity of the memory cell portion by using the third polysilicon layer. Using the gate electrode 34 as a mask, ion implantation is performed to obtain the source
By forming the drain region, the number of times that the source / drain region undergoes heat treatment after the MOS transistor in the memory cell portion is formed is reduced. Therefore, diffusion due to the heat treatment occurs, so that the channel length of the MOS transistor in the peripheral circuit portion can be reduced, and high integration and high speed of the semiconductor memory device are realized.

なお、本実施例では、配線層10と不純物領域5の接続
部において、アルミニウム層を用いて配線が形成される
が、SOG(スピン・オン・グラス)膜を用いて予め開口
部17を埋め込んだ後、配線層10を形成しても良い。即
ち、第3図に示すように、先ず、開口部17に沿ってスパ
ッタ法等によりバリアメタルとして機能する膜厚が1000
Å程度のTi膜又はTiON膜等18を形成する。このTi膜又は
TiON膜等18上にSOG(スピン・オン・グラス)膜19を形
成して開口部17内に埋め込み、接続部における平坦化を
行った後、スパッタ等を行って3000Å程度の膜厚のアル
ミニウム層による配線層10を形成する。このように、SO
G膜19を用いて開口部17内を埋め込むことにより、この
開口部17のアスペクト比が増大しても、良好なステップ
カバレージが得られる。また、上記接続部における平坦
性が確保されるので、開口部17上の配線層10の膜厚ムラ
が防止される。
In this embodiment, at the connection between the wiring layer 10 and the impurity region 5, a wiring is formed using an aluminum layer, but the opening 17 is previously buried using a SOG (spin-on-glass) film. Thereafter, the wiring layer 10 may be formed. That is, as shown in FIG. 3, first, a film functioning as a barrier metal having a thickness of 1000
A Ti film or a TION film 18 of about Å is formed. This Ti film or
An SOG (spin-on-glass) film 19 is formed on the TiON film 18 and the like, buried in the opening 17, flattened at the connection portion, and then sputtered to form an aluminum layer having a thickness of about 3000 mm. To form a wiring layer 10. Thus, SO
By embedding the inside of the opening 17 using the G film 19, good step coverage can be obtained even if the aspect ratio of the opening 17 increases. In addition, since the flatness of the connection portion is ensured, the thickness unevenness of the wiring layer 10 on the opening 17 is prevented.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述のように、本発明では、メモリセル部のMOSトラ
ンジスタを形成した後に周辺回路部のMOSトランジスタ
が形成されるため、熱処理による周辺回路部のMOSトラ
ンジスタのソース・ドレイン領域の不純物の拡散が抑え
られることになり、周辺回路部のMOSトランジスタのチ
ャンネル長を短縮化しても、短チャンネ効果による問題
が起こる虞れがない。故に、半導体メモリ装置の高集積
化を図ることが可能となる。また、周辺回路部のMOSト
ランジスタのチャンネル長が短いので、高速化が実現で
きる。
As described above, in the present invention, since the MOS transistor in the peripheral circuit portion is formed after the MOS transistor in the memory cell portion is formed, diffusion of impurities in the source / drain regions of the MOS transistor in the peripheral circuit portion due to heat treatment is suppressed. Therefore, even if the channel length of the MOS transistor in the peripheral circuit section is shortened, there is no possibility that a problem due to the short channel effect will occur. Therefore, high integration of the semiconductor memory device can be achieved. Further, since the channel length of the MOS transistor in the peripheral circuit section is short, high speed can be realized.

また、本発明では周辺回路部のMOSトランジスタのゲ
ート電極とメモリセル部のセルプレートを同じポリシリ
コン層を用いて形成するので、複雑な工程を必要とせず
に、半導体メモリ装置の高集積化や高速化が可能とな
る。
Further, in the present invention, the gate electrode of the MOS transistor in the peripheral circuit portion and the cell plate in the memory cell portion are formed using the same polysilicon layer. Higher speed is possible.

更に、本発明では周辺回路部のMOSトランジスタのゲ
ート絶縁膜をONO構造を有するメモリセル部の容量の絶
縁膜と同時に形成することにより、ホットキャリアによ
る特性劣化が抑制される。
Further, in the present invention, by forming the gate insulating film of the MOS transistor in the peripheral circuit portion at the same time as the insulating film of the capacity in the memory cell portion having the ONO structure, characteristic deterioration due to hot carriers is suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の半導体メモリ装置の一例の要部断面
図、第2図(a)乃至第2図(d)はその製造方法を製
造工程順に従って説明するためのそれぞれ工程断面図、
第3図は本発明の半導体メモリ装置の一例における応用
例のメモリセル部の要部拡大断面図、第4図は従来の半
導体メモリ装置の一例の断面図である。 1……シリコン基板 2……素子分離領域 3……ゲート酸化膜 4,14……ゲート電極 5,15……不純物領域 6,12……層間絶縁膜 7……第2層目のポリシリコン層 8……絶縁膜 9……第3層目のポリシリコン層 10,16……配線層 11……サイドウォール膜
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of an example of a semiconductor memory device of the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (d) are process cross-sectional views for explaining a manufacturing method thereof in the order of manufacturing steps.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of a memory cell portion of an application example in an example of the semiconductor memory device of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of an example of a conventional semiconductor memory device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate 2 ... Element isolation region 3 ... Gate oxide film 4, 14 ... Gate electrode 5, 15 ... Impurity region 6, 12 ... Interlayer insulating film 7 ... Second polysilicon layer 8 insulating film 9 third polysilicon layer 10, 16 wiring layer 11 sidewall film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 H01L 21/8242 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/108 H01L 21/8242

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】メモリセル部と周辺回路部にそれぞれMOS
トランジスタを有する半導体メモリ装置において、 上記メモリセル部には、MOSトランジスタが形成される
とともに、このMOSトランジスタのソース又はドレイン
上に上記ソース又はドレインに接続された容量が形成さ
れ、 上記周辺回路部のMOSトランジスタのゲート電極は、基
板上に、上記メモリセル部の上記容量を構成する上層の
導電層と下層の導電層との間に形成される酸化膜、窒化
膜、酸化膜の順で積層された絶縁層を介して形成される
とともに、上記メモリセル部の容量を構成する上層の導
電層により形成され、 上記周辺回路部のMOSトランジスタのソース・ドレイン
領域は、上記メモリセル部のMOSトランジスタのソース
・ドレイン領域が形成された後にイオン注入により上記
周辺回路部のMOSトランジスタのゲート電極に自己整合
的に形成されることを特徴とする半導体メモリ装置。
A MOS transistor is provided in each of a memory cell section and a peripheral circuit section.
In a semiconductor memory device having a transistor, a MOS transistor is formed in the memory cell portion, and a capacitor connected to the source or drain is formed on a source or a drain of the MOS transistor. The gate electrode of the MOS transistor is stacked on the substrate in the order of an oxide film, a nitride film, and an oxide film formed between the upper conductive layer and the lower conductive layer constituting the capacitor of the memory cell portion. And a source / drain region of a MOS transistor in the peripheral circuit portion, the source / drain region of the MOS transistor in the peripheral circuit portion being formed by an upper conductive layer constituting a capacitance of the memory cell portion. After the source / drain regions are formed, ion implantation is performed to form a self-aligned gate electrode of the MOS transistor in the peripheral circuit section. The semiconductor memory device characterized in that it is.
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