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JP3216614B2 - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置の製造方法

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JP3216614B2
JP3216614B2 JP26256998A JP26256998A JP3216614B2 JP 3216614 B2 JP3216614 B2 JP 3216614B2 JP 26256998 A JP26256998 A JP 26256998A JP 26256998 A JP26256998 A JP 26256998A JP 3216614 B2 JP3216614 B2 JP 3216614B2
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film
forming
semiconductor memory
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memory device
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JP26256998A
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周司 宮崎
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置の
製造方法に係わり、特に、DRAMに好適なCUB又は
COB構造を有する半導体記憶装置とその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】図5、6を参照してn−チャンネルMO
Sトランジスタを用いたキャパシタ・オーバー・ビット
ライン(Capacitor Over Bitlin
e;COB)構造の従来の半導体記憶装置とその製造方
法の一例を説明する。図5は平面図、図6は、図5のB
−B'線の断面図である。図5(a)はフィールド酸化
膜のみを形成した平面図であり、図5(b)は容量の部
分まで形成したときの平面の模式図である。
【0003】先ず、図6(a)に示すように、P形シリ
コンの半導体基板31上に、フィールド酸化膜32(厚
さ約5000Å)とゲート酸化膜33(厚さ約500
Å)を形成後、多結晶シリコン膜34(厚さ約3000
Å)を堆積し、フォトリソグラフィ技術とドライエッチ
ング技術を用いてゲート電極を形成する。次に、図6
(b)に示すように、PSG膜(厚さ約5000Å)か
らなる第1層間膜35を通常の気相成長法により全面に
形成する。
【0004】続いて、図6(c)に示すように、通常の
フォトエッチング工程によりビット線を形成するための
コンタクトの孔を開け、そして、リンが含有しているポ
リシリコンを通常の気相成長法により全面に形成しかつ
孔を埋める。そして、フォトエッチング技術によりビッ
ト線36を形成する。更に、図6(d)に示すように、
PSG膜(厚さ約5000Å)からなる第2層間膜37
を通常の気相成長法により全面に形成した後、フォトエ
ッチング工程により容量コンタクトのための孔を開け、
リンを含有させたポリシリコンを通常の気相成長法によ
り全面に形成し且つ孔を埋める。そして、フォトエッチ
ング技術により容量コンタクト電極38を形成する。
【0005】最後に電荷を蓄積するための容量膜39を
形成する。図6(b)には容量まで作製したときの平面
構造を示す。なお、この図には、構造が分かりやすいよ
うに層間絶縁膜を描いていない。さらに、容量の部分は
実線の枠で描いている。しかし、上記したものは、容量
コンタクトホールを形成する際に、ゲート電極と一定以
上の間隔を保ち、且つ、設計 ルールの限界で作製する
ため、半導体記憶素子のセルサイズの縮小化にともな
い、容量コンタクトホールがLOCOSにかかってしま
い、場合によっては、所定の耐圧が得られないという問
題があり、叉、第1・第2層間絶縁膜35、37形成
後、容量コンタクトホールを形成するため、エッチング
によるダメージが半導体基板31中に形成されるという
欠点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、特に、素子分離のための
溝と容量コンタクトのための電極とを自己整合的に形成
することで、容量コンタクトとゲート電極との間隔をサ
イドウォールの厚みまで小さくすることを可能にした新
規な半導体記憶装置の製造方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。
【0008】叉、本発明に係わる半導体記憶装置の製造
方法の第1態様は、キャパシタ・オーバー・ビットライ
ン構造の半導体記憶装置の製造方法であって、 ゲート電
極の側壁に第1のシリコン酸化膜からなるサイドウォー
ルを形成する第1の工程と、 基板全面に、シリコン窒化
膜と第2のシリコン酸化膜とを順に形成する第2の工程
と、 前記第2のシリコン酸化膜に対して自己整合的に素
子分離用の溝を基板に形成する第3の工程と、 前記素子
分離用の溝を形成した後、第2のシリコン酸化膜を除去
し、シリコン窒化膜を露出せしめる第4の工程と、 前記
露出したシリコン窒化膜を用いて、前記溝内にのみ選択
的に酸化膜を形成する第5の工程と、 前記シリコン窒化
膜を除去する第6の工程と、 基板全面に多結晶ポリシリ
コン膜を成膜する第7の工程と、 前記多結晶シリコン膜
をエッチングすることで、前記ゲート電極の両側に、前
記サイドウォールに隣接して一対のコンタクトを自己整
合的に形成する第8の工程と、 を含むことを特徴とする
ものであり、 叉、第2態様は、 前記一方のコンタクトに
ビット線を接続する第9の工程と、 他方のコンタクトに
容量コンタクトを接続する第10の工程と、 を含むこと
を特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明に係わる半導体記憶装置
は、ゲート電極の側壁に形成した絶縁膜からなるサイド
ウォールと、前記ゲート電極の両側に前記サイドウォー
ルに接して形成されたビット線用のコンタクト及び容量
コンタクトとで構成したものであり、叉、前記容量コン
タクトと容量コンタクトとの間には、素子分離用の溝が
形成されていることを特徴とするものである。
【0010】そして、ビット線用のコンタクト及び容量
コンタクトとは自己整合的に形成され、叉、素子分離用
の溝も自己整合的に形成されるから、ゲート電極と容量
コンタクトを限界まで近づけることができると共に、コ
ンタクトと素子分離領域のオーバーラップも最小限にす
ることができる。この為、集積度をより向上させること
が出来る。
【0011】
【実施例】以下に、本発明に係わる半導体記憶装置の
造方法の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明に係わる半導体記憶装置の具体例の構造
を示す平面図、図2は、図1のA−A’線における断面
図であって、これらの各工程での断面図には、ゲート電
極6の側壁に形成した絶縁膜からなるサイドウォール7
と、前記ゲート電極6の両側に前記サイドウォール7に
接して自己整合的に形成されたビット線用のコンタクト
16及び容量コンタクト16Aとで構成した半導体記憶
装置が示され、叉、前記容量コンタクト16Aと容量コ
ンタクト16Aとの間には、素子分離用の溝12が自己
整合的に形成されている半導体記憶装置が示されてい
る。以下に、本発明を更に詳細に説明する。
【0012】まず、図1(a)に示すように、P形シリ
コン基板1上に素子分離領域2を熱酸化またはトレンチ
技術により5000Åの厚さに形成する。次に、図2
(a)に示すように、ゲート電極を構成する酸化膜3を
熱酸化により500Åの厚さに形成し、導電膜である多
結晶シリコン膜4を通常の気相成長法により5000Å
の厚さに形成する。そして、n形導電形不純物であるリ
ンを添加し、層間絶縁膜である絶縁膜5を通常の気相成
長法により5000Åの厚さに成長する。そして、フォ
トエッチング技術によりゲート電極6(第1図)を形成
する。
【0013】次いで、シリコン酸化膜を通常の気相成長
法により2000Åの厚さに成長させ、このシリコン酸
化膜を層間絶縁膜5が露出するまでエッチバックするこ
とにより、ゲート電極6の側壁にサイドウォール7を形
成する。その後、通常の気相成長法によりシリコン窒化
膜8とシリコン酸化膜9をそれぞれ500Åと2000
Åの厚さ成長する(図2(b))。
【0014】図2(c)に示すように、フォトレジスト
膜10を塗布し、パターニングを行い、図2(d)に示
すように、フォトレジスト膜10をマスクとして、素子
分離領域11上のシリコン酸化膜9をエッチングする。
次に、図2(e)に示すように、露出しているシリコン
窒化膜8とシリコン基板1とを異方性エッチング法によ
りシリコン酸化膜9に対して選択的にエッチングし、深
さ1μmの溝12を形成する。
【0015】図3(a)に示すようにシリコン酸化膜9
を等方性のウェットまたはドライエッチング方法、例え
ばHF系のウェットエッチング法あるいはCF4 系のプ
ラズマエッチング法などによりエッチングし、シリコン
窒化膜8を露出させる。続いて、850℃の熱酸化法に
よって溝12の底面と側壁にのみ約200Åのシリコン
酸化膜13を形成する。このシリコン酸化膜13は、溝
12を埋め込む絶縁材料の1部となる。シリコン酸化膜
13の形成は、エッチングにより酸化膜9を除去する前
に行ってもよい。
【0016】そして、図3(b)に示すように、シリコ
ン窒化膜8を熱りん酸によりエッチングする。このとき
の平面図が図1(b)である。次に、図3(c)に示す
ように、通常の気相成長法により導電膜である多結晶シ
リコン膜14を酸化膜9とシリコンチッカ膜8の膜厚を
足した2500Åより薄く成長し、n形導電形不純物で
あるリンを添加する。この時、n形不純物が成長中に添
加できる多結晶シリコン膜を用いても良い。
【0017】そして、図3(d)に示すように、多結晶
シリコン膜14をエッチバックして、サイドウォール7
に接したコンタクト15を形成する。このときの平面図
が図1(c)である。平面構造が分かりやすいように、
溝12内に残る多結晶膜を描いていない。その後、図1
(d)のコンタクト15をフォトエッチング技術により
エッチングし、独立したビット線用のコンタクト16
と、容量コンタクト用のコンタクト16Aをそれぞれ形
成する。
【0018】そして、図3(e)に示すように、第1の
層間絶縁膜17を形成し、ビット配線18を形成する。
続いて、第2層間膜19を形成し、第2容量コンタクト
20と容量絶縁膜21を形成する。以上のようにして半
導体記憶装置の容量部分までが完成する。このときの平
面図が図1(e)である。この図は、図1(c)にビッ
ト配線18を書き加えたものであり、平面構造が分かり
やすいように層間絶縁膜17、19を描いていない。更
に、容量の部分は実線の枠21として描いている。
【0019】図4は、本発明の他の具体例であり、多結
晶シリコン14をワード線に直交する方向に帯状にエッ
チングした後、更にエッチバックして独立したコンタク
ト16、16Aを形成する状態を示している。
【0020】
【発明の効果】本発明に係わる半導体記憶装置の製造方
法は、上述のように構成したので、素子分離のための溝
と容量コンタクトのための電極とを自己整合的に形成す
ることで、容量コンタクトとゲート電極との間隔をサイ
ドウォールの厚みまで小さくすることができ、従って、
集積度をより向上させることが可能になった。
【0021】なお、本発明では、第2容量コンタクト
は、第1容量コンタクトに接続していれば良いから、第
2容量コンタクトを形成するための目合わせ・露光での
目ズレマージンを大きくすることができる等、集積度を
向上させる一方、製造を容易にしている等優れた効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる半導体記憶装置の製造方法の製
造工程中の平面図である。
【図2】本発明に係わる半導体記憶装置の製造方法の製
造工程中の断面図である。
【図3】図2に続く製造工程中の断面図である。
【図4】本発明に係わる半導体記憶装置の他の製造工程
を示す断面図である。
【図5】従来技術を説明する平面図である。
【図6】従来技術の製造工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
1 P形シリコン基板 2 素子分離領域 3 酸化膜 4 多結晶シリコン膜 5 層間絶縁膜 6 ゲート電極 7 サイドウォール 8 シリコン窒化膜 9 シリコン酸化膜 10 フォトレジスト膜 11 素子分離領域 12 素子分離のための溝 13 シリコン酸化膜 14 多結晶シリコン膜 15 コンタクト 16 ビット線用コンタクト 16A 容量コンタクト 16 第2層間絶縁膜 17 第1層間膜 18 ビット線 19 第2層間膜 20 容量コンタクト 21 容量絶縁膜
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 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャパシタ・オーバー・ビットライン構
    造の半導体記憶装置の製造方法であって、 ゲート電極の側壁に第1のシリコン酸化膜からなるサイ
    ドウォールを形成する第1の工程と、 基板全面に、シリコン窒化膜と第2のシリコン酸化膜と
    を順に形成する第2の工程と、 前記第2のシリコン酸化膜に対して自己整合的に素子分
    離用の溝を基板に形成する第3の工程と、 前記素子分離用の溝を形成した後、第2のシリコン酸化
    膜を除去し、シリコン窒化膜を露出せしめる第4の工程
    と、 前記露出したシリコン窒化膜を用いて、前記溝内にのみ
    選択的に酸化膜を形成する第5の工程と、 前記シリコン窒化膜を除去する第6の工程と、 基板全面に多結晶ポリシリコン膜を成膜する第7の工程
    と、 前記多結晶シリコン膜をエッチングすることで、前記ゲ
    ート電極の両側に、前記サイドウォールに隣接して一対
    のコンタクトを自己整合的に形成する第8の工程と、 を含むことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記一方のコンタクトにビット線を接続
    する第9の工程と、 他方のコンタクトに容量コンタクトを接続する第10の
    工程と、 を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置
    の製造方法。
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