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JPH04125961A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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Publication number
JPH04125961A
JPH04125961A JP2246595A JP24659590A JPH04125961A JP H04125961 A JPH04125961 A JP H04125961A JP 2246595 A JP2246595 A JP 2246595A JP 24659590 A JP24659590 A JP 24659590A JP H04125961 A JPH04125961 A JP H04125961A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
groove
wiring
insulator
capacitor
conductor
Prior art date
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Granted
Application number
JP2246595A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2969876B2 (ja
Inventor
Kazuo Terada
寺田 和夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2246595A priority Critical patent/JP2969876B2/ja
Publication of JPH04125961A publication Critical patent/JPH04125961A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2969876B2 publication Critical patent/JP2969876B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置およびその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
半導体装置の高集積化の進展に伴い、多層配線化が進行
している。高集積半導体装置の代表例としてダイナミッ
ク半導体メモリをあげることができる。
1つのトランジスタと1つのキャパシタから構成される
半導体メモリセル(以下ITセルと記す)は、構成要素
が少なく、小形化が容易であるため、高集積半導体メモ
リに広く使われている。
このITセルでは、出力電圧がキャパシタ(以下セルキ
ャパシタと呼ぶ)の容量に比例する。そのためITセル
を高集積化し、且つその出力電圧を十分大きい値に保つ
ためには、セルキャパシタを小面積で大きい容量にする
必要がある。
従来そのようなセルキャパシタの1つとして、トランジ
スタ上部に積層した所謂積層キャパシタを使用したIT
セル(積層セルと呼ぶ)が提案されている。積層キャパ
シタでは、積層する電極の側面をキャパシタ電極として
使えるので、それを厚くすることにより、キャパシタ電
極の面積を大きくすることができる。そのため積層セル
は、その占有面積を大きくすることなく、セルキャパシ
タを大きくできるので、高集積半導体メモリに適したも
のである。
ところが従来の積層セルでは、積層電極を厚くすると、
その電極の下に形成された電極へ電気的な接続を取るこ
とが困難であった。通常このような接続を取るためには
、積層電極上部がら下部へ通じる孔(コンタクト孔)を
形成し、それを導体で埋める。ところが、メモリセルが
小形になり、積層電極が厚くなると、コンタクト孔が細
く且つ深くなるため、この導体の埋め込みが困難になる
ものである。
一般に多層配線構造の半導体装置においては、上層配線
と下層配線間の眉間絶縁膜の厚さが大きくなると、両者
の開のコンタクトをとるのが困難になる。
上述の電気的接続の困難さを克服する方法として、この
ような接続をなくす構造をもった積層セルが提案されて
いる。例えば、1988年国際電子素子会議((インタ
ーナショナル エレクトロン デバイシス ミーティン
グ) InternationalElectron 
Devices Meeting)においてティ・エマ
(T、Ema)らによって発表された論文、[3デイメ
ンジヨナル スタックド キャパシタ セル フォア 
16メガ アンド 64メガ ディラムズJ (3−d
imensional 5tacked capapc
itor cellfor 16M and 64M 
DRAMs) (同会議予稿集592ページ)で提案さ
れている積層セルがそれである。
この積層セルでは、積層電極下に形成された電極へ電気
的な接続を取る必要のあるワード線とビット線を、積層
電極下に形成している。そのため、上述の細くて深いコ
ンタクト孔を必要としない。
〔発明が解決しようとする課題〕
とことが、上述のエマらが提案した積層セルでは、積層
キャパシタの電極とトランジスタの電極との間の電気的
な接続を取るためのコンタクト孔をビット線が横切らな
いように設計する必要があった。そのため、ビット線、
上述のコンタクト孔、ビット線とトランジスタの電極と
の間の電気的な接続を取るためのコンタクト孔をうまく
配置しなければならなかった。この配置では、行列状に
並んだ隣のメモリセルとの間の分離も考慮する必要があ
る。上述のエマらが提案した積層セルでは、これらの配
置を可能にするためにメモリセル面積を大きくしなけれ
ばならなかった。
さらにこの積層セルではワード線とビット線を形成した
後に積層キャパシタを形成する必要がある。ところが、
2つも配線を形成した後では表面の凹凸が激しく、それ
を平坦にすることは困難であり、その結果、積層キャパ
シタ電極の加工が難しかった。
一般に多層配線構造の半導体装置においては、上層配線
を設ける下地の表面の凹凸が激しくなり、ステップカバ
レッジが悪化する。
本発明の目的は、配線の一つを半導体結晶基板内に設け
ることにより、上述の問題点を緩和することである。
本発明の他の目的は、ビット線とコンタクト孔を無駄の
少ない小さい面積で配置でき、かつ積層キャパシタを形
成する下地の凹凸が小さい、積層キャパシタ下にワード
線とビット線を形成する積層セルの構造と、その構造が
容易に得られる製造方法を与えることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置は、半導体結晶基板の一主面から内
側へ向けて設けられた第1の溝を絶縁体で埋めた素子分
離領域と、前記第1の溝より幅と深さの小さい第2の溝
を前記素子分離領域に設けて導電体で埋めた配線とを有
するというものである。
又、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体結晶基板
の一主面から内側へ向けて設けられた第1の溝を形成す
る工程と、該第1の溝を埋めるように絶縁体を付着形成
する工程と、該絶縁体を選択的に研磨することにより溝
をこの絶縁体で埋め表面を平坦にする工程と、所定部分
の前記絶縁体を取り除き前記第1の溝より幅と深さの小
さい第2の溝を形成する工程と、前記第2の溝を埋める
ように導電体を付着形成する工程と、前記導電体を選択
的に研磨することにより、前記第2の溝をこの導電体で
埋め表面を平坦にして配線を形成する工程とを含むとい
うものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図(a)は本発明の一実施例である積層セルの構造
を示す平面図、第1図(b)および(c)はそれぞれ第
1図(a)のA−A線断面図およびB−84i断面図で
ある。
1はp型シリコン結晶基板、2は素子分離領域の第1の
溝に埋め込まれた絶縁体、3,4はビット線が配置され
る素子分離領域の第1の溝に埋め込まれた絶縁体に、第
1の溝より幅と深さが小さい第2の溝に埋め込まれた低
抵抗のポリシリコン、5はMOSトランジスタのゲート
絶縁膜、6はMOS)ランジスタのゲート電極とワード
線を兼ねる低抵抗のポリシリコン、7はMOS)ランジ
スタのソース・ドレイン領域を形成するn型シリコン領
域、8,10は導電体層間を絶縁する眉間絶縁膜、9a
、9bは配線に使われるn型で低抵抗のポリシリコン、
11はキャパシタ電極用のn型で低抵抗のポリシリコン
、12はキャパシタ絶縁膜、13はキャパシタのもう一
方の電極となる導電体、14は素子領域と素子分離領域
の境界、15a、15bはコンタクト孔をそれぞれ示す
。なお、第1図(a)の平面図では、わがりにくくなる
のを避けるため、一部の線を省略して示している。
第1図の積層セルでは、低抵抗のポリシリコンロとその
両側に形成されたソース・ドレイン領域7によってスイ
ッチング用のMOS)ランジスタが構成される。このM
oSトランジスタの一方のソース・ドレイン領域は低抵
抗のポリシリコン9bを通してビット線4に接続され、
他方のソース・ドレイン領域は低抵抗のポリシリコン9
を通して11.12.13で構成され積層キャパシタに
接続される。低抵抗ポリシリコンロはワード線も兼ねて
いることから、この構造によりITセルが構成される。
第2図(a)〜(d)は本発明の半導体装置の製造方法
の一実施例である半導体メモリセルの製造方法を説明す
るための工程順図で、第1図の積層セルの構造を製造す
る工程の前半部分を説明するための図である。第2図(
a)に示すように、シリコン窒化膜30をマスクとして
p型シリコン結晶基板1の一主面から内側へ向けて第1
の溝を形成した後、この第1の溝を埋めるようにCVD
法によりシリコン酸化膜31を付着形成する。次に、第
2図(b)に示すように、メカニカルケミカルポリシリ
ングによってシリコン酸化膜31を研磨して表面を平坦
にした後、シリコン窒化膜30を除去し熱酸化を行なう
。この時、第1の溝の中には絶縁体3が埋め込まれ、シ
リコン表面に酸化シリコン膜16が形成される。シリコ
ン窒化膜30は研磨の時のストッパとなるので基板1は
研磨されない。次に、第2図(C)に示すように、ビッ
ト線を配置する部分の絶縁体32をエツチングすること
により第1の溝より幅と深さの小さい第2の溝を形成し
、それを埋めるように低抵抗のポリシリコン41を付着
形成する。次に、第2図(d)に示すように、ポリシリ
コンの研磨速度が絶縁体3や酸化シリコン膜16よりも
速い選択的研磨を行ない表面を平坦にする。この後、酸
化シリコン膜16を取り除き、各種絶縁膜、ワード線、
低抵抗ポリシリコン配線9a。
9b、積層キャパシタなどを通常の製造方法で形成すれ
ば、第1図の構造が得られる。
第1図の本発明の実施例の場合、ビット線4とソース・
ドレイン領域7の間の接続に低抵抗のポリシリコン9b
を使用する。そのため、両者の接続部分において隣接す
るビット線との分離のための余裕をとる必要がなく、メ
モリセル面積を小さくできる。さらに本実施例の場合、
ビット線を素子分離領域の第1の溝の中に埋め込み、そ
の表面はその製遣方法からもわかるように高い平坦度を
持つ。そのため、積層キャパシタを形成する時の基板表
面の凹凸も容易に小さくでき、積層キャパシタ電極の加
工を容易にできる。
キャパシタ電極のポリシリコン11を一般の半導体装置
における上層配線に置きかえれば、以上の実施例の説明
はほぼそのまま半導体装置一般にあてはめることができ
る。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、配線層の一つを素
子分離領域に埋め込むことによりこの配線層と活性領域
(トランジスタのソース・ドレイン領域など)とのコン
タクトが容易にとれかつ多層配線構造に特有の段差を少
なくし上層配線のステップカバレッジが改善される。特
に、本発明を半導体メモリセルに適用すると、ビット線
とコンタクト孔を無駄の少ない小さい面積で配置でき、
かつ積層キャパシタを形成する下地の凹凸が小さい、積
層キャパシタ下にワード線とビット線を形成する積層セ
ルの構造が得られる。さらにこの構造を高い平坦度で形
成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a>は本発明の半導体装置の一実施例である積
層セルの構造を示す平面図、第1図(b)および(e)
はそれぞれ第1図(a)のA−A線断面およびB−B線
断面図、第2図(a)〜(d)は本発明半導体装置の製
造方法の一実施例である半導体メモリセルの製造方法を
説明するための工程順図である。 1・・・P型シリコン結晶基板、2.3.31・・・絶
縁体、4゜41・・・ポリシリコン、5・・・ゲート絶
縁膜、60.・ポリシリコン(ゲート電極、ワード線)
、7・・・n型シリコン領域、8,10・・・層間絶縁
膜、9a、 9b・・・ポリシリコン(配線)、11・
・・ポリシリコン(キャパシタ電極)、12・・・キャ
パシタ絶縁膜、13・・・導電膜(キャパシタのもう一
方の電極)、14・・・素子領域と素子分離領域の境界
、15a、 15b・・・コンタクト孔、16・・・酸
化シリコン膜、17・・・絶縁体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体結晶基板の一主面から内側へ向けて設けられ
    た第1の溝を絶縁体で埋めた素子分離領域と、前記第1
    の溝より幅と深さの小さい第2の溝を前記素子分離領域
    に設けて導電体で埋めた配線とを有することを特徴とす
    る半導体装置。 2、半導体結晶基板の一主面から内側へ向けて設けられ
    た第1の溝を形成する工程と、該第1の溝を埋めるよう
    に絶縁体を付着形成する工程と、該絶縁体を選択的に研
    磨することにより溝をこの絶縁体で埋め表面を平坦にす
    る工程と、所定部分の前記絶縁体を取り除き前記第1の
    溝より幅と深さの小さい第2の溝を形成する工程と、前
    記第2の溝を埋めるように導電体を付着形成する工程と
    、前記導電体を選択的に研磨することにより、前記第2
    の溝をこの導電体で埋め表面を平坦にして配線を形成す
    る工程とを含むこと特徴とする半導体装置の製造方法。
JP2246595A 1990-09-17 1990-09-17 半導体装置およびその製造方法 Expired - Lifetime JP2969876B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463236A (en) * 1993-05-16 1995-10-31 Nec Corporation Semiconductor memory device having improved isolation structure among memory cells
US5714779A (en) * 1992-06-30 1998-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Semiconductor memory device having a transistor, a bit line, a word line and a stacked capacitor
KR100273678B1 (ko) * 1997-06-30 2000-12-15 김영환 반도체메모리장치및그제조방법

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KR100273678B1 (ko) * 1997-06-30 2000-12-15 김영환 반도체메모리장치및그제조방법

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