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JPH11297951A - Semiconductor integrated circuit device and method for manufacturing it - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and method for manufacturing it

Info

Publication number
JPH11297951A
JPH11297951A JP10153822A JP15382298A JPH11297951A JP H11297951 A JPH11297951 A JP H11297951A JP 10153822 A JP10153822 A JP 10153822A JP 15382298 A JP15382298 A JP 15382298A JP H11297951 A JPH11297951 A JP H11297951A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
memory cell
bit line
integrated circuit
circuit device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10153822A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kawakami
博士 川上
Masayoshi Saito
政良 齊藤
Yoshitaka Nakamura
吉孝 中村
Keizo Kawakita
惠三 川北
Satoru Yamada
悟 山田
Toshihiro Sekiguchi
敏宏 関口
Yoshitaka Tadaki
▲芳▼▲隆▼ 只木
Takuya Fukuda
琢也 福田
Takafumi Tokunaga
尚文 徳永
Isamu Asano
勇 浅野
Makoto Yoshida
吉田  誠
Takeshi Tamaru
剛 田丸
Hidekazu Goshima
秀和 五嶋
Takahiro Kumauchi
隆宏 熊内
Tadashi Umezawa
唯史 梅澤
Haruhito Mitsuya
晴仁 三ッ谷
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP10153822A priority Critical patent/JPH11297951A/en
Publication of JPH11297951A publication Critical patent/JPH11297951A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the signal stored in an information storage capacity element with high sensitivity by preventing a parasitic capacity of bit line from increasing, related to a DRAM where memory cell size is finer. SOLUTION: By allowing the width of a bit line BL narrower than a minimum work dimension which is decided by the resolution limit of photo-lithography, a parasitic capacity formed between adjoining bit lines is reduced. In order to make the width of the bit line BL more minute, a photo-resist film 43 is cut by ashing using ozone so that the width of a bit line pattern 43a is narrower than a minimum work dimension.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造技術に関し、特に、DRAM(Dynami
c Random Access Memory)を有する半導体集積回路装置
に適用して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and its manufacturing technique, and more particularly to a DRAM (Dynami
(c) Random Access Memory).

【0002】[0002]

【従来の技術】DRAMのメモリセルは、半導体基板の
主面上にマトリクス状に配置された複数のワード線と複
数のビット線との交点に配置され、1個のメモリセル選
択用MISFETとこれに直列に接続された1個の情報
蓄積用容量素子(キャパシタ)とで構成されている。メ
モリセル選択用MISFETは、主としてゲート酸化膜
と、ワード線と一体に構成されたゲート電極と、ソース
およびドレインを構成する一対の半導体領域とによって
構成されている。ビット線は、メモリセル選択用MIS
FETの上部に配置され、ソース、ドレインの一方と電
気的に接続されている。情報蓄積用容量素子は、同じく
メモリセル選択用MISFETの上部に配置され、ソー
ス、ドレインの他方と電気的に接続されている。
2. Description of the Related Art A memory cell of a DRAM is arranged at an intersection of a plurality of word lines and a plurality of bit lines arranged in a matrix on a main surface of a semiconductor substrate. And one information storage capacitance element (capacitor) connected in series to The MISFET for selecting a memory cell mainly includes a gate oxide film, a gate electrode integrally formed with a word line, and a pair of semiconductor regions forming a source and a drain. The bit line is a MIS for selecting a memory cell.
It is arranged above the FET and is electrically connected to one of the source and the drain. The information storage capacitance element is similarly disposed above the memory cell selection MISFET, and is electrically connected to the other of the source and the drain.

【0003】上記のように、近年のDRAMは、メモリ
セルの微細化に伴う情報蓄積用容量素子の蓄積電荷量の
減少を補うために、情報蓄積用容量素子をメモリセル選
択用MISFETの上方に配置する、いわゆるスタック
ド・キャパシタ構造を採用している。このスタックド・
キャパシタ構造を採用するDRAMには、大別してビッ
ト線の下方に情報蓄積用容量素子を配置するキャパシタ
・アンダー・ビットライン(Capacitor Under Bitline;
CUB)構造のものと、ビット線の上方に情報蓄積用容
量素子を配置するキャパシタ・オーバー・ビットライン
(Capacitor Over Bitline;COB)構造のものとがあ
る。前者については、特開平7−192723号公報、
特開平8−204144号公報に記載があり、後者につ
いては、特開平7−122654号公報、特開平7−1
06437号公報に記載がある。
As described above, in recent DRAMs, an information storage capacitor is placed above a memory cell selection MISFET in order to compensate for a decrease in the amount of charge stored in the information storage capacitor accompanying the miniaturization of memory cells. A so-called stacked capacitor structure is used. This stacked
DRAMs adopting a capacitor structure are roughly divided into a capacitor under bitline (Capacitor Under Bitline;
CUB) structure and a capacitor over bitline (COB) structure in which an information storage capacitive element is arranged above a bit line. Regarding the former, JP-A-7-192723,
The description is given in JP-A-8-204144, and the latter is described in JP-A-7-122654,
No. 06437.

【0004】上記した2種のスタックド・キャパシタ構
造のうち、ビット線の上方に情報蓄積用容量素子を配置
するCOB構造は、CUB構造に比べてメモリセルの微
細化に適している。これは、微細化された情報蓄積用容
量素子の蓄積電荷量を増やそうとすると、その構造を立
体化して表面積を増やす必要があるため、情報蓄積用容
量素子の上部にビット線を配置するCUB構造では、ビ
ット線とメモリセル選択用MISFETとを接続するコ
ンタクトホールのアスペクト比が極端に大きくなってし
まい、その開孔が困難になるからである。
[0004] Among the above two types of stacked capacitor structures, a COB structure in which an information storage capacitor is arranged above a bit line is more suitable for miniaturization of a memory cell than a CUB structure. This is because, in order to increase the amount of charge stored in the miniaturized information storage capacitor, it is necessary to make the structure three-dimensional and increase the surface area. In this case, the aspect ratio of the contact hole connecting the bit line and the memory cell selection MISFET becomes extremely large, and it becomes difficult to open the hole.

【0005】また、64メガビット(Mbit)あるいは2
56メガビットといった最近の大容量DRAMは、情報
蓄積用容量素子を立体化して表面積を増やすだけでは蓄
積電荷量を確保することが困難になってきたことから、
容量素子の立体化と併せて容量絶縁膜をTa2 5 (酸
化タンタル)、(Ba,Sr)TiO3(チタン酸バリウ
ムストロンチウム;以下BSTと略す)、SrTiO
3(チタン酸ストロンチウム;STOと略す)といった高
誘電体材料で構成することが検討されている。容量絶縁
膜をこのような高誘電体材料で構成するDRAMについ
ては、例えば特開平1−222469号公報、特開平7
−66300号公報に記載がある。
In addition, 64 megabits (Mbit) or 2
In recent large-capacity DRAMs such as 56 megabits, it has become difficult to secure the amount of stored charge simply by increasing the surface area by three-dimensionalizing the information storage capacitor.
Along with the three-dimensionalization of the capacitive element, the capacitive insulating film is made of Ta 2 O 5 (tantalum oxide), (Ba, Sr) TiO 3 (barium strontium titanate; hereinafter abbreviated as BST), SrTiO
The use of a high-dielectric material such as 3 (strontium titanate; abbreviated as STO) has been studied. A DRAM in which a capacitive insulating film is formed of such a high dielectric material is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
-66300.

【0006】さらに、上記した64〜256メガビット
DRAMにおいては、狭ピッチ化されたメモリセル選択
用MISFETのゲート電極のスペースにビット線と基
板とを接続するためのコンタクトホールを形成する際
に、ゲート電極の上部と側壁とを窒化シリコン膜で覆
い、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とのエッチング速
度差を利用してコンタクトホールをゲート電極のスペー
スに対して自己整合的に開孔するセルフアライン・コン
タクト(Self Align Contact;SAC)技術の採用や、
MISFETのソース、ドレインと配線とを接続するコ
ンタクトホールの微細化に伴う抵抗増大を抑制する対策
として、特に高速動作が要求されるセンスアンプやワー
ドドライバなどの周辺回路を構成するMISFETのソ
ース、ドレインの表面にTiSi2(チタンシリサイド)
やCoSi2(コバルトシリサイド)などの高融点金属シ
リサイド層を形成するシリサイデーション(Silicidatio
n)技術の採用が不可避になると考えられている。このシ
リサイデーション技術については、例えば特開平5−2
1796号公報、特開平6−29240号公報、特開平
8−181212号に記載がある。
Further, in the above-mentioned 64-256 Mbit DRAM, when a contact hole for connecting a bit line and a substrate is formed in a space of a gate electrode of a memory cell selecting MISFET having a reduced pitch, a gate is formed. A self-aligned contact that covers the top and side walls of the electrode with a silicon nitride film and uses a difference in etching rate between the silicon oxide film and the silicon nitride film to open a contact hole in a self-aligned manner with respect to the gate electrode space. (Self Align Contact; SAC) technology,
As a measure to suppress an increase in resistance due to miniaturization of a contact hole connecting a source / drain of the MISFET and a wiring, a source / drain of a MISFET constituting a peripheral circuit such as a sense amplifier or a word driver particularly required to operate at high speed is required. On the surface of TiSi 2 (titanium silicide)
(Silicidatio) for forming a refractory metal silicide layer such as CoSi 2 (cobalt silicide)
n) Technology adoption is considered to be inevitable. This silicidation technology is described in, for example,
No. 1,796, JP-A-6-29240, and JP-A-8-181212.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、256メ
ガビット(Mbit)およびそれ以降の世代に対応できるD
RAMの構造とプロセスの開発とを進めている。
SUMMARY OF THE INVENTION The inventor of the present invention has proposed a digital signal processing system capable of supporting 256 megabits (Mbit) and subsequent generations.
We are developing the structure and process of RAM.

【0008】本発明者が開発中のDRAMは、チップサ
イズの増大に伴う信号遅延対策としてメモリセル選択用
MISFETのゲート電極(ワード線)と周辺回路のM
ISFETのゲート電極とをW(タングステン)などの
高融点金属を主体とする低抵抗の導電材料で構成し、基
板と配線とのコンタクト抵抗を低減する対策として周辺
回路を構成するMISFETのソース、ドレインの表面
に高融点金属シリサイド層を形成する。
In the DRAM under development by the present inventor, the gate electrode (word line) of the MISFET for memory cell selection and the M
The gate electrode of the ISFET is made of a low-resistance conductive material mainly composed of a refractory metal such as W (tungsten), and the source and drain of the MISFET which constitute a peripheral circuit as a measure to reduce the contact resistance between the substrate and the wiring A refractory metal silicide layer is formed on the surface of the substrate.

【0009】また、このDRAMは、ビット線の信号遅
延対策としてビット線をWなどの高融点金属を主体とす
る低抵抗の導電材料で構成すると共に、配線の形成工程
を減らす対策としてビット線と周辺回路の第1層目の配
線とを同一工程で形成する。さらに、このDRAMは、
情報蓄積用容量素子の蓄積電荷量を確保する対策とし
て、ビット線の上方に情報蓄積用容量素子を配置するC
OB構造を採用することによって容量素子の立体化を推
進すると共に、容量絶縁膜をTa2 5(酸化タンタル)
などの高誘電体材料で構成する。
In this DRAM, the bit line is made of a low-resistance conductive material mainly composed of a refractory metal such as W as a measure against the signal delay of the bit line. The wiring of the first layer of the peripheral circuit is formed in the same step. In addition, this DRAM
As a measure to secure the amount of charge stored in the information storage capacitor, an information storage capacitor is disposed above the bit line.
The adoption of the OB structure promotes the three-dimensional formation of the capacitance element, and the capacitance insulating film is made of Ta 2 O 5 (tantalum oxide).
It is made of a high dielectric material such as

【0010】上記のようなDRAMを製造するプロセス
の概要を簡単に説明すると、まず半導体基板の主面上に
堆積した高融点金属を主体とする低抵抗材料をパターニ
ングしてメモリセル選択用MISFETのゲート電極
(ワード線)と周辺回路のMISFETのゲート電極と
を形成した後、半導体基板に不純物をイオン打ち込みし
てこれらのMISFETのソース、ドレインを形成す
る。メモリセル選択用MISFETのゲート電極は、そ
れらの幅とスペース(ライン&スペース)がフォトリソ
グラフィの解像限界で決まる最小加工寸法となるように
形成する。
The process of manufacturing the above-mentioned DRAM will be briefly described. First, a low-resistance material mainly composed of a high melting point metal deposited on a main surface of a semiconductor substrate is patterned to form a MISFET for selecting a memory cell. After forming a gate electrode (word line) and a gate electrode of a MISFET of a peripheral circuit, impurities are ion-implanted into a semiconductor substrate to form a source and a drain of the MISFET. The gate electrodes of the memory cell selecting MISFET are formed such that their width and space (line & space) are the minimum processing size determined by the resolution limit of photolithography.

【0011】次に、これらのMISFETの上部を絶縁
膜で覆った後、まずメモリセル選択用MISFETのソ
ース、ドレインの上部の絶縁膜にコンタクトホールを形
成し、続いてこのコンタクトホールの内部に多結晶シリ
コンのプラグを埋め込む。このコンタクトホールは、酸
化シリコン膜と窒化シリコン膜とのエッチング速度差を
利用したセルフアライン・コンタクト(SAC)技術を
使って形成する。
Next, after covering the upper portions of these MISFETs with an insulating film, first, a contact hole is formed in the insulating film above the source and drain of the memory cell selecting MISFET. A plug of crystalline silicon is embedded. This contact hole is formed using a self-aligned contact (SAC) technique utilizing a difference in etching rate between the silicon oxide film and the silicon nitride film.

【0012】次に、周辺回路のMISFETのゲート電
極およびソース、ドレインのそれぞれの上部の絶縁膜に
コンタクトホールを形成した後、これらのコンタクトホ
ールの内部を含む絶縁膜の上部にTi膜あるいはCo膜
などの高融点金属膜を薄く堆積し、続いて半導体基板を
熱処理してコンタクトホールの底部の基板(Si)と高
融点金属膜とを反応させることによって、コンタクトホ
ールの底部に高融点金属シリサイド層を形成する。
Next, contact holes are formed in the insulating film on each of the gate electrode, the source, and the drain of the MISFET of the peripheral circuit, and then a Ti film or a Co film is formed on the insulating film including the inside of these contact holes. By depositing a thin film of a high melting point metal such as a high melting point metal, and subsequently heat-treating the semiconductor substrate to cause the substrate (Si) at the bottom of the contact hole to react with the high melting point metal film, a high melting point metal silicide layer is formed at the bottom of the contact hole. To form

【0013】次に、周辺回路のコンタクトホールの内部
を含む絶縁膜の上部にWなどの高融点金属膜を主体とす
る配線材料を堆積した後、この配線材料と絶縁膜の表面
に残った未反応のTi膜とをパターニングすることによ
って、絶縁膜の上部にビット線と周辺回路の第1層目の
配線とを形成する。ビット線は、多結晶シリコンのプラ
グを埋め込んだ前記コンタクトホールを通じてメモリセ
ル選択用MISFETのソース、ドレインの一方と電気
的に接続され、周辺回路の第1層目の配線は、周辺回路
の前記コンタクトホールを通じて周辺回路のMISFE
Tのゲート電極、ソースまたはドレインのいずれかと電
気的に接続される。
Next, after a wiring material mainly composed of a refractory metal film such as W is deposited on the upper portion of the insulating film including the inside of the contact hole of the peripheral circuit, the wiring material and the unreacted material remaining on the surface of the insulating film are deposited. By patterning the reactive Ti film, a bit line and a first layer wiring of a peripheral circuit are formed on the insulating film. The bit line is electrically connected to one of the source and the drain of the memory cell selecting MISFET through the contact hole in which a polycrystalline silicon plug is embedded. The first layer wiring of the peripheral circuit is connected to the contact of the peripheral circuit. MISFE of peripheral circuit through hole
The gate electrode of T is electrically connected to either the source or the drain.

【0014】次に、ビット線および周辺回路の第1層目
の配線のそれぞれの上部を層間絶縁膜で覆い、続いてこ
の層間絶縁膜にメモリセル選択用MISFETのソー
ス、ドレインの他方と情報蓄積用容量素子とを接続する
ためのスルーホールを形成した後、このスルーホールの
上部に堆積した多結晶シリコンなどの導電膜をパターニ
ングして立体的な構造を有する情報蓄積用容量素子の下
部電極を形成する。
Next, the respective upper portions of the bit lines and the first layer wiring of the peripheral circuit are covered with an interlayer insulating film. Subsequently, the other of the source and drain of the memory cell selecting MISFET and the information storage are formed on the interlayer insulating film. After forming a through-hole for connecting to the capacitive element for storage, a conductive film such as polycrystalline silicon deposited on the through-hole is patterned to form a lower electrode of the information storage capacitive element having a three-dimensional structure. Form.

【0015】次に、この下部電極の表面にTa2 5(酸
化タンタル)などの高誘電体膜を堆積した後、高温の熱
処理を行う。Ta2 5 、BST、STOなどの金属酸
化物からなる高誘電体膜は、それらに共通の性質とし
て、結晶欠陥の少ない高品質の膜を得るために成膜後に
800℃程度の高温熱処理を行う必要がある。また、一
旦高温熱処理を施した後は、膜質の劣化を防ぐために4
50℃程度以上の高温雰囲気に晒さないようにする必要
がある。
Next, after depositing a high dielectric film such as Ta 2 O 5 (tantalum oxide) on the surface of the lower electrode, a high temperature heat treatment is performed. High-dielectric films made of metal oxides such as Ta 2 O 5 , BST, and STO have a common property that they are subjected to high-temperature heat treatment at about 800 ° C. after film formation in order to obtain a high-quality film with few crystal defects. There is a need to do. Also, once the high-temperature heat treatment is performed, 4 hours to prevent the film quality from deteriorating.
It is necessary not to expose to a high temperature atmosphere of about 50 ° C. or more.

【0016】次に、高誘電体膜の上部にTiN膜などの
導電膜を堆積した後、この導電膜とその下層の高誘電体
膜とをパターニングして情報蓄積用容量素子の上部電極
と容量絶縁膜とを形成する。その後は設計仕様にも依る
が、通常は情報蓄積用容量素子の上層にAl(アルミニ
ウム)を主体とした金属配線を2層程度形成する。
Next, after depositing a conductive film such as a TiN film on the high dielectric film, the conductive film and the underlying high dielectric film are patterned to form an upper electrode of the information storage capacitor and a capacitor. An insulating film is formed. After that, although depending on the design specifications, usually, about two layers of metal wiring mainly composed of Al (aluminum) are formed on the upper layer of the information storage capacitor element.

【0017】ところが、本発明者が検討したところによ
ると、デザインルールが0. 25μm以下のDRAMに
上記のような製造プロセスを適用する場合には、次のよ
うな課題を解決しなければならない。
However, according to studies made by the present inventor, when the above-described manufacturing process is applied to a DRAM having a design rule of 0.25 μm or less, the following problems must be solved.

【0018】すなわち、ビット線の上方に情報蓄積用容
量素子を配置するCOB構造のDRAMは、メモリセル
選択用MISFETのソース、ドレインの一方と情報蓄
積用容量素子とを接続するためのスルーホールがビット
線とこれに隣接するビット線とのスペース領域に配置さ
れる。このとき、ビット線のピッチをフォトリソグラフ
ィの解像限界で決まる最小加工寸法の2倍程度とした場
合、ビット線の幅およびスペース(ライン&スペース)
は、それぞれ最小加工寸法と同程度(0. 25μm以
下)となる。しかし、このような微細なスペースに上記
したスルーホールを配置すると、ビット線とスルーホー
ルとのマスク合わせ余裕が確保できなくなるために、ス
ルーホールの内部に埋め込んだ導電膜とビット線とがシ
ョートしてしまう。
That is, in a DRAM having a COB structure in which an information storage capacitor is arranged above a bit line, a through hole for connecting one of the source and drain of the memory cell selection MISFET to the information storage capacitor is provided. It is arranged in a space area between a bit line and a bit line adjacent thereto. At this time, if the pitch of the bit line is set to about twice the minimum processing size determined by the resolution limit of photolithography, the width and space of the bit line (line & space)
Is about the same as the minimum processing size (0.25 μm or less). However, if the above-mentioned through-hole is arranged in such a minute space, it becomes impossible to secure a margin for mask alignment between the bit line and the through-hole, so that the conductive film embedded in the through-hole and the bit line short-circuit. Would.

【0019】このような不具合を避ける対策としては、
例えば前述したセルフアライン・コンタクト(SAC)
技術の採用が考えられる。すなわち、ビット線の上部と
側壁とを窒化シリコン膜で覆い、この窒化シリコン膜と
スルーホールを開孔する領域の酸化シリコン膜とのエッ
チング速度差を利用してスルーホールをビット線のスペ
ースに対して自己整合的に開孔することにより、スルー
ホール内の導電膜とビット線とのショートを防止する。
As a measure to avoid such a problem,
For example, the aforementioned self-aligned contact (SAC)
Adoption of technology is conceivable. That is, the upper part and the side wall of the bit line are covered with a silicon nitride film, and the through hole is formed with respect to the space of the bit line by utilizing an etching rate difference between the silicon nitride film and the silicon oxide film in a region where the through hole is formed. The holes are formed in a self-aligned manner to prevent short circuit between the conductive film in the through hole and the bit line.

【0020】ところが、ビット線の周囲を窒化シリコン
膜で被覆する上記のセルフアライン・コンタクト技術を
採用した場合には、窒化シリコンの誘電率が酸化シリコ
ンの2倍以上と高いために、ビット線の容量が大きくな
ってしまうという別の問題が生じる。
However, when the above-described self-aligned contact technology in which the periphery of the bit line is covered with a silicon nitride film is adopted, the dielectric constant of silicon nitride is twice as high as that of silicon oxide, so that the Another problem is that the capacity is increased.

【0021】周知のように、情報蓄積用容量素子の容量
をCs、信号の蓄積電荷量をQsとし、センスアンプに
接続された部分を含むビット線の容量をCblとした場
合、信号の読み出し時に現れる読み出し電圧(Vs)
は、 Vs=Cs×Qs/(Cs+Cbl) となる。ここでCsおよびQsは与えられているものと
すると、ビット線の容量(Cbl)が大きくなる程読み
出し電圧(Vs)が小さくなり、検出できる信号レベル
が低下する。
As is well known, when the capacitance of the information storage capacitor is Cs, the amount of charge stored in the signal is Qs, and the capacitance of the bit line including the portion connected to the sense amplifier is Cbl, the readout of the signal Appearing read voltage (Vs)
Is as follows: Vs = Cs × Qs / (Cs + Cbl) Here, assuming that Cs and Qs are given, as the capacitance (Cbl) of the bit line increases, the readout voltage (Vs) decreases, and the detectable signal level decreases.

【0022】0. 25μm以下のデザインルールで製造
されるDRAMは、メモリセルサイズが極めて微細にな
り、ビット線同士が狭いピッチで配置されるために、隣
接するビット線間に生じる寄生容量が無視できなくな
る。従って、ビット線の周囲を窒化シリコン膜で被覆す
るセルフアライン・コンタクト技術の採用は、ビット線
の容量をさらに増大させ、情報蓄積用容量素子に蓄積さ
れた信号の検出を一層困難にしてしまう。
A DRAM manufactured according to a design rule of 0.25 μm or less has a very small memory cell size and bit lines are arranged at a narrow pitch, so that parasitic capacitance generated between adjacent bit lines is ignored. become unable. Therefore, the adoption of the self-aligned contact technique in which the periphery of the bit line is covered with the silicon nitride film further increases the capacity of the bit line and makes it more difficult to detect the signal stored in the information storage capacitor.

【0023】本発明の目的は、メモリセルサイズが微細
化されたDRAMにおいて、ビット線の容量増大を防止
し、情報蓄積用容量素子に蓄積された信号を高感度に検
出することのできる技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technology capable of preventing a bit line from increasing in capacity and detecting a signal stored in an information storage capacitor element with high sensitivity in a DRAM having a fine memory cell size. To provide.

【0024】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0026】本発明の半導体集積回路装置は、半導体基
板の主面上の第1領域に、ワード線と一体に構成された
ゲート電極を備えたメモリセル選択用MISFETが形
成され、前記メモリセル選択用MISFETを覆う第1
絶縁膜の上部に、前記メモリセル選択用MISFETの
ソース、ドレインの一方と電気的に接続されたビット線
が形成され、前記ビット線の上部に形成された第2絶縁
膜の上部に、前記メモリセル選択用MISFETのソー
ス、ドレインの他方と電気的に接続された情報蓄積用容
量素子が形成されたDRAMを有し、前記ビット線の幅
は、フォトリソグラフィの解像限界で決まる最小寸法未
満の寸法で構成されている。
In a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a memory cell selecting MISFET having a gate electrode integrally formed with a word line is formed in a first region on a main surface of a semiconductor substrate. First covering MISFET
A bit line electrically connected to one of a source and a drain of the memory cell selection MISFET is formed on the insulating film, and the memory is formed on the second insulating film formed on the bit line. A DRAM having an information storage capacitor electrically connected to the other of the source and the drain of the cell selection MISFET, wherein a width of the bit line is less than a minimum dimension determined by a resolution limit of photolithography. Consists of dimensions.

【0027】本発明の半導体集積回路装置の製造方法
は、半導体基板の主面上の第1領域に、ワード線と一体
に構成されたゲート電極を備えたメモリセル選択用MI
SFETが形成され、前記メモリセル選択用MISFE
Tを覆う第1絶縁膜の上部に、前記メモリセル選択用M
ISFETのソース、ドレインの一方と電気的に接続さ
れたビット線が形成され、前記ビット線の上部に形成さ
れた第2絶縁膜の上部に、前記メモリセル選択用MIS
FETのソース、ドレインの他方と電気的に接続された
情報蓄積用容量素子が形成されたDRAMを有する半導
体集積回路装置の製造方法であって、以下の工程(a)
〜(d)を含んでいる。
According to a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a memory cell selecting MI having a gate electrode integrally formed with a word line in a first region on a main surface of a semiconductor substrate is provided.
An SFET is formed, and the memory cell selecting MISFE is formed.
The memory cell selecting M is formed on the first insulating film covering T.
A bit line electrically connected to one of a source and a drain of the ISFET is formed, and the memory cell selecting MIS is formed on a second insulating film formed on the bit line.
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a DRAM in which an information storage capacitor electrically connected to the other of the source and the drain of the FET is formed, the method comprising:
To (d).

【0028】(a)半導体基板の主面上にDRAMのメ
モリセルを構成するメモリセル選択用MISFETを形
成した後、前記メモリセル選択用MISFETの上部に
第1絶縁膜を堆積する工程、(b)前記第1絶縁膜の上
部に第1導電膜を堆積した後、前記第1導電膜の上部に
第1の幅、第1の間隔で配置されたビット線のパターン
を有する第1のフォトレジスト膜を形成する工程、
(c)前記第1のフォトレジスト膜をアッシングするこ
とによって、前記第1の幅よりも小さい第2の幅、前記
第1の間隔よりも大きい第2の間隔で配置されたビット
線パターンを有する第2のフォトレジスト膜を形成する
工程、(d)前記第2のフォトレジスト膜をマスクにし
て前記第1導電膜をエッチングする工程。
(A) forming a memory cell selecting MISFET forming a memory cell of a DRAM on a main surface of a semiconductor substrate, and then depositing a first insulating film on the memory cell selecting MISFET; (b) A) a first photoresist having a pattern of bit lines arranged at a first width and a first interval above the first conductive film after depositing a first conductive film on the first insulating film; Forming a film,
(C) By ashing the first photoresist film, a bit line pattern having a second width smaller than the first width and a second space larger than the first space is provided. Forming a second photoresist film, and (d) etching the first conductive film using the second photoresist film as a mask.

【0029】また、本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、オゾンを含むガスを使用して前記第1のフォト
レジスト膜をアッシングする。
In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the first photoresist film is ashed by using a gas containing ozone.

【0030】また、本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、半導体基板の主面上にワード線と一体に構成さ
れたゲート電極を備えたメモリセル選択用MISFET
が形成され、前記メモリセル選択用MISFETを覆う
第1絶縁膜の上部に、前記メモリセル選択用MISFE
Tのソース、ドレインの一方と電気的に接続された情報
蓄積用容量素子が形成されたメモリセルを有する半導体
集積回路装置の製造方法であって、(a)半導体基板の
主面上にメモリセルを構成するメモリセル選択用MIS
FETを形成した後、前記メモリセル選択用MISFE
Tの上部に第1絶縁膜を堆積する工程、(b)前記メモ
リセル選択用MISFETのソース、ドレインの一方の
上部に開孔パターンを有するフォトレジスト膜を前記第
1絶縁膜の上部に形成した後、オゾンを含むガスを使っ
たアッシングで前フォトレジスト膜をエッチングするこ
とによって、前記開孔パターンの内径を広くする工程、
(c)前記フォトレジスト膜をマスクにして前記第1絶
縁膜をエッチングすることによって、前記第1絶縁膜に
前記開孔パターンに対応する凹溝を形成する工程、
(d)前記凹溝の内壁に沿って形成した第1導電膜をパ
ターニングすることによって、前記情報蓄積用容量素子
の下部電極を形成する工程、を含んでいる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a memory cell selecting MISFET having a gate electrode formed integrally with a word line on a main surface of a semiconductor substrate is provided.
Is formed, and the MISFE for memory cell selection is formed on the first insulating film covering the MISFET for memory cell selection.
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a memory cell in which an information storage capacitor electrically connected to one of a source and a drain of T is formed, wherein (a) a memory cell is provided on a main surface of a semiconductor substrate. MIS for selecting memory cells constituting
After forming the FET, the memory cell selecting MISFE
Depositing a first insulating film on top of T; (b) forming a photoresist film having an opening pattern on one of the source and the drain of the memory cell selecting MISFET on the first insulating film; Thereafter, a step of widening the inner diameter of the opening pattern by etching the front photoresist film by ashing using a gas containing ozone,
(C) forming a groove corresponding to the opening pattern in the first insulating film by etching the first insulating film using the photoresist film as a mask;
(D) forming a lower electrode of the information storage capacitor by patterning the first conductive film formed along the inner wall of the concave groove.

【0031】また、本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、以下の工程を含んでいる;(a)半導体基板の
主面上に第1導電膜を堆積した後、前記第1導電膜の上
部に第1のフォトレジスト膜を形成する工程、(b)前
記第1のフォトレジスト膜を露光、現像することによ
り、前記半導体基板の主面上の第1領域の前記第1のフ
ォトレジスト膜に第1ゲート電極パターンを形成する工
程、(c)オゾンを含むガスを使ったアッシングで前記
第1のフォトレジスト膜をエッチングすることによっ
て、前記第1ゲート電極パターンの幅を細くする工程、
(d)前記第1のフォトレジスト膜をマスクにして前記
第1導電膜をエッチングすることによって、前記第1領
域にその幅が最小加工寸法よりも微細で、かつ隣接する
第1ゲート電極とのスペースが前記幅よりも大きい第1
ゲート電極を形成する工程、(e)前記第1のフォトレ
ジスト膜を除去した後、前記半導体基板の主面上の第2
領域に第2ゲート電極パターンを有する第2のフォトレ
ジスト膜を形成する工程、(f)前記第2のフォトレジ
スト膜をマスクにして前記第1導電膜をエッチングする
ことによって、前記第2領域にその幅とスペースとがほ
ぼ等しい第2ゲート電極を形成する工程。
Further, a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes the following steps: (a) depositing a first conductive film on a main surface of a semiconductor substrate and then forming the first conductive film; Forming a first photoresist film on the upper portion, (b) exposing and developing the first photoresist film to thereby form the first photoresist film in a first region on a main surface of the semiconductor substrate Forming a first gate electrode pattern, (c) etching the first photoresist film by ashing using a gas containing ozone, thereby narrowing the width of the first gate electrode pattern;
(D) etching the first conductive film by using the first photoresist film as a mask, so that the width of the first region is smaller than the minimum processing dimension and is adjacent to the first gate electrode; The first space is larger than the width
Forming a gate electrode; and (e) removing the first photoresist film and then removing the second photoresist film on the main surface of the semiconductor substrate.
Forming a second photoresist film having a second gate electrode pattern in a region; and (f) etching the first conductive film using the second photoresist film as a mask, thereby forming a second photoresist film in the second region. Forming a second gate electrode whose width and space are substantially equal.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0033】(実施の形態1)図1は、本実施の形態の
DRAMを形成した半導体チップの全体平面図である。
図示のように、単結晶シリコンからなる半導体チップ1
Aの主面には、X方向(半導体チップ1Aの長辺方向)
およびY方向(半導体チップ1Aの短辺方向)に沿って
多数のメモリアレイMARYがマトリクス状に配置され
ている。X方向に沿って互いに隣接するメモリアレイM
ARYの間にはセンスアンプSAが配置されている。半
導体チップ1Aの主面の中央部には、ワードドライバW
D、データ線選択回路などの制御回路や、入出力回路、
ボンディングパッドなどが配置されている。
(First Embodiment) FIG. 1 is an overall plan view of a semiconductor chip on which a DRAM according to the present embodiment is formed.
As shown, a semiconductor chip 1 made of single crystal silicon
X direction (long side direction of semiconductor chip 1A) on the main surface of A
And a large number of memory arrays MARY are arranged in a matrix along the Y direction (the short side direction of the semiconductor chip 1A). Memory arrays M adjacent to each other along the X direction
A sense amplifier SA is arranged between ARY. A word driver W is provided at the center of the main surface of the semiconductor chip 1A.
D, control circuits such as data line selection circuits, input / output circuits,
Bonding pads and the like are arranged.

【0034】図2は、上記DRAMの等価回路図であ
る。図示のように、このDRAMのメモリアレイ(MA
RY)は、マトリクス状に配置された複数のワード線W
L(WLn-1 、WLn 、WLn+1 …)と複数のビット線
BLおよびそれらの交点に配置された複数のメモリセル
(MC)によって構成されている。1ビットの情報を記
憶する1個のメモリセルは、1個の情報蓄積用容量素子
Cとこれに直列に接続された1個のメモリセル選択用M
ISFETQsとで構成されている。メモリセル選択用
MISFETQsのソース、ドレインの一方は、情報蓄
積用容量素子Cと電気的に接続され、他方はビット線B
Lと電気的に接続されている。ワード線WLの一端は、
ワードドライバWDに接続され、ビット線BLの一端
は、センスアンプSAに接続されている。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the DRAM. As shown, the memory array of this DRAM (MA
RY) includes a plurality of word lines W arranged in a matrix.
L (WLn-1, WLn, WLn + 1...), A plurality of bit lines BL, and a plurality of memory cells (MC) arranged at their intersections. One memory cell for storing 1-bit information is composed of one information storage capacitor C and one memory cell selection M connected in series to this.
ISFET Qs. One of the source and the drain of the memory cell selection MISFET Qs is electrically connected to the information storage capacitor C, and the other is the bit line B.
L and is electrically connected. One end of the word line WL
It is connected to a word driver WD, and one end of the bit line BL is connected to a sense amplifier SA.

【0035】図3は、DRAMのメモリアレイと周辺回
路のそれぞれの一部を示す半導体基板の要部断面図、図
4は、メモリアレイの一部を示す半導体基板の概略平面
図、図5の左側部分は、図4のA−A' 線に沿った断面
図、同図の右側部分は、同じくB−B' 線に沿った断面
図である。である。なお、図4は、メモリセルを構成す
る導電層(プレート電極を除く)のみを示し、導電層間
の絶縁膜やメモリセルの上部に形成される配線の図示は
省略してある。
FIG. 3 is a sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing a part of a memory array and peripheral circuits of a DRAM. FIG. 4 is a schematic plan view of the semiconductor substrate showing a part of the memory array. The left part is a cross-sectional view along the line AA 'in FIG. 4, and the right part of the figure is a cross-sectional view along the line BB' in FIG. It is. FIG. 4 shows only a conductive layer (excluding a plate electrode) constituting a memory cell, and does not show an insulating film between conductive layers or a wiring formed over the memory cell.

【0036】DRAMのメモリセルは、p型の単結晶シ
リコンからなる半導体基板1の主面に形成されたp型ウ
エル2に形成されている。メモリセルが形成された領域
(メモリアレイ)のp型ウエル2は、半導体基板1の他
の領域に形成された入出力回路などからノイズが侵入す
るのを防ぐために、その下部に形成されたn型半導体領
域3によって半導体基板1と電気的に分離されている。
A memory cell of the DRAM is formed in a p-type well 2 formed on a main surface of a semiconductor substrate 1 made of p-type single crystal silicon. The p-type well 2 in the region (memory array) in which the memory cell is formed is formed under the n-type well in order to prevent noise from entering from an input / output circuit or the like formed in another region of the semiconductor substrate 1. The semiconductor substrate 1 is electrically separated from the semiconductor substrate 1 by the mold semiconductor region 3.

【0037】メモリセルは、メモリセル選択用MISF
ETQsの上部に情報蓄積用容量素子Cを配置したスタ
ックド構造で構成されており、その平面寸法は、X方向
(図4の左右方向)が0. 44μm、Y方向(図4の上
下方向)が0. 46μmである。なお、上記したメモリ
セルの寸法および以下に記載するメモリセルの各構成要
素の寸法は例示的なものであって、本発明を限定するた
めのものではない。
The memory cell is a memory cell selecting MISF.
It has a stacked structure in which an information storage capacitive element C is arranged above the ETQs, and its plane dimensions are 0.44 μm in the X direction (left and right directions in FIG. 4) and in the Y direction (vertical direction in FIG. 4). 0.46 μm. It should be noted that the dimensions of the memory cell described above and the dimensions of each component of the memory cell described below are merely examples, and are not intended to limit the present invention.

【0038】メモリセルのメモリセル選択用MISFE
TQsはnチャネル型で構成され、p型ウエル2の活性
領域Lに形成されている。図4に示すように、活性領域
Lは、X方向に沿って真っ直ぐに延在する細長い島状の
パターンで構成されており、その寸法はX方向が1. 1
0μm、Y方向が0. 24μmである。それぞれの活性
領域Lには、ソース、ドレインの一方(n型半導体領域
9)を互いに共有するメモリセル選択用MISFETQ
sがX方向に隣接して2個形成されている。
MISFE for selecting a memory cell of a memory cell
TQs is of an n-channel type and is formed in the active region L of the p-type well 2. As shown in FIG. 4, the active region L is formed of an elongated island-shaped pattern extending straight along the X direction, and its dimension is 1.1 in the X direction.
0 μm and 0.24 μm in the Y direction. Each active region L has a memory cell selecting MISFET Q sharing one of a source and a drain (n-type semiconductor region 9).
Two s are formed adjacent to each other in the X direction.

【0039】活性領域Lを囲む素子分離領域は、p型ウ
エル2に開孔した浅い溝に酸化シリコン膜5を埋め込ん
で形成した素子分離溝6によって構成されている。この
素子分離溝6に埋め込まれた酸化シリコン膜5は、その
表面が活性領域Lの表面とほぼ同じ高さになるように平
坦化されている。このような素子分離溝6によって構成
された素子分離領域は、活性領域Lの端部にバーズビー
ク(bird's beak) ができないので、LOCOS(選択酸
化)法で形成された同一寸法の素子分離領域(フィール
ド酸化膜)に比べて実効的な面積が大きくなる。
The element isolation region surrounding the active region L is constituted by an element isolation groove 6 formed by embedding a silicon oxide film 5 in a shallow groove opened in the p-type well 2. The silicon oxide film 5 buried in the element isolation trench 6 is flattened so that its surface is substantially at the same height as the surface of the active region L. Since an element isolation region formed by such an element isolation groove 6 cannot have a bird's beak at an end of the active region L, an element isolation region (field) of the same size formed by a LOCOS (selective oxidation) method. The effective area is larger than that of the oxide film.

【0040】メモリセル選択用MISFETQsは、主
としてゲート酸化膜7、ゲート電極8Aおよびソース、
ドレインを構成する一対のn型半導体領域9、9によっ
て構成されている。メモリセル選択用MISFETQs
のゲート電極8Aはワード線WLと一体に構成されてお
り、同一の幅、同一のスペースでY方向に沿って直線的
に延在している。ゲート電極8A(ワード線WL)の幅
すなわちゲート長と、隣接する2本のゲート電極8A
(ワード線WL)のスペースとは、いずれもフォトリソ
グラフィの解像限界で決まる最小加工寸法と同程度(例
えば0. 22μm)である。ゲート電極8A(ワード線
WL)は、例えばP(リン)などのn型不純物がドープ
された低抵抗多結晶シリコン膜と、その上部に形成され
たWN(タングステンナイトライド)膜などからなるバ
リアメタル層と、その上部に形成されたW(タングステ
ン)膜などの高融点金属膜とで構成されたポリメタル構
造を有している。ポリメタル構造のゲート電極8A(ワ
ード線WL)は、多結晶シリコン膜やポリサイド膜で構
成されたゲート電極に比べて電気抵抗が低いので、ワー
ド線の信号遅延を低減することができる。
The memory cell selecting MISFET Qs mainly includes a gate oxide film 7, a gate electrode 8A, a source,
It is constituted by a pair of n-type semiconductor regions 9 constituting a drain. MISFET Qs for memory cell selection
The gate electrode 8A is integrally formed with the word line WL, and extends linearly along the Y direction with the same width and the same space. The width of the gate electrode 8A (word line WL), that is, the gate length, and two adjacent gate electrodes 8A
The space of (word line WL) is almost the same as the minimum processing size determined by the resolution limit of photolithography (for example, 0.22 μm). The gate electrode 8A (word line WL) is made of, for example, a low-resistance polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity such as P (phosphorus), and a barrier metal such as a WN (tungsten nitride) film formed thereon. It has a polymetal structure composed of a layer and a refractory metal film such as a W (tungsten) film formed thereon. Since the gate electrode 8A (word line WL) having a polymetal structure has a lower electric resistance than a gate electrode formed of a polycrystalline silicon film or a polycide film, the signal delay of the word line can be reduced.

【0041】DRAMの周辺回路は、nチャネル型MI
SFETQnとpチャネル型MISFETQpとで構成
されている。nチャネル型MISFETQnはp型ウエ
ル2に形成され、主としてゲート酸化膜7、ゲート電極
8Bおよびソース、ドレインを構成する一対のn+ 型半
導体領域10、10によって構成されている。また、p
チャネル型MISFETQpはn型ウエル4に形成さ
れ、主としてゲート酸化膜7、ゲート電極8Cおよびソ
ース、ドレインを構成する一対のp+ 型半導体領域1
1、11によって構成されている。ゲート電極8B、8
Cは、ゲート電極8A(ワード線WL)と同じポリメタ
ル構造で構成されている。周辺回路を構成するnチャネ
ル型MISFETQnとpチャネル型MISFETQp
は、メモリセルよりも緩いデザインルールで製造されて
おり、ゲート電極8B、8Cのゲート長は、例えば0.
32μmである。
The peripheral circuit of the DRAM is an n-channel type MI.
It comprises an SFET Qn and a p-channel MISFET Qp. The n-channel MISFET Qn is formed in the p-type well 2 and mainly includes a gate oxide film 7, a gate electrode 8B, and a pair of n + -type semiconductor regions 10 and 10 constituting a source and a drain. Also, p
The channel type MISFET Qp is formed in the n-type well 4 and mainly includes a gate oxide film 7, a gate electrode 8C, and a pair of p + -type semiconductor regions 1 constituting a source and a drain.
1 and 11. Gate electrodes 8B, 8
C has the same polymetal structure as the gate electrode 8A (word line WL). N-channel MISFET Qn and p-channel MISFET Qp constituting peripheral circuits
Are manufactured with looser design rules than the memory cells, and the gate lengths of the gate electrodes 8B and 8C are, for example, 0.1.
32 μm.

【0042】メモリセル選択用MISFETQsのゲー
ト電極8A(ワード線WL)の上部には窒化シリコン膜
12が形成されており、この窒化シリコン膜12の上部
および側壁とゲート電極8A(ワード線WL)の側壁と
には窒化シリコン膜13が形成されている。また、周辺
回路のMISFETのゲート電極8B、8Cのそれぞれ
の上部には窒化シリコン膜12が形成されており、ゲー
ト電極8B、8Cのそれぞれの側壁には、窒化シリコン
膜13で構成されたサイドウォールスペーサ13sが形
成されている。
A silicon nitride film 12 is formed above the gate electrode 8A (word line WL) of the memory cell selecting MISFET Qs. The upper and side walls of the silicon nitride film 12 and the gate electrode 8A (word line WL) are formed. A silicon nitride film 13 is formed on the side wall. Further, a silicon nitride film 12 is formed on each of the gate electrodes 8B and 8C of the MISFET of the peripheral circuit, and a side wall made of the silicon nitride film 13 is formed on each side wall of the gate electrodes 8B and 8C. The spacer 13s is formed.

【0043】メモリアレイの窒化シリコン膜12と窒化
シリコン膜13は、後述するように、メモリセル選択用
MISFETQsのソース、ドレイン(n型半導体領域
9、9)の上部にセルフアライン(自己整合)でコンタ
クトホールを形成する際のエッチングストッパとして使
用される。また、周辺回路のサイドウォールスペーサ1
3sは、nチャネル型MISFETQnのソース、ドレ
インとpチャネル型MISFETQpのソース、ドレイ
ンをLDD(Lightly Doped Drain) 構造にするために使
用される。
As described later, the silicon nitride film 12 and the silicon nitride film 13 of the memory array are self-aligned (self-aligned) over the source and drain (n-type semiconductor regions 9 and 9) of the memory cell selection MISFET Qs. It is used as an etching stopper when forming a contact hole. Also, the side wall spacer 1 of the peripheral circuit
3s is used to make the source and drain of the n-channel MISFET Qn and the source and drain of the p-channel MISFET Qp have an LDD (Lightly Doped Drain) structure.

【0044】メモリセル選択用MISFETQs、nチ
ャネル型MISFETQnおよびpチャネル型MISF
ETQpのそれぞれの上部にはSOG膜16が形成され
ている。また、このSOG膜16のさらに上部には2層
の酸化シリコン膜17、18が形成されており、上層の
酸化シリコン膜18は、その表面が半導体基板1の全域
でほぼ同じ高さになるように平坦化されている。
Memory cell selecting MISFET Qs, n-channel MISFET Qn and p-channel MISFET
An SOG film 16 is formed on each ETQp. Further, two layers of silicon oxide films 17 and 18 are formed further above the SOG film 16, and the surface of the upper silicon oxide film 18 is set to be substantially the same over the entire area of the semiconductor substrate 1. Is flattened.

【0045】メモリセル選択用MISFETQsのソー
ス、ドレインを構成する一対のn型半導体領域9、9の
上部には、酸化シリコン膜18、17およびSOG膜1
6を貫通するコンタクトホール19、20が形成されて
いる。これらのコンタクトホール19、20の内部に
は、n型不純物(例えばP(リン))をドープした低抵
抗の多結晶シリコン膜で構成されたプラグ21が埋め込
まれている。
The silicon oxide films 18 and 17 and the SOG film 1 are formed on a pair of n-type semiconductor regions 9 and 9 constituting the source and drain of the memory cell selecting MISFET Qs.
6 are formed. Plugs 21 made of a low-resistance polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) are embedded in these contact holes 19 and 20.

【0046】コンタクトホール19、20のそれぞれの
底部のX方向の径は、対向する2本のゲート電極8A
(ワード線WL)の一方の側壁の窒化シリコン膜13と
他方の側壁の窒化シリコン膜13とのスペースによって
規定されている。すなわち、コンタクトホール19、2
0は、ゲート電極8A(ワード線WL)のスペースに対
してセルフアラインで形成されている。
The diameter of the bottom of each of the contact holes 19 and 20 in the X direction is two opposing gate electrodes 8A.
It is defined by the space between the silicon nitride film 13 on one side wall of the (word line WL) and the silicon nitride film 13 on the other side wall. That is, the contact holes 19, 2
0 is self-aligned to the space of the gate electrode 8A (word line WL).

【0047】一対のコンタクトホール19、20のう
ち、一方のコンタクトホール20のY方向の径は、活性
領域LのY方向の寸法とほぼ同じである。これに対し
て、もう一方のコンタクトホール19(2個のメモリセ
ル選択用MISFETQsによって共有されたn型半導
体領域9上のコンタクトホール)のY方向の径は、活性
領域LのY方向の寸法よりも大きい。すなわち、コンタ
クトホール19は、Y方向の径がX方向の(上端部の)
径よりも大きい略長方形の平面パターンで構成されてお
り、その一部は活性領域Lから外れて素子分離溝6上に
延在している。コンタクトホール19をこのようなパタ
ーンで構成することにより、コンタクトホール19を介
してビット線BLとn型半導体領域9とを電気的に接続
する際に、ビット線BLの幅を一部で太くして活性領域
Lの上部まで延在したり、活性領域Lの一部をビット線
BL方向に延在したりしなくともよいので、メモリセル
サイズを縮小することが可能となる。
The diameter in the Y direction of one of the pair of contact holes 19 and 20 is substantially the same as the dimension in the Y direction of the active region L. On the other hand, the diameter of the other contact hole 19 (the contact hole on the n-type semiconductor region 9 shared by the two memory cell selecting MISFETs Qs) in the Y direction is larger than the dimension of the active region L in the Y direction. Is also big. That is, the contact hole 19 has a diameter in the Y direction in the X direction (at the upper end).
It is constituted by a substantially rectangular plane pattern having a diameter larger than the diameter, and a part thereof extends from the active region L onto the element isolation groove 6. By forming the contact hole 19 with such a pattern, when electrically connecting the bit line BL and the n-type semiconductor region 9 through the contact hole 19, the width of the bit line BL is partially increased. Therefore, it is not necessary to extend to the upper part of the active region L or part of the active region L in the direction of the bit line BL, so that the memory cell size can be reduced.

【0048】酸化シリコン膜18の上部には酸化シリコ
ン膜28が形成されている。コンタクトホール19の上
部の酸化シリコン膜28にはスルーホール22が形成さ
れており、その内部には下層から順にTi膜、TiN
膜、W膜を積層した導電膜からなるプラグ35が埋め込
まれている。また、このプラグ35とスルーホール22
の下部のコンタクトホール19に埋め込まれたプラグ2
1との界面には、プラグ35の一部を構成するTi膜と
プラグ21を構成する多結晶シリコン膜との反応によっ
て生じたTiSi2 (チタンシリサイド)層37が形成
されている。スルーホール22は、活性領域Lから外れ
た素子分離溝6の上方に配置されている。
On the silicon oxide film 18, a silicon oxide film 28 is formed. A through hole 22 is formed in the silicon oxide film 28 above the contact hole 19, and a Ti film, a TiN
A plug 35 made of a conductive film in which a film and a W film are stacked is embedded. The plug 35 and the through hole 22
Plug 2 embedded in contact hole 19 below
A TiSi 2 (titanium silicide) layer 37 generated by a reaction between a Ti film forming a part of the plug 35 and a polycrystalline silicon film forming the plug 21 is formed at the interface with the plug 1. The through hole 22 is arranged above the element isolation groove 6 deviating from the active region L.

【0049】酸化シリコン膜28の上部にはビット線B
Lが形成されている。ビット線BLは素子分離溝6の上
方に配置されており、同一の幅、同一のスペースでX方
向に沿って直線的に延在している。隣接する2本のビッ
ト線BLのピッチは、メモリセルのY方向の寸法(=
0. 46μm)と同じである。ビット線BLはW膜で構
成されており、酸化シリコン膜28に形成されたスルー
ホール22およびその下部の絶縁膜(酸化シリコン膜2
8、18、17、SOG膜16およびゲート酸化膜7)
に形成されたコンタクトホール19を通じてメモリセル
選択用MISFETQsのソース、ドレインの一方(2
個のメモリセル選択用MISFETQsによって共有さ
れたn型半導体領域9)と電気的に接続されている。
The bit line B is formed on the silicon oxide film 28.
L is formed. The bit line BL is arranged above the element isolation groove 6, and linearly extends along the X direction with the same width and the same space. The pitch between two adjacent bit lines BL is equal to the dimension (=
0.46 μm). The bit line BL is made of a W film, and has a through hole 22 formed in the silicon oxide film 28 and an insulating film thereunder (the silicon oxide film 2).
8, 18, 17, SOG film 16 and gate oxide film 7)
One of the source and drain (2) of the memory cell selecting MISFET Qs through the contact hole 19 formed in
It is electrically connected to the n-type semiconductor region 9) shared by the memory cell selecting MISFETs Qs.

【0050】ビット線BLは、隣接するビット線BLと
の間に形成される寄生容量をできるだけ低減するため
に、そのスペースを可能な限り広くしてある。ビット線
BLのスペースは、例えば0. 34μmである。この場
合、ビット線BLの幅は、フォトリソグラフィの解像限
界で決まる最小加工寸法よりも微細な0. 12μm(=
0. 46−0. 34)となる。つまり、ビット線BLの
間隔は、ワード線WLの幅および間隔よりも大きく、ビ
ット線BLの幅は、ワード線WLの幅および間隔よりも
小さい。ビット線BLを最小加工寸法よりも微細な幅で
形成する方法については後述する。
The space of the bit line BL is made as large as possible in order to reduce the parasitic capacitance formed between the bit line BL and the adjacent bit line BL as much as possible. The space of the bit line BL is, for example, 0.34 μm. In this case, the width of the bit line BL is 0.12 μm (= 10 μm), which is smaller than the minimum processing size determined by the resolution limit of photolithography.
0.46-0.34). That is, the interval between the bit lines BL is larger than the width and the interval between the word lines WL, and the width of the bit line BL is smaller than the width and the interval between the word lines WL. A method for forming the bit line BL with a width smaller than the minimum processing dimension will be described later.

【0051】ビット線BLのスペースを広くして寄生容
量を低減することにより、メモリセルサイズを縮小した
場合でも、情報蓄積用容量素子Cに蓄積された電荷(情
報)を読み出すときの信号電圧を大きくすることができ
る。また、ビット線BLのスペースを広くすることによ
り、後述するビット線BLのスペース領域に形成される
スルーホール(情報蓄積用容量素子Cとコンタクトホー
ル20とを接続するスルーホール)48の開孔マージン
を十分に確保できるようになるので、メモリセルサイズ
を縮小した場合でも、ビット線BLとスルーホール48
内の導体層とのショートを確実に防止することができ
る。
By increasing the space of the bit line BL and reducing the parasitic capacitance, even if the memory cell size is reduced, the signal voltage for reading out the charge (information) stored in the information storage capacitor C is reduced. Can be bigger. Also, by increasing the space of the bit line BL, the opening margin of a through hole (through hole connecting the information storage capacitor C and the contact hole 20) 48 formed in the space region of the bit line BL described later is formed. Can be sufficiently secured, so that even if the memory cell size is reduced, the bit line BL and the through hole 48 can be formed.
It is possible to reliably prevent a short circuit with the inner conductor layer.

【0052】さらに、ビット線BLを金属(W)で構成
することにより、そのシート抵抗を2Ω/□程度にまで
低減できるので、情報の読み出し、書き込みを高速で行
うことができる。また、ビット線BLと後述する周辺回
路の配線23〜26とを同一の工程で同時に形成するこ
とができるので、DRAMの製造工程を簡略化すること
ができる。また、ビット線BLを耐熱性およびエレクト
ロマイグレーション耐性の高い金属(W)で構成するこ
とにより、ビット線BLの幅をフォトリソグラフィの解
像限界以下まで微細化した場合でも、断線を確実に防止
することができる。
Further, since the bit line BL is made of metal (W), its sheet resistance can be reduced to about 2 Ω / □, so that information can be read and written at high speed. Further, since the bit line BL and the wirings 23 to 26 of the peripheral circuit described later can be formed simultaneously in the same process, the manufacturing process of the DRAM can be simplified. Further, by configuring the bit line BL with a metal (W) having high heat resistance and electromigration resistance, even if the width of the bit line BL is reduced to the resolution limit of photolithography or less, disconnection is reliably prevented. be able to.

【0053】周辺回路の酸化シリコン膜28の上部には
第1層目の配線23〜26が形成されている。これらの
配線23〜26はビット線BLと同じ導電材料(W)で
構成されており、後述するようにビット線BLを形成す
る工程で同時に形成される。配線23〜26は、酸化シ
リコン膜28、18、17およびSOG膜16に形成さ
れたコンタクトホール30〜34を通じて周辺回路のM
ISFET(nチャネル型MISFETQn、pチャネ
ル型MISFETQp)と電気的に接続されている。
First-layer wirings 23 to 26 are formed on the silicon oxide film 28 of the peripheral circuit. These wirings 23 to 26 are made of the same conductive material (W) as the bit line BL, and are formed simultaneously in a step of forming the bit line BL as described later. Wirings 23 to 26 are connected to the peripheral circuit through contact holes 30 to 34 formed in silicon oxide films 28, 18, 17 and SOG film 16.
It is electrically connected to ISFET (n-channel MISFETQn, p-channel MISFETQp).

【0054】周辺回路のMISFETと配線23〜26
とを接続するコンタクトホール30〜34の内部には、
下層から順にTi膜、TiN膜、W膜を積層した導電膜
からなるプラグ35が埋め込まれている。また、これら
のコンタクトホール30〜34のうち、周辺回路のMI
SFETのソース、ドレイン(n+ 型半導体領域10お
よびp+ 型半導体領域11)の上部に形成されたコンタ
クトホール(30〜33)の底部には、プラグ35の一
部を構成するTi膜と半導体基板1(Si)との反応に
よって生じたTiSi2 層37が形成されており、これ
によってプラグ35とソース、ドレイン(n+ 型半導体
領域10およびp+ 型半導体領域11)とのコンタクト
抵抗が低減されている。
MISFET of peripheral circuit and wirings 23 to 26
Inside the contact holes 30 to 34 connecting
A plug 35 made of a conductive film in which a Ti film, a TiN film, and a W film are stacked in this order from the lower layer is embedded. Also, of these contact holes 30 to 34, the MI of the peripheral circuit
At the bottom of the contact holes (30 to 33) formed above the source and drain (the n + type semiconductor region 10 and the p + type semiconductor region 11) of the SFET, a Ti film forming a part of the plug 35 and a semiconductor are formed. A TiSi 2 layer 37 generated by a reaction with the substrate 1 (Si) is formed, thereby reducing the contact resistance between the plug 35 and the source and drain (the n + type semiconductor region 10 and the p + type semiconductor region 11). Have been.

【0055】ビット線BLと第1層目の配線23〜26
のそれぞれの上部には酸化シリコン膜38が形成されて
おり、この酸化シリコン膜38のさらに上部にはSOG
膜39が形成されている。SOG膜39は、その表面が
半導体基板1の全域でほぼ同じ高さになるように平坦化
されている。
The bit line BL and the first-layer wirings 23 to 26
A silicon oxide film 38 is formed on each of the silicon oxide films 38. The SOG is further formed on the silicon oxide film 38.
A film 39 is formed. The SOG film 39 is flattened so that its surface is substantially the same height over the entire area of the semiconductor substrate 1.

【0056】メモリアレイのSOG膜39の上部には窒
化シリコン膜44が形成されており、この窒化シリコン
44のさらに上部には情報蓄積用容量素子Cが形成され
ている。情報蓄積用容量素子Cは、下部電極(蓄積電
極)45と上部電極(プレート電極)47とそれらの間
に設けられたTa2 5 (酸化タンタル)膜46とによ
って構成されている。下部電極45は、例えばP(リ
ン)がドープされた低抵抗多結晶シリコン膜からなり、
上部電極47は、例えばTiN膜からなる。
A silicon nitride film 44 is formed above the SOG film 39 of the memory array, and an information storage capacitor C is formed further above the silicon nitride film 44. The information storage capacitance element C includes a lower electrode (storage electrode) 45, an upper electrode (plate electrode) 47, and a Ta 2 O 5 (tantalum oxide) film 46 provided therebetween. The lower electrode 45 is made of, for example, a low-resistance polycrystalline silicon film doped with P (phosphorus).
The upper electrode 47 is made of, for example, a TiN film.

【0057】情報蓄積用容量素子Cの下部電極45は、
図4のX方向に沿って真っ直ぐに延在する細長いパター
ンで構成され、その寸法は、例えばX方向が0. 77μ
m、Y方向が0. 31μmである。下部電極45は、窒
化シリコン膜44、SOG膜39およびその下層の酸化
シリコン膜38、28を貫通するスルーホール48内に
埋め込まれたプラグ49を通じてコンタクトホール20
内のプラグ21と電気的に接続され、さらにこのプラグ
21を介してメモリセル選択用MISFETQsのソー
ス、ドレインの他方(n型半導体領域9)と電気的に接
続されている。下部電極45とコンタクトホール20と
の間に形成されたスルーホール48は、ビット線BLま
たはその下部のプラグ35とのショートを確実に防止す
るために、最小加工寸法よりも微細な径(例えば0. 1
4μm)で構成されている。このスルーホール48内に
埋め込まれたプラグ49は、例えばP(リン)がドープ
された低抵抗多結晶シリコン膜で構成されている。
The lower electrode 45 of the information storage capacitor C is
It is composed of an elongated pattern extending straight in the X direction in FIG. 4, and its dimension is, for example, 0.77 μm in the X direction.
The m and Y directions are 0.31 μm. The lower electrode 45 is formed through a plug 49 buried in a through hole 48 penetrating the silicon nitride film 44, the SOG film 39, and the silicon oxide films 38, 28 thereunder.
The MISFET Qs for memory cell selection is electrically connected via the plug 21 to the other of the source and the drain (the n-type semiconductor region 9) of the MISFET Qs for memory cell selection. The through hole 48 formed between the lower electrode 45 and the contact hole 20 has a diameter smaller than the minimum processing dimension (for example, 0 mm) in order to reliably prevent a short circuit with the bit line BL or the plug 35 therebelow. .1
4 μm). The plug 49 embedded in the through hole 48 is made of, for example, a low-resistance polycrystalline silicon film doped with P (phosphorus).

【0058】周辺回路のSOG膜39の上部には、情報
蓄積用容量素子Cの下部電極45とほぼ同じ高さの厚い
膜厚を有する酸化シリコン膜50が形成されている。周
辺回路の酸化シリコン膜50をこのような厚い膜厚で形
成することによって、情報蓄積用容量素子Cの上部に形
成される層間絶縁膜56の表面がメモリアレイと周辺回
路とでほぼ同じ高さになる。
On the SOG film 39 of the peripheral circuit, there is formed a silicon oxide film 50 having the same thickness as the lower electrode 45 of the information storage capacitor C and having a large thickness. By forming the silicon oxide film 50 of the peripheral circuit with such a large film thickness, the surface of the interlayer insulating film 56 formed on the information storage capacitor C has substantially the same height as the memory array and the peripheral circuit. become.

【0059】情報蓄積用容量素子Cの上部には層間絶縁
膜56が形成され、さらにその上部には第2層目の配線
52、53が形成されている。層間絶縁膜56は、酸化
シリコン膜で構成されており、第2層目の配線52、5
3は、Al(アルミニウム)を主体とする導電膜で構成
されている。周辺回路に形成された第2層目の配線53
は、その下層の絶縁膜(層間絶縁膜56、酸化シリコン
膜50、SOG膜39、酸化シリコン膜38)に形成さ
れたスルーホール54を通じて第1層目の配線26と電
気的に接続されている。このスルーホール54の内部に
は、例えばTi膜、TiN膜およびW膜からなるプラグ
55が埋め込まれている。
An interlayer insulating film 56 is formed above the information storage capacitor C, and second-layer wirings 52 and 53 are formed thereon. The interlayer insulating film 56 is composed of a silicon oxide film,
Reference numeral 3 denotes a conductive film mainly composed of Al (aluminum). Second layer wiring 53 formed in the peripheral circuit
Are electrically connected to the first layer wiring 26 through through holes 54 formed in the underlying insulating films (interlayer insulating film 56, silicon oxide film 50, SOG film 39, silicon oxide film 38). . A plug 55 made of, for example, a Ti film, a TiN film, and a W film is embedded in the through hole 54.

【0060】第2層目の配線52、53の上部には第2
の層間絶縁膜63が形成され、さらにその上部には第3
層目の配線57、58、59が形成されている。層間絶
縁膜63は、酸化シリコン系の絶縁膜(例えば酸化シリ
コン膜とSOG膜と酸化シリコン膜とからなる3層の絶
縁膜)で構成されており、第3層目の配線57、58、
59は、第2層目の配線52、53と同じく、Alを主
体とする導電膜で構成されている。
The second layers 52 and 53 have a second layer
A third interlayer insulating film 63 is formed, and a third
Wirings 57, 58, 59 of the layer are formed. The interlayer insulating film 63 is formed of a silicon oxide-based insulating film (for example, a three-layer insulating film including a silicon oxide film, an SOG film, and a silicon oxide film).
Reference numeral 59 denotes a conductive film mainly composed of Al, similarly to the wirings 52 and 53 of the second layer.

【0061】第3層目の配線58は、その下層の層間絶
縁膜63、56に形成されたスルーホール60を通じて
情報蓄積用容量素子Cの上部電極47と電気的に接続さ
れており、周辺回路の第3層目の配線59は、その下層
の層間絶縁膜63に形成されたスルーホール61を通じ
て第2層目の配線53と電気的に接続されている。これ
らのスルーホール60、61の内部には、例えばTi
膜、TiN膜およびW膜からなるプラグ62が埋め込ま
れている。
The third layer wiring 58 is electrically connected to the upper electrode 47 of the information storage capacitor C through through holes 60 formed in the interlayer insulating films 63 and 56 under the third layer. The third layer wiring 59 is electrically connected to the second layer wiring 53 through a through hole 61 formed in an interlayer insulating film 63 thereunder. Inside these through holes 60 and 61, for example, Ti
A plug 62 made of a film, a TiN film and a W film is embedded.

【0062】次に、上記のように構成されたDRAMの
製造方法の一例を図6〜図60を用いて工程順に説明す
る。
Next, an example of a method of manufacturing the DRAM having the above structure will be described in the order of steps with reference to FIGS.

【0063】まず、図6に示すように、p型で比抵抗が
10Ωcm程度の単結晶シリコンからなる半導体基板1の
主面の素子分離領域に素子分離溝6を形成する。素子分
離溝6は、半導体基板1の表面をエッチングして深さ3
00〜400nm程度の溝を形成し、次いでこの溝の内部
を含む半導体基板1上にCVD法で酸化シリコン膜5を
堆積した後、この酸化シリコン膜5を化学的機械研磨(C
hemical Mechanical Polishing; CMP) 法でポリッシ
ュバックして形成する。酸化シリコン膜5は、その表面
が活性領域の表面とほぼ同じ高さになるように平坦化す
る。この素子分離溝6を形成することにより、図7に示
すように、メモリセルを形成する領域(メモリアレイ)
には素子分離溝6で囲まれた細長い島状のパターンを有
する活性領域Lが同時に形成される。また、周辺回路を
形成する領域にも素子分離溝6で囲まれた図示しない活
性領域が同時に形成される。
First, as shown in FIG. 6, an element isolation groove 6 is formed in an element isolation region on the main surface of a semiconductor substrate 1 made of single-crystal silicon of p-type and having a specific resistance of about 10 Ωcm. The element isolation groove 6 is etched to a depth of 3 by etching the surface of the semiconductor substrate 1.
After forming a groove of about 100 to 400 nm, and then depositing a silicon oxide film 5 on the semiconductor substrate 1 including the inside of the groove by a CVD method, the silicon oxide film 5 is subjected to chemical mechanical polishing (C
It is formed by polishing back by chemical mechanical polishing (CMP). The silicon oxide film 5 is flattened so that its surface is substantially the same height as the surface of the active region. By forming the element isolation groove 6, as shown in FIG. 7, a region (memory array) where a memory cell is formed
, An active region L having an elongated island-like pattern surrounded by the element isolation groove 6 is formed at the same time. In addition, an active region (not shown) surrounded by the element isolation trench 6 is formed simultaneously in a region where a peripheral circuit is formed.

【0064】次に、図8に示すように、メモリアレイの
半導体基板1にn型不純物、例えばP(リン)をイオン
打ち込みしてn型半導体領域3を形成した後、メモリア
レイと周辺回路の一部(nチャネル型MISFETQn
を形成する領域)とにp型不純物、例えばB(ホウ素)
をイオン打ち込みしてp型ウエル2を形成し、周辺回路
の他の一部(pチャネル型MISFETQpを形成する
領域)にn型不純物、例えばP(リン)をイオン打ち込
みしてn型ウエル4を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, an n-type impurity, for example, P (phosphorus) is ion-implanted into the semiconductor substrate 1 of the memory array to form an n-type semiconductor region 3, and then the memory array and peripheral circuits are formed. Part (n-channel MISFET Qn
And p-type impurities, for example, B (boron)
Is ion-implanted to form a p-type well 2, and an n-type impurity, for example, P (phosphorus) is ion-implanted into another part of the peripheral circuit (a region where the p-channel MISFET Qp is formed) to form an n-type well 4. Form.

【0065】続いて、MISFETのしきい値電圧を調
整するための不純物、例えばBF2( フッ化ホウ素)を
p型ウエル2およびn型ウエル4にイオン打ち込みし、
次いでp型ウエル2およびn型ウエル4のそれぞれの表
面をHF(フッ酸)系の洗浄液で洗浄した後、半導体基
板1をウェット酸化してp型ウエル2およびn型ウエル
4のそれぞれの表面に膜厚7nm程度の清浄なゲート酸化
膜7を形成する。
Subsequently, impurities for adjusting the threshold voltage of the MISFET, for example, BF 2 (boron fluoride) are ion-implanted into the p-type well 2 and the n-type well 4,
Next, after the respective surfaces of the p-type well 2 and the n-type well 4 are washed with a HF (hydrofluoric acid) -based cleaning solution, the semiconductor substrate 1 is wet-oxidized and the respective surfaces of the p-type well 2 and the n-type well 4 are formed. A clean gate oxide film 7 having a thickness of about 7 nm is formed.

【0066】次に、図9および図10に示すように、ゲ
ート酸化膜7の上部にゲート電極8A(ワード線WL)
およびゲート電極8B、8Cを形成する。ゲート電極8
A(ワード線WL)およびゲート電極8B、8Cは、例
えばP(リン)などのn型不純物をドープした膜厚70
nm程度の多結晶シリコン膜を半導体基板1上にCVD法
で堆積し、次いでその上部に膜厚5nm程度のWN(タン
グステンナイトライド)膜と膜厚100nm程度のW膜と
をスパッタリング法で堆積し、さらにその上部に膜厚2
00nm程度の窒化シリコン膜12をCVD法で堆積した
後、フォトレジスト膜をマスクにしてこれらの膜をパタ
ーニングすることにより形成する。WN膜は、高温熱処
理時にW膜と多結晶シリコン膜とが反応して両者の界面
に高抵抗のシリサイド層が形成されるのを防止するバリ
ア層として機能する。バリア層には、WN膜高融点金属
窒化膜、例えばTiN(チタンナイトライド)膜を使用
することもできる。高融点金属膜と多結晶シリコン膜と
を主体として構成されるポリメタル構造のゲート電極8
A(ワード線WL)は、多結晶シリコン膜やポリサイド
膜(高融点金属シリサイド膜と多結晶シリコン膜との積
層膜)で構成されたゲート電極に比べて電気抵抗が低い
ので、ワード線の信号遅延を低減することができる。メ
モリセル選択用MISFETQsのゲート電極8A(ワ
ード線WL)は、例えば波長248nmのKrFエキシマ
レーザを光源に用いた露光技術と位相シフト技術とを用
い、幅とスペースがそれぞれ0. 22μm程度となるよ
うに形成する。
Next, as shown in FIGS. 9 and 10, a gate electrode 8A (word line WL) is formed on the gate oxide film 7.
And gate electrodes 8B and 8C. Gate electrode 8
A (word line WL) and gate electrodes 8B and 8C have a film thickness 70 doped with an n-type impurity such as P (phosphorus).
A polycrystalline silicon film having a thickness of about nm is deposited on the semiconductor substrate 1 by a CVD method, and a WN (tungsten nitride) film having a thickness of about 5 nm and a W film having a thickness of about 100 nm are deposited thereon by sputtering. And a film thickness 2
After a silicon nitride film 12 of about 00 nm is deposited by a CVD method, the film is formed by patterning these films using a photoresist film as a mask. The WN film functions as a barrier layer that prevents the W film and the polycrystalline silicon film from reacting during the high-temperature heat treatment to form a high-resistance silicide layer at the interface between them. As the barrier layer, a WN film refractory metal nitride film, for example, a TiN (titanium nitride) film can be used. Gate electrode 8 having a polymetal structure mainly composed of a refractory metal film and a polycrystalline silicon film
A (word line WL) has a lower electrical resistance than a gate electrode formed of a polycrystalline silicon film or a polycide film (a laminated film of a high melting point metal silicide film and a polycrystalline silicon film), and therefore, the word line signal Delay can be reduced. The gate electrode 8A (word line WL) of the MISFET Qs for memory cell selection uses, for example, an exposure technique using a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm as a light source and a phase shift technique, and has a width and a space of about 0.22 μm each. Formed.

【0067】次に、図11に示すように、n型ウエル4
にp型不純物、例えばB(ホウ素)をイオン打ち込みし
てゲート電極8Cの両側のn型ウエル4にp- 型半導体
領域15を形成する。また、p型ウエル2にn型不純
物、例えばP(リン)をイオン打ち込みしてゲート電極
8Aの両側のp型ウエル2にn- 型半導体領域9aを形
成し、ゲート電極8Bの両側のp型ウエル2にn- 型半
導体領域14を形成する。ここまでの工程により、メモ
リセル選択用MISFETQsが略完成する。
Next, as shown in FIG.
Then, a p-type impurity, for example, B (boron) is ion-implanted to form ap - type semiconductor region 15 in the n-type well 4 on both sides of the gate electrode 8C. Further, an n-type impurity, for example, P (phosphorus) is ion-implanted into the p-type well 2 to form an n - type semiconductor region 9a in the p-type well 2 on both sides of the gate electrode 8A. An n type semiconductor region 14 is formed in the well 2. Through the steps so far, the memory cell selecting MISFET Qs is substantially completed.

【0068】次に、図12に示すように、半導体基板1
上にCVD法で膜厚50nm程度の窒化シリコン膜13を
堆積した後、メモリアレイの窒化シリコン膜13をフォ
トレジスト膜(図示せず)で覆い、周辺回路の窒化シリ
コン膜13を異方性エッチングすることにより、周辺回
路のゲート電極8B、8Cの側壁にサイドウォールスペ
ーサ13sを形成する。このエッチングは、素子分離溝
6に埋め込まれた酸化シリコン膜5とゲート酸化膜7の
削れ量を最少とするために、窒化シリコン膜13を高い
選択比でエッチングするガスを使用して行う。また、ゲ
ート電極8B、8C上の窒化シリコン膜12の削れ量を
最少とするために、オーバーエッチング量を必要最小限
に留めるようにする。
Next, as shown in FIG.
After a silicon nitride film 13 having a thickness of about 50 nm is deposited thereon by the CVD method, the silicon nitride film 13 of the memory array is covered with a photoresist film (not shown), and the silicon nitride film 13 of the peripheral circuit is anisotropically etched. Thereby, the sidewall spacers 13s are formed on the side walls of the gate electrodes 8B and 8C of the peripheral circuit. This etching is performed using a gas that etches the silicon nitride film 13 with a high selectivity in order to minimize the amount of shaving of the silicon oxide film 5 and the gate oxide film 7 embedded in the element isolation trench 6. Further, in order to minimize the amount of the silicon nitride film 12 shaved on the gate electrodes 8B and 8C, the amount of over-etching is kept to a necessary minimum.

【0069】次に、図13に示すように、周辺回路のn
型ウエル4にp型不純物、例えばB(ホウ素)をイオン
打ち込みしてpチャネル型MISFETQpのp+ 型半
導体領域11(ソース、ドレイン)を形成し、周辺回路
のp型ウエル2にn型不純物、例えばAs(ヒ素)をイ
オン打ち込みしてnチャネル型MISFETQnのn+
型半導体領域10(ソース、ドレイン)を形成する。こ
こまでの工程により、LDD構造を備えたpチャネル型
MISFETQpおよびnチャネル型MISFETQn
が略完成する。
Next, as shown in FIG.
A p-type impurity, for example, B (boron) is ion-implanted into the p-type well 4 to form a p + -type semiconductor region 11 (source, drain) of the p-channel MISFET Qp. For example, As (arsenic) is ion-implanted and n + of the n-channel type MISFET Qn is implanted.
A type semiconductor region 10 (source, drain) is formed. By the steps so far, the p-channel MISFET Qp and the n-channel MISFET Qn having the LDD structure
Is almost completed.

【0070】次に、図14に示すように、半導体基板1
上に膜厚300nm程度のSOG膜16をスピン塗布し、
水蒸気を含む400℃程度の酸素雰囲気中でベーク処理
を行った後、さらに800℃、1分程度の熱処理を行っ
てこのSOG膜16をデンシファイ(緻密化)する。S
OG膜16には、例えばポリシラザン系の無機SOGを
使用する。
Next, as shown in FIG.
An SOG film 16 having a thickness of about 300 nm is spin-coated thereon,
After performing a bake treatment in an oxygen atmosphere at about 400 ° C. containing water vapor, heat treatment is further performed at 800 ° C. for about 1 minute to densify (densify) the SOG film 16. S
For the OG film 16, for example, a polysilazane-based inorganic SOG is used.

【0071】SOG膜16は、BPSG膜などのグラス
フロー膜に比べてリフロー性が高く、微細なスペースの
ギャップフィル性に優れているので、フォトリソグラフ
ィの解像限界程度まで微細化されたゲート電極8A(ワ
ード線WL)のスペースに埋め込んでもボイドが生じる
ことがない。また、SOG膜16は、BPSG膜などで
必要とされる高温、長時間の熱処理を行わなくとも高い
リフロー性が得られるので、メモリセル選択用MISF
ETQsのソース、ドレインや周辺回路のMISFET
(nチャネル型MISFETQn、pチャネル型MIS
FETQp)のソース、ドレインに打ち込まれた不純物
の熱拡散を抑制して浅接合化を図ることができると共
に、熱処理時にゲート電極8A(ワード線WL)および
ゲート電極8B、8Cを構成するメタル(W膜)が酸化
するのを抑制できるので、メモリセル選択用MISFE
TQsおよび周辺回路のMISFETの高性能化を実現
することができる。
The SOG film 16 has a higher reflow property than a glass flow film such as a BPSG film and has an excellent gap fill property in a fine space. No voids are generated even when embedded in the space of 8A (word line WL). In addition, since the SOG film 16 can achieve high reflow properties without performing high-temperature and long-time heat treatment required for a BPSG film or the like, the memory cell selecting MISF
ETFETs for ETQs source / drain and peripheral circuits
(N channel MISFET Qn, p channel MIS
FET Qp) can suppress the thermal diffusion of the impurities implanted into the source and drain of the FET Qp, thereby achieving a shallow junction, and at the time of heat treatment, the metal (W) forming the gate electrode 8A (word line WL) and the gate electrodes 8B and 8C. Film) can be suppressed, so that the MISFE for memory cell selection can be suppressed.
High performance of the MISFET of the TQs and the peripheral circuit can be realized.

【0072】次に、図15に示すように、SOG膜16
の上部に膜厚600nm程度の酸化シリコン膜17を堆積
し、次いでこの酸化シリコン膜17をCMP法で研磨し
てその表面を平坦化した後、その上部に膜厚100nm程
度の酸化シリコン膜18を堆積する。上層の酸化シリコ
ン膜18は、CMP法で研磨されたときに生じた下層の
酸化シリコン膜17の表面の微細な傷を補修するために
堆積する。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film 17 having a thickness of about 600 nm is deposited on the upper surface of the silicon oxide film 17. Then, the silicon oxide film 17 is polished by the CMP method to flatten the surface thereof. accumulate. The upper silicon oxide film 18 is deposited in order to repair fine scratches on the surface of the lower silicon oxide film 17 generated when the upper silicon oxide film 18 is polished by the CMP method.

【0073】次に、図16に示すように、フォトレジス
ト膜27をマスクにしたドライエッチングでメモリセル
選択用MISFETQsのn- 型半導体領域(ソース、
ドレイン)9aの上部の酸化シリコン膜18、17を除
去する。このエッチングは、酸化シリコン膜17の下層
の窒化シリコン膜13が除去されるのを防ぐために、酸
化シリコン膜17を高い選択比でエッチングするガスを
使用して行う。
Next, as shown in FIG. 16, the n type semiconductor region (source, source, etc.) of the memory cell selecting MISFET Qs is dry-etched using the photoresist film 27 as a mask.
The silicon oxide films 18, 17 on the drain (9a) are removed. This etching is performed using a gas for etching the silicon oxide film 17 with a high selectivity in order to prevent the silicon nitride film 13 under the silicon oxide film 17 from being removed.

【0074】続いて、図17に示すように、上記フォト
レジスト膜27をマスクにしたドライエッチングでn-
型半導体領域(ソース、ドレイン)9aの上部の窒化シ
リコン膜13を除去し、次いでその下層の薄いゲート酸
化膜7を除去することにより、n- 型半導体領域(ソー
ス、ドレイン)9aの一方の上部にコンタクトホール1
9を形成し、他方の上部にコンタクトホール20を形成
する。コンタクトホール20は、X方向およびY方向の
それぞれの径が0. 24μm程度となるように形成す
る。また、もう一方のコンタクトホール19(2個のメ
モリセル選択用MISFETQsによって共有されたn
型半導体領域9上のコンタクトホール)は、図18およ
び図19に示すように、X方向の径が0. 24μm程
度、Y方向の径が0. 46μm程度となるような細長い
パターンで形成する。
[0074] Subsequently, as shown in FIG. 17, n by dry etching using the photoresist film 27 as a mask -
By removing the silicon nitride film 13 on the upper part of the n - type semiconductor region (source, drain) 9a and then removing the thin gate oxide film 7 thereunder, one upper part of the n - type semiconductor region (source, drain) 9a is removed. Contact hole 1
9, and a contact hole 20 is formed on the other upper part. The contact hole 20 is formed so that the diameter in each of the X direction and the Y direction is about 0.24 μm. Also, the other contact hole 19 (n shared by the two memory cell selecting MISFETs Qs)
As shown in FIGS. 18 and 19, the contact hole on the mold semiconductor region 9 is formed in an elongated pattern such that the diameter in the X direction is about 0.24 μm and the diameter in the Y direction is about 0.46 μm.

【0075】窒化シリコン膜13のエッチングは、半導
体基板1や素子分離溝6の削れ量を最小とするために、
窒化シリコン膜13を高い選択比でエッチングするガス
を使用して行う。また、このエッチングは、窒化シリコ
ン膜13を異方的にエッチングするような条件で行い、
ゲート電極8A(ワード線WL)の側壁に窒化シリコン
膜13を残すようにする。これにより、底部の径(X方
向の径)がフォトリソグラフィの解像限界以下の微細な
コンタクトホール19、20をゲート電極8A(ワード
線WL)のスペースに対して自己整合で形成することが
できる。
The etching of the silicon nitride film 13 is performed in order to minimize the shaving amount of the semiconductor substrate 1 and the element isolation groove 6.
The etching is performed using a gas that etches the silicon nitride film 13 with a high selectivity. This etching is performed under such conditions that the silicon nitride film 13 is anisotropically etched.
The silicon nitride film 13 is left on the side wall of the gate electrode 8A (word line WL). Thereby, fine contact holes 19 and 20 whose bottom diameter (diameter in the X direction) is equal to or less than the resolution limit of photolithography can be formed in a self-alignment manner with the space of the gate electrode 8A (word line WL). .

【0076】次に、フォトレジスト膜27を除去した
後、フッ酸系のエッチング液(例えばフッ酸+フッ化ア
ンモニウム混液)を使って、コンタクトホール19、2
0の底部に露出した半導体基板1の表面を洗浄し、ドラ
イエッチング残渣やフォトレジスト残渣などを除去す
る。このときコンタクトホール19、20の側壁に露出
したSOG膜16もエッチング液に曝されるが、800
℃程度の高温でデンシファイ(緻密化)したSOG膜1
6は、このデンシファイ処理を行わないSOG膜に比べ
てフッ酸系のエッチング液に対する耐性が高いので、こ
のウェットエッチング処理によってコンタクトホール1
9、20の側壁が大きくアンダーカットされることはな
い。これにより、次の工程でコンタクトホール19、2
0の内部に埋め込まれるプラグ21同士のショートを確
実に防止することができる。
Next, after removing the photoresist film 27, the contact holes 19, 2 are etched using a hydrofluoric acid-based etching solution (for example, a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride).
The surface of the semiconductor substrate 1 exposed at the bottom of the substrate 0 is washed to remove dry etching residues, photoresist residues, and the like. At this time, the SOG film 16 exposed on the side walls of the contact holes 19 and 20 is also exposed to the etching solution.
SOG film 1 densified (densified) at a high temperature of about 100 ° C.
No. 6 has a higher resistance to hydrofluoric acid-based etchant than the SOG film not subjected to the densify process.
Side walls 9 and 20 are not largely undercut. As a result, the contact holes 19, 2
0 can be reliably prevented from shorting between the plugs 21 embedded in the inside of the plug.

【0077】また、上記コンタクトホール19、20を
形成した後、このコンタクトホール19、20を通じて
p型ウエル2にn型不純物(例えばリン)をイオン打ち
込みすることによって、メモリセル選択用MISFET
Qsのソース、ドレインよりも深い領域のp型ウエル2
にn型半導体層を形成してもよい。このn型半導体層
は、ソース、ドレインの端部に集中する電界を緩和する
効果があるので、ソース、ドレインの端部のリーク電流
を低減してメモリセルのリフレッシュ特性を向上させる
ことができる。
After the contact holes 19 and 20 are formed, an n-type impurity (for example, phosphorus) is ion-implanted into the p-type well 2 through the contact holes 19 and 20 to obtain a memory cell selecting MISFET.
P-type well 2 deeper than the source and drain of Qs
May be formed with an n-type semiconductor layer. Since the n-type semiconductor layer has an effect of reducing an electric field concentrated at the ends of the source and the drain, the leak current at the ends of the source and the drain can be reduced and the refresh characteristics of the memory cell can be improved.

【0078】次に、図20および図21に示すように、
コンタクトホール19、20の内部にプラグ21を形成
する。プラグ21は、酸化シリコン膜18の上部にn型
不純物(例えばAs(ヒ素))をドープした膜厚300
nm程度の多結晶シリコン膜をCVD法で堆積した後、こ
の多結晶シリコン膜をCMP法で研磨してコンタクトホ
ール19、20の内部に残すことにより形成する。
Next, as shown in FIGS. 20 and 21,
A plug 21 is formed inside the contact holes 19 and 20. The plug 21 has a thickness 300 in which an n-type impurity (for example, As (arsenic)) is doped on the silicon oxide film 18.
After depositing a polycrystalline silicon film having a thickness of about nm by the CVD method, the polycrystalline silicon film is polished by the CMP method and left inside the contact holes 19 and 20.

【0079】続いて、図22および図23に示すよう
に、酸化シリコン膜18の上部に膜厚200nm程度の酸
化シリコン膜28をCVD法で堆積した後、窒素ガス雰
囲気中で800℃、1分程度の熱処理を行う。この熱処
理によって、プラグ21を構成する多結晶シリコン膜中
のn型不純物がコンタクトホール19、20の底部から
メモリセル選択用MISFETQsのn- 型半導体領域
9aに拡散し、低抵抗のn型半導体領域(ソース、ドレ
イン)9が形成される。
Subsequently, as shown in FIGS. 22 and 23, after a silicon oxide film 28 having a thickness of about 200 nm is deposited on the silicon oxide film 18 by the CVD method, the film is formed at 800 ° C. for 1 minute in a nitrogen gas atmosphere. A degree of heat treatment is performed. By this heat treatment, the n-type impurity in the polycrystalline silicon film forming the plug 21 diffuses from the bottom of the contact holes 19 and 20 into the n -type semiconductor region 9a of the MISFET Qs for selecting a memory cell, and the low-resistance n-type semiconductor region (Source, drain) 9 is formed.

【0080】次に、図24および図25に示すように、
フォトレジスト膜(図示せず)をマスクにしたドライエ
ッチングでコンタクトホール19の上部の酸化シリコン
膜28を除去することにより、直径0. 24μm程度の
スルーホール22を形成する。このスルーホール22
は、活性領域Lから外れた素子分離溝6の上方に配置す
る。
Next, as shown in FIGS. 24 and 25,
By removing the silicon oxide film 28 above the contact hole 19 by dry etching using a photoresist film (not shown) as a mask, a through hole 22 having a diameter of about 0.24 μm is formed. This through hole 22
Are arranged above the element isolation groove 6 deviating from the active region L.

【0081】次に、図26に示すように、フォトレジス
ト膜(図示せず)をマスクにしたドライエッチングで周
辺回路の酸化シリコン膜28、18、17、SOG膜1
6およびゲート酸化膜7を除去することによって、nチ
ャネル型MISFETQnのn+ 型半導体領域10(ソ
ース、ドレイン)の上部にコンタクトホール30、31
を形成し、pチャネル型MISFETQpのp+ 型半導
体領域11(ソース、ドレイン)の上部にコンタクトホ
ール32、33を形成する。またこのとき同時に、pチ
ャネル型MISFETQpのゲート電極8Cの上部にコ
ンタクトホール34を形成し、nチャネル型MISFE
TQnのゲート電極8Bの上部に図示しないコンタクト
ホールを形成する。
Next, as shown in FIG. 26, the silicon oxide films 28, 18, 17 and the SOG film 1 of the peripheral circuit are dry-etched using a photoresist film (not shown) as a mask.
By removing the gate oxide film 6 and the gate oxide film 7, the contact holes 30, 31 are formed above the n + type semiconductor region 10 (source, drain) of the n channel type MISFET Qn.
Are formed, and contact holes 32 and 33 are formed above the p + type semiconductor region 11 (source and drain) of the p-channel type MISFET Qp. At the same time, a contact hole 34 is formed above the gate electrode 8C of the p-channel MISFET Qp to form an n-channel MISFE.
A contact hole (not shown) is formed above the gate electrode 8B of TQn.

【0082】上記のように、スルーホール22を形成す
るエッチングとコンタクトホール30〜34を形成する
エッチングとを別工程で行うことにより、周辺回路の深
いコンタクトホール30〜34を形成する際にメモリア
レイの浅いスルーホール22の底部に露出したプラグ2
1が深く削れる不具合を防ぐことができる。なお、スル
ーホール22の形成とコンタクトホール30〜34の形
成は、上記と逆の順序で行ってもよい。
As described above, the etching for forming the through holes 22 and the etching for forming the contact holes 30 to 34 are performed in different steps, so that when forming the deep contact holes 30 to 34 in the peripheral circuit, the memory array is formed. Plug 2 exposed at bottom of shallow through hole 22
1 can be prevented from being cut deeply. The formation of the through holes 22 and the formation of the contact holes 30 to 34 may be performed in the reverse order.

【0083】次に、図27に示すように、コンタクトホ
ール30〜34とスルーホール22の内部を含む酸化シ
リコン膜28の上部に膜厚40nm程度のTi膜36を堆
積する。Ti膜36は、アスペクト比が大きいコンタク
トホール30〜34の底部でも10nm程度以上の膜厚を
確保できるよう、コリメーションスパッタなどの高指向
性スパッタリング法を用いて堆積する。
Next, as shown in FIG. 27, a Ti film 36 having a thickness of about 40 nm is deposited on the silicon oxide film 28 including the insides of the contact holes 30 to 34 and the through holes 22. The Ti film 36 is deposited by using a highly directional sputtering method such as collimation sputtering so that a thickness of about 10 nm or more can be ensured even at the bottoms of the contact holes 30 to 34 having a large aspect ratio.

【0084】続いて、Ti膜36を大気に晒すことな
く、Ar(アルゴン)ガス雰囲気中で650℃、30秒
程度の熱処理を行い、さらに窒素ガス雰囲気中で750
℃、1分程度の熱処理を行う。この熱処理によって図2
8に示すように、コンタクトホール30〜33の底部の
Si基板とTi膜36とが反応し、nチャネル型MIS
FETQnのn+ 型半導体領域10(ソース、ドレイ
ン)の表面とpチャネル型MISFETQpのp+ 型半
導体領域11(ソース、ドレイン)の表面とに膜厚10
nm程度のTiSi2 層37が形成される。また、上記窒
素ガス雰囲気中での熱処理によって、コンタクトホール
30〜34の側壁に堆積した薄いTi膜36の表面が窒
化され、Siと反応し難い安定な膜となる。
Subsequently, without exposing the Ti film 36 to the air, a heat treatment is performed at 650 ° C. for about 30 seconds in an Ar (argon) gas atmosphere, and further, 750 ° C. in a nitrogen gas atmosphere.
Heat treatment is performed at about 1 minute. By this heat treatment, FIG.
As shown in FIG. 8, the Si substrate at the bottom of the contact holes 30 to 33 reacts with the Ti film 36 to form an n-channel MIS.
The film thickness 10 is formed on the surface of the n + -type semiconductor region 10 (source and drain) of the FET Qn and the surface of the p + -type semiconductor region 11 (source and drain) of the p-channel MISFET Qp.
A TiSi 2 layer 37 of about nm is formed. In addition, the surface of the thin Ti film 36 deposited on the sidewalls of the contact holes 30 to 34 is nitrided by the heat treatment in the nitrogen gas atmosphere, and a stable film hardly reacts with Si.

【0085】なおこのとき、酸化シリコン膜28の上部
のTi膜36の表面も窒化されるが、表面以外の部分は
窒化されずに未反応のまま残る。また、スルーホール2
2の底部のプラグ21の表面には、プラグ21を構成す
る多結晶シリコン膜とTi膜36との反応によってTi
Si2 層37が形成される。
At this time, the surface of the Ti film 36 above the silicon oxide film 28 is also nitrided, but the other parts remain unreacted without being nitrided. Also, through hole 2
2 is formed on the surface of the plug 21 at the bottom of the plug 2 by the reaction between the polycrystalline silicon film constituting the plug 21 and the Ti film 36.
An Si 2 layer 37 is formed.

【0086】コンタクトホール30〜33の底部にTi
Si2 層37を形成することにより、次の工程でコンタ
クトホール30〜33の内部に形成されるプラグ35
と、周辺回路のMISFETのソース、ドレイン(n+
型半導体領域10、p+ 型半導体領域11)とが接触す
る部分のコンタクト抵抗を1kΩ以下まで低減すること
ができるので、センスアンプSAやワードドライバWD
などの周辺回路の高速動作が可能となる。コンタクトホ
ール30〜33の底部のシリサイド層は、TiSi2
外の高融点金属シリサイド、例えばCoSi2 (コバル
トシリサイド)、TaSi2 (タンタルシリサイド)、
MoSi2 (モリブデンシリサイド)などで構成するこ
ともできる。
At the bottom of the contact holes 30 to 33, Ti
By forming the Si 2 layer 37, plugs 35 are formed in the contact holes 30 to 33 in the next step
And the source and drain (n +
Resistance of the portion where the semiconductor region 10 and the p + type semiconductor region 11) are in contact with each other can be reduced to 1 kΩ or less.
High-speed operation of peripheral circuits such as the above becomes possible. The silicide layer at the bottom of the contact holes 30 to 33 is made of a refractory metal silicide other than TiSi 2 , for example, CoSi 2 (cobalt silicide), TaSi 2 (tantalum silicide),
It can also be made of MoSi 2 (molybdenum silicide) or the like.

【0087】次に、図29に示すように、Ti膜36の
上部に膜厚30nm程度のTiN膜40をCVD法で堆積
する。CVD法は、スパッタリング法に比べてステップ
カバレージがよいので、アスペクト比が大きいコンタク
トホール30〜34の底部に平坦部と同程度の膜厚のT
iN膜40を堆積することができる。続いて、六フッ化
タングステン(WF6 )、水素およびモノシラン(Si
4 )をソースガスに用いたCVD法でTiN膜40の
上部に膜厚300nm程度の厚いW膜41を堆積し、コン
タクトホール30〜34およびスルーホール22のそれ
ぞれの内部をW膜41で完全に埋め込む。
Next, as shown in FIG. 29, a TiN film 40 having a thickness of about 30 nm is deposited on the Ti film 36 by the CVD method. Since the CVD method has a better step coverage than the sputtering method, the bottom of each of the contact holes 30 to 34 having a large aspect ratio has a T
An iN film 40 can be deposited. Subsequently, tungsten hexafluoride (WF 6 ), hydrogen and monosilane (Si
A thick W film 41 having a thickness of about 300 nm is deposited on the TiN film 40 by a CVD method using H 4 ) as a source gas, and the inside of each of the contact holes 30 to 34 and the through hole 22 is completely formed by the W film 41. Embed in

【0088】このとき、TiSi2 層37を形成した直
後に未反応のTi膜36をエッチング液で除去すると、
pチャネル型MISFETQpのゲート電極8Cの上部
に形成されたコンタクトホール34の内部や、nチャネ
ル型MISFETQnのゲート電極8Bの上部に形成さ
れた図示しないコンタクトホールの内部にもエッチング
液が浸入し、ポリメタル構造で構成されたゲート電極8
B、8Cの表面(W膜)がエッチングされてしまう。こ
れを防止するために、本実施の形態では、コンタクトホ
ール30〜33の底部にTiSi2 層37を形成した
後、酸化シリコン膜28の上部やコンタクトホール30
〜34の内部に残った未反応のTi膜36を残したま
ま、その上部にTiN膜40およびW膜41を堆積す
る。
At this time, if the unreacted Ti film 36 is removed with an etching solution immediately after the formation of the TiSi 2 layer 37,
The etchant also penetrates into the inside of the contact hole 34 formed above the gate electrode 8C of the p-channel MISFET Qp and the inside of the contact hole (not shown) formed above the gate electrode 8B of the n-channel MISFET Qn. Gate electrode 8 composed of a structure
The surfaces (W films) of B and 8C are etched. In order to prevent this, in the present embodiment, after the TiSi 2 layer 37 is formed at the bottom of the contact holes 30 to 33, the upper part of the silicon oxide film 28 and the contact hole 30 are formed.
The TiN film 40 and the W film 41 are deposited on the unreacted Ti film 36 remaining inside the layers.

【0089】次に、図30および図31に示すように、
CMP法を用いて酸化シリコン膜28の上部のW膜4
1、TiN膜40およびTi膜36を除去(ポリッシュ
バック)することにより、コンタクトホール30〜34
およびスルーホール22のそれぞれの内部に上記W膜4
1、TiN膜40およびTi膜36で構成されたプラグ
35を形成する。このプラグ35は、酸化シリコン膜2
8の上部のW膜41、TiN膜40およびTi膜36を
ドライエッチングで除去(エッチバック)することによ
って形成してもよい。なおこのとき、酸化シリコン膜2
8上のTi膜36の除去が不十分であると、次の工程で
酸化シリコン膜28上に形成される配線(23〜26)
の一部が後の高温熱処理時に酸化シリコン膜28の表面
から剥離することがあるので注意を要する。
Next, as shown in FIGS. 30 and 31,
W film 4 on silicon oxide film 28 using CMP method
1. By removing (polished back) the TiN film 40 and the Ti film 36, the contact holes 30 to 34 are removed.
And the W film 4 inside each of the through holes 22.
1. A plug 35 composed of a TiN film 40 and a Ti film 36 is formed. This plug 35 is used for the silicon oxide film 2
8 may be formed by removing (etching back) the W film 41, the TiN film 40, and the Ti film 36 on the upper portion of the substrate 8 by dry etching. At this time, the silicon oxide film 2
If the removal of the Ti film 36 on the surface 8 is insufficient, the wirings (23 to 26) formed on the silicon oxide film 28 in the next step
Care must be taken because part of the silicon oxide film 28 may be peeled off from the surface of the silicon oxide film 28 during the subsequent high-temperature heat treatment.

【0090】上記プラグ35は、高融点金属であるW膜
41を主体として構成されているために抵抗が低いと共
に耐熱性が高い。また、W膜41の下層に形成されたT
iN膜40は、W膜41をCVD法で堆積する際に六フ
ッ化タングステンとSiとが反応して欠陥( エンクロー
チメントやワームホール) が発生するのを防止するバリ
ア層として機能すると共に、後の高温熱処理工程でW膜
41とSi基板とが反応(シリサイド化反応)するのを
防止するバリア層として機能する。このバリア層には、
TiN以外の高融点金属窒化物(例えばWN膜)などを
使用することもできる。
Since the plug 35 is mainly composed of the W film 41 which is a high melting point metal, it has low resistance and high heat resistance. Also, the T film formed under the W film 41
The iN film 40 functions as a barrier layer that prevents the occurrence of defects (encroachment and wormholes) due to the reaction between tungsten hexafluoride and Si when the W film 41 is deposited by the CVD method. Functions as a barrier layer for preventing a reaction (silicidation reaction) between the W film 41 and the Si substrate in the high temperature heat treatment step. This barrier layer includes
A refractory metal nitride other than TiN (for example, a WN film) can also be used.

【0091】プラグ35は、W膜41を使用せずにTi
N膜40を主体として構成してもよい。すなわち、コン
タクトホール30〜34およびスルーホール22のそれ
ぞれの内部に厚い膜厚のTiN膜40を埋め込んでプラ
グ35を形成してもよい。この場合は、W膜41を主体
として構成した場合に比べてプラグ35の抵抗が幾分高
くなるが、次の工程で酸化シリコン膜28の上部に堆積
するW膜42をドライエッチングしてビット線BLと周
辺回路の第1層目の配線23〜26とを形成する際にT
iN膜40がエッチングストッパとなるので、配線23
〜26とコンタクトホール30〜34の合わせずれマー
ジンが格段に向上し、配線23〜26のレイアウトの自
由度が大幅に向上する。
The plug 35 is made of Ti without using the W film 41.
The N film 40 may be mainly composed. That is, the plug 35 may be formed by embedding the thick TiN film 40 inside each of the contact holes 30 to 34 and the through hole 22. In this case, the resistance of the plug 35 is somewhat higher than in the case where the W film 41 is mainly used, but the W film 42 deposited on the silicon oxide film 28 in the next step is dry-etched to form a bit line. When forming the BL and the first-layer wirings 23 to 26 of the peripheral circuit, T
Since the iN film 40 serves as an etching stopper, the wiring 23
26 to the contact holes 30 to 34 are significantly improved, and the degree of freedom in the layout of the wirings 23 to 26 is greatly improved.

【0092】次に、酸化シリコン膜28の上部に以下の
ような方法でビット線BLおよび周辺回路の第1層目の
配線23〜26を形成する。
Next, the bit lines BL and the first-layer wirings 23 to 26 of the peripheral circuit are formed on the silicon oxide film 28 by the following method.

【0093】まず、酸化シリコン膜28の表面をウェッ
ト洗浄して研磨残渣を十分に除去した後、図32および
図33に示すように、その上部に膜厚100nm程度のW
膜42をスパッタリング法で堆積し、次いでW膜42の
上部にフォトレジスト膜43をスピン塗布する。続い
て、KrFエキシマレーザからなる露光光源と位相シフ
トマスクとを使用して、このフォトレジスト膜43にビ
ット線パターン43aと配線パターン43bとを転写す
る。このときフォトレジスト膜43に転写するビット線
パターン43aの幅およびスペースは、それぞれ0. 2
3μm程度である。
First, the surface of the silicon oxide film 28 is wet-cleaned to sufficiently remove the polishing residue, and then, as shown in FIG. 32 and FIG.
A film 42 is deposited by a sputtering method, and then a photoresist film 43 is spin-coated on the W film 42. Subsequently, the bit line pattern 43a and the wiring pattern 43b are transferred to the photoresist film 43 using an exposure light source made of a KrF excimer laser and a phase shift mask. At this time, the width and space of the bit line pattern 43a transferred to the photoresist film 43 are each 0.2.
It is about 3 μm.

【0094】次に、図34および図35に示すように、
オゾンを用いたアッシングでフォトレジスト膜43を削
ることによって、ビット線パターン43aの幅を0. 1
2μm程度まで細くする。このときのアッシング条件
は、アッシング装置の反応室内に挿入した半導体基板1
を所定の温度で加熱し、例えば1m3 当り100gのオ
ゾンが含まれた窒素ガスを毎分18リットルの流速で導
入する。
Next, as shown in FIGS. 34 and 35,
By shaving the photoresist film 43 by ashing using ozone, the width of the bit line pattern 43a is reduced to 0.1.
It is thinned to about 2 μm. The ashing conditions at this time are as follows: the semiconductor substrate 1 inserted into the reaction chamber of the ashing device.
Is heated at a predetermined temperature, and nitrogen gas containing, for example, 100 g of ozone per 1 m 3 is introduced at a flow rate of 18 liters per minute.

【0095】図36は、基板温度とオゾンアッシング速
度との関係を示すグラフである。図の○印で示すよう
に、フォトレジスト膜がアッシング(エッチング)され
る速度は、基板温度が高くなるにつれて一次関数的に増
加し、例えば幅の片側を40nm、両側で合計80nm細ら
せるためには、162℃で1分間アッシングすればよい
ことが分かる。図37は、基板温度を一定(150℃)
にしたときのオゾンアッシング(エッチング)時間とレ
ジストの寸法シフト量との関係を示すグラフである。縦
軸のマイナスは膜厚の減少を示している。図示のよう
に、フォトレジスト膜の膜厚は、アッシング時間が長く
なるにつれて一次関数的に減少し、例えばレジストパタ
ーン寸法を40nm細らせるためには、40秒のアッシン
グを行えばよいことが分かる。図38は、オゾンアッシ
ング量のウエハ面内分布を示すグラフである。図示のよ
うに、150℃で60秒間アッシングしたときの平均値
は23. 7nm、ばらつきは±13. 7nmである。
FIG. 36 is a graph showing the relationship between the substrate temperature and the ozone ashing speed. As shown by the circles in the figure, the rate at which the photoresist film is ashed (etched) increases linearly as the substrate temperature increases. For example, one side of the width is reduced by 40 nm, and the width is reduced by a total of 80 nm on both sides. It can be seen that ashing may be performed at 162 ° C. for 1 minute. FIG. 37 shows that the substrate temperature is constant (150 ° C.).
4 is a graph showing the relationship between the ozone ashing (etching) time and the amount of dimensional shift of the resist in the case of FIG. A minus on the vertical axis indicates a decrease in the film thickness. As shown in the figure, the thickness of the photoresist film decreases linearly as the ashing time increases. For example, in order to reduce the resist pattern size by 40 nm, it is sufficient to perform ashing for 40 seconds. . FIG. 38 is a graph showing the distribution of the ozone ashing amount in the wafer surface. As shown in the figure, the average value when ashing is performed at 150 ° C. for 60 seconds is 23.7 nm, and the variation is ± 13.7 nm.

【0096】図39は、オゾンアッシング前後のレジス
トパターン寸法のばらつきを示すグラフである。アッシ
ング前のレジストパターン寸法(平均値=181. 5n
m)のばらつきは、標準偏差の3倍値で±8. 7nmであ
る。150℃で60秒間アッシングしたときのレジスト
パターン寸法の平均値は132. 3nmであり、そのばら
つきは、標準偏差の3倍値で±8. 5nmである。
FIG. 39 is a graph showing variations in resist pattern dimensions before and after ozone ashing. Resist pattern dimensions before ashing (average value = 181.5n)
The variation in m) is ± 8.7 nm, which is three times the standard deviation. The average value of the resist pattern dimension when ashing was performed at 150 ° C. for 60 seconds was 132.3 nm, and the variation was ± 8.5 nm, which is three times the standard deviation.

【0097】一方、図40は、オゾンに代えて酸素プラ
ズマを用いたときのアッシング前後のレジストパターン
寸法のばらつきを示すグラフである。アッシング前のレ
ジストパターン寸法(平均値=175. 2nm)のばらつ
きは、標準偏差の3倍値で±9. 0nmである。100℃
で60秒間アッシングしたときのレジストパターン寸法
の平均値は106. 0nmであり、そのばらつきは、標準
偏差の3倍値で±19. 0nmである。
On the other hand, FIG. 40 is a graph showing variations in resist pattern dimensions before and after ashing when oxygen plasma is used instead of ozone. The variation of the resist pattern dimension (average value: 175.2 nm) before ashing is ± 9.0 nm, which is three times the standard deviation. 100 ℃
The average value of the resist pattern dimension when ashing was performed for 60 seconds was 106.0 nm, and the variation was ± 19.0 nm, which was three times the standard deviation.

【0098】以上のことから、基板温度とオゾンアッシ
ング時間を制御することによって、フォトレジスト膜の
削れ量を高精度に制御できることが分かる。フォトレジ
スト膜をアッシングする際の基板温度はレジスト材料に
よって異なるが、レジストパターン形成時に行うポスト
ベーク温度以下とすることが望ましい。ポストベーク温
度よりも高い温度でのアッシングは、レジストパターン
の変形を引き起こし、形状不良となることが確認され
た。なお、オゾンを用いたアッシングでフォトレジスト
膜を細らせる際、オゾンに紫外線を照射してアッシング
を促進させるようにしてもよい。
From the above, it can be seen that by controlling the substrate temperature and the ozone ashing time, the shaving amount of the photoresist film can be controlled with high accuracy. Although the substrate temperature at the time of ashing the photoresist film varies depending on the resist material, it is preferable that the temperature is not higher than the post-bake temperature at the time of forming the resist pattern. It has been confirmed that ashing at a temperature higher than the post-bake temperature causes deformation of the resist pattern, resulting in a defective shape. When the photoresist film is thinned by ashing using ozone, the ashing may be promoted by irradiating ozone with ultraviolet rays.

【0099】フォトレジスト膜43に最小加工寸法より
も微細な幅(0. 12μm)のビット線パターン43a
を形成するには、まず幅とスペースの寸法制御性が最も
よい条件(幅≒スペース)でパターンを形成し、次に、
上記したアッシングでフォトレジスト膜43を削ってパ
ターンの幅を細くする。これに対し、最小加工寸法より
も微細な幅(0. 12μm)のビット線パターン43a
を1回のリソグラフィだけで形成しようとすると高い寸
法精度が得られないために、その幅がばらついてしま
う。
A bit line pattern 43a having a width (0.12 μm) finer than the minimum processing size is formed on the photoresist film 43.
First, a pattern is formed under the condition (width / space) where the dimensional control of width and space is the best, and then
The photoresist film 43 is shaved by the above-described ashing to reduce the width of the pattern. On the other hand, the bit line pattern 43a having a width (0.12 μm) finer than the minimum processing size.
If lithography is performed only by one lithography, high dimensional accuracy cannot be obtained, so that the width of the lithography varies.

【0100】なお、W膜42は光反射率が高いので、露
光時にフォトレジスト膜43がハレーションを引き起こ
してパターン(幅およびスペース)の寸法精度が低下す
ることがある。これを防止するためには、W膜42の上
部に反射防止膜を薄く堆積してからフォトレジスト膜4
3を塗布すればよい。反射防止膜には有機系の材料また
は光反射率が低い金属材料(例えばTiN膜)を使用す
る。
Since the W film 42 has a high light reflectance, the photoresist film 43 may cause halation at the time of exposure, and the dimensional accuracy of the pattern (width and space) may be reduced. In order to prevent this, a thin anti-reflection film is deposited on the W film 42 before the photoresist film 4
3 may be applied. An organic material or a metal material having a low light reflectance (for example, a TiN film) is used for the antireflection film.

【0101】次に、上記フォトレジスト膜43をマスク
にしてW膜42をドライエッチングすることにより、図
41、図42および図43に示すように、メモリアレイ
にビット線BLを形成し、周辺回路に第1層目の配線2
3〜26を形成する。その後、オゾンを用いたアッシン
グによってフォトレジスト膜43を除去する。
Next, by dry-etching the W film 42 using the photoresist film 43 as a mask, a bit line BL is formed in the memory array as shown in FIGS. First layer wiring 2
3 to 26 are formed. After that, the photoresist film 43 is removed by ashing using ozone.

【0102】ここで、酸化シリコン膜とその上部に堆積
した各種金属膜との密着性について検討した結果を説明
する。
Here, the results of the study on the adhesion between the silicon oxide film and various metal films deposited thereon will be described.

【0103】[0103]

【表1】 [Table 1]

【0104】表1は、プラズマCVD法で堆積した酸化
シリコン膜の表面に6種類の金属膜(試料1〜6)を堆
積し、800℃の窒素雰囲気中で5分間熱処理した後に
両者の界面の密着性を評価した結果をまとめたものであ
る。全ての試料においてW膜はスパッタリング法で堆積
し、膜厚は300nmとした。また、試料1〜5のTiN
膜はすべて反応性スパッタリング法で堆積し、膜厚は5
0nmとした。試料2、3および4のTiNx 膜は、反応
性スパッタリング法で組成比(x)を変えて堆積した。
具体的には、Ar(アルゴン)−窒素混合ガスの窒素分
圧を調節することによって組成比(x)を変えた。試料
1のTi膜はスパッタリング法で堆積し、膜厚は50nm
とした。
Table 1 shows that six types of metal films (samples 1 to 6) were deposited on the surface of a silicon oxide film deposited by a plasma CVD method, and were heat-treated in a nitrogen atmosphere at 800 ° C. for 5 minutes. It is a summary of the results of evaluating the adhesion. In all samples, W films were deposited by a sputtering method, and the film thickness was 300 nm. In addition, TiN of samples 1 to 5
All films are deposited by reactive sputtering and have a thickness of 5
It was set to 0 nm. The TiN x films of Samples 2, 3 and 4 were deposited by changing the composition ratio (x) by the reactive sputtering method.
Specifically, the composition ratio (x) was changed by adjusting the nitrogen partial pressure of the Ar (argon) -nitrogen mixed gas. The Ti film of Sample 1 was deposited by a sputtering method, and the thickness was 50 nm.
And

【0105】表に示すように、試料1〜4は界面に剥離
が発生したが、試料5、6は全く剥離が発生しなかっ
た。このことから、Ti膜、またはTiが過剰な状態で
含まれたTi化合物膜と酸化シリコン膜とが界面を接し
た状態で高温の熱処理を行うと、膜剥がれが発生するこ
とが判明した。そこで、酸化物を生成する際の熱化学的
生成エネルギーを見ると、WよりもSiのほうが酸化物
を形成し易く、さらにTiの方がSiよりも酸化物を形
成しやすいエネルギー変化となっている。従って、この
物質固有の性質が上記した膜剥がれの原因であると推定
される。また、界面にTiが存在する場合でも、Ti単
体としてではなく安定な窒素化合物(TiN)として存
在する場合には、Ti−N結合を壊すエネルギーが必要
となることから、これが試料5で膜剥がれが発生しなか
った原因と思われる。
As shown in the table, samples 1 to 4 peeled off at the interface, while samples 5 and 6 did not peel off at all. From this, it has been found that when high-temperature heat treatment is performed in a state in which the Ti film or the Ti compound film containing an excessive amount of Ti and the silicon oxide film are in contact with each other, film peeling occurs. Therefore, when looking at the thermochemical generation energy when generating an oxide, the energy change is such that Si is easier to form an oxide than W, and Ti is more easily to form an oxide than Si. I have. Therefore, it is presumed that the property peculiar to this substance is the cause of the above-mentioned film peeling. Further, even when Ti is present at the interface, if it is present not as a simple substance of Ti but as a stable nitrogen compound (TiN), energy for breaking the Ti—N bond is required. It seems that the cause did not occur.

【0106】前述した製造方法では、酸化シリコン膜2
8の上部のW膜41、TiN膜40およびTi膜36を
一旦除去してコンタクトホール30〜34の内部とスル
ーホール22の内部とにプラグ35を形成した後、酸化
シリコン膜28の上部に新たに堆積したW膜42をパタ
ーニングしてビット線BLおよび配線23〜26を形成
する。従って、この方法によれば、W膜41、TiN膜
40およびTi膜36をパターニングしてビット線BL
および配線23〜26を形成する場合に比べて製造工程
は増えるが、後にビット線BLの上部に情報蓄積用容量
素子Cを形成する際に行われる高温熱処理によってビッ
ト線BLや配線23〜26が膜剥がれを引き起こす不良
を確実に防止することができる。
In the above-described manufacturing method, the silicon oxide film 2
8, the W film 41, the TiN film 40, and the Ti film 36 are once removed to form plugs 35 inside the contact holes 30 to 34 and the inside of the through holes 22, and then a new plug is formed on the silicon oxide film 28. Is patterned to form bit lines BL and wirings 23 to 26. Therefore, according to this method, the W film 41, the TiN film 40, and the Ti film 36 are patterned to form the bit line BL.
Although the number of manufacturing steps is increased as compared with the case where the wirings 23 to 26 are formed, the bit lines BL and the wirings 23 to 26 are formed by a high-temperature heat treatment performed later when the information storage capacitor C is formed above the bit line BL. A defect that causes film peeling can be reliably prevented.

【0107】また、アスペクト比の大きいコンタクトホ
ール30〜34の内部にプラグ35を形成した後、ビッ
ト線BLおよび配線23〜26を形成するためのW膜4
2を酸化シリコン膜28の上部に堆積する前記の製造方
法によれば、W膜42を堆積する際にコンタクトホール
30〜34の内部への膜の埋め込みを考慮する必要がな
いので、W膜42を薄い膜厚で堆積することができる。
すなわち、この製造方法によれば、ビット線BLの膜厚
を薄くすることができるので、隣接するビット線BLと
の間に形成される寄生容量をさらに低減することができ
る。
After the plug 35 is formed inside the contact holes 30 to 34 having a large aspect ratio, the W film 4 for forming the bit lines BL and the wirings 23 to 26 is formed.
According to the above-described manufacturing method in which the W film 42 is deposited on the silicon oxide film 28, it is not necessary to consider the burying of the film in the contact holes 30 to 34 when the W film 42 is deposited. Can be deposited in a thin film thickness.
That is, according to this manufacturing method, the thickness of the bit line BL can be reduced, so that the parasitic capacitance formed between the adjacent bit line BL can be further reduced.

【0108】さらに、酸化シリコン膜28の表面をCM
P法で研磨して平坦化し、その上部に薄い膜厚のW膜4
2を堆積したことにより、W膜42をエッチングすると
きのオーバーエッチング量を少なくすることができるの
で、フォトレジスト膜43の幅よりも広い径を有するス
ルーホール22の内部のプラグ35が深く削れる不具合
を防止することができる。
Furthermore, the surface of the silicon oxide film 28 is
It is polished and flattened by a P method, and a thin W film 4 is formed thereon.
By depositing No. 2, the amount of over-etching when etching the W film 42 can be reduced, so that the plug 35 inside the through hole 22 having a diameter larger than the width of the photoresist film 43 can be cut deeply. Can be prevented.

【0109】ビット線BLおよび配線23〜26は、C
VD法で堆積したW膜や、W膜とTiN膜との積層膜を
使って形成してもよい。また、酸化シリコン系の絶縁膜
との密着性が良好な他の高融点金属(例えばMo膜、T
a膜)やその窒化物の単層膜あるいはそれらの積層膜を
使って形成してもよい。
The bit line BL and the wirings 23 to 26 are
It may be formed using a W film deposited by the VD method or a stacked film of the W film and the TiN film. In addition, other refractory metals (for example, Mo film, T
a film) or a single-layer film of a nitride thereof or a laminated film thereof.

【0110】次に、図44に示すように、ビット線BL
と第1層目の配線23〜26のそれぞれの上部に膜厚1
00nm程度の酸化シリコン膜38を堆積し、続いて酸化
シリコン膜38の上部に膜厚250nm程度のSOG膜3
9をスピン塗布した後、水蒸気を含む400℃程度の酸
素雰囲気中でベーク処理を行い、さらに800℃、1分
程度の熱処理を行ってデンシファイ(緻密化)すること
によって、SOG膜39の表面を平坦化する。
Next, as shown in FIG.
And a film thickness 1 on each of the first-layer wirings 23 to 26.
A silicon oxide film 38 having a thickness of about 00 nm is deposited, and an SOG film 3 having a thickness of about 250 nm is formed on the silicon oxide film 38.
After spin coating 9, the surface of the SOG film 39 is baked in an oxygen atmosphere containing steam at about 400 ° C., and further subjected to heat treatment at 800 ° C. for about 1 minute to densify (densify) the SOG film 39. Flatten.

【0111】前記のように、酸化シリコン膜28の表面
を平坦化し、その上部に薄い膜厚のW膜42を堆積して
ビット線BLと第1層目の配線23〜26とを形成した
ことにより、SOG膜39の下地段差を小さくすること
ができるので、ビット線BLおよび配線23〜26のそ
れぞれの上部を2層の絶縁膜(酸化シリコン膜38、S
OG膜39)だけで平坦化することができる。すなわ
ち、ゲート電極8A、8B、8Cの上部を平坦化したと
きのように、SOG膜(16)の上部にさらに酸化シリ
コン膜(17)を堆積してその表面をCMP法で研磨し
なくとも十分な平坦性を確保することができるため、製
造工程を短縮することができる。
As described above, the surface of the silicon oxide film 28 is flattened, the thin W film 42 is deposited thereon, and the bit line BL and the first-layer wirings 23 to 26 are formed. As a result, the step on the base of the SOG film 39 can be reduced, so that the upper part of each of the bit line BL and the wirings 23 to 26 is formed of a two-layer insulating film (silicon oxide film 38, S
The flattening can be performed only by the OG film 39). That is, as in the case where the upper portions of the gate electrodes 8A, 8B, and 8C are flattened, a silicon oxide film (17) is further deposited on the SOG film (16) and the surface thereof is not polished by the CMP method. Since excellent flatness can be ensured, the manufacturing process can be shortened.

【0112】なお、ビット線BLと第1層目の配線23
〜26による段差が小さい場合には、SOG膜39を使
用せずに酸化シリコン膜38を厚く堆積するだけで平坦
化を図ることもできる。他方、ビット線BLと配線23
〜26の密度差が大きく、SOG膜39だけでは十分な
平坦性が得られないような場合には、SOG膜39の表
面をCMP法で研磨し、さらにその上部にSOG膜39
の表面の微細な研磨傷を補修するための酸化シリコン膜
を堆積してもよい。また、SOG膜39をデンシファイ
する温度をあまり高くできないような場合には、その耐
湿性の低下を補うために、その上部にさらに酸化シリコ
ン膜を堆積してもよい。
The bit line BL and the first-layer wiring 23
In the case where the level difference due to .about.26 is small, planarization can be achieved only by depositing a thick silicon oxide film 38 without using the SOG film 39. On the other hand, the bit line BL and the wiring 23
If the SOG film 39 alone does not provide sufficient flatness, the surface of the SOG film 39 is polished by the CMP method, and the SOG film 39 is further formed thereon.
A silicon oxide film for repairing fine polishing scratches on the surface of the substrate may be deposited. If the temperature for densifying the SOG film 39 cannot be increased so high, a silicon oxide film may be further deposited on the SOG film 39 to compensate for the decrease in moisture resistance.

【0113】次に、図45に示すように、SOG膜39
の上部に膜厚200nm程度の多結晶シリコン膜70をC
VD法で堆積した後、フォトレジスト膜をマスクにして
この多結晶シリコン膜70をドライエッチングすること
により、コンタクトホール20の上方にスルーホール7
1を形成する。このスルーホール71は、その直径が最
小加工寸法と同程度(例えば0. 24μm)となるよう
に形成する。
Next, as shown in FIG.
A polycrystalline silicon film 70 having a thickness of about 200 nm
After deposition by the VD method, the polysilicon film 70 is dry-etched using the photoresist film as a mask, so that the through-hole 7 is formed above the contact hole 20.
Form one. The through hole 71 is formed so that its diameter is substantially equal to the minimum processing size (for example, 0.24 μm).

【0114】次に、図46に示すように、スルーホール
71の側壁に多結晶シリコン膜で構成されたサイドウォ
ールスペーサ72を形成する。サイドウォールスペーサ
72は、スルーホール71の内部を含む多結晶シリコン
膜70の上部に膜厚60nm程度の薄い第2の多結晶シリ
コン膜(図示せず)をCVD法で堆積した後、この多結
晶シリコン膜を異方性エッチングしてスルーホール71
の側壁に残すことにより形成する。このサイドウォール
スペーサ72を形成することにより、スルーホール71
の内径は、最小加工寸法よりも微細(例えば0. 14μ
m)になる。
Next, as shown in FIG. 46, a side wall spacer 72 made of a polycrystalline silicon film is formed on the side wall of the through hole 71. The sidewall spacer 72 is formed by depositing a thin second polycrystalline silicon film (not shown) having a thickness of about 60 nm on the polycrystalline silicon film 70 including the inside of the through hole 71 by a CVD method, and then depositing the polycrystalline silicon film. The silicon film is anisotropically etched to make through holes 71
Formed on the side wall of the substrate. By forming the sidewall spacers 72, the through holes 71 are formed.
Is smaller than the minimum processing size (for example, 0.14 μm).
m).

【0115】次に、多結晶シリコン膜70とサイドウォ
ールスペーサ72とをマスクにしてスルーホール71の
底部の絶縁膜(SOG膜39、酸化シリコン膜38、2
8)をドライエッチングすることにより、図47および
図48に示すように、ビット線BLとこれに隣接するビ
ット線BLとのスペース領域を通ってコンタクトホール
20に達するスルーホール48を形成する。
Next, using the polycrystalline silicon film 70 and the sidewall spacers 72 as a mask, the insulating film (SOG film 39, silicon oxide film 38,
As shown in FIGS. 47 and 48, a through hole 48 reaching the contact hole 20 through a space region between the bit line BL and the bit line BL adjacent to the bit line BL is formed by dry-etching 8).

【0116】スルーホール48は、最小加工寸法よりも
微細な内径を有するスルーホール71の側壁のサイドウ
ォールスペーサ71をマスクにして形成されるので、そ
の内径は最小加工寸法よりも微細(例えば0. 14μ
m)になる。これにより、ビット線BLのスペース領域
とスルーホール48との合わせマージンを十分に確保す
ることができるので、次の工程でスルーホール48の内
部に埋め込まれるプラグ49がビット線BLまたはその
下部のプラグ35とショートするのを確実に防止するこ
とができる。
Since the through hole 48 is formed using the side wall spacer 71 on the side wall of the through hole 71 having an inner diameter smaller than the minimum processing size as a mask, the inner diameter is smaller than the minimum processing size (for example, 0.1 mm). 14μ
m). As a result, a sufficient alignment margin between the space region of the bit line BL and the through hole 48 can be ensured, so that the plug 49 embedded in the through hole 48 in the next step is replaced with the bit line BL or the plug under the bit line BL. It is possible to reliably prevent a short circuit with 35.

【0117】次に、図49に示すように、スルーホール
48の内部を含む多結晶シリコン膜70の上部にn型不
純物(例えばP(リン))をドープした膜厚200nm程
度の多結晶シリコン膜(図示せず)をCVD法で堆積し
た後、この多結晶シリコン膜を多結晶シリコン膜70お
よびサイドウォールスペーサ72と共にエッチバックす
ることにより、スルーホール48の内部に多結晶シリコ
ン膜で構成されたプラグ49を形成する。
Next, as shown in FIG. 49, an approximately 200 nm-thick polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) is formed on the polycrystalline silicon film 70 including the inside of the through hole 48. (Not shown) was deposited by a CVD method, and then this polycrystalline silicon film was etched back together with the polycrystalline silicon film 70 and the sidewall spacers 72 to form a polycrystalline silicon film inside the through hole 48. The plug 49 is formed.

【0118】次に、図50に示すように、SOG膜39
の上部に膜厚200nm程度の窒化シリコン膜44をCV
D法で堆積した後、フォトレジスト膜(図示せず)をマ
スクにしたドライエッチングで周辺回路の窒化シリコン
膜44を除去する。メモリアレイに残った窒化シリコン
膜44は、後述する情報蓄積用容量素子Cの下部電極4
5を形成する工程で酸化シリコン膜をエッチングする際
のエッチングストッパとして使用される。
Next, as shown in FIG.
A silicon nitride film 44 having a thickness of about 200 nm
After the deposition by the method D, the silicon nitride film 44 of the peripheral circuit is removed by dry etching using a photoresist film (not shown) as a mask. The silicon nitride film 44 remaining in the memory array is used for the lower electrode 4 of the information storage capacitor C described later.
5 is used as an etching stopper when the silicon oxide film is etched in the step of forming 5.

【0119】次に、図51に示すように、窒化シリコン
膜44の上部にCVD法で酸化シリコン膜50を堆積し
た後、フォトレジスト膜(図示せず)をマスクにして酸
化シリコン膜50およびその下部の窒化シリコン膜44
をドライエッチングすることにより、スルーホール48
の上部に凹溝73を形成する。情報蓄積用容量素子Cの
下部電極45は、この凹溝73の内壁に沿って形成され
るので、下部電極45の表面積を大きくして蓄積電荷量
を増やすためには、酸化シリコン膜50を厚い膜厚(例
えば1. 3μm程度)で堆積する必要がある。
Next, as shown in FIG. 51, after depositing a silicon oxide film 50 on the silicon nitride film 44 by a CVD method, using a photoresist film (not shown) as a mask, the silicon oxide film 50 and its Lower silicon nitride film 44
Is dry-etched to form through holes 48.
A concave groove 73 is formed in the upper part of. Since the lower electrode 45 of the information storage capacitor C is formed along the inner wall of the concave groove 73, in order to increase the surface area of the lower electrode 45 and increase the amount of stored charges, the thickness of the silicon oxide film 50 is increased. It is necessary to deposit with a thickness (for example, about 1.3 μm).

【0120】次に、図52に示すように、凹溝73の内
部を含む酸化シリコン膜50の上部にn型不純物(例え
ばP(リン))をドープした膜厚60nm程度の多結晶シ
リコン膜45AをCVD法で堆積する。この多結晶シリ
コン膜45Aは、情報蓄積用容量素子Cの下部電極材料
として使用される。
Next, as shown in FIG. 52, an approximately 60 nm-thick polycrystalline silicon film 45A doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) is formed on the silicon oxide film 50 including the inside of the concave groove 73. Is deposited by a CVD method. This polycrystalline silicon film 45A is used as a lower electrode material of the information storage capacitor C.

【0121】次に、図53に示すように、凹溝73の内
部を含む多結晶シリコン膜45Aの上部に膜厚300nm
程度のSOG膜74をスピン塗布し、次いで400℃程
度の熱処理を行ってSOG膜74をベークした後、凹溝
73の外部のSOG膜74をエッチバックして除去す
る。
Next, as shown in FIG. 53, a 300 nm thick film is formed on the polycrystalline silicon film 45A including the inside of the concave groove 73.
After the SOG film 74 is applied by spin coating and then heat-treated at about 400 ° C. to bake the SOG film 74, the SOG film 74 outside the concave groove 73 is etched back and removed.

【0122】次に、図54に示すように、周辺回路の多
結晶シリコン膜45Aの上部をフォトレジスト膜75で
覆い、メモリアレイの酸化シリコン膜50の上部の多結
晶シリコン膜45Aをエッチバックして除去することに
より、凹溝73の内壁に沿って下部電極45が形成され
る。下部電極45は、多結晶シリコン膜45A以外の導
電膜で構成することもできる。下部電極用の導電膜は、
次の工程で行われる容量絶縁膜の高温熱処理によって劣
化しない程度の耐熱性および耐酸化性を備えた導電材
料、例えばW、Ru(ルテニウム)などの高融点金属
や、RuO(酸化ルテニウム)、IrO(酸化イリジウ
ム)などの導電性金属酸化物で構成することが望まし
い。
Next, as shown in FIG. 54, the upper part of the polycrystalline silicon film 45A of the peripheral circuit is covered with a photoresist film 75, and the polycrystalline silicon film 45A of the upper part of the silicon oxide film 50 of the memory array is etched back. As a result, the lower electrode 45 is formed along the inner wall of the concave groove 73. The lower electrode 45 may be formed of a conductive film other than the polycrystalline silicon film 45A. The conductive film for the lower electrode is
A conductive material having heat resistance and oxidation resistance not deteriorated by the high-temperature heat treatment of the capacitor insulating film performed in the next step, for example, a high melting point metal such as W or Ru (ruthenium), RuO (ruthenium oxide), IrO It is desirable to use a conductive metal oxide such as (iridium oxide).

【0123】次に、図55に示すように、凹溝73と凹
溝73との隙間に残った酸化シリコン膜50、および凹
溝73の内部のSOG膜74をフッ酸系のエッチング液
で同時に除去した後、フォトレジスト膜(図示せず)を
マスクにしたドライエッチングで周辺回路の多結晶シリ
コン膜45Aを除去することによって、筒型の下部電極
45が完成する。凹溝の隙間の酸化シリコン膜50の底
部には窒化シリコン膜44が形成されているので、酸化
シリコン膜50をウェットエッチングするときに下層の
SOG膜39がエッチングされることはない。またこの
とき、周辺回路の表面は多結晶シリコン膜45Aで覆わ
れているので、その下層の厚い酸化シリコン膜50がエ
ッチングされることはない。
Next, as shown in FIG. 55, the silicon oxide film 50 remaining in the gap between the grooves 73 and the SOG film 74 inside the grooves 73 are simultaneously etched with a hydrofluoric acid-based etching solution. After the removal, the cylindrical lower electrode 45 is completed by removing the polycrystalline silicon film 45A of the peripheral circuit by dry etching using a photoresist film (not shown) as a mask. Since the silicon nitride film 44 is formed at the bottom of the silicon oxide film 50 in the gap between the concave grooves, the lower SOG film 39 is not etched when the silicon oxide film 50 is wet-etched. At this time, since the surface of the peripheral circuit is covered with the polycrystalline silicon film 45A, the underlying thick silicon oxide film 50 is not etched.

【0124】さらに、周辺回路に厚い膜厚の酸化シリコ
ン膜50を残すことにより、後の工程で情報蓄積用容量
素子Cの上層に形成される層間絶縁膜56、63の表面
がメモリアレイと周辺回路とでほぼ同じ高さになるの
で、層間絶縁膜56の上部に配置される第2層目の配線
52、53、層間絶縁膜63の上部に配置される第3層
目の配線57〜58、および第2層目と第3層目の配線
間を接続するスルーホール60、61の形成が容易にな
る。
Furthermore, by leaving the thick silicon oxide film 50 in the peripheral circuit, the surfaces of the interlayer insulating films 56 and 63 formed in the upper layer of the information storage capacitive element C in a later step become peripheral to the memory array. Since the height is almost the same as that of the circuit, the second-layer wirings 52 and 53 disposed above the interlayer insulating film 56 and the third-layer wirings 57 to 58 disposed above the interlayer insulating film 63. , And the formation of through holes 60 and 61 for connecting the second layer and the third layer wiring are facilitated.

【0125】次に、アンモニア雰囲気中で800℃、3
分程度の熱処理を行って下部電極45の表面に薄い窒化
膜(図示せず)を形成した後、図56に示すように、下
部電極45の上部に膜厚14nm程度の薄いTa2 5(酸
化タンタル) 膜46を堆積する。下部電極45の表面の
窒化膜は、下部電極45を構成する多結晶シリコン膜
(45A)が次に行う熱処理によって酸化されるのを防
ぐために形成する。また、Ta2 5 膜46は、例えば
ペンタエトキシタンタル(Ta(OC2 5 5)をソ
ースガスに用いたCVD法で堆積する。CVD法で堆積
したTa2 5 膜46はステップカバレージがよいの
で、立体的な筒型形状を有する下部電極45の表面全体
にほぼ均一な膜厚で堆積される。
Next, at 800.degree.
After forming the thin nitride film (not shown) on the surface of the lower electrode 45 by performing a heat treatment at about minute, as shown in FIG. 56, a thin film thickness of about 14nm on top of the lower electrode 45 Ta 2 O 5 ( A tantalum oxide film 46 is deposited. The nitride film on the surface of the lower electrode 45 is formed to prevent the polycrystalline silicon film (45A) constituting the lower electrode 45 from being oxidized by the next heat treatment. The Ta 2 O 5 film 46 is deposited by, for example, a CVD method using pentaethoxy tantalum (Ta (OC 2 H 5 ) 5 ) as a source gas. Since the Ta 2 O 5 film 46 deposited by the CVD method has good step coverage, the Ta 2 O 5 film 46 is deposited with a substantially uniform thickness on the entire surface of the lower electrode 45 having a three-dimensional cylindrical shape.

【0126】続いて、800℃の酸化性雰囲気中でTa
2 5 膜46を3分程度熱処理する。この高温熱処理を
行うことによって、膜中の結晶欠陥が修復され、良質な
Ta2 5 膜46が得られる。これにより、情報蓄積用
容量素子Cのリーク電流を低減することができるので、
リフレッシュ特性の向上したDRAMを製造することが
できる。
Subsequently, a Ta film was formed in an oxidizing atmosphere at 800 ° C.
The 2 O 5 film 46 is heat-treated for about 3 minutes. By performing this high-temperature heat treatment, crystal defects in the film are repaired, and a high-quality Ta 2 O 5 film 46 is obtained. As a result, the leakage current of the information storage capacitor C can be reduced.
A DRAM with improved refresh characteristics can be manufactured.

【0127】また、情報蓄積用容量素子Cの下部電極4
5を立体的な筒型形状にしてその表面積を大きくし、か
つ容量絶縁膜を誘電率が20〜25程度のTa2 5
46で構成することにより、メモリセルを微細化しても
情報の保持に十分な蓄積電荷量を確保することが可能と
なる。
The lower electrode 4 of the information storage capacitive element C
5 is formed in a three-dimensional cylindrical shape to increase its surface area, and the capacitance insulating film is made of a Ta 2 O 5 film 46 having a dielectric constant of about 20 to 25, so that even if the memory cell is miniaturized, information can be stored even when the memory cell is miniaturized. It is possible to secure a sufficient amount of accumulated charges for holding.

【0128】また、Ta2 5 膜46の堆積に先だって
形成される下層のビット線BLおよび第1層目の配線2
3〜26を、酸化シリコン系の絶縁膜との密着性が良好
なW膜で構成したことにより、Ta2 5 膜46の高温
熱処理に起因してビット線BLや配線23〜26が膜剥
がれを引き起こす不良を確実に防止することができる。
The lower bit line BL and the first layer wiring 2 formed before the deposition of the Ta 2 O 5 film 46 are formed.
Since the W-films 3 to 26 have good adhesion to the silicon oxide-based insulating film, the bit lines BL and the wirings 23 to 26 are peeled off due to the high-temperature heat treatment of the Ta 2 O 5 film 46. Can be reliably prevented.

【0129】また、ビット線を耐熱性の高いW膜で構成
したことにより、最小加工寸法以下の微細な幅で形成さ
れたビット線BLがTa2 5 膜46の高温熱処理に起
因して劣化したり断線したりする不良を確実に防止する
ことができる。さらに、周辺回路のMISFETと第1
層目の配線23〜26とを接続するコンタクトホール3
0〜35の内部のプラグ35を耐熱性の高い導電材料
(W膜/TiN膜/Ti膜)で構成したことにより、T
2 5 膜46の高温熱処理に起因してソース、ドレイ
ンのリーク電流が増大したり、コンタクト抵抗が増大し
たりする不具合を防止することができる。
Further, since the bit line is formed of a W film having high heat resistance, the bit line BL formed with a fine width smaller than the minimum processing size is deteriorated due to the high temperature heat treatment of the Ta 2 O 5 film 46. It is possible to reliably prevent a defect such as breakage or disconnection. Further, the MISFET of the peripheral circuit and the first
Contact hole 3 for connecting with wirings 23 to 26 of the layer
By forming the plugs 35 inside 0 to 35 from a conductive material having high heat resistance (W film / TiN film / Ti film),
It is possible to prevent problems such as an increase in source / drain leakage current and an increase in contact resistance due to the high-temperature heat treatment of the a 2 O 5 film 46.

【0130】情報蓄積用容量素子Cの容量絶縁膜は、例
えばBST、STO、BaTiO3(チタン酸バリウ
ム)、PbTiO3 (チタン酸鉛)、PZT(PbZr
X Ti1-X 3 )、PLT(PbLaX Ti
1-X 3 )、PLZTなどの金属酸化物からなる高
(強)誘電体膜で構成することもできる。これらの高
(強)誘電体膜は、それらに共通の性質として、結晶欠
陥の少ない高品質の膜を得るために成膜後に少なくとも
750℃程度以上の高温熱処理を行う必要があるので、
これらの高(強)誘電体膜を使用した場合でも前記と同
様の効果を得ることができる。
For example, BST, STO, BaTiO 3 (barium titanate), PbTiO 3 (lead titanate), PZT (PbZr)
X Ti 1-X O 3 ), PLT (PbLa X Ti
1-X O 3 ) and a high (ferro) dielectric film made of a metal oxide such as PLZT. Since these high (ferro) dielectric films have a common property, they must be subjected to a high-temperature heat treatment of at least about 750 ° C. after film formation in order to obtain a high quality film with few crystal defects.
Even when these high (ferro) dielectric films are used, the same effects as described above can be obtained.

【0131】次に、図57に示すように、Ta2 5
46の上部にCVD法とスパッタリング法とを併用して
TiN膜を堆積した後、フォトレジスト膜(図示せず)
をマスクにしたドライエッチングでTiN膜およびTa
2 5 膜46をパターニングすることにより、TiN膜
からなる上部電極47と、Ta2 5 膜46からなる容
量絶縁膜と、多結晶シリコン膜(45A)からなる下部
電極45とで構成された情報蓄積用容量素子Cが完成す
る。また、ここまでの工程により、メモリセル選択用M
ISFETQsとこれに直列に接続された情報蓄積用容
量素子Cとで構成されたメモリセルが完成する。情報蓄
積用容量素子Cの上部電極47は、TiN膜以外の導電
膜、例えばW膜などで構成することもできる。
Next, as shown in FIG. 57, after a TiN film is deposited on the Ta 2 O 5 film 46 by using both the CVD method and the sputtering method, a photoresist film (not shown) is formed.
TiN film and Ta by dry etching using
By patterning the 2 O 5 film 46, an upper electrode 47 made of a TiN film, a capacitance insulating film made of a Ta 2 O 5 film 46, and a lower electrode 45 made of a polycrystalline silicon film (45A) are formed. The information storage capacitor C is completed. In addition, the memory cell selection M
A memory cell composed of the ISFET Qs and the information storage capacitor C connected in series thereto is completed. The upper electrode 47 of the information storage capacitor C may be formed of a conductive film other than the TiN film, for example, a W film.

【0132】次に、図58に示すように、情報蓄積用容
量素子Cの上部に層間絶縁膜56を形成した後、フォト
レジスト膜(図示せず)をマスクにして周辺回路の層間
絶縁膜56、酸化シリコン膜50、SOG膜39および
酸化シリコン膜39をエッチングすることにより、第1
層目の配線26の上部にスルーホール54を形成する。
層間絶縁膜56は、例えばCVD法で堆積した膜厚60
0nm程度の酸化シリコン膜で構成する。
Next, as shown in FIG. 58, after an interlayer insulating film 56 is formed over the information storage capacitor C, the interlayer insulating film 56 of the peripheral circuit is formed using a photoresist film (not shown) as a mask. By etching the silicon oxide film 50, the SOG film 39 and the silicon oxide film 39, the first
A through hole 54 is formed above the wiring 26 of the layer.
The interlayer insulating film 56 has, for example, a film thickness of 60 deposited by a CVD method.
It is composed of a silicon oxide film of about 0 nm.

【0133】次に、図59に示すように、スルーホール
54の内部にプラグ55を形成した後、層間絶縁膜56
の上部に第2層目の配線52、53を形成する。プラグ
55は、例えば層間絶縁膜56の上部にスパッタリング
法でTi膜を堆積し、さらにその上部にCVD法でTi
N膜とW膜とを堆積した後、これらの膜をエッチバック
してスルーホール54の内部に残すことにより形成す
る。第2層目の配線52、53は、層間絶縁膜56の上
部にスパッタリング法で膜厚50nm程度のTi膜、膜厚
500nm程度のAl(アルミニウム)膜、膜厚50nm程
度のTi膜および膜厚50nm程度のTiN膜を順次堆積
した後、フォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチ
ングでこれらの膜をパターニングして形成する。
Next, as shown in FIG. 59, after a plug 55 is formed inside the through hole 54, an interlayer insulating film 56 is formed.
Are formed on the second layer. The plug 55 is formed, for example, by depositing a Ti film on the interlayer insulating film 56 by a sputtering method, and further forming a Ti film on the Ti film by a CVD method.
After depositing the N film and the W film, these films are etched back and left inside the through-hole 54 to form the film. The second-layer wirings 52 and 53 are formed by sputtering a Ti film having a thickness of about 50 nm, an Al (aluminum) film having a thickness of about 500 nm, a Ti film having a thickness of about 50 nm, and a film thickness above the interlayer insulating film 56. After sequentially depositing TiN films of about 50 nm, these films are patterned and formed by dry etching using a photoresist film as a mask.

【0134】情報蓄積用容量素子Cの容量絶縁膜を形成
した後は、高温の熱処理を伴う工程がないため、層間絶
縁膜56の上部に形成される第2層目の配線52、53
の材料として、高融点金属やその窒化物に比べて耐熱性
は劣るが、電気抵抗が低いAlを主体とした導電材料を
使用することができる。また、高温の熱処理を伴う工程
がないことにより膜剥がれの問題も生じないので、酸化
シリコンで構成された層間絶縁膜56の上部に第2層目
の配線52、53を形成する際、層間絶縁膜56と界面
を接する部分のバリアメタルにTi膜を使用することが
できる。
After forming the capacitive insulating film of the information storage capacitive element C, since there is no step involving a high-temperature heat treatment, the second-layer wirings 52 and 53 formed above the interlayer insulating film 56 are formed.
As a material of the above, a conductive material mainly composed of Al, which is inferior in heat resistance to a high melting point metal or a nitride thereof, but has a low electric resistance can be used. In addition, since there is no problem of film peeling due to the absence of a step involving a high-temperature heat treatment, the second-layer wirings 52 and 53 are formed on the interlayer insulating film 56 made of silicon oxide. A Ti film can be used as a barrier metal at a portion contacting the interface with the film 56.

【0135】次に、図60に示すように、第2層目の配
線52、53の上部に第2の層間絶縁膜63を形成した
後、情報蓄積用容量素子Cの上部の層間絶縁膜63、5
6をエッチングしてスルーホール60を形成し、周辺回
路の第2層目の配線53の上部の層間絶縁膜63をエッ
チングしてスルーホール61を形成する。第2の層間絶
縁膜63は、例えばCVD法で堆積した膜厚300nm程
度の酸化シリコン膜とその上部にスピン塗布した膜厚4
00nm程度のSOG膜と、さらにその上部にCVD法で
堆積した膜厚300nm程度の酸化シリコン膜とで構成す
る。層間絶縁膜63の一部を構成するSOG膜のベーク
は、Alを主体とする第2層目の配線52、53と情報
蓄積用容量素子Cの容量絶縁膜とが劣化するのを防止す
るために、400℃程度の温度で行う。
Next, as shown in FIG. 60, after a second interlayer insulating film 63 is formed on the second layer wirings 52 and 53, the interlayer insulating film 63 on the information storage capacitor C is formed. , 5
6 is etched to form a through hole 60, and the interlayer insulating film 63 above the second layer wiring 53 of the peripheral circuit is etched to form a through hole 61. The second interlayer insulating film 63 is, for example, a silicon oxide film having a thickness of about 300 nm deposited by a CVD method and a film
It is composed of an SOG film having a thickness of about 00 nm and a silicon oxide film having a thickness of about 300 nm deposited thereon by a CVD method. The baking of the SOG film forming a part of the interlayer insulating film 63 is performed to prevent the second-layer wirings 52 and 53 mainly composed of Al and the capacitive insulating film of the information storage capacitive element C from deteriorating. At a temperature of about 400 ° C.

【0136】その後、スルーホール60、61の内部に
プラグ62を形成し、続いて層間絶縁膜の上部に第3層
目の配線57、58、59を形成することにより、前記
図3〜図5に示すDRAMがほぼ完成する。プラグ62
は、例えば前記プラグ55と同一の導電材料(W膜/T
iN膜/Ti膜)で構成し、第3層目の配線57、5
8、59は、例えば前記第2層目の配線52、53と同
一の導電材料(TiN膜/Ti膜/Al膜/Ti膜)で
構成する。なお、第3層目の配線57、58、59の上
部には、耐水性が高い緻密な絶縁膜(例えばプラズマC
VD法で堆積した酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とか
らなる2層の絶縁膜)を堆積するが、その図示は省略す
る。
Thereafter, plugs 62 are formed inside the through holes 60 and 61, and then third-layer wirings 57, 58 and 59 are formed above the interlayer insulating film, whereby the above-mentioned FIGS. Is almost completed. Plug 62
Is, for example, the same conductive material (W film / T
iN film / Ti film), and the third-layer wirings 57, 5
Reference numerals 8 and 59 are made of, for example, the same conductive material (TiN film / Ti film / Al film / Ti film) as the second-layer wirings 52 and 53. Note that a dense insulating film having high water resistance (for example, plasma C) is formed over the third-layer wirings 57, 58, and 59.
Although a two-layer insulating film composed of a silicon oxide film and a silicon nitride film deposited by the VD method is deposited, the illustration is omitted.

【0137】(実施の形態2)本実施の形態は、DRA
Mの情報蓄積用容量素子の下部電極を形成するプロセス
に適用したものである。
(Embodiment 2) In this embodiment, the DRA
This is applied to the process of forming the lower electrode of the M information storage capacitor.

【0138】まず、前記実施の形態1の図6〜図50に
示したプロセスに従い、ビット線BLを覆うSOG膜3
9の上部に窒化シリコン膜44を堆積し、次いで周辺回
路の窒化シリコン膜44をエッチングで除去する。次
に、図61に示すように、窒化シリコン膜44の上部に
CVD法で酸化シリコン膜50を堆積し、さらにその上
部にフォトレジスト膜76をスピン塗布した後、このフ
ォトレジスト膜76に凹溝パターン76aを転写する。
First, according to the process shown in FIGS. 6 to 50 of the first embodiment, SOG film 3 covering bit line BL
9, a silicon nitride film 44 is deposited, and then the silicon nitride film 44 of the peripheral circuit is removed by etching. Next, as shown in FIG. 61, a silicon oxide film 50 is deposited on the silicon nitride film 44 by a CVD method, and a photoresist film 76 is further spin-coated thereon. The pattern 76a is transferred.

【0139】次に、図62に示すように、前記実施の形
態1で説明したオゾンアッシングで凹溝パターン76a
を40nm削って幅を細らせた後、図63に示すように、
この凹溝パターン76aをマスクにして酸化シリコン膜
50およびその下部の窒化シリコン膜44をドライエッ
チングすることにより、スルーホール48の上部に凹溝
77を形成する。この凹溝77は、幅を片側40nmず
つ、両側で合計80nm細らせた凹溝パターン76aをマ
スクにしたエッチングで形成されるので、前記実施の形
態1で酸化シリコン膜50に形成された凹溝73に比べ
てその内径が80nm大きくなる。
Next, as shown in FIG. 62, the groove pattern 76a is formed by the ozone ashing described in the first embodiment.
After reducing the width by 40 nm, as shown in FIG.
Using the groove pattern 76a as a mask, the silicon oxide film 50 and the silicon nitride film 44 under the silicon oxide film 50 are dry-etched to form a groove 77 above the through hole 48. Since the concave groove 77 is formed by etching using a concave groove pattern 76a having a width reduced by 40 nm on one side and a total of 80 nm on both sides as a mask, the concave groove formed on the silicon oxide film 50 in the first embodiment is formed. The inner diameter is 80 nm larger than the groove 73.

【0140】その後、図64に示すように、前記実施の
形態1で説明したプロセスに従い、凹溝77の内壁に沿
って堆積した多結晶シリコン膜をパターニングして情報
蓄積用容量素子Cの下部電極78を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 64, the polycrystalline silicon film deposited along the inner wall of the groove 77 is patterned to form the lower electrode of the information storage capacitor C according to the process described in the first embodiment. 78 is formed.

【0141】上記した下部電極形成方法によれば、凹溝
77の内径が前記実施の形態1の凹溝73に比べて80
nm大きくなるので、この凹溝77の内壁に沿って形成さ
れる下部電極78の表面積が前記実施の形態1の方法で
形成される下部電極45に比べて約1. 4倍大きくな
る。これにより、前記実施の形態1では厚い膜厚(例え
ば1. 3μm程度)で堆積した酸化シリコン膜50の膜
厚を0. 9μm程度まで薄くした場合でも、同等の蓄積
電荷量を確保することが可能となる。すなわち、凹溝7
7の深さを浅くしても同等の蓄積電荷量を確保すること
ができるので、凹溝77を形成するための加工時間の短
縮および加工歩留まりの向上を図ることができる。
According to the above-described lower electrode forming method, the inner diameter of the groove 77 is 80 times larger than that of the groove 73 of the first embodiment.
Therefore, the surface area of the lower electrode 78 formed along the inner wall of the groove 77 is about 1.4 times larger than that of the lower electrode 45 formed by the method of the first embodiment. Thus, in the first embodiment, even when the thickness of the silicon oxide film 50 deposited with a large thickness (for example, about 1.3 μm) is reduced to about 0.9 μm, the same amount of accumulated charge can be secured. It becomes possible. That is, the groove 7
Since the same amount of accumulated charge can be secured even if the depth of the groove 7 is reduced, the processing time for forming the concave groove 77 can be shortened and the processing yield can be improved.

【0142】また、酸化シリコン膜50の膜厚が薄くな
ることによって、周辺回路領域の酸化シリコン膜50の
上に形成される第2層目の配線とその下層の第1層目の
配線とを接続するスルーホールの形成も容易になる。さ
らにこのとき、下部電極78の表面に微細な凹凸を形成
してその表面積を大きくすることにより、酸化シリコン
膜50の膜厚を薄くして凹溝77をさらに浅く形成する
ことができる。
Further, as the thickness of the silicon oxide film 50 is reduced, the second-layer wiring formed on the silicon oxide film 50 in the peripheral circuit region and the first-layer wiring thereunder are reduced. The formation of connecting through holes is also facilitated. Further, at this time, by forming fine irregularities on the surface of the lower electrode 78 to increase the surface area thereof, the thickness of the silicon oxide film 50 can be reduced and the concave groove 77 can be formed more shallow.

【0143】なお、上記のような幅の狭い凹溝パターン
76aを1回のリソグラフィだけで形成しようとする
と、凹溝パターン76aを現像する際のウェット処理に
よって凹溝パターンが倒れることが確認されており、オ
ゾンアッシング以外の方法で幅の狭い凹溝パターン76
aを形成することは困難である。
When the narrow groove pattern 76a as described above is to be formed by only one lithography, it has been confirmed that the groove pattern collapses due to the wet processing when developing the groove pattern 76a. And a narrow groove pattern 76 by a method other than ozone ashing.
It is difficult to form a.

【0144】(実施の形態3)本実施の形態は、DRA
Mとロジックとを混載したLSIのゲート加工プロセス
に適用したものであり、図65の左側部分は、DRAM
のメモリセルを形成する領域、右側部分は、ロジックL
SIを形成する領域の半導体基板1をそれぞれ示してい
る。
(Embodiment 3) In this embodiment, the DRA
This is applied to a gate processing process of an LSI in which M and logic are mixed, and the left part of FIG.
Area on the right side is a logic L
The semiconductor substrate 1 in a region where an SI is formed is shown.

【0145】まず、図66に示すように、p型ウエル2
およびn型ウエル4のそれぞれの表面に形成されたゲー
ト酸化膜7の上部にゲート電極材料および窒化シリコン
膜83を堆積し、さらにその上部にフォトレジスト膜8
4をスピン塗布した後、このフォトレジスト膜84にロ
ジックLSIのゲートパターン84aを転写する。この
とき、DRAMのメモリセルを形成する領域には、メモ
リセルのゲートパターンを転写しない。ゲート電極材料
は、例えばP(リン)などのn型不純物をドープした多
結晶シリコン膜80とWN膜81とW膜82との積層膜
で構成する。
First, as shown in FIG.
A gate electrode material and a silicon nitride film 83 are deposited on the gate oxide film 7 formed on each surface of the n-type well 4 and the photoresist film 8 on the gate oxide film 7.
After spin coating 4, the gate pattern 84 a of the logic LSI is transferred to the photoresist film 84. At this time, the gate pattern of the memory cell is not transferred to the area where the memory cell of the DRAM is formed. The gate electrode material is composed of a laminated film of a polycrystalline silicon film 80 doped with an n-type impurity such as P (phosphorus), a WN film 81 and a W film 82.

【0146】次に、図67に示すように、前記実施の形
態1で説明したオゾンアッシングでゲートパターン84
aを削って幅を細らせた後、図68に示すように、この
ゲートパターン84aをマスクにして窒化シリコン膜8
3およびその下部のゲート電極材料をドライエッチング
することにより、ロジックLSIのゲート電極85を形
成する。このゲート電極85は、その幅(ゲート長)が
最小加工寸法よりも微細で、かつ隣接するゲート電極8
5とのスペースが上記幅よりも大きい。
Next, as shown in FIG. 67, the gate pattern 84 is formed by the ozone ashing described in the first embodiment.
After reducing the width of the silicon nitride film 8 using the gate pattern 84a as a mask, as shown in FIG.
The gate electrode 85 of the logic LSI is formed by dry-etching the gate electrode material 3 and the gate electrode material thereunder. The width (gate length) of the gate electrode 85 is smaller than the minimum processing size, and the width of the gate electrode 85 is smaller than that of the adjacent gate electrode 8.
5 is larger than the above width.

【0147】次に、上記フォトレジスト膜84を除去し
た後、図69に示すように、新たにをスピン塗布したフ
ォトレジスト膜86にDRAMのメモリセルのゲートパ
ターン86aを転写し、次いでこのゲートパターン86
aをマスクにして窒化シリコン膜83およびその下部の
ゲート電極材料をドライエッチングすることにより、幅
(ゲート長)とスペースとがほぼ等しいDRAMのメモ
リセルのゲート電極87(ワード線WL)を形成する。
Next, after removing the photoresist film 84, as shown in FIG. 69, the gate pattern 86a of the DRAM memory cell is transferred to a photoresist film 86 which has been newly applied by spin coating. 86
By dry-etching the silicon nitride film 83 and the gate electrode material under the silicon nitride film 83 using a as a mask, a gate electrode 87 (word line WL) of a DRAM memory cell having a width (gate length) and space almost equal to each other is formed. .

【0148】このように、本実施の形態によれば、オゾ
ンアッシングでゲートパターン84aの幅を高精度に細
らせることができるので、ロジックLSIのゲート電極
85のように、幅(ゲート長)が最小加工寸法よりも微
細で、かつ隣接するゲート電極85とのスペースが幅よ
りも大きいゲート加工を精度よく行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the width of the gate pattern 84a can be narrowed with high accuracy by ozone ashing, so that the width (gate length) can be reduced like the gate electrode 85 of the logic LSI. However, gate processing that is smaller than the minimum processing size and whose space between the adjacent gate electrode 85 is larger than the width can be accurately performed.

【0149】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0150】[0150]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0151】本発明によれば、ビット線の幅をフォトリ
ソグラフィの解像限界で決まる最小加工寸法よりも微細
にすることにより、隣接するビット線との間に形成され
る寄生容量を低減することができるので、メモリセルサ
イズを縮小した場合でも、情報蓄積用容量素子に蓄積さ
れた電荷(情報)を読み出すときの信号電圧を大きくす
ることができる。
According to the present invention, the parasitic capacitance formed between adjacent bit lines can be reduced by making the width of the bit lines smaller than the minimum processing size determined by the resolution limit of photolithography. Therefore, even when the memory cell size is reduced, the signal voltage for reading out the charges (information) stored in the information storage capacitor can be increased.

【0152】また、これにより、ビット線のスペースを
広くすることができるので、ビット線のスペース領域に
形成されるスルーホールの開孔マージンを十分に確保す
ることができ、メモリセルサイズを縮小した場合でも、
ビット線とスルーホール内のプラグとのショートを確実
に防止することができる。
Further, since the space of the bit line can be widened, a sufficient opening margin of the through hole formed in the space region of the bit line can be secured, and the size of the memory cell can be reduced. Even if
Short circuit between the bit line and the plug in the through hole can be reliably prevented.

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

【図1】本発明の実施の形態1であるDRAMを形成し
た半導体チップの全体平面図である。
FIG. 1 is an overall plan view of a semiconductor chip on which a DRAM according to a first embodiment of the present invention is formed.

【図2】本発明の実施の形態1であるDRAMの等価回
路図である。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の実施の形態1であるDRAMのメモリ
アレイと周辺回路のそれぞれの一部を示す半導体基板の
要部断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a principal part of the semiconductor substrate showing a part of each of a memory array and peripheral circuits of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施の形態1であるDRAMのメモリ
アレイの一部を示す半導体基板の概略平面図である。
FIG. 4 is a schematic plan view of a semiconductor substrate showing a part of a memory array of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図5】本発明の実施の形態1であるDRAMのメモリ
アレイの一部を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing a part of the memory array of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図6】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図7】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 7 is an essential part plan view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図8】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図9】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造方
法を示す半導体基板の要部平面図である。
9 is a fragmentary plan view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention; FIG.

【図10】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図11】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 11 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図12】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図13】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図14】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 14 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図15】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図16】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 16 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図17】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 17 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図18】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 18 is a fragmentary plan view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図19】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 19 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図20】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 20 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図21】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 21 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図22】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 22 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図23】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 23 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図24】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 24 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図25】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 25 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図26】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 26 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図27】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 27 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図28】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 28 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図29】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 29 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図30】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 30 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図31】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 31 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図32】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 32 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図33】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 33 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図34】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 34 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図35】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 35 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図36】基板温度とアッシング速度との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 36 is a graph showing a relationship between a substrate temperature and an ashing speed.

【図37】基板温度を一定にしたときのアッシング時間
とレジスト寸法のシフト量との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 37 is a graph showing a relationship between an ashing time and a shift amount of a resist dimension when a substrate temperature is kept constant.

【図38】アッシング量のウエハ面内分布を示すグラフ
である。
FIG. 38 is a graph showing a distribution of an ashing amount in a wafer surface.

【図39】オゾンアッシング前後のレジストパターン寸
法のばらつきを示すグラフである。
FIG. 39 is a graph showing variations in resist pattern dimensions before and after ozone ashing.

【図40】酸素アプラズマッシング前後のレジストパタ
ーン寸法のばらつきを示すグラフである。
FIG. 40 is a graph showing variations in resist pattern dimensions before and after oxygen plasma etching.

【図41】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 41 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図42】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 42 is an essential part plan view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図43】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 43 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図44】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 44 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図45】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 45 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図46】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 46 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図47】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 47 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図48】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部平面図である。
FIG. 48 is an essential part plan view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図49】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 49 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図50】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 50 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図51】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 51 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図52】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 52 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図53】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 53 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図54】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 54 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図55】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 55 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図56】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 56 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図57】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 57 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図58】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 58 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図59】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 59 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図60】本発明の実施の形態1であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 60 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図61】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 61 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図62】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 62 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図63】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 63 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図64】本発明の実施の形態2であるDRAMの製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 64 is an essential part cross sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method of manufacturing the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図65】本発明の実施の形態3であるDRAM−ロジ
ック混載LSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 65 is a cross-sectional view of a principal part of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a DRAM-logic embedded LSI according to a third embodiment of the present invention;

【図66】本発明の実施の形態3であるDRAM−ロジ
ック混載LSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 66 is a cross-sectional view of a principal part of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a DRAM-logic embedded LSI according to a third embodiment of the present invention;

【図67】本発明の実施の形態3であるDRAM−ロジ
ック混載LSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 67 is a cross-sectional view of a principal part of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a DRAM-logic embedded LSI according to a third embodiment of the present invention;

【図68】本発明の実施の形態3であるDRAM−ロジ
ック混載LSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 68 is a cross-sectional view of a principal part of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a DRAM-logic embedded LSI according to a third embodiment of the present invention;

【図69】本発明の実施の形態3であるDRAM−ロジ
ック混載LSIの製造方法を示す半導体基板の要部断面
図である。
FIG. 69 is a cross-sectional view of a principal part of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a DRAM-logic hybrid LSI according to the third embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 p型ウエル 3 n型半導体領域 4 n型ウエル 5 酸化シリコン膜 6 素子分離溝 7 ゲート酸化膜 8A〜8C ゲート電極 9 n型半導体領域(ソース、ドレイン) 9a n- 型半導体領域(ソース、ドレイン) 10 n+ 型半導体領域(ソース、ドレイン) 11 p+ 型半導体領域(ソース、ドレイン) 12 窒化シリコン膜 13 窒化シリコン膜 13s サイドウォールスペーサ 14 n- 型半導体領域 15 p- 型半導体領域 16 SOG膜 17 酸化シリコン膜 18 酸化シリコン膜 19 コンタクトホール 20 コンタクトホール 21 プラグ 22 スルーホール 23〜26 配線 27 フォトレジスト膜 28 酸化シリコン膜 30〜34 コンタクトホール 35 プラグ 36 Ti膜 37 TiSi2 層 38 酸化シリコン膜 39 SOG膜 40 TiN膜 41 W膜 42 W膜 43 フォトレジスト膜 43a ビット線パターン 43b 配線パターン 44 窒化シリコン膜 45 下部電極 45A 多結晶シリコン膜 46 Ta2 5 膜 47 上部電極 48 スルーホール 49 プラグ 50 酸化シリコン膜 51 酸化シリコン膜 52、53 配線 54 スルーホール 55 プラグ 56 層間絶縁膜 57、58、59 配線 60 スルーホール 61 スルーホール 62 プラグ 63 第2層間絶縁膜 70 多結晶シリコン膜 71 スルーホール 72 サイドウォールスペーサ 73 凹溝 74 SOG膜 75 フォトレジスト膜 76 フォトレジスト膜 76a 凹溝パターン 77 凹溝 78 下部電極 80 多結晶シリコン膜 81 WN膜 82 W膜 83 窒化シリコン膜 84 フォトレジスト膜 84a ゲートパターン 85 ゲート電極 86 フォトレジスト膜 86a ゲートパターン 87 ゲート電極 BL ビット線 C 情報蓄積用容量素子 MARY メモリアレイ MC メモリセル Qn nチャネル型MISFETQn Qp pチャネル型MISFETQp Qs メモリセル選択用MISFET SA センスアンプ WD ワードドライバ WL ワード線Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 p-type well 3 n-type semiconductor region 4 n-type well 5 silicon oxide film 6 element isolation trench 7 gate oxide film 8A to 8C gate electrode 9 n-type semiconductor region (source, drain) 9a n - type semiconductor region ( (Source, drain) 10 n + type semiconductor region (source, drain) 11 p + type semiconductor region (source, drain) 12 silicon nitride film 13 silicon nitride film 13 s sidewall spacer 14 n type semiconductor region 15 p type semiconductor region 16 SOG film 17 Silicon oxide film 18 Silicon oxide film 19 Contact hole 20 Contact hole 21 Plug 22 Through hole 23-26 Wiring 27 Photoresist film 28 Silicon oxide film 30-34 Contact hole 35 Plug 36 Ti film 37 TiSi 2 layer 38 Oxidation Silicon film 39 S G film 40 TiN film 41 W film 42 W film 43 a photoresist film 43a bit line pattern 43b wiring patterns 44 silicon film 45 lower electrode 45A polycrystalline silicon nitride film 46 Ta 2 O 5 film 47 upper electrode 48 through hole 49 plug 50 oxide Silicon film 51 Silicon oxide film 52, 53 Wiring 54 Through hole 55 Plug 56 Interlayer insulating film 57, 58, 59 Wiring 60 Through hole 61 Through hole 62 Plug 63 Second interlayer insulating film 70 Polycrystalline silicon film 71 Through hole 72 Side wall Spacer 73 Groove 74 SOG film 75 Photoresist film 76 Photoresist film 76a Groove pattern 77 Groove 78 Lower electrode 80 Polycrystalline silicon film 81 WN film 82 W film 83 Silicon nitride film 84 Photoresist film 84a Ge Pattern 85 gate electrode 86 photoresist film 86a gate pattern 87 gate electrode BL bit line C information storage capacitor MARY memory array MC memory cell Qn n-channel MISFET Qn Qp p-channel MISFET Qp Qs MISFET SA for memory cell selection Sense amplifier WD Word driver WL Word line

フロントページの続き (72)発明者 川北 惠三 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 山田 悟 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 関口 敏宏 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 只木 ▲芳▼▲隆▼ 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 福田 琢也 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 徳永 尚文 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 浅野 勇 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 吉田 誠 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 田丸 剛 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 五嶋 秀和 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 熊内 隆宏 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 梅澤 唯史 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 三ッ谷 晴仁 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内Continued on the front page. (72) Inventor Keizo Kawakita 3-16, Shinmachi, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Satoru Satoru Yamada 3 shares, 6-16, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo (72) Inventor Toshihiro Sekiguchi 3-16-1, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo 3 Stock Company In-house Hitachi, Ltd. Device Development Center (72) Inventor ▲ yoshi ▼ ▲ taka ▼ Ome-shi, Tokyo 3-16, Shinmachi 3 Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takuya Fukuda 5-2-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Semiconductor Device Division, Hitachi, Ltd. (72) Naofumi Tokunaga, Inventor 6-16-16 Shinmachi, Ome-shi, Tokyo, Hitachi, Ltd. Device Development Center Co., Ltd. (72) Inventor Isamu Isano 6-16-16 Shinmachi, Ome-shi, Tokyo 3 Co., Ltd. Hitachi, Ltd. Device Development Center (72) Inventor Yoshida 6-16-16 Shinmachi, Ome-shi, Tokyo, within the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tsuyoshi Tamaru 3-16-16 Shinmachi, Ome-shi, Tokyo, Japan 3 The inventor at the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hidekazu Goshima 5-2-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo In the semiconductor division of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takahiro Kumauchi 3--16, Shinmachi, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo In the device development center of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tadafumi Umezawa 3-16, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo 3 Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Haruhito Mitani 6-16-16, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo 3 Hitachi, Ltd. Inside the Device Development Center

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主面上の第1領域に、ワー
ド線と一体に構成されたゲート電極を備えたメモリセル
選択用MISFETが形成され、前記メモリセル選択用
MISFETを覆う第1絶縁膜の上部に、前記メモリセ
ル選択用MISFETのソース、ドレインの一方と電気
的に接続されたビット線が形成され、前記ビット線の上
部に形成された第2絶縁膜の上部に、前記メモリセル選
択用MISFETのソース、ドレインの他方と電気的に
接続された情報蓄積用容量素子が形成されたメモリセル
を有する半導体集積回路装置であって、前記ビット線の
幅は、フォトリソグラフィの解像限界で決まる最小寸法
未満の寸法で構成されていることを特徴とする半導体集
積回路装置。
1. A memory cell selecting MISFET having a gate electrode formed integrally with a word line is formed in a first region on a main surface of a semiconductor substrate, and a first insulation covering the memory cell selecting MISFET is formed. A bit line electrically connected to one of a source and a drain of the memory cell selection MISFET is formed on the film, and the memory cell is formed on a second insulating film formed on the bit line. A semiconductor integrated circuit device having a memory cell in which an information storage capacitor electrically connected to the other of a source and a drain of a selection MISFET is formed, wherein the width of the bit line is limited by a resolution limit of photolithography. A semiconductor integrated circuit device having a size smaller than a minimum size determined by the following formula:
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、互いに隣接するビット線のスペース領域に形成さ
れ、前記メモリセル選択用MISFETのソース、ドレ
インの他方と前記情報蓄積用容量素子とを電気的に接続
するスルーホールの径は、フォトリソグラフィの解像限
界で決まる最小寸法未満の寸法で構成されていることを
特徴とする半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the other of the source and the drain of the memory cell selecting MISFET and the information storage capacitor are formed in a space region of the bit line adjacent to each other. A diameter of a through hole electrically connecting the semiconductor integrated circuit is smaller than a minimum dimension determined by a resolution limit of photolithography.
【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、前記ビット線の幅は、前記ワード線と一体に構成
されたゲート電極のピッチの約4分の1であることを特
徴とする半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a width of said bit line is about one-fourth of a pitch of a gate electrode integrally formed with said word line. Semiconductor integrated circuit device.
【請求項4】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、前記ビット線を構成する導電膜は、高融点金属の
単層膜または高融点金属とその窒化物との積層膜である
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the conductive film forming the bit line is a single-layer film of a refractory metal or a laminated film of a refractory metal and a nitride thereof. A semiconductor integrated circuit device characterized by the above-mentioned.
【請求項5】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、前記ビット線を構成する導電膜は、タングステン
の単層膜であることを特徴とする半導体集積回路装置。
5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the conductive film forming the bit line is a tungsten single-layer film.
【請求項6】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、前記メモリセル選択用MISFETのゲート電極
を構成する導電膜は、少なくともその一部が金属膜で構
成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein at least a part of a conductive film forming a gate electrode of the memory cell selecting MISFET is formed of a metal film. Semiconductor integrated circuit device.
【請求項7】 請求項1記載の半導体集積回路装置であ
って、前記情報蓄積用容量素子の容量絶縁膜は、少なく
ともその一部に高誘電体膜を含んでいることを特徴とす
る半導体集積回路装置。
7. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the capacitive insulating film of the information storage capacitive element includes a high dielectric film at least in a part thereof. Circuit device.
【請求項8】 請求項7記載の半導体集積回路装置であ
って、前記高誘電体膜は、CVD法で堆積した酸化タン
タル膜であることを特徴とする半導体集積回路装置。
8. The semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein said high dielectric film is a tantalum oxide film deposited by a CVD method.
【請求項9】 半導体基板の主面上の第1領域に、ワー
ド線と一体に構成されたゲート電極を備えたメモリセル
選択用MISFETが形成され、前記メモリセル選択用
MISFETを覆う第1絶縁膜の上部に、前記メモリセ
ル選択用MISFETのソース、ドレインの一方と電気
的に接続されたビット線が形成され、前記ビット線の上
部に形成された第2絶縁膜の上部に、前記メモリセル選
択用MISFETのソース、ドレインの他方と電気的に
接続された情報蓄積用容量素子が形成されたメモリセル
を有する半導体集積回路装置の製造方法であって、
(a)半導体基板の主面上にメモリセルを構成するメモ
リセル選択用MISFETを形成した後、前記メモリセ
ル選択用MISFETの上部に第1絶縁膜を堆積する工
程、(b)前記第1絶縁膜の上部に第1導電膜を堆積し
た後、前記第1導電膜の上部に第1の幅、第1の間隔で
配置されたビット線のパターンを有する第1のフォトレ
ジスト膜を形成する工程、(c)前記第1のフォトレジ
スト膜をアッシングすることによって、前記第1の幅よ
りも小さい第2の幅、前記第1の間隔よりも大きい第2
の間隔で配置されたビット線パターンを有する第2のフ
ォトレジスト膜を形成する工程、(d)前記第2のフォ
トレジスト膜をマスクにして前記第1導電膜をエッチン
グする工程、を含むことを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。
9. A memory cell selecting MISFET having a gate electrode integrally formed with a word line is formed in a first region on a main surface of a semiconductor substrate, and a first insulating material covering the memory cell selecting MISFET. A bit line electrically connected to one of a source and a drain of the memory cell selection MISFET is formed on the film, and the memory cell is formed on a second insulating film formed on the bit line. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a memory cell in which an information storage capacitor electrically connected to the other of the source and the drain of the selection MISFET is formed,
(A) forming a memory cell selecting MISFET constituting a memory cell on a main surface of a semiconductor substrate, and then depositing a first insulating film on the memory cell selecting MISFET; (b) the first insulating film Forming a first photoresist film having a pattern of bit lines arranged at a first width and a first interval on the first conductive film after depositing a first conductive film on the film; (C) ashing the first photoresist film to form a second width smaller than the first width and a second width larger than the first interval.
Forming a second photoresist film having bit line patterns arranged at intervals of (d), and (d) etching the first conductive film using the second photoresist film as a mask. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項10】 請求項9記載の半導体集積回路装置の
製造方法であって、オゾンを含むガスを使って前記第1
のフォトレジスト膜をアッシングすることを特徴とする
半導体集積回路装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 9, wherein the first step is performed using a gas containing ozone.
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: ashing a photoresist film.
【請求項11】 請求項9記載の半導体集積回路装置の
製造方法であって、前記(d)工程の後、(e)前記ビ
ット線の上部に第2絶縁膜を堆積し、次いで前記第2絶
縁膜の上部に、エッチング選択比が前記第2絶縁膜と異
なる第1エッチングストッパ膜を形成する工程、(f)
前記第1エッチングストッパ膜をマスクにして、互いに
隣接するビット線のスペース領域の上方の前記第2絶縁
膜をエッチングすることによって、その底部が前記ビッ
ト線よりも上方に位置する第1スルーホールを形成する
工程、(g)前記第1スルーホールの内部を含む前記第
2絶縁膜の上部に第2エッチングストッパ膜を形成した
後、前記第2エッチングストッパ膜をエッチングするこ
とによって、前記第1スルーホールの側壁にサイドウォ
ールスペーサを形成する工程、(h)前記第1エッチン
グストッパ膜および前記サイドウォールスペーサをマス
クにして、前記第1スルーホールの底部の前記第2絶縁
膜をエッチングすることによって、前記互いに隣接する
ビット線のスペース領域に、フォトリソグラフィの解像
限界で決まる最小寸法以下の径を有する第2スルーホー
ルを形成する工程、(i)前記第2スルーホールの上部
に情報蓄積用容量素子を形成する工程、をさらに含むこ
とを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
11. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 9, wherein after the step (d), (e) depositing a second insulating film on the bit line, and then depositing the second insulating film on the bit line. Forming a first etching stopper film having an etching selectivity different from that of the second insulating film over the insulating film; (f)
Using the first etching stopper film as a mask, the second insulating film above the space region of the bit line adjacent to each other is etched to form a first through hole whose bottom is located above the bit line. (G) forming a second etching stopper film over the second insulating film including the inside of the first through hole, and then etching the second etching stopper film to form the first through hole; Forming a sidewall spacer on the side wall of the hole; (h) etching the second insulating film at the bottom of the first through hole using the first etching stopper film and the sidewall spacer as a mask; In the space area of the bit line adjacent to each other, the minimum determined by the resolution limit of photolithography Manufacturing a semiconductor integrated circuit device, further comprising: forming a second through-hole having a diameter equal to or less than the method, and (i) forming an information storage capacitive element above the second through-hole. Method.
【請求項12】 請求項9記載の半導体集積回路装置の
製造方法であって、前記第1導電膜をエッチングして前
記ビット線を形成する際、前記半導体基板の主面上の第
2領域の前記第1導電膜をエッチングすることによっ
て、周辺回路の第1層目の配線を同時に形成することを
特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 9, wherein when forming the bit line by etching the first conductive film, a second region on a main surface of the semiconductor substrate is formed. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein a first layer wiring of a peripheral circuit is simultaneously formed by etching the first conductive film.
【請求項13】 請求項10記載の半導体集積回路装置
の製造方法であって、前記第1導電膜をエッチングした
後、オゾンを含むガスを使ったアッシングで前記第2の
フォトレジスト膜を除去することを特徴とする半導体集
積回路装置の製造方法。
13. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein after etching the first conductive film, the second photoresist film is removed by ashing using a gas containing ozone. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項14】 半導体基板の主面上にワード線と一体
に構成されたゲート電極を備えたメモリセル選択用MI
SFETが形成され、前記メモリセル選択用MISFE
Tを覆う第1絶縁膜の上部に、前記メモリセル選択用M
ISFETのソース、ドレインの一方と電気的に接続さ
れた情報蓄積用容量素子が形成されたメモリセルを有す
る半導体集積回路装置の製造方法であって、(a)半導
体基板の主面上にメモリセルを構成するメモリセル選択
用MISFETを形成した後、前記メモリセル選択用M
ISFETの上部に第1絶縁膜を堆積する工程、(b)
前記メモリセル選択用MISFETのソース、ドレイン
の一方の上部に開孔パターンを有するフォトレジスト膜
を前記第1絶縁膜の上部に形成した後、オゾンを含むガ
スを使ったアッシングで前フォトレジスト膜をエッチン
グすることによって、前記開孔パターンの内径を広くす
る工程、(c)前記フォトレジスト膜をマスクにして前
記第1絶縁膜をエッチングすることによって、前記第1
絶縁膜に前記開孔パターンに対応する凹溝を形成する工
程、(d)前記凹溝の内壁に沿って形成した第1導電膜
をパターニングすることによって、前記情報蓄積用容量
素子の下部電極を形成する工程、を含むことを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。
14. A memory cell selecting MI having a gate electrode formed integrally with a word line on a main surface of a semiconductor substrate.
An SFET is formed, and the memory cell selecting MISFE is formed.
The memory cell selecting M is formed on the first insulating film covering T.
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a memory cell in which an information storage capacitor electrically connected to one of a source and a drain of an ISFET is formed, wherein (a) a memory cell is provided on a main surface of a semiconductor substrate After the formation of the memory cell selecting MISFET constituting the
Depositing a first insulating film on top of the ISFET, (b)
After forming a photoresist film having an opening pattern on one of the source and the drain of the memory cell selecting MISFET on the first insulating film, the front photoresist film is formed by ashing using a gas containing ozone. (C) etching the first insulating film using the photoresist film as a mask, thereby etching the first insulating film.
Forming a groove corresponding to the opening pattern in the insulating film; and (d) patterning a first conductive film formed along an inner wall of the groove to form a lower electrode of the information storage capacitor. Forming a semiconductor integrated circuit device.
【請求項15】 以下の工程を含むことを特徴とする半
導体集積回路装置の製造方法;(a)半導体基板の主面
上に第1導電膜を堆積した後、前記第1導電膜の上部に
第1のフォトレジスト膜を形成する工程、(b)前記第
1のフォトレジスト膜を露光、現像することにより、前
記半導体基板の主面上の第1領域の前記第1のフォトレ
ジスト膜に第1ゲート電極パターンを形成する工程、
(c)オゾンを含むガスを使ったアッシングで前記第1
のフォトレジスト膜をエッチングすることによって、前
記第1ゲート電極パターンの幅を細くする工程、(d)
前記第1のフォトレジスト膜をマスクにして前記第1導
電膜をエッチングすることによって、前記第1領域にそ
の幅が最小加工寸法よりも微細で、かつ隣接する第1ゲ
ート電極とのスペースが前記幅よりも大きい第1ゲート
電極を形成する工程、(e)前記第1のフォトレジスト
膜を除去した後、前記半導体基板の主面上の第2領域に
第2ゲート電極パターンを有する第2のフォトレジスト
膜を形成する工程、(f)前記第2のフォトレジスト膜
をマスクにして前記第1導電膜をエッチングすることに
よって、前記第2領域にその幅とスペースとがほぼ等し
い第2ゲート電極を形成する工程。
15. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the steps of: (a) depositing a first conductive film on a main surface of a semiconductor substrate and then forming a first conductive film on the first conductive film; Forming a first photoresist film; (b) exposing and developing the first photoresist film to form a first photoresist film in a first region on a main surface of the semiconductor substrate; Forming one gate electrode pattern;
(C) The first method is performed by ashing using a gas containing ozone.
Reducing the width of the first gate electrode pattern by etching the photoresist film of (d), (d).
By etching the first conductive film using the first photoresist film as a mask, the width of the first region is smaller than the minimum processing size, and the space between the first region and the adjacent first gate electrode is reduced. Forming a first gate electrode larger than the width, (e) after removing the first photoresist film, a second gate electrode pattern having a second gate electrode pattern in a second region on a main surface of the semiconductor substrate; Forming a photoresist film, and (f) etching the first conductive film using the second photoresist film as a mask, thereby forming a second gate electrode having a width and a space substantially equal to each other in the second region. Forming a.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000340743A (en) * 1999-05-31 2000-12-08 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and manufacture of the same
JP2002023390A (en) * 2000-06-28 2002-01-23 Hynix Semiconductor Inc Method for forming photosensitive film pattern of semiconductor device
JP2004512682A (en) * 2000-10-17 2004-04-22 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド Control trimming of hard mask for transistor gate
JP2012174790A (en) * 2011-02-18 2012-09-10 Elpida Memory Inc Semiconductor device and manufacturing method of the same

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