JPH07263649A - 半導体メモリ装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体メモリ装置およびその製造方法

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JPH07263649A
JPH07263649A JP7039732A JP3973295A JPH07263649A JP H07263649 A JPH07263649 A JP H07263649A JP 7039732 A JP7039732 A JP 7039732A JP 3973295 A JP3973295 A JP 3973295A JP H07263649 A JPH07263649 A JP H07263649A
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JP
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forming
insulating film
transistor
contact hole
pattern layer
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JP7039732A
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English (en)
Inventor
Joo-Young Yun
宙永 尹
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/31DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 新規の構造の配線層および高容量のキャパシ
タを有する半導体メモリ装置およびその製造方法を提供
する。 【構成】 第1金属物質の第1パターン層111は、第
1コンタクトホール112を通じてセルアレイ部に形成
されたの第1トランジスタのゲート104に接続され
る。第1金属物質の第2パターン層111′は、第2コ
ンタクトホール112′を通じて周辺回路部に形成され
た第2トランジスタのゲート104′、ソース105お
よびドレイン106に接続される。第3絶縁膜113上
に形成される第2金属物質の第3パターン層120は、
第1ブァイアホール119を通じて第1および第2パタ
ーン層111、111′に接続される。第1および第2
パターン層111、111′によりワードラインの抵抗
を減少させると同時に、周辺回路部の配線を連結する。
これにより、コンタクトホールおよびブァイアホールの
縦横比が減少して金属配線を容易に形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体メモリ装置およ
びその製造方法に係り、特に新しい構造の配線層および
高容量のキャパシタを有する半導体メモリ装置およびそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】DRAM素子の集積度が増加するにつ
れ、1つのチップ内で単位セルが占める面積が減るよう
になり、これは結果的にキャパシタの面積の減少をもた
らした。したがって、集積度の増加と共に、単位面積に
確保されるキャパシタンスの増加は必須である。
【0003】従来、限定された面積内で十分に大きいキ
ャパシタンスを確保するために、キャパシタの構造を3
次元的に形成する多くの方法が提案されている。198
8年に Kimura などは、キャパシタをビットライン上に
形成するDASH(DiagonalActive Stacked capacitor
cell with a Highly-packed storage node)を提案し
ている(参照文献:IEDM ' 88, "A New Stacked Capaci
tor DRAM Cell Characterized by a Storage Capacit
or on a Bit-line Structure" )。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記のDASHは、ス
トレージ電極のサイズをリソグラフィ限界まで最大化さ
せ得るが、メモリセルアレイ部から周辺回路部に進む領
域での段差が大きい。これにより、後続する金属配線工
程は難しくなる。また、キャパシタンスを増加させるた
めにストレージ電極の高さを増加しようとする場合に
は、このような問題がさらに深刻になる。
【0005】前述した問題点を解決するために、本出願
人は(発明者:Joo-young Yun の他一人)、新規の構造
の半導体メモリ装置およびその製造方法を発明したこと
があり、これを韓国の特許庁に韓国特許出願第92−2
2570として出願して現在係属中である。図1は本出
願人による従来の半導体メモリ装置のレイアウト図であ
り、図2は前記図1の切断線AA′による断面図であ
り、メモリセルアレイ部および周辺回路部の一部分を示
す。
【0006】図1および図2に示すように、半導体基板
21に素子分離層22を選択的に形成して活性領域60
を限定した後、半導体基板21のメモリセルアレイ部お
よび周辺回路部にそれぞれゲート絶縁膜23、ゲート2
4、ソース25およびドレイン26を備える第1トラン
ジスタおよび第2トランジスタを形成する。次いで、前
記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタ上に第
1絶縁膜を形成し、セルアレイ部に形成された前記第1
トランジスタのドレイン領域を露出させるビットライン
コンタクトホール51を形成する。次に、ビットライン
コンタクトホール51を通じて前記第1トランジスタの
ドレインに接続されるビットライン29を形成したの
ち、第2絶縁膜を形成し、セルアレイ部の前記第1トラ
ンジスタのゲート24と接続される第1金属層32を形
成する。この際、第1金属層32は、セルアレイ部に限
定されて形成される。次いで、第1金属層32上に第3
絶縁膜を形成し、前記第1トランジスタのソースを露出
させるストレージノードコンタクトホール50を形成す
る。次に、ストレージノードコンタクトホール50を通
じて前記第1トランジスタのソースに接続されるストレ
ージ電極34、誘電体膜35およびプレート電極36を
備えるキャパシタを形成する。次いで、プレート電極3
6上に第4絶縁膜を形成し、多数のブァイアホール(vi
a hole)70、70′を形成する。この際、ブァイアホ
ール70、70′は、第1金属層32および周辺回路部
に形成された第2トランジスタのゲート、ソースおよび
ドレイン上にそれぞれ形成される。次に、ブァイアホー
ル70、70′を通じて第1金属層32および第2トラ
ンジスタにそれぞれ接続される第2金属層80を形成す
る。ここで、第2金属層80は、周辺回路部の回路を連
結すると同時に、セルアレイ部に形成された第1金属層
32を連結させる役割を果たす。
【0007】前述した従来の方法によると、キャパシタ
を形成する前に第1金属層32を形成することにより、
メモリセルアレイ部と周辺回路部との段差が非常に低く
なり、キャパシタンスを増加させるために、ストレージ
電極34の厚さを厚くしても前記段差に影響しない。し
かしながら、周辺回路部が第2金属層80のみで連結さ
れるために、単一金属配線構成のように動作して、レイ
アウトおよび動作速度などの点で損失が大きい。これを
解決するために周辺回路部を二重金属配線構成にする
と、全体的には三重金属配線工程となるので工程が非常
に複雑になる。また、第2金属層で周辺回路部の配線を
連結するために、第2トランジスタのゲート、ソースお
よびドレインをそれぞれ露出させるブァイアホール7
0′の深さ(図2の参照符号a)が非常に深くなり、ブ
ァイアホール70′の形成が難しい。さらに、ブァイア
ホール70′の縦横比(aspect ratio)が増えて、ブァ
イアホール70′内で後続する金属配線工程が施しにく
い。
【0008】本発明の目的は、金属配線を容易に形成で
きる半導体メモリ装置を提供することにある。本発明の
他の目的は、前記半導体メモリ装置を製造するのに特に
適した半導体メモリ装置の製造方法を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を達成するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、セルアレイ部と周辺回路部とに区分され
た半導体基板と、前記半導体基板のセルアレイ部に形成
された第1トランジスタおよび前記半導体基板の周辺回
路部に形成された第2トランジスタと、前記第1トラン
ジスタおよび前記第2トランジスタの上から前記半導体
基板の全面に形成され、前記第1トランジスタのゲート
を露出させる第1コンタクトホールと前記第2トランジ
スタのゲート、ソースおよびドレインをそれぞれ露出さ
せる第2コンタクトホールとを有する第1絶縁膜と、前
記第1絶縁膜上に形成され、前記第1コンタクトホール
を通じて前記第1トランジスタの前記ゲートに接続され
る第1金属物質の第1パターン層および前記第2コンタ
クトホールを通じて前記第2トランジスタのゲート、ソ
ースおよびドレインにそれぞれ接続される第1金属物質
の第2パターン層と、前記第1金属物質の第1パターン
層および第2パターン層の上から前記半導体基板の全面
に形成される第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜上に形成さ
れ、前記第1トランジスタのソース領域に接続されるス
トレージ電極および前記ストレージ電極上に誘電体膜を
介して形成されたプレート電極を有するキャパシタと、
前記キャパシタの上から前記半導体基板の全面に形成さ
れる第3絶縁膜と、前記第2絶縁膜および前記第3絶縁
膜に形成され、前記第1金属物質の第1パターン層およ
び第2パターン層をそれぞれ露出させる第1ブァイアホ
ールと、前記第3絶縁膜上に形成され、前記第1ブァイ
アホールを通じて前記第1金属物質の第1パターン層お
よび第2パターン層にそれぞれ接続される第2金属物質
の第3パターン層とを備えることを特徴とする半導体メ
モリ装置を提供する。
【0010】本発明の望ましい実施例によると、前記第
3絶縁膜に形成され前記キャパシタの前記プレート電極
を露出させる第2ブァイアホールおよび前記第3絶縁膜
上に形成され前記第2ブァイアホールを通じて前記プレ
ート電極に接続される第2金属物質の第4パターン層を
さらに備える。本発明の他の実施例によると、前記第1
絶縁膜と前記第1金属物質の第1パターン層および第2
パターン層との間に形成され、前記第1コンタクトホー
ルのコンタクト抵抗を減少させジャンクションを保護す
るための障壁金属層をさらに備えることができる。
【0011】前記他の目的を達成するために、本発明
は、セルアレイ部と周辺回路部とからなる半導体メモリ
装置の製造方法において、半導体基板のセルアレイ部お
よび周辺回路部にそれぞれソースおよびドレインを形成
し、前記ソースおよび前記ドレインの間にゲート絶縁膜
を介してゲートを形成することにより第1トランジスタ
および第2トランジスタを形成するトランジスタ形成段
階と、前記トランジスタ形成段階で得られた結果物の全
面に第1絶縁膜を形成する第1絶縁膜形成段階と、前記
第1絶縁膜を部分的に蝕刻することにより、前記セルア
レイ部に形成された前記第1トランジスタのゲートを露
出させる第1コンタクトホールと前記周辺回路部に形成
された前記第2トランジスタのゲート、ソースおよびド
レインとをそれぞれ露出させる第2コンタクトホールを
形成するコンタクトホール形成段階と、前記コンタクト
ホール形成段階で得られた結果物の全面に第1金属物質
を蒸着した後パターニングすることにより、前記第1コ
ンタクトホールを通じて前記第1トランジスタのゲート
に接続される第1金属物質の第1パターン層、および前
記第2コンタクトホールを通じて前記第2トランジスタ
のゲート、ソースおよびドレインにそれぞれ接続される
第1金属物質の第2パターン層を形成する第1および第
2パターン層形成段階と、前記第1および第2パターン
層形成段階で得られた結果物の全面に第2絶縁膜を形成
する第2絶縁膜形成段階と、前記第2絶縁膜上に前記第
1トランジスタのソース領域に接続されるストレージ電
極を形成し、前記ストレージ電極上に誘電体膜を介して
プレート電極を形成することによりキャパシタを形成す
るキャパシタ形成段階と、前記キャパシタ形成段階で得
られた結果物の全面に第3絶縁膜を形成する第3絶縁膜
形成段階と、前記第2絶縁膜および前記第3絶縁膜を部
分的に蝕刻して前記第1金属物質の第1パターン層およ
び第2パターン層をそれぞれ露出させる第1ブァイアホ
ールを形成する第1ブァイアホール形成段階と、前記第
1ブァイアホール形成段階で得られた結果物の全面に第
2金属物質を蒸着した後パターニングすることにより、
前記第1ブァイアホールを通じて前記第1金属物質の第
1パターン層および第2パターン層にそれぞれ接続され
る第2金属物質の第3パターン層を形成する第3パター
ン層形成段階とを備えることを特徴とする半導体メモリ
装置の製造方法を提供する。
【0012】本発明の望ましい実施例によると、前記ト
ランジスタ形成段階の後に、前記トランジスタ形成段階
で得られた結果物の全面に絶縁膜を形成する段階と、前
記絶縁膜を部分的に蝕刻して前記セルアレイ部に形成さ
れた前記第1トランジスタのドレイン領域を露出させる
ビットラインコンタクトホールを形成するビトラインコ
ンタクトホール形成段階と、前記ビットラインコンタク
トホール形成段階で得られた結果物の全面に導電物質を
蒸着した後パターニングすることにより、前記ビットラ
インコンタクトホールを通じて前記第1トランジスタの
ドレイン領域に接続されるビットラインを形成するビッ
トライン形成段階とをさらに備える。
【0013】
【作用】本発明は、セルアレイ部に形成された第1トラ
ンジスタのゲートと周辺回路部に形成された第2トラン
ジスタのゲート、ソースおよびドレインを露出させる第
1コンタクトホールおよび第2コンタクトホールを形成
した後、第1金属物質の第1パターン層および第2パタ
ーン層を形成し、前記第1金属物質の第1パターン層お
よび第2パターン層上にブァイアホールを形成してそれ
ぞれ第2金属物質の第3パターン層を連結する。したが
って、コンタクトホールおよびブァイアホールの縦横比
を減少させることができるため、金属配線を容易に形成
できる。
【0014】
【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明の実施例
を詳細に説明する。図3は本発明の半導体メモリ装置の
レイアウト図であり、図4は図3の切断線BB′による
本発明の半導体メモリ装置の断面図であり、メモリセル
アレイ部および周辺回路部の一部分を示す。
【0015】図3および図4に示すように、メモリセル
アレイ部と周辺回路部とに区分される半導体基板100
内に活性領域を限定するために、選択的に素子分離層1
02が形成されている。前記セルアレイ部の活性領域に
は、一定した間隔を置いて形成されたソースおよびドレ
イン(図示せず)と、前記ソースとドレインとの間にゲ
ート絶縁膜103を介して形成されたゲート104とを
有する第1トランジスタが形成されている。前記周辺回
路部の活性領域にもソース105、ドレイン106およ
び前記ソースとドレインとの間にゲート絶縁膜103′
を介して形成されたゲート104′を有する第2トラン
ジスタが形成されている。ここで、前記第1トランジス
タのゲート104はワードラインに提供され、第1およ
び第2トランジスタのゲート104、104′の側面に
は絶縁物質からなる側壁スペーサ107が形成されてい
る。
【0016】前記第1および第2トランジスタ上には、
第1トランジスタのドレインを露出させるビットライン
コンタクトホール109hを有する第1絶縁膜が形成さ
れており、その上にビットラインコンタクトホール10
9hを通じて第1トランジスタのドレインに接続される
ビットライン109が形成されている。ビットライン1
09上には第2絶縁膜が形成されており、第1および第
2絶縁膜は、第1トランジスタのゲート104を露出さ
せる第1コンタクトホール112と、第2トランジスタ
のゲート104′、ソース105およびドレイン10
6、およびビットライン109を露出させる第2コンタ
クトホール112′とを有する。前記第2絶縁膜上には
多数の第1金属物質の第1および第2パターン層11
1、111′が形成されている。前記第1金属物質の第
1パターン層111は、第1コンタクトホール112を
通じて第1トランジスタのゲート104に接続され、第
1金属物質の第2パターン層111′は、第2コンタク
トホール112′を通じて第2トランジスタのゲート1
04′、ソース105およびドレイン106とビットラ
インとにそれぞれ接続される。ここで、前記第1および
第2パターン層111、111′は第1金属物質を蒸着
した後、これをパターニングして形成されたものであ
る。
【0017】前記第1金属物質の第1および第2パター
ン層111、111′上には第1トランジスタのソース
を露出させるストレージノードコンタクトホール114
を有する第3絶縁膜113が形成されており、その上に
ストレージノードコンタクトホール114を通じて第1
トランジスタのソースに接続されるストレージ電極11
5およびストレージ電極115上に順に形成された誘電
体膜116およびプレート電極117を有するキャパシ
タが形成されている。
【0018】前記キャパシタのプレート電極117上に
第4絶縁膜118が形成されており、第3絶縁膜113
および第4絶縁膜118は、第1金属物質の第1および
第2パターン層111、111′を露出させる第1ブァ
イアホール119を有する。また、第4絶縁膜118
は、プレート電極117を露出させる第2ブァイアホー
ル119′を有する。第4絶縁膜118上には、第1ブ
ァイアホール119を通じて第1金属物質の第1および
第2パターン層111、111′にそれぞれ接続される
第2金属物質の第3パターン層120および第2ブアィ
アホール119′を通じてプレート電極117に接続さ
れる第2金属物質の第4パターン層120′が形成され
ている。ここで、第3および第4パターン層120、1
20′は、第2金属物質を蒸着した後、これをパターニ
ングして形成されたものである。
【0019】本発明による半導体メモリ装置は、図4に
示したように、セルアレイ部に形成された第1トランジ
スタのゲート104を露出させる第1コンタクトホール
112を通じて第1金属物質の第1パターン層111が
接続されてワードラインの抵抗を減少させる。また、周
辺回路部に形成された第2トランジスタのゲート10
4′、ソース105およびドレイン106は、それぞれ
これらを露出させる第2コンタクトホール112′を通
じて、第1金属物質の第1および第2パターン層11
1、111′と接続され、第1金属物質の第1および第
2パターン層111、111′は第1ブァイアホール1
19を通じて第2金属物質の第3パターン層120と接
続される。
【0020】したがって、第1金属物質の第1および第
2パターン層111、111′によりワードラインの抵
抗を減少すると同時に周辺回路部の配線を連結するの
で、金属配線の層数を増加させなくても周辺回路部で二
重金属配線を使用することができる。また、第1金属物
質の第2パターン層111′で周辺回路部の配線を連結
するので、第2コンタクトホール112′の縦横比(図
4の参照符号b)および第1ブァイアホール119の縦
横比がいずれも減少して金属配線工程を容易に実施でき
る。
【0021】図5〜図12は、本発明の第1実施例によ
る半導体メモリ装置の製造方法を説明するための断面図
であり、メモリセルアレイ部および周辺回路部の一部分
を示したものである。図5は、半導体基板100上に第
1および第2トランジスタを形成する段階を示す。半導
体基板100上に活性領域を限定するために、選択的に
素子分離層102を形成する。次いで、熱酸化工程によ
り半導体基板100上にゲート絶縁膜103、103′
を形成した後、その上に導電物質、例えば不純物のドー
プされたポリシリコンまたはシリサイドを1000〜2
000Å程度の厚さで蒸着し、これをリソグラフィ工程
でパターニングすることにより、セルアレイ部および周
辺回路部にそれぞれトランジスタのゲート104、10
4′を形成する。次に、ゲート104、104′の形成
された結果物上に不純物をイオン注入してソースおよび
ドレインを形成する。前述した工程により、セルアレイ
部の活性領域には、ワードラインに提供されるゲート1
04、ソースおよびドレイン(図示せず)を有する第1
トランジスタが形成され、周辺回路部の活性領域にも同
様にゲート104′、ソース105およびドレイン10
6を有する第2トランジスタが形成される。
【0022】この際、必要に応じて、第1および第2ト
ランジスタのゲート104、104′の側面部に絶縁物
質、例えば酸化物からなる側壁スペーサ107を形成し
てもよい。図6は、第1絶縁膜108、ビットラインコ
ンタクトホールおよびビットライン109を形成する段
階を示す。前記第1および第2トランジスタの形成され
た結果物の全面に、ゲート104、104′を絶縁させ
るために、絶縁物質、例えば酸化物またはBPSGを1
000〜3500Å程度の厚さで蒸着し、これをエッチ
バックすることにより、第1絶縁膜108を形成する。
次いで、リソグラフィ工程により前記第1絶縁膜108
を部分的に蝕刻して第1トランジスタのドレイン(図示
せず)を露出させるビットラインコンタクトホール(図
示せず)を形成する。次に、前記ビットラインコンタク
トホールの形成された結果物全面に導電物質、例えば不
純物のドープされたポリシリコンまたはシリサイドを1
000〜1500Å程度の厚さで蒸着した後、これをリ
ソグラフィ工程でパターニングする。その結果、前記ビ
ットラインコンタクトホールを通じて第1トランジスタ
のドレインに接続されるビットライン109が形成され
る。
【0023】図7は、第2絶縁膜110を形成する段階
を示す。ビットライン109を絶縁させるために、ビッ
トライン109上に絶縁物質、例えば酸化物またはBP
SGを1000〜3000Å程度の厚さで蒸着して第2
絶縁膜110を形成する。次いで、下部のビットライン
109により屈曲が発生した第2絶縁膜110の表面を
平坦化させるために、例えばエッチバックのような平坦
化工程を施す。
【0024】図8は、第1および第2コンタクトホール
112、112′と第1金属物質の第1および第2パタ
ーン層111、111′を形成する段階を示す。リソグ
ラフィ工程で第2絶縁膜110を部分的に蝕刻し、第1
トランジスタのゲート104を露出させる第1コンタク
トホール112と、第2トランジスタのゲート10
4′、ソース105およびドレイン106とビットライ
ン109をそれぞれ露出させる第2コンタクトホール1
12′とを形成する。この際、第2コンタクトホール1
12′の高さ(“b”参照)は、従来方法によるブァイ
アホールの高さ(図2の“a”参照)より低くなるため
に、蝕刻方法によるコンタクトホールの形成が容易であ
る。また、第2コンタクトホール112′の縦横比が従
来より減少するために、後続する金属工程を円滑に施す
ことができる。
【0025】次いで、第1および第2コンタクトホール
112、112′の形成された結果物全面に第1金属物
質、例えばタングステンWまたはチタニウムTi のよう
な高融点の金属物質をスパッター法または化学気相蒸着
法により4000〜10000Å程度の厚さで蒸着す
る。次に、リソグラフィ工程で前記第1金属物質層をパ
ターニングすることにより、第1コンタクトホール11
2を通じて第1トランジスタのゲート104に接続され
る第1金属物質の第1パターン層111と、第2コンタ
クトホール112′を通じて第2トランジスタのゲート
104′、ソース105およびドレイン106とビット
ライン109にそれぞれ接続される第1金属物質の第2
パターン層111′とを形成する。ここで、前記第1金
属物質層をパターニングする時、その下部の第2絶縁膜
110の表面が平坦化されているために、形成しようと
する第1金属物質の第1および第2パターン層111、
111′のピッチが小さくてもパターニングが容易であ
る。
【0026】第1金属物質の第1パターン層111はワ
ードラインの抵抗を減少させるワードラインストラッピ
ング金属配線層の役割を果たし、第1金属物質の第2パ
ターン層111′は周辺回路部の配線連結を容易にする
役割を果たす。また、第1金属物質の第1および第2パ
ターン層111、111′は半導体メモリ装置の多層配
線において最下層の金属配線層であり得る。第1金属物
質の第1および第2パターン層111、111′は、キ
ャパシタを形成する前に形成されるため、キャパシタ電
極物質の蒸着工程時または平坦化工程時の高温工程によ
り溶融され得るので、タングステンやチタニウムのよう
に溶融点の高い耐火金属を使用するのが望ましい。
【0027】図9は、第3絶縁膜113を形成する段階
を示す。第1金属物質の第1および第2パターン層11
1、111′が形成された結果物全面に、例えば低温酸
化物を2000〜5000Å程度の厚さで蒸着して第3
絶縁膜113を形成する。ここで、第3絶縁膜113の
表面を平坦化するためのエッチバック工程をさらに施す
こともできる。
【0028】図10は、ストレージノードコンタクトホ
ール114およびキャパシタを形成する段階を示す。リ
ソグラフィ工程で第3絶縁膜113、第2絶縁膜110
および第1絶縁膜108を部分的に蝕刻することによ
り、前記第1トランジスタのソースを露出させるストレ
ージノードコンタクトホール114を形成する。次い
で、ストレージノードコンタクトホール114が形成さ
れた結果物全面に導電物質、例えば不純物のドープされ
たポリシリコンを5000Å以上の厚さで蒸着した後、
これをリソグラフィ工程でパターニングする。その結
果、ストレージノードコンタクトホール114を通じて
第1トランジスタのソースに接続されるストレージ電極
115が形成される。次いで、ストレージ電極115上
に誘電体膜として、例えばONO(Oxide/Nitride/Oxid
e)膜または五酸化タンタル(Ta2O5)膜を100Å以下の
厚さで形成し、続いて前記誘電体膜16上に導電物質、
例えば不純物のドープされたポリシリコンを1000〜
1500Å程度の厚さで蒸着してプレート電極117を
形成する。前述した工程により、ストレージ電極11
5、誘電体膜116およびプレート電極117を有する
キャパシタが得られる。
【0029】図11は、第4絶縁膜118と第1および
第2ブァイアホール119、119′を形成する段階を
示す。前記キャパシタの形成された結果物全面に、プレ
ート電極117を絶縁させるために、例えば酸化物を1
000〜3000Åの厚さで蒸着したりまたは酸化工程
を施したりして第4絶縁膜118を形成する。次いで、
下部のキャパシタにより屈曲が生じた第4絶縁膜118
の表面を平坦化させるために、例えばエッチバックのよ
うな平坦化工程を施す。
【0030】次に、リソグラフィ工程で第4絶縁膜11
8および第3絶縁膜113を部分的に蝕刻して、第1金
属物質の第1および第2パターン層111、111′を
それぞれ露出させる第1ブァイアホール119およびプ
レート電極117を露出させる第2ブァイアホール11
9′を形成する。図12は、第2金属物質の第3および
第4パターン層120、120′を形成する段階を示
す。第1および第2ブァイアホール119、119′の
形成された結果物全面に第2金属物質、例えばアルミニ
ウムを4000〜8000Åの厚さで蒸着した後、これ
をリソグラフィ工程によりパターニングする。その結
果、第1ブァイアホール119を通じて第1金属物質の
第1および第2パターン層111、111′にそれぞれ
接続される第2金属物質の第3パターン層120および
第2ブァイアホール119′を通じてプレート電極11
7に接続される第2金属物質の第4パターン層120′
が形成される。ここで、前記第2金属物質層をパターニ
ングする時、ストレージ電極115とプレート電極11
7の厚さだけ全体的に段差が形成されているが、形成し
ようとする第2金属物質の第3および第4パターン層1
20、120′のピッチが大きいので、そのパターニン
グが容易である。
【0031】図13は、本発明の第2実施例による半導
体メモリ装置の製造方法を説明するための断面図であ
る。図13に示すように、第1実施例の図5〜図8で説
明した方法により第1および第2トランジスタおよびビ
ットライン109を形成した後、第1トランジスタのゲ
ート104を露出させる第1コンタクトホール112
と、第2トランジスタのゲート104′、ソース105
およびドレイン106とビットライン109をそれぞれ
露出させる第2コンタクトホール112′を形成する。
次いで、第1および第2コンタクトホール112、11
2′のコンタクト抵抗および後続する工程で形成される
第1金属物質の第1および第2パターン層によるストレ
スを減少させるために、結果物全面にチタニウムTi ま
たはチタニウムナイトライドTiNを100〜1000Å
程度の厚さで蒸着して障壁金属層122を形成する。
【0032】障壁金属層122を形成した後、第1実施
例の図8〜図12で説明した工程を同様に施す。図14
は、本発明の第3実施例による半導体メモリ装置の製造
方法を説明するための断面図であり、メモリセルアレイ
部の一部分のみを示した。これは図3のレイアウト図の
切断線CC′による断面図である。
【0033】図14に示すように、第1実施例の図5〜
図10で説明した方法により、第1および第2トランジ
スタ、ビットライン109、そして第1金属物質の第1
および第2パターン層111、111′を形成した後、
前記第1トランジスタのソースを露出させるストレージ
ノードコンタクトホール114を形成する。次いで、後
続する工程で形成されるキャパシタのストレージ電極と
ビットライン、またはストレージ電極と第1金属物質の
第1および第2金属パターン層の絶縁特性を強化させる
ために、ストレージノードコンタクトホール114の形
成された結果物全面に絶縁物質、例えば酸化物またはシ
リコン窒化物を蒸着する。次に、前記絶縁物質を異方性
蝕刻してストレージノードコンタクトホール114の側
面部に側壁スペーサ124を形成する。
【0034】側壁スペーサ124を形成した後、第1実
施例の図10〜図12で説明した工程を同様に施す。図
14は、本発明の第4実施例による半導体メモリ装置の
製造方法を説明するための断面図であり、メモリセルア
レイ部の一部分のみを示した。これは前記図3のレイア
ウト図の切断線CC′による断面図である。
【0035】図15に示すように、素子分離層102に
より活性領域が限定された半導体基板100上に熱酸化
工程によりゲート絶縁膜103を形成した後、その上に
導電物質、例えば不純物のドープされたポリシリコンま
たはシリサイドを1000〜2000Å程度の厚さで蒸
着する。次いで、前記導電物質上に絶縁物質、例えば高
温酸化物を蒸着した後、前記絶縁物質層および導電物質
層をリソグラフィ工程によりパターニングすることによ
り、トランジスタのゲート104およびキャップ絶縁層
(図示せず)を形成する。次に、前記結果物全面に絶縁
物質を蒸着した後、これを異方性蝕刻してゲート104
の側面部に側壁スペーサ107を形成する。次いで、結
果物上に不純物をイオン注入してトランジスタのソース
105およびドレイン106を形成する。ここで、側壁
スペーサ107を形成する前にソース105およびドレ
イン106を形成してもよい。
【0036】次いで、後続する工程でストレージノード
を形成する時、前記コンタクトホールの縦横比(“c”
参照)を減少させゲートとのマージン(“d”参照)を
増加させるために、前記結果物全面に導電物質、例えば
ポリシリコンを1000〜3000Åの厚さで蒸着す
る。次いで、リソグラフィ工程によりストレージノード
コンタクトホールが形成される部位の前記導電物質層を
ゲート104の上部の所定部位まで覆うようにパターニ
ングすることにより、パッド導電層125を形成する。
この際、前記キャップ絶縁層および側壁スペーサ107
はゲートをパッド導電層125から絶縁させる役割を果
たす。次に、パッド導電層125の形成された結果物全
面に絶縁物質、例えばBPSGを蒸着して第1絶縁膜を
形成し、続いてビットラインコンタクトホールおよびビ
ットライン(図示せず)を形成する。
【0037】前記ビットラインを形成した後、第1実施
例の図7〜図12で説明した工程を同様に施すことがで
き、または第2実施例や第3実施例の工程を同様に施す
こともできる。ここで、パッド導電層125は、前述し
たようにストレージノードコンタクトホールが形成され
る部位のみに形成されることもでき、ビットラインコン
タクトホールが形成される部位にも形成され得る。
【0038】
【効果】本発明によると、セルアレイ部のトランジスタ
のゲートと、周辺回路部のトランジスタのゲート、ソー
スおよびドレインを露出させる第1および第2コンタク
トホールを形成した後、第1金属物質の第1および第2
パターン層を形成し、前記第1金属物質の第1および第
2パターン層上にそれぞれ第1ブァイアホールを形成し
て第2金属物質の第3パターン層を連結する。
【0039】したがって、前記第1金属物質の第1およ
び第2パターン層によりワードラインの抵抗を減少させ
ると同時に、周辺回路部の配線を連結するために、金属
配線の層数を増加させなくても周辺回路部で二重金属配
線を使用することができる。また、前記第1金属物質の
第2パターン層で周辺回路部の配線を連結するために、
第2コンタクトホールの縦横比および第1ブァイアホー
ルの縦横比が減少して金属配線が容易に形成できる。
【0040】また、キャパシタを形成する前に第1金属
物質の第1および第2パターン層を形成するために、メ
モリセルアレイ部と周辺回路部間の段差を減少させ得
る。これにより、単にキャパシタのストレージ電極の高
さを増加させることだけで、高容量のキャパシタが得ら
れる。なお、本発明は前記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の思想を逸脱しない範囲内において種々の
改変をなし得ることは無論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体装置メモリ装置のレイアウト図で
ある。
【図2】図1のA−A′線断面図である。
【図3】本発明の半導体メモリ装置のレイアウト図であ
る。
【図4】図3のB−B′線断面図である。
【図5】本発明の第1実施例による半導体メモリ装置の
製造方法を示す断面図である。
【図6】本発明の第1実施例による半導体メモリ装置の
製造方法を示す断面図である。
【図7】本発明の第1実施例による半導体メモリ装置の
製造方法を示す断面図である。
【図8】本発明の第1実施例による半導体メモリ装置の
製造方法を示す断面図である。
【図9】本発明の第1実施例による半導体メモリ装置の
製造方法を示す断面図である。
【図10】本発明の第1実施例による半導体メモリ装置
の製造方法を示す断面図である。
【図11】本発明の第1実施例による半導体メモリ装置
の製造方法を示す断面図である。
【図12】本発明の第1実施例による半導体メモリ装置
の製造方法を示す断面図である。
【図13】本発明の第2実施例による半導体メモリ装置
の製造方法を示す断面図である。
【図14】本発明の第3実施例による半導体メモリ装置
の製造方法を示す断面図である。
【図15】本発明の第4実施例による半導体メモリ装置
の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
100 半導体基板 102 素子分離層 104、104′ ゲート 105 ソース 106 ドレイン 107 側壁スペーサ 108 第1絶縁膜 109 ビットライン 110 第2絶縁膜 111 第1パターン層 111′ 第2パターン層 112 第1コンタクトホール 112′ 第2コンタクトホール 113 第3絶縁膜 114 ストレージノードコンタクトホール 115 ストレージ電極 116 誘電体膜 117 プレート電極 118 第4絶縁膜 119 第1ブァイアホール 119′ 第2ブァイアホール 120 第3パターン層 120′ 第4パターン層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/04 21/822 H01L 27/04 C 7735−4M 27/10 681 A 7735−4M 681 D

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セルアレイ部と周辺回路部とに区分され
    た半導体基板と、 前記半導体基板のセルアレイ部に形成された第1トラン
    ジスタおよび前記半導体基板の周辺回路部に形成された
    第2トランジスタと、 前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタの上
    から前記半導体基板の全面に形成され、前記第1トラン
    ジスタのゲートを露出させる第1コンタクトホールと前
    記第2トランジスタのゲート、ソースおよびドレインを
    それぞれ露出させる第2コンタクトホールとを有する第
    1絶縁膜と、 前記第1絶縁膜上に形成され、前記第1コンタクトホー
    ルを通じて前記第1トランジスタの前記ゲートに接続さ
    れる第1金属物質の第1パターン層および前記第2コン
    タクトホールを通じて前記第2トランジスタのゲート、
    ソースおよびドレインにそれぞれ接続される第1金属物
    質の第2パターン層と、 前記第1金属物質の第1パターン層および第2パターン
    層の上から前記半導体基板の全面に形成される第2絶縁
    膜と、 前記第2絶縁膜上に形成され、前記第1トランジスタの
    ソース領域に接続されるストレージ電極および前記スト
    レージ電極上に誘電体膜を介して形成されたプレート電
    極を有するキャパシタと、 前記キャパシタの上から前記半導体基板の全面に形成さ
    れる第3絶縁膜と、 前記第2絶縁膜および前記第3絶縁膜に形成され、前記
    第1金属物質の第1パターン層および第2パターン層を
    それぞれ露出させる第1ブァイアホールと、 前記第3絶縁膜上に形成され、前記第1ブァイアホール
    を通じて前記第1金属物質の第1パターン層および第2
    パターン層にそれぞれ接続される第2金属物質の第3パ
    ターン層とを備えることを特徴とする半導体メモリ装
    置。
  2. 【請求項2】 前記第3絶縁膜に形成され前記キャパシ
    タの前記プレート電極を露出させる第2ブァイアホール
    および前記第3絶縁膜上に形成され前記第2ブァイアホ
    ールを通じて前記プレート電極に接続される第2金属物
    質の第4パターン層をさらに備えることを特徴とする請
    求項1記載の半導体メモリ装置。
  3. 【請求項3】 前記第1絶縁膜上に形成され前記第1ト
    ランジスタのドレイン領域に接続されるビットラインを
    さらに備えることを特徴とする請求項1記載の半導体メ
    モリ装置。
  4. 【請求項4】 前記第1絶縁膜と前記第1金属物質の第
    1パターン層および第2パターン層との間に形成され、
    前記第1コンタクトホールのコンタクト抵抗を減少させ
    ジャンクションを保護するための障壁金属層をさらに備
    えることを特徴とする請求項1記載の半導体メモリ装
    置。
  5. 【請求項5】 前記第1金属物質の第1パターン層およ
    び第2パターン層は、半導体メモリ装置の多層配線の最
    下層の配線であることを特徴とする請求項1記載の半導
    体メモリ装置。
  6. 【請求項6】 前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜に
    形成され前記第1トランジスタの前記ソース領域を露出
    させるストレージノードコンタクトホールと、前記スト
    レージノードコンタクトホールの側面部に形成され絶縁
    物質からなる側壁スペーサとをさらに備えることを特徴
    とする請求項1記載の半導体メモリ装置。
  7. 【請求項7】 セルアレイ部と周辺回路部とからなる半
    導体メモリ装置の製造方法において、 半導体基板のセルアレイ部および周辺回路部にそれぞれ
    ソースおよびドレインを形成し、前記ソースおよび前記
    ドレインの間にゲート絶縁膜を介してゲートを形成する
    ことにより第1トランジスタおよび第2トランジスタを
    形成するトランジスタ形成段階と、 前記トランジスタ形成段階で得られた結果物の全面に第
    1絶縁膜を形成する第1絶縁膜形成段階と、 前記第1絶縁膜を部分的に蝕刻することにより、前記セ
    ルアレイ部に形成された前記第1トランジスタのゲート
    を露出させる第1コンタクトホールと前記周辺回路部に
    形成された前記第2トランジスタのゲート、ソースおよ
    びドレインとをそれぞれ露出させる第2コンタクトホー
    ルを形成するコンタクトホール形成段階と、 前記コンタクトホール形成段階で得られた結果物の全面
    に第1金属物質を蒸着した後パターニングすることによ
    り、前記第1コンタクトホールを通じて前記第1トラン
    ジスタのゲートに接続される第1金属物質の第1パター
    ン層、および前記第2コンタクトホールを通じて前記第
    2トランジスタのゲート、ソースおよびドレインにそれ
    ぞれ接続される第1金属物質の第2パターン層を形成す
    る第1および第2パターン層形成段階と、 前記第1および第2パターン層形成段階で得られた結果
    物の全面に第2絶縁膜を形成する第2絶縁膜形成段階
    と、 前記第2絶縁膜上に前記第1トランジスタのソース領域
    に接続されるストレージ電極を形成し、前記ストレージ
    電極上に誘電体膜を介してプレート電極を形成すること
    によりキャパシタを形成するキャパシタ形成段階と、 前記キャパシタ形成段階で得られた結果物の全面に第3
    絶縁膜を形成する第3絶縁膜形成段階と、 前記第2絶縁膜および前記第3絶縁膜を部分的に蝕刻し
    て前記第1金属物質の第1パターン層および第2パター
    ン層をそれぞれ露出させる第1ブァイアホールを形成す
    る第1ブァイアホール形成段階と、 前記第1ブァイアホール形成段階で得られた結果物の全
    面に第2金属物質を蒸着した後パターニングすることに
    より、前記第1ブァイアホールを通じて前記第1金属物
    質の第1パターン層および第2パターン層にそれぞれ接
    続される第2金属物質の第3パターン層を形成する第3
    パターン層形成段階とを備えることを特徴とする半導体
    メモリ装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記第1ブァイアホール形成段階で前記
    キャパシタの前記プレート電極を露出させる第2ブァイ
    アホールを形成する第2ブァイアホール形成段階と、 前記第3パターン層形成段階で前記第2ブァイアホール
    を通じて前記プレート電極に接続される第2金属物質の
    第4パターン層を形成する第4パターン層形成段階とを
    さらに備えることを特徴とする請求項7記載の半導体メ
    モリ装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記トランジスタ形成段階の後に、 前記トランジスタ形成段階で得られた結果物の全面に絶
    縁膜を形成する段階と、 前記絶縁膜を部分的に蝕刻して前記セルアレイ部に形成
    された前記第1トランジスタのドレイン領域を露出させ
    るビットラインコンタクトホールを形成するビトライン
    コンタクトホール形成段階と、 前記ビットラインコンタクトホール形成段階で得られた
    結果物の全面に導電物質を蒸着した後パターニングする
    ことにより、前記ビットラインコンタクトホールを通じ
    て前記第1トランジスタのドレイン領域に接続されるビ
    ットラインを形成するビットライン形成段階とをさらに
    備えることを特徴とする請求項7記載の半導体メモリ装
    置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記第1金属物質は、タングステンや
    チタニウムの群から選択されたいずれか1つであること
    を特徴とする請求項7記載の半導体メモリ装置の製造方
    法。
  11. 【請求項11】 前記コンタクトホール形成段階の後
    に、前記コンタクトホール形成段階で得られた結果物の
    全面に金属物質を蒸着して障壁金属層を形成する障壁金
    属層形成段階をさらに備えることを特徴とする請求項7
    項に記載の半導体メモリ装置の製造方法。
  12. 【請求項12】 前記第2絶縁膜形成段階の後に、前記
    第2絶縁膜および前記第1絶縁膜を部分的に蝕刻して前
    記セルアレイ部に形成された前記第1トランジスタのソ
    ース領域を露出させるストレージノードコンタクトホー
    ルを形成するストレージノードコンタクトホール形成段
    階と、 前記ストレージノードコンタクトホール形成段階で得ら
    れた結果物の全面に絶縁物質を蒸着し、これを異方性蝕
    刻することにより、前記ストレージノードコンタクトホ
    ールの側面部に絶縁物質からなる側壁スペーサを形成す
    る側壁スペーサ形成段階とをさらに備えることを特徴と
    する請求項7記載の半導体メモリ装置の製造方法。
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