专利名称：半导体存储装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体存储装置，尤其是涉及一种包括单元接触垫片的半导体存储装置。
背景技术：
随着半导体存储装置的存储容量增加的发展，实际使用的是1GB的DRAM(为了简短，下文中动态随机存取存储器称为DRAM)。用于大容量半导体存储装置的元件尺寸进行小型化，具体地，DRAM的字线(行线)之间的间隔随着存储单元的小型化而减小。结果，要内埋或嵌入行线内的中间层膜的形成变得困难。由于晶体管容量已经提高，需要低温热处理，并且温度的进一步降低是形成中间层膜必不可少的。另外，在相对低的温度下形成具有卓越涂覆性能的层间绝缘膜变得困难，并且在字线之间内埋空间变得更困难。
作为第一常规实例，将在下面参考图1A-1D来解释由缺陷内埋引起的问题。如图1A中所示，设备分离区52形成在硅基片51内，并且形成栅电极膜，栅电极膜具有栅极绝缘膜53、栅极下电极54、栅极上电极55和掩模氮化物膜56。此外，执行图案化以便形成栅电极。而且，用于形成单元接触孔的侧壁绝缘膜57形成在栅电极周围。此时，存储单元的栅电极7和外围电路的栅电极13同时形成。然后，形成层间绝缘膜58。然而，当栅极之间的间隔窄时，内埋缺陷出现，从而形成空隙59。接着，如图1B中所示，使用典型的光刻工艺在单元部分上形成接触孔的抗蚀图案。此外，在对于氮化物膜具有蚀刻选择性的自对齐蚀刻条件下，使用抗蚀图案作为掩模来形成单元内的接触孔60。
接着，如图1C中所示，将多晶硅埋入接触孔内，从而形成接触塞61。在这种情况下，当形成空隙59时，多晶硅也在空隙59内生长。此外，如图1C中所示，尽管沿着垂直于字线的方向没有问题，但如图1D中所示，多晶硅62侵入空隙部分内，从而在多晶硅塞之间出现电气短路，因为空隙59沿着与字线平行的方向而形成在接触塞61之间。
为了解决这些问题，本发明的发明人申请的专利作为现有应用，即，公开号为JP11-340436的日本未审专利申请和公开号为JP2000-091530的日本未审专利申请。在公开号为JP11-340436的日本未审专利申请和公开号为JP2000-091530的日本未审专利申请中，描述了单元接触垫片工艺，其中不是通过接触孔而是通过电导体的其余图案作为单元触点的结构，来形成单元触点。在下文中，将解释单元接触垫片方法作为第二常规实例(在下文中，单元接触垫片称为cell-con pad)。
在图2、3A和3B所示的单元接触垫片方法中，设备分离区52形成在硅基片51内，并且形成栅电极膜，栅电极膜包括栅极绝缘膜53、栅极下电极54、栅极上电极55和掩模氮化物膜56。对存储单元的栅电极7进行图案化，并且在栅电极周围形成用于形成单元接触孔的侧壁绝缘膜57。此后，沉积多晶硅并对多晶硅进行图案化，以便形成单元接触垫片10。此后，形成层间绝缘膜11，并且对层间绝缘膜11和掩模氮化物膜56进行图案化。此外，在外围部分上对栅电极13进行图案化。由于层间绝缘膜11是在单元接触垫片10形成之后而形成的，即使当在栅电极7之间的层间绝缘膜11内形成空隙22时，电气短路也不出现在单元接触垫片10之间。
然而，即使在这些单元接触垫片方法中，根据本发明的发明人的知识能发现下述问题。图3B是沿着图2中切割线Y-Y’的横剖视图，当有缺陷地内埋栅电极7之间的层间绝缘膜11时，沿着栅电极7在外围上产生空隙31。此外，当形成外围栅电极13和在外围栅极上形成层间绝缘膜时，最外边缘的单元接触垫片30暴露给湿的液体、气体或类似物。此外，如图2中所示，通过包括单元栅电极之间和单元接触垫片10之间的空间的进入路径32，气体或类似物可能必须挤入或侵入到位于更深背面上的单元接触垫片10内。侵入的气体、湿气或类似物腐蚀电极，并且使得扩散层和单元接触垫片10彼此进行接触的部分具有高电阻率。
此外，关于存储单元的小型化，例如找到另一专利申请，即公开号为JP2001-118998的日本未审专利申请。在公开号为JP2001-118998的日本未审专利申请中，描述了一种技术，其中在存储单元的外围上提供虚拟接触垫片，以便由此防止位线和字线之间的电气短路。然而，任何一个专利申请都不包括对本发明的发明人发现的上述问题的认识，并且也没有描述用于解决这些问题的任何手段。
如上所述，在形成存储单元的常规单元接触垫片方法中，存储单元最外边缘的单元接触垫片30在例如外围电路或类似物的栅电极的图案化之类的工艺中暴露给湿的液体、气体或类似物。结果，通过包括单元栅电极之间和单元接触垫片10之间的空间的进入路径32，气体或类似物入侵到位于更深背面上的单元接触垫片10内。侵入的气体、湿气或类似物腐蚀电极，并且使得扩散层和触点彼此进行接触的部分具有高电阻率。然而，任何一个专利申请都不包括对上述问题的认识，并且也没有描述用于解决这些问题的任何手段。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种小型化半导体存储装置，通过形成与字线(行线)交叉的虚拟单元接触垫片而具有高度可靠性，即使当在单元接触垫片工艺中字线之间的空间未被层间绝缘膜完全掩埋时，也形成具有高度可靠性的单元接触垫片。
在本发明的第一方面，提供一种半导体存储装置，包括存储单元阵列；由连续图案形成的防蚀刻设备，该连续图案在存储单元阵列的外围部分上与单元栅电极交叉。
优选地，所述防蚀刻设备是由连续图案在存储单元阵列最外边缘的单元接触垫片的外部形成的虚拟单元接触垫片。
优选地，所述防蚀刻设备形成在存储单元阵列的外围部分的分离区内。
优选地，所述虚拟单元接触垫片与单元栅电极垂直交叉。
优选地，所述虚拟单元接触垫片沿着存储单元阵列的最外边缘存储单元的单元接触垫片具有大约相同的间隔。
在本发明的第二方面，提供一种半导体存储装置，包括存储单元阵列；其中布置由连续图案形成的防蚀刻设备，该连续图案在存储单元阵列的外围部分上与单元栅电极交叉。
优选地，所述防蚀刻设备包括由连续图案形成的虚拟单元接触垫片，而且防蚀刻设备布置在存储单元阵列最外边缘的单元接触垫片的外部。
优选地，所述防蚀刻设备布置在存储单元阵列的外围部分的分离区内。
优选地，所述虚拟单元接触垫片布置成与单元栅电极垂直交叉。
优选地，所述虚拟单元接触垫片布置成沿着存储单元阵列的最外边缘存储单元的单元接触垫片具有大约相同的间隔。
在本发明的第一和第二方面，优选地，半导体存储装置包括虚拟单元接触垫片；从扩散层到存储单元阵列的位线；以及用作电容器下电极的取出电极的单元接触垫片。
根据本发明的第一方面，能防止存储单元的单元接触垫片的腐蚀及其高电阻率的出现。
此外，根据本发明的第二方面，能获得最佳小型化并具有高度可靠性的半导体存储装置。
图1A-1D是第一常规实例的横剖视图；图2是第二常规实例的平面图；图3A和3B是第二常规实例的横剖视图；图4是依据本发明的第一实施例的平面图；图5A-5I是依据本发明的第一实施例的横剖视图；图6是依据本发明的第二实施例的平面图；图7是依据本发明的第二实施例的横剖视图。
具体实施例方式
将在下面参考附图详细解释本发明。
第一实施例参考图4至图5I来解释第一实施例。图4是平面图，图5A-5H是沿着图4中剖切线X-X’的横剖视图，而图5I是沿着图4中剖切线Y-Y’的横剖视图。
图4是图解存储单元阵列的端部的平面图，只图示了与本发明有关的图案。用作字线(行线)的单元栅电极7沿图中垂直方向(上下方向)布线，而单元接触垫片10布置在单元栅电极7之间并沿水平方向(沿平行于纸张表面的方向)倾斜。一组三个单元接触垫片10形成在连续激活区15内。三个中的一个单元接触垫片位于中心上，用作位线，将被作为电容器下电极的其余两个单元接触垫片、经由单元栅电极7分别布置在位线的左右每侧上。因此，连接到一根位线的两个存储单元形成在连续激活区15内，其中成组的三个单元接触垫片10连续地形成在激活区15内。
在单元栅电极7的端部上，布置虚拟单元接触垫片14。虚拟单元接触垫片14具有与用在存储单元内的单元接触垫片10的形式不同的形式，并且沿大约垂直于单元栅电极7的方向，在与单元栅电极7交叉的存储单元阵列的末端上，形成为连续的线性图案。虚拟单元接触垫片14形成在设备分离区2上。另外，虚拟单元栅电极和用于外围电路的外围栅电极13都布置在设备分离区2的外部上。
如图5A中所示，首先，设备分离区2形成在硅基片1内。在形成栅极氧化物膜3之后，每个用作栅极下电极4的70nm的多晶硅以及用作栅极上电极5的100nm的W/WN都堆积在硅基片上。
接着，随后形成掩模氮化物膜6，当执行栅极蚀刻时，掩模氮化物膜6用作蚀刻掩模，并且用作绝缘体以便绝缘单元接触垫片10，而且单元栅电极7堆积在栅极上电极5上，在栅极上电极5的整个表面上达到约200nm的厚度。
随后，如图5B中所示，通过使用典型的光刻法来形成单元栅极部分的抗蚀图案。在这种情况下，抗蚀图案大约只是用于单元部分，并且通过使用抗蚀图案作为掩模来蚀刻掩模氮化物膜6。
随后，通过使用掩模氮化物膜6作为掩模来蚀刻栅极上电极5和栅极下电极4。按照这样的方式，形成单元部分的单元栅电极7。
然后，如图5C中所示，在单元栅电极7的侧壁上形成侧壁绝缘膜8，以便电绝缘随后形成的单元接触垫片。
随后，如图5D中所示，变成单元接触垫片的多晶硅9形成在整个表面上。接着，如图5E中所示，通过使用典型的光刻法来形成单元接触垫片的抗蚀图案。通过使用抗蚀图案作为掩模来蚀刻多晶硅以便形成单元接触垫片10。
然后，如图5F中所示，形成层间绝缘膜11。层间绝缘膜11用作单元接触垫片10上的层间绝缘膜，并且也用作在处理外围栅电极时使用的蚀刻掩模。
随后，如图5G中所示，通过使用典型的光刻法来形成用作外围栅电极的抗蚀图案。对于几乎不同于单元部分的部分形成这种抗蚀图案，而且单元部分在整个表面上都覆盖有抗蚀图案。通过使用抗蚀图案作为掩模来蚀刻层间绝缘膜11和掩模氮化物膜6，并且形成用于形成栅电极的掩模绝缘膜12。接着，如图5H中所示，通过使用掩模绝缘膜12作为掩模来蚀刻栅极上电极5和栅极下电极4，以形成外围栅电极13。图5I是此时在平行于栅极的方向上沿着图4中剖切线Y-Y’的横剖视图。布置在图4中所示字线的端部上的虚拟单元接触垫片14布置在图5I中所示的位置上。
通过与单元栅电极7交叉的连续图案来形成虚拟单元接触垫片14。如图5I中所示，在平行于单元字线的方向上，可能产生的内埋缺陷出现在单元中的单元接触垫片10之间的层间绝缘膜11内。然而，由于连续的虚拟单元接触垫片14存在于最外边缘上，因此能避免外部的湿气、气体或类似物的挤入或侵入。而且，即使当湿气、气体或类似物从外部挤入或侵入时，也避免湿气、气体或类似物入侵在虚拟单元接触垫片14上。这是因为虚拟单元接触垫片用作挡水板。因此，即使当内埋缺陷出现在层间绝缘膜11内时，也能确保单元触点的可靠性。因此，在图案化掩模绝缘膜和外围栅电极的情况下，虚拟单元接触垫片14用作防止蚀刻液体或气体入侵的设备。
因此，在本实施例中，连续的虚拟单元接触垫片14沿垂直于单元栅电极的方向，形成在单元栅电极的最外边缘上。由于这种结构，即使当内埋缺陷出现在层间绝缘膜内时，也能防止湿气、气体或类似物从外部入侵。结果，能防止由于湿气、气体或类似物从外部入侵而引起的电极腐蚀。而且，能防止扩散层和触点的接触部分具有高电阻率。因此，能获得具有高可靠性的小型化半导体存储装置。
第二实施例参考图6和7来解释第二实施例。图6是平面图，而图7是沿着图6中剖切线Y-Y’的横剖视图。在本实施例中，第一实施例和第二实施例之间的区别只在于虚拟单元接触垫片14的形状，并且第二实施例的其他部件与第一实施例中的部件相同。虚拟单元接触垫片14在第二实施例中的形状配置成锯齿状连续图案，以某种方式与单元栅电极交叉，以便沿着最外边缘的存储单元图案保持大约恒定的间隔。
根据图6的平面图可很清楚，虚拟单元接触垫片14总是布置在比最外边缘的单元图案更靠外的侧面上。结果，即使当层间绝缘膜11内的内埋缺陷出现时，也能确保设备的可靠性。在图7的横剖视图中，在最外边缘的单元接触垫片30和虚拟单元接触垫片14之间形成空隙，并且在虚拟单元接触垫片14的外侧上也形成空隙。然而，通过隔绝形成在虚拟单元接触垫片14周围的空隙31，能避免湿气、气体或类似物从外部入侵。湿气、气体或类似物从外部到最外边缘的单元接触垫片30，而且到内部上的单元接触垫片10的入侵不再出现。由于能避免湿气、气体或类似物从外部入侵，因此能确保单元接触垫片的可靠性。
在第二实施例中，由于形成虚拟单元接触垫片14，该虚拟单元接触垫片具有以某种方式与单元栅电极交叉的锯齿状连续图案，以便沿着最外边缘的存储单元图案保持大约恒定的间隔。由于这种结构，即使当内埋缺陷出现在层间绝缘膜11内时，也能防止湿气、气体或类似物从外部入侵。因此，能防止由于湿气、气体或类似物从外部入侵而引起的电极腐蚀。而且，能防止扩散层和触点的接触部分具有高电阻率。因此，能获得具有高可靠性的小型化半导体存储装置。
尽管已经参考具体实施例描述了本发明，描述是对本发明的说明，而不能解释为限定本发明。显而易见能进行各种修改和变化而不脱离本发明的范围。
权利要求
1.一种半导体存储装置，包括存储单元阵列；由连续图案形成的防蚀刻设备，该连续图案在存储单元阵列的外围部分与单元栅电极交叉。
2.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其中所述防蚀刻设备是由连续图案在存储单元阵列最外边缘的单元接触垫片的外部形成的虚拟单元接触垫片。
3.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其中所述防蚀刻设备形成在存储单元阵列的外围部分的分离区内。
4.根据权利要求2所述的半导体存储装置，其中所述虚拟单元接触垫片与单元栅电极垂直交叉。
5.根据权利要求2所述的半导体存储装置，其中所述虚拟单元接触垫片沿着存储单元阵列的最外边缘存储单元的单元接触垫片具有大约相同的间隔。
6.一种半导体存储装置，包括存储单元阵列；其中布置由连续图案形成的防蚀刻设备，该连续图案在存储单元阵列的外围部分与单元栅电极交叉。
7.根据权利要求6所述的半导体存储装置，其中所述防蚀刻设备包括由连续图案形成的虚拟单元接触垫片，而且所述防蚀刻设备布置在存储单元阵列最外边缘的单元接触垫片的外部。
8.根据权利要求6所述的半导体存储装置，其中所述防蚀刻设备布置在存储单元阵列的外围部分的分离区内。
9.根据权利要求7所述的半导体存储装置，其中所述虚拟单元接触垫片布置成与单元栅电极垂直交叉。
10.根据权利要求7所述的半导体存储装置，其中所述虚拟单元接触垫片布置成沿着存储单元阵列的最外边缘存储单元的单元接触垫片具有大约相同的间隔。
11.根据权利要求1或6所述的半导体存储装置，包括虚拟单元接触垫片；从扩散层到存储单元阵列的位线；用作电容器下电极的取出电极的单元接触垫片。
全文摘要
在单元接触垫片方法中，与单元栅电极交叉的连续虚拟单元接触垫片形成在存储单元阵列的外围部分上。虚拟单元接触垫片阻止液体和气体穿过空隙而入侵，并且防止单元接触垫片受腐蚀和具有高电阻率。
文档编号H01L27/10GK1822369SQ20061000920
公开日2006年8月23日 申请日期2006年2月15日 优先权日2005年2月16日
发明者高石芳宏 申请人:尔必达存储器股份有限公司