FR2681178A1 - Semiconductor memory device fitted with a storage electrode containing multiple micro-clefts and/or multiple micro-cylinders - Google Patents
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Abstract
Description
"Dispositif de mémoire à semi-conducteur muni d'une électrode de stockage"Semiconductor memory device having a storage electrode
comportant des micro-saignées multiples et/ou des micro- cylindres multiples" La présente invention concerne un condensateur muni d'une première électrode réalisée dans une couche de conduction formée sur une surface limitée d'un substrat, une couche diélectrique formée sur la première électrode, et une seconde électrode formée sur la couche diélectrique.10 Ainsi, la présente invention concerne un condensateur à capacité de stockage élevée, formé dans une surface limitée d'un substrat semi-conducteur et, plus particulièrement, une cellule de mémoire à semiconducteur munie d'un condensateur de stockage, cette15 cellule de mémoire à semi- conducteur comprenant un transistor de transfert muni d'une zone de source et d'une zone de drain formées sur un substrat semi- conducteur, ainsi qu'une électrode de grille placée au voisinage des zones de source et de drain, et un20 condensateur de stockage comportant une électrode de stockage munie de micro-saignées multiples et/ou de The present invention relates to a capacitor having a first electrode formed in a conductive layer formed on a limited surface of a substrate, a dielectric layer formed on the first surface of the substrate, and a plurality of microstructures. This is a high capacitance capacitor formed in a limited area of a semiconductor substrate and, more particularly provided with a storage capacitor, said semiconductor memory cell comprising a transfer transistor having a source region and a drain region formed on a semiconductor substrate, and a gate electrode placed in the vicinity of the source and drain zones, and a storage capacitor comprising a storage electrode provided with micro-grooves tiples and / or
micro-cylindres multiples couplés à la zone de source, une couche diélectrique recouvrant l'électrode de stockage, et une électrode de plaque recouvrant la25 couche diélectrique. multiple micro-cylinders coupled to the source area, a dielectric layer overlying the storage electrode, and a plate electrode overlying the dielectric layer.
Une mémoire à accès aléatoire dynamique ou mémoire vive dynamique (DRAM) comporte un certain nombre de cellules de mémoire munies chacune d'un transistor de transfert et d'un condensateur de stockage Par suite, la surface occupée par la DRAM augmente lorsqu'on augmente la densité des cellules de mémoire Comme une telle augmentation de la surface d'occupation provoque une diminution du rendement, il est nécessaire d'augmenter la capacité de stockage dans la petite zone limitée occupée par les condensateurs de stockage respectifs, sans augmentation de la surface d'occupation, en fonction de l'augmentation de la densité des cellules de mémoire Pour répondre à cette exigence, on a proposé un certain nombre de structures de cellules de condensateurs telles que la cellule de condensateur empilée, et des structures à cellules de condensateur à saignées Le condensateur empilé a été très largement proposé pour les mémoires vives dynamiques (DRAM) de la classe Mégabit, du fait de la simplicité du processus de fabrication et de l'immunité élevée contre les erreurs de logiciel comparativement au condensateur à saignées Une approche permettant de répondre à l'exigence ci-dessus consiste à augmenter la zone de surface de l'électrode de stockage, ou à réduire l'épaisseur effective de la couche diélectrique du condensateur et à utiliser de bonnes substances diélectriques Cependant, la présente invention ne vise pas la diminution de l'épaisseur effective de la couche diélectrique ou l'augmentation de la permittivité, mais vise l'augmentation de la A dynamic random access memory or dynamic random access memory (DRAM) has a number of memory cells each provided with a transfer transistor and a storage capacitor. As a result, the area occupied by the DRAM increases as one increases. the density of the memory cells As such an increase in the area of occupancy causes a decrease in efficiency, it is necessary to increase the storage capacity in the small limited area occupied by the respective storage capacitors, without increasing the surface area. as a function of the increase in the density of the memory cells To meet this requirement, a number of capacitor cell structures such as the stacked capacitor cell and capacitor cell structures have been proposed. The stacked capacitor has been widely proposed for dynamic random access memories (DRAM) of the Megab class t, because of the simplicity of the manufacturing process and the high immunity against software errors compared to the bleed capacitor An approach to meet the above requirement is to increase the surface area of the electrode for storage, or to reduce the effective thickness of the dielectric layer of the capacitor and to use good dielectric substances However, the present invention does not aim at reducing the effective thickness of the dielectric layer or increasing the permittivity, but aims at increasing the
zone de surface de l'électrode de stockage. surface area of the storage electrode.
Une technique connue qui utilise la gravure de l'électrode de stockage pour augmenter la zone de surface de cette électrode de stockage, est décrite dans les "Abrégés Etendus de la 2 lème Conférence sur les Dispositifs et Matériaux à l'Etat Solide (SSDM)", 1989, pages 137 à 140 Cette technique comporte les étapes suivantes consistant à déposer du polysilicium sur un substrat de silicium de type N oxydé sélectivement, par dépôt de vapeur chimique basse pression (LPCVD), à doper le polysilicium déposé par une diffusion de phosphore en utilisant une source de POC 13, à déposer un mélange de verre filé (SOG) et de produit résistant sur le polysilicium dopé, à faire cuire le film de mélange, à graver sélectivement le SOG dans une solution de HF étendue en ne laissant que les particules de produit résistant sur le polysilicium, à graver à sec le polysilicium en utilisant des particules de produit résistant dispersé comme masque de gravure, à retirer les particules de produit résistant, et à dessiner le motif voulu sur le A known technique that uses etching of the storage electrode to increase the surface area of this storage electrode is described in the Extended Abstracts of the 2nd Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM). This technique comprises the following steps of depositing polysilicon on a selectively oxidized N-type silicon substrate, by low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD), to dope the deposited polysilicon by diffusion of using a POC source 13, depositing a mixture of spun glass (SOG) and resistant product on the doped polysilicon, baking the mixing film, selectively etching the SOG in an extended HF solution leaving polysilicon-resistant product particles, dry-etch the polysilicon using particles of dispersed hard product as etching mask, to remove the p articules of resistant product, and to draw the desired pattern on the
polysilicium pour former une électrode de stockage. polysilicon to form a storage electrode.
Par suite, on augmente la zone de surface de l'électrode de stockage en utilisant les particules de produit résistant restant sur la surface de polysilicium comme masque de gravure pour former une électrode de stockage gravée De plus, on obtient l'augmentation de la zone de surface de l'électrode de stockage en contrôlant la taille des particules de produit résistant et la durée de gravure du polysilicium On peut commander la taille des particules de produit résistant par le rapport de mélange du produit résistant avec le SOG, et par As a result, the surface area of the storage electrode is increased by using the resistant product particles remaining on the polysilicon surface as an etching mask to form an etched storage electrode. In addition, the area is increased. of the storage electrode surface by controlling the size of the resistant product particles and the etching time of the polysilicon. The size of the resistant product particles can be controlled by the mixing ratio of the resistant product with the SOG, and by
l'épaisseur du mélange déposé sur le polysilicium. the thickness of the mixture deposited on the polysilicon.
Cependant comme cette technique nécessite d'utiliser les particules sous une taille uniforme et de commander l'épaisseur de revêtement du mélange en fonction du rapport de mélange du produit résistant avec le SOG, on peut rencontrer des problèmes lorsqu'on veut graver l'électrode de stockage de manière récurrente et augmenter la fiabilité De plus, un autre problème vient du fait qu'on doit compliquer le processus de gravure pour augmenter la zone de surface. Une autre technique classique pour augmenter la zone de surface de l'électrode de stockage est décrite dans le IEDM, 1990, pages 655-656 (ou dans le SSDM, 1990, pages 873-876 et dans le SSDM, 1990, pages 869-872), cette technique utilisant une cellule de mémoire comportant une électrode de stockage à grains hémisphériques Cette technique utilise le fait que pendant le dépôt du polysilicium par dépôt de vapeur chimique basse pression, le polysilicium présente, sous une certaine condition, une surface rugueuse comportant sur celle- ci des bosses ou grains However, since this technique requires using the particles in a uniform size and controlling the coating thickness of the mixture as a function of the mixing ratio of the resistant product with the SOG, problems can be encountered when the electrode is to be etched. In addition, another problem arises from the fact that the etching process must be complicated to increase the surface area. Another conventional technique for increasing the surface area of the storage electrode is described in the MEI, 1990, pages 655-656 (or in the SSDM, 1990, pages 873-876 and in the SSDM, 1990, pages 869- 872), this technique using a memory cell comprising a hemispherical grain storage electrode. This technique makes use of the fact that during the deposition of polysilicon by low-pressure chemical vapor deposition, the polysilicon has, under a certain condition, a rough surface comprising on it bumps or grains
hémisphériques de silicium De plus, le document ci- hemispherical silicon In addition, the document
dessus indique qu'une telle surface rugueuse apparaît effectivement dans une plage de températures étroite ( 50 C) au voisinage d'une température de transition du polysilicium pour passer d'un état non- cristalloide à un état cristalloide, et que la zone de surface de l'électrode de stockage est doublée par rapport à celle d'un polysilicium classique Comme on peut contrôler facilement cette technique en utilisant des équipements existants dans la plage de températures de C, le processus de fabrication est simple et above indicates that such a rough surface effectively appears in a narrow temperature range (50 C) in the vicinity of a transition temperature of the polysilicon to pass from a non-crystalline state to a crystalloid state, and that the surface area the storage electrode is doubled compared to that of a conventional polysilicon As this technique can be easily controlled using existing equipment in the temperature range of C, the manufacturing process is simple and
présente une caractéristique de répétitivité fiable. has a reliable repeatability characteristic.
En fait, la zone de surface de l'électrode de stockage ne fait que doubler par rapport à celle de l'électrode de stockage classique Par suite, il est difficile d'appliquer cette technique à un dispositif de mémoire à haute densité tel qu'une DRAM de plusieurs dizaines ou plusieurs centaines de Mégabits, du fait de l'impossibilité d'augmenter considérablement la In fact, the surface area of the storage electrode only doubles compared to that of the conventional storage electrode. As a result, it is difficult to apply this technique to a high density memory device such as a DRAM of several tens or hundreds of megabits, because of the impossibility of considerably increasing the
capacité de stockage dans une petite surface limitée. storage capacity in a small limited area.
La présente invention a donc pour but de créer un condensateur de stockage qui présente une capacité de stockage élevée dans une zone de surface limitée. Un autre but de la présente invention est de créer un condensateur de stockage qui présente une plus grande zone de surface d'électrode de stockage The present invention therefore aims to create a storage capacitor which has a high storage capacity in a limited surface area. Another object of the present invention is to create a storage capacitor that has a larger storage electrode surface area.
dans une zone de surface limitée.in a limited surface area.
Un autre but encore de la présente invention est de créer un condensateur de stockage qui présente une plus grande capacité de stockage dans une petite zone de surface limitée obtenue par un processus de Yet another object of the present invention is to provide a storage capacitor which has greater storage capacity in a small area of limited area obtained by a process of storage.
fabrication simple.simple manufacture.
Un autre but encore de la présente invention est de créer un condensateur de stockage qui permette d'obtenir une fiabilité élevée et une capacité de stockage élevée dans une petite zone de surface limitée. Un autre but enfin de la présente invention est de créer un condensateur de stockage qui permette d'obtenir une capacité de stockage élevée et une caractéristique de répétitivité fiable dans une petite Yet another object of the present invention is to provide a storage capacitor that achieves high reliability and storage capacity in a small area of limited area. Another object of the present invention is to create a storage capacitor which makes it possible to obtain a high storage capacity and a reliable repeatability characteristic in a small
zone de surface limitée.limited surface area.
A cet effet, la présente invention concerne, sous un premier aspect de celle-ci, un condensateur comportant une première électrode réalisée dans une couche de conduction formée sur une surface limitée d'un substrat, une couche diélectrique formée sur la première électrode, et une seconde électrode formée sur la couche diélectrique, condensateur caractérisé en ce que la première électrode comprend un certain nombre de microsaignées et/ou de microcylindres formés sur une surface prédéterminée de la couche de conduction. Selon une autre caractéristique de l'invention, la couche de conduction est une couche de polysilicium. Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci concerne une cellule de mémoire à semiconducteur comportant: un transistor de transfert comprenant; une zone de source et une zone de drain d'un second type de conduction formées sur un substrat semi-conducteur d'un premier type de conduction, une première couche de conduction placée au voisinage des zones de source et de drain et isolée, par une couche d'oxyde de grille, d'une zone de passage formée entre les zones de source et de drain, et une première couche isolante recouvrant la première couche de conduction pour isoler cette première couche de conduction, et un condensateur de stockage comprenant; une couche d'oxyde de champ formée sur le substrat, cette couche d'oxyde de champ étant placée au voisinage de la zone de source, une première électrode en contact avec la zone de source, cette première électrode recouvrant une partie prédéterminée de la première couche de conduction et s'étendant sur la couche d'oxyde de champ, une couche diélectrique recouvrant la première électrode, et une seconde électrode recouvrant la couche diélectrique, cellule de mémoire caractérisée en ce qu'un certain nombre de microsaignées et/ou de For this purpose, the present invention relates, in a first aspect thereof, to a capacitor comprising a first electrode made in a conduction layer formed on a limited surface of a substrate, a dielectric layer formed on the first electrode, and a second electrode formed on the dielectric layer, capacitor characterized in that the first electrode comprises a number of microsisses and / or microcylinders formed on a predetermined surface of the conduction layer. According to another characteristic of the invention, the conduction layer is a polysilicon layer. According to another aspect of the present invention, this relates to a semiconductor memory cell comprising: a transfer transistor comprising; a source zone and a drain region of a second conduction type formed on a semiconductor substrate of a first conduction type, a first conduction layer placed in the vicinity of the source and drain zones and isolated, by a gate oxide layer, a passage region formed between the source and drain regions, and a first insulating layer overlying the first conduction layer to isolate the first conduction layer, and a storage capacitor comprising; a field oxide layer formed on the substrate, said field oxide layer being placed in the vicinity of the source area, a first electrode in contact with the source area, said first electrode covering a predetermined portion of the first conductive layer and extending over the field oxide layer, a dielectric layer covering the first electrode, and a second electrode covering the dielectric layer, a memory cell characterized in that a certain number of microsuneas and / or
microcylindres sont formés sur la première électrode. microcylinders are formed on the first electrode.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, les microsaignées et/ou les microcylindres sont hémisphériques dans leurs parties According to another characteristic of the invention, the microsaignées and / or the microcylinders are hemispherical in their parts.
de fond.background.
Selon un autre aspect encore de la présente invention, celle-ci concerne un condensateur formé dans une surface limitée d'un substrat, comportant une première électrode réalisée dans un couche de conduction formée sur une couche isolante, une couche diélectrique formée sur la première électrode, et une seconde électrode formée sur la couche diélectrique, condensateur caractérisé en ce que: la première électrode comprend un certain nombre de microsaignées et/ou de microcylindres de la couche de conduction, cette couche de conduction étant en contact avec la couche isolante dans les parties de fond des microsaignées et/ou des microcylindres; et une couche de conduction mince recouvre la couche de conduction à l'intérieur et à l'extérieur According to yet another aspect of the present invention, this relates to a capacitor formed in a limited surface of a substrate, having a first electrode formed in a conduction layer formed on an insulating layer, a dielectric layer formed on the first electrode , and a second electrode formed on the dielectric layer, capacitor characterized in that: the first electrode comprises a certain number of microsisses and / or microcylinders of the conduction layer, this conduction layer being in contact with the insulating layer in the bottom portions of microsunes and / or microcylinders; and a thin conduction layer covers the conduction layer inside and outside
des microsaignées et/ou des microcylindres. microsunes and / or microcylinders.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, la couche de conduction mince est en polysilicium. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, les microsaignées et/ou les microcylindres présentent une structure en forme de According to another characteristic of the invention, the thin conduction layer is polysilicon. According to another characteristic of the invention, the microsunes and / or the microcylinders have a structure in the form of
trou de vis passant à travers la couche de conduction. screw hole passing through the conduction layer.
Selon un autre aspect encore de la présente invention, celle-ci concerne une cellule de mémoire à semi-conducteur comportant: un transistor de transfert comprenant; une zone de source et une zone de drain d'un second type de conduction formées sur un substrat semi- conducteur d'un premier type de conduction, une première couche de conduction placée au voisinage des zones de source et de drain et isolée, par une couche d'oxyde de grille, d'une zone de passage formée entre les zones de source et de drain, et une première couche isolante recouvrant la première couche de conduction pour isoler cette première couche de conduction, et un condensateur de stockage comprenant; une seconde couche de conduction en contact avec la zone de drain, cette seconde couche de conduction s'étendant sur la première couche isolante, une seconde couche isolante recouvrant la seconde couche de conduction pour isoler cette seconde couche de conduction, une couche d'oxyde de champ formée sur le substrat, cette couche d'oxyde de champ étant placée au voisinage de la zone de source, une première électrode réalisée dans une couche de conduction et venant en contact avec la zone de source, cette première électrode recouvrant une partie prédéterminée de la première couche de conduction et s'étendant sur la couche d'oxyde de champ, une couche diélectrique recouvrant la première électrode, et une seconde électrode recouvrant la couche diélectrique, cellule de mémoire à semi-conducteur caractérisée en ce que la première électrode comprend un certain nombre de microsaignées et/ou de microcylindres de la couche de conduction, cette couche de conduction étant en contact avec la couche isolante dans les parties de fond des microsaignées et/ou des microcylindres; et une couche de conduction mince recouvrant la couche de conduction à l'intérieur et à l'extérieur According to yet another aspect of the present invention, this relates to a semiconductor memory cell comprising: a transfer transistor comprising; a source zone and a drain region of a second conduction type formed on a semiconductor substrate of a first conduction type, a first conduction layer placed in the vicinity of the source and drain zones and isolated, by a gate oxide layer, a passage region formed between the source and drain regions, and a first insulating layer overlying the first conduction layer to isolate the first conduction layer, and a storage capacitor comprising; a second conduction layer in contact with the drain zone, this second conduction layer extending over the first insulating layer, a second insulating layer covering the second conduction layer to isolate this second conduction layer, an oxide layer formed on the substrate, said field oxide layer being placed in the vicinity of the source area, a first electrode formed in a conduction layer and coming into contact with the source area, said first electrode covering a predetermined portion of the first conduction layer and extending over the field oxide layer, a dielectric layer covering the first electrode, and a second electrode covering the dielectric layer, semiconductor memory cell characterized in that the first electrode comprises a number of microsisses and / or microcylinders of the conduction layer, this conduction layer is in contact with the insulating layer in the bottom portions of microsunes and / or microcylinders; and a thin conduction layer covering the conduction layer inside and outside
des microsaignées et/ou des microcylindres. microsunes and / or microcylinders.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, la première couche de conduction et la seconde couche de conduction constituent According to another characteristic of the invention, the first conduction layer and the second conduction layer constitute
respectivement une ligne de mots et une ligne de bits. respectively a word line and a bit line.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, les microsaignées et/ou les microcylindres présentent une structure en forme de According to another characteristic of the invention, the microsunes and / or the microcylinders have a structure in the form of
trou de vis passant à travers la couche de conduction. screw hole passing through the conduction layer.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, la couche de conduction mince est en polysilicium. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, la seconde couche isolante comporte une According to another characteristic of the invention, the thin conduction layer is polysilicon. According to another characteristic of the invention, the second insulating layer comprises a
surface aplatie.flat surface.
Selon un autre aspect encore de la présente invention, celle-ci concerne une cellule de mémoire à semi-conducteur comportant: un transistor de transfert comprenant; une zone de source et une zone de drain d'un second type de conduction formées sur un substrat semi- conducteur d'un premier type de conduction, une première couche de conduction placée au voisinage des zones de source et de drain et isolée, par une couche d'oxyde de grille, d'une zone de passage formée entre les zones de source et de drain, et une couche isolante recouvrant la première couche de conduction pour isoler cette première couche de conduction, et un condensateur de stockage comprenant; une couche d'oxyde de champ formée sur le substrat, cette couche d'oxyde de champ étant placée au voisinage de la zone de source, une première électrode réalisée dans une couche de conduction et venant en contact avec la zone de source, cette première électrode recouvrant une partie prédéterminée de la première couche de conduction et s'étendant sur la couche d'oxyde de champ, une couche diélectrique recouvrant la première électrode, et une seconde électrode recouvrant la couche diélectrique, cellule de mémoire à semi- conducteur caractérisée en ce que la première électrode comprend un certain nombre de microsaignées et/ou de microcylindres de la couche de conduction, cette couche de conduction étant en contact avec la couche isolante dans les parties de fond des microsaignées et/ou des microcylindres; et une couche de conduction mince recouvrant la couche de conduction à l'intérieur et à l'extérieur According to yet another aspect of the present invention, this relates to a semiconductor memory cell comprising: a transfer transistor comprising; a source zone and a drain region of a second conduction type formed on a semiconductor substrate of a first conduction type, a first conduction layer placed in the vicinity of the source and drain zones and isolated, by a gate oxide layer, a passage region formed between the source and drain regions, and an insulating layer overlying the first conduction layer to isolate the first conduction layer, and a storage capacitor comprising; a field oxide layer formed on the substrate, said field oxide layer being placed in the vicinity of the source area, a first electrode made in a conduction layer and coming into contact with the source area, this first electrode covering a predetermined portion of the first conduction layer and extending over the field oxide layer, a dielectric layer covering the first electrode, and a second electrode covering the dielectric layer, semiconductor memory cell characterized by the first electrode comprises a certain number of micro-coils and / or microcylinders of the conduction layer, this conduction layer being in contact with the insulating layer in the bottom portions of the micro-coatings and / or microcylinders; and a thin conduction layer covering the conduction layer inside and outside
des microsaignées et/ou des microcylindres. microsunes and / or microcylinders.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, les microsaignées et/ou les microcylindres présentent une structure en forme de According to another characteristic of the invention, the microsunes and / or the microcylinders have a structure in the form of
trou de vis passant à travers la couche de conduction. screw hole passing through the conduction layer.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, la couche de conduction mince est en polysilicium. Selon un autre aspect encore de la présente invention, celle-ci concerne un procédé de fabrication d'une électrode de stockage comportant un certain nombre de microsaignées et/ou de microcylindres, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les différentes étapes consistant à: former des grains sur une surface de l'électrode de stockage; former une couche de masque de gravure sur les parois latérales des grains respectifs; et effectuer une gravure anisotrope en utilisant comme masque la couche de masque de gravure. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, ce procédé comprend en outre l'étape consistant à supprimer les bords coupants des microsaignées et/ou des microcylindres après l'étape According to another characteristic of the invention, the thin conduction layer is polysilicon. According to still another aspect of the present invention, this relates to a method of manufacturing a storage electrode comprising a certain number of microsuneas and / or microcylinders, characterized in that it comprises the various steps of: forming grains on a surface of the storage electrode; forming an etching mask layer on the sidewalls of the respective grains; and performing anisotropic etching using the etch mask layer as a mask. According to yet another feature of the invention, this method further comprises the step of removing the cutting edges of the microsaignées and / or microcylinders after the step
de gravure anisotrope.anisotropic etching.
Selon un autre aspect encore de la présente invention, celle-ci concerne un procédé de fabrication d'une électrode de stockage comportant un certain nombre de microsaignées et/ou de microcylindres, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les différentes étapes consistant à: aplatir une surface d'une couche isolante sur laquelle doit être formée l'électrode de stockage; former des grains sur une surface de l'électrode de stockage; former une couche de masque de gravure sur les parois latérales des grains respectifs; effectuer une gravure anisotrope en utilisant comme masque la couche de masque de gravure de manière à former des trous en forme de trous de vis passant à travers l'électrode de stockage, pour exposer la couche isolante à travers ces trous; et former une couche de conduction mince de polysilicium recouvrant l'intérieur et l'extérieur des According to still another aspect of the present invention, this relates to a method of manufacturing a storage electrode comprising a certain number of microsuneas and / or microcylinders, characterized in that it comprises the various steps of: flattening a surface of an insulating layer on which the storage electrode is to be formed; forming grains on a surface of the storage electrode; forming an etching mask layer on the sidewalls of the respective grains; performing anisotropic etching by masking the etch mask layer to form screw-hole holes passing through the storage electrode to expose the insulating layer through these holes; and form a thin polysilicon conduction layer covering the inside and the outside of the
trous en forme de trous de vis.holes in the form of screw holes.
Selon un autre aspect encore de la présente invention, celle-ci concerne un procédé de fabrication d'un condensateur de stockage destiné à être utilisé dans un dispositif de mémoire à semi-conducteur, en utilisant une couche de polysilicium comportant un certain nombre de grains hémisphériques, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les différentes étapes consistant à: former une couche de masque de gravure sur les surfaces supérieures des grains hémisphériques; dessiner un motif sur la couche de polysilicium; effectuer une gravure anisotrope en utilisant comme masque la couche de masque de gravure et retirer la couche de masque de gravure pour According to yet another aspect of the present invention, this relates to a method of manufacturing a storage capacitor for use in a semiconductor memory device, using a polysilicon layer having a number of grains. hemispherical process, characterized in that it comprises the various steps of: forming an etching mask layer on the upper surfaces of the hemispherical grains; draw a pattern on the polysilicon layer; perform an anisotropic etching using the etch mask layer as a mask and remove the etch mask layer for
former une électrode de stockage.to form a storage electrode.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le procédé ci-dessus comprend en outre une étape d'oxydation des surfaces supérieures des grains hémisphériques pour former sur ceux-ci la According to yet another feature of the invention, the above method further comprises a step of oxidizing the upper surfaces of the hemispherical grains to form thereon the
couche de masque de gravure.mask layer of engraving.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le procédé ci-dessus comprend en outre une étape consistant à soumettre à la gravure anisotrope la couche de polysilicium située entre les According to yet another feature of the invention, the above method further comprises a step of subjecting the polysilicon layer between the two layers to anisotropic etching.
grains hémisphériques.hemispherical grains.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le procédé ci-dessus comprend en outre les différentes étapes consistant à: former une couche diélectrique sur l'électrode de stockage; et former une électrode de plaque sur la couche According to yet another characteristic of the invention, the above method further comprises the various steps of: forming a dielectric layer on the storage electrode; and form a plate electrode on the layer
diélectrique.dielectric.
Selon un autre aspect encore de la présente invention' celle-ci concerne un procédé de fabrication d'une première électrode de stockage dans un dispositif de mémoire à semi-conducteur comportant un transistor de transfert comprenant; une zone de source et une zone de drain d'un second type de conduction formées sur un substrat semi- conducteur d'un premier type de conduction, une première couche de conduction placée au voisinage des zones de source et de drain et isolée, par une couche d'oxyde de grille, d'une zone de passage formée entre les zones de source et de drain, et une première couche isolante recouvrant la première couche de conduction pour isoler cette première couche de conduction, et un condensateur de stockage comprenant; une seconde couche de conduction en contact avec la zone de drain, cette seconde couche de conduction s'étendant sur la première couche isolante, une seconde couche isolante recouvrant la seconde couche de conduction pour isoler cette seconde couche de conduction, une couche d'oxyde de champ formée sur le substrat, cette couche d'oxyde de champ étant placée au voisinage de la zone de source, la première électrode étant constituée par une couche de conduction en contact avec la zone de source, cette première électrode recouvrant une partie prédéterminée de la première couche de conduction et s'étendant sur la couche d'oxyde de champ, une couche diélectrique recouvrant la première électrode, et une seconde électrode recouvrant la couche diélectrique, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les différentes étapes consistant à: former une couche de polysilicium en contact avec la zone de source, cette couche de polysilicium comportant un certain nombre de grains hémisphériques sur sa surface et recouvrant la seconde couche isolante; former une couche de masque de gravure sur les surfaces supérieures des grains hémisphériques; dessiner un motif sur la couche de polysilicium; effectuer une gravure anisotrope en utilisant comme masque la couche de masque de gravure et According to yet another aspect of the present invention, it relates to a method of manufacturing a first storage electrode in a semiconductor memory device comprising a transfer transistor comprising; a source zone and a drain region of a second conduction type formed on a semiconductor substrate of a first conduction type, a first conduction layer placed in the vicinity of the source and drain zones and isolated, by a gate oxide layer, a passage region formed between the source and drain regions, and a first insulating layer overlying the first conduction layer to isolate the first conduction layer, and a storage capacitor comprising; a second conduction layer in contact with the drain zone, this second conduction layer extending over the first insulating layer, a second insulating layer covering the second conduction layer to isolate this second conduction layer, an oxide layer formed on the substrate, this field oxide layer being placed in the vicinity of the source zone, the first electrode being constituted by a conduction layer in contact with the source zone, this first electrode covering a predetermined portion of the first conduction layer and extending over the field oxide layer, a dielectric layer covering the first electrode, and a second electrode covering the dielectric layer, characterized in that it comprises the various steps of: forming a polysilicon layer in contact with the source area, this polysilicon layer having a number of grains s hemispherical on its surface and covering the second insulating layer; forming an etching mask layer on the upper surfaces of the hemispherical grains; draw a pattern on the polysilicon layer; perform an anisotropic etching using as mask the etch mask layer and
retirer cette couche de masque de gravure. remove this layer of etching mask.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le procédé cidessus comprend en outre une étape d'oxydation des surfaces supérieures des grains hémisphériques pour former sur ceux-ci la According to still another characteristic of the invention, the process above comprises, in addition, a step of oxidation of the upper surfaces of the hemispherical grains to form thereon the
couche de masque de gravure.mask layer of engraving.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le procédé cidessus comprend en outre une étape consistant à soumettre à la gravure anisotrope la couche de polysilicium située entre les According to yet another characteristic of the invention, the method above comprises, in addition, a step of subjecting the polysilicon layer between the two layers to anisotropic etching.
grains hémisphériques.hemispherical grains.
Selon un autre aspect encore de la présente invention, celle-ci concerne un procédé de fabrication d'une électrode de stockage d'un condensateur de stockage sur une couche isolante aplatie formée sur un substrat semi-conducteur comportant une zone active, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les différentes étapes consistant à: former sur la couche isolante une couche de polysilicium en contact avec la zone active, cette couche de polysilicium comportant un certain nombre de grains hémisphériques espacés les uns des autres par une distance prédéterminée; former une couche de Si N sur la couche de polysilicium; déposer une couche de Verre de Filage aplatie sur la couche de Si N; soumettre le Verre de Filage à une rétrogravure pour exposer la couche de Si N formée sur les surfaces supérieures des grains hémisphériques; retirer la couche de Si N exposé pour exposer les surfaces supérieures des grains hémisphériques; oxyder les surfaces supérieures des grains hémisphériques pour former sur ceux-ci une couche de masque de gravure; soumettre la couche de polysilicium à une gravure anisotrope en utilisant comme masque la couche de masque de gravure; et According to yet another aspect of the present invention, this relates to a method for manufacturing a storage capacitor electrode of a storage capacitor on a flattened insulating layer formed on a semiconductor substrate comprising an active zone, characterized in that it comprises the various steps of: forming on the insulating layer a layer of polysilicon in contact with the active area, this polysilicon layer having a number of hemispherical grains spaced from each other by a predetermined distance; forming an Si N layer on the polysilicon layer; deposit a layer of flattened spinning glass on the Si N layer; subjecting the spinning glass to a retrograde to expose the Si N layer formed on the upper surfaces of the hemispherical grains; remove the exposed Si N layer to expose the upper surfaces of the hemispherical grains; oxidizing the upper surfaces of the hemispherical grains to form thereon an etching mask layer; subjecting the polysilicon layer to anisotropic etching using the etch mask layer as a mask; and
retirer cette couche de masque de gravure. remove this layer of etching mask.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le procédé cidessus est caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à soumettre à la gravure anisotrope la couche de According to yet another characteristic of the invention, the method above is characterized in that it further comprises a step of subjecting the layer of anisotropic etching to
polysilicium située entre les grains hémisphériques. polysilicon located between the hemispherical grains.
Selon un autre aspect encore de la présente invention, celle-ci concerne un procédé de fabrication d'une électrode de stockage d'un condensateur de stockage sur une couche isolante aplatie formée sur un substrat semi-conducteur comportant une zone active, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les différentes étapes consistant à: former successivement sur la couche isolante aplatie une première intercouche isolante, une première couche isolante et une seconde couche isolante; former un trou de contact à travers l'intercouche isolante, la première couche isolante et la seconde couche isolante, de manière à exposer la zone active à travers ce trou; former sur la seconde couche isolante une couche de polysilicium en contact avec la zone active, cette couche de polysilicium comportant un certain nombre de grains hémisphériques; soumettre la couche de polysilicium à une gravure pour dessiner un motif; former sur le substrat semi-conducteur une couche isolante recouvrant la couche de polysilicium et soumettre cette couche isolante à une rétrogravure de manière à former un motif de masque de gravure avec les parties restantes de la couche isolante; et soumettre la couche de polysilicium à une gravure en utilisant comme masque le motif de masque According to yet another aspect of the present invention, this relates to a method for manufacturing a storage capacitor electrode of a storage capacitor on a flattened insulating layer formed on a semiconductor substrate comprising an active zone, characterized in that it comprises the various steps of: forming successively on the insulating layer flattened a first insulating interlayer, a first insulating layer and a second insulating layer; forming a contact hole through the insulating interlayer, the first insulating layer and the second insulating layer, thereby exposing the active area through this hole; forming on the second insulating layer a layer of polysilicon in contact with the active area, said polysilicon layer having a number of hemispherical grains; subjecting the polysilicon layer to etching to draw a pattern; forming on the semiconductor substrate an insulating layer overlying the polysilicon layer and subjecting said insulating layer to retrogravure so as to form an etch mask pattern with the remaining portions of the insulating layer; and subjecting the polysilicon layer to etching using the mask pattern as a mask
de gravure.engraving.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, la première couche isolante est en According to another characteristic of the invention, the first insulating layer is
nitrure.nitride.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le procédé cidessus comprend en outre une étape consistant à former le motif de masque de gravure entre les grains hémisphériques et sur les parois latérales du motif de la couche de polysilicium. Selon un autre aspect enfin de la présente invention, celle-ci concerne un procédé de fabrication d'une électrode de stockage d'un condensateur de stockage sur une couche isolante aplatie formée sur un substrat semi- conducteur comportant une zone active, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les différentes étapes consistant à: former successivement sur la couche isolante aplatie une première intercouche isolante, une première couche isolante et une seconde couche isolante; former un trou de contact à travers l'intercouche isolante, la première couche isolante et la seconde couche isolante de manière à exposer la zone active à travers ce trou; former sur la seconde couche isolante une couche de polysilicium en contact avec la zone active, cette couche de polysilicium comportant un certain nombre de grains hémisphériques; former une troisième couche isolante sur la couche de polysilicium; soumettre à une gravure la couche de polysilicium et la troisième couche isolante de manière à former un motif; soumettre à une gravure des parties prédéterminées de la troisième couche isolante portant le motif, de manière à former un premier motif de masque de gravure constitué par la troisième couche isolante; soumettre la couche de polysilicium à une gravure d'épaisseur prédéterminée en utilisant comme masque le premier motif de masque; déposer une quatrième couche isolante sur toute la surface du substrat semi-conducteur; soumettre cette quatrième couche isolante à une rétrogravure de manière à former un second motif de masque de gravure avec les parties restantes de la quatrième couche isolante; et soumettre la couche de polysilicium à une gravure en utilisant comme masque le second motif de According to yet another feature of the invention, the above method further comprises a step of forming the etch mask pattern between the hemispherical grains and the sidewalls of the pattern of the polysilicon layer. According to another aspect, finally, of the present invention, this relates to a method for manufacturing a storage capacitor electrode of a storage capacitor on a flattened insulating layer formed on a semiconductor substrate comprising an active zone, characterized in that it comprises the various steps of: forming successively on the insulating layer flattened a first insulating interlayer, a first insulating layer and a second insulating layer; forming a contact hole through the insulating interlayer, the first insulating layer and the second insulating layer so as to expose the active area through this hole; forming on the second insulating layer a layer of polysilicon in contact with the active area, said polysilicon layer having a number of hemispherical grains; forming a third insulating layer on the polysilicon layer; etching the polysilicon layer and the third insulating layer to form a pattern; etching the predetermined portions of the third insulating layer carrying the pattern, so as to form a first etching mask pattern constituted by the third insulating layer; subjecting the polysilicon layer to an etching of predetermined thickness using as mask the first mask pattern; depositing a fourth insulating layer over the entire surface of the semiconductor substrate; subjecting said fourth insulating layer to retrogravure so as to form a second etch mask pattern with the remaining portions of the fourth insulating layer; and subjecting the polysilicon layer to etching using as mask the second pattern of
masque de gravure.engraving mask.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le premier motif de masque de gravure présente une taille plus petite, d'une largeur prédéterminée, que la couche de polysilicium portant According to yet another characteristic of the invention, the first etching mask pattern has a smaller size, of a predetermined width, than the polysilicon layer carrying
le motif, le long de sa circonférence. the pattern, along its circumference.
Selon une autre caractéristique enfin de l'invention, le second motif de masque de gravure est formé entre les grains hémisphériques et sur les parois latérales de la couche de polysilicium portant According to another characteristic finally of the invention, the second etching mask pattern is formed between the hemispherical grains and on the sidewalls of the polysilicon layer carrying
le motif.the reason.
L'invention sera décrite en détails ci-après sur des formes préférées de réalisation en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels les mêmes parties sont repérées par les mêmes références et dans lesquels: la figure 1 représente une vue en plan d'une cellule de mémoire vive dynamique (DRAM) selon la présente invention; la figure 2 représente une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; les figures 3 A à 3 C représentent des exemples de schémas explicatifs d'un processus de fabrication de la structure de la figure 2; la figure 4 A est un schéma agrandi destiné à illustrer une forme de réalisation d'une partie arrondie 100 de la figure 3 B; les figures 4 B et 4 C sont des exemples de schémas explicatifs d'un processus de fabrication d'un condensateur de stockage dans le cas o des grains hémisphériques sont formés de façon continue comme indiqué à la figure 4 A; la figure 5 A est un schéma agrandi destiné à illustrer une autre forme de réalisation de la partie arrondie 100 de la figure 3 B; les figures 5 B et 5 C sont des exemples de schémas explicatifs d'un processus de fabrication d'un condensateur de stockage dans le cas o les grains hémisphériques sont séparés les uns des autres d'une distance telle que celle représentée à la figure 5 A; la figure 6 représente une vue en plan d'une autre forme de réalisation d'une cellule de mémoire DRAM selon la présente invention; la figure 7 représente une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 6; les figures 8 A à 8 Dreprésentent des exemples de schémas explicatifs d'un processus de fabrication de la structure de la figure 7; la figure 9 A est un schéma agrandi destiné à illustrer une forme de réalisation d'une partie arrondie 500 de la figure 8 C; les figures 9 B et 9 C sont des exemples de schémas explicatifs d'un processus de fabrication d'un condensateur de stockage dans le cas o des grains hémisphériques sont formés de façon continue comme indiqué à la figure 9 A; la figure 10 A est un schéma agrandi destiné à illustrer une autre forme de réalisation de la partie arrondie 500 de la figure 8 C; les figures l OB et 1 OC sont des exemples de schémas explicatifs d'un processus de fabrication d'un condensateur de stockage dans le cas o les grains hémisphériques sont séparés les uns des autres d'une distance telle que celle indiquée à la figure A les figures li A à 11 D représentent d'autres exemples de schémas explicatifs d'un processus de fabrication de la structure de la figure 7 i la figure 12 A est un schéma agrandi destiné à illustrer une partie arrondie telle que celle représentée à la figure 11 B; les figures 12 B à 12 I sont des exemples de schémas explicatifs d'un processus de fabrication d'un condensateur de stockage dans le cas o les grains hémisphériques sont séparés les uns des autres d'une distance telle que celle représentée à la figure 12 A; les figures 13 A à 13 F représentent d'autres exemples de schémas explicatifs d'un processus de fabrication d'un condensateur de stockage selon la présente invention; les figures 14 A à 14 H représentent d'autres exemples de schémas explicatifs d'un processus de fabrication d'un condensateur de stockage selon la présente invention; et la figure 15 est une vue en plan destinée à illustrer les motifs de gravure utilisés à la figure 14 C. En se référant aux figures 1 et 2, une couche d'oxyde polie 12 destinée à définir une zone de The invention will be described in detail below with respect to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings in which the same parts are identified by the same references and in which: Figure 1 shows a plan view of a dynamic random access memory (DRAM) cell according to the present invention; Figure 2 shows a sectional view along the line 2-2 of Figure 1; FIGS. 3A to 3C show examples of explanatory diagrams of a manufacturing process of the structure of FIG. 2; Fig. 4A is an enlarged diagram for illustrating an embodiment of a rounded portion 100 of Fig. 3B; FIGS. 4B and 4C are examples of explanatory diagrams of a manufacturing process of a storage capacitor in the case where hemispherical grains are formed continuously as shown in FIG. 4A; Fig. 5A is an enlarged diagram for illustrating another embodiment of the rounded portion 100 of Fig. 3B; FIGS. 5B and 5C are examples of explanatory diagrams of a production process of a storage capacitor in the case where the hemispherical grains are separated from each other by a distance such as that represented in FIG. AT; Fig. 6 is a plan view of another embodiment of a DRAM memory cell according to the present invention; Fig. 7 is a sectional view taken along the line 3-3 of Fig. 6; FIGS. 8A to 8B show examples of explanatory diagrams of a manufacturing process of the structure of FIG. 7; Fig. 9A is an enlarged diagram for illustrating an embodiment of a rounded portion 500 of Fig. 8C; FIGS. 9B and 9C are illustrative diagrams of a process for manufacturing a storage capacitor in the case where hemispherical grains are formed continuously as shown in FIG. 9A; Fig. 10A is an enlarged diagram for illustrating another embodiment of the rounded portion 500 of Fig. 8C; FIGS. 1 OB and 1 OC are examples of explanatory diagrams of a production process of a storage capacitor in the case where the hemispherical grains are separated from each other by a distance such as that indicated in FIG. FIGS. 11A to 11D show further examples of explanatory diagrams of a manufacturing process of the structure of FIG. 7; FIG. 12A is an enlarged diagram for illustrating a rounded portion such as that shown in FIG. 11 B; FIGS. 12B to 12I are examples of explanatory diagrams of a production process of a storage capacitor in the case where the hemispherical grains are separated from each other by a distance such as that represented in FIG. 12 AT; FIGS. 13A to 13F show other examples of explanatory diagrams of a manufacturing process of a storage capacitor according to the present invention; FIGS. 14A to 14H show other examples of explanatory diagrams of a manufacturing process of a storage capacitor according to the present invention; and FIG. 15 is a plan view for illustrating the etching patterns used in FIG. 14C. Referring to FIGS. 1 and 2, a polished oxide layer 12 for defining an area of
cellules de mémoire, est formée sur un substrat semi- memory cells, is formed on a semi-
conducteur 10 de type P Le substrat semi-conducteur peut être une zone de source de type P Un transistor de transfert comprenant une zone de source 16 de type N adjacente à la couche d'oxyde de champ 12, une zone de drain 20 de type N séparée de la zone de source 16 par une zone de passage 18 de type N, et une électrode de grille 24 disposée sur une couche d'oxyde de grille 22 par dessus la zone de passage 18 et au voisinage des zones de source et de drain 16 et , est formé dans une zone active 14 placée sur une surface principale du substrat semi- conducteur 10 P-type conductor 10 The semiconductor substrate may be a P-type source area A transfer transistor comprising an N-type source area 16 adjacent to the field oxide layer 12, a drain zone 20 of the type N separated from the source zone 16 by an N-type passage zone 18, and a gate electrode 24 disposed on a gate oxide layer 22 over the passage zone 18 and in the vicinity of the source and drain 16 and, is formed in an active zone 14 placed on a main surface of the semiconductor substrate 10
entourée par la couche d'oxyde de champ 12. surrounded by the field oxide layer 12.
L'électrode de grille 24 est branchée à une ligne de mots 26 Une ligne de mots 28 branchée à une électrode de grille d'un transistor de transfert formé dans une zone active adjacente, est formée sur la couche d'oxyde de champ 12 L'électrode de grille 24 est isolée de la ligne de mots 28 par une couche d'oxyde isolante 30 La couche d'oxyde isolante 30 comporte une ouverture 32 destinée à exposer une partie de la zone de source 16 Une première électrode d'une électrode de stockage 36 vient en contact avec la zone de source 16 dans une zone de contact de source 34, à travers l'ouverture 32, et définit la zone de condensateur de stockage 38 en s'étendant sur l'électrode de grille adjacente 24 et sur la ligne de The gate electrode 24 is connected to a word line 26 A word line 28 connected to a gate electrode of a transfer transistor formed in an adjacent active area is formed on the field oxide layer 12 L gate electrode 24 is isolated from word line 28 by an insulating oxide layer 30 Insulating oxide layer 30 includes an opening 32 for exposing a portion of source area 16 A first electrode of an electrode storage 36 comes into contact with the source area 16 in a source contact area 34, through the aperture 32, and defines the storage capacitor area 38 by extending over the adjacent gate electrode 24 and on the line of
mots 28.words 28.
Selon la caractéristique de la présente invention, la partie supérieure de l'électrode de stockage 36 comporte un certain nombre de microsaignées ou de microcylindres de manière à augmenter la zone de surface de l'électrode de According to the feature of the present invention, the upper portion of the storage electrode 36 has a number of microsisses or microcylinders so as to increase the surface area of the electrode of
stockage, comme cela sera décrit plus en détails ci- storage, as will be described in more detail below.
après Une couche diélectrique 40 est formée sur la surface de l'électrode de stockage 36 et une couche d'électrode de plaque 42 est formée sur la couche diélectrique 40 Par suite, le condensateur de stockage 44 comprend l'électrode de stockage 36, la couche diélectrique 40 et la couche d'électrode de plaque 42 Une couche de protection 46 est formée sur une seconde électrode de l'électrode de plaque 42 et sur une partie exposée de la couche d'oxyde isolante 30 La couche de protection 46 comporte une ouverture adjacente à la zone de drain 50 du transistor de transfert et destinée à exposer une zone Ne fortement A dielectric layer 40 is formed on the surface of the storage electrode 36 and a plate electrode layer 42 is formed on the dielectric layer 40. As a result, the storage capacitor 44 includes the storage electrode 36, the Dielectric layer 40 and plate electrode layer 42 A protective layer 46 is formed on a second electrode of the plate electrode 42 and an exposed portion of the insulating oxide layer 30. opening adjacent to the drain region 50 of the transfer transistor and intended to expose a zone Ne strongly
dopée 48 s'étendant sur la surface du substrat semi- doped 48 extending over the surface of the semiconductor substrate.
conducteur 10 Une ligne de bits 52 constituée d'un matériau conducteur vient en contact avec la zone N+ 48 à l'endroit d'une zone de contact 54 de la ligne de bits, à travers l'ouverture 50, et coupe les lignes de mots 26, 28 en s'étendant sur la couche de protection 46 sous la forme d'une bande Une seconde couche de protection (non décrite) est déposée sur la ligne de A bit line 52 made of a conductive material comes into contact with the N + area 48 at a contact area 54 of the bit line, through the aperture 50, and intersects the lines words 26, 28 extending over the protective layer 46 in the form of a strip A second protective layer (not described) is deposited on the line of
bits 52.bits 52.
Comme décrit ci-dessus, une cellule de mémoire DRAM selon la présente invention comporte un transistor et un condensateur Le condensateur est un condensateur empilé comportant une électrode de stockage munie de microsaignées multiples dans une zone de 0,4 x 1,2 pim 2 occupée par la zone de condensateur de stockage 38 Cependant, on remarquera que la présente invention ne se limite pas à l'expansion de la surface de l'électrode de stockage. En se référant aux figures 3 A à 3 C, 4 A à 4 C, et 5 A et 5 C, on décrira en détails un processus de fabrication de la cellule de mémoire DRAM selon l'invention Cependant, comme le fonctionnement de la cellule de mémoire DRAM est bien connu de la As described above, a DRAM memory cell according to the present invention comprises a transistor and a capacitor. The capacitor is a stacked capacitor having a storage electrode provided with multiple micro-bubbles in an area of 0.4 x 1.2 pim 2 occupied. However, it will be appreciated that the present invention is not limited to expanding the surface of the storage electrode. Referring to FIGS. 3A to 3C, 4A to 4C, and 5A and 5C, there will be described in detail a process for manufacturing the DRAM memory cell according to the invention. However, as the operation of the cell of DRAM memory is well known to the
technique, sa description détaillée ne sera pas technical description, its detailed description will not be
reprise. En se référant à la figure 3 A, celle-ci représente une paire de transistors de transfert formés sur le substrat semi-conducteur 10 Bien qu'il soit bien connu, le processus de fabrication des transistors sera décrit brièvement à titre de référence. Le substrat 10 est une source de type P présentant une concentration de 4 5 x 1016 atomes/cm 3 formée sur une puce de silicium de type P présentant une surface de cristal < 1, 0, O> et une concentration de 1 x 1015 atomes/cm 3 La couche d'oxyde de champ 12 de 3000 d'épaisseur 1 A = 10-10 m est formée sur une reprise. Referring to Figure 3A, this shows a pair of transfer transistors formed on the semiconductor substrate. Although it is well known, the fabrication process of the transistors will be described briefly for reference. Substrate 10 is a P-type source having a concentration of 45 x 1016 atoms / cm 3 formed on a P-type silicon chip having a crystal surface <1.0>, and a concentration of 1 x 1015 atoms. / cm 3 The field oxide layer 12 of 3000 of thickness 1 A = 10-10 m is formed on a
partie du substrat 10 pour définir la zone active 14. part of the substrate 10 to define the active zone 14.
Ensuite, la couche d'oxyde de grille 22 de 150 À d'épaisseur est formée sur le substrat semi-conducteur dans la zone active 14 par une oxydation de 02 à sec classique, et une couche de polysilicium dopé au phosphore est déposée sur le substrat semi-conducteur pour former l'électrode de grille 24 Après le dépôt du polysilicium, l'électrode de grille 24 ou ligne de mots 26, et la ligne de mots 28 sont dessinées par une photogravure classique Selon le processus de formation du dessin, la couche d'oxyde de grille se trouvant ailleurs que dans la partie inférieure de l'électrode de grille 24 et des lignes de mots 26, 28, est retirée pour exposer le substrat placé dans la zone active 14 Ensuite, une dose de 1,6 x 1013 ions/cm d'ions phosphore est implantée sous 60 Ke V pour former les zones de source et de drain 16, 20 Après l'implantation des ions phosphore, une couche isolante 30 de Si O 2 de 2700 t d'épaisseur est déposée uniformément par dépôt de vapeur chimique basse pression à environ 8200 C pour isoler l'électrode de grille 24, les lignes de mots 26, 28 et les zones Then, the 150 A thick gate oxide layer 22 is formed on the semiconductor substrate in the active area 14 by conventional dry O 2 oxidation, and a phosphorus doped polysilicon layer is deposited on the semiconductor substrate for forming the gate electrode 24 After the deposition of the polysilicon, the gate electrode 24 or word line 26, and the word line 28 are drawn by conventional photoengraving. According to the drawing formation process, the gate oxide layer located elsewhere than in the lower part of the gate electrode 24 and word lines 26, 28, is removed to expose the substrate placed in the active zone 14. Then, a dose of 1, 6 x 1013 ions / cm of phosphorus ion is implanted under 60 Ke V to form the source and drain zones 16, 20 After the implantation of the phosphorus ions, an insulating layer 30 of SiO 2 of 2700 t thick is deposited uniformly by chemical vapor deposition low pressure at about 8200 C to isolate the gate electrode 24, the word lines 26, 28 and the zones
de source et de drain à implantation d'ions 18, 20. source and ion-implanted drain 18, 20.
En se référant à la figure 3 B, après formation de la couche d'oxyde isolante 30, l'ouverture 32 destinée à exposer une partie de la surface de la zone de source 16, est formée à travers la couche d'oxyde isolante 30 par le procédé de photogravure classique Après avoir retiré le produit photorésistant utilisé pour former l'ouverture 32, une couche de polysilicium 56 de 2500 d'épaisseur comportant un certain nombre de grains hémisphériques sur sa surface est formée sur le substrat en contact avec la zone de contact de source 34 à travers l'ouverture 32 Le polysilicium présentant une telle structure de surface peut être déposé par dépôt de vapeur chimique basse pression en utilisant du Si H 4 ( 20 %) additionné d'hélium à 5500 C sous une pression atmosphérique de 1 bar (voir IEEE Trans, on Electron Devices, Vol ED-36, No 2, pages 351-353, 1989, ou SSDM, pages 873-876, 1990) En variante, on peut fabriquer la couche de polysilicium 56 en déposant une couche de polysilicium d'environ 1 oo O d'épaisseur dans des conditions de température classiques (supérieures à 600 'C) pour déposer le polysilicium, puis en formant ensuite, sur la surface de polysilicium, une couche de polysilicium d'environ 1500 d'épaisseur comportant un certain nombre de grains hémisphériques sur sa surface Il est préférable que le diamètre ou la hauteur des grains hémisphériques soit d'environ 0,07 à 0,15 micromètres (PM). Après formation de la couche de polysilicium 56, on implante une dose d'ions arsenic de 3 x 1015 ions/cm 2sous 100 Ke V pour doper la couche de polysilicium 56 Bien qu'on puisse doper la couche de polysilicium 56 par des impuretés de phosphore, il est cependant préférable d'effectuer le dopage par des impuretés d'arsenic de manière à former une bonne structure de microsaignées sur la souche de polysilicium 56 On dépose ensuite une couche de masque 58 de Si O 2 de 300 d'épaisseur sur la couche de polysilicium dopé 56, par un dépôt de vapeur chimique classique On peut utiliser une substance diélectrique à permittivité élevée telle que Si 3 N 4 ou T 2 a 05 pour la couche de masque 58 Cependant, compte tenu du processus de gravure servant à former les microsaignées, il est préférable d'utiliser une substance diélectrique présentant une sélectivité Referring to Fig. 3B, after forming the insulating oxide layer 30, the aperture 32 for exposing a portion of the surface of the source area 16 is formed through the insulating oxide layer 30 by the conventional photoengraving method After removing the photoresist used to form the aperture 32, a layer of polysilicon 56 having a thickness of 2500 having a number of hemispherical grains on its surface is formed on the substrate in contact with the area Source contact 34 through opening 32 Polysilicon having such a surface structure can be deposited by low pressure chemical vapor deposition using Si H 4 (20%) supplemented with helium at 5500 C under atmospheric pressure. 1 bar (see IEEE Trans, on Electron Devices, Vol. ED-36, No. 2, pages 351-353, 1989, or SSDM, pages 873-876, 1990) Alternatively, the polysilicon layer 56 can be made by depositing a diaper of polysilicon about 1 oo o thick in conventional temperature conditions (greater than 600 ° C) to deposit the polysilicon, and then forming on the polysilicon surface, a polysilicon layer of about 1500 d thickness having a number of hemispherical grains on its surface It is preferred that the diameter or height of the hemispherical grains be from about 0.07 to 0.15 micrometers (PM). After formation of the polysilicon layer 56, an arsenic ion dose of 3 × 10 15 ions / cm 2 is implanted in 100 Ke V to dope the polysilicon layer 56 Although the polysilicon layer 56 can be doped with impurities of phosphorus, it is however preferable to carry out the doping with arsenic impurities so as to form a good microsonde structure on the polysilicon strain 56 A SiO 2 mask layer 58 of thickness 300 is then deposited on the doped polysilicon layer 56, by a conventional chemical vapor deposition A high permittivity dielectric substance such as Si 3 N 4 or T 2 to 05 can be used for the mask layer 58 However, in view of the etching process used to to form the microsaignées, it is preferable to use a dielectric substance having a selectivity
élevée de la substance polysilicium/diélectrique. high polysilicon / dielectric substance.
Après dépôt de la couche de masque 58, on effectue un processus de dessin du motif voulu pour définir la zone de condensateur de stockage 38, cette opération étant effectuée par le processus de photogravure classique Par suite, on forme ainsi la couche de polysilicium dessinée 56 comportant les microsaignées telles que celles indiquées à la figure 3 B, et la After deposition of the mask layer 58, a patterning process of the desired pattern is carried out to define the storage capacitor zone 38, this operation being performed by the conventional photogravure process. As a result, the drawn polysilicon layer 56 is formed. microsunes such as those shown in Figure 3B, and the
couche de masque dessinée 58 de Si O 2. comic mask layer 58 of Si O 2.
On décrira en détails ci-après, en se référant aux figures 4 A-4 C et 5 A-5 C, un processus de gravure destiné à former les microsaignées selon la présente invention Les figures 4 A et 5 A sont des schémas agrandis destinés à illustrer différentes formes de réalisation d'une partie arrondie 100 décrite respectivement à la figure 3 B. La figure 5 A représente la disposition des grains dans le cas o la distance S entre les grains hémisphériques est supérieure au double de l'épaisseur X de la couche de masque 58 de Si O 2 (c'est à dire Sk 2 X), et la figure 4 A représente la disposition des In the following, with reference to FIGS. 4A-4C and 5A-5C, an etching process for forming microsubes according to the present invention will be described in detail. FIGS. 4A and 5A are enlarged diagrams for to illustrate different embodiments of a rounded portion 100 described respectively in Figure 3 B. Figure 5 A shows the arrangement of the grains in the case where the distance S between the hemispherical grains is greater than twice the thickness X of the mask layer 58 of Si O 2 (ie Sk 2 X), and FIG. 4 A represents the arrangement of
grains dans le cas o la distance S est nulle. grains in the case where the distance S is zero.
En pratique, si la couche de polysilicium 56 est déposée par dépôt de vapeur chimique basse pression dans une plage de températures à l'intérieur de laquelle la couche de polysilicium 56 passe de l'état non-cristalloide à l'état cristalloïde, la distance S entre les grains devient un mélange des états correspondant au cas S= O et au cas S> 2 X Ainsi, on remarquera qu'on peut obtenir en même temps les dispositions de grains représentées aux figures 4 A et In practice, if the polysilicon layer 56 is deposited by low-pressure chemical vapor deposition in a temperature range within which the polysilicon layer 56 passes from the non-crystalloid state to the crystalloid state, the distance S between the grains becomes a mixture of the states corresponding to the case S = O and the case S> 2 X Thus, it will be noted that it is possible to obtain at the same time the grain arrangements represented in FIGS.
5 A.5 A.
En se référant à la figure 4 A, on met en oeuvre un processus de rétrogravure de Si O 2 utilisé pour former une paroi latérale servant dans le MOSFET LDD (MOSFET à Drain Légèrement Dopé), sur la couche d'oxyde de polysilicium 58, de manière à stopper la gravure à l'épaisseur X (= 300 ) Lorsqu'on dépose la couche 58 de Si O 2, comme cette couche de Si O 2 est déposée sous une plus grande épaisseur dans les creux entre les grains de polysilicium, le résultat du processus de rétrogravure est tel que le masque de gravure 62 subsiste et que les parties supérieures 66 des grain sont exposées comme indiqué à la figure 4 B. Ensuite, on effectue une gravure anisoptrope dont la sélectivité du polysilicium/Si O 2 est de 40, de manière à former des rainures de 0,2 pm d'épaisseur Une telle gravure est effectuée en utilisant le Modèle No "Arc en ciel 4400 " de LAM Co à une puissance de 200 watts sous une pression atmosphérique de 350 millibar, avec utilisation d'un mélange gazeux de HBR (hydro-bromure) : C 12 = 40 SCCM: 120 SCCM Par suite, des rainures en forme de -l,à parois intermédiaires cylindriques sont formées dans le polysilicium comme indiqué à la figure 4 C, et des parties hémisphériques 64 correspondant aux grains exposés 66 sont formées dans les surfaces de fond des rainures, ce qui permet ainsi d'augmenter encore la zone de surface de l'électrode de stockage 36 Après formation de ces microsaignées, on forme une couche de Si O 3 N 4 d'environ 70 d'épaisseur sur la surface de l'électrode de stockage par le procédé de dépôt de vapeur chimique classique, et l'on dépose une couche diélectrique 40 de structure N-O (ou de structure O-N-O si l'on y ajoute une couche de Si O 2 naturellement oxydée) d'environ 20 d'épaisseur de Si O 2 obtenue par oxydation à chaud de la surface de la couche de Si 3 N 4 Ensuite, une couche de polysilicium dopé est formée sur la couche diélectrique 40 par la technique classique et la couche de polysilicium dopé est dessinée par la technique de photogravure Referring to FIG. 4A, an Si O 2 retrogravure process used to form a side wall for LDD MOSFET (MOSFET with Slightly Doped Drain) is used on the polysilicon oxide layer 58, in order to stop the etching at the thickness X (= 300) When depositing the layer 58 of Si O 2, as this layer of Si O 2 is deposited in a greater thickness in the recesses between the polysilicon grains, the result of the retrogravure process is such that the etching mask 62 remains and the upper portions 66 of the grains are exposed as indicated in FIG. 4 B. Next, anisoptropic etching is carried out, the selectivity of the polysilicon / SiO 2 being of 40, so as to form 0.2 μm thick grooves Such etching is performed using LAM Co Model No "Rainbow 4400" at a power of 200 watts at an atmospheric pressure of 350 millibar, with use of a gaseous mixture of HBR (hydro-bromide): C 12 = 40 SCCM: 120 SCCM As a result, cylindrical intermediate-l-shaped grooves are formed in the polysilicon as shown in FIG. 4C, and hemispherical portions 64 corresponding to the exposed grains 66 are formed in the bottom surfaces of the grooves, which thus further increases the surface area of the storage electrode 36 After formation of these microsaignées, a layer of Si O 3 N is formed 4 about 70 thick on the surface of the storage electrode by the conventional chemical vapor deposition method, and a dielectric layer 40 of structure NO (or structure ONO is deposited if it is added a layer of SiO 2 naturally oxidized) of about 20 Si O 2 thickness obtained by hot oxidation of the surface of the Si 3 N 4 layer. Next, a doped polysilicon layer is formed on the dielectric layer 40 by the classical technique and the layer of doped polysilicon is drawn by the technique of photoengraving
classique pour former l'électrode de plaque 42. conventional for forming the plate electrode 42.
Dans le cas des figures 5 A à 5 C, après une rétrogravure de la couche de masque 58, on forme une couche de masque de gravure 62 sur les parois latérales des grains 60 respectifs, comme indiqué à la figure 5 B, et l'on expose les parties supérieures 66 des grains 60 et les parties de surface 68 de la couche de polysilicium 56 disposées entre les grains On effectue ensuite une gravure de classe inférieure au micron, ce qui permet ainsi de former l'électrode de stockage 36 à microcylindres multiples 70, comme indiqué à la figure 5 C Dans ce cas également, les parties hémisphériques 64 qui correspondent à la forme des parties supérieures exposées 66, sont formées dans la surface de fond des cylindres 70 Cependant, les surfaces de fond 80 de l'extérieur des microcylindres 70 sont gravées plus profondément que les parties hémisphériques 64 Par suite, la fabrication des microsaignées ou des microcylindres peut être effectuée par le processus de gravure à auto-alignement, sans utiliser le produit photorésistant, ce qui simplifie ainsi le processus de fabrication. Dans le cas o la structure de la figure 4 A et la structure de la figure 5 A sont mélangées, on peut obtenir un certain nombre de microcylindres et des pôles comportant un certain nombre de In the case of FIGS. 5A to 5C, after retrogravure of the mask layer 58, an etching mask layer 62 is formed on the sidewalls of the respective grains 60, as shown in FIG. 5B, and the upper portions 66 of the grains 60 and the surface portions 68 of the polysilicon layer 56 disposed between the grains are exposed. Sub-micron etching is then carried out, thereby forming the microcylinder storage electrode 36. In this case also, the hemispherical portions 64 which correspond to the shape of the exposed upper portions 66, are formed in the bottom surface of the cylinders 70. However, the bottom surfaces 80 of the Microcylinders 70 are etched deeper than the hemispherical portions 64. As a result, the manufacture of the micro-coils or microcylinders can be carried out by the self-etching process. without using the photoresist, which simplifies the manufacturing process. In the case where the structure of FIG. 4A and the structure of FIG. 5A are mixed, it is possible to obtain a certain number of microcylinders and poles comprising a certain number of
microsaignées, après la gravure anisotrope. microsuned, after anisotropic etching.
Ensuite, la couche diélectrique 40 de structure N-O ou de structure O-N-O, et l'électrode de plaque 42, sont formées sur la surface de l'électrode Then, the dielectric layer 40 of structure N-O or structure O-N-O, and the plate electrode 42, are formed on the surface of the electrode
de stockage 36 selon un processus prédéterminé. storage 36 according to a predetermined process.
On a décrit le processus de fabrication du condensateur empilé dans lequel la couche de masque de gravure 62 de Si O 2 est disposée sur la surface supérieure de l'électrode de stockage 36 Cependant, comme la couche de masque de gravure 62 ne peut jouer le rôle de la couche diélectrique, il est préférable de retirer la couche de masque de gravure 62 Cette couche de masque de gravure 62 de Si O 2 peut être retirée dans une solution de HF étendue, après le The fabrication process of the stacked capacitor in which the SiO 2 etching mask layer 62 is disposed on the upper surface of the storage electrode 36 has been described. However, since the etch mask layer 62 can not play the As a function of the dielectric layer, it is preferable to remove the etch mask layer 62. This etch mask layer 62 of SiO 2 may be removed in an extended HF solution after
processus de gravure anisotrope.anisotropic etching process.
En général, après la gravure anisotrope, des bords coupants subsistent dans les parties de bords gravées Des bords coupants peuvent également être formés autour d'autres parties que les parties de bords attaquées par la gravure anisotrope L'existence de ces bords coupants empêche une formation fiable de la couche diélectrique mince 40 recouvrant l'électrode de stockage 36, et provoque en outre une diminution de In general, after the anisotropic etching, sharp edges remain in the engraved edge portions. Cutting edges may also be formed around other parts than the edge portions etched by the anisotropic etching. The existence of these cutting edges prevents formation. the thin dielectric layer 40 covering the storage electrode 36, and furthermore causes a decrease in
la tension de claquage du condensateur de stockage. the breakdown voltage of the storage capacitor.
On peut mettre en oeuvre un processus pour arrondir les bords coupants avant de former la couche diélectrique 40 et après avoir retiré la couche de masque de gravure 62 (dans le cas d'un condensateur empilé sans la couche de masque de gravure 62) On forme une couche de Si O 2 d'environ 10 d'épaisseur sur l'électrode de stockage 36 en plongeant le substrat dans une solution constituée d'un mélange de HCL:H 202:H 20 = 1:1:6, à une température de 600 C à 800 C On retire ensuite les bords coupants en éliminant, par la solution de HF étendue, la couche d'oxyde formée pendant le processus d'oxydation chimique. La forme de réalisation selon la présente invention forme une couche de polysilicium 56 de 2500 d'épaisseur comportant les grains hémisphériques, et A process can be used to round the cutting edges before forming the dielectric layer 40 and after removing the etch mask layer 62 (in the case of a stacked capacitor without the etch mask layer 62). an Si O 2 layer approximately 10 thick on the storage electrode 36 by immersing the substrate in a solution consisting of a mixture of HCL: H 202: H 20 = 1: 1: 6, at a temperature of 600 C to 800 C The cutting edges are then removed by removing, by the extended HF solution, the oxide layer formed during the chemical oxidation process. The embodiment according to the present invention forms a 2,500-thick layer of polysilicon 56 having the hemispherical grains, and
grave les rainures à la profondeur de 2000 . engraves the grooves at the depth of 2000.
Cependant, on remarquera que la présente invention n'est pas limitée à ces valeurs numériques En augmentant l'épaisseur de la couche de polysilicium 56 et en gravant plus profondément les saignées suivant la sélectivité de la substance de polysilicium/diélectrique, on peut augmenter encore la However, it should be noted that the present invention is not limited to these numerical values. By increasing the thickness of the polysilicon layer 56 and by etching the grooves more deeply according to the selectivity of the polysilicon / dielectric substance, it is possible to increase the
zone de surface de l'électrode de stockage 36. surface area of the storage electrode 36.
En se référant de nouveau à la figure 3 C, celle-ci représente la plaque d'électrode 42 décrite ci-dessus Le processus suivant est un processus de reprise de coulée pour déposer la couche de protection Referring again to FIG. 3C, this represents the electrode plate 42 described above. The following process is a casting resumption process for depositing the protective layer
telle qu'une couche de VBPS (Verre au Boro-Phospho- such as a layer of VBPS (Boro-Phospho-
Silicate) ou de VPS sur le substrat 10 de manière à aplatir le dispositif Ensuite, l'ouverture 50 est formée par la technique classique comme indiqué à la figure 2, et une zone N+ 48 est formée à travers l'ouverture 50 Enfin, la ligne de bits 52 en Silicate) or VPS on the substrate 10 so as to flatten the device Next, the aperture 50 is formed by the conventional technique as shown in FIG. 2, and an N + area 48 is formed through the aperture 50. bit line 52 in
aluminium est formée en contact avec la zone N+ 48. aluminum is formed in contact with the zone N + 48.
Dans la forme de réalisation selon la présente invention, la ligne de bits 52 vient s'étendre sur le transistor de transfert et sur le condensateur empilé 44, tandis que l'électrode de In the embodiment according to the present invention, the bit line 52 extends over the transfer transistor and the stacked capacitor 44, while the
grille du transistor de transfert est en polysilicium. gate of the transfer transistor is polysilicon.
Cependant, on remarquera que la présente invention n'est pas limitée à une telle structure De plus, le polysilicium formant la première électrode peut être However, it will be appreciated that the present invention is not limited to such a structure. Furthermore, the polysilicon forming the first electrode can be
remplacé par du silicium recristallisé. replaced by recrystallized silicon.
On peut en outre utiliser la présente invention pour former une rainure dans un substrat semi-conducteur puis pour former ensuite un It is also possible to use the present invention to form a groove in a semiconductor substrate and then to form a
condensateur empilé dans la rainure. condenser stacked in the groove.
De plus, si l'on a besoin d'un condensateur de stockage à capacité de stockage élevée, dans une surface limitée sur un substrat isolé, on peut réaliser le condensateur en formant une électrode de stockage à microsaignées multiples sur le substrat In addition, if a storage capacitor with a high storage capacity is required in a limited area on an insulated substrate, the capacitor can be made by forming a multiple microsonde storage electrode on the substrate.
isolé, en formant une couche diélectrique sur celui- isolated, forming a dielectric layer on this
ci, puis en formant enfin une électrode de plaque sur ci and then finally forming a plate electrode on
la couche diélectrique.the dielectric layer.
On a décrit, sur des exemples, la structure de l'électrode de stockage et le processus de Examples have been described of the storage electrode structure and the process of
fabrication de celle-ci selon la présente invention. manufacture thereof according to the present invention.
Cependant, on peut obtenir des formes de réalisation différentes sans sortir du cadre de la présente invention On se référera ci- après à différentes formes de réalisation possibles de la présente invention. However, different embodiments can be obtained without departing from the scope of the present invention. Reference will now be made to various possible embodiments of the present invention.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
En se référant aux figures 6 et 7, celles-ci représentent une autre forme de réalisation d'une cellule de mémoire DRAM selon la présente invention, dans laquelle une couche d'oxyde de champ 12 destinée à définir la zone de cellule de mémoire, est formée sur un substrat semi-conducteur 10 de type P Le substrat semi-conducteur 10 peut être une zone de source de type P Un transistor de transfert comprenant une zone de source 16 de type N adjacente à la couche d'oxyde de champ 12, une zone de drain 20 de type N séparée de la zone de source 16 par une zone 18 de passage N, une couche d'oxyde de grille 22 formée sur la zone de passage 18, et une électrode de grille 24 disposée sur la couche d'oxyde de grille 22 au voisinage des zones de source et de drain 16 et 20, est formé dans une zone active 14 placée sur une surface principale du substrat semi-conducteur 10 et Referring to FIGS. 6 and 7, these represent another embodiment of a DRAM memory cell according to the present invention, in which a field oxide layer 12 for defining the memory cell area, is formed on a P-type semiconductor substrate 10. The semiconductor substrate 10 may be a P-type source area A transfer transistor comprising an N-type source area 16 adjacent to the field oxide layer 12 , an N-type drain zone 20 separated from the source zone 16 by a passage zone 18 N, a gate oxide layer 22 formed on the passage zone 18, and a gate electrode 24 disposed on the layer gate oxide 22 in the vicinity of the source and drain regions 16 and 20 is formed in an active zone 14 placed on a main surface of the semiconductor substrate 10 and
entourée par la couche d'oxyde de champ 12. surrounded by the field oxide layer 12.
L'électrode de grille 24 est branchée à une ligne de mots 26 Une ligne de mots 28 branchée à une électrode de grille d'un transistor de transfert formé dans une zone active adjacente, est formée sur la couche d'oxyde de champ 12 L'électrode de grille 24 est isolée de la ligne de mots 28 par une première couche isolante 30 La première couche isolante 30 comporte une ouverture 135 à travers laquelle la zone de drain du transistor de transfert vient en contact avec une ligne de bits 150 Une ouverture 125 est formée dans la première couche isolante 30 et dans une seconde couche isolante 190 recouvrant la ligne de bits 150 La surface de la seconde couche isolante 190 est aplatie Une électrode de stockage 200 vient en contact avec la zone de source 16 dans une zone de contact de source 18, à travers l'ouverture 125, et définit la zone de condensateur de stockage s'étendant sur l'électrode de grille adjacente 24 et sur la ligné The gate electrode 24 is connected to a word line 26 A word line 28 connected to a gate electrode of a transfer transistor formed in an adjacent active area is formed on the field oxide layer 12 L gate electrode 24 is isolated from the word line 28 by a first insulating layer 30 The first insulating layer 30 includes an opening 135 through which the drain region of the transfer transistor comes into contact with a bit line 150 An opening 125 is formed in the first insulating layer 30 and in a second insulating layer 190 covering the bit line 150 The surface of the second insulating layer 190 is flattened A storage electrode 200 comes into contact with the source area 16 in a source contact 18, through the aperture 125, and defines the storage capacitor zone extending over the adjacent gate electrode 24 and the line
de mots 28.of words 28.
Selon la caractéristique de la présente invention, une partie supérieure de l'électrode de stockage 200 comporte un certain nombre de microsaignées ou de microcylindres de manière à augmenter la zone de surface de cette électrode de According to the feature of the present invention, an upper portion of the storage electrode 200 has a number of microsisses or microcylinders so as to increase the surface area of this electrode.
stockage, comme cela sera décrit plus en détails ci- storage, as will be described in more detail below.
après Une couche diélectrique 40 est formée sur la surface de l'électrode de stockage 200 et une couche d'électrode de plaque 400 est formée sur la couche diélectrique 40 Une telle cellule de mémoire DRAM constitue une application d'une structure DASH (cellule de condensateur empilé diagonalement actif à noeud de stockage fortement empilé) dans laquelle une ligne de bits est formée au- dessous du condensateur de stockage La structure DASH est très bien décrite dans le IEDM 1988, pages 596-599 Dans une cellule de mémoire DRAM comportant la structure DASH, comme on peut concevoir une expansion du condensateur de stockage dans la direction horizontale sans limitation de la règle de conception de la ligne de bits, on peut facilement augmenter la capacité de stockage du condensateur par un processus simple, comparativement au cas d'une cellule de mémoire DRAM dans laquelle le condensateur de stockage est formé au-dessous de la ligne de bits On remarquera donc qu'on peut dilater très largement l'électrode de stockage 200 définissant la zone de condensateur de stockage, tant que cette électrode ne vient pas en contact avec l'électrode de A dielectric layer 40 is formed on the surface of the storage electrode 200 and a plate electrode layer 400 is formed on the dielectric layer 40. Such a DRAM memory cell is an application of a DASH structure diagonally active stack capacitor with strongly stacked storage node) in which a bit line is formed below the storage capacitor The DASH structure is very well described in the MEI 1988, pages 596-599 In a DRAM memory cell having the DASH structure, as one can conceive an expansion of the storage capacitor in the horizontal direction without limitation of the rule of the bit line design, one can easily increase the storage capacity of the capacitor by a simple process, compared to the case of a DRAM memory cell in which the storage capacitor is formed below the bit line. it very largely the storage electrode 200 defining the storage capacitor zone, as long as this electrode does not come into contact with the electrode of storage
stockage d'un condensateur de stockage voisin. storage of a neighboring storage capacitor.
On se référera maintenant aux figures 8 A à 8 D, 9 A à 9 C et 10 A à 10 C pour décrire un processus de fabrication de la cellule de mémoire DRAM de la figure 7. En se référant à la figure 8 A, on décrit un processus de fabrication d'une paire de transistors de transfert et de la ligne de bits 150 Le processus, avant la formation de la ligne de bits 150, est le même que le processus décrit en se référant à la figure 3 A Comme la ligne de bits 150 est formée sur la première couche isolante 30, il est préférable d'aplatir la surface de cette première couche isolante en utilisant un processus de reprise de coulée tel que le processus à VBPS Ensuite, une partie de la première couche isolante 30 formée sur la zone de drain 30 est retirée par le processus de photogravure classique de manière à former l'ouverture 135 à travers laquelle la zone de drain 20 du transistor de transfert est branchée à la ligne de bits 150 en Reference will now be made to FIGS. 8A to 8D, 9A to 9C and 10A to 10C to describe a manufacturing process of the DRAM memory cell of FIG. 7. Referring to FIG. discloses a process for manufacturing a pair of transfer transistors and the bit line 150. The process, before the formation of the bit line 150, is the same as the process described with reference to FIG. bit line 150 is formed on the first insulating layer 30, it is preferable to flatten the surface of this first insulating layer using a resumption of casting process such as the VBPS process. Then, a part of the first insulating layer 30 formed on the drain zone 30 is removed by the conventional photoengraving process so as to form the opening 135 through which the drain region 20 of the transfer transistor is connected to the bit line 150 in
aluminium.aluminum.
En se référant à la figure 8 B, après formation de la ligne de bits 150, une seconde couche isolante 190 de VBPS ou de VPS est déposée avec une épaisseur d'environ 5000 sur le substrat, puis réétalée pour aplatir la surface La seconde couche isolante 190 est généralement constituée par un oxyde de silicium ou par des couches empilées d'oxyde de silicium et de nitrure de silicium Dans les deux cas, le processus d'aplatissement de surface doit être effectué après le dépôt de la seconde couche isolante En variante, le processus d'aplatissement peut être effectué en déposant une couche d'oxyde de silicium sur le substrat, en déposant sur celui-ci des particules de produit résistant, puis en le gravant avec un taux de gravure contrôlé des particules de Referring to FIG. 8B, after forming the bit line 150, a second insulating layer 190 of VBPS or VPS is deposited with a thickness of about 5000 on the substrate, then respreaded to flatten the surface. The second layer insulator 190 is generally constituted by a silicon oxide or by stacked layers of silicon oxide and silicon nitride. In both cases, the surface flattening process must be carried out after the deposition of the second insulating layer. , the flattening process can be carried out by depositing a layer of silicon oxide on the substrate, depositing thereon particles of resistant product, and then etching it with a controlled etching rate of the particles of
produit résistant et de la couche d'oxyde de silicium. resistant product and silicon oxide layer.
En se référant à la figure 8 C, lorsque la formation et l'aplatissement de la seconde couche isolante 190 sont terminés, l'ouverture 125 destinée à exposer une partie de la surface de la zone de source 16 est formée à travers la seconde couche isolante 190 et la première couche isolante 30 par le processus de photogravure classique Après qu'on ait retiré le produit photorésistant utilisé pour former l'ouverture 125, la couche de polysilicium 56 de 2500 d'épaisseur comportant des grains hémisphériques sur sa surface, est formée sur la seconde couche isolante 190 de manière à venir en contact avec la surface de la zone de source 16, comme décrit en se référant à la figure 3 B Après la formation de la couche de polysilicium 56, on effectue l'implantation d'ions arsenic pour doper la couche de polysilicium, comme décrit à la figure 3 B Ensuite, on dépose une couche de masque 250 de Si O 2 sur la couche de polysilicium dopé 56, avec une épaisseur d'environ 300 à 500 par le processus de dépôt de vapeur chimique classique On peut utiliser pour la couche de masque 58 une substance diélectrique à permittivité élevée telle que Si 3 N 4 ou Ta 205 Cependant, compte tenu du processus de gravure destiné à former les microsaignées, il est préférable d'utiliser une substance diélectrique présentant une sélectivité élevée de la substance de polysilicium/diélectrique Après le dépôt de la couche de masque 250, on effectue un processus de dessin du motif voulu pour définir la zone de condensateur de Referring to FIG. 8C, as the formation and flattening of the second insulating layer 190 is completed, the aperture 125 for exposing a portion of the surface of the source area 16 is formed through the second layer insulating 190 and the first insulating layer 30 by the conventional photoengraving process After removing the photoresist used to form the aperture 125, the 2,500-thick polysilicon layer 56 having hemispherical grains on its surface, is formed on the second insulating layer 190 so as to come into contact with the surface of the source zone 16, as described with reference to FIG. 3B. After the formation of the polysilicon layer 56, the implantation of the arsenic ions for doping the polysilicon layer, as described in FIG. 3B. Then, a mask layer 250 of Si O 2 is deposited on the doped polysilicon layer 56, with a thickness of approximately 300 μm. at 500 by the conventional chemical vapor deposition process A high permittivity dielectric substance such as Si 3 N 4 or Ta 205 can be used for the mask layer 58. However, in view of the etching process for forming the microsoluées, It is preferable to use a dielectric substance having a high selectivity of the polysilicon / dielectric substance. After the deposition of the mask layer 250, a patterning process of the desired pattern is carried out to define the capacitor zone of the
stockage par le processus de photogravure classique. storage by the process of conventional photoengraving.
On décrira en détails ci-après un processus de formation des microsaignées selon la présente invention, en se référant aux figures 9 A et 10 A qui sont des schémas agrandis destinés à illustrer différentes formes de réalisation d'une partie arrondie 500 décrite respectivement à la figure 8 C La figure 10 A représente la disposition des grains dans le cas o la distance S entre les grains hémisphériques est supérieure au double de l'épaisseur X de la couche de masque 250 de Si O 2 (c'est à dire Sk 2 X), et la figure 9 A représente la disposition des A microsuction formation process according to the present invention will be described in detail below with reference to Figs. 9A and 10A, which are enlarged diagrams for illustrating different embodiments of a rounded portion 500 described respectively in FIG. FIG. 10A shows the arrangement of the grains in the case where the distance S between the hemispherical grains is greater than twice the thickness X of the mask layer 250 of SiO 2 (that is to say Sk 2 X), and Figure 9 A represents the arrangement of
grains dans le cas o la distance S est nulle. grains in the case where the distance S is zero.
En se référant à la figure 9 A, on effectue un processus de rétrogravure de Si O 2 utilisé pour former une paroi latérale servant à la fabrication d'un MOSFET LDD classique (MOSFET à Drain Légèrement Dopé), sur la couche d'oxyde de polysilicium 250, de manière à stopper la gravure à l'épaisseur X (= 300 à 500 k) de la couche 250 de Si O 2 Ce processus est le même que le processus de la figure 4 B Lorsqu'on dépose la couche 250 de Si O 2, comme cette couche de Si O 2 est déposée sous une plus grande épaisseur dans les creux entre les grains de polysilicium 221, le résultat du processus de rétrogravure est tel que le masque de gravure 251 subsiste dans les creux et que les parties supérieures 222 des grains 221 sont exposées. En se référant maintenant à la figure 9 B, on effectue une gravure anisotrope dont la sélectivité du polysilicium/Si O 2 est de 40, pour éliminer complètement la couche de polysilicium 56 de 2500 d'épaisseur de manière à exposer la seconde couche Referring to FIG. 9A, an Si O 2 retrogravure process is used to form a sidewall for the fabrication of a conventional LDD MOSFET (Light Doped Drain MOSFET) on the SiO 2 oxide layer. polysilicon 250, so as to stop the etching at the thickness X (= 300 to 500 k) of the SiO 2 layer 250. This process is the same as the process of FIG. 4B. If O 2, as this layer of Si O 2 is deposited in a greater thickness in the recesses between the polysilicon grains 221, the result of the retrogravure process is such that the etching mask 251 remains in the recesses and that the parts upper 222 grains 221 are exposed. Referring now to FIG. 9B, anisotropic etching is carried out, the selectivity of the polysilicon / SiO 2 being 40, in order to completely eliminate the layer of polysilicon 56 of 2500 of thickness so as to expose the second layer.
isolante 190 ailleurs que dans la partie située au- insulation 190 other than in the part situated
dessous du masque de gravure 251 Une telle gravure est effectuée en utilisant le Modèle No "Arc en ciel 4400 " de LAM Co, à une puissance de 200 watts et sous une pression atmosphérique de 350 millibars, avec This etching is performed using LAM Co Model No "Rainbow 4400", at a power of 200 watts and at an atmospheric pressure of 350 millibars, with
utilisation d'un mélange de gaz de HBR (hydro- use of a mixture of HBR gas (hydro-
bromure):c 12 = 40 SCCM:120 SCCM Par suite, on forme les microsaignées 230 présentant une structure en forme de trou de vis et passant à travers la couche de polysilicium 56 On remarquera que cette forme de réalisation estdifférente du processus de la figure 4 C en ce que la profondeur des rainures de la figure 4 C est de 0,2 micromètre tandis que la profondeur des bromide): c 12 = 40 SCCM: 120 SCCM As a result, the microsunes 230 having a screw hole structure and passing through the polysilicon layer 56 are formed. It will be appreciated that this embodiment is different from the process of FIG. 4 C in that the depth of the grooves of FIG. 4C is 0.2 micrometers while the depth of the
trous de cette forme de réalisation est de 2500 . holes of this embodiment is 2500.
Après avoir formé les microsaignées en forme de trou de vis 230, on dépose uniformément une couche de polysilicium mince dopée 230 sur l'intérieur et l'extérieur des microsaignées 230 par dépôt de vapeur chimique basse pression à la vitesse de dépôt de 20 à (minute dans le gaz de décomposition de Si H 4, à une température supérieure à 6000 C pour laquelle le polysilicium est formé Du fait que l'épaisseur effective de la couche de polysilicium mince 240 doit être inférieure à la moitié du diamètre ( 0,07 à 0,15 micromètre) du grain hémisphérique 221 pour assurer la zone de surface suffisante du condensateur de stockage, il est préférable que l'épaisseur de la After having formed the micro-shaped holes in the form of a screw hole 230, a layer of doped thin polysilicon 230 is uniformly deposited on the inside and the outside of the microsaignées 230 by deposition of low-pressure chemical vapor at the deposition rate of 20 to minute in the Si H 4 decomposition gas, at a temperature above 6000 C for which the polysilicon is formed Since the effective thickness of the thin polysilicon layer 240 must be less than half the diameter (0.07 to 0.15 micrometer) of the hemispherical grain 221 to ensure the sufficient surface area of the storage capacitor, it is preferable that the thickness of the
couche de polysilicium mince 240 soit de 300 à 700 k. thin polysilicon layer 240 is 300 to 700 k.
Un processus de dessin d'un motif est effectué sur la couche de polysilicium mince 240 formée sur toute la surface du substrat par le processus de photogravure classique de manière à définir la surface du condensateur de stockage et à former l'électrode de stockage 200 Par suite, l'électrode de stockage 200 comprenant la couche de polysilicium 56 et la couche de polysilicium mince 240, comporte les microsaignées A patterning process is performed on the thin polysilicon layer 240 formed over the entire surface of the substrate by the conventional photoengraving process so as to define the surface of the storage capacitor and form the storage electrode 200. subsequently, the storage electrode 200 comprising the polysilicon layer 56 and the thin polysilicon layer 240, includes the microshares
multiples 230.multiples 230.
En se référant maintenant à la figure 9 C, après avoir formé l'électrode de stockage 200, on forme une couche de Si 3 N 4 d'environ 70 d'épaisseur sur la surface de la couche de polysilicium 240 (ou de l'électrode de stockage 200) par le procédé de dépôt de vapeur chimique classique, et l'on dépose sur celle-ci une couche diélectrique 40 de structure N-O (ou de structure 0-N-O si l'on y ajoute une couche de Si O 2 naturellement oxydée) de 20 k d'épaisseur de Si O 2 obtenu par oxydation à chaud de la surface de la couche de Si 3 N 4 Ensuite, on forme la couche 400 de polysilicium dopé sur la couche diélectrique 40 pour terminer la fabrication du condensateur de stockage représenté à la figure 8 D. Pendant ce temps, les figures I O Aà 10 C représentent une autre forme de réalisation du Referring now to FIG. 9C, after forming the storage electrode 200, a layer of Si 3 N 4 about 70 thick is formed on the surface of the polysilicon layer 240 (or storage electrode 200) by the conventional chemical vapor deposition method, and there is deposited thereon a dielectric layer 40 of structure NO (or of structure 0-NO if an Si O 2 layer is added thereto) 20 k SiO 2 thickness obtained by hot oxidation of the surface of the Si 3 N 4 layer. Next, the doped polysilicon layer 400 is formed on the dielectric layer 40 to complete the fabrication of the capacitor. 8 Meanwhile, Figures 10A to 10C show another embodiment of the invention.
condensateur de stockage selon la présente invention. storage capacitor according to the present invention.
Dans ce cas, après une rétrogravure de la couche de masque 250, on forme une couche de masque de gravure 251 sur les parois latérales 225 des grains respectifs 221, comme indiqué à la figure 10 A, et l'on expose les parties supérieures 222 des grains 221 et les parties de surface 226 de la couche de polysilicium 56 disposées entre les grains 221 Ensuite, on effectue une gravure de classe inférieure au micromètre sur la couche de polysilicium 56 pour exposer la seconde couche isolante 190, et l'on dépose la couche de polysilicium mince 240 sur toute la surface du substrat Ensuite, on dessine le motif de l'électrode de stockage 200 comme indiqué à la figure l OB De plus, on forme successivement la couche diélectrique et l'électrode de plaque 400 sur l'électrode de In this case, after retrogravure of the mask layer 250, an etch mask layer 251 is formed on the sidewalls 225 of the respective grains 221, as shown in FIG. 10A, and the upper portions 222 are exposed. grains 221 and the surface portions 226 of the polysilicon layer 56 disposed between the grains 221. Subsequently, micrometer-sized etching is performed on the polysilicon layer 56 to expose the second insulating layer 190, and the thin polysilicon layer 240 on the entire surface of the substrate Next, the pattern of the storage electrode 200 is drawn as shown in FIG. 1 OB. In addition, the dielectric layer and the plate electrode 400 are successively formed on the same surface. electrode
stockage 200.storage 200.
On remarquera, pour un spécialiste de la question, que même dans le cas o les distances entre les grains hémisphériques ne sont pas uniformes, on peut réaliser le condensateur de stockage par le processus ci-dessus selon la présente invention On remarquera en outre qu'il n'est pas nécessaire d'effectuer un contrôle précis de la profondeur de gravure pour former les microsaignées, car on forme la couche de polysilicium mince 240 destinée à constituer l'électrode de stockage 200 après avoir complètement retiré le polysilicium 56 ailleurs que dans les parties situées au-dessous des couches de masque de gravure 251 avec une sélectivité élevée du It will be noted, for a specialist in the subject, that even in the case where the distances between the hemispherical grains are not uniform, the storage capacitor can be produced by the above process according to the present invention. It will further be noted that it is not necessary to carry out a precise control of the etching depth to form the microsaignées, because one forms the thin polysilicon layer 240 intended to constitute the storage electrode 200 after having completely removed the polysilicon 56 elsewhere than in the parts below the etch mask layers 251 with a high selectivity of the
polysilicium/oxyde de silicium.polysilicon / silicon oxide.
Dans ce qui précède, on considère un exemple dans lequel l'électrode de stockage comprend de l'oxyde de silicium utilisé comme masque de gravure. Cependant, comme la couche de masque de gravure 251 ne joue pas le rôle de la couche diélectrique et ne peut non plus augmenter la zone de surface du condensateur de stockage, il est préférable de retirer la couche de masque de gravure 251 en effectuant la gravure anisotrope et en plongeant l'électrode dans la In the foregoing, consider an example in which the storage electrode comprises silicon oxide used as an etching mask. However, since the etch mask layer 251 does not play the role of the dielectric layer nor can it increase the surface area of the storage capacitor, it is preferable to remove the etch mask layer 251 by etching anisotropic and by plunging the electrode into the
solution de HF étendue.extended HF solution.
Bien que la forme de réalisation décrite en se référant à la figure 7 représente une cellule de mémoire DRAM présentant la structure DASH dans laquelle la ligne de bits est formée au-dessous du condensateur de stockage, la présente invention n'est pas limitée à une telle structure Par exemple, cette forme de réalisation peut être appliquée à la cellule de mémoire DRAM de la figure 2 Dans ce cas, avant de déposer la couche de polysilicium 56 servant d'électrode de stockage 36, on doit aplatir la couche isolante 30 formée au-dessous de la couche de Although the embodiment described with reference to FIG. 7 represents a DRAM memory cell having the DASH structure in which the bit line is formed below the storage capacitor, the present invention is not limited to a For example, this embodiment may be applied to the DRAM memory cell of FIG. 2 In this case, before depositing the polysilicon layer 56 serving as the storage electrode 36, the insulating layer 30 formed must be flattened. below the layer of
polysilicium 56.polysilicon 56.
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
On décrira maintenant ci-après une autre forme de réalisation de la présente invention en se référant aux figures l A à 11 D et 12 A à 12 I. Tout d'abord, en se référant à la figure li A, on forme sur la seconde couche isolante 190 la couche de polysilicium 56 de 2500 k d'épaisseur comportant les grains hémisphériques sur sa surface, de façon qu'ils viennent en contact avec la zone de source 16 à travers l'ouverture 125, puis on effectue l'implantation d'ions arsenic Ensuite, en se référant à la figure 11 B, on dépose une couche de Si N 330 d'environ 20 à 500 k d'épaisseur sur la couche de polysilicium 56, par le procédé de dépôt de vapeur chimique basse pression classique, et l'on dépose une couche de verre de filage 340 d'environ 2000 k d'épaisseur sur la couche de Si N 330 Comme l'épaisseur de la couche de verre de filage 340 est beaucoup plus grande que la hauteur des grains hémisphériques, la surface rugueuse de la couche de polysilicium 56 est complètement recouverte par la An alternative embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. 1A to 11D and 12A to 12I. First, with reference to FIG. second insulating layer 190, the 2500 k thick polysilicon layer 56 comprising the hemispherical grains on its surface, so that they come into contact with the source zone 16 through the opening 125, then the implantation is carried out Next, with reference to FIG. 11B, a layer of Si N 330 approximately 20 to 500 k thick is deposited on the polysilicon layer 56 by the low pressure chemical vapor deposition method. conventional, and depositing a layer of spinning glass 340 about 2000 k thick on the Si N layer 330 As the thickness of the spinning glass layer 340 is much greater than the height of the grains hemispherical, the rough surface of the polysilicon layer 56 is complete completely covered by the
couche de verre de filage 340.spinning glass layer 340.
La figure 12 A représente un schéma agrandi destiné à illustrer la partie arrondie de la figure 11 B Dans la figure 12 B, après avoir déposé et aplati la couche de verre de filage 340, cette couche 340 est rétrogravée ou gravée à sec pour exposer les parties supérieures 331 des grains hémisphériques 221 dont les surfaces sont recouvertes de la couche de Si N 330 On peut contrôler avec précision l'exposition de la couche de Si N 330 par la durée et l'étendue de la gravure A la figure 12 C, la couche de Si N exposé 331 est retirée par une gravure à sec en utilisant le Modèle No "Arc en ciel 4400 " de LAM Co, ou par une gravure humide en utilisant de l'acide phosphorique (H 3 PO 4) Ensuite, on retire complètement la couche de verre de filage restante 342, comme indiqué à la figure 12 D, en plongeant le substrat dans une solution étendue de gravure à l'acide pendant environ une minute. En se référant à la figure 12 E, les parties supérieures des grains hémisphériques 221 de la couche de polysilicium exposé 56 sont oxydées pour former une couche d'oxyde 231 de 100 à 1000 d'épaisseur On peut effectuer ce processus d'oxydation en utilisant du 02 sec ou en plongeant le substrat dans une solution d'un mélange de HCL: H 202:H 2 O = 1:1:6 à une température de à 80 C A ce moment, une couche d'oxyde mince 232 est également formée sur la couche de Si N 330, mais on peut retirer facilement cette couche d'oxyde en plongeant le substrat dans une solution étendue de gravure à l'acide pendant environ 10 secondes La couche d'oxyde 231 est utilisée comme masque de gravure pour former les microsaignées Après le processus d'oxydation, on retire la couche de Si N 330 restant sur les grains hémisphériques 221 et sur la couche de polysilicium 56, en plongeant le substrat dans une solution de H 3 PO 4 comme indiqué à la figure 12 F. En se référant de nouveau à la figure 11 C, après avoir formé le masque de gravure 231 de la couche d'oxyde, on dessine le motif sur la couche de polysilicium 56 par le processus de photogravure classique, de manière à former l'électrode de stockage On peut donc remarquer, dans le dessin du motif ci-dessus, que comme la couche de polysilicium 56 est formée sur la ligne de bits 150, on peut obtenir la dilatation de la zone de surface du condensateur de stockage sans limitation de la règle Fig. 12A is an enlarged diagram for illustrating the rounded portion of Fig. 11B. In Fig. 12B, after having deposited and flattened the spinning glass layer 340, this layer 340 is demoted or dry-etched to expose the upper portions 331 of the hemispherical grains 221 whose surfaces are covered with the layer of Si N 330 The exposure of the layer of Si N 330 can be accurately controlled by the duration and extent of the etching in FIG. 12C, the exposed Si N layer 331 is removed by dry etching using LAM Co Model No "Rainbow 4400", or by wet etching using phosphoric acid (H 3 PO 4). completely withdraws the remaining spinning glass layer 342, as shown in FIG. 12D, by dipping the substrate into an extended etching solution for about one minute. Referring to FIG. 12E, the upper portions of the hemispherical grains 221 of the exposed polysilicon layer 56 are oxidized to form an oxide layer 231 of 100 to 1000 of thickness. This oxidation process can be carried out using Dry 02 or by dipping the substrate in a solution of a mixture of HCL: H 202: H 2 O = 1: 1: 6 at a temperature of 80 CA at this time, a thin oxide layer 232 is also formed on the Si N 330 layer, but this oxide layer can be easily removed by dipping the substrate into an extended etching solution for about 10 seconds. The oxide layer 231 is used as an etch mask to form after the oxidation process, the Si N 330 layer remaining on the hemispherical grains 221 and on the polysilicon layer 56 is removed by immersing the substrate in a solution of H 3 PO 4 as indicated in FIG. Referring again FIG. 11C, after having formed the etching mask 231 of the oxide layer, the pattern is drawn on the polysilicon layer 56 by the conventional photogravure process, so as to form the storage electrode. in the design of the above pattern, that since the polysilicon layer 56 is formed on the bit line 150, expansion of the surface area of the storage capacitor can be achieved without limitation of the rule
de conception de la ligne de bits.of the line of bits.
En se référant maintenant à la figure 12 G, on effectue la gravure anisotrope dont la sélectivité du polysilicium/si O 2 est de 40, sur la couche de polysilicium 56 jusqu'à l'épaisseur de 0,2 micromètre, en utilisant la couche de masque de gravure 231 On effectue une telle gravure en utilisant le Modèle No. "Arc en ciel 4400 " de LAM Co, à la puissance de 200 watts et sous une pression atmosphérique de 350 millibars, avec utilisation d'un mélange gazeux de HBR (hydro-bromure):C 12 = 4 OSCCM: 12 Os Cc M Par suite, on forme des microsaignées 224 présentant les parties arrondies qui correspondent à la forme des grains dans les parties inférieures, comme indiqué à la figure 12 C Les zones de fond des microsaignées 224 présentent des pentes douces Dans une telle structure, on peut améliorer les caractéristiques de couverture des marches de la couche diélectrique formée sur cette structure, comparativement aux autres structures. Maintenant, comme indiqué à la figure 12 H, on retire la couche de masque de gravure 231 qui ne peut servir de couche diélectrique, pour terminer la fabrication de l'électrode de stockage 201 On remarquera que la surface de l'électrode de stockage 201 dont on a retiré la couche de masque de gravure 231, est bien arrondie et ne comporte plus les parties coupantes On dépose ainsi une couche diélectrique de bonne qualité permettant d'éviter la diminution indésirable de la tension de claquage du condensateur Referring now to FIG. 12G, the anisotropic etching is carried out, the polysilicon / Si 2 O selectivity being 40, on the polysilicon layer 56 to the thickness of 0.2 micrometer, using the layer The etching mask 231 is etched using the LAM Co Model No. "Rainbow 4400", at a power of 200 watts and at an atmospheric pressure of 350 millibars, using a gas mixture of HBR (hydro-bromide): C 12 = 4 OSCCM: 12 Bc M C As a result, microsunes 224 are formed having the rounded portions which correspond to the shape of the grains in the lower parts, as shown in FIG. In such a structure, it is possible to improve the coverage characteristics of the steps of the dielectric layer formed on this structure, compared with the other structures. Now, as shown in FIG. 12H, the etching mask layer 231, which can not serve as a dielectric layer, is removed to complete the fabrication of the storage electrode 201. It will be noted that the surface of the storage electrode 201 from which the etching mask layer 231 has been removed, is well rounded and no longer comprises the cutting parts. Thus, a good quality dielectric layer is deposited so as to avoid the unwanted reduction in the breakdown voltage of the capacitor.
de stockage.storage.
Ensuite, on forme une couche de Si 3 N 4 d'environ 70 d'épaisseur sur la surface de l'électrode de stockage 201 par le procédé de dépôt de vapeur chimique classique, et l'on dépose sur celle- ci une couche diélectrique 40 de structure N-O (ou de structure O-N- O) si l'on y ajoute une couche de Si O 2 naturellement oxydée) de 20 d'épaisseur de Si O 2 obtenu par oxydation à chaud de la surface de la couche de Si 3 N 4 On forme ensuite la couche 400 de polysilicium dopé sur la couche diélectrique 40 pour terminer la fabrication du condensateur de stockage représenté à la figure 12 I. Ensuite, une couche de protection 46 telle qu'une couche de VBPS (Verre au Boro-Phospho-Silicate) ou de VPS est déposée sur le substrat 10, et l'on effectue un processus de reprise de coulée pour aplatir le dispositif Par suite, on fabrique la cellule de mémoire DRAM représentée à la figure 11 D. Dans la forme de réalisation ci-dessus, l'épaisseur de la couche de polysilicium 220 servant d'électrode de stockage, est de 2500 , et la profondeur des saignées est de 2000 k Cependant, on remarquera que la présente invention n'est pas limitée à ces valeurs numériques En augmentant l'épaisseur de la couche de polysilicium 56 et en gravant plus profondément les saignées suivant la sélectivité du polysilicium/oxyde de silicium, on doit augmenter encore la zone de surface de l'électrode de stockage 201 Bien évidemment, la forme de réalisation selon la présente invention peut être appliquée à une électrode de stockage dans laquelle la distance entre les grains Next, a layer of Si 3 N 4 about 70 thick is formed on the surface of the storage electrode 201 by the conventional chemical vapor deposition method, and a dielectric layer is deposited thereon. 40 of structure NO (or structure ON-O) if we add a layer of SiO 2 naturally oxidized) 20 thick Si O 2 obtained by hot oxidation of the surface of the Si layer 3 N 4 The layer 400 of doped polysilicon is then formed on the dielectric layer 40 to complete the fabrication of the storage capacitor shown in FIG. 12 I. Next, a protective layer 46 such as a layer of VBPS (Boron Glass) Phospho-Silicate) or VPS is deposited on the substrate 10, and a casting recovery process is carried out to flatten the device. As a result, the DRAM memory cell shown in FIG. embodiment above, the thickness of the polysilicon layer 220 As storage electrode, is 2500, and the depth of the grooves is 2000 k However, it should be noted that the present invention is not limited to these numerical values by increasing the thickness of the polysilicon layer 56 and By etching the grooves more deeply according to the selectivity of the polysilicon / silicon oxide, the surface area of the storage electrode 201 must be further increased. Of course, the embodiment according to the present invention can be applied to a storage electrode in which distance between grains
hémisphériques est nulle.hemispherical is nil.
EXEMPLE 3EXAMPLE 3
On se référera encore aux figures 13 A à 13 F, 14 A à 14 H et 15 pour représenter une autre forme de Reference is still made to FIGS. 13A to 13F, 14A to 14H and 15 to represent another form of
réalisation de la présente invention. embodiment of the present invention.
Tout d'abord, en se référant à la figure 13 A, on forme une électrode de grille 24 et une ligne de mots 28 sur un substrat semi-conducteur 10 d'un premier type de conduction, de la même manière que dans le cas de la figure 3 A Ensuite, on dépose une première intercouche d'isolation 600 telle qu'une couche de VBPS ou une couche d'oxyde sur toute la surface du substrat 10, puis on aplatit la structure obtenue Une première couche isolante 610 de 500 à 1000 d'épaisseur telle qu'une couche de nitrure, et une seconde couche isolante 620 de 1000 à 2000 A d'épaisseur telle qu'un couche d'oxyde, sont déposées successivement sur la première intercouche d'isolation 600 La première couche isolante 610 de nitrure est utilisée comme couche d'arrêt de gravure dans le First, with reference to FIG. 13A, a gate electrode 24 and a word line 28 are formed on a semiconductor substrate 10 of a first type of conduction, in the same manner as in the case of FIG. FIG. 3A Then, a first insulating interlayer 600 such as a VBPS layer or an oxide layer is deposited over the entire surface of the substrate 10, and the resulting structure is flattened. A first insulating layer 610 of 500 to 1000 of thickness such that a nitride layer, and a second insulating layer 620 1000 to 2000 A thick such as an oxide layer, are deposited successively on the first insulating interlayer 600 The first layer insulator 610 of nitride is used as an etch stop layer in the
processus qui doit suivre.process that must follow.
La figure 13 B représente un processus de formation d'un premier trou de contact CH 1 et d'une première couche de conduction 56 en polysilicium Un motif photorésistant de forme voulue est réalisé sur la seconde couche isolante 620 par le processus suivant qui consiste à recouvrir le produit photorésistant et à exposer/dessiner la photorésistance En utilisant le motif photorésistant, on décape la première couche isolante 610, la seconde couche isolante 620 et la première intercouche d'isolation 600 de manière à former le premier trou de contact CH 1 qui relie l'électrode de stockage utilisée comme première électrode du condensateur de stockage, FIG. 13B shows a process for forming a first contact hole CH 1 and a first conductive layer 56 made of polysilicon. A photoresist pattern of the desired shape is produced on the second insulating layer 620 by the following process which consists in covering the photoresist and exposing / drawing the photoresistor Using the photoresist pattern, the first insulating layer 610, the second insulating layer 620 and the first insulating interlayer 600 are etched to form the first contact hole CH 1 which connects the storage electrode used as the first electrode of the storage capacitor,
à la zone de source 16 du transistor de transfert. at the source area 16 of the transfer transistor.
Après avoir retiré le motif photorésistant, on dépose sur toute la surface du substrat 10 une couche de polysilicium dopé 56 de 2000 à 6000 d'épaisseur comportant des grains hémisphériques sur sa surface A la figure 13 B, les grains sont reliés aux grains adjacents, c'est à dire que la distance S entre les grains est nulle comme indiqué aux figures 4 A et 9 A. Cependant, on peut également appliquer la présente invention à une électrode de stockage dans laquelle les grains sont séparés les uns des autres par une certaine distance, comme indiqué dans les formes de After having removed the photoresist pattern, a layer of doped polysilicon 56 having a thickness of 2000 to 6000 having hemispherical grains on its surface is deposited on the entire surface of the substrate 10. In FIG. 13B, the grains are connected to the adjacent grains, that is to say that the distance S between the grains is zero as indicated in FIGS. 4A and 9A. However, the present invention can also be applied to a storage electrode in which the grains are separated from one another by a certain distance, as indicated in the forms of
réalisation précédentes.previous realization.
La figure 13 C représente un processus de formation d'un motif sur la couche de photosilicium et sur une troisième couche isolante 630 Tout d'abord, un motif photorésistant de forme voulue est réalisé sur la première couche de conduction 56 en polysilicium, par les opérations successives consistant à recouvrir la photorésistance et à exposer/dessiner la photorésistance En utilisant le motif photorésistant, on décape la première couche de conduction 56 en polysilicium de manière à former le motif 56 ' de la couche de polysilicium comportant les grains hémisphériques sur sa surface Par des opérations successives, on retire le motif photorésistant et l'on dépose la troisième couche isolante 630 d'un OHT (Oxyde à Haute Température) de 300 à 1000 o d'épaisseur, sur toute la surface du FIG. 13C shows a process for forming a pattern on the photosilicon layer and on a third insulating layer 630. Firstly, a photoresist pattern of the desired shape is produced on the first polysilicon conduction layer 56 by successive operations of covering the photoresistor and exposing / drawing the photoresistor Using the photoresist pattern, the first polysilicon conduction layer 56 is etched to form the pattern 56 'of the polysilicon layer having the hemispherical grains on its surface By successive operations, the photoresist pattern is removed and the third insulating layer 630 of an OHT (High Temperature Oxide) of 300 to 1000 o of thickness is deposited over the entire surface of the film.
substrat 10.substrate 10.
La figure 13 D représente un processus de gravure de la troisième couche isolante 630 On effectue une rétrogravure sur le substrat 10 pour exposer les parties supérieures des grains du motif de polysilicium 56 ' Par suite, la troisième couche isolante 630 subsiste entre les grains De plus, la troisième couche isolante restante 630 ' se trouve sur FIG. 13D shows an etching process of the third insulating layer 630. Back-etching is performed on the substrate 10 to expose the upper portions of the grains of the polysilicon pattern 56. As a result, the third insulating layer 630 remains between the grains. , the remaining third insulating layer 630 'is on
les parois latérales du motif de polysilicium 56 '. the side walls of the polysilicon pattern 56 '.
La figure 13 E représente un processus de formation de l'électrode de stockage En utilisant la troisième couche isolante restante 630 ' comme masque, on décape le motif de photosilicium 56 ' pour former une électrode de stockage 202 Par suite, l'électrode de stockage 202 est munie des microsaignées ou des microcylindres formés dans les zones du motif de photosilicium 56 ' qui ne sont pas recouvertes par la troisième couche isolante restante 630 ' De plus, pendant le processus de gravure de l'électrode de stockage, les parties de parois latérales du motif de polysilicium 56 ' sont gravées en pente Dans ce cas, la gravure du motif de polysilicium 56 ' est effectuée par un mélange gazeux de Hbr ou de C 12 présentant un Fig. 13E shows a process of forming the storage electrode. Using the remaining third insulating layer 630 'as a mask, the photosilicon pattern 56' is etched to form a storage electrode 202. As a result, the storage electrode 202 is provided with microsunes or microcylinders formed in areas of the photosilicon pattern 56 'which are not covered by the remaining third insulating layer 630'. Furthermore, during the etching process of the storage electrode, the wall portions In this case, the etching of the polysilicon unit 56 'is carried out by a gaseous mixture of Hbr or C 12 having a negative pressure.
sélectivité de gravure élevée au polysilicium/oxyde. high polysilicon / oxide etch selectivity.
La figure 13 F représente un processus de formation du condensateur de stockage Après le processus de la figure 13 E, on retire la troisième couche isolante restante 630 ' utilisée comme masque, par le processus de gravure humide utilisant une solution de gravure à l'acide étendue ou une solution de HF étendue Ensuite, on dépose la couche diélectrique 40 de structure O-N-O (Oxyde- Nitrure- Oxyde) ou de structure N-O, sur toute la surface de l'électrode de stockage exposée 202 Ensuite, on dépose une seconde couche de conduction de polysilicium dopé sur la couche diélectrique 40, et l'on dessine le motif sur cette couche pour former l'électrode de plaque 400 Par suite, cela termine le processus de formation d'un condensateur de stockage constitué de l'électrode de stockage 202, de la couche Fig. 13F shows a storage capacitor forming process After the process of Fig. 13E, the remaining third insulating layer 630 'used as a mask is removed by the wet etching process using an acid etching solution extended or extended HF solution Then, the dielectric layer 40 of structure ONO (Oxide-Nitride-Oxide) or of structure NO, is deposited on the entire surface of the exposed storage electrode 202. A second layer of polysilicon conduction doped on the dielectric layer 40, and the pattern is drawn on this layer to form the plate electrode 400 As a result, this completes the process of forming a storage capacitor consisting of the storage electrode 202, of the layer
diélectrique 40 et de l'électrode de plaque 400. dielectric 40 and plate electrode 400.
Ensuite, on forme une ligne de bits en exposant la partie supérieure de la zone de drain 20 (non représentée) On peut former la ligne de bits avant de former la première couche de conduction de l'électrode Next, a bit line is formed by exposing the upper part of the drain zone 20 (not shown). The bit line can be formed before forming the first conduction layer of the electrode.
de stockage 202.storage 202.
On se référera encore aux figures 14 A à 14 H pour représenter une autre forme de réalisation selon Reference is still made to FIGS. 14A to 14H to represent another embodiment according to
la présente invention.the present invention.
Le processus de la figure 14 A est le même que le processus de la figure 13 A A la figure 13 B, on forme successivement le premier trou de contact CH 1, la couche de polysilicium 56 et la troisième couche isolante 640, comme décrit à la figure 13 B Ensuite, à la figure 14 C, on forme un motif photorésistant 700 de forme voulue sur la troisième couche isolante 640 par un processus consistant successivement à recouvrir, à exposer et à photograver la photorésistance Ensuite, en utilisant le motif photorésistant comme masque, on grave la troisième couche isolante 640 et la couche de polysilicium 56, de manière à former un motif de polysilicium 56 a tel que celui représenté sur le dessin On décape de plus la troisième couche isolante 640 le long du motif de polysilicium 56 a par gravure humide en utilisant une solution de gravure à l'acide étendue ou une solution de HF étendue, de manière à former un motif 640 a de la troisième couche isolante. Dans ce cas, la profondeur de gravure utilisée pour former le motif 640 a de la troisième couche isolante, The process of FIG. 14A is the same as the process of FIG. 13AA. FIG. 13B successively forms the first contact hole CH 1, the polysilicon layer 56 and the third insulating layer 640, as described in FIG. FIG. 13B Then, in FIG. 14C, a photoresist pattern 700 of desired shape is formed on the third insulating layer 640 by a process consisting successively in covering, exposing and photograding the photoresistor Next, using the photoresist pattern as a mask the third insulating layer 640 and the polysilicon layer 56 are etched to form a polysilicon pattern 56a as shown in the drawing. The third insulating layer 640 is also etched along the polysilicon pattern 56a. wet etching using an extended acid etching solution or an extended HF solution, so as to form a pattern 640a of the third insulating layer. In this case, the etching depth used to form the pattern 640a of the third insulating layer,
correspond à une épaisseur d'environ 500 à 1000 . corresponds to a thickness of about 500 to 1000.
On se référera maintenant à la figure 15 pour décrire plus clairement la zone A de la figure 14 C Le motif 56 a de la couche de polysilicium et le motif 700 de la photorésistance ont la même taille Le motif 640 a de la troisième couche isolante présente une taille plus petite, d'une largeur prédéterminée, que le motif 56 a de la couche de polysilicium le long de sa circonférence A la figure 14 D, on retire le motif photorésistant 700 de la figure 14 C et l'on grave le motif 56 a de la couche de polysilicium en utilisant le motif 640 a de la troisième couche isolante comme masque, de manière à former les mamelons B le long de la circonférence du motif 56 a de la couche de polysilicium A la figure 14 E, on retire le motif 640 a de la troisième couche isolante, et l'on dépose un film d'oxyde à haute température constituant une quatrième couche isolante 650 de 500 à 1000 k d'épaisseur, sur toute la surface du substrat 10 Un processus consistant à retirer le motif de la troisième couche isolante avant de déposer la Reference will now be made to FIG. 15 to more clearly describe zone A of FIG. 14C. The pattern 56a of the polysilicon layer and the pattern 700 of the photoresistor have the same size. The pattern 640a of the third insulating layer presents a smaller size, of a predetermined width, than the pattern 56a of the polysilicon layer along its circumference In FIG. 14D, the photoresist pattern 700 of FIG. 14C is removed and the pattern is etched 56 a of the polysilicon layer using the pattern 640 a of the third insulating layer as a mask, so as to form the nipples B along the circumference of the pattern 56 a of the polysilicon layer in FIG. the pattern 640a of the third insulating layer, and depositing a high temperature oxide film constituting a fourth insulating layer 650 of 500 to 1000 k of thickness, over the entire surface of the substrate 10 A process of removing the reason for e the third insulating layer before depositing the
quatrième couche isolante, est sans importance. fourth insulating layer, is unimportant.
Ensuite, à la figure 14 F, on effectue une rétrogravure sur le substrat 10 sur lequel est formée la quatrième couche isolante 650, de façon que le motif 650 a de la quatrième couche isolante subsiste entre les grains et sur les parois latérales du motif 56 a de la couche de polysilicium On remarquera qu'un élément d'écartement 651 constitué de la quatrième couche isolante restante, est formé sur les mamelons B L'élément d'écartement 651 est utilisé pour former des microcylindres le long des parois latérales de l'électrode de stockage dans ce dernier processus. Maintenant, à la figure 14 G, on grave le motif 56 a de la couche de polysilicium sur une épaisseur d'environ 4000 en utilisant le motif 650 a de la quatrième couche isolante comme masque, de manière à terminer la structure de l'électrode de stockage 204 comportant Then, in FIG. 14F, a back-engraving is performed on the substrate 10 on which the fourth insulating layer 650 is formed, so that the pattern 650a of the fourth insulating layer remains between the grains and on the side walls of the pattern 56 It will be appreciated that a spacer 651 made of the remaining fourth insulating layer is formed on the nipples B. The spacer 651 is used to form microcylinders along the sidewalls of the polysilicon. storage electrode in this last process. Now, in FIG. 14G, the pattern 56a of the polysilicon layer is etched to a thickness of about 4000 by using the pattern 650a of the fourth insulating layer as a mask, so as to complete the structure of the electrode storage 204 including
les microsaignées et/ou les microcylindres multiples. microsunes and / or multiple microcylinders.
* Ensuite, à la figure 14 H, on retire le motif 650 a de la quatrième couche isolante restante et l'élément d'écartement 651 Enfin, on dépose la couche diélectrique 40 sur l'électrode de stockage 204 et l'on dépose le polysilicium dopé sur la coucheNext, in FIG. 14H, the pattern 650a of the remaining fourth insulating layer and the spacer 651 are removed. Finally, the dielectric layer 40 is deposited on the storage electrode 204 and the polysilicon doped on the layer
diélectrique 40 pour former l'électrode de plaque 400. dielectric 40 to form the plate electrode 400.
Cela permet ainsi de terminer le processus de This allows to complete the process of
fabrication du condensateur de stockage. manufacture of the storage capacitor.
Bien qu'on ait représenté et décrit ci- Although we have represented and described
dessus différentes structures d'un condensateur de stockage selon la présente invention, il apparaîtra à l'évidence à un spécialiste de la question que différentes modifications sont possibles sans sortir du cadre de la présente invention Par exemple, on peut utiliser la présente invention pour former une rainure dans un substrat semi- conducteur puis pour On top of different structures of a storage capacitor according to the present invention, it will be apparent to one skilled in the art that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. For example, the present invention can be used to form a groove in a semiconductor substrate and then for
former ensuite un condensateur empilé dans la rainure. then form a capacitor stacked in the groove.
De plus, dans le cas o l'on doit utiliser un condensateur à capacité de stockage élevée dans une surface limitée d'un substrat isolé, on peut répondre à cette exigence en formant une électrode de stockage munie de microsaignées multiples selon la présente invention, en formant une couche diélectrique sur cette électrode de stockage, et en formant une In addition, in the case where a capacitor with high storage capacitance is to be used in a limited area of an insulated substrate, this requirement can be met by forming a storage electrode with multiple micro-bubbles in accordance with the present invention. by forming a dielectric layer on this storage electrode, and forming a
électrode de plaque sur la couche diélectrique. plate electrode on the dielectric layer.
Comme on peut le remarquer d'après la As can be seen from the
description ci-dessus, un condensateur de stockage description above, a storage capacitor
selon la présente invention comporte une électrode de stockage présentant une plus grande surface dans une zone de surface limitée, ce qui permet ainsi d'augmenter la capacité de stockage De plus, comme on forme les microsaignées et/ou les microcylindres avec une bonne uniformité, cela permet d'obtenir un condensateur de fiabilité très élevée On remarquera enfin que le processus selon la présente invention est according to the present invention has a storage electrode having a larger area in a limited area of surface, which thus allows to increase the storage capacity Moreover, as microsuneas and / or microcylinders are formed with good uniformity, this makes it possible to obtain a capacitor of very high reliability. Finally, it will be noted that the process according to the present invention is
comparativement simple.comparatively simple.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR910015626 | 1991-09-07 | ||
KR920005409 | 1992-03-31 |
Publications (2)
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