JP2500288B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2500288B2
JP2500288B2 JP5061960A JP6196093A JP2500288B2 JP 2500288 B2 JP2500288 B2 JP 2500288B2 JP 5061960 A JP5061960 A JP 5061960A JP 6196093 A JP6196093 A JP 6196093A JP 2500288 B2 JP2500288 B2 JP 2500288B2
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章 内山
俊之 岩渕
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高集積度の電気的信号
蓄積部を有する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高集積メモリセルの構造として
は、文献「電子材料、1985年6月号、41〜46
頁」に記載されているように、トレンチ(溝掘り)型や
3次元積み上げ型があった。これらは、集積度向上に伴
うセル占有面積の減少によってキャパシタの容量が減少
することを避けるために、Si基板に溝を掘り、等価的
に面積が増大したその溝の内面をキャパシタの容量部
(電気的信号蓄積層)として用いたり、段差の側壁、湾
曲による容量増大部を電気的信号蓄積層に利用するもの
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電気的信号蓄積部を有する半導体装置では、
再現性よく深い溝を掘ることは非常に難しく、トレンチ
型半導体装置においても溝内部は丸みを有し、深いとこ
ろでは細くなってしまう。また、積み上げ型半導体装置
においては、その容量増大は微々たるものである。この
ように、従来の技術は製造上難易度の高いプロセスを有
する、あるいは大幅な容量増大が期待できないという問
題があった。本発明の目的は、簡易なプロセスで高集
積、大容量の半導体装置を製造する方法を提供すること
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、基板上に第1層の基礎パターンを形成
する第1工程と、全面に半絶縁性または導電性の第2層
を形成する第2工程と、前記第2層を異方性エッチング
法を用いて垂直エッチングすることにより、前記基礎パ
ターンの側面に前記第2層の電極パターンを形成する第
3工程と、前記基礎パターンを除去する第4工程と、全
面にスペースパターンを形成するための第3層を積層す
る第5工程と、前記第3層を異方性エッチング法を用い
て垂直エッチングすることにより、前記電極パターンの
両側面に前記第3層のスペースパターンを形成する第6
工程と、前記第6工程に続いて、全面に半絶縁性または
導電性の第4層を積層する第7工程と、前記第4層を異
方性エッチング法を用いて垂直エッチングすることによ
り、前記スペースパターンの側面に、前記第2層の電極
パターンを中心として対をなす前記第4層の電極パター
ンを形成する第8工程と、前記スペースパターンを除去
する第9工程と、全面にキャパシタの誘電体層を形成す
る第10工程と、前記誘電体層上に前記キャパシタの一
方の電極を形成する第11工程とを有し、前記第5工程
から第8工程を1回またはそれ以上繰り返すことを特徴
とする。
【0005】
【作用】本発明によれば、基礎パターンの側面に最初の
電極パターン(側壁)が形成され、この最初の電極パタ
ーンを中心として、対をなす電極パターン(側壁)が繰
り返し形成される。
【0006】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例の示す工程断面
図である。まず、図1(a)に示すように、Si基板1
上に全面に化学気相成長法(CVD法)等の手段を用い
て、シリコン酸化膜(SiO2)を0.4μm程度の厚
さに積層する。そして、通常行われているホトリソグラ
フィおよびエッチングにより基礎パターンとしてのSi
2パターン2を形成する。その後、図1(b)に示す
ように、CVD法等の手段を用いて全面にpoly S
i膜3を形成する。
【0007】次に、図1(c)に示すように、poly
Si膜3の上面より、反応性イオンエッチング(RI
E)等の異方性エッチングを用いて、poly Si膜
3をエッチングする。これにより、SiO2パターン2
の側面にのみpoly Si膜が残り、poly Si
側壁30が形成される。
【0008】次に、図1(d)に示すように、フッ酸
(HF)等を用いて基礎パターンであるSiO2パター
ン2を除去する。これにより、Si基板1上に電極パタ
ーンであるpoly Si側壁30が形成される。この
poly Si側壁30とSi基板1による凹凸を、電
気的信号蓄積部の表面積増大に用いるのである。
【0009】次に、図1(e)に示すように、Si基板
1およびpoly Si側壁30の上に、全面にキャパ
シタの誘電体層6を形成する。誘電体層6は、例えば熱
酸化によるSiO2膜、CVDによるSiO2膜または
Si34膜、あるいは、これらを組み合わせた積層膜で
もよい。また、誘電体となり得る材質で、所望の容量値
が得られるものであればよい。
【0010】この誘電体層6の上にキャパシタの一方の
電極7を、例えば低抵抗のn+poly Siや金属等
で形成する。ここで、電極7に対するもう一方の電極と
しては、poly Si側壁30のみ用いる方法、ある
いはpoly Si側壁30とSi基板1との両方を用
いる方法が考えられる。そして、それに応じてpoly
Si側壁30、Si基板1を低抵抗化する必要があ
る。その方法としては、例えば、誘電体層6の形成前ま
たは形成後に、インプラや熱拡散等でP、As等の不純
物を導入する。また、予め基板1に不純物を導入してお
き、この基板1上に不純物を含んだpoly Si側壁
30を形成するようにしてもよい。
【0011】一方の電極としてSi基板1、poly
Si側壁30を用いたが、これらを金属を含む基板の上
に金属を含む材質からなる側壁を形成する構造として
も、同様のプロセスが可能であり同様の効果が期待でき
る。また、以上述べた材料の種々の組み合わせでも同様
である。
【0012】図2は本発明の第2の実施例を示す工程断
面図である。第2の実施例の工程は、第1の実施例と途
中まで(図1(a)〜(c))同じである。まず、第1
の実施例と同様に、図1(a)〜(c)までの工程を経
て、Si基板上にpoly Si側壁30を形成する。
【0013】次に、図2(a)に示すように、例えばC
VD法によりSiO2膜4を全面に形成する。その後、
図2(b)に示すように、異方性エッチングによりSi
2膜4をエッチングして、poly Si側壁30の
側面にスペースパターンとしてのSiO2側壁40を形
成する。
【0014】次に、図2(c)に示すように、全面にp
oly Si膜5を積層する。その後、図2(d)に示
すように、異方性エッチングによりpoly Si膜5
をエッチングして、SiO2側壁40の側面にpoly
Si側壁50を形成する。このようにして、所望の数
のpoly Si側壁とSiO2側壁を形成する。
【0015】次に、図2(e)に示すように、フッ酸等
によりスペースパターンであるSiO2側壁40を除去
する。これにより、Si基板1上に電極パターンである
poly Si側壁30,50が形成される。このpo
ly Si側壁30,50とSi基板1による凹凸を、
電気的信号蓄積部の表面積増大に用いるのである。
【0016】次に、図2(f)に示すように、Si基板
1、poly Si側壁30,50の上に全面にキャパ
シタの誘電体層6を形成する。この誘電体層6の上にキ
ャパシタの一方の電極7を、例えば低抵抗のn+pol
y Siや金属等で形成する。ここで、電極7に対する
もう一方の電極としては、poly Si側壁30,5
0のみ用いる方法、あるいはpoly Si側壁30,
50とSi基板1との両方を用いる方法が考えられる。
そして、それに応じてpoly Si側壁30,50、
Si基板1を低抵抗化する必要がある。
【0017】図3は、第2の実施例において形成された
poly Si側壁を示す斜視図である。図3のA−A
に沿った断面が図2(e)に相当する。図3において、
poly Si側壁5−1,5−2が図2(e)の側壁
50に対応し、poly Si側壁3−1が側壁30に
対応する。
【0018】以上のように、本発明の実施例によれば、
従来の技術的に難易度の高いトレンチ構造や、あまり容
量の増大が期待できない積み上げ方式によるメモリキャ
パシタの欠点を解決することができる。すなわち、側壁
によるパターニングを行うことにより、従来のホトリソ
手法では不可能な0.2μm幅程度の微細なパターンを
容易に得ることができる。これにより、その側壁による
凹凸を利用して、電気的信号蓄積部の容量を増大させる
ことができる。
【0019】例えば、キャパシタ(電気的信号蓄積部)
面内全域に本手法を用いて側壁による凹凸を作れば、側
壁の高さと幅を等しくしても表面積は約2倍になり、容
量も2倍になる。さらに高くすれば容量はより大きくな
る。実験では高さが0.4μmで幅0.25μmが得ら
れており、この場合は約2.6倍の容量になる。側壁の
高さと幅の関係は成膜やエッチングの条件によるので、
これらの条件により、さらに容量の大きな電気的信号蓄
積部を得ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基礎パターンの側面に最初の電極パターン(側壁)が形
成され、この最初の電極パターンを中心として、対をな
す電極パターン(側壁)が繰り返し形成される。これに
より、キャパシタの一方の電極パターンとして、同一幅
のパターンを、簡便な方法で、所望する数だけ形成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す工程断面図であ
る。
【図2】本発明の第2の実施例を示す工程断面図であ
る。
【図3】第2に実施例で形成されたpoly Si側壁
の斜視図である。
【符号の説明】
1 Si基板 2 SiO2パターン 3 poly Si膜 4 SiO2膜 5 poly Si膜 6 誘電体層 7 電極 30 poly Si側壁 40 SiO2側壁 50 poly Si側壁

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に第1層の基礎パターンを形成す
    る第1工程と、 全面に半絶縁性または導電性の第2層を形成する第2工
    程と、 前記第2層を異方性エッチング法を用いて垂直エッチン
    グすることにより、前記基礎パターンの側面に前記第2
    層の電極パターンを形成する第3工程と、 前記基礎パターンを除去する第4工程と、 全面にスペースパターンを形成するための第3層を積層
    する第5工程と、 前記第3層を異方性エッチング法を用いて垂直エッチン
    グすることにより、前記電極パターンの両側面に前記第
    3層のスペースパターンを形成する第6工程と、 前記第6工程に続いて、全面に半絶縁性または導電性の
    第4層を積層する第7工程と、 前記第4層を異方性エッチング法を用いて垂直エッチン
    グすることにより、前記スペースパターンの側面に、前
    記第2層の電極パターンを中心として対をなす前記第4
    層の電極パターンを形成する第8工程と、 前記スペースパターンを除去する第9工程と、 全面にキャパシタの誘電体層を形成する第10工程と、 前記誘電体層上に前記キャパシタの一方の電極を形成す
    る第11工程とを有し、 前記第5工程から第8工程を1回またはそれ以上繰り返
    すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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