JP2690434B2 - Capacitor for semiconductor memory device and method of manufacturing the same - Google Patents

Capacitor for semiconductor memory device and method of manufacturing the same

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JP2690434B2
JP2690434B2 JP4265348A JP26534892A JP2690434B2 JP 2690434 B2 JP2690434 B2 JP 2690434B2 JP 4265348 A JP4265348 A JP 4265348A JP 26534892 A JP26534892 A JP 26534892A JP 2690434 B2 JP2690434 B2 JP 2690434B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板上の制限領域に形
成され高容量を有するキャパシタに関するもので、特
に、半導体基板上に形成されたソース領域及びドレイン
領域とこれらの領域に隣接したゲート電極とから構成さ
れるトランスファトランジスタ、及び、前記ソース領域
と接触し、多数のマイクロシリンダ及び多数のマイクロ
トレンチを有するストレージ電極とこのストレージ電極
を覆う誘電体層と誘電体層を覆うプレート電極とから構
成されるストレージキャパシタを備えた半導体装置のメ
モリセルに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitor having a high capacitance formed in a restricted region on a substrate, and more particularly to a source region and a drain region formed on a semiconductor substrate and a gate adjacent to these regions. A transfer transistor composed of an electrode and a storage electrode in contact with the source region, the storage electrode having a large number of microcylinders and a large number of microtrenches, a dielectric layer covering the storage electrode, and a plate electrode covering the dielectric layer. The present invention relates to a memory cell of a semiconductor device having a storage capacitor configured.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダイナミックナンダムアクセスメモリ
(以下、DRAM)は、通常、各メモリセルが一つのト
ランスファトランジスタと一つのストレージキャパシタ
とから構成される多数のメモリセルをもっている。した
がって、メモリセルの高集積化に伴ってDRAMの占有
面積は増加する。しかしながら、このような面積の増加
は歩留低下の原因となってしまうので、面積を増加させ
ることなくメモリセルの高集積化を実現する必要があ
る。そのためには、ストレージキャパシタに与えられる
限られた狭い領域内でストレージキャパシタの占有面積
を増加させることなく容量を増加させることが要求され
る。このような要求に答える方法として、スタックキャ
パシタセルやトレンチキャパシタセルのような各種の技
術が提案されている。
2. Description of the Related Art Generally, a dynamic NAND access memory (hereinafter referred to as DRAM) has a large number of memory cells each of which is composed of one transfer transistor and one storage capacitor. Therefore, the occupied area of the DRAM increases with the high integration of the memory cell. However, since such an increase in area causes a decrease in yield, it is necessary to realize high integration of memory cells without increasing the area. For that purpose, it is required to increase the capacity without increasing the occupied area of the storage capacitor within the limited narrow area given to the storage capacitor. Various techniques such as a stack capacitor cell and a trench capacitor cell have been proposed as a method for responding to such a demand.

【0003】このうちスタックキャパシタセルは、トレ
ンチキャパシタセルに比べ製造工程が簡単で、ソフトエ
ラーに対しより高い免疫性をもっているので、メガビッ
ト級DRAMにおいて広く採用されている。スタックキ
ャパシタセルでは、制限された領域内でストレージキャ
パシタの容量を増加させるために、ストレージ電極の表
面積を増加する方法、誘電体膜の厚さを減少する方法、
あるいは誘電率の高い誘電体を使用する方法が提案され
ている。
Among them, the stack capacitor cell is widely used in megabit DRAM because it has a simpler manufacturing process than the trench capacitor cell and has higher immunity to soft errors. In the stack capacitor cell, a method of increasing the surface area of the storage electrode, a method of decreasing the thickness of the dielectric film, in order to increase the capacity of the storage capacitor in a limited area,
Alternatively, a method using a dielectric having a high dielectric constant has been proposed.

【0004】ストレージ電極の表面積を増加させるため
の従来例として、ストレージ電極をエングレーブ(engra
ve) する技術が“Extended Abstracts of the 21st Con
ference on Solid State Devices and Materials(SS
DM)1989、pp.137〜140”に開示されて
いる。この技術は、選択酸化されたN形のシリコン基板
上にLPCVD法によって多結晶シリコンを堆積し、該
堆積された多結晶シリコンをPOCl3 ソースを使用し
た拡散によってドーピングし、このドーピングされた多
結晶シリコン上にスピン−オン−ガラス(spin-on-glas
s :SOG)とレジストの混合物を塗布してこの混合物
の膜をベークし、HF溶液内で前記SOGをエッチング
することによって多結晶シリコン上にレジスト粒子のみ
残し、この分散されたレジスト粒子をエッチングマスク
として多結晶シリコンをエッチングした後レジスト粒子
を除去し、そして多結晶シリコンをパターニングしてス
トレージ電極を形成するようになっている。要するに、
多結晶シリコン上に残ったレジスト粒子をエッチングマ
スクとして使用することでエングレーブされたストレー
ジ電極を形成する結果、ストレージ電極の表面積が増加
されるものである。このとき、ストレージ電極の表面積
の増加具合は、レジスト粒子の大きさと多結晶シリコン
のエッチング時間により決められる。そしてレジスト粒
子の大きさは、レジストとSOGの混合比と、多結晶シ
リコン上に塗布される混合物の厚さによって調節され
る。しかしながら、このような方法では、均一な粒子の
大きさを有するレジストの使用、及び、レジストとSO
Gの混合比に応じて塗布される混合物の厚さの調節が必
要となるので、ストレージ電極をエングレーブする際の
再現性、信頼性の面で問題がある。さらには、表面積増
加のためのエングレーブ工程の複雑性も問題となってい
る。
As a conventional example for increasing the surface area of the storage electrode, the storage electrode is engraved.
ve) technology is “Extended Abstracts of the 21st Con
conference on Solid State Devices and Materials (SS
DM) 1989, pp. 137-140 is disclosed in ". This technique, polycrystalline silicon is deposited by the LPCVD method on a silicon substrate of N-type which is selectively oxidized, and the polycrystalline silicon that is the deposition using a POCl 3 source diffusion And doped on the doped polycrystalline silicon by spin-on-glass (spin-on-glas).
s: SOG) and a resist are applied, the film of the mixture is baked, and the SOG is etched in an HF solution to leave only resist particles on the polycrystalline silicon, and the dispersed resist particles are used as an etching mask. As a result, the polycrystalline silicon is etched, the resist particles are removed, and the polycrystalline silicon is patterned to form a storage electrode. in short,
By using the resist particles remaining on the polycrystalline silicon as an etching mask to form the engraved storage electrode, the surface area of the storage electrode is increased. At this time, the degree of increase in the surface area of the storage electrode is determined by the size of the resist particles and the etching time of polycrystalline silicon. The size of the resist particles is adjusted by the mixture ratio of the resist and SOG and the thickness of the mixture applied on the polycrystalline silicon. However, in such a method, the use of a resist having a uniform particle size, and the resist and SO
Since it is necessary to adjust the thickness of the mixture to be applied according to the mixing ratio of G, there are problems in terms of reproducibility and reliability when engraving the storage electrode. Furthermore, the complexity of the engraving process to increase the surface area is also a problem.

【0005】一方、ストレージ電極の表面積を増加させ
るための他の従来例として、半球状グレイン(Hemispher
ical-Grein) ストレージ電極を有するメモリセルが“I
EDM、1990、pp.655〜656”(又は、S
SDM、1990、pp.873〜876及びSSD
M、1990、pp.869〜872)に開示されてい
る。この技術は、LPCVD法による多結晶シリコンの
堆積時において、一定の条件下で、多結晶シリコンはシ
リコンのバンプ又は半球状グレインを有する凹凸の表面
をもつという事実を利用するものである。このような凹
凸の表面は非晶質から多結晶への遷移温度周辺の狭い温
度範囲(5℃)内で強く現れ、ストレージ電極の表面積
を従来より約2倍増加させるということが論文に開示さ
れている。この方法によれば、現在使用されている装備
をもってしても堆積温度を5℃の範囲内で十分制御でき
るので、製造工程が容易となり、信頼の高い再現性を得
られるという利点がある。しかし、従来のストレージ電
極の2倍程度しか表面積を増加させられないので、一層
狭い面積により高容量が要求される数十あるいは数百メ
ガビットDRAMに用いるには限界がある。
Meanwhile, as another conventional example for increasing the surface area of the storage electrode, a hemispherical grain (Hemispher grain) is used.
ical-Grein) A memory cell having a storage electrode is
EDM, 1990, pp. 655-656 "(or S
SDM, 1990, pp. 873-876 and SSD
M, 1990, pp. 869-872). This technique takes advantage of the fact that, during deposition of polycrystalline silicon by the LPCVD method, under certain conditions polycrystalline silicon has bumps of silicon or an uneven surface with hemispherical grains. It is disclosed in the paper that the surface of such unevenness appears strongly in a narrow temperature range (5 ° C.) around the transition temperature from amorphous to polycrystal, and the surface area of the storage electrode is increased about twice as much as before. ing. According to this method, the deposition temperature can be sufficiently controlled within the range of 5 ° C. even with the equipment currently used, so that there is an advantage that the manufacturing process becomes easy and highly reliable reproducibility can be obtained. However, since the surface area can be increased only about twice as much as that of the conventional storage electrode, there is a limit in using it for dozens or hundreds of megabit DRAM which requires a high capacity due to a smaller area.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明で
は、制限面積内で、より一層高容量をもてるストレージ
キャパシタの提供を目的とする。また、制限面積内で、
より一層表面積を増加させたトレージ電極を有するスト
レージキャパシタの提供を目的とする。さらに、より簡
単な製造工程によって、制限面積内でより一層高容量を
もったストレージキャパシタを提供できるようにするこ
とを目的とする。そしてまた、制限面積内に、高容量で
信頼性の高いストレージキャパシタを有する半導体メモ
リ装置の提供を目的とする。さらにまた、制限面積内
に、高容量で再現性のよいストレージキャパシタを有す
る半導体メモリ装置の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a storage capacitor having a higher capacity within a limited area. Also, within the restricted area,
An object of the present invention is to provide a storage capacitor having a storage electrode having a further increased surface area. Further, it is an object of the present invention to provide a storage capacitor having a higher capacity within a limited area by a simpler manufacturing process. It is another object of the present invention to provide a semiconductor memory device having a storage capacitor with high capacity and high reliability within a limited area. Still another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a storage capacitor having a high capacity and good reproducibility within a limited area.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、トランスファトランジスタとスト
レージキャパシタとを備えた半導体メモリ装置のメモリ
セルであって、トランスファトランジスタは、第1導電
形の半導体基板に形成された第2導電形のソース領域及
びドレイン領域と、該ソース領域及びドレイン領域に隣
接し、ゲート絶縁膜を介してソース領域とドレイン領域
との間のチャネル領域と絶縁された第1導体層と、該第
1導体層を絶縁せしめる第1絶縁層とから構成され、そ
して前記ソース領域に隣接するようにフィールド酸化膜
が半導体基板に形成されており、ストレージキャパシタ
は、前記ソース領域に接触すると共に、前記第1導体層
の少なくとも一部分とフィールド酸化膜の少なくとも一
部分とにオーバーラップするように形成された第1電極
と、該第1電極を覆う誘電体層と、該誘電体層を覆う第
2電極とから構成されているメモリセルにおいて、スト
レージキャパシタの第1電極表面に、円筒形で且つ底面
に半球状凸部を有する多数のマイクロシリンダが形成さ
れていることを特徴としたメモリセルを提供する。加え
て、ストレージキャパシタの第1電極におけるマイクロ
シリンダ以外の部分に、多数のマイクロトレンチが形成
されているメモリセルを提供する。
In order to achieve such an object, the present invention provides a memory cell of a semiconductor memory device comprising a transfer transistor and a storage capacitor, wherein the transfer transistor is of a first conductivity type. A source region and a drain region of the second conductivity type formed on the semiconductor substrate, and a first region adjacent to the source region and the drain region and insulated from the channel region between the source region and the drain region through a gate insulating film. A field oxide film is formed on the semiconductor substrate so as to be adjacent to the source region, and the storage capacitor has the first source layer and the first insulating layer for insulating the first conductor layer. And at least a portion of the first conductor layer and at least a portion of the field oxide film. A first electrode surface of a storage capacitor in a memory cell including a first electrode formed to cover the first electrode, a dielectric layer covering the first electrode, and a second electrode covering the dielectric layer. Further, there is provided a memory cell characterized in that a large number of microcylinders having a cylindrical shape and a hemispherical convex portion on the bottom surface are formed. In addition, the micro in the first electrode of the storage capacitor
A memory cell in which a large number of micro trenches are formed in a portion other than the cylinder is provided.

【0008】また、基板上の制限領域で、絶縁層上に伸
張されている導体層の第1電極と、該第1電極上に形成
された誘電体層と、該誘電体層上に形成された第2電極
とを有するキャパシタにおいて、第1電極に、円筒形で
且つ底面に半球状凸部を有する多数のマイクロシリンダ
が形成されていることを特徴としたキャパシタを提供す
る。加えて、ストレージキャパシタの第1電極における
マイクロシリンダ以外の部分に、多数のマイクロトレン
チが形成されているキャパシタを提供する。
Further, in a restricted area on the substrate, the first electrode of the conductor layer extended on the insulating layer, the dielectric layer formed on the first electrode, and the dielectric layer formed on the dielectric layer are formed. A capacitor having a second electrode, wherein the first electrode is provided with a large number of microcylinders having a cylindrical shape and a hemispherical convex portion on the bottom surface. In addition, a capacitor having a large number of micro trenches is provided in a portion other than the micro cylinder in the first electrode of the storage capacitor.

【0009】あるいは、トランスファトランジスタとス
トレージキャパシタとを備えた半導体メモリ装置のメモ
リセルであって、トラスファトランジスタは、第1導電
形の半導体基板に形成された第2導電形のソース領域及
びドレイン領域と、該ソース領域及びドレイン領域に隣
接し、ゲート絶縁膜を介してソース領域とドレイン領域
との間のチャネル領域と絶縁された第1導体層と、該第
1導体層を絶縁せしめる第1絶縁層とから構成され、そ
して前記ソース領域に隣接するようにフィールド酸化膜
が半導体基板に形成され、また前記ドレイン領域に接触
し、前記第1絶縁層上で伸張される第2導体層、及び該
第2導体層を絶縁せしめる第2絶縁層が形成されてお
り、ストレージキャパシタは、前記ソース領域に接触す
ると共に、前記第1導体層の少なくとも一部分とフィー
ルド酸化膜の少なくとも一部分とにオーバーラップする
ように形成された導体層の第1電極と、該第1電極を覆
う誘電体層と、該誘電体層を覆う第2電極とから構成さ
れているメモリセルにおいて、ストレージキャパシタの
第1電極に、円筒形で且つ底面に半球状凸部を有する多
数のマイクロシリンダが形成されていることを特徴とし
たメモリセルを提供する。加えて、ストレージキャパシ
タの第1電極におけるマイクロシリンダ以外の部分に、
多数のマイクロトレンチが形成されているメモリセルを
提供する。これらの場合、第2絶縁層の表面を平坦化処
理しておくとよい。
Alternatively, in a memory cell of a semiconductor memory device including a transfer transistor and a storage capacitor, the transfer transistor is a second conductivity type source region and a drain region formed on a first conductivity type semiconductor substrate. A first conductor layer adjacent to the source region and the drain region and insulated from the channel region between the source region and the drain region via a gate insulating film, and a first insulating layer for insulating the first conductor layer A second conductive layer formed on the semiconductor substrate, the field oxide film being formed on the semiconductor substrate so as to be adjacent to the source region, and extending on the first insulating layer. A second insulating layer is formed to insulate the second conductor layer, and the storage capacitor contacts the source region and the first capacitor. A first electrode of a conductor layer formed to overlap at least a part of the body layer and at least a part of the field oxide film, a dielectric layer covering the first electrode, and a second electrode covering the dielectric layer In a memory cell constituted by (1) and (2), a plurality of micro-cylinders having a cylindrical shape and a hemispherical convex portion on the bottom surface are formed on the first electrode of the storage capacitor. In addition, in the portion other than the micro cylinder in the first electrode of the storage capacitor,
Provided is a memory cell in which a large number of micro trenches are formed. In these cases, the surface of the second insulating layer is preferably flattened.

【0010】さらに、トランスファトランジスタとスト
レージキャパシタとを備えた半導体メモリ装置のメモリ
セルであって、トランスファトランジスタは、第1導電
形の半導体基板に形成された第2導電形のソース領域及
びドレイン領域と、該ソース領域及びドレイン領域に隣
接し、ゲート酸化膜を介してソース領域とドレイン領域
との間のチャネル領域と絶縁された第1導体層と、該第
1導体層を絶縁せしめる絶縁層とから構成され、そして
前記ソース領域に隣接するようにフィールド酸化膜が半
導体基板に形成され、ストレージキャパシタは、前記ソ
ース領域に接触すると共に、前記第1導体層の少なくと
も一部分とフィールド酸化膜の少なくとも一部分とにオ
ーバーラップするように形成された導体層の第1電極
と、該第1電極を覆う誘電体層と、該誘電体層を覆う第
2電極とから構成されているメモリセルにおいて、スト
レージキャパシタの第1電極は、前記絶縁層を底面とし
て多数のマイクロシリンダを貫通形成した第1の導体層
と、該第1の導体層を覆う薄い第2の導体層とから構成
されていることを特徴としたメモリセルを提供する。加
えて、ストレージキャパシタの第1電極におけるマイク
ロシリンダ以外の部分に、マイクロシリンダと同じく前
記絶縁層を底面とする多数のマイクロトレンチが貫通形
成されているメモリセルを提供する。
In a memory cell of a semiconductor memory device including a transfer transistor and a storage capacitor, the transfer transistor includes a source region and a drain region of a second conductivity type formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type. A first conductor layer adjacent to the source region and the drain region and insulated from the channel region between the source region and the drain region via a gate oxide film, and an insulating layer for insulating the first conductor layer. A field oxide layer is formed on the semiconductor substrate adjacent to the source region, the storage capacitor contacts the source region, and includes at least a portion of the first conductor layer and at least a portion of the field oxide layer. The first electrode of the conductor layer formed so as to overlap the first electrode and the first electrode. In a memory cell including a dielectric layer and a second electrode covering the dielectric layer, the first electrode of the storage capacitor has a first conductor formed by penetrating a number of microcylinders with the insulating layer as a bottom surface. A memory cell comprising a layer and a thin second conductor layer covering the first conductor layer. In addition, the microphone on the first electrode of the storage capacitor
Provided is a memory cell in which a large number of micro- trenchs having the insulating layer as a bottom face are formed to penetrate through a portion other than the cylinder.

【0011】上記のようなマイクロシリンダ(及びマイ
クロトレンチ)を有するキャパシタの電極を形成する1
つの製造方法として本発明では、多数のマイクロシリン
ダを有する形状とされたキャパシタのストレージ電極を
形成する方法であって、ストレージ電極として表面に半
球状突部を有する導体層を形成する工程、前記半球状突
部の頂部は露出するようにして半球状突部の各側面にエ
ッチングマスク層を形成する工程、該エッチングマスク
層をマスクとして異方性エッチングを実施する工程を含
んでなることを特徴とした形成方法を提供する。この場
合、異方性エッチング後に導体層の鋭利な角部を除去す
る工程をさらに含めるようにすると、なおよい。
Forming an electrode of a capacitor having a microcylinder (and a microtrench) as described above 1
As one manufacturing method, the present invention is a method of forming a storage electrode of a capacitor having a shape having a large number of microcylinders, the method comprising the step of forming a conductor layer having a hemispherical protrusion on the surface as the storage electrode, The step of forming an etching mask layer on each side surface of the hemispherical protrusion so that the top of the protrusion is exposed, and the step of performing anisotropic etching using the etching mask layer as a mask. A method of forming the same is provided. In this case, it is more preferable to further include a step of removing sharp corners of the conductor layer after anisotropic etching.

【0012】あるいは、多数のマイクロシリンダを有す
る形状とされたキャパシタのストレージ電極を形成する
方法であって、ストレージ電極下部に形成される絶縁層
の表面を平坦化する工程、表面に多数の半球状突部を有
する導体層を前記絶縁層上に形成する工程、該導体層の
突部の各側面にエッチングマスク層を形成する工程、該
エッチングマスク層をマスクとして、前記導体層を貫通
して前記絶縁層表面の一部が露出するまで異方性エッチ
ングを実施する工程、及び、前記導体層表面及び露出し
た前記絶縁層表面を覆う薄い第2の導体層を形成する工
程を含んでなることを特徴とした形成方法を提供する。
Alternatively, there is provided a method of forming a storage electrode of a capacitor having a shape having a large number of microcylinders, wherein a step of flattening the surface of an insulating layer formed under the storage electrode, and a large number of hemispherical surfaces. Forming a conductor layer having a protrusion on the insulating layer, forming an etching mask layer on each side surface of the protrusion of the conductor layer, penetrating the conductor layer with the etching mask layer as a mask, A step of performing anisotropic etching until a part of the surface of the insulating layer is exposed, and a step of forming a thin second conductor layer that covers the surface of the conductive layer and the exposed surface of the insulating layer. A featured forming method is provided.

【0013】また、多数の半球状突部を有する多結晶シ
リコン層を利用して半導体メモリ装置のストレージキャ
パシタを製造する方法において、半球状突部の頂部表面
にエッチングマスク層を形成する工程、多結晶シリコン
層をパターンニングする工程、前記エッチングマスク層
をマスクとして多結晶シリコン層を異方性蝕刻する工
程、及び、前記エッチングマスク層を除去する工程を含
んでなる過程によってストレージ電極を形成することを
特徴とした製造方法を提供する。このときのエッチング
マスク層は、半球状突部の頂部表面を酸化させたものと
すればよい。
In a method of manufacturing a storage capacitor of a semiconductor memory device using a polycrystalline silicon layer having a large number of hemispherical protrusions, a step of forming an etching mask layer on the top surface of the hemispherical protrusions, Forming the storage electrode by a process including a step of patterning the crystalline silicon layer, a step of anisotropically etching the polycrystalline silicon layer using the etching mask layer as a mask, and a step of removing the etching mask layer. And a manufacturing method characterized by the above. At this time, the etching mask layer may be formed by oxidizing the top surface of the hemispherical projection.

【0014】さらに、トランスファトランジスタとスト
レージキャパシタとを備えた半導体メモリ装置であっ
て、トランスファトランジスタは、第1導電形の半導体
基板に形成された第2導電形のソース領域及びドレイン
領域と、該ソース領域及びドレイン領域に隣接し、ゲー
ト酸化膜を介してソース領域とドレイン領域との間のチ
ャネル領域と絶縁された第1導体層と、該第1導体層を
絶縁せしめる第1絶縁層とから構成され、そして前記ド
レイン領域に接触し、前記第1絶縁層上で伸張される第
2導体層、及び該第2導体層を絶縁せしめる第2絶縁層
が形成されており、また前記ソース領域に隣接するよう
にフィールド酸化膜が半導体基板に形成され、ストレー
ジキャパシタは、前記ソース領域に接触すると共に、前
記第1導体層の少なくとも一部分とフィールド酸化膜の
少なくとも一部分とにオーバーラップするように形成さ
れた導体層の第1電極と、該第1電極を覆う誘電体層
と、該誘電体層を覆う第2電極とから構成されている半
導体メモリ装置の製造方法において、前記ソース領域に
接触すると共に前記第2絶縁層の上部に伸張され、多数
の半球状突部を有する多結晶シリコン層を形成する第1
工程と、半球状突部の頂部表面にエッチングマスク層を
形成する第2工程と、この多結晶シリコン層をパターン
ニングする第3工程と、前記エッチングマスク層をマス
クとして多結晶シリコン層を異方性蝕刻する第4工程
と、前記エッチングマスク層を除去する第5工程と、を
連続的に進行することによってストレージキャパシタの
第1電極を形成することを特徴とした製造方法を提供す
る。
Further, in the semiconductor memory device having a transfer transistor and a storage capacitor, the transfer transistor has a second conductivity type source region and a drain region formed on a first conductivity type semiconductor substrate, and the source region. A first conductor layer adjacent to the region and the drain region and insulated from the channel region between the source region and the drain region via a gate oxide film; and a first insulating layer for insulating the first conductor layer. And a second insulating layer which is in contact with the drain region and extends on the first insulating layer, and a second insulating layer which insulates the second conductive layer, and which is adjacent to the source region. As described above, the field oxide film is formed on the semiconductor substrate, and the storage capacitor is in contact with the source region and has a small amount of the first conductor layer. And a first electrode of a conductor layer formed so as to overlap at least a part of the field oxide film, a dielectric layer covering the first electrode, and a second electrode covering the dielectric layer. Forming a polycrystalline silicon layer having a plurality of hemispherical protrusions, the polycrystalline silicon layer being in contact with the source region and extending over the second insulating layer.
A second step of forming an etching mask layer on the top surface of the hemispherical protrusion, a third step of patterning the polycrystalline silicon layer, and the anisotropic etching of the polycrystalline silicon layer using the etching mask layer as a mask. There is provided a manufacturing method characterized in that a first electrode of a storage capacitor is formed by sequentially advancing a fourth step of erosion etching and a fifth step of removing the etching mask layer.

【0015】あるいはまた、アクティブ領域を有する半
導体基板に形成されている平坦化された絶縁層上にスト
レージキャパシタのストレージ電極を製造する方法にお
いて、アクティブ領域と接触し、所定間隔の多数の半球
状突部を有する多結晶シリコン層を前記絶縁層上に形成
する工程、該多結晶シリコン層上にSiN層を形成する
工程、該SiN層上にSOGを塗布して平坦化し、該S
OGを、半球状突部の頂部に形成された前記SiN層の
一部が露出するまでエッチングする工程、このエッチン
グで露出したSiN層を除去して半球状突部の頂部表面
を露出させ、該頂部表面を酸化してエッチングマスク層
を形成する工程、該エッチングマスク層をマスクとして
多結晶シリコン層を異方性蝕刻する工程、及び、この蝕
刻後に前記エッチングマスク層を除去する工程を含んで
なることを特徴とした製造方法を提供する。
Alternatively, in a method of manufacturing a storage electrode of a storage capacitor on a planarized insulating layer formed on a semiconductor substrate having an active region, a plurality of hemispherical protrusions contacting the active region and having a predetermined interval are provided. Forming a polycrystalline silicon layer having a portion on the insulating layer, forming a SiN layer on the polycrystalline silicon layer, applying SOG on the SiN layer to planarize the SN layer, and
A step of etching OG until a part of the SiN layer formed on the top of the hemispherical protrusion is exposed; removing the SiN layer exposed by this etching to expose the top surface of the hemispherical protrusion; The method comprises the steps of oxidizing the top surface to form an etching mask layer, anisotropically etching the polycrystalline silicon layer using the etching mask layer as a mask, and removing the etching mask layer after the etching. A manufacturing method characterized by the above.

【0016】またさらに、アクティブ領域を有する半導
体基板に形成される絶縁層上にストレージキャパシタの
ストレージ電極を製造する方法において、アクティブ領
域を有する半導体基板上に平坦化された第1層間絶縁
膜、第1絶縁膜、及び第2絶縁膜を順次に形成する第1
工程と、アクティブ領域を露出させるために第1層間絶
縁膜、第1絶縁膜、及び第2絶縁膜に第1コンタクトホ
ールを形成する第2工程と、第1コンタクトホールを介
してアクティブ領域と接触するようにして、多数の半球
状突部を有する多結晶シリコン層を第2絶縁膜上に形成
する第3工程と、この多結晶シリコン層を蝕刻して所定
のパターンを形成する第4工程と、半導体基板の全面に
前記多結晶シリコン層を覆う絶縁膜を形成して該絶縁膜
をエッチバックし、残った絶縁膜により、前記多結晶シ
リコン層の半球状突部間及びパターン側面に蝕刻マスク
パターンを形成して半球状突部の頂部を露出させる第5
工程と、この蝕刻マスクパターンをマスクとして多結晶
シリコン層を蝕刻する第6工程と、を含んでなることを
特徴とした製造方法を提供する。
Furthermore, in the method of manufacturing the storage electrode of the storage capacitor on the insulating layer formed on the semiconductor substrate having the active region, the first interlayer insulating film planarized on the semiconductor substrate having the active region, First insulating film and second insulating film are sequentially formed first
And a second step of forming a first contact hole in the first interlayer insulating film, the first insulating film, and the second insulating film to expose the active region, and contacting the active region through the first contact hole. Thus, a third step of forming a polycrystalline silicon layer having a large number of hemispherical protrusions on the second insulating film, and a fourth step of etching the polycrystalline silicon layer to form a predetermined pattern. Forming an insulating film covering the polycrystalline silicon layer on the entire surface of the semiconductor substrate and etching back the insulating film; and etching masks between the hemispherical projections of the polycrystalline silicon layer and the pattern side surface by the remaining insulating film. Forming a pattern to expose the top of the hemispherical protrusion 5th
There is provided a manufacturing method characterized by including a step and a sixth step of etching the polycrystalline silicon layer using the etching mask pattern as a mask.

【0017】そしてまた、アクティブ領域を有する半導
体基板に形成される絶縁層上にストレージキャパシタの
ストレージ電極を製造する方法において、アクティブ領
域を有する半導体基板上に平坦化された第1層間絶縁
膜、第1絶縁膜、及び第2絶縁膜を順次に形成する第1
工程と、アクティブ領域を露出させるために第1層間絶
縁膜、第1絶縁膜、及び第2絶縁膜に第1コンタクトホ
ールを形成する第2工程と、第1コンタクトホールを介
してアクティブ領域と接触するようにして、多数の半球
状突部を有する多結晶シリコン層を第2絶縁膜上に形成
する第3工程と、この多結晶シリコン層上に第3絶縁膜
を形成する第4工程と、これら多結晶シリコン層及び第
3絶縁膜を蝕刻してパターン形成する第5工程と、これ
によりパターンニングされた第3絶縁膜の一部を蝕刻し
て残った第3絶縁膜により、パターニングされた多結晶
シリコン層よりも平面領域の小さい第1蝕刻マスクパタ
ーンを形成する第6工程と、この第1蝕刻マスクパター
ンをマスクとして多結晶シリコン層を所定の厚さ蝕刻す
る第7工程と、半導体基板の全面に第4絶縁膜を堆積す
る第8工程と、第4絶縁膜の全面に対してエッチバック
を行い残った第4絶縁膜により、前記多結晶シリコン層
の半球状突部の頂部を露出させる第2蝕刻マスクパター
ンを形成する第9工程と、この第2蝕刻マスクパターン
をマスクとして多結晶シリコン層を蝕刻する第10工程
と、を含んでなることを特徴とした製造方法を提供す
る。
Further, in the method of manufacturing the storage electrode of the storage capacitor on the insulating layer formed on the semiconductor substrate having the active region, the first interlayer insulating film planarized on the semiconductor substrate having the active region, First insulating film and second insulating film are sequentially formed first
And a second step of forming a first contact hole in the first interlayer insulating film, the first insulating film, and the second insulating film to expose the active region, and contacting the active region through the first contact hole. Thus, a third step of forming a polycrystalline silicon layer having a large number of hemispherical protrusions on the second insulating film, and a fourth step of forming a third insulating film on the polycrystalline silicon layer, A fifth step of etching the polycrystalline silicon layer and the third insulating film to form a pattern, and a patterning of the third insulating film left by etching a part of the patterned third insulating film A sixth step of forming a first etching mask pattern having a plane area smaller than that of the polycrystalline silicon layer, and a seventh step of etching the polycrystalline silicon layer to a predetermined thickness by using the first etching mask pattern as a mask, The eighth step of depositing the fourth insulating film on the entire surface of the body substrate, and the fourth insulating film left by etching back the entire surface of the fourth insulating film, the top of the hemispherical protrusion of the polycrystalline silicon layer A manufacturing method comprising: a ninth step of forming a second etching mask pattern that exposes the film, and a tenth step of etching the polycrystalline silicon layer using the second etching mask pattern as a mask. To do.

【0018】[0018]

【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明の実施例
を詳細に説明する。尚、図中、同じ構成要素には同じ符
号を付し、重複する説明は省略する。図1は本発明に係
るDRAMメモリセルアレイ中の一部分を拡大した平面
図を示しており、そして図2は図1の2−2線に沿った
断面図で、2ビットに対応するメモリセルの断面を示し
ている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are designated by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted. FIG. 1 is an enlarged plan view of a part of a DRAM memory cell array according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1, showing a section of a memory cell corresponding to 2 bits. Is shown.

【0019】P形の半導体基板10上にメモリセルの領
域を限定するフィールド酸化膜12が形成されている。
この半導体基板10はP形のウェル領域とすることもで
きる。フィールド酸化膜12によって囲まれている半導
体基板10の主表面上のアクティブ領域14には、フィ
ールド酸化膜12に隣接したN形のソース領域16と、
N−チャネル領域18を介してソース領域16と離隔さ
れたN形のドレイン領域20と、N−チャネル領域18
上のゲート酸化膜22上にあり、ソース領域16及びド
レイン領域20に隣接したゲート電極24と、から構成
されるトランスファトランジスタが形成されている。こ
のトランスファトランジスタのゲート電極24はワード
ライン26に接続されている。
A field oxide film 12 defining a memory cell region is formed on a P-type semiconductor substrate 10.
The semiconductor substrate 10 may be a P-type well region. In the active region 14 on the main surface of the semiconductor substrate 10 surrounded by the field oxide film 12, an N-type source region 16 adjacent to the field oxide film 12,
An N-type drain region 20 separated from the source region 16 via an N-channel region 18, and an N-channel region 18
A transfer transistor including the gate electrode 24 on the upper gate oxide film 22 and adjacent to the source region 16 and the drain region 20 is formed. The gate electrode 24 of this transfer transistor is connected to the word line 26.

【0020】また、フィールド酸化膜12上には、隣接
するアクティブ領域に形成されたトランスファトランジ
スタのゲート電極に接続されるワードライン28が形成
されている。このワードライン28と前記のゲート電極
24とは絶縁層30によって絶縁されている。
A word line 28 connected to the gate electrode of the transfer transistor formed in the adjacent active region is formed on the field oxide film 12. The word line 28 and the gate electrode 24 are insulated by the insulating layer 30.

【0021】絶縁層30はソース領域16の一部分を露
出させるための開口32をもっている。ストレージ電極
36(第1電極)は、この開口32を介してソース接触
領域34でソース領域16と接触し、隣接しているゲー
ト電極24及びワードライン28の上部に伸張され、ス
トレージキャパシタ領域38を形作っている。このスト
レージ電極36の上部は、後述するように、ストレージ
キャパシタのストレージ電極の表面積を増加するための
本発明の特徴部分である多数のマイクロシリンダ(及び
多数のマイクロトレンチ)をもっている。
The insulating layer 30 has an opening 32 for exposing a part of the source region 16. The storage electrode 36 (first electrode) contacts the source region 16 at the source contact region 34 through the opening 32 and extends above the adjacent gate electrode 24 and word line 28 to form the storage capacitor region 38. Shaping. The upper portion of the storage electrode 36 has a large number of micro-cylinders (and a large number of micro-trenches), which are characteristic portions of the present invention for increasing the surface area of the storage electrode of the storage capacitor, as described later.

【0022】ストレージ電極36の表面上には誘電体層
40が形成されており、さらにその上にプレート電極4
2(第2電極)が形成されている。したがって同図のス
トレージキャパシタ44は、ストレージ電極36、誘電
体層40、及びプレート電極42から構成されるもので
ある。
A dielectric layer 40 is formed on the surface of the storage electrode 36, and the plate electrode 4 is further formed thereon.
2 (second electrode) is formed. Therefore, the storage capacitor 44 in the figure is composed of the storage electrode 36, the dielectric layer 40, and the plate electrode 42.

【0023】プレート電極42の上部及び露出した絶縁
層30の上部には保護膜層46が形成されている。この
保護膜層46には、トランスファトランジスタのドレイ
ン領域20に隣接し半導体基板10の主表面に伸張する
高濃度にドーピングされたN+ 領域48を露出させるた
めの開口50が形成されている。そして導体物質からな
るビットライン52が、この開口50を介してビットラ
イン接触領域54でN+ 領域48に接触するようになっ
ている。また、ビットライン52は保護膜層46上で帯
状に伸張されてワードライン26、28と交叉してい
る。尚、ビットライン52上には図示せぬ第2保護膜層
が塗布されている。
A protective film layer 46 is formed on the plate electrode 42 and the exposed insulating layer 30. The protective film layer 46 is provided with an opening 50 for exposing a heavily doped N + region 48 adjacent to the drain region 20 of the transfer transistor and extending to the main surface of the semiconductor substrate 10. Then, the bit line 52 made of a conductive material contacts the N + region 48 at the bit line contact region 54 through the opening 50. In addition, the bit line 52 extends in a strip shape on the protective film layer 46 and crosses the word lines 26 and 28. The bit line 52 is coated with a second protective film layer (not shown).

【0024】以上のように本発明の好適な実施例による
DRAMメモリセルは、それぞれ1つのトランジスタと
1つのキャパシタとから構成されている。このキャパシ
タは、半導体基板10上のストレージキャパシタ領域3
8が占有する面積(即ち0.4×1.2μm2 )内に多
数のマイクロシリンダ(及びマイクロトレンチ)構造を
もつストレージ電極を有するスタックキャパシタであ
る。しかし、本発明はこのようなストレージ電極の面積
増加に限定されるものではない。
As described above, the DRAM memory cell according to the preferred embodiment of the present invention is composed of one transistor and one capacitor. This capacitor is a storage capacitor region 3 on the semiconductor substrate 10.
8 is a stack capacitor having a storage electrode having a large number of microcylinder (and microtrench) structures within an area (ie, 0.4 × 1.2 μm 2 ) occupied by 8. However, the present invention is not limited to such an increase in storage electrode area.

【0025】図3〜図11を参照しながら、前述のDR
AMメモリセルの製造工程を詳細に説明する。尚、この
ようなメモリセルの使用法については、この技術分野で
通常の知識を有する者には公知の事実であるので、その
説明は省略する。
With reference to FIGS. 3 to 11, the above-mentioned DR
The manufacturing process of the AM memory cell will be described in detail. The usage of such a memory cell is a fact known to those having ordinary knowledge in this technical field, and therefore its explanation is omitted.

【0026】図3には、1対のトランスファトランジス
タが半導体基板上10に形成された状態の図2相当の断
面図を示している。このトランジスタの製造工程は公知
のものであるが、一応の理解のため簡単に説明してお
く。半導体基板10は1×1015 atoms/cm3 の濃度
を有する〔1 0 0〕結晶面のP形シリコンウェーハ
上に形成された濃度4〜5×1016 atoms/cm2 のP
形ウェルである。この半導体基板10の表面の一部分に
図1に示したアクティブ領域14を限定するための厚さ
約3000Åのフィールド酸化膜12が形成される。そ
の後に、約150Åの厚さの図2に示したゲート酸化膜
22が通常のドライO2 酸化法によってアクティブ領域
14内の半導体基板10上に形成され、そしてゲート電
極を形成するために高濃度の燐(phosphorus)がドーピン
グされた多結晶シリコン層が半導体基板10上に形成さ
れる。多結晶シリコンを塗布した後、ゲート電極24、
ワードライン26、28が通常の写真蝕刻法によってパ
ターニングされる。このパターニングによって、ゲート
電極24及びワードライン26、28の下部にある部分
を除いたゲート酸化膜22は、アクティブ領域14内の
半導体基板10の表面が露出するまで除去される。その
後、ソース領域16及びドレイン領域20を形成するた
め、燐のイオン注入が1.6×1013ions/cm2 の線
量と60Kevのエネルギーで行われる。そして燐イオ
ン注入後、ゲート電極24とワードライン26とワード
ライン28とソース領域16とドレイン領域20とを絶
縁するために、約820℃の温度でLPCVD方法によ
りSiO2 の絶縁層30が厚さ約2700Åに堆積さ
れ、その結果、良質の均一性を有するシリコン酸化膜層
を得ることができる。
FIG. 3 shows a sectional view corresponding to FIG. 2 in which a pair of transfer transistors are formed on the semiconductor substrate 10. Although the manufacturing process of this transistor is well known, it will be briefly described for the time being. The semiconductor substrate 10 has a concentration of 1 × 10 15 atoms / cm 3 and has a concentration of 4 to 5 × 10 16 atoms / cm 2 formed on a P-type silicon wafer having a [100] crystal plane.
Shaped well. A field oxide film 12 having a thickness of about 3000Å is formed on a part of the surface of the semiconductor substrate 10 to define the active region 14 shown in FIG. After that, a gate oxide film 22 shown in FIG. 2 having a thickness of about 150 Å is formed on the semiconductor substrate 10 in the active region 14 by a normal dry O 2 oxidation method, and a high concentration is used to form a gate electrode. A polycrystalline silicon layer doped with phosphorus is formed on the semiconductor substrate 10. After applying polycrystalline silicon, the gate electrode 24,
Word lines 26, 28 are patterned by conventional photolithography. By this patterning, the gate oxide film 22 excluding the portions below the gate electrode 24 and the word lines 26 and 28 is removed until the surface of the semiconductor substrate 10 in the active region 14 is exposed. Then, in order to form the source region 16 and the drain region 20, phosphorus ion implantation is performed with a dose of 1.6 × 10 13 ions / cm 2 and an energy of 60 Kev. After the phosphorus ion implantation, the insulating layer 30 of SiO 2 is formed by LPCVD at a temperature of about 820 ° C. to insulate the gate electrode 24, the word line 26, the word line 28, the source region 16 and the drain region 20. It is deposited to about 2700Å, and as a result, a silicon oxide film layer having good quality and uniformity can be obtained.

【0027】次に図4を参照すると分かるように、上記
のようにして絶縁層30を形成してから、通常の写真蝕
刻法によってソース領域16の表面の一部分を露出させ
る開口32が絶縁層30に形成される。そして開口32
を形成するために使用されたフォトレジストの除去後、
表面に半球状突部を多数有する厚さ約2500Åの多結
晶シリコン層56が、開口32を介してソース接触領域
34でソース領域16に接触するようにして半導体基板
10の表面上に形成される。
As shown in FIG. 4, the insulating layer 30 is formed as described above, and then the opening 32 exposing a part of the surface of the source region 16 is formed by the conventional photolithography method. Is formed. And the opening 32
After removal of the photoresist used to form
A polycrystalline silicon layer 56 having a number of hemispherical projections and a thickness of about 2500Å is formed on the surface of the semiconductor substrate 10 so as to contact the source region 16 at the source contact region 34 through the opening 32. .

【0028】このような表面に半球状突部を多数有する
多結晶シリコン層は、1気圧、550℃の温度で、ヘリ
ウム希釈されたSiH4 (20%)を使用するLPCV
D法によって形成することができる(LEEE Trans、on E
lectron Devices. Vol. ED−36,No.2.pp35
1〜353、1983又はSSDM.pp873〜87
6.1990を参照)。あるいは、通常の多結晶シリコ
ンを堆積する温度条件(600℃以上)の下で約100
0Åの厚さ分多結晶シリコンを堆積させてから、この多
結晶シリコン表面上に半球状突部を多数有する多結晶シ
リコンを約1500Åの厚さで形成するようにして製造
することも可能である。このようにして形成された多結
晶シリコン層56表面の半球状突部の直径又は高さは約
0.07〜0.15μmである。
A polycrystalline silicon layer having a large number of hemispherical protrusions on the surface thereof is an LPCV using SiH 4 (20%) diluted with helium at a temperature of 1 atmosphere and 550 ° C.
It can be formed by the D method (LEEE Trans, on E
lectron Devices. Vol. ED-36, No. 2. pp35
1-353, 1983 or SSDM. pp873 to 87
6. 1990). Alternatively, under the temperature condition (600 ° C. or higher) for depositing normal polycrystalline silicon, about 100
It is also possible to deposit polycrystal silicon by a thickness of 0Å and then form polycrystal silicon having a large number of hemispherical projections on the surface of the polycrystal silicon to have a thickness of about 1500Å. . The diameter or height of the hemispherical projections on the surface of the polycrystalline silicon layer 56 thus formed is about 0.07 to 0.15 μm.

【0029】多結晶シリコン層56を形成した後、この
多結晶シリコン層56をドーピングするために砒素のイ
オン注入が3×1015ions/cm2 の線量と100Ke
vのエネルギーで行われる。このとき燐で多結晶シリコ
ン層56をドーピングしてもよいが、後述する工程で良
好なマイクロトレンチ及びマイクロシリンダ構造を多結
晶シリコン層56上に形成するためには砒素のドーピン
グが好ましい。この後、ドーピングされた多結晶シリコ
ン層56上にSiO2 のマスク層58が通常のCVD法
によって300Åの厚さで堆積される。本実施例ではこ
のマスク層58として、Si34 、Ta25 のよう
な高誘電率を有する誘電体物質が使用される。しかし、
後述のマイクロトレンチ、マイクロシリンダを形成する
ためのエッチング工程を考慮すると、多結晶シリコン/
誘電体物質の選択比がより高い誘電体物質を使用するの
が好ましい。
After forming the polycrystalline silicon layer 56, arsenic ion implantation for doping the polycrystalline silicon layer 56 is performed with a dose of 3 × 10 15 ions / cm 2 and 100 Ke.
done with the energy of v. At this time, the polycrystalline silicon layer 56 may be doped with phosphorus, but arsenic doping is preferable in order to form a good micro-trench and micro-cylinder structure on the polycrystalline silicon layer 56 in a step described later. After this, a mask layer 58 of SiO 2 is deposited on the doped polycrystalline silicon layer 56 by the conventional CVD method to a thickness of 300 Å. In this embodiment, as the mask layer 58, a dielectric substance having a high dielectric constant such as Si 3 N 4 or Ta 2 O 5 is used. But,
Considering the etching process for forming micro-trench and micro-cylinder described later, polycrystalline silicon /
It is preferable to use a dielectric material having a higher dielectric material selection ratio.

【0030】マスク層58を堆積した後、ストレージキ
ャパシタ領域38を限定するためのパターニングが通常
の写真蝕刻法によって行われ、これにより図4に示すよ
うなパターン形成された突部を多数有する多結晶シリコ
ン層56とパターン形成されたSiO2 のマスク層58
とが形成される。
After depositing the mask layer 58, patterning to define the storage capacitor regions 38 is performed by conventional photolithography, which results in a polycrystalline having a number of patterned protrusions as shown in FIG. Silicon layer 56 and patterned SiO 2 mask layer 58
Are formed.

【0031】ここで、本発明の特徴部分であるマイクロ
シリンダ、マイクロトレンチを形成するためのエッチン
グ工程を添付の図6〜図8及び図9〜図11を用いて詳
細に説明する。尚、図6〜図11は図4中の点線で囲っ
た部分100を拡大したものである。また、図9〜図1
1は、半球状突部間の距離Sがマスク層58の厚さXの
2倍(2X)以上ある場合の突部の配置を示しており、
図6〜図8は、距離S=0である場合の突部の配置を示
している。事実上、多結晶シリコン層56が、非晶質か
ら多結晶構造に遷移する温度範囲で前記条件のLPCV
D法によって堆積されるとき、突部間の距離Sは、S=
0である場合とS>2Xである場合の混合状態となる。
即ち、図6に示す突部の配置と図9に示す突部の配置が
同時に現れることとなる。
Here, the etching process for forming the micro-cylinder and the micro-trench, which is a characteristic part of the present invention, will be described in detail with reference to the attached FIGS. 6 to 8 and 9 to 11. 6 to 11 are enlarged views of the portion 100 surrounded by the dotted line in FIG. Moreover, FIGS.
1 shows the arrangement of the protrusions when the distance S between the hemispherical protrusions is at least twice (2X) the thickness X of the mask layer 58,
6 to 8 show the arrangement of the protrusions when the distance S = 0. In effect, the polycrystalline silicon layer 56 has an LPCV of the above conditions in the temperature range in which the polycrystalline silicon layer 56 changes from an amorphous state to a polycrystalline structure.
When deposited by the D method, the distance S between the protrusions is S =
There are mixed states of 0 and S> 2X.
That is, the arrangement of the protrusions shown in FIG. 6 and the arrangement of the protrusions shown in FIG. 9 appear at the same time.

【0032】図6を参照すると分かるように、通常のL
DD MOSFET製造工程で使用される側壁形成のた
めのSiO2 エッチバック工程が、マスク層58の厚さ
X(=300Å)をもってエッチング完了時点とするよ
うにして、マスク層58に適用される。マスク層58の
堆積時、多結晶シリコン層56の突部間の谷の部分はよ
り厚いSiO2 層が堆積されることになるので、前記の
エッチバックの結果、エッチングマスク層62が図7に
示すように残留し、突部の頂部66のみが露出する。そ
の後、多結晶シリコン/SiO2 の選択比が40の異方
性エッチングが、深さ0.2μmの溝を形成するように
行われる。
As can be seen by referring to FIG.
The SiO 2 etchback process for forming the sidewalls used in the DD MOSFET manufacturing process is performed by adjusting the thickness of the mask layer 58.
X (= 300Å) will be the etching completion time
Thus, it is applied to the mask layer 58. At the time of depositing the mask layer 58, a thicker SiO 2 layer is deposited on the valley portion between the protrusions of the polycrystalline silicon layer 56, and as a result of the above-mentioned etch back, the etching mask layer 62 is formed as shown in FIG. It remains as shown and only the top 66 of the protrusion is exposed. Thereafter, anisotropic etching with a selection ratio of polycrystalline silicon / SiO 2 of 40 is performed so as to form a groove having a depth of 0.2 μm.

【0033】本実施例においてこのようなエッチング
は、例えばLAM社のモデル名「Rainbow 4400」を
使用して、350ミリバールの気圧の下、パワー200
wattで、HBR(Hydro-bromide) :Cl2 =40S
CCM:120SCCMの混合ガスを用いて実行した。
In the present embodiment, such etching is performed by using, for example, a model name "Rainbow 4400" manufactured by LAM Co. under a pressure of 350 mbar and a power of 200.
Watt, HBR (Hydro-bromide): Cl 2 = 40S
It was carried out using a mixed gas of CCM: 120SCCM.

【0034】その結果、図8に示すように、円筒形の内
壁を有する断面略U字状の溝が多結晶シリコン層56内
に形成される。さらに、この溝の底面には前記露出部分
66に対応する半球状凸部64が形成され、これによっ
てストレージ電極36(多結晶シリコン層56)の表面
積がより一層増加することになる。
As a result, as shown in FIG. 8, a groove having a substantially U-shaped cross section having a cylindrical inner wall is formed in the polycrystalline silicon layer 56. Further, a hemispherical convex portion 64 corresponding to the exposed portion 66 is formed on the bottom surface of the groove, which further increases the surface area of the storage electrode 36 (polycrystalline silicon layer 56).

【0035】以上のようにしてマイクロシリンダを形成
してから、ストレージ電極36の表面に、通常のCVD
方法によって約70Åの厚さのSi34 層を形成し、
そしてこのSi34 層の表面を熱酸化させて約20Å
のSiO2 層を形成することで、NO構造(自然酸化さ
れたSiO2 層を加算すればONO構造)の誘電体層4
0を被覆する。その後、誘電体層40上に、通常の方法
でドーピングされた多結晶シリコン層を形成して通常の
写真蝕刻法によりパターンニングすることで、プレート
電極42が形成される。
After forming the micro-cylinder as described above, the surface of the storage electrode 36 is subjected to normal CVD.
By the method, a Si 3 N 4 layer having a thickness of about 70Å is formed,
Then, the surface of this Si 3 N 4 layer is thermally oxidized to about 20Å
By forming the SiO 2 layer, the dielectric layer of the NO structure (ONO structure if adding an SiO 2 layer which is naturally oxidized) 4
Cover 0. Then, a plate electrode 42 is formed by forming a doped polycrystalline silicon layer on the dielectric layer 40 by a normal method and patterning it by a normal photo-etching method.

【0036】一方、図9〜図11の場合には、マスク層
58をエッチバックすると、図10に示すようにエッチ
ングマスク層62が突部60の側壁にそれぞれ形成され
ることになり、各突部60の間の多結晶シリコン層56
の表面の一部分68と突部の頂部66とのみが露出す
る。その後、前述のようなサブミクロンのエッチングが
行われ、その結果、図11に示すように多数のマイクロ
シリンダ70を有するストレージ電極36が形成され
る。この場合も、図8と同様にマイクロシリンダ70の
底面には露出していた前記頂部66の形状に対応する半
球状凸部64が形成される。このとき、前記表面の一部
分68がエッチングされた部分はマイクロトレンチとな
り、その底面80は半球状凸部64より深くエッチング
されている。このように、マイクロシリンダ70及びマ
イクロトレンチの製造はフォトレジストを使用せず、セ
ルフアライメントエッチング工程によって実施でき、そ
のため複雑な製造工程を用いずにすむ。
On the other hand, in the case of FIGS. 9 to 11, when the mask layer 58 is etched back, the etching mask layers 62 are formed on the side walls of the protrusions 60 as shown in FIG. Polycrystalline silicon layer 56 between parts 60
Only a portion 68 of the surface and the top 66 of the protrusion are exposed. Then, the submicron etching as described above is performed, and as a result, the storage electrode 36 having a large number of microcylinders 70 is formed as shown in FIG. In this case as well, similar to FIG. 8, a hemispherical convex portion 64 corresponding to the shape of the exposed top portion 66 is formed on the bottom surface of the microcylinder 70. At this time, the portion where the portion 68 of the surface is etched becomes a micro trench, and the bottom surface 80 thereof is etched deeper than the hemispherical convex portion 64. As described above, the micro-cylinder 70 and the micro-trench can be manufactured by a self-alignment etching process without using a photoresist, and thus a complicated manufacturing process is not required.

【0037】尚、図6と図9の混合配置である場合、前
述の異方性エッチング後に、多数のマイクロシリンダを
有するポールと多数のマイクロトレンチが提供されるこ
とになる。そして、このようなストレージ電極36の表
面にNO層(ONO層)の誘電体層40とプレート電極
42とが前述と同様の工程により形成される。上記から
分かるように、マイクロシリンダとは、各突部60の露
出した頂部66をエッチングすることにより掘り下げて
得られる円筒状の空洞であり、マイクロトレンチとは、
図10に示すように突部60間の多結晶シリコン層56
の露出した一部分68をエッチングすることにより掘り
下げて得られる溝状の空洞である。
It should be noted that, in the mixed arrangement of FIGS. 6 and 9, after the above-described anisotropic etching, a pole having a large number of microcylinders and a large number of microtrenches will be provided. Then, the dielectric layer 40 of the NO layer (ONO layer) and the plate electrode 42 are formed on the surface of the storage electrode 36 by the same process as described above. As can be seen from the above, the microcylinder is a cylindrical cavity obtained by digging by exposing the exposed top portion 66 of each protrusion 60, and the microtrench is
As shown in FIG. 10, the polycrystalline silicon layer 56 between the protrusions 60 is formed.
It is a groove-shaped cavity obtained by digging by exposing the exposed portion 68 of the.

【0038】以上、ストレージ電極36の表面上に堆積
されたSiO2 のエッチングマスク層62を有するスタ
ックキャパシタの製造工程を説明してきたが、このエッ
チングマスク層62は、キャパシタの誘電体層として効
果的な役割をもたないので、できればエッチングマスク
層62は取り除くことが好ましい。SiO2 のエッチン
グマスク層62を除去するには、前述の異方性エッチン
グ工程後に、緩衝HF溶液(bufferedHFsolution)を
用いて除去すればよい。
Although the manufacturing process of the stack capacitor having the SiO 2 etching mask layer 62 deposited on the surface of the storage electrode 36 has been described above, the etching mask layer 62 is effective as the dielectric layer of the capacitor. The etching mask layer 62 is preferably removed because it does not play a role. The SiO 2 etching mask layer 62 may be removed by using a buffered HF solution after the anisotropic etching process described above.

【0039】一般に、異方性エッチングはエッチング後
のエッジ部分が鋭利になる。また、エッジ部分以外で
も、エッチングによって損傷した部分の周辺に鋭利な箇
所が発生することがある。このような鋭利な部分の存在
は、ストレージ電極36を覆う薄い誘電体層40を形成
する際の信頼性を損なうばかりではなく、ストレージキ
ャパシタのブレークダウン電圧を低下させてしまう原因
となる。
Generally, in anisotropic etching, the edge portion after etching becomes sharp. In addition to the edge portion, a sharp portion may occur around the portion damaged by etching. The presence of such a sharp portion not only impairs the reliability when forming the thin dielectric layer 40 that covers the storage electrode 36, but also causes the breakdown voltage of the storage capacitor to decrease.

【0040】このような鋭利な部分を丸くする工程を、
異方性エッチング終了後誘電体層40を形成する前に
(エッチングマスク層62を有するストレージキャパシ
タの場合)、あるいはエッチングマスク層62の除去後
誘電体層40を形成する前に(エッチングマスク層62
のないストレージキャパシタの場合)、行うことができ
る。即ち、温度60℃〜80℃のHCl:H22 :H
2 O=1:1:6の混合溶液に基板を浸してストレージ
電極36の表面に約10ÅのSiO2 膜を形成する。そ
の後、このような化学的酸化工程で形成された酸化膜を
緩衝HF溶液をもって取り除くことによって鋭利な部分
は除去される。
The step of rounding such a sharp portion is
After completion of anisotropic etching, before forming the dielectric layer 40 (in the case of a storage capacitor having the etching mask layer 62) or after removing the etching mask layer 62 and before forming the dielectric layer 40 (etching mask layer 62).
In case of no storage capacitor), can be done. That is, HCl: H 2 O 2 : H at a temperature of 60 ° C. to 80 ° C.
The substrate is dipped in a mixed solution of 2 O = 1: 1: 6 to form a SiO 2 film of about 10 Å on the surface of the storage electrode 36. Thereafter, the oxide film formed by such a chemical oxidation process is removed with a buffered HF solution to remove the sharp portion.

【0041】また、本実施例では半球状突部を有する多
結晶シリコン層56を厚さ2500Åで形成し、そして
これに溝を深さ2000Åでエッチングによって形成す
るようにしているが、本発明はこれらの数値に限定され
るものではない。例えば、多結晶シリコン層56をさら
に厚い層とし、多結晶シリコン/誘電体物質の選択比に
よりエッチングで溝をより深く形成することにより、ス
トレージ電極36の表面積を一層増加させることが可能
である。
In the present embodiment, the polycrystalline silicon layer 56 having hemispherical projections is formed to a thickness of 2500Å, and the groove is formed to a depth of 2000Å by etching. It is not limited to these numerical values. For example, the surface area of the storage electrode 36 can be further increased by making the polycrystalline silicon layer 56 a thicker layer and forming the groove deeper by etching depending on the selection ratio of polycrystalline silicon / dielectric material.

【0042】上記実施例の図3〜図5で、上述の如くプ
レート電極42の形成までを示した。ここで、これ以後
の工程を説明しておく。即ち、プレート電極42形成後
BPSG(Boro phospho-silicate glass) 又はPSGの
ような保護膜層46(図2)を半導体基板10上に塗布
し、平坦化のためのリフロー工程を行う。その後、開口
50(図2)を通常の方法により形成し、この開口50
を通じてN+ 領域48を形成してから、アルミニウムの
ビットライン52(図2)を形成するものである。ま
た、上記実施例によれば、ビットライン52はトランス
ファトランジスタの上部とストレージキャパシタ44の
上部とにオーバーラップしつつ伸張しており、また、ト
ランスファトランジスタのゲート電極は多結晶シリコン
で形成されているが、本発明はこれに限定されるもので
はない。あるいは、第1電極をなす多結晶シリコンは再
結晶シリコンとしてもよい。さらに、本発明は、上記実
施例のようなスタックキャパシタに限らず、半導体基板
に溝を形成し、この溝内にストレージキャパシタを形成
する場合にも適用可能である。あるいは、絶縁基板上の
限定領域に高容量のキャパシタが要求される場合、絶縁
基板上に本発明による多数のマイクロシリンダ、マイク
ロトレンチを有するストレージ電極を形成し、この上に
誘電体層を形成してから、その上に第2電極であるプレ
ート電極を形成することで必要なキャパシタを製造する
ことができる。
FIGS. 3 to 5 of the above embodiment show the formation of the plate electrode 42 as described above. Here, the subsequent steps will be described. That is, after forming the plate electrode 42, a protective film layer 46 (FIG. 2) such as BPSG (Boro phospho-silicate glass) or PSG is coated on the semiconductor substrate 10, and a reflow process for planarization is performed. After that, an opening 50 (FIG. 2) is formed by a usual method, and the opening 50 (FIG. 2) is formed.
To form an N + region 48, and then form an aluminum bit line 52 (FIG. 2). Further, according to the above-described embodiment, the bit line 52 extends while overlapping the upper portion of the transfer transistor and the upper portion of the storage capacitor 44, and the gate electrode of the transfer transistor is formed of polycrystalline silicon. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, the polycrystalline silicon forming the first electrode may be recrystallized silicon. Furthermore, the present invention is not limited to the stack capacitor as in the above embodiment, but can be applied to the case where a groove is formed in the semiconductor substrate and the storage capacitor is formed in this groove. Alternatively, when a high capacitance capacitor is required in a limited area on the insulating substrate, a storage electrode having a large number of microcylinders and microtrenchs according to the present invention is formed on the insulating substrate, and a dielectric layer is formed thereon. After that, a necessary capacitor can be manufactured by forming a plate electrode, which is the second electrode, thereon.

【0043】以上、本発明によるストレージ電極の構造
及びその製造方法に対して上記のような一つの実施例を
上げて説明したが、このような構造及びその製造方法の
他にも本発明の思想の範囲内でその他の実施例も可能で
ある。以下に、これらその他可能な実施例を説明する。
The structure of the storage electrode according to the present invention and the method of manufacturing the same have been described above by way of one example. However, in addition to the structure and the method of manufacturing the storage electrode, the idea of the present invention is also provided. Other embodiments are possible within the scope of. These and other possible embodiments are described below.

【0044】実施例1(図12〜図23):図12は本
発明の他の実施例によるDRAMメモリセルアレイの一
部分を拡大した平面図であり、そして図13は図12の
3−3線に沿った2ビットに対応するメモリセルの断面
図である。尚、上記実施例(図1〜図11)と同じ構成
要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
Embodiment 1 (FIGS. 12 to 23): FIG. 12 is an enlarged plan view of a portion of a DRAM memory cell array according to another embodiment of the present invention, and FIG. 13 is taken along line 3-3 of FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a memory cell corresponding to 2 bits along the line. The same components as those in the above-described embodiment (FIGS. 1 to 11) are designated by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted.

【0045】図12及び図13より分かるように、P形
の半導体基板10上にメモリセルの領域を限定するフィ
ールド酸化膜12が形成されている。このP形の半導体
基板10はP形のウェルとすることもできる。
As can be seen from FIGS. 12 and 13, a field oxide film 12 is formed on the P-type semiconductor substrate 10 to limit the area of the memory cell. The P-type semiconductor substrate 10 may be a P-type well.

【0046】フィールド酸化膜12によって限定された
アクティブ領域14には、フィールド酸化膜12に隣接
したソース領域16と、N形のチャネル領域18を通じ
てソース領域16と離隔されたドレイン領域20と、N
−チャネル領域18上に形成されたゲート酸化膜22
と、ゲート酸化膜22上部に形成され、ソース領域16
及びドレイン領域20に隣接したゲート電極24と、か
ら構成されるメモリセルのトランスファトランジスタが
形成されている。
In the active region 14 defined by the field oxide film 12, a source region 16 adjacent to the field oxide film 12, a drain region 20 separated from the source region 16 through an N-type channel region 18, and an N region.
-Gate oxide film 22 formed on the channel region 18
And the source region 16 formed on the gate oxide film 22.
And a gate electrode 24 adjacent to the drain region 20, a transfer transistor of the memory cell is formed.

【0047】ゲート電極24はワードライン26と接続
され、また、フィールド酸化膜12上には隣接するアク
ティブ領域に形成されたトランスファトランジスタのゲ
ート電極と接続されるワードライン28が形成されてい
る。そしてゲート電極24とワードライン28とは第1
絶縁層30によって絶縁されている。
The gate electrode 24 is connected to the word line 26, and the word line 28 is formed on the field oxide film 12 so as to be connected to the gate electrode of the transfer transistor formed in the adjacent active region. The gate electrode 24 and the word line 28 are
It is insulated by the insulating layer 30.

【0048】第1絶縁層30は開口135をもってお
り、この開口135を通じてトランスファトランジスタ
のドレイン領域20とビットライン150とが接触する
ようになっている。このビットライン150を覆う第2
絶縁層190と第1絶縁層30とには、ソース領域16
の一部を露出させるための開口125が形成されてい
る。また、第2絶縁層190の表面は平坦化されてい
る。
The first insulating layer 30 has an opening 135, and the drain region 20 of the transfer transistor and the bit line 150 are in contact with each other through the opening 135. Second covering the bit line 150
The insulating layer 190 and the first insulating layer 30 include the source region 16
Has an opening 125 for exposing a part of it. The surface of the second insulating layer 190 is flattened.

【0049】開口125を通じてストレージ電極200
がソース領域16と接触し、第2絶縁層190上で、隣
接するゲート電極24とワードライン28との上部に伸
張されてストレージキャパシタの領域を限定する。スト
レージ電極200は多数のマイクロシリンダ(及び多数
のマイクロトレンチ)をもっている。このマイクロシリ
ンダ、マイクロトレンチの構造については後述する。ス
トレージ電極200の表面上には誘電体層40が形成さ
れ、その上にプレート電極400が形成されている。
The storage electrode 200 is opened through the opening 125.
Are in contact with the source region 16 and extend above the adjacent gate electrode 24 and word line 28 on the second insulating layer 190 to define a region of the storage capacitor. The storage electrode 200 has many micro cylinders (and many micro trenches). The structures of the micro cylinder and the micro trench will be described later. The dielectric layer 40 is formed on the surface of the storage electrode 200, and the plate electrode 400 is formed thereon.

【0050】以上のように、図12及び図13に示した
DRAMメモリセルの構造は、ビットラインがストレー
ジキャパシタの下部に形成されたDASH(Diagonal Ac
tiveStacked capacitor cell with a Highly-packed st
roage node)構造に適用されたものであることが分る。
このDASH構造については、IEDM 1988、p
p.596〜599に詳しい。DASH構造のDRAM
メモリセルでは、ストレージキャパシタの水平方向での
拡張をビットラインのデザインルールに影響されること
なく設計できるので、通常のビットラインの下部にスト
レージキャパシタを形成する場合より工程が容易で、ま
た、キャパシタの容量を容易に増加できるという長所が
ある。したがって、ストレージキャパシタの領域を限定
するストレージ電極200は、隣接するメモリセルに属
する他のストレージキャパシタのストレージ電極に接触
しない範囲内で拡張可能であることが分かる。
As described above, in the structure of the DRAM memory cell shown in FIGS. 12 and 13, the DASH (Diagonal Ac) in which the bit line is formed under the storage capacitor.
tiveStacked capacitor cell with a Highly-packed st
It can be seen that it is applied to the roage node) structure.
This DASH structure is described in IEDM 1988, p.
p. Details on 596-599. DRAM of DASH structure
In the memory cell, the horizontal expansion of the storage capacitor can be designed without being affected by the design rule of the bit line. Therefore, the process is easier than forming the storage capacitor under the normal bit line, and the storage capacitor can be formed easily. The advantage is that the capacity can be increased easily. Therefore, it can be seen that the storage electrode 200 that limits the area of the storage capacitor can be expanded within a range that does not contact the storage electrode of another storage capacitor belonging to the adjacent memory cell.

【0051】それでは、図14〜図23を参照しなが
ら、図13に示したメモリセルの製造工程を詳細に説明
する。図14は、1対のトランスファトランジスタを基
板に形成した後に、ビットライン150を形成する工程
までを示している。ビットライン150形成の前までの
工程は図3に関連して説明したものと同じである。第1
絶縁層30上にはビットライン150が形成されるの
で、BPSG等のリフロー工程を利用して第1絶縁層3
0の表面を平坦化するとよい。その後、トランスファト
ランジスタのドレイン領域20とビットライン150と
の接続のために、通常の写真蝕刻法によってドレイン領
域20の上部にある第1絶縁層30の一部をドレイン領
域20の一部表面が露出するまで除去して開口135を
形成する。そしてこの開口135を通じるようにしてア
ルミニウムのビットライン150が形成される。
Now, the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 13 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 14 shows up to the step of forming the bit line 150 after forming the pair of transfer transistors on the substrate. The process up to the formation of the bit line 150 is the same as that described with reference to FIG. First
Since the bit line 150 is formed on the insulating layer 30, the first insulating layer 3 may be formed using a reflow process such as BPSG.
The surface of 0 should be flattened. Then, in order to connect the drain region 20 of the transfer transistor and the bit line 150, a portion of the first insulating layer 30 on the drain region 20 is exposed to expose a portion of the surface of the drain region 20 by a normal photo-etching method. Until it is removed to form the opening 135. Then, an aluminum bit line 150 is formed so as to pass through the opening 135.

【0052】次に図15について説明する。ビットライ
ン150の形成後、基板10上にBPSG又はPSG等
の第2絶縁層190を約5000Åの厚さで塗布してか
ら、表面の平坦化のためにリフローを実施する。この第
2絶縁層190は通常のシリコン酸化膜か、あるいは、
シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とからなる複合層を使
用してもよい。ただし、どちらの場合でも、第2絶縁層
の塗布後には表面の平坦化工程が行われる。尚、この平
坦化は、シリコン酸化膜層を基板上に塗布し、さらにそ
の上にレジスト物質を塗布してから、レジスト物質とシ
リコン酸化膜層との蝕刻比を調整したエッチング工程に
より平坦化する方法を用いてもよい。
Next, FIG. 15 will be described. After forming the bit line 150, a second insulating layer 190 such as BPSG or PSG is applied on the substrate 10 to a thickness of about 5000Å, and then reflow is performed to planarize the surface. The second insulating layer 190 is a normal silicon oxide film, or
You may use the composite layer which consists of a silicon oxide film and a silicon nitride film. However, in either case, the surface flattening step is performed after the application of the second insulating layer. The planarization is performed by applying a silicon oxide film layer on a substrate, further applying a resist material thereon, and then performing an etching process in which the etching ratio of the resist material and the silicon oxide film layer is adjusted. Any method may be used.

【0053】次に図16について説明する。第2絶縁層
190の形成及び平坦化が終了した後、通常の写真蝕刻
法を使用して、ソース領域16の一部表面を露出せしめ
る開口125を第2絶縁層190と第1絶縁層30とを
通じて形成する。そして開口125形成のために使用さ
れたフォトレジストを除去してから、図4に関連して説
明したように、表面に半球状突部を多数有する厚さ25
00Åの多結晶シリコン層56が、開口125を通じて
ソース領域16の一部表面と接触するようにして第2絶
縁層190上に形成される。
Next, FIG. 16 will be described. After the formation and planarization of the second insulating layer 190 are completed, the opening 125 exposing the partial surface of the source region 16 is formed in the second insulating layer 190 and the first insulating layer 30 by using a normal photolithography method. To form through. Then, after removing the photoresist used for forming the opening 125, the thickness 25 having a large number of hemispherical protrusions on the surface is formed as described with reference to FIG.
A 00Å polycrystalline silicon layer 56 is formed on the second insulating layer 190 so as to contact a part of the surface of the source region 16 through the opening 125.

【0054】そして、多結晶シリコン層56を形成した
後、この多結晶シリコン層56をドーピングするために
砒素のイオン注入が図4と同様にして行われる。その
後、ドーピングされた多結晶シリコン層56上にSiO
2 のマスク層250を通常のCVD法によって300〜
500Å程度の厚さで堆積させる。このマスク層250
としては、Si34 、Ta25 のような高誘電率を
有する誘電体物質が使用可能であるが、後述のマイクロ
シリンダ、マイクロトレンチ形成のためのエッチング工
程を考慮すると、より高い多結晶シリコン/誘電体物質
の選択比を有する誘電体物質を使用する方がよい。そし
て、マスク層250を堆積後、ストレージキャパシタの
領域を限定するためのパターニングが通常の写真蝕刻法
によって行なわれる。
After forming the polycrystalline silicon layer 56, arsenic ion implantation is performed in the same manner as in FIG. 4 to dope the polycrystalline silicon layer 56. Then, SiO is formed on the doped polycrystalline silicon layer 56.
The second mask layer 250 is applied to
Deposit to a thickness of about 500Å. This mask layer 250
As the dielectric material, a dielectric material having a high dielectric constant such as Si 3 N 4 or Ta 2 O 5 can be used. It is better to use a dielectric material with a crystalline silicon / dielectric material selection ratio. Then, after depositing the mask layer 250, patterning for limiting the area of the storage capacitor is performed by a normal photo-etching method.

【0055】以下、図18〜図20及び図21〜図23
を参照して本発明の特徴部分であるマイクロシリンダ、
マイクロトレンチを形成する工程を詳細に説明する。
尚、同図は、図16中の点線で囲った部分500を拡大
したものである。また、図21〜図23はHSG(半球
状突部)間の距離がシリコン酸化物のマスク層250の
厚さの2倍以上の場合、図18〜図20はHSG間の距
離が0である場合を示す。
Hereinafter, FIGS. 18 to 20 and 21 to 23 will be described.
A microcylinder, which is a characteristic part of the present invention,
The process of forming the micro trench will be described in detail.
The drawing is an enlarged view of a portion 500 surrounded by a dotted line in FIG. 21 to 23, when the distance between the HSGs (hemispherical protrusions) is twice or more the thickness of the mask layer 250 of silicon oxide, the distance between the HSGs is 0 in FIGS. 18 to 20. Indicate the case.

【0056】図18より分かるように、通常のLDD
MOSFET製造工程で使用される側壁を形成するため
のシリコン酸化膜のエッチバック工程が、シリコン酸化
膜250の厚さ300〜500Åをエッチング完了のエ
ンドポイント(end point) として実施される。これは、
図6で示したのと同様である。そして、図7の場合と同
様に、シリコン酸化膜250の堆積時に多結晶シリコン
層56のHSG221間の谷の部分223にはより厚い
シリコン酸化膜層が堆積されるので、エッチバックの結
果としてエッチングマスク層251が残っており、HS
G221の頂部222のみが露出している。
As can be seen from FIG. 18, a normal LDD
The etch back process of the silicon oxide film for forming the side wall used in the MOSFET manufacturing process is performed with the thickness of the silicon oxide film 250 of 300 to 500Å as an end point of the etching completion. this is,
It is similar to that shown in FIG. Then, as in the case of FIG. 7, since a thicker silicon oxide film layer is deposited in the valley portion 223 between the HSGs 221 of the polycrystalline silicon layer 56 when the silicon oxide film 250 is deposited, the etching back is performed as a result of the etching back. The mask layer 251 remains and HS
Only the top 222 of G221 is exposed.

【0057】その後、図19で、厚さ2500Åの多結
晶シリコン層56が完全にエッチングされてエッチング
マスク層251の下部を除いた第2絶縁層190の一部
表面が露出するまで、多結晶シリコン/酸化シリコンの
選択比40の異方性エッチングが実施される。このよう
なエッチングは、LAM社のモデル名「Rainbow 440
0」を使用して350ミリバールの気圧の下、200w
attの電力で、HBR(Hydro-bromide) :Cl2 =4
0SCCM:120SCCMの混合ガスを使用して行う
ことができる。その結果、形成されたマイクロシリンダ
230は多結晶シリコン層56を貫通するスルーホール
のような形状となる。ここで、前述の図8のマイクロシ
リンダ形成のエッチング工程では溝の深さを0.2μm
としており、本実施例とは異なっていることが分かる。
Then, in FIG. 19, until the polycrystalline silicon layer 56 having a thickness of 2500Å is completely etched to expose a part of the surface of the second insulating layer 190 except the lower portion of the etching mask layer 251, the polycrystalline silicon layer 56 is exposed. An anisotropic etching is performed with a selectivity ratio of / silicon oxide of 40. Such etching is performed by the model name "Rainbow 440" of LAM.
200 "under atmospheric pressure of 350 mbar using" 0 "
HBR (Hydro-bromide): Cl 2 = 4 with att power
It can be performed using a mixed gas of 0 SCCM: 120 SCCM. As a result, the formed microcylinder 230 has a shape like a through hole penetrating the polycrystalline silicon layer 56. Here, in the above-described etching process for forming the micro-cylinder in FIG. 8, the groove depth is 0.2 μm.
Therefore, it can be seen that this is different from the present embodiment.

【0058】このようにしてスルーホール形状のマイク
ロシリンダ230が形成された後、通常の多結晶シリコ
ンが形成される温度条件である600℃以上の温度で、
SiH4 ガスをデコンポジション(decomposition) 用と
して20〜25Å/minの堆積率をもってLPCVD
法により、ドーピングされた薄い多結晶シリコン層24
0をマイクロシリンダ230の内・外面を含む基板10
の全面に堆積する。この多結晶シリコン層240の厚さ
は、少なくともHSG221の直径(0.07〜0.1
5μm)の1/2より薄ければストレージキャパシタの
表面積に影響しないので、300〜700Å程度にする
とよい。また、多結晶シリコン層240は基板10の全
面上に形成されるので、通常の写真蝕刻法を利用してス
トレージキャパシタの領域を限定するパターニング工程
を行え、これによりストレージ電極200のパターンが
完成される。その結果、ストレージ電極200は、多結
晶シリコン層56と薄い多結晶シリコン層240とから
なり、多数のマイクロシリンダ230を有する構造とな
ることが分かる。
After the through-hole-shaped microcylinder 230 is formed in this way, at a temperature of 600 ° C. or higher, which is a temperature condition for forming normal polycrystalline silicon,
LPH with a deposition rate of 20-25Å / min for SiH 4 gas for decomposition
Thin polysilicon layer 24 doped by the method
0 indicates the substrate 10 including the inner and outer surfaces of the microcylinder 230
Deposited on the entire surface of. The thickness of the polycrystalline silicon layer 240 is at least the diameter (0.07 to 0.1) of the HSG 221.
If it is thinner than 1/2 of 5 μm), it does not affect the surface area of the storage capacitor, so it is preferable to set it to about 300 to 700Å. In addition, since the polycrystalline silicon layer 240 is formed on the entire surface of the substrate 10, a patterning process for limiting the area of the storage capacitor can be performed using a normal photo-etching method, thereby completing the pattern of the storage electrode 200. It As a result, it can be seen that the storage electrode 200 is composed of the polycrystalline silicon layer 56 and the thin polycrystalline silicon layer 240, and has a structure having a large number of microcylinders 230.

【0059】次に、図20では、ストレージ電極200
が完成された後、多結晶シリコン層240の表面(又は
ストレージ電極200の表面)に通常のCVD法によっ
て約70Åの厚さのSi34 層を形成し、そしてこの
Si34 層を熱酸化させて約20Åの薄いSiO2
を形成することによって構成されるNO層(自然酸化さ
れたSiO2 層を加えるとONO層になる)の誘電体層
40が塗布される。その後、誘電体層40上にドーピン
グされた多結晶シリコンのプレート電極400を形成す
ると図17に示したようなストレージキャパシタが完成
する。
Next, referring to FIG. 20, the storage electrode 200 is shown.
Is completed, a Si 3 N 4 layer having a thickness of about 70Å is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 240 (or the surface of the storage electrode 200) by a normal CVD method, and this Si 3 N 4 layer is formed. A dielectric layer 40 of a NO layer (which becomes an ONO layer when the naturally oxidized SiO 2 layer is added) is formed by thermal oxidation to form a thin SiO 2 layer of about 20 Å. Then, a doped polycrystalline silicon plate electrode 400 is formed on the dielectric layer 40 to complete the storage capacitor shown in FIG.

【0060】一方、図21〜図23の場合、マスク層2
50をエッチバックすると、図21に示すようなエッチ
ングマスク層251が各HSG221の側壁225に形
成され、HSG221間の多結晶シリコン層56の表面
の一部分226とHSG221の頂部222のみが露出
する。その後、前述の図19と同様にして、多結晶シリ
コン層56を貫通して第2絶縁体層190の一部表面が
露出するまでエッチングを行い、薄い多結晶シリコン層
240を基板10の全面に堆積させてから、ストレージ
電極200のパターニングを実施することで、図22の
ような構造のマイクロシリンダ及びマイクロトレンチを
もつストレージ電極200が形成され、そして、誘電体
層40及びプレート電極400が形成される。
On the other hand, in the case of FIGS. 21 to 23, the mask layer 2
When 50 is etched back, an etching mask layer 251 as shown in FIG. 21 is formed on the sidewall 225 of each HSG 221, and only a portion 226 of the surface of the polycrystalline silicon layer 56 between the HSGs 221 and the top 222 of the HSG 221 are exposed. Thereafter, similarly to the above-described FIG. 19, etching is performed until the polycrystalline silicon layer 56 is penetrated and a part of the surface of the second insulator layer 190 is exposed, so that the thin polycrystalline silicon layer 240 is formed on the entire surface of the substrate 10. After the deposition, the storage electrode 200 is patterned to form the storage electrode 200 having the micro-cylinder and the micro-trench having the structure shown in FIG. 22, and the dielectric layer 40 and the plate electrode 400 are formed. It

【0061】このとき、HSGの間隔が一定でない場合
にも上記と同様の方法によってストレージキャパシタを
形成できることは、この分野で通常の知識をもつものな
ら容易に理解できるであろう。
At this time, it will be easily understood by those having ordinary knowledge in this field that the storage capacitor can be formed by the same method as described above even when the HSG intervals are not constant.

【0062】本実施例においては、多結晶シリコン/酸
化シリコンの選択比を大きくしてエッチングマスク層2
51に覆われない部分の多結晶シリコン層56を完全に
除去してから、マイクロシリンダ及びマイクロトレンチ
の連結とストレージ電極200形成のための多結晶シリ
コン層240の形成を行うので、マイクロシリンダ、マ
イクロトレンチ形成のためのエッチングの深さ調整の必
要がない。
In this embodiment, the etching mask layer 2 is formed by increasing the selection ratio of polycrystalline silicon / silicon oxide.
Since the polycrystalline silicon layer 56 not covered by 51 is completely removed, the polycrystalline silicon layer 240 for connecting the microcylinder and the microtrench and forming the storage electrode 200 is formed. There is no need to adjust the etching depth for forming the trench.

【0063】以上の説明は、ストレージ電極にエッチン
グマスク層として使用された酸化シリコンが包含される
場合に関するものであった。しかし、このエッチングマ
スク層(251)はキャパシタの誘電体層として効果的
な役割をもたず、キャパシタの表面積の増加にも寄与し
ていないので、前述の異方性エッチング後に緩衝HF(B
uffered HF) 溶液で除去するようにしてもよい。
The above description relates to the case where the storage electrode contains the silicon oxide used as the etching mask layer. However, since this etching mask layer (251) does not play an effective role as the dielectric layer of the capacitor and does not contribute to the increase of the surface area of the capacitor, the buffer HF (B
uffered HF) solution.

【0064】本実施例においては、ビットラインがスト
レージキャパシタの下部で伸張しているDASH構造の
メモリセルに対して説明したが、これに限定されるもの
ではないことも理解して置く必要がある。即ち、図2に
示した構造にも本実施例を適用可能である。ただし、そ
のような場合にはストレージ電極となる多結晶シリコン
層(56)堆積の前に、その下部の第1絶縁層表面を平
坦化しておく必要がある。
In this embodiment, the DASH structure memory cell in which the bit line extends below the storage capacitor has been described, but it should be understood that the present invention is not limited to this. . That is, this embodiment can be applied to the structure shown in FIG. However, in such a case, it is necessary to flatten the surface of the first insulating layer thereunder before depositing the polycrystalline silicon layer (56) to be the storage electrode.

【0065】実施例2(図24〜図36):図13の構
造を形成するための製造工程として、図14〜図23を
例として説明したが、その他の方法によっても形成可能
である。これを図24〜図27及び図28〜図36を参
照して説明する。
Embodiment 2 (FIGS. 24 to 36): As a manufacturing process for forming the structure of FIG. 13, the description has been given with reference to FIGS. 14 to 23 as an example, but it can be formed by other methods. This will be described with reference to FIGS. 24 to 27 and 28 to 36.

【0066】まず、図24では、表面にHSGを有する
厚さ2500Åの多結晶シリコン層56を、開口125
を介してソース領域16の一部表面と接触するようにし
て第2絶縁層190上に形成し、砒素のイオン注入を行
ってから、図25に示すように、厚さ20〜500Å程
度のSiN層330を通常のLPCVD法によって多結
晶シリコン層56上に堆積させ、そしてSiN層330
上に厚さ約2000ÅのSOG(Spin On Glass) 340
を塗布する。このSOG層340は、HSGの高さより
大きく、HSGが形成された多結晶シリコン層56の表
面が完全に平坦に覆われるように形成する必要がある。
First, in FIG. 24, a polycrystalline silicon layer 56 having a thickness of 2500 .ANG.
25 is formed on the second insulating layer 190 so as to be in contact with a part of the surface of the source region 16 via the arsenic, and arsenic is ion-implanted. Then, as shown in FIG. Layer 330 is deposited on polycrystalline silicon layer 56 by a conventional LPCVD method, and SiN layer 330 is deposited.
SOG (Spin On Glass) 340 with a thickness of about 2000Å on top
Is applied. The SOG layer 340 is larger than the height of HSG and needs to be formed so that the surface of the polycrystalline silicon layer 56 in which HSG is formed is completely flat.

【0067】図25中の点線で囲った部分の拡大図を図
28に示す。そして図29で、SOG340の塗布及び
平坦化後に、SOG340をエッチバック(ドライエッ
チング)してHSG221の頂部上に形成されたSiN
層330の一部分331を露出させる。このSiN層3
30の露出程度はエッチング量やエッチング時間等によ
り適切に調節できる。次に、図30で、露出したSiN
層の一部分331をエッチングで除去する。これは、L
AM社のモデル名「Rainbow 4400」を使用したドラ
イエッチング、あるいは燐酸(H3 PO4 )を利用した
ウエットエッチングにより可能である。その後、SOG
340の残りの部分SOG342は、BOE(Buffered-
Oxide Etchant)溶液に約1分間基板を浸すことによって
図31に示すように完全に除去される。
FIG. 28 shows an enlarged view of a portion surrounded by a dotted line in FIG. Then, in FIG. 29, after the SOG 340 is applied and planarized, the SOG 340 is etched back (dry etched) to form the SiN formed on the top of the HSG 221.
A portion 331 of layer 330 is exposed. This SiN layer 3
The degree of exposure of 30 can be appropriately adjusted by the etching amount, etching time, and the like. Next, in FIG. 30, exposed SiN
A portion 331 of the layer is etched away. This is L
Dry etching using AM Inc. model name of the "Rainbow 4400", or can be by wet etching using phosphoric acid (H 3 PO 4). After that, SOG
The remaining part SOG342 of 340 is BOE (Buffered-
Oxide Etchant) solution is completely removed as shown in FIG. 31 by soaking the substrate for about 1 minute.

【0068】図32で、残存するSOG342を除去し
た後、露出している多結晶シリコン層56のHSG22
1の頂部を酸化させて100〜1000Å程度の厚さの
酸化層231を形成する。この酸化工程はドライO2
利用するか、あるいは、温度60〜80℃で、HCL:
22 :H2 O=1:1:6の混合溶液に基板を浸す
ことによって実施できる。このとき、SiN層330上
にもわずかに酸化層232が形成されるが、これはBO
E溶液に短時間(約10秒間)基板を浸すことによって
除去できる。酸化層231はマイクロトレンチ形成のた
めのエッチングマスクとして使用される。このような酸
化後、図33に示すように、HSG221間に残ってい
るSiN層330はH3 PO4 溶液によって除去され
る。
In FIG. 32, after removing the remaining SOG 342, the HSG 22 of the exposed polycrystalline silicon layer 56 is removed.
The top of No. 1 is oxidized to form an oxide layer 231 having a thickness of about 100 to 1000 Å. This oxidation process uses dry O 2 or at a temperature of 60-80 ° C. and HCL:
It can be carried out by immersing the substrate in a mixed solution of H 2 O 2 : H 2 O = 1: 1: 6. At this time, a slight oxide layer 232 is formed on the SiN layer 330.
It can be removed by immersing the substrate in the E solution for a short time (about 10 seconds). The oxide layer 231 is used as an etching mask for forming the micro trench. After such oxidation, as shown in FIG. 33, the SiN layer 330 remaining between the HSGs 221 is removed by the H 3 PO 4 solution.

【0069】ここで、図26に示すように、酸化層(エ
ッチングマスク層)231が形成された後、ストレージ
電極のパターン形成のため、通常の写真蝕刻法によって
多結晶シリコン層56はパターニングされる。このパタ
ーニングに際して、多結晶シリコン層56がビットライ
ン150の上部に形成されているので、水平方向での面
積拡張についてビットラインのデザインルールに影響さ
れないことが分る。
Here, as shown in FIG. 26, after the oxide layer (etching mask layer) 231 is formed, the polycrystalline silicon layer 56 is patterned by a normal photo-etching method for patterning the storage electrode. . In this patterning, since the polycrystalline silicon layer 56 is formed on the bit line 150, it can be seen that the area expansion in the horizontal direction is not affected by the bit line design rule.

【0070】その後、図33までの工程で形成されたエ
ッチングマスク層231をマスクとして多結晶シリコン
/酸化シリコンの選択比40の異方性エッチングが深さ
約0.2μmまで行なわれる。このようなエッチング
は、LAM社のモデル名「Rainbow 4400」を使用
し、350ミリバールの気圧の下、パワー200wat
tで、HRR(Hydro bromide) :Cl2 =40SCC
M:120SCCMの混合ガス雰囲気をもって実施でき
る。その結果、図34に示すように、底面にエッチング
前の多結晶シリコン層56の表面形状に対応する丸い傾
斜面部を有するマイクロトレンチ224が形成される。
同図より分かるように、エッチング前のHSGの存在に
よりこのマイクロトレンチ224の底面と側面との境界
部分は緩慢な傾斜となっている。このような構造により
後述の工程で塗布される誘電体のステップカバレッジを
従来に比べて改善させることができる。
Thereafter, anisotropic etching with a selection ratio of polycrystalline silicon / silicon oxide of 40 is performed to a depth of about 0.2 μm using the etching mask layer 231 formed in the steps up to FIG. 33 as a mask. For such etching, a model name "Rainbow 4400" manufactured by LAM is used, and a power of 200 watt is obtained under an atmospheric pressure of 350 mbar.
HRR (Hydro bromide): Cl 2 = 40 SCC at t
It can be carried out in a mixed gas atmosphere of M: 120 SCCM. As a result, as shown in FIG. 34, micro-trench 224 having a round inclined surface portion corresponding to the surface shape of polycrystalline silicon layer 56 before etching is formed on the bottom surface.
As can be seen from the figure, the boundary portion between the bottom surface and the side surface of the micro trench 224 has a gentle slope due to the presence of HSG before etching. With such a structure, the step coverage of the dielectric material applied in the process described below can be improved as compared with the conventional case.

【0071】そして、マイクロトレンチを形成した後、
実質的にキャパシタの表面積として寄与しないエッチン
グマスク層231を図35に示すように除去することで
ストレージ電極201の形状が完成される。同図より分
かるように、エッチングマスク層231が除去された後
のストレージ電極201の表面は、鋭利な部分がなく、
全体に丸みを帯びている。これもやはり良好な誘電体の
塗布を提供し、ストレージキャパシタのプレークダウン
電圧が不必要に低電圧となる現象を防止するものであ
る。
After forming the micro trench,
The shape of the storage electrode 201 is completed by removing the etching mask layer 231 that does not substantially contribute to the surface area of the capacitor as shown in FIG. As can be seen from the figure, the surface of the storage electrode 201 after the etching mask layer 231 is removed has no sharp portion,
The whole is rounded. This again provides a good dielectric coating and prevents the storage capacitor's breakdown voltage from being unnecessarily low.

【0072】その後、ストレージ電極201の表面に通
常のCVD法によって約70Åの厚さのSi34 層を
形成し、このSi34 層の表面を熱酸化させて約20
Åの薄いSiO2 を形成することによって構成されるN
O層(自然酸化されたSiO2 層を加えるとONO層に
なる)の誘電体層40が塗布される。そして、図36
で、誘電体層40上にドーピングされた多結晶シリコン
のプレート電極400を形成するとストレージキャパシ
タが完成する。その後、HPSG(boro-phosphosiligat
e glass) やPSG等を基板10の全面に塗布し、平坦
化のためのリフロー(reflow)工程を行なう。その結果、
図27に示すようなDRAMセルの構造が完成する。
[0072] Thereafter, the thickness of Si 3 N 4 layer about 70Å was formed by a conventional CVD method on the surface of the storage electrode 201, about the surface of the Si 3 N 4 layer by thermally oxidizing 20
N composed by forming thin Å SiO 2
A dielectric layer 40 of an O layer (which becomes an ONO layer when a naturally oxidized SiO 2 layer is added) is applied. And in FIG.
Then, a doped polycrystalline silicon plate electrode 400 is formed on the dielectric layer 40 to complete a storage capacitor. After that, HPSG (boro-phosphosiligat
e glass) or PSG is applied to the entire surface of the substrate 10, and a reflow process for flattening is performed. as a result,
The structure of the DRAM cell as shown in FIG. 27 is completed.

【0073】上記の図24〜図36の製造方法において
は、ストレージ電極になる多結晶シリコン層220の厚
さを2500Åとし、トレンチの深さを2000Åとし
たが、本実施例はこれらの数値に限定されるものではな
い。例えば、多結晶シリコン層56をさらに厚くし、多
結晶シリコン/酸化シリコンの選択比によりトレンチを
さらに深くエッチングすることによって、ストレージ電
極201の表面積を一層増加することもできる。
In the manufacturing method shown in FIGS. 24 to 36, the thickness of the polycrystalline silicon layer 220 serving as the storage electrode is 2500 Å and the depth of the trench is 2000 Å. It is not limited. For example, the surface area of the storage electrode 201 can be further increased by making the polycrystalline silicon layer 56 thicker and etching the trench deeper by the selection ratio of polycrystalline silicon / silicon oxide.

【0074】一方、図示されていないが、HSG間の距
離が0である場合にも図24〜図36の実施例を適用で
きることは、この分野で通常の知識をもつものなら容易
に理解できるであろう。
On the other hand, although not shown, it can be easily understood by those having ordinary knowledge in this field that the embodiments of FIGS. 24 to 36 can be applied even when the distance between HSGs is 0. Ah

【0075】実施例3(図37〜51):本発明による
ストレージキャパシタを製造する方法として、さらに上
記と違う他の実施例を図37〜図51を参照して説明す
る。まず、図37は、第1導電形の半導体基板10上に
図3と同様にしてゲート電極24、ワードライン28を
形成してから、基板10の全面に第1層間絶縁膜60
0、例えばBPSG或いは酸化膜系統の膜を堆積してこ
れを平坦化し、そしてこの第1層間絶縁膜600上に第
1絶縁膜610、例えば500〜1000Å程度の厚さ
の窒化膜、及び第2絶縁膜620、例えば1000〜2
000Å程度の厚さの酸化膜を順次堆積する。第1絶縁
膜610である窒化膜は後続の工程でエッチストップ膜
として使用される。
Embodiment 3 (FIGS. 37 to 51): As a method of manufacturing a storage capacitor according to the present invention, another embodiment different from the above will be described with reference to FIGS. 37 to 51. First, in FIG. 37, the gate electrode 24 and the word line 28 are formed on the first conductivity type semiconductor substrate 10 in the same manner as in FIG. 3, and then the first interlayer insulating film 60 is formed on the entire surface of the substrate 10.
0, for example, a BPSG or oxide type film is deposited and planarized, and a first insulating film 610 is formed on the first interlayer insulating film 600, for example, a nitride film having a thickness of about 500 to 1000Å, and a second insulating film. Insulating film 620, for example 1000-2
An oxide film with a thickness of about 000Å is sequentially deposited. The nitride film, which is the first insulating film 610, is used as an etch stop film in a subsequent process.

【0076】図38は、第1コンタクトホールCH1、
及び第1導体層(多結晶シリコン層)56の形成工程を
図示したもので、まず、第2絶縁膜620上にフォトレ
ジストを塗布し、マスク露光及び現像等の工程を経て所
望のフォトレジストパターンを形成してから、このフォ
トレジストパターンを用いて第2絶縁膜620、第1絶
縁膜610、及び第1層間絶縁膜600を蝕刻すること
によって、キャパシタの第1電極として使用されるスト
レージ電極をトランジスタのソース領域16と接続させ
るための第1コンタクトホールCH1を形成する。そし
て、この第1コンタクトホールCH1を形成するための
フォトレジストパターンを除去した後、基板10の全面
に2000〜6000Å程度の厚さで、不純物がドーピ
ンされたHSGを有する多結晶シリコン層56を堆積す
る。ここで、多結晶シリコン層56の表面は図38に示
すように突部と突部とが接している状態、即ち前述の距
離Sが0である場合を示しているが、上記の他の実施例
の場合と同様に突部と突部とが所定距離離隔している場
合でも適用可能である。
FIG. 38 shows the first contact hole CH1,
And a step of forming the first conductor layer (polycrystalline silicon layer) 56 is illustrated. First, a photoresist is applied on the second insulating film 620, and a desired photoresist pattern is obtained through steps such as mask exposure and development. Then, the second insulating film 620, the first insulating film 610, and the first interlayer insulating film 600 are etched using this photoresist pattern to form a storage electrode used as the first electrode of the capacitor. A first contact hole CH1 for connecting to the source region 16 of the transistor is formed. Then, after removing the photoresist pattern for forming the first contact hole CH1, a polycrystalline silicon layer 56 having HSG doped with impurities and having a thickness of about 2000 to 6000Å is deposited on the entire surface of the substrate 10. To do. Here, as shown in FIG. 38, the surface of the polycrystalline silicon layer 56 shows a state where the protrusions are in contact with each other, that is, the above-described distance S is 0. Similar to the case of the example, it is applicable even when the protrusions are separated from each other by a predetermined distance.

【0077】図39は、多結晶シリコン層56のパター
ン及び第3絶縁膜630の形成工程を示したもので、ま
ず多結晶シリコン層56上にフォトレジストを塗布し、
マスク露光及び現像等の工程を経て所望のフォトレジス
トパターンを形成し、このフォトレジストパターンを使
用して多結晶シリコン層56を蝕刻することで、図示の
ような多結晶シリコン層パターン56′を形成する。そ
して、フォトレジストパターンを除去し、基板10の全
面に第3絶縁膜630、例えば300〜1000Å程度
の厚さのHTO(High Temperature Oxide)膜を堆積す
る。
FIG. 39 shows a step of forming the pattern of the polycrystalline silicon layer 56 and the third insulating film 630. First, a photoresist is applied on the polycrystalline silicon layer 56,
A desired photoresist pattern is formed through processes such as mask exposure and development, and the polycrystalline silicon layer 56 is etched using this photoresist pattern to form a polycrystalline silicon layer pattern 56 'as illustrated. To do. Then, the photoresist pattern is removed, and a third insulating film 630, for example, an HTO (High Temperature Oxide) film having a thickness of about 300 to 1000 Å is deposited on the entire surface of the substrate 10.

【0078】図40は第3絶縁膜630の蝕刻工程を図
示したもので、図39の工程後に、多結晶シリコン層パ
ターン56′の突部の頂上部位が露出するまで基板10
全面にエッチバックを実施することによって、多結晶シ
リコン層パターン56′の突部と突部との間に第3絶縁
膜を残す(630′)。このとき、多結晶シリコン層パ
ターン56′の側壁部分の第3絶縁膜も残る(63
0′)。
FIG. 40 illustrates an etching process of the third insulating film 630. After the process of FIG. 39, the substrate 10 is exposed until the top portion of the protrusion of the polycrystalline silicon layer pattern 56 'is exposed.
By etching back the entire surface, the third insulating film is left between the protrusions of the polycrystalline silicon layer pattern 56 '(630'). At this time, the third insulating film on the side wall of the polycrystalline silicon layer pattern 56 'also remains (63).
0 ').

【0079】図41はストレージ電極の形成工程を図示
したもので、前記の残留している第3絶縁膜630′を
蝕刻マスクとして使用して多結晶シリコン層パターン5
6′を蝕刻し、ストレージ電極202を形成する。即
ち、蝕刻マスクとして使用された第3絶縁膜630′が
残っている部分は多結晶シリコン層が蝕刻されず、第3
絶縁膜630′がなく、多結晶シリコン層が露出した部
分はマイクロシリンダ(或いはマイクロトレンチも)が
形成され、ストレージ電極202が完成される。また、
多結晶シリコン層パターン56′の側壁に残っている第
3絶縁膜630′によって、ストレージ電極を形成する
ための蝕刻工程時に、多結晶シリコン層パターン56′
の側壁の部位は若干のスロープをもって傾斜蝕刻され
る。尚、このとき、多結晶シリコン層パターン56′の
蝕刻工程は、蝕刻マスクとして使用された第3絶縁膜
(例えば酸化膜)との蝕刻選択比が大きいブロモ水素
(HBr)と塩素(Cl2 )の混合ガスを使用して実施
する。
FIG. 41 illustrates a process of forming a storage electrode. The remaining third insulating film 630 'is used as an etching mask to form a polycrystalline silicon layer pattern 5 as shown in FIG.
The storage electrode 202 is formed by etching 6 '. That is, the polycrystalline silicon layer is not etched in the portion where the third insulating film 630 'used as the etching mask remains, and
A microcylinder (or a microtrench) is formed on the exposed portion of the polycrystalline silicon layer without the insulating film 630 ', and the storage electrode 202 is completed. Also,
The third insulating layer 630 'remaining on the sidewalls of the polycrystalline silicon layer pattern 56' causes the polycrystalline silicon layer pattern 56 'to be removed during an etching process for forming a storage electrode.
The part of the side wall of the is slope-etched with some slope. At this time, etching process of the polysilicon layer pattern 56 ', the third insulating film which is used as an etching mask (for example, oxide film) etch selectivity is greater bromo hydrogen with (HBr) and chlorine (Cl 2) It is carried out using a mixed gas of.

【0080】図42は、ストレージキャパシタの形成工
程を図示したもので、図41の工程後、まず、蝕刻マス
クとして使用された第3絶縁膜630′をBOE(Buffe
redOxide Etchant)溶液又は希釈された弗化水素(H
F)溶液を使用したウエットエッチングによって除去
し、次に、露出したストレージ電極202の全表面に覆
い被さるように、例えば酸化膜−窒化膜−酸化膜の構造
であるONO構造或いはNO構造の誘電体層40を堆積
させる。そして誘電体層40を覆うように第2導体層、
例えば不純物がドーピングされた多結晶シリコンを堆積
してから、パターニングすることによってプレート電極
400を形成する。このようにしてストレージ電極20
2、誘電体層40、及びプレート電極400からなるキ
ャパシタを完成する。その後、ドレイン領域20を露出
させてビットラインを形成する(図示せず)。尚、ビッ
トラインはストレージ電極を形成するための導体層(多
結晶シリコン層)の形成前に形成することもできる。
FIG. 42 shows a process of forming a storage capacitor. After the process of FIG. 41, first, the third insulating film 630 'used as an etching mask is subjected to BOE (Buffe).
redOxide Etchant) solution or diluted hydrogen fluoride (H
F) The dielectric is removed by wet etching using a solution and then covered with the entire surface of the exposed storage electrode 202, for example, an ONO structure or NO structure dielectric having an oxide film-nitride film-oxide film structure. Deposit layer 40. And a second conductor layer so as to cover the dielectric layer 40,
For example, the plate electrode 400 is formed by depositing polycrystalline silicon doped with impurities and then patterning it. In this way, the storage electrode 20
2. A capacitor including the dielectric layer 40 and the plate electrode 400 is completed. Then, the drain region 20 is exposed to form a bit line (not shown). The bit line may be formed before forming the conductor layer (polycrystalline silicon layer) for forming the storage electrode.

【0081】図43〜図50は、図37〜図42に示し
た工程の応用例を示す。図43の工程は図37の工程と
同じである。その後、図44において、図38と同様に
第1コンタクトホールCH1が形成され、そして、多結
晶シリコン層56及び第3絶縁膜640が順次形成され
る。その後、図45で、第3絶縁膜640上にフォトレ
ジストを塗布し、マスク露光及び現像等の工程を経て所
望のフォトレジストパターン700を形成する。そし
て、フォトレジストパターン700を使用して第3絶縁
膜640、多結晶シリコン層56を順次蝕刻することに
よって、図示のような多結晶シリコン層パターン56a
を形成する。このとき、BOE又は希釈された沸化水素
を使用したウエットエッチングにより、多結晶シリコン
層パターン56aに沿って第3絶縁膜640を蝕刻し、
矢示Aの部分が蝕刻された第3絶縁膜パターン640a
を形成する。この第3絶縁膜パターン640aを形成す
るための蝕刻程度は500〜1000Å程である。
43 to 50 show an application example of the steps shown in FIGS. 37 to 42. The process of FIG. 43 is the same as the process of FIG. Then, in FIG. 44, the first contact hole CH1 is formed similarly to FIG. 38, and then the polycrystalline silicon layer 56 and the third insulating film 640 are sequentially formed. Then, in FIG. 45, a photoresist is applied on the third insulating film 640, and a desired photoresist pattern 700 is formed through processes such as mask exposure and development. Then, the third insulating film 640 and the polycrystalline silicon layer 56 are sequentially etched using the photoresist pattern 700, so that the polycrystalline silicon layer pattern 56a as illustrated is formed.
To form At this time, the third insulating film 640 is etched along the polycrystalline silicon layer pattern 56a by wet etching using BOE or diluted hydrogen fluoride,
Third insulating film pattern 640a in which the portion indicated by arrow A is etched
To form The degree of etching for forming the third insulating film pattern 640a is about 500 to 1000Å.

【0082】ここで、この矢示Aの部分について図51
の平面図を参照すると分かるように、多結晶シリコン層
パターン56aはフォトレジストパターン700とその
大きさが同じであり、一方、第3絶縁膜パターン640
aは多結晶シリコン層パターン56aの周縁から一定の
幅入り込んでいる。
Here, the portion indicated by the arrow A is shown in FIG.
As can be seen from the plan view of FIG. 3, the polycrystalline silicon layer pattern 56a has the same size as the photoresist pattern 700, while the third insulating film pattern 640 has the same size.
a has a constant width from the peripheral edge of the polycrystalline silicon layer pattern 56a.

【0083】図46においては、図45のフォトレジス
トパターン700を除去した後、第3絶縁膜パターン6
40aをマスクとして多結晶シリコン層パターン56a
を500Å程度蝕刻することによって、図示のように多
結晶シリコン層パターン56aの上部の周縁に沿って段
差面(矢示B)が形成される。
In FIG. 46, after removing the photoresist pattern 700 of FIG. 45, the third insulating film pattern 6 is removed.
Polysilicon layer pattern 56a using 40a as a mask
Is etched about 500Å to form a stepped surface (arrow B) along the upper peripheral edge of the polycrystalline silicon layer pattern 56a as shown in the figure.

【0084】その後、図47において、第3絶縁膜パタ
ーン640aを除去し、基板10の全面上に500〜1
000Å程度の厚さのHTO膜である第4絶縁膜650
を堆積する。尚、第4絶縁膜650堆積前の第3絶縁膜
パターン640aを除去する工程を省略することもでき
る。
Then, in FIG. 47, the third insulating film pattern 640a is removed, and 500 to 1 are formed on the entire surface of the substrate 10.
Fourth insulating film 650 which is an HTO film having a thickness of about 000Å
Is deposited. The step of removing the third insulating film pattern 640a before depositing the fourth insulating film 650 may be omitted.

【0085】その後、図48において、第4絶縁膜65
0が形成された基板10の全面に対してエッチング工程
を実施することによって、多結晶シリコン層パターン5
6aの突部間と多結晶シリコン層パターン56aの側壁
とにのみ第4絶縁膜パターン650aが残る。このと
き、図46の工程で形成された多結晶シリコン層パター
ン56a上部周縁の段差面の部分にも第4絶縁膜650
が残留し、これがスペーサ651となっていることに注
目しなければならない。このスペーサ651は後続の工
程で形成されるストレージ電極の側壁に沿ったシリンダ
を形成するのに使用される。
Then, in FIG. 48, a fourth insulating film 65 is formed.
The polycrystalline silicon layer pattern 5 is formed by performing an etching process on the entire surface of the substrate 10 on which 0 is formed.
The fourth insulating film pattern 650a remains only between the protrusions of 6a and the side wall of the polycrystalline silicon layer pattern 56a. At this time, the fourth insulating film 650 is formed also on the step surface portion of the upper peripheral edge of the polycrystalline silicon layer pattern 56a formed in the process of FIG.
It is to be noted that the remaining space is left, and this serves as the spacer 651. This spacer 651 is used to form a cylinder along the side wall of the storage electrode that will be formed in a subsequent step.

【0086】その後、図49で、第4絶縁膜パターン6
50a及びスペーサ651を蝕刻マスクとして多結晶シ
リコン層パターン56aを4000Å程度蝕刻すること
によって、マイクロシリンダ(及びマイクロトレンチ)
を有するストレージ電極204の形状を完成する。
Thereafter, referring to FIG. 49, the fourth insulating film pattern 6 is formed.
A micro cylinder (and a micro trench) is formed by etching the polycrystalline silicon layer pattern 56a by about 4000 Å using 50a and the spacer 651 as an etching mask.
To complete the shape of the storage electrode 204 having.

【0087】その後、図50で、第4絶縁膜パターン6
50a及びスペーサ651を除去してから、誘電体層4
0を塗布し、不純物がドーピングされた多結晶シリコン
を堆積してプレート電極400を形成することによっ
て、ストレージキャパシタを完成する。
Thereafter, referring to FIG. 50, the fourth insulating film pattern 6 is formed.
After removing the spacer 50a and the spacer 651, the dielectric layer 4
The storage capacitor is completed by applying 0 and depositing impurity-doped polycrystalline silicon to form the plate electrode 400.

【0088】以上、本発明によるストレージキャパシタ
の構造およびその製造方法等の実施例を記述したが、上
記各実施例を様々に組み合わせて応用できることは、本
発明の技術分野で通常の知識をもつものであれば容易に
理解できるであろう。例えば、本発明は半導体基板内に
溝を形成し、この溝内にスタックキャパシタを形成する
場合にも適用できる。また、絶縁基板上の限定された領
域に高容量を有するキャパシタが要求される場合に、絶
縁基板上に本発明により多数のマイクロシリンダ、マイ
クロトレンチを有するストレージ電極を形成し、この上
に誘電体層を形成してから、この上に第2電極になるプ
レート電極を形成することによって必要なキャパシタを
製造する応用例も考えられる。
Although the embodiments of the structure of the storage capacitor and the manufacturing method thereof according to the present invention have been described above, it is common knowledge in the technical field of the present invention that the above embodiments can be applied in various combinations. Then it will be easy to understand. For example, the present invention can be applied to a case where a groove is formed in a semiconductor substrate and a stack capacitor is formed in this groove. When a capacitor having a high capacitance is required in a limited area on the insulating substrate, a storage electrode having a large number of micro cylinders and micro trenches is formed on the insulating substrate according to the present invention, and a dielectric material is formed on the storage electrode. An application example in which a necessary capacitor is manufactured by forming a layer and then forming a plate electrode to be the second electrode on the layer is also considered.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上述べてきたように本発明は、制限領
域内で、より一層表面積の増加したストレージ電極を提
供できるので、より高容量のキャパシタを得ることが可
能で、また均一性が良好なマイクロシリンダ及びマイク
ロトレンチを形成できるため高い信頼性を得られる。し
かも、このような優れたキャパシタをより簡単な製造工
程で提供できるようになる。その結果、今後の半導体メ
モリ装置の高集積、大容量化に大きく貢献できるもので
ある。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a storage electrode having a further increased surface area within a restricted region, so that it is possible to obtain a capacitor having a higher capacity, and the uniformity is good. High reliability can be obtained because various micro cylinders and micro trenches can be formed. Moreover, such an excellent capacitor can be provided by a simpler manufacturing process. As a result, it can greatly contribute to high integration and large capacity of future semiconductor memory devices.

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

【図1】本発明の実施例に係るDRAMメモリセルの一
部平面図。
FIG. 1 is a partial plan view of a DRAM memory cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の2−2線に沿った断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line 2-2 in FIG. 1;

【図3】図2に示す構造のストレージ電極をもったキャ
パシタの製造工程の実施例を説明する図2相当の断面
図。
3 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 illustrating an embodiment of a manufacturing process of a capacitor having a storage electrode having the structure shown in FIG.

【図4】図3に続く工程を説明する図2相当の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 illustrating a step following FIG. 3;

【図5】図3に続く工程を説明する図2相当の断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 illustrating a step following FIG. 3;

【図6】図5に示す構造のストレージ電極のマイクロシ
リンダ(マイクロトレンチ)を形成するための工程の詳
細を説明する部分拡大断面図。
FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating details of a process for forming a microcylinder (microtrench) of the storage electrode having the structure shown in FIG.

【図7】図6に続く工程を説明する図6相当の断面図。7 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 6 illustrating a step following FIG. 6;

【図8】図7に続く工程を説明する図6相当の断面図。8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 6 illustrating a step following FIG.

【図9】図5に示す構造のストレージ電極のマイクロシ
リンダ(マイクロトレンチ)を形成するための工程の詳
細を説明する部分拡大断面図。
9 is a partially enlarged sectional view illustrating details of a process for forming a microcylinder (microtrench) of the storage electrode having the structure shown in FIG.

【図10】図9に続く工程を説明する図9相当の断面
図。
10 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 9 illustrating a step following FIG. 9;

【図11】図10に続く工程を説明する図9相当の断面
図。
11 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 9 illustrating a step following FIG.

【図12】本発明の他の実施例に係るDRAMメモリセ
ルの一部平面図。
FIG. 12 is a partial plan view of a DRAM memory cell according to another embodiment of the present invention.

【図13】図12の3−3線に沿った断面図。13 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG.

【図14】図13に示す構造のストレージ電極をもった
キャパシタの製造工程の実施例を説明する図13相当の
断面図。
14 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 13, illustrating an embodiment of a manufacturing process of a capacitor having a storage electrode having the structure shown in FIG.

【図15】図14に続く工程を説明する図13相当の断
面図。
FIG. 15 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 13 illustrating a step following FIG. 14;

【図16】図15に続く工程を説明する図13相当の断
面図。
FIG. 16 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 13 illustrating a step following the step of FIG. 15;

【図17】図16に続く工程を説明する図13相当の断
面図。
FIG. 17 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 13 illustrating a step following FIG. 16;

【図18】図17に示す構造のストレージ電極のマイク
ロシリンダ(マイクロトレンチ)を形成するための工程
の詳細を説明する部分拡大断面図。
FIG. 18 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating the details of the process for forming the micro cylinder (micro trench) of the storage electrode having the structure shown in FIG.

【図19】図18に続く工程を説明する図18相当の断
面図。
FIG. 19 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 18, illustrating a step following FIG. 18;

【図20】図19に続く工程を説明する図18相当の断
面図。
20 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 18, illustrating a step following FIG. 19;

【図21】図17に示す構造のストレージ電極のマイク
ロシリンダ(マイクロトレンチ)を形成するための工程
の詳細を説明する部分拡大断面図。
FIG. 21 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating details of a process for forming a microcylinder (microtrench) of the storage electrode having the structure shown in FIG.

【図22】図21に続く工程を説明する図21相当の断
面図。
22 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 21 illustrating a step following FIG. 21.

【図23】図22に続く工程を説明する図21相当の断
面図。
23 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 21, illustrating a step following FIG. 22.

【図24】図13に示す構造のストレージ電極をもった
キャパシタの製造工程の別の実施例を説明する図13相
当の断面図。
24 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 13 for explaining another embodiment of the manufacturing process of the capacitor having the storage electrode having the structure shown in FIG.

【図25】図24に続く工程を説明する図13相当の断
面図。
25 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 13 illustrating a step following FIG. 24.

【図26】図25に続く工程を説明する図13相当の断
面図。
FIG. 26 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 13 illustrating a step following FIG. 25.

【図27】図26に続く工程を説明する図13相当の断
面図。
27 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 13 illustrating the step following FIG. 26.

【図28】図27に示す構造のストレージ電極のマイク
ロトレンチを形成するための工程の詳細を説明する部分
拡大断面図。
28 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating details of a process for forming a microtrench of the storage electrode having the structure shown in FIG.

【図29】図28に続く工程を説明する図28相当の断
面図。
29 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 28 illustrating a step following FIG. 28.

【図30】図29に続く工程を説明する図28相当の断
面図。
30 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 28 illustrating a step following FIG. 29.

【図31】図30に続く工程を説明する図28相当の断
面図。
31 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 28 illustrating the step following FIG. 30.

【図32】図31に続く工程を説明する図28相当の断
面図。
32 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 28 illustrating a step following FIG. 31.

【図33】図32に続く工程を説明する図28相当の断
面図。
FIG. 33 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 28 illustrating a step following the step of FIG. 32.

【図34】図33に続く工程を説明する図28相当の断
面図。
34 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 28 illustrating a step following the step of FIG. 33.

【図35】図34に続く工程を説明する図28相当の断
面図。
FIG. 35 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 28, illustrating a step following FIG. 34.

【図36】図35に続く工程を説明する図28相当の断
面図。
FIG. 36 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 28 illustrating a step following FIG. 35.

【図37】本発明のさらに他の実施例に係るキャパシタ
の製造工程を説明するDRAMメモリセルの一部断面
図。
FIG. 37 is a partial cross-sectional view of a DRAM memory cell illustrating a manufacturing process of a capacitor according to still another embodiment of the present invention.

【図38】図37に続く工程を説明する図37相当の断
面図。
38 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 37 illustrating a step following FIG. 37.

【図39】図38に続く工程を説明する図37相当の断
面図。
39 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 37 illustrating a step following FIG. 38.

【図40】図39に続く工程を説明する図37相当の断
面図。
FIG. 40 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 37 illustrating a step following FIG. 39.

【図41】図40に続く工程を説明する図37相当の断
面図。
41 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 37 illustrating a step following FIG. 40.

【図42】図41に続く工程を説明する図37相当の断
面図。
42 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 37 illustrating a step following FIG. 41.

【図43】本発明のまたさらに他の実施例に係るキャパ
シタの製造工程を説明するDRAMメモリセルの一部断
面図。
FIG. 43 is a partial cross-sectional view of a DRAM memory cell illustrating a manufacturing process of a capacitor according to still another embodiment of the present invention.

【図44】図43に続く工程を説明する図43相当の断
面図。
44 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 43 illustrating a step following FIG. 43.

【図45】図44に続く工程を説明する図43相当の断
面図。
45 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 43 illustrating a step following FIG. 44.

【図46】図45に続く工程を説明する図43相当の断
面図。
FIG. 46 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 43 illustrating a step following FIG. 45.

【図47】図46に続く工程を説明する図43相当の断
面図。
FIG. 47 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 43 illustrating a step following FIG. 46.

【図48】図47に続く工程を説明する図43相当の断
面図。
48 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 43 illustrating a step following FIG. 47.

【図49】図48に続く工程を説明する図43相当の断
面図。
FIG. 49 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 43, illustrating a step following FIG. 48.

【図50】図49に続く工程を説明する図43相当の断
面図。
50 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 43 illustrating a step following FIG. 49.

【図51】図45におけるパターン形成状態を説明する
平面図。
51 is a plan view illustrating a pattern formation state in FIG. 45. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16 ソース領域 20 ドレイン領域 24 ゲート電極 36 ストレージ電極(第1電極) 40 誘電体層 42 プレート電極(第2電極) 16 Source Region 20 Drain Region 24 Gate Electrode 36 Storage Electrode (First Electrode) 40 Dielectric Layer 42 Plate Electrode (Second Electrode)

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 トアンスファトランジスタとストレージ
キャパシタとを備えた半導体メモリ装置のメモリセルで
あって、トランスファトランジスタは、第1導電形の半
導体基板に形成された第2導電形のソース領域及びドレ
イン領域と、該ソース領域及びドレイン領域に隣接し、
ゲート絶縁膜を介してソース領域とドレイン領域との間
のチャネル領域と絶縁された第1導体層と、該第1導体
層を絶縁せしめる第1絶縁層とから構成され、そして前
記ソース領域に隣接するようにフィールド酸化膜が半導
体基板に形成されており、ストレージキャパシタは、前
記ソース領域に接触すると共に、前記第1導体層の少な
くとも一部分とフィールド酸化膜の少なくとも一部分と
にオーバーラップするように形成された第1電極と、該
第1電極を覆う誘電体層と、該誘電体層を覆う第2電極
とから構成されているメモリセルにおいて、 ストレージキャパシタの第1電極に、円筒形で且つ底面
に半球状凸部を有する多数のマイクロシリンダが形成さ
れていることを特徴とするメモリセル。
1. A memory cell of a semiconductor memory device comprising a transistor transistor and a storage capacitor, wherein the transfer transistor comprises a source region and a drain of a second conductivity type formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type. A region and adjacent to the source region and the drain region,
It is composed of a first conductor layer insulated from the channel region between the source region and the drain region via a gate insulating film, and a first insulating layer insulating the first conductor layer, and adjacent to the source region. A field oxide film is formed on the semiconductor substrate, and the storage capacitor is formed to contact the source region and overlap at least a portion of the first conductor layer and at least a portion of the field oxide film. A first electrode of the storage capacitor, a dielectric layer covering the first electrode, and a second electrode covering the dielectric layer. A memory cell, wherein a large number of microcylinders each having a hemispherical convex portion are formed in the memory cell.
【請求項2】 ストレージキャパシタの第1電極におけ
るマイクロシリンダ以外の部分に、多数のマイクロトレ
ンチが形成されている請求項1記載のメモリセル。
2. The memory cell according to claim 1, wherein a large number of micro trenches are formed in a portion other than the micro cylinder in the first electrode of the storage capacitor.
【請求項3】 基板上の制限領域で、絶縁層上に伸張さ
れている導体層の第1電極と、該第1電極上に形成され
た誘電体層と、該誘電体層上に形成された第2電極とを
有するキャパシタにおいて、 第1電極に、円筒形で且つ底面に半球状凸部を有する多
数のマイクロシリンダが形成されていることを特徴とす
るキャパシタ。
3. A first electrode of a conductor layer extending on an insulating layer, a dielectric layer formed on the first electrode, and a dielectric layer formed on the dielectric layer in a restricted area on the substrate. A capacitor having a second electrode, wherein the first electrode is formed with a large number of microcylinders having a cylindrical shape and a hemispherical convex portion on the bottom surface.
【請求項4】 第1電極におけるマイクロシリンダ以外
の部分に、多数のマイクロトレンチが形成されている請
求項3記載のキャパシタ。
4. The capacitor according to claim 3, wherein a large number of micro trenches are formed in a portion of the first electrode other than the micro cylinder.
【請求項5】 トランスファトランジスタとストレージ
キャパシタとを備えた半導体メモリ装置のメモリセルで
あって、トラスファトランジスタは、第1導電形の半導
体基板に形成された第2導電形のソース領域及びドレイ
ン領域と、該ソース領域及びドレイン領域に隣接し、ゲ
ート絶縁膜を介してソース領域とドレイン領域との間の
チャネル領域と絶縁された第1導体層と、該第1導体層
を絶縁せしめる第1絶縁層とから構成され、そして前記
ソース領域に隣接するようにフィールド酸化膜が半導体
基板に形成され、また前記ドレイン領域に接触し、前記
第1絶縁層上で伸張される第2導体層、及び該第2導体
層を絶縁せしめる第2絶縁層が形成されており、ストレ
ージキャパシタは、前記ソース領域に接触すると共に、
前記第1導体層の少なくとも一部分とフィールド酸化膜
の少なくとも一部分とにオーバーラップするように形成
された導体層の第1電極と、該第1電極を覆う誘電体層
と、該誘電体層を覆う第2電極とから構成されているメ
モリセルにおいて、 ストレージキャパシタの第1電極に、円筒形で且つ底面
に半球状凸部を有する多数のマイクロシリンダが形成さ
れていることを特徴とするメモリセル。
5. A memory cell of a semiconductor memory device comprising a transfer transistor and a storage capacitor, wherein the transfer transistor comprises a source region and a drain region of a second conductivity type formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type. A first conductor layer adjacent to the source region and the drain region and insulated from the channel region between the source region and the drain region via a gate insulating film, and a first insulating layer for insulating the first conductor layer A second conductive layer formed on the semiconductor substrate, the field oxide film being formed on the semiconductor substrate so as to be adjacent to the source region, and extending on the first insulating layer. A second insulating layer for insulating the second conductor layer is formed, and the storage capacitor contacts the source region and
A first electrode of a conductor layer formed so as to overlap at least a part of the first conductor layer and at least a part of a field oxide film, a dielectric layer covering the first electrode, and a dielectric layer covering the dielectric layer. A memory cell comprising a second electrode and a plurality of microcylinders having a cylindrical shape and a hemispherical convex portion on a bottom surface thereof are formed on the first electrode of the storage capacitor.
【請求項6】 ストレージキャパシタの第1電極におけ
るマイクロシリンダ以外の部分に、多数のマイクロトレ
ンチが形成されている請求項5記載のメモリセル。
6. The memory cell according to claim 5, wherein a large number of micro trenches are formed in a portion other than the micro cylinder in the first electrode of the storage capacitor.
【請求項7】 第1導体層がワードラインで、第2導体
層がビットラインである請求項5記載のメモリセル。
7. The memory cell according to claim 5, wherein the first conductor layer is a word line and the second conductor layer is a bit line.
【請求項8】 第2絶縁層の表面は、平坦化処理されて
いる請求項5記載のメモリセル。
8. The memory cell according to claim 5, wherein the surface of the second insulating layer is flattened.
【請求項9】 多数のマイクロシリンダを有する形状と
されたキャパシタのストレージ電極を形成する方法であ
って、 ストレージ電極として表面に半球状突部を有する導体層
を形成する工程、前記半球状突部の頂部は露出するよう
にして半球状突部の各側面にエッチングマスク層を形成
する工程、該エッチングマスク層をマスクとして異方性
エッチングを実施し、前記頂部形状に応じた形状の底部
をもつマイクロシリンダを形成する工程を含んでなるこ
とを特徴とするストレージ電極の形成方法。
9. A method of forming a storage electrode of a capacitor having a shape having a large number of microcylinders, the method comprising forming a conductor layer having a hemispherical protrusion on the surface as the storage electrode, the hemispherical protrusion A step of forming an etching mask layer on each side surface of the hemispherical projection so as to expose the top part of the film, anisotropic etching is performed using the etching mask layer as a mask, and a bottom part having a shape corresponding to the top shape is formed. A method of forming a storage electrode, comprising the step of forming a microcylinder.
【請求項10】 異方性エッチング後に、導体層の鋭利
な角部を除去する工程をさらに含む請求項9記載のスト
レージ電極の形成方法。
10. The method of forming a storage electrode according to claim 9, further comprising the step of removing sharp corners of the conductor layer after anisotropic etching.
【請求項11】 多数のマイクロシリンダを有する形状
とされたキャパシタのストレージ電極を形成する方法で
あって、 ストレージ電極下部に形成される絶縁層の表面を平坦化
する工程、表面に多数の半球状突部を有する導体層を前
記絶縁層上に形成する工程、該導体層の突部の頂部は露
出させて突部各側面にエッチングマスク層を形成する工
程、該エッチングマスク層をマスクとして、前記導体層
を貫通して前記絶縁層表面の一部が露出するまで異方性
エッチングを実施する工程、及び、前記導体層表面及び
露出した前記絶縁層表面を覆う薄い第2の導体層を形成
する工程を含んでなることを特徴とするストレージ電極
の形成方法。
11. A method of forming a storage electrode of a capacitor having a shape having a large number of microcylinders, the method comprising: flattening a surface of an insulating layer formed under the storage electrode; Forming a conductor layer having a protrusion on the insulating layer; exposing the top of the protrusion of the conductor layer to form an etching mask layer on each side surface of the protrusion; and using the etching mask layer as a mask, Performing anisotropic etching until a part of the insulating layer surface is exposed through the conductive layer, and forming a thin second conductive layer that covers the conductive layer surface and the exposed insulating layer surface A method of forming a storage electrode, comprising the steps of:
【請求項12】 多数の半球状突部を有する多結晶シリ
コン層を利用して半導体メモリ装置のストレージキャパ
シタを製造する方法において、 半球状突部の頂部表面にエッチングマスク層を形成する
工程、多結晶シリコン層をパターンニングする工程、前
記エッチングマスク層をマスクとして多結晶シリコン層
を異方性蝕刻する工程、及び、前記エッチングマスク層
を除去する工程を含んでなる過程によってストレージ電
極を形成するようになっていることを特徴とするストレ
ージキャパシタの製造方法。
12. A method of manufacturing a storage capacitor of a semiconductor memory device using a polycrystalline silicon layer having a large number of hemispherical protrusions, comprising the steps of: forming an etching mask layer on the top surface of the hemispherical protrusions; A storage electrode is formed by a process including a step of patterning the crystalline silicon layer, a step of anisotropically etching the polycrystalline silicon layer using the etching mask layer as a mask, and a step of removing the etching mask layer. A method of manufacturing a storage capacitor, comprising:
【請求項13】 エッチングマスク層は、半球状突部の
頂部表面を酸化させることで形成される請求項12記載
のストレージキャパシタの製造方法。
13. The method of manufacturing a storage capacitor according to claim 12, wherein the etching mask layer is formed by oxidizing the top surface of the hemispherical protrusion.
【請求項14】 エッチングマスク層を除去した後、ス
トレージ電極の表面に誘電体層を形成し、該誘電体層の
表面にプレート電極を形成する請求項12記載のストレ
ージキャパシタの製造方法。
14. The method of manufacturing a storage capacitor according to claim 12, wherein after the etching mask layer is removed, a dielectric layer is formed on the surface of the storage electrode, and a plate electrode is formed on the surface of the dielectric layer.
【請求項15】 トランスファトランジスタとストレー
ジキャパシタとを備えた半導体メモリ装置であって、ト
ランスファトランジスタは、第1導電形の半導体基板に
形成された第2導電形のソース領域及びドレイン領域
と、該ソース領域及びドレイン領域に隣接し、ゲート酸
化膜を介してソース領域とドレイン領域との間のチャネ
ル領域と絶縁された第1導体層と、該第1導体層を絶縁
せしめる第1絶縁層とから構成され、そして前記ドレイ
ン領域に接触し、前記第1絶縁層上で伸張される第2導
体層、及び該第2導体層を絶縁せしめる第2絶縁層が形
成されており、また前記ソース領域に隣接するようにフ
ィールド酸化膜が半導体基板に形成され、ストレージキ
ャパシタは、前記ソース領域に接触すると共に、前記第
1導体層の少なくとも一部分とフィールド酸化膜の少な
くとも一部分とにオーバーラップするように形成された
導体層の第1電極と、該第1電極を覆う誘電体層と、該
誘電体層を覆う第2電極とから構成されている半導体メ
モリ装置の製造方法において、 前記ソース領域に接触すると共に前記第2絶縁層の上部
に伸張され、多数の半球状突部を有する多結晶シリコン
層を形成する第1工程と、半球状突部の頂部表面にエッ
チングマスク層を形成する第2工程と、この多結晶シリ
コン層をパターンニングする第3工程と、前記エッチン
グマスク層をマスクとして多結晶シリコン層を異方性蝕
刻する第4工程と、前記エッチングマスク層を除去する
第5工程と、を連続的に進行することによってストレー
ジキャパシタの第1電極を形成することを特徴とする半
導体メモリ装置の製造方法。
15. A semiconductor memory device comprising a transfer transistor and a storage capacitor, the transfer transistor comprising a source region and a drain region of a second conductivity type formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and the source. A first conductor layer adjacent to the region and the drain region and insulated from the channel region between the source region and the drain region via a gate oxide film; and a first insulating layer for insulating the first conductor layer. And a second insulating layer which is in contact with the drain region and extends on the first insulating layer, and a second insulating layer which insulates the second conductive layer, and which is adjacent to the source region. A field oxide film is formed on the semiconductor substrate, the storage capacitor contacts the source region, and at least the first conductor layer is formed. A first electrode of a conductor layer formed so as to overlap a portion and at least a portion of the field oxide film, a dielectric layer that covers the first electrode, and a second electrode that covers the dielectric layer. In the method of manufacturing a semiconductor memory device, a first step of forming a polycrystalline silicon layer having a plurality of hemispherical protrusions, the polycrystalline silicon layer being in contact with the source region and extending above the second insulating layer; A second step of forming an etching mask layer on the top surface of the protrusion, a third step of patterning the polycrystalline silicon layer, and a fourth step of anisotropically etching the polycrystalline silicon layer using the etching mask layer as a mask. A semiconductor memory characterized in that a first electrode of a storage capacitor is formed by sequentially advancing a step and a fifth step of removing the etching mask layer. A method of manufacturing a device.
【請求項16】 エッチングマスク層は、半球状突部の
頂部表面を酸化させることによって形成される請求項1
5記載の半導体メモリ装置の製造方法。
16. The etching mask layer is formed by oxidizing the top surface of the hemispherical protrusion.
5. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to item 5.
【請求項17】 アクティブ領域を有する半導体基板に
形成されている平坦化された絶縁層上にストレージキャ
パシタのストレージ電極を製造する方法において、 アクティブ領域と接触し、所定間隔の多数の半球状突部
を有する多結晶シリコン層を前記絶縁層上に形成する工
程、該多結晶シリコン層上にSiN層を形成する工程、
該SiN層上にSOGを塗布して平坦化し、該SOG
を、半球状突部の頂部に形成された前記SiN層の一部
が露出するまでエッチングする工程、このエッチングで
露出したSiN層を除去して半球状突部の頂部表面を露
出させ、該頂部表面を酸化してエッチングマスク層を形
成する工程、該エッチングマスク層をマスクとして多結
晶シリコン層を異方性蝕刻する工程、及び、この蝕刻後
に前記エッチングマスク層を除去する工程を含んでなる
ことを特徴とするストレージ電極の製造方法。
17. A method of manufacturing a storage electrode of a storage capacitor on a flattened insulating layer formed on a semiconductor substrate having an active region, comprising: a plurality of hemispherical protrusions contacting the active region and having a predetermined spacing. Forming a polycrystalline silicon layer having the above on the insulating layer, forming a SiN layer on the polycrystalline silicon layer,
SOG is applied on the SiN layer to planarize the SOG layer.
Is etched until a part of the SiN layer formed on the top of the hemispherical protrusion is exposed, and the SiN layer exposed by this etching is removed to expose the top surface of the hemispherical protrusion. The method comprises the steps of oxidizing the surface to form an etching mask layer, anisotropically etching the polycrystalline silicon layer using the etching mask layer as a mask, and removing the etching mask layer after the etching. A method of manufacturing a storage electrode, comprising:
【請求項18】 アクティブ領域を有する半導体基板に
形成される絶縁層上にストレージキャパシタのストレー
ジ電極を製造する方法において、 アクティブ領域を有する半導体基板上に平坦化された第
1層間絶縁膜、第1絶縁膜、及び第2絶縁膜を順次に形
成する第1工程と、アクティブ領域を露出させるために
第1層間絶縁膜、第1絶縁膜、及び第2絶縁膜に第1コ
ンタクトホールを形成する第2工程と、第1コンタクト
ホールを介してアクティブ領域と接触するようにして、
多数の半球状突部を有する多結晶シリコン層を第2絶縁
膜上に形成する第3工程と、この多結晶シリコン層を蝕
刻して所定のパターンを形成する第4工程と、半導体基
板の全面に前記多結晶シリコン層を覆う絶縁膜を形成し
て該絶縁膜をエッチバックし、残った絶縁膜により、前
記多結晶シリコン層の半球状突部間及びパターン側面に
蝕刻マスクパターンを形成して半球状突部の頂部を露出
させる第5工程と、この蝕刻マスクパターンをマスクと
して多結晶シリコン層を蝕刻し、前記頂部形状に応じた
形状の底部をもつマイクロシリンダを形成する第6工程
と、を含んでなることを特徴とするストレージ電極の製
造方法。
18. A method of manufacturing a storage electrode of a storage capacitor on an insulating layer formed on a semiconductor substrate having an active region, comprising: a first interlayer insulating film planarized on the semiconductor substrate having an active region; A first step of sequentially forming an insulating film and a second insulating film, and a first step of forming a first contact hole in the first interlayer insulating film, the first insulating film, and the second insulating film to expose the active region. 2 steps, contacting the active area through the first contact hole,
A third step of forming a polycrystalline silicon layer having a large number of hemispherical protrusions on the second insulating film, a fourth step of etching the polycrystalline silicon layer to form a predetermined pattern, and the entire surface of the semiconductor substrate. Then, an insulating film covering the polycrystalline silicon layer is formed, the insulating film is etched back, and an etching mask pattern is formed between the hemispherical projections of the polycrystalline silicon layer and on the pattern side surface by the remaining insulating film. A fifth step of exposing the top of the hemispherical protrusion, and a sixth step of etching the polycrystalline silicon layer using the etching mask pattern as a mask to form a microcylinder having a bottom having a shape corresponding to the top shape. A method of manufacturing a storage electrode, comprising:
【請求項19】 第1絶縁膜に、窒化物が用いられてい
る請求項18記載のストレージ電極の製造方法。
19. The method of manufacturing a storage electrode according to claim 18, wherein a nitride is used for the first insulating film.
【請求項20】 アクティブ領域を有する半導体基板に
形成される絶縁層上にストレージキャパシタのストレー
ジ電極を製造する方法において、 アクティブ領域を有する半導体基板上に平坦化された第
1層間絶縁膜、第1絶縁膜、及び第2絶縁膜を順次に形
成する第1工程と、アクティブ領域を露出させるために
第1層間絶縁膜、第1絶縁膜、及び第2絶縁膜に第1コ
ンタクトホールを形成する第2工程と、第1コンタクト
ホールを介してアクティブ領域と接触するようにして、
多数の半球状突部を有する多結晶シリコン層を第2絶縁
膜上に形成する第3工程と、この多結晶シリコン層上に
第3絶縁膜を形成する第4工程と、これら多結晶シリコ
ン層及び第3絶縁膜を蝕刻してパターン形成する第5工
程と、これによりパターンニングされた第3絶縁膜の一
部を蝕刻して残った第3絶縁膜により、パターニングさ
れた多結晶シリコン層よりも平面領域の小さい第1蝕刻
マスクパターンを形成する第6工程と、この第1蝕刻マ
スクパターンをマスクとして多結晶シリコン層を所定の
厚さ蝕刻する第7工程と、半導体基板の全面に第4絶縁
膜を堆積する第8工程と、第4絶縁膜の全面に対してエ
ッチバックを行い残った第4絶縁膜により、前記多結晶
シリコン層の半球状突部の頂部を露出させる第2蝕刻マ
スクパターンを形成する第9工程と、この第2蝕刻マス
クパターンをマスクとして多結晶シリコン層を蝕刻する
第10工程と、を含んでなることを特徴とするストレー
ジ電極の製造方法。
20. A method of manufacturing a storage electrode of a storage capacitor on an insulating layer formed on a semiconductor substrate having an active region, comprising: a first interlayer insulating film planarized on the semiconductor substrate having an active region; A first step of sequentially forming an insulating film and a second insulating film, and a first step of forming a first contact hole in the first interlayer insulating film, the first insulating film, and the second insulating film to expose the active region. 2 steps, contacting the active area through the first contact hole,
Third step of forming a polycrystalline silicon layer having a large number of hemispherical protrusions on the second insulating film, fourth step of forming a third insulating film on the polycrystalline silicon layer, and these polycrystalline silicon layers And a fifth step of forming a pattern by etching the third insulating film, and a third insulating film left by etching a part of the patterned third insulating film. A sixth step of forming a first etching mask pattern having a small planar area, a seventh step of etching the polycrystalline silicon layer to a predetermined thickness using the first etching mask pattern as a mask, and a fourth step of forming a fourth surface on the entire surface of the semiconductor substrate. An eighth step of depositing an insulating film and a second etching mask for exposing the top of the hemispherical projection of the polycrystalline silicon layer by the remaining fourth insulating film by etching back the entire surface of the fourth insulating film Shape pattern Ninth step and method for producing a storage electrode, characterized in that it comprises a tenth step of etching the polycrystalline silicon layer the second etching mask pattern as a mask, the for.
【請求項21】 第2蝕刻マスクパターンは、多結晶シ
リコン層の半球状突部の間と、第5工程でパターニング
された多結晶シリコン層の側面と、第7工程でパターン
ニングされた多結晶シリコン層の側面と、に形成される
請求項20記載のストレージ電極の製造方法。
21. The second etching mask pattern is formed between the hemispherical projections of the polycrystalline silicon layer, the side surface of the polycrystalline silicon layer patterned in the fifth step, and the polycrystalline pattern patterned in the seventh step. The method of manufacturing a storage electrode according to claim 20, wherein the storage electrode is formed on the side surface of the silicon layer.
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