JP2836546B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2836546B2
JP2836546B2 JP7282941A JP28294195A JP2836546B2 JP 2836546 B2 JP2836546 B2 JP 2836546B2 JP 7282941 A JP7282941 A JP 7282941A JP 28294195 A JP28294195 A JP 28294195A JP 2836546 B2 JP2836546 B2 JP 2836546B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置とその製
造方法に関し、特に半導体記憶装置のキャパシタ電極の
構造とその形成方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a structure of a capacitor electrode of a semiconductor memory device and a method of forming the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体記憶装置の中で記憶情報の任意な
入出力が可能なものにDRAMがある。ここで、このD
RAMのメモリセルは、1個のトランスファトランジス
タと、1個のキャパシタとからなるものが構造的に簡単
であり、半導体記憶装置の高集積化に最も適するものと
して広く用いられている。
2. Description of the Related Art Among semiconductor memory devices, there is a DRAM capable of arbitrarily inputting and outputting stored information. Where D
The memory cell of the RAM, which includes one transfer transistor and one capacitor, is structurally simple, and is widely used as the most suitable for high integration of a semiconductor memory device.

【0003】このようなメモリセルのキャパシタでは、
半導体記憶装置の更なる高集積化に伴い、3次元構造の
ものが開発され使用されてきている。このキャパシタの
3次元化は次のような理由による。半導体素子の微細化
及び高密度化に伴いキャパシタの占有面積の縮小化が必
須となっている。しかし、DRAMの安定動作及び信頼
性確保のためには、一定以上の容量値の確保が必要とさ
れる。そこで、キャパシタの下部容量電極(蓄積電極)
を平面構造から3次元構造に変えて、縮小した占有面積
の中でキャパシタ電極の表面積を拡大することが必須と
なる。
In such a memory cell capacitor,
With further increase in the degree of integration of semiconductor memory devices, those having a three-dimensional structure have been developed and used. The three-dimensional structure of the capacitor is based on the following reasons. 2. Description of the Related Art With miniaturization and higher density of semiconductor elements, it is essential to reduce the area occupied by capacitors. However, in order to ensure stable operation and reliability of the DRAM, it is necessary to secure a certain or more capacitance value. Therefore, the lower capacitance electrode (storage electrode) of the capacitor
It is essential that the surface area of the capacitor electrode be increased within the reduced occupied area by changing from a planar structure to a three-dimensional structure.

【0004】このDRAMのメモリセルの3次元構造の
キャパシタにはスタック型のものとトレンチ型のものと
がある。これらの構造にはそれぞれ一長一短があるが、
スタック型のものはアルファー線の入射あるいは回路等
からのノイズに対する耐性が高く、比較的に容量値の小
さい場合でも安定動作する。このために、半導体素子の
設計基準が0.15μm程度となる1ギガビット(1G
b)DRAMにおいても、スタック型のキャパシタは有
効であると考えられている。
The three-dimensional capacitor of the DRAM memory cell includes a stack type capacitor and a trench type capacitor. Each of these structures has advantages and disadvantages,
The stack type has high resistance to the incidence of alpha rays or noise from circuits and the like, and operates stably even when the capacitance value is relatively small. For this reason, 1 gigabit (1 Gbit), which is a design standard of a semiconductor element of about 0.15 μm.
b) Stack type capacitors are also considered to be effective in DRAMs.

【0005】このスタック型のキャパシタ(以下、スタ
ックト・キャパシタと呼称する)としてシリンダ構造の
蓄積電極のものが精力的に検討され、種々の改良が加え
られてきている。そこで、このシリンダ構造のスタック
ト・キャパシタについて、最近に提案されているものを
図7に基づいて説明する。図7は、特開平4−2647
67号公報に記載されている技術で蓄積電極が同心円状
に形成される多重シリンダ構造を有するメモリセル領域
の断面図である。
As the stacked capacitor (hereinafter, referred to as a stacked capacitor), a storage capacitor having a cylindrical structure has been energetically studied, and various improvements have been made. Therefore, a recently proposed stacked capacitor having a cylinder structure will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 27 is a cross-sectional view of a memory cell region having a multiple cylinder structure in which storage electrodes are formed concentrically by the technique described in Japanese Patent Publication No. 67-67.

【0006】図7に示すように、シリコン基板101上
の所定の領域にフィールド酸化膜102が形成される。
そして、ゲート酸化膜103を介してゲート電極104
が形成され、その両側のシリコン基板101の表面に第
1のN+ 拡散層105と第2のN+ 拡散層106が設け
られる。このようにしてメモリセル領域のトランスファ
トランジスタが形成される。そして、フィールド酸化膜
102、トランスファトランジスタを被覆するようにし
て層間絶縁膜107が形成される。
As shown in FIG. 7, a field oxide film 102 is formed in a predetermined region on a silicon substrate 101.
Then, the gate electrode 104 is interposed via the gate oxide film 103.
Is formed, and a first N + diffusion layer 105 and a second N + diffusion layer 106 are provided on the surface of the silicon substrate 101 on both sides thereof. Thus, a transfer transistor in the memory cell region is formed. Then, an interlayer insulating film 107 is formed so as to cover the field oxide film 102 and the transfer transistor.

【0007】次に、第2のN+ 拡散層106上の層間絶
縁膜107にコンタクト孔が形成され、蓄積ノードであ
る第2のN+ 拡散層106に電気接続する下部電極膜1
08が設けられる。そして、この下部電極膜108に電
気接続して複数の円筒電極膜が形成される。この例で
は、下部電極膜108に第1の円筒電極膜109、第2
の円筒電極膜110およびで第3の円筒電極膜111が
設けられ、3重シリンダ構造の蓄積電極112が形成さ
れるようになる。
[0007] Next, a contact hole is formed in the interlayer insulating film 107 on the second N + diffusion layer 106, the lower electrode film 1 which is electrically connected to the second N + diffusion layer 106 is the accumulation node
08 is provided. Then, a plurality of cylindrical electrode films are formed by being electrically connected to the lower electrode film 108. In this example, the first cylindrical electrode film 109 and the second
The cylindrical electrode film 110 and the third cylindrical electrode film 111 are provided, and the storage electrode 112 having a triple cylinder structure is formed.

【0008】次に、この蓄積電極112の表面に被覆す
る容量絶縁膜113が設けられ、上部容量電極であるプ
レート電極114が形成される。このようにして、1個
のトランジスタと1個の3重シリンダ構造のキャパシタ
とを有するメモリセルが形成される。
Next, a capacitance insulating film 113 covering the surface of the storage electrode 112 is provided, and a plate electrode 114 as an upper capacitance electrode is formed. Thus, a memory cell having one transistor and one capacitor having a triple cylinder structure is formed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術で形成するDRAMのメモリセルでは、
記憶容量が256メガビットあるいは1Gbと大容量化
しメモリセル寸法が微細化するに伴い、次のような問題
点が顕在化してくる。
However, in a memory cell of a DRAM formed by such a conventional technique,
As the storage capacity increases to 256 megabits or 1 Gb and the memory cell size becomes finer, the following problems become apparent.

【0010】従来の技術で述べたキャパシタの製造工
程、特に、蓄積電極を形成した後の洗浄等の工程におい
て、蓄積電極を構成する円筒電極膜の破断等が発生す
る。このために、蓄積電極を構成する各円筒電極膜の薄
膜化はその機械的強度の確保の点で困難になる。
[0010] In the manufacturing process of the capacitor described in the prior art, particularly in a process such as cleaning after forming the storage electrode, the cylindrical electrode film forming the storage electrode is broken. For this reason, it is difficult to reduce the thickness of each cylindrical electrode film constituting the storage electrode in terms of securing its mechanical strength.

【0011】あるいは、機械的強度の弱いまま薄膜化を
可能にするためには、段差被覆性が極めてよく、応力の
小さい、新しいプレート電極材料の開発が必須になる。
しかし、現状ではこのような材料の開発は難しい。この
ような理由から、平面積の限定された領域に形成するシ
リンダ電極の多重化にも限界が生じるようになる。
Alternatively, in order to make it possible to form a thin film while maintaining a low mechanical strength, it is necessary to develop a new plate electrode material having extremely good step coverage and low stress.
However, at present, development of such materials is difficult. For these reasons, there is a limit to the multiplexing of the cylinder electrodes formed in the area having a limited plane area.

【0012】DRAMの記憶容量の増大に伴いメモリセ
ルの平面積は減少する。しかし、電荷を蓄積するキャパ
シタの容量は、アルファー線によるソフトエラーの防止
あるいは読み出し時の信号強度の確保のためには、記憶
容量の増大に関わらず、ほぼ一定の値になるように維持
される。このために、従来の技術で形成する蓄積電極の
高さは、記憶容量の増加と共にますます増大するように
なる。しかし、このように蓄積電極の高さが増大する
と、DRAMのメモリセルのアレー部と周辺回路部の段
差が大きくなり、フォトリソグラフィ工程での解像不
良、配線形成工程における断線または短絡等の不良が発
生し歩留りが低下するようになる。
As the storage capacity of the DRAM increases, the plane area of the memory cell decreases. However, the capacity of the capacitor for storing electric charges is maintained at a substantially constant value irrespective of an increase in the storage capacity in order to prevent soft errors due to alpha rays or to ensure signal strength at the time of reading. . For this reason, the height of the storage electrode formed by the conventional technique increases with the increase of the storage capacity. However, when the height of the storage electrode is increased in this manner, the step between the array portion and the peripheral circuit portion of the DRAM memory cell becomes large, and a defect such as a resolution failure in a photolithography process, a disconnection or a short circuit in a wiring formation process, or the like. Occurs and the yield is reduced.

【0013】本発明の目的は、以上のような問題点を解
決し、微細なキャパシタ構造を有する半導体装置とその
製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a semiconductor device having a fine capacitor structure and a method of manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】このために本発明の半導
体装置では、1個のトランスファトランジスタと1個の
キャパシタとで構成されるメモリセルを有する半導体装
置において、前記トランスファトランジスタを被覆する
絶縁膜層が形成され、前記絶縁膜層の所定の領域を貫通
し前記トランスファトランジスタのソース又はドレイン
領域である拡散層に達する溝が形成され、前記溝内の側
壁に被着するシリンダ形状の第1の電極膜が形成され、
前記第1の電極膜の内側にシリンダ形状の第2の電極膜
が形成され、前記第1の電極膜と第2の電極膜の表面に
形成された容量絶縁膜を介して前記第1の電極膜と第2
の電極膜に対向する第3の電極膜が形成され、前記絶縁
膜層の上部であり前記溝の縁部に沿って第4の電極膜が
形成され且つ前記第1の電極膜に電気接続され、前記第
3の電極膜は、前記第4の電極膜に対しても前記容量絶
縁膜を介して対向するように形成され、前記第1の電極
膜の一部が前記拡散層と電気的に接続されて前記キャパ
シタが形成されており、前記絶縁膜層が下層の絶縁膜層
と前記下層の絶縁膜層とは異種の上層の絶縁膜層の2層
構造に形成され、前記拡散層に達する溝の口径は、前記
拡散層に近い前記下層の絶縁膜層では小さく、前記上層
の絶縁膜層では大きくなるように設定され、前記下層の
絶縁膜層に形成された溝には導電体材が充填され、前記
上層の絶縁膜層に形成された溝には前記第1の電極膜と
第2の電極膜が形成され前記導電体材に電気接続されて
いることを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device having a memory cell including one transfer transistor and one capacitor, wherein the insulating film covers the transfer transistor. A layer is formed, a groove is formed that penetrates a predetermined region of the insulating film layer and reaches a diffusion layer that is a source or drain region of the transfer transistor, and a first cylindrical cylinder is formed on a sidewall in the groove. An electrode film is formed,
A second electrode film having a cylindrical shape is formed inside the first electrode film, and the first electrode is interposed via a capacitance insulating film formed on the surfaces of the first electrode film and the second electrode film. Membrane and second
A third electrode film is formed opposite to the first electrode film, and a fourth electrode film is formed on the insulating film layer and along an edge of the groove, and is electrically connected to the first electrode film. The third electrode film is formed so as to be opposed to the fourth electrode film via the capacitor insulating film, and a part of the first electrode film is electrically connected to the diffusion layer. Connected to form the capacitor, wherein the insulating film layer is formed in a two-layer structure of a lower insulating film layer and an upper insulating film layer of a different type from the lower insulating film layer, and reaches the diffusion layer. The diameter of the groove is set to be small in the lower insulating film layer close to the diffusion layer and to be larger in the upper insulating film layer, and the groove formed in the lower insulating film layer is filled with a conductive material. The first electrode film and the second electrode film are formed in grooves formed in the upper insulating film layer. It is characterized by being electrically connected to said conductor material is.

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、トランスファトランジスタを被覆する絶縁膜層を形
成する工程と、前記トランスファトランジスタのソース
又はドレイン領域である拡散層に達する第1の溝を前記
絶縁膜層に形成する工程と、前記第1の溝に導電体材を
充填する工程と、前記絶縁膜層と前記導電体材を被覆し
て前記絶縁膜層とは異種の容量溝用絶縁膜を堆積する工
程と、前記容量溝用絶縁膜に前記導電体材の表面に達す
る第2の溝を形成する工程と、前記表出する導電体材
上、前記第2の溝の側壁および前記容量溝用絶縁膜の上
部を被覆する第1の導電体膜を堆積させる工程と、前記
第2の溝の側壁に被着する前記第1の導電体膜の側面に
スペーサ膜を形成する工程と、前記スペーサ膜の表面お
よび前記第1の導電体膜の表面に第2の導電体膜を被着
する工程と、前記第2の導電体膜に異方性のドライエッ
チングを施し前記スペーサ膜の側壁に第2の電極膜を形
成する工程と、前記第1の導電体膜を所定の形状にパタ
ーニングし第1の電極膜を形成する工程と、前記スペー
サ膜をエッチング除去する工程とを含む。
Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming an insulating film layer covering the transfer transistor and the step of forming a first groove reaching a diffusion layer which is a source or drain region of the transfer transistor by the insulating step. Forming a film layer; filling the first groove with a conductive material; and covering the insulating film layer and the conductive material with a capacitor groove insulating film different from the insulating film layer. Depositing, forming a second groove reaching the surface of the conductive material in the insulating film for the capacity groove, and forming a second groove on the exposed conductive material, a side wall of the second groove, and the capacity groove. Depositing a first conductive film covering an upper portion of the insulating film for use, forming a spacer film on a side surface of the first conductive film adhered to a side wall of the second groove, The surface of the spacer film and the first conductive layer Depositing a second conductor film on the surface of the film, performing anisotropic dry etching on the second conductor film to form a second electrode film on the side wall of the spacer film, A step of patterning the first conductor film into a predetermined shape to form a first electrode film; and a step of etching and removing the spacer film.

【0019】ここで、前記容量溝用絶縁膜のドライエッ
チング速度が前記絶縁膜層のドライエッチング速度より
大きくなる絶縁材料が使用される。
Here, an insulating material is used in which the dry etching rate of the capacitance groove insulating film is higher than the dry etching rate of the insulating film layer.

【0020】このように本発明では、キャパシタの蓄積
電極が層間絶縁膜あるいは容量溝用絶縁膜に設けられた
溝内に埋設され、そして、多重シリンダの電極構造にな
るように形成される。このために、従来の技術で述べた
キャパシタの製造工程、特に、蓄積電極を形成した後の
洗浄等の工程において蓄積電極の破断等は発生しなくな
る。そして、蓄積電極を構成する電極膜の薄膜化は容易
になる。
As described above, in the present invention, the storage electrode of the capacitor is buried in the groove provided in the interlayer insulating film or the insulating film for the capacitor groove, and is formed so as to have a multi-cylinder electrode structure. For this reason, breakage of the storage electrode and the like do not occur in the manufacturing process of the capacitor described in the prior art, particularly in a process such as cleaning after forming the storage electrode. Then, the thickness of the electrode film constituting the storage electrode can be easily reduced.

【0021】また、キャパシタの蓄積電極は、平坦化さ
れた絶縁膜層内に埋設されるように形成される。そし
て、メモリセルのアレー部と周辺回路部の段差は無くな
り、フォトリソグラフィ工程でのフォーカス・マージン
の問題は解消される。
The storage electrode of the capacitor is formed so as to be embedded in the flattened insulating film layer. Then, the step between the array portion and the peripheral circuit portion of the memory cell is eliminated, and the problem of the focus margin in the photolithography process is solved.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】次に、を参照して本発明の実施の
形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態を説
明するためのDRAMのメモリセル部の断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view of a memory cell portion of a DRAM for explaining a first embodiment of the present invention.

【0023】図1に示すように、シリコン基板1上に非
活性領域であるフィールド酸化膜2が選択的に形成さ
れ、それらにより取り囲まれる素子活性領域が形成され
ている。そして、この素子活性領域上にゲート酸化膜
3、ゲート電極4、容量用拡散層5、ビット線用拡散層
6等からなるMOSトランジスタが形成されている。こ
のMOSトランジスタがメモリセルのトランスファトラ
ンジスタとなる。また、ワード線4’がフィールド酸化
膜2上に形成されている。このワード線4’は、隣接メ
モリセルのトランスファトランジスタのゲート電極につ
ながる。そして、このゲート電極(ワード線)4および
ワード線4’を被覆する層間絶縁膜7が形成されてい
る。ここで、層間絶縁膜7の膜厚は1μm程度である。
As shown in FIG. 1, a field oxide film 2, which is an inactive region, is selectively formed on a silicon substrate 1, and an element active region surrounded by the field oxide film 2 is formed. Then, a MOS transistor including a gate oxide film 3, a gate electrode 4, a capacitance diffusion layer 5, a bit line diffusion layer 6, and the like is formed on the element active region. This MOS transistor becomes a transfer transistor of the memory cell. Further, a word line 4 ′ is formed on the field oxide film 2. This word line 4 'is connected to the gate electrode of the transfer transistor of the adjacent memory cell. Then, an interlayer insulating film 7 covering the gate electrode (word line) 4 and the word line 4 'is formed. Here, the thickness of the interlayer insulating film 7 is about 1 μm.

【0024】この層間絶縁膜7の所定の領域に、図1に
示すような容量コンタクト孔8すなわち溝が、容量用拡
散層5まて貫徹して形成される。ここで、この容量コン
タクト孔8の平面形状は円形であってもあるいは矩形で
あってもよい。そして、層間絶縁膜7の上部であり容量
コンタクト孔8の縁部に縁部電極膜9が形成されてい
る。
In a predetermined region of the interlayer insulating film 7, a capacitor contact hole 8, ie, a groove as shown in FIG. Here, the planar shape of the capacitor contact hole 8 may be circular or rectangular. An edge electrode film 9 is formed above the interlayer insulating film 7 and at the edge of the capacitor contact hole 8.

【0025】このような容量コンタクト孔8あるいは縁
部電極膜9の側壁と、縁部電極膜9の上部と容量用拡散
層5表面とに被着する第1の電極膜が形成されている。
ここで、第1の電極膜10はシリンダ形状を有し容量用
拡散層5と電気接続している。さらに、図1に示すよう
に、第1の電極膜10の内部に同様にシリンダ形状の第
2の電極膜11が形成される。
A first electrode film is formed to cover the capacitor contact hole 8 or the side wall of the edge electrode film 9, the upper portion of the edge electrode film 9, and the surface of the capacitor diffusion layer 5.
Here, the first electrode film 10 has a cylindrical shape and is electrically connected to the capacitance diffusion layer 5. Further, as shown in FIG. 1, a cylindrical second electrode film 11 is similarly formed inside the first electrode film 10.

【0026】そして、縁部電極膜9、第1の電極膜10
および第2の電極膜11を被覆するようにして容量絶縁
膜12が形成され、さらに、この容量絶縁膜12を被覆
するプレート電極13が形成されている。このようにし
て、縁部電極膜9、第1の電極膜10および第2の電極
膜11が蓄積電極を構成し、プレート電極13が上部容
量電極を構成する。
Then, the edge electrode film 9 and the first electrode film 10
The capacitor insulating film 12 is formed so as to cover the second electrode film 11, and a plate electrode 13 covering the capacitor insulating film 12 is formed. Thus, the edge electrode film 9, the first electrode film 10, and the second electrode film 11 constitute a storage electrode, and the plate electrode 13 constitutes an upper capacitor electrode.

【0027】以上のように、本発明のキャパシタでは、
キャパシタの蓄積電極が、層間絶縁膜の所定の領域に設
けられる容量コンタクト孔に埋設する複数の電極膜を含
んで構成されている。
As described above, in the capacitor of the present invention,
The storage electrode of the capacitor includes a plurality of electrode films embedded in a capacitor contact hole provided in a predetermined region of the interlayer insulating film.

【0028】次に、図2および図3に基づいて、本発明
の第1の実施の形態の製造方法を説明する。図2および
図3はこの製造工程順の断面図である。
Next, a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are sectional views in the order of the manufacturing steps.

【0029】図2(a)に示すように、導電型がP型の
シリコン基板1の所定の領域にフィールド酸化膜2が形
成される。ここで、このフィールド酸化膜2は公知のト
レンチ素子分離の方法あるいはリセスLOCOSの方法
で形成される。
As shown in FIG. 2A, a field oxide film 2 is formed in a predetermined region of a silicon substrate 1 having a P-type conductivity. Here, the field oxide film 2 is formed by a known trench element isolation method or a recess LOCOS method.

【0030】次に、フィールド酸化膜の形成されていな
い領域すなわち素子活性領域にゲート酸化膜3、ゲート
電極4、容量用拡散層5、ビット線用拡散層6等からな
るMOSトランジスタが形成される。そして、このMO
Sトランジスタがメモリセルのトランスファトランジス
タとなる。また同時に、隣接メモリセルのトランスファ
トランジスタのゲート電極につながるワード線4’がフ
ィールド酸化膜2上に形成される。ここで、ゲート酸化
膜3は膜厚10nm程度のシリコン酸化膜であり、ゲー
ト電極4は膜厚200nm程度のチタンポリサイド膜で
構成される。そして、容量用拡散層5およびビット線用
拡散層6は深さ0.1μm程度のN+ 型拡散層である。
Next, a MOS transistor including a gate oxide film 3, a gate electrode 4, a capacitor diffusion layer 5, a bit line diffusion layer 6, and the like is formed in a region where no field oxide film is formed, that is, in an element active region. . And this MO
The S transistor becomes a transfer transistor of the memory cell. At the same time, a word line 4 'connected to the gate electrode of the transfer transistor of the adjacent memory cell is formed on the field oxide film 2. Here, the gate oxide film 3 is a silicon oxide film having a thickness of about 10 nm, and the gate electrode 4 is formed of a titanium polycide film having a thickness of about 200 nm. The capacitance diffusion layer 5 and the bit line diffusion layer 6 are N + type diffusion layers having a depth of about 0.1 μm.

【0031】次に、層間絶縁膜7が公知の化学気相成長
(CVD)法によるシリコン酸化膜の堆積とこのシリコ
ン酸化膜の化学的機械研磨(CMP)法との併用で平坦
になるように形成される。ここで、層間絶縁膜7の膜厚
は1μmに設定される。
Next, the interlayer insulating film 7 is made flat by a combination of deposition of a silicon oxide film by a known chemical vapor deposition (CVD) method and chemical mechanical polishing (CMP) of the silicon oxide film. It is formed. Here, the thickness of the interlayer insulating film 7 is set to 1 μm.

【0032】次に、層間絶縁膜7の表面に上部の導電体
膜9aが堆積される。ここで、この上部の導電体膜9a
は、膜厚が200nmでリン不純物を含む多結晶シリコ
ン膜である。この多結晶シリコン膜は、反応ガスとして
シラン(SiH4 )とホスフィン(PH3 )の混合ガス
を用いた減圧CVD法で形成される。
Next, an upper conductive film 9a is deposited on the surface of the interlayer insulating film 7. Here, the upper conductive film 9a
Is a polycrystalline silicon film having a thickness of 200 nm and containing a phosphorus impurity. This polycrystalline silicon film is formed by a low-pressure CVD method using a mixed gas of silane (SiH 4 ) and phosphine (PH 3 ) as a reaction gas.

【0033】次に、フォトリソグラフィ技術とドライエ
ッチィング技術を用いて、所定の領域の上部の導電体膜
9aと層間絶縁膜7とが順次エッチングされる。そし
て、容量用コンタクト孔8が形成される。
Next, the conductor film 9a and the interlayer insulating film 7 above the predetermined region are sequentially etched by using the photolithography technique and the dry etching technique. Then, a capacitor contact hole 8 is formed.

【0034】次に、図2(b)に示すように、容量用コ
ンタクト孔8の側壁、表出した容量用拡散層5の表面お
よび上部の導電体膜9aの上面を被覆する第1の導電体
膜14が形成される。ここで、第1の導電体膜14は、
膜厚が100nmのリン不純物を含有する多結晶シリコ
ン膜である。この第1の導電体膜14の堆積方法は、先
述した上部の導電体膜9aの形成方法と同一である。
Next, as shown in FIG. 2B, the first conductive film covering the side wall of the capacitive contact hole 8, the exposed surface of the capacitive diffusion layer 5 and the upper surface of the upper conductive film 9a. The body film 14 is formed. Here, the first conductor film 14 is
This is a polycrystalline silicon film having a thickness of 100 nm and containing a phosphorus impurity. The method of depositing the first conductive film 14 is the same as the method of forming the upper conductive film 9a described above.

【0035】引き続いて、第1の導電体膜14に被着す
るスペーサ用絶縁膜15が堆積される。このスペーサ用
絶縁膜15は膜厚100nmのシリコン酸化膜であり、
反応ガスとしてシランと亜酸化窒素(N2 O)の混合ガ
スが用いられる減圧CVD法で堆積される。この減圧C
VD法での成膜温度は800℃程度であり、成膜したシ
リコン酸化膜の段差被覆性(ステップカバレッジ)は非
常によい。
Subsequently, a spacer insulating film 15 to be deposited on the first conductive film 14 is deposited. This spacer insulating film 15 is a silicon oxide film having a thickness of 100 nm.
The reaction gas is deposited by a low pressure CVD method using a mixed gas of silane and nitrous oxide (N 2 O). This decompression C
The film forming temperature in the VD method is about 800 ° C., and the formed silicon oxide film has very good step coverage.

【0036】次に、このスペーサ用絶縁膜15には異方
性のドライエッチングが施される。そして、図2(c)
に示すように、容量用コンタクト孔8の内壁部の第1の
導電体膜14の側壁に沿って、膜厚100nm程度のス
ペーサ膜16が形成される。ここで、この異方性ドライ
エッチングでの反応ガスはCH2 2 とCF4 の混合ガ
スであり、シリコン酸化膜のエッチング速度と多結晶シ
リコン膜のエッチング速度の比すなわち選択比は30〜
40程度になる。このため、この異方性のドライエッチ
ングでは第1の導電体膜14はほとんどエッチングされ
ずにスペーサ膜16が形成できる。
Next, this spacer insulating film 15 is subjected to anisotropic dry etching. Then, FIG.
As shown in FIG. 6, a spacer film 16 having a thickness of about 100 nm is formed along the side wall of the first conductive film 14 on the inner wall of the capacitor contact hole 8. Here, the reaction gas in this anisotropic dry etching is a mixed gas of CH 2 F 2 and CF 4 , and the ratio of the etching rate of the silicon oxide film to the etching rate of the polycrystalline silicon film, that is, the selectivity is 30 to
It will be about 40. Therefore, the spacer film 16 can be formed without substantially etching the first conductor film 14 by the anisotropic dry etching.

【0037】次に、図3(a)に示すように、第1の導
電体膜14およびスペーサ膜16を被覆する第2の導電
体膜17が形成される。ここで、第2の導電体膜17は
リン不純物を含有する多結晶シリコン膜であり、その膜
厚は100nmに設定される。この第2の導電体膜17
も減圧CVD法で堆積され、その条件は第1の導電体膜
14の成膜の場合と同一である。
Next, as shown in FIG. 3A, a second conductor film 17 covering the first conductor film 14 and the spacer film 16 is formed. Here, the second conductor film 17 is a polycrystalline silicon film containing a phosphorus impurity, and its thickness is set to 100 nm. This second conductor film 17
Is also deposited by the low pressure CVD method, under the same conditions as in the case of forming the first conductive film 14.

【0038】次に、この第2の導電体膜17には異方性
のドライエッチングが施される。そして、図3(b)に
示すように、スペーサ膜16の側壁に沿って、膜厚10
0nm程度の第2の電極膜11が形成される。ここで、
この異方性ドライエッチングでの反応ガスはCl2 とH
Brの混合ガスであり、多結晶シリコン膜のエッチング
速度とシリコン酸化膜のエッチング速度の比すなわち選
択比は50程度になる。このため、この異方性のドライ
エッチングでもスペーサ膜16はほとんどエッチングさ
れずに第2の電極膜11が形成される。
Next, the second conductive film 17 is subjected to anisotropic dry etching. Then, as shown in FIG. 3B, along the side wall of the spacer film 16, a film thickness of 10
A second electrode film 11 of about 0 nm is formed. here,
The reaction gas in this anisotropic dry etching is Cl 2 and H
It is a mixed gas of Br, and the ratio of the etching rate of the polycrystalline silicon film to the etching rate of the silicon oxide film, that is, the selectivity is about 50. Therefore, the second electrode film 11 is formed without substantially etching the spacer film 16 even in the anisotropic dry etching.

【0039】しかし、この場合に第2の導電体膜17の
下層には第1の導電体膜14が接して形成されている。
このため、この異方性のドライエッチンではエッチング
時間が設定時間より余りオーバーにならないように制御
される必要がある。なお、この異方性のドライエッチン
グに大きなバラツキがある場合でも、第1の導電体膜1
4の下層にはさらに上部の導電体膜9aが形成されてい
るため、層間絶縁膜7の表面に導電体膜は残留して形成
されることになる。また、シリコン基板1の表面領域に
容量用拡散層5が形成されているため、その上層部の第
1の導電体膜14の一部がドライエッチングされても容
量用拡散層5と第1の導電体膜14とは電気接続された
状態のままに残ることになる。
However, in this case, the first conductor film 14 is formed below and in contact with the second conductor film 17.
Therefore, it is necessary to control the anisotropic dry etching so that the etching time does not exceed the set time. It should be noted that even when there is a large variation in the anisotropic dry etching, the first conductive film 1
Since the upper conductive film 9 a is further formed below the lower layer 4, the conductive film remains on the surface of the interlayer insulating film 7. Further, since the capacity diffusion layer 5 is formed in the surface region of the silicon substrate 1, even if a part of the first conductive film 14 in the upper layer is dry-etched, the capacity diffusion layer 5 and the first The conductive film 14 remains in an electrically connected state.

【0040】次に、希弗酸の化学溶液中でスペーサ膜1
6のみエッチング除去される。次に、フォトリソグラフ
ィ技術とドライエッチング技術とを用いて、第1の導電
体膜14と上部の導電体膜9aとが選択的に微細加工さ
れ、図3(c)に示すように、縁部電極膜9と第1の電
極膜10とが形成される。
Next, the spacer film 1 is diluted in a dilute hydrofluoric acid chemical solution.
Only 6 is removed by etching. Next, the first conductor film 14 and the upper conductor film 9a are selectively finely processed by using a photolithography technique and a dry etching technique, and as shown in FIG. The electrode film 9 and the first electrode film 10 are formed.

【0041】以上のようにして、層間絶縁膜7に設けら
れた容量用コンタクト孔に一部埋設する第1の電極膜、
第2の電極膜が容量用拡散層に電気接続して形成される
ようになる。
As described above, the first electrode film partially buried in the capacitor contact hole provided in the interlayer insulating film 7,
The second electrode film is formed so as to be electrically connected to the capacitance diffusion layer.

【0042】以後、図1に示したように、容量絶縁膜1
2とプレート電極13が形成されて本発明のキャパシタ
が完成する。ここで、容量絶縁膜12は膜厚6nm程度
のシリコン窒化膜である。また、プレート電極13は膜
厚300nm程度のリン不純物を含有する多結晶シリコ
ン膜である。
Thereafter, as shown in FIG.
2 and the plate electrode 13 are formed to complete the capacitor of the present invention. Here, the capacitance insulating film 12 is a silicon nitride film having a thickness of about 6 nm. The plate electrode 13 is a polycrystalline silicon film having a thickness of about 300 nm and containing a phosphorus impurity.

【0043】このように本発明の蓄積電極は層間絶縁膜
に設けられたコンタクト孔あるいは溝内に一部埋設され
多重の電極構造になるように形成される。このために、
このキャパシタ構造を製造する工程での蓄積電極の先述
した破断等の問題は皆無になる。また、メモリセルのア
レー部と周辺回路部での段差は非常に小さくなる。ま
た、蓄積容量値は、従来の技術で説明した多重のシリン
ダ構造の場合と同等になる。
As described above, the storage electrode of the present invention is formed so as to be partially buried in the contact hole or the groove provided in the interlayer insulating film and to have a multiple electrode structure. For this,
The above-mentioned problems such as breakage of the storage electrode in the process of manufacturing the capacitor structure are eliminated. Also, the step between the array portion and the peripheral circuit portion of the memory cell becomes very small. Further, the storage capacitance value is equivalent to that of the multiple cylinder structure described in the related art.

【0044】次に、本発明の第2の実施の形態を図4に
基づいて説明する。図4(a)は、メモリセルの平面図
であり、図面を簡明にするため、ワード線とその上層の
蓄積電極のみが示されている。また、蓄積電極になる領
域には斜線が施されている。図4(b)は、図4(a)
に記すA−Bで切断した断面図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a plan view of the memory cell, and only a word line and a storage electrode in an upper layer are shown for simplification of the drawing. Further, a region to be a storage electrode is hatched. FIG. 4 (b) is the same as FIG.
It is sectional drawing cut | disconnected by AB described in FIG.

【0045】図4(a)に示すように、この第2の実施
の形態では、ゲート電極4、ワード線4’より上層に位
置する領域に蓄積電極が形成される。すなわち、平面形
状が矩形になる第1の電極膜10および第2の電極膜1
1が形成される。ここで、この平面形状は、メモリセル
の寸法に合わせて設定されるものである。
As shown in FIG. 4A, in the second embodiment, a storage electrode is formed in a region located above the gate electrode 4 and the word line 4 '. That is, the first electrode film 10 and the second electrode film 1 whose planar shapes are rectangular
1 is formed. Here, this planar shape is set according to the dimensions of the memory cell.

【0046】図4(b)に示すように、第1の実施の形
態と同様にシリコン基板1上に選択的にフィールド酸化
膜2が形成され、それらにより取り囲まれる素子活性領
域が形成されている。そして、この素子活性領域上にゲ
ート酸化膜3、ゲート電極4、容量用拡散層5、ビット
線用拡散層6等からなるMOSトランジスタが形成され
ている。このMOSトランジスタがメモリセルのトラン
スファトランジスタとなる。また、ワード線4’がフィ
ールド酸化膜2上に形成されている。このワード線4’
は、隣接メモリセルのトランスファトランジスタのゲー
ト電極につながる。そして、このゲート電極(ワード
線)4およびワード線4’を被覆する層間絶縁膜7が形
成されている。ここで、層間絶縁膜7の膜厚は500n
m程度である。
As shown in FIG. 4B, similarly to the first embodiment, a field oxide film 2 is selectively formed on a silicon substrate 1, and an element active region surrounded by them is formed. . Then, a MOS transistor including a gate oxide film 3, a gate electrode 4, a capacitance diffusion layer 5, a bit line diffusion layer 6, and the like is formed on the element active region. This MOS transistor becomes a transfer transistor of the memory cell. Further, a word line 4 ′ is formed on the field oxide film 2. This word line 4 '
Is connected to the gate electrode of the transfer transistor of the adjacent memory cell. Then, an interlayer insulating film 7 covering the gate electrode (word line) 4 and the word line 4 'is formed. Here, the thickness of the interlayer insulating film 7 is 500 n.
m.

【0047】この層間絶縁膜7の所定の領域に、図4
(b)に示すような容量コンタクト孔8が、容量用拡散
層5まで貫徹して形成される。ここで、この容量コンタ
クト孔8の平面形状は円形である。そして、この容量コ
ンタクト孔8には導電体材料が埋設され容量コンタクト
孔プラグ18が形成されている。
In a predetermined region of the interlayer insulating film 7, FIG.
A capacitor contact hole 8 as shown in FIG. 2B is formed through the capacitor diffusion layer 5. Here, the planar shape of the capacitor contact hole 8 is circular. A conductor material is buried in the capacity contact hole 8 to form a capacity contact hole plug 18.

【0048】さらに、この層間絶縁膜7の上層に容量溝
用絶縁膜19が形成される。そして、この容量溝用絶縁
膜19には容量用溝20が形成されている。
Further, a capacitor groove insulating film 19 is formed on the interlayer insulating film 7. The capacity groove 20 is formed in the capacity groove insulating film 19.

【0049】このような容量用溝20の側壁とその上部
および容量コンタクト孔プラグ18表面とに被着する第
1の電極膜10が形成されている。ここで、第1の電極
膜10は容量コンタクト孔プラグ18を通して容量用拡
散層5に電気接続している。さらに、第1の電極膜10
の内部に第2の電極膜11が形成される。
The first electrode film 10 is formed on the side wall of the capacitor groove 20 and the upper portion thereof and the surface of the capacitor contact hole plug 18. Here, the first electrode film 10 is electrically connected to the capacitance diffusion layer 5 through the capacitance contact hole plug 18. Further, the first electrode film 10
The second electrode film 11 is formed inside the substrate.

【0050】そして、第1の電極膜10および第2の電
極膜11を被覆するようにして容量絶縁膜12が形成さ
れ、さらに、この容量絶縁膜12を被覆するプレート電
極13が形成されている。
Then, a capacitance insulating film 12 is formed so as to cover the first electrode film 10 and the second electrode film 11, and a plate electrode 13 which covers the capacitance insulating film 12 is formed. .

【0051】以上のように、本発明のキャパシタでは、
キャパシタの蓄積電極が、容量溝用絶縁膜19の所定の
領域に設けられた容量用溝20に埋設する複数の電極膜
を含んで構成されている。
As described above, in the capacitor of the present invention,
The storage electrode of the capacitor includes a plurality of electrode films buried in the capacitance groove 20 provided in a predetermined region of the capacitance groove insulating film 19.

【0052】次に、図5および図6に基づいて、本発明
の第2の実施の形態の製造方法を説明する。図5および
図6はこの製造工程順の断面図である。
Next, a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are sectional views in the order of the manufacturing steps.

【0053】図5(a)に示すように、第1の実施の形
態で説明したのと同様にして、シリコン基板1の所定の
領域にフィールド酸化膜2が形成される。次に、フィー
ルド酸化膜の形成されていない領域すなわち素子活性領
域にゲート酸化膜3、ゲート電極4、容量用拡散層5、
ビット線用拡散層6等からなるMOSトランジスタが形
成される。そして、このMOSトランジスタがメモリセ
ルのトランスファトランジスタとなる。また同時に、隣
接メモリセルのトランスファトランジスタのゲート電極
につながるワード線4’がフィールド酸化膜2上に形成
される。ここで、ゲート酸化膜3は膜厚8nm程度のシ
リコン酸化膜であり、ゲート電極4は膜厚150nm程
度のチタンポリサイド膜で構成される。そして、容量用
拡散層5およびビット線用拡散層6は深さ0.1μm程
度のN+ 型拡散層である。
As shown in FIG. 5A, a field oxide film 2 is formed in a predetermined region of a silicon substrate 1 in the same manner as described in the first embodiment. Next, a gate oxide film 3, a gate electrode 4, a capacitor diffusion layer 5,
A MOS transistor including the bit line diffusion layer 6 and the like is formed. Then, this MOS transistor becomes a transfer transistor of the memory cell. At the same time, a word line 4 'connected to the gate electrode of the transfer transistor of the adjacent memory cell is formed on the field oxide film 2. Here, the gate oxide film 3 is a silicon oxide film having a thickness of about 8 nm, and the gate electrode 4 is formed of a titanium polycide film having a thickness of about 150 nm. The capacitance diffusion layer 5 and the bit line diffusion layer 6 are N + type diffusion layers having a depth of about 0.1 μm.

【0054】次に、層間絶縁膜7が公知のCVD法によ
るシリコン酸化膜の堆積とこのシリコン酸化膜のCMP
法との併用で平坦になるように形成される。ここで、層
間絶縁膜7の膜厚は500nm程度なるようにに設定さ
れる。そして、公知の微細加工技術で容量用コンタクト
孔8が形成され、この容量用コンタクト孔8を充填する
容量コンタクト孔プラグ18が形成される。ここで、容
量コンタクト孔プラグ18はリン不純物を含有する多結
晶シリコンで構成される導電体材である。
Next, a silicon oxide film is deposited on the interlayer insulating film 7 by a known CVD method and the silicon oxide film is subjected to CMP.
It is formed so as to be flat in combination with the method. Here, the thickness of the interlayer insulating film 7 is set to be about 500 nm. Then, a capacitor contact hole 8 is formed by a known fine processing technique, and a capacitor contact hole plug 18 filling the capacitor contact hole 8 is formed. Here, the capacitor contact hole plug 18 is a conductor material made of polycrystalline silicon containing a phosphorus impurity.

【0055】次に、5(b)に示すように、膜厚にして
1μmの容量溝用絶縁膜19が形成される。ここで、こ
の容量溝用絶縁膜19はCVD法で堆積されるPSG膜
(リンガラスを含むシリコン酸化膜)である。そして、
この容量溝用絶縁膜19の所定の領域に容量用溝20が
形成される。この形成は公知の微細加工技術で行われ
る。なお、容量用溝20をドライエッチングで加工する
時、層間絶縁膜7のエッチングのないようにする必要が
ある。このために、PSG膜のエッチングが速くシリコ
ン酸化膜のそれが遅くなるようにする。このようなドラ
イエッチングの反応ガスとして、CHF3 、CF4 とC
Oの混合ガスが用いられる。
Next, as shown in FIG. 5B, a 1 μm-thick insulating film 19 for a capacity groove is formed. Here, the capacitance groove insulating film 19 is a PSG film (a silicon oxide film containing phosphorus glass) deposited by a CVD method. And
A capacity groove 20 is formed in a predetermined region of the capacity groove insulating film 19. This formation is performed by a known fine processing technique. When processing the capacity groove 20 by dry etching, it is necessary to prevent the interlayer insulating film 7 from being etched. For this reason, the etching of the PSG film is made faster and that of the silicon oxide film is made slower. CHF 3 , CF 4, and C are reactive gases for such dry etching.
A mixed gas of O is used.

【0056】次に、容量用溝20の側壁、露出した容量
コンタクト孔プラグ18の表面および容量溝用絶縁膜1
9の上面を被覆する第1の導電体膜14が形成される。
ここで、第1の導電体膜14は、膜厚が100nmのリ
ン不純物を含有しない多結晶シリコン膜である。この第
1の導電体膜14の堆積方法は、先述した形成方法と同
様である。但し、この場合には反応ガスにホスフィンガ
スは使用されない。
Next, the side wall of the capacitance groove 20, the exposed surface of the capacitance contact hole plug 18, and the insulation film 1 for the capacitance groove
A first conductor film 14 covering the upper surface of the substrate 9 is formed.
Here, the first conductor film 14 is a polycrystalline silicon film having a thickness of 100 nm and containing no phosphorus impurity. The method of depositing the first conductor film 14 is the same as the above-described formation method. However, in this case, no phosphine gas is used as the reaction gas.

【0057】引き続いて、第1の実施の形態の場合と同
様にして、第1の導電体膜14に被着するスペーサ用絶
縁膜15が堆積される。このスペーサ用絶縁膜15は膜
厚300nmのシリコン酸化膜である。そして、このス
ペーサ用絶縁膜15に異方性のドライエッチングが施さ
れ、図5(c)に示すように、膜厚300nm程度のス
ペーサ膜16が形成される。ここで、この異方性ドライ
エッチングの条件は先述したものと同一である。
Subsequently, as in the case of the first embodiment, a spacer insulating film 15 to be deposited on the first conductive film 14 is deposited. This spacer insulating film 15 is a silicon oxide film having a thickness of 300 nm. Then, the spacer insulating film 15 is subjected to anisotropic dry etching to form a spacer film 16 having a thickness of about 300 nm as shown in FIG. Here, the conditions of the anisotropic dry etching are the same as those described above.

【0058】次に、図6(a)に示すように、第1の導
電体膜14およびスペーサ膜16を被覆する第2の導電
体膜17が形成される。ここで、この第2の導電体膜1
7にはリン不純物が含有される。引き続いて、この第2
の導電体膜17には異方性のドライエッチングが施さ
れ、図6(b)に示すように、スペーサ膜16の側壁に
沿って、膜厚100nm程度の第2の電極膜11が形成
される。ここで、異方性ドライエッチングの反応ガスに
はCl2 とHBrの混合ガスが使用される。この場合に
は、リン不純物を含有しない第1の導電体膜14のエッ
チング速度は、リン不純物を含有する第2の電極膜17
のそれより小さく、第1の導電体膜14はほとんどエッ
チングされないで残留する。
Next, as shown in FIG. 6A, a second conductor film 17 covering the first conductor film 14 and the spacer film 16 is formed. Here, the second conductor film 1
7 contains a phosphorus impurity. Subsequently, this second
The conductive film 17 is subjected to anisotropic dry etching, and a second electrode film 11 having a thickness of about 100 nm is formed along the side wall of the spacer film 16 as shown in FIG. You. Here, a mixed gas of Cl 2 and HBr is used as a reaction gas for the anisotropic dry etching. In this case, the etching rate of the first conductor film 14 containing no phosphorus impurity depends on the second electrode film 17 containing the phosphorus impurity.
And the first conductive film 14 remains without being etched.

【0059】次に、希弗酸薬液中でスペーサ膜16のみ
エッチング除去される。次に、熱拡散が行われ、リン不
純物が前述の第1の導電体膜14に導入される。そし
て、微細加工技術を用いて、第1の導電体膜14が選択
的にエッチングされ、図6(c)に示すように第1の電
極膜10が形成される。
Next, only the spacer film 16 is removed by etching in a diluted hydrofluoric acid solution. Next, thermal diffusion is performed, and phosphorus impurities are introduced into the first conductive film 14 described above. Then, the first conductor film 14 is selectively etched by using the fine processing technique, and the first electrode film 10 is formed as shown in FIG. 6C.

【0060】以上のようにして、容量溝用絶縁膜19に
設けられた容量用溝20に一部埋設する第1の電極膜1
0、第2の電極膜11が容量用拡散層5に電気接続する
容量コンタクト孔プラグ18に接続して形成されるよう
になる。
As described above, the first electrode film 1 partially embedded in the capacity groove 20 provided in the capacity groove insulating film 19
0, the second electrode film 11 is formed so as to be connected to the capacitance contact hole plug 18 electrically connected to the capacitance diffusion layer 5.

【0061】以後、図4に示したように、容量絶縁膜1
2とプレート電極13が形成されて本発明のキャパシタ
が完成する。ここで、容量絶縁膜12は膜厚5nm程度
のシリコン窒化膜である。また、プレート電極13は膜
厚300nm程度のリン不純物を含有する多結晶シリコ
ン膜である。
Thereafter, as shown in FIG.
2 and the plate electrode 13 are formed to complete the capacitor of the present invention. Here, the capacitance insulating film 12 is a silicon nitride film having a thickness of about 5 nm. The plate electrode 13 is a polycrystalline silicon film having a thickness of about 300 nm and containing a phosphorus impurity.

【0062】なお、この実施の形態で、容量溝用絶縁膜
としてはPSG膜に変えてBPSG膜(ボロンガラスと
リンガラスを含むシリコン酸化膜)が用いられてもよ
い。あるいは、その他、層間絶縁膜のエッチング速度よ
り大きくなる絶縁材料であればこれらに限定されない。
In this embodiment, a BPSG film (a silicon oxide film containing boron glass and phosphorus glass) may be used as the insulating film for the capacity trench instead of the PSG film. Alternatively, the insulating material is not limited to these as long as the insulating material is higher than the etching rate of the interlayer insulating film.

【0063】このように本発明の蓄積電極は容量溝用絶
縁膜に設けられた容量溝内に埋設され多重シリンダの電
極構造になるように形成される。このために、メモリセ
ルのアレー部と周辺回路部での段差は非常に小さくな
る。また、この場合には、容量用溝20が任意の矩形形
状に形成される。このため、キャパシタ電極の平面的な
寸法は任意にできメモリセル寸法に合わせて設定できる
ようになる。そして、メモリセル部の多数の蓄積電極の
稠密な配置が容易になる。
As described above, the storage electrode of the present invention is buried in the capacitance groove provided in the insulation film for the capacitance groove, and is formed so as to have a multi-cylinder electrode structure. For this reason, the level difference between the array portion and the peripheral circuit portion of the memory cell becomes very small. In this case, the capacity groove 20 is formed in an arbitrary rectangular shape. For this reason, the planar dimensions of the capacitor electrode can be arbitrarily set and can be set according to the memory cell dimensions. Then, dense arrangement of a large number of storage electrodes in the memory cell portion is facilitated.

【0064】以上の実施の形態では、第1の電極膜ある
いは第2の電極膜がリン不純物を含有する多結晶シリコ
ン膜で形成される場合について説明されているが、この
ような電極膜はその他の導電体膜で形成されてもよい。
例えば、窒化チタン膜、タングステン等の高融点金属膜
あるいはシリサイド膜で形成される。
In the above embodiment, the case where the first electrode film or the second electrode film is formed of a polycrystalline silicon film containing a phosphorus impurity has been described. May be formed of the conductive film.
For example, it is formed of a refractory metal film such as a titanium nitride film or tungsten or a silicide film.

【0065】また、実施の形態では、電極膜の膜厚が1
00nmになるように記載されているが、20nm程度
の膜厚でも同様に形成できるものである。
In the embodiment, the thickness of the electrode film is 1
Although it is described to be 00 nm, it can be similarly formed even with a film thickness of about 20 nm.

【0066】また、本発明の実施の形態では、蓄積電極
膜が2重のシリンダ構造の場合について説明されている
が、さらに、3重あるいは4重のシリンダにしてもよい
ことに言及しておく。
In the embodiment of the present invention, the case where the storage electrode film has a double cylinder structure has been described. However, it should be noted that a triple or quadruple cylinder may be used. .

【0067】[0067]

【発明の効果】このように本発明では、キャパシタの蓄
積電極が層間絶縁膜あるいは容量溝用絶縁膜に設けられ
た溝内に埋設され、そして、多重シリンダの電極構造に
なるように形成される。
As described above, according to the present invention, the storage electrode of the capacitor is buried in the groove provided in the interlayer insulating film or the insulating film for the capacitor groove, and is formed so as to have a multi-cylinder electrode structure. .

【0068】このために、DRAM等のメモリセルの記
憶容量が256メガビットあるいは1Gbと大容量化し
メモリセル寸法が微細化しても、従来の技術で述べたキ
ャパシタの製造工程、特に、蓄積電極を形成した後の洗
浄等の工程における蓄積電極の破断等の問題は発生しな
くなる。そして、蓄積電極を構成する電極膜の薄膜化は
容易になりキャパシタの微細化が促進されるようにな
る。
For this reason, even if the storage capacity of a memory cell such as a DRAM is increased to 256 megabits or 1 Gb and the size of the memory cell is reduced, the manufacturing process of the capacitor described in the prior art, particularly, the formation of the storage electrode The problem such as breakage of the storage electrode in a cleaning step or the like after the cleaning does not occur. Then, it is easy to reduce the thickness of the electrode film constituting the storage electrode, and the miniaturization of the capacitor is promoted.

【0069】また、DRAMの記憶容量の増大に伴いメ
モリセルの平面積は減少する。しかし、電荷を蓄積する
キャパシタの容量は、アルファー線によるソフトエラー
の防止あるいは読み出し時の信号強度の確保のために
は、記憶容量の増大に関わらず、ほぼ一定の値になるよ
うに維持される。このために、従来の技術で形成する蓄
積電極の高さは、記憶容量の増加と共にますます増大す
るようになる。しかし、この場合でも、メモリセルのア
レー部と周辺回路部の段差は小さく、フォトリソグラフ
ィ工程での解像不良、配線形成工程における断線または
短絡等の不良は発生しない。
Further, the plane area of the memory cell decreases as the storage capacity of the DRAM increases. However, the capacity of the capacitor for storing electric charges is maintained at a substantially constant value irrespective of an increase in the storage capacity in order to prevent soft errors due to alpha rays or to ensure signal strength at the time of reading. . For this reason, the height of the storage electrode formed by the conventional technique increases with the increase of the storage capacity. However, even in this case, the level difference between the array portion and the peripheral circuit portion of the memory cell is small, and defects such as resolution failure in the photolithography process and disconnection or short circuit in the wiring formation process do not occur.

【0070】このようにして、本発明は、微細なキャパ
シタ構造を有し高集積化される半導体装置の実現をさら
に促進するものである。
As described above, the present invention further promotes the realization of a highly integrated semiconductor device having a fine capacitor structure.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するメモリセ
ル部の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a memory cell section for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の製造工程順の断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a first embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図3】本発明の第1の実施の形態の製造工程順の断面
図である。
FIG. 3 is a sectional view of a first embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図4】本発明の第2の実施の形態でのメモリセル部の
平面図と断面図である。
FIG. 4 is a plan view and a cross-sectional view of a memory cell unit according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態の製造工程順の断面
図である。
FIG. 5 is a sectional view of a second embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図6】本発明の第2の実施の形態の製造工程順の断面
図である。
FIG. 6 is a sectional view of a second embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図7】従来の技術を説明するためのメモリセルの断面
図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a memory cell for explaining a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101 シリコン基板 2,102 フィールド酸化膜 3,103 ゲート酸化膜 4,104 ゲート電極 4’ ワード線 5 容量用拡散層 6 ビット線用拡散層 7,107 層間絶縁膜 8 容量コンタクト孔 9 縁部電極膜 9a 上部の導電体膜 10 第1の電極膜 11 第2の電極膜 12,113 容量絶縁膜 13,114 プレート電極 14 第1の導電体膜 15 スペーサ用絶縁膜 16 スペーサ膜 17 第2の導電体膜 18 容量コンタクト孔プタグ 19 容量溝絶縁膜 20 容量用溝 105 第1のN+ 拡散層 106 第2のN+ 拡散層 108 下部電極膜 109 第1の円筒電極膜 110 第2の円筒電極膜 111 第3の円筒電極膜 112 蓄積電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 101 Silicon substrate 2, 102 Field oxide film 3, 103 Gate oxide film 4, 104 Gate electrode 4 'Word line 5 Diffusion layer for capacity 6 Diffusion layer for bit line 7, 107 Interlayer insulating film 8 Capacitance contact hole 9 Edge Electrode film 9a Upper conductor film 10 First electrode film 11 Second electrode film 12, 113 Capacitance insulation film 13, 114 Plate electrode 14 First conductor film 15 Spacer insulation film 16 Spacer film 17 Second Conductor film 18 Capacitance contact hole tag 19 Capacitance groove insulating film 20 Capacitance groove 105 First N + diffusion layer 106 Second N + diffusion layer 108 Lower electrode film 109 First cylindrical electrode film 110 Second cylindrical electrode Membrane 111 third cylindrical electrode membrane 112 storage electrode

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 1個のトランスファトランジスタと1個
のキャパシタとで構成されるメモリセルを有する半導体
装置において、前記トランスファトランジスタを被覆す
る絶縁膜層が形成され、前記絶縁膜層の所定の領域を貫
通し前記トランスファトランジスタのソース又はドレイ
ン領域である拡散層に達する溝が形成され、前記溝内の
側壁に被着するシリンダ形状の第1の電極膜が形成さ
れ、前記第1の電極膜の内側にシリンダ形状の第2の電
極膜が形成され、前記第1の電極膜と第2の電極膜の表
面に形成された容量絶縁膜を介して前記第1の電極膜と
第2の電極膜に対向する第3の電極膜が形成され、前記
絶縁膜層の上部であり前記溝の縁部に沿って第4の電極
膜が形成され且つ前記第1の電極膜に電気接続され、前
記第3の電極膜は、前記第4の電極膜に対しても前記容
量絶縁膜を介して対向するように形成され、前記第1の
電極膜の一部が前記拡散層と電気的に接続されて前記キ
ャパシタが形成されており、前記絶縁膜層が下層の絶縁
膜層と前記下層の絶縁膜層とは異種の上層の絶縁膜層の
2層構造に形成され、前記拡散層に達する溝の口径は、
前記拡散層に近い前記下層の絶縁膜層では小さく、前記
上層の絶縁膜層では大きくなるように設定され、前記下
層の絶縁膜層に形成された溝には導電体材が充填され、
前記上層の絶縁膜層に形成された溝には前記第1の電極
膜と第2の電極膜が形成され前記導電体材に電気接続さ
れていることを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device having a memory cell composed of one transfer transistor and one capacitor, an insulating film layer covering the transfer transistor is formed, and a predetermined region of the insulating film layer is formed. A groove that penetrates and reaches a diffusion layer that is a source or drain region of the transfer transistor is formed, a cylindrical first electrode film is formed on a side wall in the groove, and a first electrode film is formed inside the first electrode film. A second electrode film having a cylindrical shape is formed on the first electrode film and the second electrode film via a capacitance insulating film formed on the surfaces of the first electrode film and the second electrode film. An opposing third electrode film is formed, a fourth electrode film is formed on the insulating film layer along an edge of the groove, and is electrically connected to the first electrode film; The electrode film of the front Serial also to the fourth electrode layer is formed so as to face each other through the capacitor insulating film, wherein a portion of the first electrode layer is the diffusion layer electrically connected to and the capacitor formed And the insulating film layer is a lower insulating layer.
The film layer and the lower insulating film layer are different types of upper insulating film layers.
The diameter of the groove formed in the two-layer structure and reaching the diffusion layer is:
The lower insulating film layer close to the diffusion layer is small,
The upper insulating film layer is set to be large,
The groove formed in the insulating film layer of the layer is filled with a conductive material,
The first electrode is provided in a groove formed in the upper insulating film layer.
A film and a second electrode film are formed and electrically connected to the conductive material.
Wherein a being.
【請求項2】 トランスファトランジスタを被覆する絶
縁膜層を形成する工程と、前記トランスファトランジス
タのソースまたはドレイン領域である拡散層に達する第
1の溝を前記絶縁膜層に形成する工程と、前記第1の溝
に導電体材を充填する工程と、前記絶縁膜層と前記導電
体材を被覆して前記絶縁膜層とは異種の容量溝用絶縁膜
を堆積する工程と、前記容量溝用絶縁膜に前記導電体材
の表面に達する第2の溝を形成する工程と、前記表出す
る導電体材上、前記第2の溝の側壁および前記容量溝用
絶縁膜の上部を被覆する第1の導電体膜を堆積させる工
程と、前記第2の溝の側壁に被着する前記第1の導電体
膜の側面にスペーサ膜を形成する工程と、前記スペーサ
膜の表面および前記第1の導電体膜の表面に第2の導電
体膜を被着する工程と、前記第2の導電体膜に異方性の
ドライエッチングを施し前記スペーサ膜の側壁に第2の
電極膜を形成する工程と、前記第1の導電体膜を所定の
形状にパターニングし第1の電極膜を形成する工程と、
前記スペーサ膜をエッチング除去する工程と、を含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A process for forming an insulating film layer covering the transfer transistor, forming a first groove reaching the diffusion layer is a source or drain region of the transfer transistor on the insulating film layer, said first Filling a groove with a conductive material, depositing the insulating film layer and the conductive material to deposit a capacitor groove insulating film different from the insulating film layer, Forming a second groove reaching the surface of the conductive material in the film; and forming a first groove covering the exposed conductive material, a side wall of the second groove and an upper part of the insulating film for the capacity groove. Depositing a conductive film, forming a spacer film on a side surface of the first conductive film adhered to a side wall of the second groove, and forming a surface of the spacer film and the first conductive film. Applying a second conductive film on the surface of the body film Forming a second electrode film on a side wall of the spacer film by performing anisotropic dry etching on the second conductor film; and patterning the first conductor film into a predetermined shape to form a first electrode film. Forming an electrode film of
Removing the spacer film by etching.
【請求項3】 前記容量溝用絶縁膜のドライエッチング
速度が前記絶縁膜層のドライエッチング速度より大きく
なる絶縁材料が使用されることを特徴とする請求項2記
載の半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein an insulating material is used in which a dry etching rate of said insulating film for said capacitor groove is higher than a dry etching rate of said insulating film layer.
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