JP2907122B2 - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置の製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/01—Manufacture or treatment
- H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto
- H10B12/033—Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体記憶装置の製
造方法に関し、特にキャパシタがビット線上にあるDR
AMのストレージ・ノード電極の製造方法に関する。
造方法に関し、特にキャパシタがビット線上にあるDR
AMのストレージ・ノード電極の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】メモリ・セルが1つのキャパシタと1つ
のトランジスタとから構成されたDRAMでは、高集積
化に伴ないメモリ・セルの占有面積が縮小され続けてい
る。しかるにDRAMでは、α線により発生する雑音電
荷によるソフト・エラー耐性を保持するためにはある一
定値以上のキャパシタの容量値が必要とされるため、如
何に限られた占有面積で必要な蓄積電荷容量を得るかが
重要な技術課題になっている。このような技術課題の解
決方法の最近の傾向としては、スタックド型のキャパシ
タをビット線上に設け、さらにこのキャパシタの下部電
極をなすストレージ・ノード電極の高さを増大させる等
の3次元的な構造の工夫によりこれの側面面積を増大さ
せている。
のトランジスタとから構成されたDRAMでは、高集積
化に伴ないメモリ・セルの占有面積が縮小され続けてい
る。しかるにDRAMでは、α線により発生する雑音電
荷によるソフト・エラー耐性を保持するためにはある一
定値以上のキャパシタの容量値が必要とされるため、如
何に限られた占有面積で必要な蓄積電荷容量を得るかが
重要な技術課題になっている。このような技術課題の解
決方法の最近の傾向としては、スタックド型のキャパシ
タをビット線上に設け、さらにこのキャパシタの下部電
極をなすストレージ・ノード電極の高さを増大させる等
の3次元的な構造の工夫によりこれの側面面積を増大さ
せている。
【0003】キャパシタがビット線上にあるDRAM
(このようなDRAMはCOB型と呼ばれている)の製
造工程の断面模式図である図14および図15と、この
DRAMの完成時の平面模式図および断面模式図である
図16および図17とを参照すると、従来のCOB型の
DRAMは、以下のように形成される。なお、図14,
図15は、図16のAA線に対応した部分での製造工程
の断面図である。図16(a)はビット線以下の構造を
示す平面模式図であり、図16(b)はストレージ・ノ
ード電極,ビット線,ノード・コンタクト孔およびビッ
ト・コンタクト孔の関連構造を示す平面模式図である。
図17(a),(b)は、それぞれ図16のAA線,B
B線での断面模式図である。
(このようなDRAMはCOB型と呼ばれている)の製
造工程の断面模式図である図14および図15と、この
DRAMの完成時の平面模式図および断面模式図である
図16および図17とを参照すると、従来のCOB型の
DRAMは、以下のように形成される。なお、図14,
図15は、図16のAA線に対応した部分での製造工程
の断面図である。図16(a)はビット線以下の構造を
示す平面模式図であり、図16(b)はストレージ・ノ
ード電極,ビット線,ノード・コンタクト孔およびビッ
ト・コンタクト孔の関連構造を示す平面模式図である。
図17(a),(b)は、それぞれ図16のAA線,B
B線での断面模式図である。
【0004】まず、P型シリコン基板301表面の素子
分離領域にはフィールド酸化膜302が,素子形成領域
にはゲート酸化膜303が形成される。これらの素子形
成領域の形状はT字型をなし、これら素子形成領域はP
型シリコン基板301表面に規則的に配列されている。
ゲート電極を兼ねたワード線304が形成された後、こ
れらワード線304に自己整合的にP型シリコン基板3
01表面の素子形成領域にはN+ 型ソース・ドレイン拡
散層305A,305Bが形成される〔図14(a),
図16(a)〕。
分離領域にはフィールド酸化膜302が,素子形成領域
にはゲート酸化膜303が形成される。これらの素子形
成領域の形状はT字型をなし、これら素子形成領域はP
型シリコン基板301表面に規則的に配列されている。
ゲート電極を兼ねたワード線304が形成された後、こ
れらワード線304に自己整合的にP型シリコン基板3
01表面の素子形成領域にはN+ 型ソース・ドレイン拡
散層305A,305Bが形成される〔図14(a),
図16(a)〕。
【0005】次に、全面を覆う(第1の)層間絶縁膜3
06が形成される。この層間絶縁膜306は酸化シリコ
ン系の絶縁膜からなる。この層間絶縁膜306を貫通し
てN+ 型ソース・ドレイン拡散層305Aに達するビッ
ト・コンタクト孔307が形成される〔図14(b),
図16〕。
06が形成される。この層間絶縁膜306は酸化シリコ
ン系の絶縁膜からなる。この層間絶縁膜306を貫通し
てN+ 型ソース・ドレイン拡散層305Aに達するビッ
ト・コンタクト孔307が形成される〔図14(b),
図16〕。
【0006】次に、層間絶縁膜304の表面には、ビッ
ト・コンタクト孔307を介してN+ 型ソース・ドレイ
ン拡散層305Aに接続されるビット線308が形成さ
れる。続いて、全面を覆う(第2の)層間絶縁膜309
が形成される。この層間絶縁膜309も酸化シリコン系
の絶縁膜からなる。層間絶縁膜309および306を貫
通してN+ 型ソース・ドレイン拡散層305Bに達する
ノード・コンタクト孔310が形成される〔図14
(c),図16〕。
ト・コンタクト孔307を介してN+ 型ソース・ドレイ
ン拡散層305Aに接続されるビット線308が形成さ
れる。続いて、全面を覆う(第2の)層間絶縁膜309
が形成される。この層間絶縁膜309も酸化シリコン系
の絶縁膜からなる。層間絶縁膜309および306を貫
通してN+ 型ソース・ドレイン拡散層305Bに達する
ノード・コンタクト孔310が形成される〔図14
(c),図16〕。
【0007】次に、原料ガスがモノ・シラン(Si
H4 ),成長温度が600℃〜650℃,圧力が13P
a〜130Pa程度の減圧気相成長法(LPCVD)に
より、全面に所望の膜厚を有するノンドープの多結晶シ
リコン膜(図示せず)が形成される。800℃〜900
℃程度の温度でのオキシ塩化燐(POCl3 )雰囲気で
の熱拡散により、このノンドープの多結晶シリコン膜は
N+ 型多結晶シリコン膜331に変換される〔図15
(a)〕。
H4 ),成長温度が600℃〜650℃,圧力が13P
a〜130Pa程度の減圧気相成長法(LPCVD)に
より、全面に所望の膜厚を有するノンドープの多結晶シ
リコン膜(図示せず)が形成される。800℃〜900
℃程度の温度でのオキシ塩化燐(POCl3 )雰囲気で
の熱拡散により、このノンドープの多結晶シリコン膜は
N+ 型多結晶シリコン膜331に変換される〔図15
(a)〕。
【0008】続いて、フォト・レジスト膜パターン(図
示せず)をマスクにした異方性ドライ・エッチングによ
りN+ 型多結晶シリコン膜331がパターニングされ、
N+型多結晶シリコン膜からなるストレージ・ノード電
極311が形成される〔図15(b),図16
(b)〕。
示せず)をマスクにした異方性ドライ・エッチングによ
りN+ 型多結晶シリコン膜331がパターニングされ、
N+型多結晶シリコン膜からなるストレージ・ノード電
極311が形成される〔図15(b),図16
(b)〕。
【0009】上記フォト・レジスト膜パターンが除去れ
た後、容量絶縁膜312,セル・プレート電極313が
形成され、COB型のDRAMのメモリ・セルが完成す
る〔図16,図17〕。
た後、容量絶縁膜312,セル・プレート電極313が
形成され、COB型のDRAMのメモリ・セルが完成す
る〔図16,図17〕。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のCOB型の
DRAMの製造方法では、ストレージ・ノード電極31
1の形成のための異方性ドライ・エッチングによるN+
型多結晶シリコン膜331のパターニングに際して、形
状に関する問題が生じる。このより形成されたストレー
ジ・ノード電極311では、ストレージ・ノード電極3
11の側面が容量絶縁膜309に接触する近傍におい
て、切り欠き351(以下、ノッチ351と記す)が発
生している。ノッチ351の存在のためにストレージ・
ノード電極311の機械的強度は弱くなり、ストレージ
・ノード電極311を形成した後の工程の洗浄等により
ストレージ・ノード電極311が欠損しやすすくなり、
DRAMの製造に支障をきたすことになる。
DRAMの製造方法では、ストレージ・ノード電極31
1の形成のための異方性ドライ・エッチングによるN+
型多結晶シリコン膜331のパターニングに際して、形
状に関する問題が生じる。このより形成されたストレー
ジ・ノード電極311では、ストレージ・ノード電極3
11の側面が容量絶縁膜309に接触する近傍におい
て、切り欠き351(以下、ノッチ351と記す)が発
生している。ノッチ351の存在のためにストレージ・
ノード電極311の機械的強度は弱くなり、ストレージ
・ノード電極311を形成した後の工程の洗浄等により
ストレージ・ノード電極311が欠損しやすすくなり、
DRAMの製造に支障をきたすことになる。
【0011】したがって本発明の半導体記憶装置の製造
方法の目的は、COB型のDRAMの形成において、ノ
ッチの発生を抑制して機械的強度の安定したストレージ
・ノード電極の形成方法を提供することにある。
方法の目的は、COB型のDRAMの形成において、ノ
ッチの発生を抑制して機械的強度の安定したストレージ
・ノード電極の形成方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
の製造方法の第1の態様は、P型シリコン基板の表面の
素子分離領域にフィールド酸化膜を形成し、このP型シ
リコン基板の表面の素子形成領域にゲート酸化膜を形成
し、ゲート電極を兼ねたワード線を形成し、これらのワ
ード線に自己整合的にこれらの素子形成領域にN+ 型ソ
ース・ドレイン拡散層を形成する工程と、上記P型シリ
コン基板の表面を覆う第1の層間絶縁膜を形成し、この
第1の層間絶縁膜を貫通して上記N+ 型ソース・ドレイ
ン拡散層の一方に達するビット・コンタクト孔を形成
し、ビット線を形成する工程と、上記第1の層間絶縁膜
の表面を覆う第2の層間絶縁膜を形成し、この第2の層
間絶縁膜の表面を覆う窒化チタン膜を形成し、この窒化
チタン膜とこの第2および第1の層間絶縁膜とを貫通し
て上記N+ 型ソース・ドレイン拡散層の他方に達するノ
ード・コンタクト孔を形成する工程と、全面にN+ 型多
結晶シリコン膜を形成し、フォト・レジスト膜パターン
をマスクにしてこのN+ 型多結晶シリコン膜に対する異
方性ドライ・エッチングを行なってシリコン膜パターン
を形成する工程と、露出した上記窒化チタン膜を酸化チ
タン膜に変換するとともに上記シリコン膜パターンと残
置した窒化チタン膜とからなるストレージ・ノード電極
を形成する工程と、容量絶縁膜を形成し、セル・プレー
ト電極を形成する工程とを有する。好ましくは、上記窒
化チタン膜の上記酸化チタン膜への変換は、この窒化チ
タン膜に対するアルゴン・スパッタリングと乾燥酸素雰
囲気での低温酸化とによる行なわれる。
の製造方法の第1の態様は、P型シリコン基板の表面の
素子分離領域にフィールド酸化膜を形成し、このP型シ
リコン基板の表面の素子形成領域にゲート酸化膜を形成
し、ゲート電極を兼ねたワード線を形成し、これらのワ
ード線に自己整合的にこれらの素子形成領域にN+ 型ソ
ース・ドレイン拡散層を形成する工程と、上記P型シリ
コン基板の表面を覆う第1の層間絶縁膜を形成し、この
第1の層間絶縁膜を貫通して上記N+ 型ソース・ドレイ
ン拡散層の一方に達するビット・コンタクト孔を形成
し、ビット線を形成する工程と、上記第1の層間絶縁膜
の表面を覆う第2の層間絶縁膜を形成し、この第2の層
間絶縁膜の表面を覆う窒化チタン膜を形成し、この窒化
チタン膜とこの第2および第1の層間絶縁膜とを貫通し
て上記N+ 型ソース・ドレイン拡散層の他方に達するノ
ード・コンタクト孔を形成する工程と、全面にN+ 型多
結晶シリコン膜を形成し、フォト・レジスト膜パターン
をマスクにしてこのN+ 型多結晶シリコン膜に対する異
方性ドライ・エッチングを行なってシリコン膜パターン
を形成する工程と、露出した上記窒化チタン膜を酸化チ
タン膜に変換するとともに上記シリコン膜パターンと残
置した窒化チタン膜とからなるストレージ・ノード電極
を形成する工程と、容量絶縁膜を形成し、セル・プレー
ト電極を形成する工程とを有する。好ましくは、上記窒
化チタン膜の上記酸化チタン膜への変換は、この窒化チ
タン膜に対するアルゴン・スパッタリングと乾燥酸素雰
囲気での低温酸化とによる行なわれる。
【0013】
【0014】
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の説明に先だって、まず、
模式図である図1,図2および図3を参照して、本発明
者の行なった上記ストレージ・ノード電極形成時のノッ
チの発生原因の考察について説明する。
模式図である図1,図2および図3を参照して、本発明
者の行なった上記ストレージ・ノード電極形成時のノッ
チの発生原因の考察について説明する。
【0016】まず、シリコン基板101の表面を覆う絶
縁膜109の表面に設けられたシリコン膜パターン11
1aがN+ 型多結晶シリコン膜からなり、さらにこれら
のシリコン膜パターン111aとシリコン基板101と
が電気的に接続されていない(絶縁膜にコンタクト孔が
設けられていない)場合(第1の実験例)について説明
する。シリコン基板101の表面を覆う絶縁膜109が
形成され、(シリコン基板101に達するコンタクト孔
を設けずに)絶縁膜109表面を覆うN+ 型多結晶シリ
コン膜が形成される。シリコン基板101を接地した状
態で、フォト・レジスト膜パターン141をマスクにし
てN+ 型多結晶シリコン膜が異方性ドライ・エッチング
され、シリコン膜パターン111aが形成される。この
異方性ドライ・エッチングの際に、フォト・レジスト膜
パターン141の側面の一部を含めてシリコン膜パター
ン111aの側面の一部は反応生成物143により覆わ
れる(シリコン膜パターン111aの側面の上端に比べ
てこの側面の下端近傍は覆われにくい)。この場合、
(絶縁膜109に接触する部分の)シリコン膜パターン
111aには、ノッチが発生しない〔図1〕。
縁膜109の表面に設けられたシリコン膜パターン11
1aがN+ 型多結晶シリコン膜からなり、さらにこれら
のシリコン膜パターン111aとシリコン基板101と
が電気的に接続されていない(絶縁膜にコンタクト孔が
設けられていない)場合(第1の実験例)について説明
する。シリコン基板101の表面を覆う絶縁膜109が
形成され、(シリコン基板101に達するコンタクト孔
を設けずに)絶縁膜109表面を覆うN+ 型多結晶シリ
コン膜が形成される。シリコン基板101を接地した状
態で、フォト・レジスト膜パターン141をマスクにし
てN+ 型多結晶シリコン膜が異方性ドライ・エッチング
され、シリコン膜パターン111aが形成される。この
異方性ドライ・エッチングの際に、フォト・レジスト膜
パターン141の側面の一部を含めてシリコン膜パター
ン111aの側面の一部は反応生成物143により覆わ
れる(シリコン膜パターン111aの側面の上端に比べ
てこの側面の下端近傍は覆われにくい)。この場合、
(絶縁膜109に接触する部分の)シリコン膜パターン
111aには、ノッチが発生しない〔図1〕。
【0017】次に、シリコン基板101の表面を覆う絶
縁膜109の表面に設けられたシリコン膜パターン11
1bがノンドープの多結晶シリコン膜からなり、さらに
これらのシリコン膜パターン111bが絶縁膜に設けら
れたコンタクト孔110を介してシリコン基板101に
(電気的にではなく)機械的に接続されている場合(第
2の実験例)について説明する。シリコン基板101の
表面を覆う絶縁膜109が形成され、絶縁膜109を貫
通してシリコン基板101に達するコンタクト孔110
が形成され、絶縁膜109表面を覆うノンドープの多結
晶シリコン膜が形成される。シリコン基板101を接地
した状態で、フォト・レジスト膜パターン141をマス
クにしてノンドープの多結晶シリコン膜が異方性ドライ
・エッチングされ、シリコン膜パターン111bが形成
される。この異方性ドライ・エッチングの際に、フォト
・レジスト膜パターン141の側面の一部を含めてシリ
コン膜パターン111bの側面の一部は反応生成物14
3により覆われる。この場合にも(絶縁膜109に接触
する部分での)シリコン膜パターン111bには、ノッ
チが発生しない〔図2〕。
縁膜109の表面に設けられたシリコン膜パターン11
1bがノンドープの多結晶シリコン膜からなり、さらに
これらのシリコン膜パターン111bが絶縁膜に設けら
れたコンタクト孔110を介してシリコン基板101に
(電気的にではなく)機械的に接続されている場合(第
2の実験例)について説明する。シリコン基板101の
表面を覆う絶縁膜109が形成され、絶縁膜109を貫
通してシリコン基板101に達するコンタクト孔110
が形成され、絶縁膜109表面を覆うノンドープの多結
晶シリコン膜が形成される。シリコン基板101を接地
した状態で、フォト・レジスト膜パターン141をマス
クにしてノンドープの多結晶シリコン膜が異方性ドライ
・エッチングされ、シリコン膜パターン111bが形成
される。この異方性ドライ・エッチングの際に、フォト
・レジスト膜パターン141の側面の一部を含めてシリ
コン膜パターン111bの側面の一部は反応生成物14
3により覆われる。この場合にも(絶縁膜109に接触
する部分での)シリコン膜パターン111bには、ノッ
チが発生しない〔図2〕。
【0018】一方、シリコン基板101の表面を覆う絶
縁膜109の表面に設けられたシリコン膜パターン11
1cがN+ 型多結晶シリコン膜からなり、さらにこれら
のシリコン膜パターン111cが絶縁膜に設けられたコ
ンタクト孔110を介してシリコン基板101に電気的
に接続されている場合(第3の実験例)には、前述した
ようにノッチ151が発生する〔図3〕。
縁膜109の表面に設けられたシリコン膜パターン11
1cがN+ 型多結晶シリコン膜からなり、さらにこれら
のシリコン膜パターン111cが絶縁膜に設けられたコ
ンタクト孔110を介してシリコン基板101に電気的
に接続されている場合(第3の実験例)には、前述した
ようにノッチ151が発生する〔図3〕。
【0019】これらの結果を比較検討すると、次のよう
になる。上記異方性ドライ・エッチングを行なうイオン
142により、シリコン膜パターン111a,シリコン
膜パターン111bあるいはシリコン膜パターン111
cとフォト・レジスト膜パターン141と反応生成物1
43との表面にはそれぞれプラス電荷が帯電する。しか
しながら、第1および第2の実験例の場合には電流経路
が存在しない。このため第1および第2の実験例の場合
には、シリコン膜パターン111aあるいはシリコン膜
パターン111bの形成の最終段階においてもイオン1
41による電流あるいは帯電したプラス電荷による電流
がシリコン膜パターン111aあるいはシリコン膜パタ
ーン111bの絶縁膜109に接触する部分に対する局
所的な集中が起らず、ノッチの発生が回避される(図
1,図2参照)。これに対して第3の実験例では電流経
路が存在する。シリコン膜パターン111cの形成の最
終段階において、シリコン膜パターン111cの絶縁膜
109に接触する部分の近傍を除いてシリコン膜パター
ン111cの側面は反応生成物143により覆われてい
ることから、イオン141による電流あるいは帯電した
プラス電荷による電流がシリコン膜パターン111cの
絶縁膜109に接触する部分に局所的に集中してノッチ
151が発生する(図3参照)。
になる。上記異方性ドライ・エッチングを行なうイオン
142により、シリコン膜パターン111a,シリコン
膜パターン111bあるいはシリコン膜パターン111
cとフォト・レジスト膜パターン141と反応生成物1
43との表面にはそれぞれプラス電荷が帯電する。しか
しながら、第1および第2の実験例の場合には電流経路
が存在しない。このため第1および第2の実験例の場合
には、シリコン膜パターン111aあるいはシリコン膜
パターン111bの形成の最終段階においてもイオン1
41による電流あるいは帯電したプラス電荷による電流
がシリコン膜パターン111aあるいはシリコン膜パタ
ーン111bの絶縁膜109に接触する部分に対する局
所的な集中が起らず、ノッチの発生が回避される(図
1,図2参照)。これに対して第3の実験例では電流経
路が存在する。シリコン膜パターン111cの形成の最
終段階において、シリコン膜パターン111cの絶縁膜
109に接触する部分の近傍を除いてシリコン膜パター
ン111cの側面は反応生成物143により覆われてい
ることから、イオン141による電流あるいは帯電した
プラス電荷による電流がシリコン膜パターン111cの
絶縁膜109に接触する部分に局所的に集中してノッチ
151が発生する(図3参照)。
【0020】これらの検討結果から、ノッチの発生を回
避する方法としては、上記異方性ドライ・エッチングに
おけるエッチングに寄与するイオンに対してこれらのイ
オンによる電流経路を無くす方法,あるいは電流経路が
ある場合でもこの経路が局所的に集中することを回避す
る方法が好ましいことになる。
避する方法としては、上記異方性ドライ・エッチングに
おけるエッチングに寄与するイオンに対してこれらのイ
オンによる電流経路を無くす方法,あるいは電流経路が
ある場合でもこの経路が局所的に集中することを回避す
る方法が好ましいことになる。
【0021】次に、図面を参照して本発明を説明する。
【0022】COB型のDRAMの製造工程の断面模式
図である図4および図5と、このDRAMの完成時の平
面模式図および断面模式図である図6および図7とを参
照すると、本発明の第1の実施の形態は電流経路が局所
的に集中するのを回避してCOB型のDRAMを形成す
る方法であり、本第1の実施の形態によるDRAMは以
下のように形成される。なお、図4,図5は、図6のA
A線に対応した部分での製造工程の断面図である。図6
(a)はビット線以下の構造を示す平面模式図であり、
図6(b)はストレージ・ノード電極,ビット線,ノー
ド・コンタクト孔およびビット・コンタクト孔の関連構
造を示す平面模式図である。図7(a),(b)は、そ
れぞれ図6のAA線,BB線での断面模式図である。
図である図4および図5と、このDRAMの完成時の平
面模式図および断面模式図である図6および図7とを参
照すると、本発明の第1の実施の形態は電流経路が局所
的に集中するのを回避してCOB型のDRAMを形成す
る方法であり、本第1の実施の形態によるDRAMは以
下のように形成される。なお、図4,図5は、図6のA
A線に対応した部分での製造工程の断面図である。図6
(a)はビット線以下の構造を示す平面模式図であり、
図6(b)はストレージ・ノード電極,ビット線,ノー
ド・コンタクト孔およびビット・コンタクト孔の関連構
造を示す平面模式図である。図7(a),(b)は、そ
れぞれ図6のAA線,BB線での断面模式図である。
【0023】まず、P型シリコン基板201表面の素子
分離領域には、選択酸化により、膜厚300nm程度の
フィールド酸化膜202が形成される。P型シリコン基
板201表面の素子形成領域には、熱酸化により、膜厚
8nm程度のゲート酸化膜203が形成される。これら
の素子形成領域の形状はT字型をなし、これら素子形成
領域はP型シリコン基板201表面に規則的に配列され
ている。ゲート電極を兼ねたワード線204が形成され
た後、P型シリコン基板201表面の素子形成領域には
これらワード線204に自己整合的にN+ 型ソース・ド
レイン拡散層205A,205Bが形成される。ワード
線204は膜厚200nm程度のタングステン・ポリサ
イド膜からなり、ワード線204の線幅(ゲート長)は
0.35μm程度である。N+ 型ソース・ドレイン拡散
層205A,205Bの接合の深さは0.1μm程度で
あり、N+ 型ソース・ドレイン拡散層205A,205
Bの幅(ゲート幅)は0.45μm程度である〔図4
(a),図6(a)〕。
分離領域には、選択酸化により、膜厚300nm程度の
フィールド酸化膜202が形成される。P型シリコン基
板201表面の素子形成領域には、熱酸化により、膜厚
8nm程度のゲート酸化膜203が形成される。これら
の素子形成領域の形状はT字型をなし、これら素子形成
領域はP型シリコン基板201表面に規則的に配列され
ている。ゲート電極を兼ねたワード線204が形成され
た後、P型シリコン基板201表面の素子形成領域には
これらワード線204に自己整合的にN+ 型ソース・ド
レイン拡散層205A,205Bが形成される。ワード
線204は膜厚200nm程度のタングステン・ポリサ
イド膜からなり、ワード線204の線幅(ゲート長)は
0.35μm程度である。N+ 型ソース・ドレイン拡散
層205A,205Bの接合の深さは0.1μm程度で
あり、N+ 型ソース・ドレイン拡散層205A,205
Bの幅(ゲート幅)は0.45μm程度である〔図4
(a),図6(a)〕。
【0024】次に、全面を覆う(第1の)層間絶縁膜2
06が形成される。この層間絶縁膜206のN+ 型ソー
ス・ドレイン拡散層205A,205B直上での膜厚は
500nm程度である。この層間絶縁膜206は、酸化
シリコン系の絶縁膜からなり、少なくともワード線20
4およびN+ 型ソース・ドレイン拡散層205A,20
5Bを直接に覆う部分では酸化シリコン膜からなる。さ
らに、層間絶縁膜206の表面は、化学機械研磨法(C
MP)等により、平坦化されていることが好ましい。こ
の層間絶縁膜206を貫通してN+ 型ソース・ドレイン
拡散層205Aに達するビット・コンタクト孔207が
形成される。これらビット・コンタクト孔207の口径
は0.35μm程度である〔図4(b),図6〕。
06が形成される。この層間絶縁膜206のN+ 型ソー
ス・ドレイン拡散層205A,205B直上での膜厚は
500nm程度である。この層間絶縁膜206は、酸化
シリコン系の絶縁膜からなり、少なくともワード線20
4およびN+ 型ソース・ドレイン拡散層205A,20
5Bを直接に覆う部分では酸化シリコン膜からなる。さ
らに、層間絶縁膜206の表面は、化学機械研磨法(C
MP)等により、平坦化されていることが好ましい。こ
の層間絶縁膜206を貫通してN+ 型ソース・ドレイン
拡散層205Aに達するビット・コンタクト孔207が
形成される。これらビット・コンタクト孔207の口径
は0.35μm程度である〔図4(b),図6〕。
【0025】次に、層間絶縁膜206の表面には、ビッ
ト・コンタクト孔207を介してN+ 型ソース・ドレイ
ン拡散層205Aに接続されるビット線208が形成さ
れる。これらのビート線208は膜厚200nm程度の
タングステン・シリサイド膜からなり、これらビット線
208の線幅は0.45μm程度である。全面を覆う
(第2の)層間絶縁膜209が形成される。この層間絶
縁膜209も酸化シリコン系の絶縁膜からなり、この層
間絶縁膜の209の表面を平坦化されていることが好ま
しい。層間絶縁膜206を直接に覆う部分での層間絶縁
膜209の膜厚は500nm程度である。続いて、層間
絶縁膜209の表面を覆う膜厚50nm程度の窒化チタ
ン膜221が、例えば反応性スパッタリングにより形成
される。窒化チタン膜221,層間絶縁膜209および
206を貫通してN+ 型ソース・ドレイン拡散層205
Bに達するノード・コンタクト孔210aが形成され
る。これらノード・コンタクト孔210aの口径は0.
35μm程度である〔図4(c),図6〕。
ト・コンタクト孔207を介してN+ 型ソース・ドレイ
ン拡散層205Aに接続されるビット線208が形成さ
れる。これらのビート線208は膜厚200nm程度の
タングステン・シリサイド膜からなり、これらビット線
208の線幅は0.45μm程度である。全面を覆う
(第2の)層間絶縁膜209が形成される。この層間絶
縁膜209も酸化シリコン系の絶縁膜からなり、この層
間絶縁膜の209の表面を平坦化されていることが好ま
しい。層間絶縁膜206を直接に覆う部分での層間絶縁
膜209の膜厚は500nm程度である。続いて、層間
絶縁膜209の表面を覆う膜厚50nm程度の窒化チタ
ン膜221が、例えば反応性スパッタリングにより形成
される。窒化チタン膜221,層間絶縁膜209および
206を貫通してN+ 型ソース・ドレイン拡散層205
Bに達するノード・コンタクト孔210aが形成され
る。これらノード・コンタクト孔210aの口径は0.
35μm程度である〔図4(c),図6〕。
【0026】次に、例えば650℃の成膜温度でのLP
CVDにより、膜厚0.6μm程度の(成膜段階で)N
+ 型多結晶シリコン膜231aが形成される〔図5
(a)〕。なお、ノンドープの多結晶シリコン膜を形成
した後、燐の熱拡散もしくはイオン注入によりN+ 型多
結晶シリコン膜を形成してもよい。
CVDにより、膜厚0.6μm程度の(成膜段階で)N
+ 型多結晶シリコン膜231aが形成される〔図5
(a)〕。なお、ノンドープの多結晶シリコン膜を形成
した後、燐の熱拡散もしくはイオン注入によりN+ 型多
結晶シリコン膜を形成してもよい。
【0027】次に、N+ 型多結晶シリコン膜231aの
表面にフォト・レジスト膜パターン(図示せず)が形成
される。これらのフォト・レジスト膜パターンの間隔は
0.35μm程度である。これらのフォト・レジスト膜
パターンをマスクにしてエッチング・ガスとしてHBr
を用いた異方性ドライ・エッチンがN+ 型シリコン膜2
31aに対して行なわれ、N+ 型多結晶シリコン膜から
なるシリコン膜パターン231aaが形成される〔図5
(b)〕。HBrをエッチング・ガスに用いたこの異方
性ドライ・エッチングでは、窒化チタン膜221のエッ
チング・レートはN+ 型多結晶シリコン膜231aのエ
ッチング・レートの1/50程度であり,さらに窒化チ
タン膜221が導電体膜であるため、シリコン膜パター
ン231aaの形成の最終段階においても、エッチング
・イオン(および帯電したプラス電荷)が流れる電流経
路の局所化は回避される。このため、本第1の実施の形
態では、シリコン膜パターン231aaの形成に際し
て、シリコン膜パターン231aaにノッチは発生しな
い。
表面にフォト・レジスト膜パターン(図示せず)が形成
される。これらのフォト・レジスト膜パターンの間隔は
0.35μm程度である。これらのフォト・レジスト膜
パターンをマスクにしてエッチング・ガスとしてHBr
を用いた異方性ドライ・エッチンがN+ 型シリコン膜2
31aに対して行なわれ、N+ 型多結晶シリコン膜から
なるシリコン膜パターン231aaが形成される〔図5
(b)〕。HBrをエッチング・ガスに用いたこの異方
性ドライ・エッチングでは、窒化チタン膜221のエッ
チング・レートはN+ 型多結晶シリコン膜231aのエ
ッチング・レートの1/50程度であり,さらに窒化チ
タン膜221が導電体膜であるため、シリコン膜パター
ン231aaの形成の最終段階においても、エッチング
・イオン(および帯電したプラス電荷)が流れる電流経
路の局所化は回避される。このため、本第1の実施の形
態では、シリコン膜パターン231aaの形成に際し
て、シリコン膜パターン231aaにノッチは発生しな
い。
【0028】上記段階では、窒化チタン膜221を介し
てそれぞれのシリコン膜パターン231aaが電気的に
接続されている。そのため、シリコン膜パターン231
aaに直接に覆われていない部分の窒化チタン膜221
を(ノッチを発生させずに)除去もしくは絶縁膜に変換
することが必要である。本第1の実施の形態では、上記
フォト・レジスト膜パターンを除去した後、高々500
℃程度の乾燥酸素雰囲気でシリコン膜パターン231a
aに直接に覆われていない部分の窒化チタン膜221が
酸化され、酸化チタン膜222が形成される。この段階
で上記シリコン膜パターン231aaと残置した窒化チ
タン膜221aとからなるストレージ・ノード電極21
1aが形成される。なお、窒化チタン膜221の酸化に
先だって、上記フォト・レジスト膜パターンを除去する
前に、窒化チタン膜221に対してアルゴン・スパッタ
リングを行なっておくことが好ましい。このようにする
と、窒化チタン膜221の酸化が容易になる。
てそれぞれのシリコン膜パターン231aaが電気的に
接続されている。そのため、シリコン膜パターン231
aaに直接に覆われていない部分の窒化チタン膜221
を(ノッチを発生させずに)除去もしくは絶縁膜に変換
することが必要である。本第1の実施の形態では、上記
フォト・レジスト膜パターンを除去した後、高々500
℃程度の乾燥酸素雰囲気でシリコン膜パターン231a
aに直接に覆われていない部分の窒化チタン膜221が
酸化され、酸化チタン膜222が形成される。この段階
で上記シリコン膜パターン231aaと残置した窒化チ
タン膜221aとからなるストレージ・ノード電極21
1aが形成される。なお、窒化チタン膜221の酸化に
先だって、上記フォト・レジスト膜パターンを除去する
前に、窒化チタン膜221に対してアルゴン・スパッタ
リングを行なっておくことが好ましい。このようにする
と、窒化チタン膜221の酸化が容易になる。
【0029】窒化チタン膜221の代りに例えばチタン
膜を用いるのは好ましくない。チタン膜を用いるなら
ば、N+ 型多結晶シリコン膜を形成する段階でチタン・
ジ・シリサイド(TiSi2 )膜が形成される。また、
多結晶シリコン膜の代りに非晶質シリコン膜を用いたと
しても、500℃程度の酸化においてチタン・モノ・シ
リサイド(TiSi)膜が形成される。これらチタン・
シリサイド膜が形成された場合、シリコン膜パターンの
形成に際してチタン・シリサイド膜を選択的に残置させ
ることが困難になり、ノッチの発生の回避は不可能にな
る。上記のように酸化により導電体膜を絶縁体膜に変換
するとき、この酸化によりシリコン膜パターン231a
aの表面が酸化されるのは好ましくない。本第1の実施
の形態のように窒化シリコン膜221を採用するなら
ば、シリコン膜パターン231aaの表面がほとんど酸
化されない低温で窒化シリコン膜221の酸化が行なえ
る。
膜を用いるのは好ましくない。チタン膜を用いるなら
ば、N+ 型多結晶シリコン膜を形成する段階でチタン・
ジ・シリサイド(TiSi2 )膜が形成される。また、
多結晶シリコン膜の代りに非晶質シリコン膜を用いたと
しても、500℃程度の酸化においてチタン・モノ・シ
リサイド(TiSi)膜が形成される。これらチタン・
シリサイド膜が形成された場合、シリコン膜パターンの
形成に際してチタン・シリサイド膜を選択的に残置させ
ることが困難になり、ノッチの発生の回避は不可能にな
る。上記のように酸化により導電体膜を絶縁体膜に変換
するとき、この酸化によりシリコン膜パターン231a
aの表面が酸化されるのは好ましくない。本第1の実施
の形態のように窒化シリコン膜221を採用するなら
ば、シリコン膜パターン231aaの表面がほとんど酸
化されない低温で窒化シリコン膜221の酸化が行なえ
る。
【0030】続いて、例えばLPCVDにより、全面に
窒化シリコン膜(図に明示せず)が形成され、さらにこ
の窒化シリコン膜の表面が酸化され、酸化シリコン膜に
換算した膜厚が5nm程度の容量絶縁膜212が形成さ
れる。その後、膜厚150nmのN+ 型多結晶シリコン
膜からなるセル・プレート電極213が形成され、本第
1の実施の形態によるDRAMが完成する〔図6,図
7〕。
窒化シリコン膜(図に明示せず)が形成され、さらにこ
の窒化シリコン膜の表面が酸化され、酸化シリコン膜に
換算した膜厚が5nm程度の容量絶縁膜212が形成さ
れる。その後、膜厚150nmのN+ 型多結晶シリコン
膜からなるセル・プレート電極213が形成され、本第
1の実施の形態によるDRAMが完成する〔図6,図
7〕。
【0031】上記第1の実施の形態では、上述したよう
にノッチの発生を回避してストレージ・ノード電極を構
成するシリコン膜パターンの形成が可能になる。このた
め、本第1の実施の形態によれば、機械的強度の安定し
てストレージ・ノード電極が得られる。
にノッチの発生を回避してストレージ・ノード電極を構
成するシリコン膜パターンの形成が可能になる。このた
め、本第1の実施の形態によれば、機械的強度の安定し
てストレージ・ノード電極が得られる。
【0032】COB型のDRAMの製造工程の断面模式
図である図8および図9を参照して、本発明の第1の関
連技術について説明する。この第1の関連技術では、C
OB型のDRAMのストレージ・ノード電極の基になる
シリコン膜パターンは電流経路が無い状態で形成され
る。
図である図8および図9を参照して、本発明の第1の関
連技術について説明する。この第1の関連技術では、C
OB型のDRAMのストレージ・ノード電極の基になる
シリコン膜パターンは電流経路が無い状態で形成され
る。
【0033】まず、(第2の)層間絶縁膜209までの
生成は、上記第1の実施の形態と同様である。層間絶縁
膜209および206を貫通してN+ 型ソース・ドレイ
ン拡散層205Bに達するノード・コンタクト孔210
bが形成される。これらノード・コンタクト孔210b
の口径は0.35μm程度である。続いて、例えば65
0℃の成膜温度でのLPCVDにより、膜厚0.6μm
程度のノンドープの多結晶シリコン膜231bが形成さ
れる〔図8(a)〕。なお、本第1の関連技術では、多
結晶シリコン膜231bの代りにノンドープの非晶質シ
リコン膜を採用してもよい。
生成は、上記第1の実施の形態と同様である。層間絶縁
膜209および206を貫通してN+ 型ソース・ドレイ
ン拡散層205Bに達するノード・コンタクト孔210
bが形成される。これらノード・コンタクト孔210b
の口径は0.35μm程度である。続いて、例えば65
0℃の成膜温度でのLPCVDにより、膜厚0.6μm
程度のノンドープの多結晶シリコン膜231bが形成さ
れる〔図8(a)〕。なお、本第1の関連技術では、多
結晶シリコン膜231bの代りにノンドープの非晶質シ
リコン膜を採用してもよい。
【0034】次に、多結晶シリコン膜231bの表面に
フォト・レジスト膜パターン(図示せず)が形成され
る。これらのフォト・レジスト膜パターンの間隔は0.
35μm程度である。これらのフォト・レジスト膜パタ
ーンをマスクにした異方性ドライ・エッチンが多結晶シ
リコン膜231bに対して行なわれ、ノンドープの多結
晶シリコン膜からなるシリコン膜パターン231baが
形成される〔図8(b)〕。このパターニングに際し
て、(上記第2の実験例において述べたように)シリコ
ン膜パターン231baにはノッチは発生しない。
フォト・レジスト膜パターン(図示せず)が形成され
る。これらのフォト・レジスト膜パターンの間隔は0.
35μm程度である。これらのフォト・レジスト膜パタ
ーンをマスクにした異方性ドライ・エッチンが多結晶シ
リコン膜231bに対して行なわれ、ノンドープの多結
晶シリコン膜からなるシリコン膜パターン231baが
形成される〔図8(b)〕。このパターニングに際し
て、(上記第2の実験例において述べたように)シリコ
ン膜パターン231baにはノッチは発生しない。
【0035】上記フォト・レジスト膜パターンを除去し
た後、熱拡散もしくはイオン注入が行なわれ、(上記シ
リコン膜パターン231baはN+ 型多結晶シリコン膜
からなるシリコン膜パターンに変換されて)ストレージ
・ノード電極211bが形成される〔図9(a)〕。
た後、熱拡散もしくはイオン注入が行なわれ、(上記シ
リコン膜パターン231baはN+ 型多結晶シリコン膜
からなるシリコン膜パターンに変換されて)ストレージ
・ノード電極211bが形成される〔図9(a)〕。
【0036】その後、上記第1の実施の形態と同様の方
法により、容量絶縁膜212,セル・プレート電極21
3が形成され、本第1の関連技術によるDRAMが完成
する〔図9(b)〕。
法により、容量絶縁膜212,セル・プレート電極21
3が形成され、本第1の関連技術によるDRAMが完成
する〔図9(b)〕。
【0037】上記関連技術でもノッチの発生を回避して
ストレージ・ノード電極の基になるシリコン膜パターン
の形成が可能になる。このため、本第1の関連技術は、
上記第1の実施の形態の有した効果を有することにな
る。
ストレージ・ノード電極の基になるシリコン膜パターン
の形成が可能になる。このため、本第1の関連技術は、
上記第1の実施の形態の有した効果を有することにな
る。
【0038】上記第1の実施の形態,上記第1の関連技
術では、ストレージ・ノード電極を構成するシリコン膜
パターンの形成のための異方性ドライ・エッチングに際
して、電流経路がある場合でもこの経路が局所的に集中
することを回避する方法,あるいはエッチングに寄与す
るイオンの電流経路を無くす方法である。これらに対し
て本発明の第2の関連技術は、上記電流経路の抵抗を高
くしてノッチの発生を抑制する方法である。
術では、ストレージ・ノード電極を構成するシリコン膜
パターンの形成のための異方性ドライ・エッチングに際
して、電流経路がある場合でもこの経路が局所的に集中
することを回避する方法,あるいはエッチングに寄与す
るイオンの電流経路を無くす方法である。これらに対し
て本発明の第2の関連技術は、上記電流経路の抵抗を高
くしてノッチの発生を抑制する方法である。
【0039】本発明者は、まず、シリコン膜の抵抗値を
変化させて、どのようなシリコン膜の膜厚あるいはこの
シリコン膜から形成されるシリコン膜パターンの間隔の
ときノッチが発生するかを実験測定した。図10および
図11を参照して、本第2の実施と形態の基本構想を説
明する。図10(a)はシリコン膜の抵抗率に対してノ
ッチの発生するシリコン膜の膜厚を示すグラフであり、
図10(b)はシリコン膜の抵抗率に対してノッチの発
生するシリコン膜パターンの間隔(このシリコン膜をパ
ターニングするために用いるフォト・レジスト膜パター
ンの間隔)を示すグラフである。図11は成膜段階でN
型もしくはN+ 型のシリコン膜の抵抗率と熱処理後のこ
れらのシリコン膜の抵抗率の関係を示すグラフである。
図10の結果から、次のことが明らかになる。シリコン
膜の膜厚が0.4μm以下あるいはシリコン膜パターン
の間隔が0.6μm以上の場合、シリコン膜の抵抗率に
関係なくノッチの発生は起らない。さらにシリコン膜の
抵抗率が10Ωcm以上であるならば、シリコン膜の膜
厚,シリコン膜パターンの間隔に関係なくノッチの発生
は起らない。これらの結果は、この異方性ドライ・エッ
チングに際した形成される反応生成物のシリコン膜パタ
ーン側面への被覆の度合に関連するものと推測される。
変化させて、どのようなシリコン膜の膜厚あるいはこの
シリコン膜から形成されるシリコン膜パターンの間隔の
ときノッチが発生するかを実験測定した。図10および
図11を参照して、本第2の実施と形態の基本構想を説
明する。図10(a)はシリコン膜の抵抗率に対してノ
ッチの発生するシリコン膜の膜厚を示すグラフであり、
図10(b)はシリコン膜の抵抗率に対してノッチの発
生するシリコン膜パターンの間隔(このシリコン膜をパ
ターニングするために用いるフォト・レジスト膜パター
ンの間隔)を示すグラフである。図11は成膜段階でN
型もしくはN+ 型のシリコン膜の抵抗率と熱処理後のこ
れらのシリコン膜の抵抗率の関係を示すグラフである。
図10の結果から、次のことが明らかになる。シリコン
膜の膜厚が0.4μm以下あるいはシリコン膜パターン
の間隔が0.6μm以上の場合、シリコン膜の抵抗率に
関係なくノッチの発生は起らない。さらにシリコン膜の
抵抗率が10Ωcm以上であるならば、シリコン膜の膜
厚,シリコン膜パターンの間隔に関係なくノッチの発生
は起らない。これらの結果は、この異方性ドライ・エッ
チングに際した形成される反応生成物のシリコン膜パタ
ーン側面への被覆の度合に関連するものと推測される。
【0040】製造工程が長くなるのを厭わないならば、
上記条件を満たすN型多結晶シリコン膜をパターニング
してシリコン膜パターンを形成した後、熱拡散もしくは
イオン注入によりこのシリコン膜パターンをN+ 型化し
ても本発明の目的は達せられる。このような方法を採用
すると、上記第1の関連技術より煩雑になる。第2の関
連技術が上記第1の関連技術より簡潔にするには、シリ
コン膜パターンを形成した後にN+ 型化するための不純
物導入工程が不要になることが好ましい。
上記条件を満たすN型多結晶シリコン膜をパターニング
してシリコン膜パターンを形成した後、熱拡散もしくは
イオン注入によりこのシリコン膜パターンをN+ 型化し
ても本発明の目的は達せられる。このような方法を採用
すると、上記第1の関連技術より煩雑になる。第2の関
連技術が上記第1の関連技術より簡潔にするには、シリ
コン膜パターンを形成した後にN+ 型化するための不純
物導入工程が不要になることが好ましい。
【0041】そこで本発明者は、本発明の第2の関連技
術として、高濃度の不純物を含んだ高抵抗のN型非晶質
シリコン膜をパターニングして熱処理する方法を選択し
た。図11は、成膜段階でN型もしくはN+ 型のシリコ
ン膜の抵抗率と熱処理後の抵抗率との関係を示すグラフ
である。ここでは、圧力が1×10 4 Pa,ホスフィン
(PH3 )の流量が0.45sccm,モノ・シラン
(SiH4 )の流量が150sccmの条件下で、成膜
温度を変化させた。(N+ 型化のための)熱処理は85
0℃,10分間である。この成膜条件では、10Ωcm
以上の抵抗率のシリコン膜は成膜温度が600℃以下が
好ましい。この場合、成膜段階ではN型非晶質シリコン
膜であり、熱処理後にはN+ 型多結晶シリコン膜にな
る。
術として、高濃度の不純物を含んだ高抵抗のN型非晶質
シリコン膜をパターニングして熱処理する方法を選択し
た。図11は、成膜段階でN型もしくはN+ 型のシリコ
ン膜の抵抗率と熱処理後の抵抗率との関係を示すグラフ
である。ここでは、圧力が1×10 4 Pa,ホスフィン
(PH3 )の流量が0.45sccm,モノ・シラン
(SiH4 )の流量が150sccmの条件下で、成膜
温度を変化させた。(N+ 型化のための)熱処理は85
0℃,10分間である。この成膜条件では、10Ωcm
以上の抵抗率のシリコン膜は成膜温度が600℃以下が
好ましい。この場合、成膜段階ではN型非晶質シリコン
膜であり、熱処理後にはN+ 型多結晶シリコン膜にな
る。
【0042】これらの結果を踏まえてさらにCOB型の
DRAMの製造工程の断面模式図である図12および図
13を参照すると、本発明の第2の関連技術によるDR
AMは、以下のとおりに形成される。
DRAMの製造工程の断面模式図である図12および図
13を参照すると、本発明の第2の関連技術によるDR
AMは、以下のとおりに形成される。
【0043】まず、上記第1の関連技術と同様の方法に
より、層間絶縁膜209および206を貫通してN+ 型
ソース・ドレイン拡散層205Bに達するノード・コン
タクト孔210cまでが形成される。これらノード・コ
ンタクト孔210cの口径は0.35μm程度である。
続いて、圧力が1×10 4 Pa,ホスフィン(PH3)
の流量が0.45sccm,モノ・シラン(SiH4 )
の流量が150sccm,成膜温度が580℃の条件下
のLPCVDにより、膜厚0.6μm程度のN型非晶質
シリコン膜231cが形成される。このN型非晶質シリ
コン膜231cの抵抗率は20Ωcm程度である〔図1
2(a)〕。
より、層間絶縁膜209および206を貫通してN+ 型
ソース・ドレイン拡散層205Bに達するノード・コン
タクト孔210cまでが形成される。これらノード・コ
ンタクト孔210cの口径は0.35μm程度である。
続いて、圧力が1×10 4 Pa,ホスフィン(PH3)
の流量が0.45sccm,モノ・シラン(SiH4 )
の流量が150sccm,成膜温度が580℃の条件下
のLPCVDにより、膜厚0.6μm程度のN型非晶質
シリコン膜231cが形成される。このN型非晶質シリ
コン膜231cの抵抗率は20Ωcm程度である〔図1
2(a)〕。
【0044】次に、N型非晶質シリコン膜231cの表
面にフォト・レジスト膜パターン(図示せず)が形成さ
れる。これらのフォト・レジスト膜パターンの間隔は
0.35μm程度である。これらのフォト・レジスト膜
パターンをマスクにした異方性ドライ・エッチンがN型
非晶質シリコン膜231cに対して行なわれ、N型非晶
質シリコン膜からなるシリコン膜パターン231caが
形成される〔図12(b)〕。このパターニングに際し
てもシリコン膜パターン231caにはノッチの発生が
生じない。
面にフォト・レジスト膜パターン(図示せず)が形成さ
れる。これらのフォト・レジスト膜パターンの間隔は
0.35μm程度である。これらのフォト・レジスト膜
パターンをマスクにした異方性ドライ・エッチンがN型
非晶質シリコン膜231cに対して行なわれ、N型非晶
質シリコン膜からなるシリコン膜パターン231caが
形成される〔図12(b)〕。このパターニングに際し
てもシリコン膜パターン231caにはノッチの発生が
生じない。
【0045】上記フォト・レジスト膜パターンを除去し
た後、上記条件での熱処理が行なわれ、(上記シリコン
膜パターン231caはN+ 型多結晶シリコン膜からな
るシリコン膜パターンに変換されて)ストレージ・ノー
ド電極211cが形成される〔図13(a)〕。
た後、上記条件での熱処理が行なわれ、(上記シリコン
膜パターン231caはN+ 型多結晶シリコン膜からな
るシリコン膜パターンに変換されて)ストレージ・ノー
ド電極211cが形成される〔図13(a)〕。
【0046】その後、上記第1の実施の形態と同様の方
法により、容量絶縁膜212,セル・プレート電極21
3が形成され、本第2の関連技術よるDRAMが完成す
る〔図13(b)〕。
法により、容量絶縁膜212,セル・プレート電極21
3が形成され、本第2の関連技術よるDRAMが完成す
る〔図13(b)〕。
【0047】上記第2の関連技術も、上記第1の実施の
形態,上記第1の関連技術の有した効果を有している。
形態,上記第1の関連技術の有した効果を有している。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体記憶
装置の製造方法によると、COB型のDRAMのストレ
ージ・ノード電極を構成するシリコン膜パターンの形成
のための異方性ドライ・エッチングの際に、このエッチ
ングに寄与するイオンの電流経路がある場合でも、この
経路が局所的に集中することを回避する方法を採用する
ことにより、シリコン膜パターンにおけるノッチの発生
が回避できる。そのため、本発明の半導体記憶装置の製
造方法の採用により、機械的強度の安定してストレージ
・ノード電極が得られる。
装置の製造方法によると、COB型のDRAMのストレ
ージ・ノード電極を構成するシリコン膜パターンの形成
のための異方性ドライ・エッチングの際に、このエッチ
ングに寄与するイオンの電流経路がある場合でも、この
経路が局所的に集中することを回避する方法を採用する
ことにより、シリコン膜パターンにおけるノッチの発生
が回避できる。そのため、本発明の半導体記憶装置の製
造方法の採用により、機械的強度の安定してストレージ
・ノード電極が得られる。
【図1】本発明の構成を説明するための模式図である。
【図2】本発明の構成を説明するための模式図である。
【図3】本発明の構成を説明するための模式図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態を製造工程の断面模
式図である。
式図である。
【図5】上記第1の実施の形態の製造工程の断面模式図
である。
である。
【図6】上記第1の実施の形態により形成されたDRA
Mの平面模式図である。
Mの平面模式図である。
【図7】上記第1の実施の形態により形成されたDRA
Mの断面模式図である。
Mの断面模式図である。
【図8】本発明の第1の関連技術による製造工程の断面
模式図である。
模式図である。
【図9】上記第1の関連技術による製造工程の断面模式
図である。
図である。
【図10】本発明の第2の関連技術の構成を説明するた
めの図であり、シリコン膜の抵抗率とシリコン膜の膜厚
あるいはシリコン膜パターンの間隔(このシリコン膜を
パターニングするために用いるフォト・レジスト膜パタ
ーンの間隔)と、ノッチの発生との関係を示すグラフで
ある。
めの図であり、シリコン膜の抵抗率とシリコン膜の膜厚
あるいはシリコン膜パターンの間隔(このシリコン膜を
パターニングするために用いるフォト・レジスト膜パタ
ーンの間隔)と、ノッチの発生との関係を示すグラフで
ある。
【図11】上記第2の関連技術の構成を説明するための
図であり、成膜段階でN型もしくはN+ 型のシリコン膜
の抵抗率と熱処理後のこれらのシリコン膜の抵抗率との
関係を示すグラフである。
図であり、成膜段階でN型もしくはN+ 型のシリコン膜
の抵抗率と熱処理後のこれらのシリコン膜の抵抗率との
関係を示すグラフである。
【図12】上記第2の関連技術の製造工程の断面模式図
である。
である。
【図13】上記第2の関連技術の製造工程の断面模式図
である。
である。
【図14】従来のCOB型のDRAMの製造工程の断面
模式図である。
模式図である。
【図15】上記従来のCOB型のDRAMの製造工程の
断面模式図である。
断面模式図である。
【図16】上記従来のCOB型のDRAMの平面模式図
である。
である。
【図17】上記従来のCOB型のDRAMの断面模式図
である。
である。
101 シリコン基板 109 絶縁膜 110 コンタクト孔 111a〜111c,231aa,231ba,231
ca シリコン膜パターン 142 イオン 143 反応生成物 151,351 ノッチ 201,301 P型シリコン基板 202,302 フィールド酸化膜 203,303 ゲート酸化膜 204,304 ワード線 205A,205B,305A,305B N+ 型ソ
ース・ドレイン拡散層 206,209,306,309 層間絶縁膜 207,307 ビット・コンタクト孔 208,308 ビット線 210a〜210c,310 ノード・コンタクト孔 211a〜211c,311 ストレージ・ノード電
極 212,312 容量絶縁膜 213,313 セル・プレート電極221 ,221a 窒化チタン膜 222 酸化チタン膜 231a,331 N+ 型多結晶シリコン膜 231b 多結晶シリコン膜 231c N型非晶質シリコン膜
ca シリコン膜パターン 142 イオン 143 反応生成物 151,351 ノッチ 201,301 P型シリコン基板 202,302 フィールド酸化膜 203,303 ゲート酸化膜 204,304 ワード線 205A,205B,305A,305B N+ 型ソ
ース・ドレイン拡散層 206,209,306,309 層間絶縁膜 207,307 ビット・コンタクト孔 208,308 ビット線 210a〜210c,310 ノード・コンタクト孔 211a〜211c,311 ストレージ・ノード電
極 212,312 容量絶縁膜 213,313 セル・プレート電極221 ,221a 窒化チタン膜 222 酸化チタン膜 231a,331 N+ 型多結晶シリコン膜 231b 多結晶シリコン膜 231c N型非晶質シリコン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04
Claims (2)
- 【請求項1】 P型シリコン基板の表面の素子分離領域
にフィールド酸化膜を形成し、該P型シリコン基板の表
面の素子形成領域にゲート酸化膜を形成し、ゲート電極
を兼ねたワード線を形成し、該ワード線に自己整合的に
該素子形成領域にN+ 型ソース・ドレイン拡散層を形成
する工程と、 前記P型シリコン基板の表面を覆う第1の層間絶縁膜を
形成し、該第1の層間絶縁膜を貫通して前記N+ 型ソー
ス・ドレイン拡散層の一方に達するビット・コンタクト
孔を形成し、ビット線を形成する工程と、 前記第1の層間絶縁膜の表面を覆う第2の層間絶縁膜を
形成し、該第2の層間絶縁膜の表面を覆う窒化チタン膜
を形成し、該窒化チタン膜と該第2および第1の層間絶
縁膜とを貫通して前記N+ 型ソース・ドレイン拡散層の
他方に達するノード・コンタクト孔を形成する工程と、 全面にN+ 型多結晶シリコン膜を形成し、フォト・レジ
スト膜パターンをマスクにして該N+ 型多結晶シリコン
膜に対する異方性ドライ・エッチングを行なってシリコ
ン膜パターンを形成する工程と、 露出した前記窒化チタン膜を酸化チタン膜に変換すると
ともに前記シリコン膜パターンと残置した窒化チタン膜
とからなるストレージ・ノード電極を形成する工程と、 容量絶縁膜を形成し、セル・プレート電極を形成する工
程とを有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方
法。 - 【請求項2】 前記窒化チタン膜の前記酸化チタン膜へ
の変換は、該窒化チタン膜に対するアルゴン・スパッタ
リングと乾燥酸素雰囲気での低温酸化とによる行なわれ
ることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置の製
造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8136692A JP2907122B2 (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 半導体記憶装置の製造方法 |
GB9711312A GB2313709B (en) | 1996-05-30 | 1997-05-30 | Method for forming a storage node in a semiconductor memory |
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KR1019970022890A KR100246279B1 (ko) | 1996-05-30 | 1997-05-30 | 반도체 기억장치의 제조방법 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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KR100330714B1 (ko) * | 1999-10-13 | 2002-04-03 | 윤종용 | 반도체 장치의 매몰 콘택 구조 및 그 형성방법 |
KR100433848B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2004-06-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 전하저장전극 형성 방법 |
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JPS634670A (ja) * | 1986-06-25 | 1988-01-09 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置の製造方法 |
JP2772375B2 (ja) * | 1987-11-25 | 1998-07-02 | 富士通株式会社 | 半導体記憶装置 |
JPH01175756A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-12 | Fujitsu Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JPH04254372A (ja) * | 1991-02-06 | 1992-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
KR940012609A (ko) * | 1992-11-12 | 1994-06-24 | 김주용 | 디램셀의 저장전극 제조방법 |
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1997
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US6087212A (en) | 2000-07-11 |
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JP2874816B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 |
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