JP3432644B2 - メモリキャパシタおよびメモリキャパシタの形成方法 - Google Patents

メモリキャパシタおよびメモリキャパシタの形成方法

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JP3432644B2 JP18303695A JP18303695A JP3432644B2 JP 3432644 B2 JP3432644 B2 JP 3432644B2 JP 18303695 A JP18303695 A JP 18303695A JP 18303695 A JP18303695 A JP 18303695A JP 3432644 B2 JP3432644 B2 JP 3432644B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、メモリキャパシタの
形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】DRAMにおいて、メモリキャパシタの
容量を増大させるための構造として円筒型のスタックト
キャパシタが提案されている。
【0003】円筒型のスタックトキャパシタを形成する
場合、従来は、基板にメモリトランジスタとして形成し
たMOSトランジスタを層間絶縁膜で覆い、この層間絶
縁膜上にpolySi第一層を積層する。そしてこの第
一層上にSiO2 ダミーパターンを形成し、然る後、ダ
ミーパターン上にpolySi第二層を積層する。次い
で異方性エッチングにより、第二層をエッチングしてダ
ミーパターン側壁にpolySiサイドウォールを形成
し、さらにこれらダミーパターン及びサイドウォールを
介し第一層をエッチングしてpolySi下層電極を形
成する。次いでダミーパターンを除去した後、サイドウ
ォール上にキャパシタ絶縁膜及び上層電極を形成し、こ
れら下層電極、キャパシタ絶縁膜及び上層電極から成る
スタックトキャパシタを得る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来方法では、polySi下層電極を形成した後の工
程において、例えば洗浄、熱処理或は基板搬送といった
工程において、polySi下層電極の表面にSiO2
自然酸化膜を生じる。この自然酸化膜の発生を防止する
ことは困難であり、また下層電極表面の全面にわたって
完全に自然酸化膜を除去した状態で、サイドウォールを
形成することも困難である。
【0005】従って下層電極とサイドウォールとの間に
は不可避的に自然酸化膜が介在するので、SiO2 ダミ
ーパターンのエッチング除去時にSiO2 自然酸化膜が
エッチングされて、サイドウォールが下層電極から剥離
し易い。
【0006】しかも従来にあっては、ダミーパターン及
びサイドウォールを介し、異方性エッチングにより、p
olySi第一層をエッチングして、polySi下層
電極を形成するので、サイドウォールは、下層電極とは
下層電極の上面において密着することとなる。従ってサ
イドウォールは、下層電極から剥離すると、下層電極に
引っ掛からずにそのまま脱落してしまう。
【0007】サイドウォールの脱落した箇所では、キャ
パシタメモリの容量を増大させることができず、従って
歩留りの低下を招く。
【0008】この発明の目的は上述した従来の問題点を
解決するため、自然酸化膜が存在してもサイドウォール
の脱落が生じにくいメモリキャパシタの形成方法を提供
することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】この目的を達成
するため、請求項1記載の発明のメモリキャパシタの形
成方法は、基板に形成したメモリトランジスタ上に層間
絶縁膜を介して設けた下層電極と、下層電極上に順次に
設けたキャパシタ絶縁膜及び上層電極とを備えて成るメ
モリキャパシタを形成するに当り、層間絶縁膜上に下層
導電性膜を形成する工程と、下層導電性膜上にダミーパ
ターンを形成する工程と、ダミーパターンを介し下層導
電性膜をエッチングして、基板に覆い被さるようなオー
バーハング状の側壁を有する下層電極突起を形成する工
程と、下層電極突起の側壁からダミーパターンの側壁に
わたってサイドウォールを形成する工程と、ダミーパタ
ーンを除去した後、サイドウォール上にキャパシタ絶縁
膜及び上層電極を形成する工程とを含んで成ることを特
徴とする。
【0010】このような形成方法によれば、下層電極突
起の側壁は基板に覆い被さるようにオーバーハング状に
傾斜しており、このオーバーハング状の側壁にサイドウ
ォールを形成する。従って何らかの要因によって、例え
ばサイドウォールと下層電極突起との間に介在する自然
酸化膜がエッチング除去されるといった要因によって、
サイドウォールが下層電極突起から剥離するようなこと
があっても、サイドウォールはオーバーハング状の側壁
に引っ掛かるので、サイドウォールが下層電極突起から
抜け落ちるのを防止できる。
【0011】また請求項2の発明は、基板表面に設けら
れたメモリトランジスタの上に、層間絶縁膜を介して形
成されたメモリキャパシタに関する。そして、垂直断面
が逆テーパ状且つ水平断面が円状の下層電極突起と、下
層電極突起の側面を覆い且つ下層電極突起よりも上端位
置が高くなるように形成された筒状のサイドウォールと
を有する下層電極と、サイドウォールの外側面および内
側面と下層電極突起の上面とを覆うように形成されたキ
ャパシタ絶縁膜と、キャパシタ絶縁膜の表面を覆うよう
に形成された上層電極とを備える。
【0012】このような構成によれば、下層電極突起の
側壁は基板に覆い被さるようにオーバーハング状に傾斜
しており、このオーバーハング状の側壁に形成されたサ
イドウォールを有する。従って、製造時に、何らかの要
因によって、例えばサイドウォールと下層電極突起との
間に介在する自然酸化膜がエッチング除去されるといっ
た要因によって、サイドウォールが下層電極突起から剥
離するようなことがあっても、サイドウォールはオーバ
ーハング状の側壁に引っ掛かるので、サイドウォールが
下層電極突起から抜け落ちるのを防止できる。
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【実施例】図1〜図6は請求項1記載の発明の第一実施
例の説明に供する工程図である。発明の理解を助けるた
め、以下の説明では、メモリトランジスタの形成工程の
説明と共に、この実施例のメモリキャパシタの形成工程
について説明する。
【0020】(基板にメモリトランジスタを形成する工
程)この実施例では、メモリトランジスタ12としてM
OSFETを形成するものであって、p−Si基板10
の(100)主面10aに、選択酸化法(LOCOS法
とも称す)によりSiO2 フィールド酸化膜14を形成
する(図1(A))。SiO2 フィールド酸化膜14
は、素子分離領域の主面10a表層を覆うと共に、素子
形成予定領域の主面10a表層を露出する窓14aを有
する。素子形成予定領域は、メモリトランジスタ12を
形成する予定の領域である。
【0021】次いで素子形成予定領域の主面10aに、
熱酸化法によりゲート絶縁膜形成用の絶縁膜16として
SiO2 膜を形成し、然る後、この絶縁膜16上に、C
VD法によりゲート電極形成用の導電性膜18としてド
ープトpolySi膜を積層する(図1(B))。この
ドープトpolySi膜が含有する不純物は、当該導電
性膜に電極としての導電性を付与するための不純物であ
る。
【0022】次いでフォトリソ及びエッチング技術によ
り、ゲート電極形成用のドープトpolySi導電性膜
18をエッチングして、素子形成予定領域にドープトp
olySiゲート電極121を形成する。ゲート電極1
21下側の主面10aの表層部分が、メモリトランジス
タ12のチャネル領域122として機能する。然る後、
ドープトpolySiゲート電極121をマスクとして
異方性エッチングにより、ゲート絶縁膜形成用のSiO
2 絶縁膜16をエッチングする。このエッチングによ
り、ドープトpolySiゲート電極121側部に隣接
するソース予定領域及びドレイン予定領域の主面10a
を露出させて、ドープトpolySiゲート電極121
直下にSiO2 ゲート絶縁膜123を形成する(図2
(A))。ゲート絶縁膜123は、ゲート電極121直
下に残存させたSiO2 絶縁膜16から成る。
【0023】次いでゲート電極121を介しソース予定
領域及びドレイン予定領域に不純物を導入して、ゲート
電極121側部にソース領域124及びドレイン領域1
25を形成し、メモリトランジスタ12を得る(図2
(B))。ここでは、ソース予定領域及びドレイン予定
領域に不純物イオンを注入して、n+ −Siソース領域
124及びn+ −Siドレイン領域125を形成する。
【0024】メモリトランジスタ12は、チャネル領域
122と、チャネル領域122を挟みチャネル領域12
2に隣接させて設けたソース領域124及びドレイン領
域125と、チャネル領域122上に順次に設けたゲー
ト絶縁膜123及びゲート電極121とを備えて成る。
【0025】(メモリトランジスタを層間絶縁膜で覆う
工程)次にこの実施例では、メモリトランジスタ12上
に、CVD法によりSiO2 層間絶縁膜20を積層し
て、メモリトランジスタ12をSiO2 層間絶縁膜20
で覆う(図3(A))。
【0026】(層間絶縁膜上に下層導電性膜を形成する
工程)次にこの実施例では、SiO2 層間絶縁膜20上
に、CVD法によりSiNエッチングストッパ22を積
層する。然る後、フォトリソ及びエッチング技術を用い
て、SiNエッチングストッパ22及びSiO2 層間絶
縁膜20にコンタクトホール22a及び20aを形成す
る(図3(B))。コンタクトホール22a及び20a
を、メモリトランジスタ12のソース領域124に対応
する領域に形成する。
【0027】SiNエッチングストッパ22は、後工程
においてダミーパターンをウエットエッチングして除去
するときに、下層電極の下側のSiO2 層間絶縁膜20
がエッチングされるのを防止するためのものである。
【0028】次いでSiNエッチングストッパ22上
に、ドープトpolySi下層導電性膜24を形成する
(図4(A))。ドープトpolySi下層導電性膜2
4は、コンタクトホール22a及び20aを介し、ソー
ス領域124と電気的に接続する。下層導電性膜24と
して形成するドープトpolySi膜は、当該導電性膜
24に電極としての導電性を付与するための不純物を含
有する。
【0029】ここではシランガスを用いた低圧CVD法
により膜厚2000Å程度のアンドープpolySi膜
を積層し、然る後、イオン打ち込みエネルギーを60K
eV及びイオン注入量を1.0×1016ions/cm
2 として、アンドープpolySi膜にPイオンを注入
して、ドープトpolySi膜を形成する。
【0030】(下層導電性膜上にダミーパターンを形成
する工程)次にこの実施例では、ドープトpolySi
下層導電性材料24上に、CVD法により、ダミーパタ
ーン形成用のパターン材料として膜厚5000Å程度の
SiO2 膜を積層する。然る後、フォトリソ及びエッチ
ング技術を用い、異方性エッチングにより、SiO2
ターン材料をエッチングして、ダミーパターン26を形
成する(図4(B))。異方性エッチングによりダミー
パターン26を形成するので、ダミーパターン26の側
壁は基板10の主面10aに対しほぼ垂直に切り立った
壁となる。
【0031】主面10aの法線方向から見たときのダミ
ーパターン26の形状は、円、四角形、多角形或はその
ほかの任意好適な形状とすることができるが、ここでは
円形状とする。
【0032】(ダミーパターンを介し下層導電性膜をエ
ッチングして、基板に覆い被さるようなオーバーハング
状の側壁を有する下層電極突起を形成する工程)次にこ
の実施例では、ドライエッチングにより、SiO2 ダミ
ーパターング26を介し下層導電性膜24をエッチング
して、基板10の主面10aに覆い被さるようなオーバ
ーハング状の側壁28aを有するドープトpolySi
下層電極突起28を形成する(図5(A))。このよう
なオーバーハング状の側壁28aの形成は、ドライエッ
チングのエッチング条件例えばエッチングガスの組成を
調整することにより、達成できる。例えば、Cl2 及び
SF6 の混合ガスをエッチングガスとして用いることが
できる。
【0033】ここでは、ドープトpolySi下層電極
突起28は逆テーパ状(逆円錐台状)の柱状突起であ
り、従ってこの突起28の周回り全周にわたってオーバ
ーハング状の側壁28aを形成している。オーバーハン
グ状の側壁28aと主面10aの法線Hとが成す角度α
(図5(A))は、後述するサイドウォールが下層電極
突起28から剥離したときにサイドウォールを側壁28
に引っ掛けてサイドウォールの脱落を防止できる程度で
あればよい。
【0034】またメモリトランジスタ12及びメモリキ
ャパシタの配設密度を高めるため、ドープトpolyS
i下層電極突起28を、主面10aの法線方向から見て
ソース領域124と重なり合う位置に形成する。下層電
極突起28は、コンタクトホール22a及び20a内に
残存する下層導電性膜24を介して、ソース領域124
と電気的に接続する。
【0035】尚、後述するサイドウォールが下層電極突
起28から剥離したときにサイドウォールを側壁28a
に引っ掛けてサイドウォールの脱落を防止できるのであ
れば、下層電極突起28の側壁28aの一部をオーバー
ハング状の側壁28aとし残りの側壁28aを主面10
aに対しほぼ垂直な壁としても良い。また場合によって
は、下層電極突起28を、主面10aの法線方向から見
てソース領域124と重なり合わない位置に形成しても
構わない。
【0036】次いで通常行なわれる如く洗浄処理を行な
う。この洗浄処理により、下層電極突起28の自然酸化
膜(図示せず)が除去される。後述するサイドウォール
と下層電極突起28との間に自然酸化膜が介在し、この
自然酸化膜がエッチングされてサイドウォールが下層電
極突起28から剥離することがあったとしても、サイド
ウォールはオーバーハング状の側壁28aに引っ掛かる
のでサイドウォールが下層電極突起28から脱落するの
を防止できる。従って下層電極突起28の自然酸化膜を
下層電極突起28全面にわたって完全に除去できなくて
も良い。
【0037】(下層電極突起の側壁からダミーパターン
の側壁にわたってサイドウォールを形成する工程)次に
この実施例では、サイドウォール形成材料30として膜
厚1000Å程度のアンドープpolySi膜を、低圧
CVD法により、ダミーパターン26上に積層する(図
5(B))。
【0038】次いで熱処理を行なって、ドープトpol
ySi下層電極突起28が含有する不純物を拡散及び活
性化させる。ここでは、p−Si基板10を、窒素雰囲
気中に保持して850℃で15分間加熱することによ
り、不純物を拡散及び活性化させる。
【0039】次いで異方性エッチングにより、下層電極
突起28の側壁28a及びダミーパターン26の側壁2
6aのサイドウォール形成材料30は残存させるように
して、サイドウォール形成材料30をエッチング除去
し、これにより下層電極突起28の側壁28aからダミ
ーパターン26の側壁26aにわたってサイドウォール
32を形成する(図6(A))。サイドウォール32
は、側壁28a及び26aに残存させたサイドウォール
形成材料30から成る。
【0040】尚、下層電極突起28の不純物を拡散及び
活性化させるための熱処理によって、下層電極突起28
の側壁近傍部分のサイドウォール形成材料30にも不純
物が拡散されるので、導電性を有するサイドウォール3
2を形成でき、サイドウォール32を下層電極として機
能させることができる。サイドウォール32への不純物
拡散量が下層電極として機能させるには不十分な場合
は、サイドウォール32に別途不純物を添加すれば良
い。
【0041】(ダミーパターンを除去した後、サイドウ
ォール上にキャパシタ絶縁膜及び上層電極を形成する工
程)次にこの実施例では、下層電極突起28及びサイド
ウォール32は実質的にエッチングしないように、選択
的に、ダミーパターン26をエッチング除去する(図6
(B))。
【0042】ここでは、下層電極突起28はドープトp
olySi、サイドウォール32はドープト若しくはア
ンンドープpolySi、及び、ダミーパターン28は
SiO2 から成るので、任意好適な組成のエッチャント
例えば希フッ酸を用いてウエットエッチングを行なうこ
とにより、ダミーパターン28を選択的にエッチング除
去できる。
【0043】次いでサイドウォール32上に順次に、キ
ャパシタ絶縁膜形成用の絶縁膜34及び上層電極形成用
の導電性膜36を形成する(図7(A))。
【0044】ここでは、基板面全面にわたる領域上に、
低圧CVD法により膜厚100Å程度のSiN絶縁膜3
4を積層する。次いで、このSiN絶縁膜34上に、低
圧CVD法により膜厚2000Å程度のアンドープpo
lySi膜を積層する。然る後、このアンドープpol
ySi膜に、気相拡散法により不純物を拡散させて、ド
ープトpolySi膜から成る導電性膜36を得る。ド
ープトpolySi導電性膜36は、当該膜36に電極
としての導電性を付与するための不純物を含有する。例
えば、POCl3 の蒸気中にp−Si基板10を保持し
て、気相拡散により、PをアンドープpolySi膜中
に拡散させて、ドープトpolySi導電性膜36を形
成すれば良い。
【0045】次いでホトリソ及びエッチング技術を用い
て、ドープトpolySi導電性膜36及びSiN絶縁
膜34を順次にエッチングして、ドープトpolySi
上層電極38及びSiNキャパシタ絶縁膜40を形成
し、メモリキャパシタ42を得る(図7(B))。
【0046】メモリキャパシタ42は、基板10に形成
したメモリトランジスタ12上に層間絶縁膜20を介し
て設けた下層電極突起28と、この下層電極突起28上
に順次に設けたキャパシタ絶縁膜40及び上層電極38
とを備えて成る。
【0047】この実施例によれば、下層電極突起28は
逆円錐台状の柱状突起であり、従って下層電極突起28
はその側壁まわり全周にわたってオーバーハング状の側
壁28aを有する。これがため、ダミーパターン26の
エッチング除去の際に、サイドウォール32と下層電極
突起28の側壁28aとの間に介在する自然酸化膜がエ
ッチングされて、サイドウォール32が側壁28aから
剥離することがあったとしても、サイドウォール32は
オーバーハング状の側壁28aに引っ掛かるのでサイド
ウォール32が側壁28aから抜け落ちるのを防止でき
る。これがためメモリキャパシタ42を歩留り良く形成
できる。
【0048】図8〜図10は請求項1記載の発明の第二
実施例の説明に供する工程図である。以下に述べる第二
実施例の説明では、主として上述した請求項1記載の発
明の第一実施例と相違する点につき説明し、上述した請
求項1記載の発明の第一実施例と同様の点についてはそ
の詳細な説明を省略する。
【0049】層間絶縁膜20上に下層導電性膜24を形
成する工程までは、上述した請求項1記載の発明の第一
実施例と同様である。
【0050】(下層導電性膜上にダミーパターンを形成
する工程)この実施例では、下層導電性材料24側から
順次に配置した第一層261及び第二層262から成る
2層構造のダミーパターン26を形成する(図8
(A))。
【0051】ここではCVD法により、ドープトpol
ySi下層導電性膜24上に順次に、膜厚5000Å程
度のNSG(Nonedope Silicate G
lass)第一層形成材料及び膜厚500Å程度のSi
N第二層形成材料を積層し、然る後、フォトリソ及びエ
ッチング技術を用い、異方性エッチングによりSiN第
二層形成材料及びNSG第一層形成材料をエッチングし
て、SiN第二層262及びNSG第一層261から成
る2層構造のダミーパターン26を得る。
【0052】異方性エッチングにより、SiN第二層2
62及びNSG第一層261を形成するので、これら各
層262及び261の側壁は基板10の主面10aに対
しほぼ垂直に切り立った壁となる。
【0053】(ダミーパターンを介し下層導電性膜をエ
ッチングして、基板に覆い被さるようなオーバーハング
状の側壁を有する下層電極突起を形成する工程)次にこ
の実施例では、2層構造のダミーパターング26を介し
て、ドライエッチングによりドープトpolySi下層
導電性膜24をエッチングして、p−Si基板10の主
面10aに覆い被さるようなオーバーハング状の側壁2
8aを有するドープトpolySi下層電極突起28を
形成する(図8(B))。
【0054】次にこの実施例では、ダミーパターン26
のSiN第二層262をマスクに用いて、NSG第一層
261をアンダーカットして、ダミーパターン26の側
壁26aに凹部26bを形成する(図9(A))。ここ
では、ふっ酸をエッチャントに用いたウエットエッチン
グにより、NSG第一層261をアンダーカットする。
【0055】(下層電極突起の側壁からダミーパターン
の側壁にわたってサイドウォールを形成する工程)次に
この実施例では、アンドープpolySiサイドウォー
ル形成材料30を、2層構造のダミーパターン26上に
積層する(図9(B))。
【0056】次いで熱処理を行なって、ドープトpol
ySi下層電極突起28が含有する不純物を拡散及び活
性化させる。
【0057】次いで異方性エッチングにより、ドープト
polySi下層電極突起28の側壁28a及びダミー
パターン26の側壁26aのサイドウォール形成材料3
0は残存させるようにして、サイドウォール形成材料3
0をエッチング除去し、これにより下層電極突起28の
側壁28aからダミーパターン26の側壁26aにわた
ってサイドウォール32を形成する(図10(A))。
【0058】上述したようにダミーパターン26の側壁
26aには凹部26bを形成してあるので、この凹部2
6bに対応する箇所で湾曲したサイドウォール32を形
成できる。
【0059】(ダミーパターンを除去した後、サイドウ
ォール上にキャパシタ絶縁膜及び上層電極を形成する工
程)次にこの実施例では、下層電極突起28及びサイド
ウォール32は実質的にエッチングしないように、選択
的に、ダミーパターン26をエッチング除去する(図1
0(B))。
【0060】ここでは、ダミーパターン26のSiN第
一層261を、りん酸をエッチャントに用いたウエット
エッチングによりエッチング除去し、然る後、ダミーパ
ターン26のNSG第二層262を、ふっ酸をエッチャ
ントに用いたウエットエッチングによりエッチング除去
する。
【0061】次いで図示せずも、SiO2 サイドウォー
ル32上に順次に、キャパシタ絶縁膜形成用のSiN絶
縁膜及び上層電極形成用のドープトpolySi導電性
膜を形成し、然る後、これらドープトpolySi導電
性膜及びSiN絶縁膜を順次にエッチングして、ドープ
トpolySi上層電極及びSiNキャパシタ絶縁膜を
形成する。
【0062】この実施例によれば、下層電極突起28は
逆円錐台状の柱状突起であり、従って下層電極突起28
はその側壁まわり全周にわたってオーバーハング状の側
壁28aを有する。これがため、ダミーパターン26の
エッチング除去の際に、サイドウォール32と下層電極
突起28の側壁28aとの間に介在する自然酸化膜がエ
ッチングされて、サイドウォール32が側壁28aから
剥離することがあったとしても、サイドウォール32は
オーバーハング状の側壁28aに引っ掛かるのでサイド
ウォール32が側壁28aから抜け落ちるのを防止でき
る。これがためメモリキャパシタ42を歩留り良く形成
できる。
【0063】さらにこの実施例によれば、ダミーパター
ン26の側壁26aに凹部26bを形成し、この凹部2
6bに対応する箇所で湾曲したサイドウォール32を形
成する。従ってこの湾曲したサイドウォール32上にキ
ャパシタ絶縁膜及び上層電極を形成することにより、キ
ャパシタ面積が増大し、これがためより一層キャパシタ
容量を増大させることができる。
【0064】図11〜図13は請求項1記載の発明の第
三実施例の説明に供する工程図である。以下に述べる第
三実施例の説明では、主として上述した請求項1記載の
発明の第一実施例と相違する点につき説明し、上述した
請求項1記載の発明の第一実施例と同様の点については
その詳細な説明を省略する。
【0065】層間絶縁膜20上に下層導電性膜24を形
成する工程までは、上述した請求項1記載の発明の第一
実施例と同様である。
【0066】(下層導電性膜上にダミーパターンを形成
する工程)この実施例では、下層導電性膜24上に、エ
ッチングレートの異なる第一層形成材料及び第二層形成
材料を交互に積層し、これら形成材料をエッチングし
て、第一層441及び第二層442を順次に形成し、こ
れら第一層441及び第二層442から成る多層構造の
ダミーパターン44を形成する。第一層形成材料及び第
二層形成材料のエッチングレートの差を利用することに
より、側壁44aに凹部44bを有するダミーパターン
44を形成する。
【0067】ここでは、ドープトpolySi下層導電
性膜24上に順次に、NSG第一層形成材料、PSG
(Phospho−Silicate Glass)第
二層形成材料及びNSG第一層形成材料を積層する。然
る後、フォトリソ及びエッチング技術によりこれら形成
材料をエッチングして、NSG第一層441、PSG第
二層442及びNSG第一層441を順次に形成し、こ
れらNSG第一層441及びPSG第二層442から成
る3層構造のダミーパターン44を形成する(11
(A))。このエッチングは自然酸化膜の除去も兼ね
る。
【0068】エッチャントとして例えばフッ酸を用いた
ウエットエッチングでは、PSG第二層形成材料のエッ
チングレートはNSG第一層形成材料のエッチングレー
トよりも速くなるので、側壁44aに凹部44bを有す
るダミーパターン44を形成できる。
【0069】ダミーパターン44の形状従って第一層4
41及び第二層442の形状を、主面10aの法線方向
から見て円形状とする。
【0070】尚、ダミーパターン44の第一層441及
び第二層442の積層個数はそれぞれ、少なくとも1個
とすることができる。
【0071】(ダミーパターンを介し下層導電性膜をエ
ッチングして、基板に覆い被さるようなオーバーハング
状の側壁を有する下層電極突起を形成する工程)次にこ
の実施例では、ダミーパターン44を介して、ドライエ
ッチングによりドープトpolySi下層導電性膜24
をエッチングして、p−Si基板10の主面10aに覆
い被さるようなオーバーハング状の側壁28aを有する
ドープトpolySi下層電極突起28を形成する(図
11(B))。
【0072】(下層電極突起の側壁からダミーパターン
の側壁にわたってサイドウォールを形成する工程)次に
この実施例では、アンドープpolySiサイドウォー
ル形成材料48を、ダミーパターン44上に積層する
(図12(A))。
【0073】次いで熱処理を行なって、ドープトpol
ySi下層電極突起28が含有する不純物を拡散及び活
性化させる。
【0074】次いで異方性エッチングにより、ドープト
polySi下層電極突起28の側壁28a及びダミー
パターン44の側壁44aのサイドウォール形成材料4
8は残存させるようにして、サイドウォール形成材料4
8をエッチング除去し、これにより下層電極突起28の
側壁28aからダミーパターン44の側壁44aにわた
ってサイドウォール50を形成する(図13)。
【0075】上述したようにダミーパターン44の側壁
44aには凹部44bを形成してあるので、この凹部4
4bに対応する箇所に凸部を有するサイドウォール50
を形成できる。
【0076】(ダミーパターンを除去した後、サイドウ
ォール上にキャパシタ絶縁膜及び上層電極を形成する工
程)次にこの実施例では、下層電極突起28及びサイド
ウォール50は実質的にエッチングしないように、選択
的に、ダミーパターン44をエッチング除去する(図1
3(B))。
【0077】ここでは、ダミーパターン44のNSG第
一層441及びPSG第二層442を、ふっ酸をエッチ
ャントに用いたウエットエッチングによりエッチング除
去する。
【0078】次いで図示せずも、サイドウォール50上
に順次に、キャパシタ絶縁膜形成用のSiN絶縁膜及び
上層電極形成用のドープトpolySi導電性膜を形成
し、然る後、これらドープトpolySi導電性膜及び
SiN絶縁膜を順次にエッチングして、ドープトpol
ySi上層電極及びSiNキャパシタ絶縁膜を形成す
る。
【0079】この実施例によれば、下層電極突起28は
逆円錐台状の柱状突起であり、従って下層電極突起28
はその側壁まわり全周にわたってオーバーハング状の側
壁28aを有する。これがため、ダミーパターン44の
エッチング除去の際に、サイドウォール50と下層電極
突起28の側壁28aとの間に介在する自然酸化膜がエ
ッチングされて、サイドウォール50が側壁28aから
剥離することがあったとしても、サイドウォール50は
オーバーハング状の側壁28aに引っ掛かるのでサイド
ウォール50が側壁28aから抜け落ちるのを防止でき
る。これがためメモリキャパシタを歩留り良く形成でき
る。
【0080】さらにこの実施例によれば、ダミーパター
ン44の側壁44aに凹部44bを形成し、この凹部4
4bに対応する箇所に凸部を有するサイドウォール50
を形成する。従ってこの凸部を有するサイドウォール5
0上にキャパシタ絶縁膜及び上層電極を形成することに
より、キャパシタ面積が増大し、これがためより一層キ
ャパシタ容量を増大させることができる。
【0081】図14〜図18は他の実施例の説明に供す
る工程図である。基板にメモリトランジスタを形成する
工程は第一実施例と同様であるので、その説明を省略す
る。
【0082】(メモリトランジスタを層間絶縁膜で覆う
工程)この実施例では、メモリトランジスタ12上に、
CVD法によりSiO2 層間絶縁膜20を積層して、メ
モリトランジスタ12をSiO2 層間絶縁膜20で覆う
(図14(A))。
【0083】(層間絶縁膜上にpolySi下層導電性
膜を形成する工程)次にこの実施例では、SiO2 層間
絶縁膜20上に、CVD法によりSiNエッチングスト
ッパ22を積層する。然る後、フォトリソ及びエッチン
グ技術を用いて、SiNエッチングストッパ22及びS
iO2 層間絶縁膜20にコンタクトホール22a及び2
0aを形成する(図14(B))。コンタクトホール2
2a及び20aを、メモリトランジスタ12のソース領
域124に対応する領域に形成する。
【0084】SiNエッチングストッパ22は、後工程
においてドープトpolySi下層導電性膜24をドラ
イエッチングして下層電極突起を形成するときに、Si
2層間絶縁膜20がドライエッチングされるのを防止
するためのものである。
【0085】次いでSiNエッチングストッパ22上
に、ドープトpolySi下層導電性膜24を形成する
(図15(A))。ドープトpolySi下層導電性膜
24は、コンタクトホール22a及び20aを介し、ソ
ース領域124と電気的に接続する。下層導電性膜24
として形成するドープトpolySi膜は、当該導電性
膜24に電極としての導電性を付与するための不純物を
含有する。
【0086】ここではシランガスを用いた低圧CVD法
により膜厚2000Å程度のアンドープpolySi膜
を積層し、然る後、イオン打ち込みエネルギーを60K
eV及びイオン注入量を1.0×1016ions/cm
2 として、アンドープpolySi膜にPイオンを注入
して、ドープトpolySi膜を形成する。
【0087】(polySi下層導電性膜上にダミーパ
ターンを形成する工程)次にこの実施例では、ドープト
polySi下層導電性材料24上に、CVD法によ
り、ダミーパターン形成用のパターン材料として膜厚5
000Å程度のSiO2 膜を積層する。然る後、フォト
リソ及びエッチング技術を用い、異方性エッチングによ
り、SiO2 パターン材料をエッチングして、ダミーパ
ターン26を形成する(図15(B))。異方性エッチ
ングによりダミーパターン26を形成するので、ダミー
パターン26の側壁は基板10の主面10aに対しほぼ
垂直に切り立った壁となる。
【0088】主面10aの法線方向から見たときのダミ
ーパターン26の形状は、円、四角形、多角形或はその
ほかの任意好適な形状とすることができるが、ここでは
円形状とする。
【0089】(ダミーパターンを介しpolySi下層
導電性膜をエッチングして、polySi下層電極突起
を形成する工程)次にこの実施例では、異方性エッチン
グにより、SiO2 ダミーパターング26を介しドープ
トpolySi下層導電性膜24をエッチングして、ド
ープトpolySi下層電極突起28を形成する(図1
6(A))。
【0090】異方性エッチングにより、ドープトpol
ySi下層電極突起28を形成するので、下層電極突起
28の側壁28aは基板10の主面10aに対しほぼ垂
直に切り立った形状となる。
【0091】メモリトランジスタ12及びメモリキャパ
シタの配設密度を高めるため、ドープトpolySi下
層電極突起28を、主面10aの法線方向から見てソー
ス領域124と重なり合う位置に形成する。下層電極突
起28は、コンタクトホール22a及び20a内に残存
する下層導電性膜24を介して、ソース領域124と電
気的に接続する。
【0092】尚、場合によっては、下層電極突起28
を、主面10aの法線方向から見てソース領域124と
重なり合わない位置に形成しても構わない。
【0093】次いで通常行なわれる如く洗浄処理を行な
う。この洗浄処理により、下層電極突起28の自然酸化
膜(図示せず)が除去される。尚、下層電極突起28の
側壁28aの自然酸化膜を、側壁28a全面にわたって
完全に除去できなくても良い。
【0094】(ダミーパターン上にアモルファスSiサ
イドウォール形成材料を形成する工程)次にこの実施例
では、ダミーパターン26上に、低圧CVD法により、
膜厚1000Å程度のノンドープアモルファスSiサイ
ドウォール形成材料46を積層する(図16(B))。
成膜温度は560℃程度とする。
【0095】(アモルファスSiサイドウォール形成材
料を結晶化する工程)次にこの実施例では、熱処理を行
なってアモルファスSiサイドウォール形成材料46を
結晶化(多結晶化或は再結晶化)して、polySiサ
イドウォール形成材料48を形成する(図17
(A))。
【0096】ここではpolySiサイドウォール形成
材料48を形成するための熱処理はドープトpolyS
i下層電極突起28が含有する不純物を拡散及び活性化
させるための熱処理を兼ねる。例えばp−Si基板10
を、窒素雰囲気中に保持して850℃で15分間加熱す
ることにより熱処理を行なって、polySiサイドウ
ォール形成材料48の形成と不純物の拡散及び活性化と
を行なう。
【0097】アモルファスSiサイドウォール形成材料
46を結晶化することにより、ドープトpolySi下
層電極突起28と一体化したpolySiサイドウォー
ル形成材料48を形成でき、従って下層電極突起28と
サイドウォール形成材料48との密着性を向上できる。
【0098】尚、熱処理によって、下層電極突起28に
対応する部分のサイドウォール形成材料48にも不純物
が拡散されるので、後述するサイドウォール50として
導電性を有するサイドウォールを形成できる。サイドウ
ォール形成材料48を形成するための熱処理と、下層電
極突起28が含有する不純物を拡散及び活性化させるた
めの熱処理とはそれぞれ別工程で行なうようにしても良
い。
【0099】(サイドウォール形成材料をダミーパター
ンを介しエッチングしてpolySi下層電極突起の側
壁からダミーパターンの側壁にわたってサイドウォール
を形成する工程)次にこの実施例では、異方性エッチン
グにより、下層電極突起28の側壁28a及びダミーパ
ターン26の側壁26aのサイドウォール形成材料48
は残存させるようにして、サイドウォール形成材料48
をエッチング除去し、これにより下層電極突起28の側
壁28aからダミーパターン26の側壁26aにわたっ
てサイドウォール50を形成する(図17(B))。サ
イドウォール50は、側壁28a及び26aに残存させ
たサイドウォール形成材料48から成る。
【0100】(ダミーパターンを除去する工程)次にこ
の実施例では、下層電極突起28及びサイドウォール5
0は実質的にエッチングしないように、選択的に、ダミ
ーパターン26をエッチング除去する(図18
(A))。
【0101】ここでは、下層電極突起28はドープトp
olySi、サイドウォール50はドープト若しくはア
ンンドープpolySi、及び、ダミーパターン28は
SiO2 から成るので、任意好適な組成のエッチャント
例えばフッ酸を用いてウエットエッチングを行なうこと
により、ダミーパターン28を選択的にエッチング除去
できる。
【0102】(ダミーパターンの除去後、サイドウォー
ル上にキャパシタ絶縁膜及び上層電極を形成する工程)
次にこの実施例では、サイドウォール50上に順次に、
キャパシタ絶縁膜形成用の絶縁膜34及び上層電極形成
用の導電性膜36を形成する(図19(A))。
【0103】ここでは、サイドウォール50上に、低圧
CVD法により膜厚100Å程度のSiN絶縁膜34を
積層する。次いで、このSiN絶縁膜34上に、低圧C
VD法により膜厚2000Å程度のアンドープpoly
Si膜を積層する。然る後、このアンドープpolyS
i膜に、気相拡散法により不純物を拡散させて、ドープ
トpolySi膜から成る導電性膜36を得る。ドープ
トpolySi導電性膜36は、当該膜36に電極とし
ての導電性を付与するための不純物を含有する。例え
ば、POCl3 の蒸気中にp−Si基板10を保持し
て、気相拡散により、PをアンドープpolySi膜中
に拡散させて、ドープトpolySi導電性膜36を形
成すれば良い。
【0104】次いでホトリソ及びエッチング技術を用い
て、ドープトpolySi導電性膜36及びSiN絶縁
膜34を順次にエッチングして、ドープトpolySi
上層電極38及びSiNキャパシタ絶縁膜40を形成
し、メモリキャパシタ52を得る(図19)。
【0105】メモリキャパシタ52は、基板10に形成
したメモリトランジスタ12上に層間絶縁膜20を介し
て設けた下層電極突起28と、この下層電極突起28上
に順次に設けたキャパシタ絶縁膜40及び上層電極38
とを備えて成る。
【0106】この実施例によれば、ダミーパターン26
上にアモルファスSiサイドウォール形成材料46を積
層した後、アモルファスSiサイドウォール形成材料4
6を結晶化してpolySiサイドウォール形成材料4
8を形成するので、polySiサイドウォール形成材
料48と下層電極突起28との密着強度を高めることが
できる。従ってこのpolySiサイドウォール形成材
料48を異方性エッチングによりエッチングしてサイド
ウォール50を形成することにより、下層電極突起28
との密着強度の高いサイドウォール50を得ることがで
きる。これがためサイドウォール50は、下層電極突起
28から剥離しにくくなるので、メモリキャパシタ52
を歩留り良く形成できる。
【0107】尚、この実施例では主面10aに対し垂直
に切り立った形状の側壁28aを有する下層電極突起2
8を形成するようにしたが、これに代えて請求項1記載
の発明の第一実施例と同様に、基板10の主面10aに
覆い被さるようなオーバーハング状の側壁28aを有す
る下層電極突起28を形成するようにしても良い。オー
バーハング状とすることにより、より一層の歩留り向上
を望める。このようなオーバーハング状の側壁28aの
形成は、ドライエッチングのエッチング条件例えばエッ
チングガスの組成を調整することにより、達成できる。
【0108】この場合にも、ドープトpolySi下層
電極突起28は逆テーパ状(逆円錐台状)の柱状突起と
し、この突起28の周回り全周にわたってオーバーハン
グ状の側壁28aを形成するのが好ましい。オーバーハ
ング状の側壁28aと主面10aの法線Hとが成す角度
α(図5(A)参照)は、サイドウォール50が下層電
極突起28から剥離したときにサイドウォールを側壁2
8に引っ掛けてサイドウォールの脱落を防止できる程度
であれば良い。
【0109】またサイドウォール50が下層電極突起2
8から剥離したときにサイドウォールを側壁28aに引
っ掛けてサイドウォールの脱落を防止できるのであれ
ば、下層電極突起28の側壁28aの一部をオーバーハ
ング状の側壁28aとし残りの側壁28aを主面10a
に対しほぼ垂直な壁としても良い。
【0110】発明は上述した実施例にのみ限定されるも
のではなく、従って各構成成分の形成材料、形成方法、
積層個数、寸法、形状或はそのほかの条件を、発明の趣
旨の範囲内で任意好適に変更できる。
【0111】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、請
求項1記載の発明のメモリキャパシタの形成方法によれ
ば、下層電極突起の側壁は基板に覆い被さるようにオー
バーハング状に傾斜しており、このオーバーハング状の
側壁にサイドウォールを形成する。従ってサイドウォー
ルが下層電極突起から剥離するようなことがあっても、
サイドウォールはオーバーハング状の側壁に引っ掛かる
ので、サイドウォールが下層電極突起から抜け落ちるの
を防止できる。これがためメモリキャパシタの歩留りを
向上できる。
【0112】
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第一
実施例の説明に供する工程図である。
【図2】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第一
実施例の説明に供する工程図である。
【図3】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第一
実施例の説明に供する工程図である。
【図4】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第一
実施例の説明に供する工程図である。
【図5】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第一
実施例の説明に供する工程図である。
【図6】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第一
実施例の説明に供する工程図である。
【図7】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第一
実施例の説明に供する工程図である。
【図8】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第二
実施例の説明に供する工程図である。
【図9】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第二
実施例の説明に供する工程図である。
【図10】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第
二実施例の説明に供する工程図である。
【図11】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第
三実施例の説明に供する工程図である。
【図12】(A)及び(B)は請求項1記載の発明の第
三実施例の説明に供する工程図である。
【図13】請求項1記載の発明の第三実施例の説明に供
する工程図である。
【図14】(A)及び(B)は請求項2記載の発明の実
施例の説明に供する工程図である。
【図15】(A)及び(B)は請求項2記載の発明の実
施例の説明に供する工程図である。
【図16】(A)及び(B)は請求項2記載の発明の実
施例の説明に供する工程図である。
【図17】(A)及び(B)は請求項2記載の発明の実
施例の説明に供する工程図である。
【図18】(A)及び(B)は請求項2記載の発明の実
施例の説明に供する工程図である。
【図19】請求項2記載の発明の実施例の説明に供する
工程図である。
【符号の説明】
12:メモリトランジスタ 20:層間絶縁膜 26、44:ダミーパターン 28:下層電極突起 28a:オーバーハング状の側壁 32、50:サイドウォール 38:上層電極 40:キャパシタ絶縁膜 42、52:メモリキャパシタ 46:アモルファスSiサイドウォール形成材料 48:polySiサイドウォール形成材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8242 H01L 21/822 H01L 27/04 H01L 27/108

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板に形成したメモリトランジスタ上に
    層間絶縁膜を介して設けた下層電極と、該下層電極上に
    順次に設けたキャパシタ絶縁膜及び上層電極とを備えて
    成るメモリキャパシタを形成するに当り、 層間絶縁膜上に下層導電性膜を形成する工程と、 前記下層導電性膜上にダミーパターンを形成する工程
    と、 前記ダミーパターンを介し下層導電性膜をエッチングし
    て、前記基板に覆い被さるようなオーバーハング状の側
    壁を有する下層電極突起を形成する工程と、 前記下層電極突起の側壁からダミーパターンの側壁にわ
    たってサイドウォールを形成する工程と、 ダミーパターンを除去した後、サイドウォール上にキャ
    パシタ絶縁膜及び上層電極を形成する工程とを含んで成
    ることを特徴とするメモリキャパシタの形成方法。
  2. 【請求項2】 基板表面に設けられたメモリトランジス
    タの上に、層間絶縁膜を介して形成されたメモリキャパ
    シタにおいて、 垂直断面が逆テーパ状且つ水平断面が円状の下層電極突
    起と、前記下層電極突起の側面を覆い且つ前記下層電極
    突起よりも上端位置が高くなるように形成された筒状の
    サイドウォールとを有する下層電極と、 前記サイドウォールの外側面および内側面と前記下層電
    極突起の上面とを覆うように形成されたキャパシタ絶縁
    膜と、 前記キャパシタ絶縁膜の表面を覆うように形成された上
    層電極と、 を備えることを特徴とするメモリキャパシタ。
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