JP3795798B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スタック型メモリセルを有するダイナミック型半導体記憶装置(DRAM)に関する。
【0002】
【従来の技術】
スタック型メモリセルを有する従来のダイナミック型半導体記憶装置では、複数のストレージノードとプレート電極との間に誘電体膜を介してストレージセルキャパシタが形成される。
【0003】
図15は従来のスタック型メモリセルの構成の一部を示し、図示しない半導体基板の上に形成された複数のストレージノード141の上部には誘電膜142を介してプレート電極143が形成される。このプレート電極143までをスピンコーター、スパッタ、CVD等の方法により形成した後、プレート電極143および誘電膜142を所定の形状に形成するために、このプレート電極143の上をレジスト144で覆ってからRIE,CDE等の荷電粒子145を用いたドライエッチング技術により加工していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらドライエッチング技術は電界により加速された荷電粒子145を用いるものであり、荷電粒子145が直接プレート電極143へ衝突する。
【0005】
図16に示したように、このエッチングはプレート電極143の表面を所定の深さまで行うため、これら加工工程において電気的に浮遊しているプレート電極143でチャージアップが起こってしまう。プレート電極143は導電性物質でできているため、チャージアップした電荷はプレート電極143中を移動し、実際に加工している部分から離れた場所にあるすべてのストレージノ一ド141上のキャパシタを構成する誘電膜142に電気的ストレスが加わり、場合によっては放電146が生じて誘電膜142に損傷を与えるという問題がある。
【0006】
また、プレート電極を加工後は、その上に図17に示したようにSiO2等の層間絶縁膜147を形成する。これは、DRAM動作時にプレート電極143にある特定の電位を与える為に、図示しない電庄発生回路とプレート電極143を接続する為に、プレート電極143の上の層間絶緑膜147に対してコンタクトホール148を開ける必要があるためである。
【0007】
このコンタクトホール148の加工も、図16に示したプレート電極143の加工と同様にドライエッチング技術により形成されている。図17に示したように層間絶縁膜147が残っているとコンタクト抵抗が高くなる為、そのエッチングを十分に行う必要がある事から、コンタクトホール148のドライエッチングは孔の底が図18に示したようにプレート電極143に達した後も若干多めに行い、プレート電極143に浅く孔が掘られるようにオーバーエッチングを行う。
【0008】
この時もプレート電極143はチャージアップして、誘電膜142に損傷を与えるという問題が起きる。
【0009】
また、プレート電極143の上にコンタクトホール148を開けた後、図示しないがコンタクトホール148をコンタクト材料で埋め込み、上部配線層を形成した後、この配線層もドライエッチングを用いて加工を行う。この場合にも上記と同様に配線層、コンタクト等の導電性物質を経由した電荷により、プレート電極143がチャージアップし、キャパシタの誘電膜142に損傷を与えるという問題が起きる。
【0010】
また、誘電膜142の材料として誘電率の高いものを使い、その厚みを薄く形成できれば小型化、高速化が可能となるが、従来の装置では上述の問題があるために不可能であった。
【0011】
したがって、この発明の目的は、ドライエッチングの加工工程において、セルキャパシタのプレート電極のチャージアップを回避する事でキャパシタ誘電膜の損傷を防止し、歩留まりと信頼性の向上、さらなる誘電膜の薄膜化、新たな誘電膜材料の採用を可能とし、且つ、製造プロセス終了時にプレート電極と半導体基板との接続を容易に切断できる構成を有する半導体記憶装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明はスタックセルキャパシタを有するダイナミック型半導体記情装置(DRAM)のプレート電極を半導体基板と電気的に接続する事により、プレート電極及びその上部配線層のドライエッチング加工時にセルキヤパシタ部分にかかる電気的ストレスを緩和し、製造プロセス終了時には前記プレート電極と半導体基板との接続を容易に切断できる構成を有する半導体記憶装置である。
【0013】
この発明の半導体記憶装置は、半導体基板と、この半導体基板上に形成されたメモリセルの複数のストレージノードと、この複数のストレージノードと併設され、前記半導体基板と電気的に接続された少なくとも1個のダミーストレージノードと、このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレージノード上に共通に形成された誘電膜と、この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して形成され前記ダミーストレージノードに電気的に接続されたプレート電極と、前記ダミーストレージノードを介して前記プレート電極と半導体基板との間に電気的に接続されたヒューズとを具備することを特徴とする。
【0014】
上記の構成により、電気的なストレスを緩和できる事からセルキャパシタの誘電膜材料の劣化を防ぐことにより寿命、信頼性の向上をはかるとともに、さらなる誘電膜の薄膜化、新たな誘電膜材料の採用を可能とし、製造プロセス終了時にはプレート電極と半導体基板との接続を容易に切断できる構成を持つ半導体記憶装置を提供できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する前に、図1乃至図4を参照してこの発明に関連する半導体装置の断面構成を説明する。図1において、n型のシリコン基板10にp型のウエル11を形成し、このウエル11の表面にトランスファーゲート12を形成するための2個のn+型拡散領域13a,13bを形成する。
【0016】
この2個のn+型拡散領域13a,13bを形成する際に前記n型のシリコン基板10のp型のウエル11の外側にも同時にn+型拡散領域14を形成する。
【0017】
2個のn+型拡散領域13a,13bが形成されたpウエル11の表面にはゲート絶縁膜15を介してゲート電極となるワード線16が形成され、さらに全体が層間絶縁膜17が形成される。
【0018】
この層間絶縁膜17にはコンタクト孔18が一方のn+型拡散領域13aまで到達するように形成され、このコンタクト孔18には導電材が充填され、その後、層間絶縁膜17上にはビット線19が形成される。
【0019】
ビット線19の上にはさらに層間絶縁膜17が形成され、この層間絶縁膜17にはストレージノード孔20が他方のn+型拡散領域13bまで到達するように形成され、このストレージノード孔20には導電材が充填され、その後、層間絶縁膜17上にはストレージノード21が形成される。
【0020】
同様にして、p型ウエル11の外側に形成されたn+型拡散領域14に接続されストレージノード21と同様の形状をしたダミー端子孔22が形成され、このダミー端子孔22が導電性材料で充填された後、ダミー端子23が形成される。このように形成されたストレージノード21およびダミー端子23の上面には図2に示したように共通にキャパシタ誘電膜24が形成され、さらにその上にはレジスト25が形成される。
【0021】
このレジスト25をマスクとして誘電膜24を所定のパターンに形成する前に、ダミー端子23に対応する位置の誘電膜24をRIE,CDEなどの荷電粒子26を用いたドライエッチグ技術により除去し、図3に示したようにダミー端子23を露出させる。
【0022】
その後、レジスト25を除去して誘電膜24を露出させ、この誘電膜24とダミー端子23の上面に図4に示したようにプレート電極27を形成する。
【0023】
このように、この構成ではプレート電極27をダミー端子22、23を介してn基板10の拡散領域14に接続して接地するように構成されている。なお、このn基板10の接地はこの半導体記憶装置の製造工程中のものであって、たとえば製造ラインのn基板10を載せる台を接地しておけばよい。
【0024】
図1に示したように、通常のストレージノ一ド21はトランスフアーゲート12であるMOSFETのソース/ドレイン13bに接続されている。トランスファーゲート12は通常はpウエル11の内部に形成されており基板10とは直接電気的に接続されていない。
【0025】
このため、このストレージノ一ド21と同様の形状をしたダミー端子22、23は基板10と電気的に接続されるように、ウエル11の外側の場所に設置する。
【0026】
図1のようにn形基板10に設けたPウエル11内に形成されたn形MOSFETがトランスファーゲート12となっている例では、ストレージノ一ド21と同様の形状をしたダミー端子22、23はn形基板10と直接電気的に接続されるように基板10と同じ導電形であるn+拡散層14を用いているから、この場合ストレージノ一ド21と同時に同じプロセスでダミー端子22、23を形成出来る。したがって、ストレージノ一ド21と同様の形状をしたダミー端子22、23を設ける事によるプロセスの増加は無い。
【0027】
また、プレート電極27をダミー電極22、23を用いて接地後は、その上に図5に示したようにSiO2等の層間絶縁膜30を形成し、その上にさらにレジスト31を形成する。
【0028】
次に、DRAM動作時にプレート電極27にある特定の電位を与える為に、図示しない電庄発生回路とプレート電極27を接続する為に、プレート電極27の上の層間絶緑膜30に対してコンタクトホール32を開ける。
【0029】
このコンタクトホール32の加工時には、プレート電極27の表面がオーバーエッチングされるように荷電粒子33にてドライエッチング処理される。
【0030】
この時にプレート電極27はチャージアップされるが、その電荷はダミー電極22、23を介して接地部に放電されるので誘電膜24に損傷を与えるという問題は生じない。
【0031】
また、図示しないが、プレート電極27の上にコンタクトホール32を開けた後、コンタクトホール32を導電性コンタクト材料で埋め込み、上部配線層を形成した後、この配線層もドライエッチングを用いて加工を行う。この場合にも上記と同様に配線層、コンタクト等の導電性物質を経由した電荷により、プレート電極27がチャージアップされるが、同様に放電されるため、スタックセルのキャパシタの誘電膜24に損傷を与えることはない。
【0032】
また、プレート電極27がチャージアップされるのを防止できるので、誘電膜24の材料として誘電率の高いものを使い、その厚みを従来より薄く形成でき、DRAMの小型化、高速化が可能となる。
【0033】
この構成ではプレート電極27と基板10を接続する為に、n形基板10に設けたn+拡散層14を用いているが、基板10、ウエル11、トランスファーゲート12の導電型を逆にしても同様に構成できる。
【0034】
図6はその一例を示し、p形基板40にp+拡散層44を形成してダミー電極52、53をp基板40を介して接地する事ができる。図6の構成例は図1の構成例と導電型が異なるのみでその構成は同じである。
【0035】
即ち、p基板40に形成されたnウエル41内にはトランスファーゲート42のソース/ドレインを構成するp+拡散領域43a,43bが形成される。このp+拡散領域43a,43bの間には、ゲートとしてのワード線46をゲート酸化膜45を介して形成し、層間絶縁膜47に形成したコンタクト48によりp+拡散層43aとビット線49とを接続する。
【0036】
さらに、層間絶縁膜47中にコンタクト孔50、52を形成し、夫々の先端にストレージノード51、ダミー端子53を形成する。
【0037】
この後で図5に示したと同様にダミー端子53に接続されるプレート電極を形成すれば、その後のドライエッチングを用いる製造工程において荷電粒子でプレート電極がチャージアップされてもこのプレート電極とストレージノードとの間に形成されるキャパシタ誘電膜に電気的なストレスが掛かることが防止できる。
【0038】
なお、図5の構成において、誘電膜24の上下電極、つまりダミー電極23の誘電膜24と接する部分及びプレート電極27の誘電膜24と接する部分が同一の導電材料で形成されている場合は、両者を直接接続すると電気的により良好な接続となる。
【0039】
一方、ダミー電極23とプレート電極27の材料が異なる場合は、その組合わせによっては、その接続部にバリアメタルが必要となる。この場合には、図3において誘電膜24をドライエッチングした後で、残ったレジスト25をマスクとしてダミー電極23の上に、図示しないバリアメタルを形成し、その後、レジスト25をリフトオフする事によりダミー電極23の部分にのみバリアメタルを形成できる。
【0040】
また、図6に示した構成例において、nウエル41の中にさらにpウエルを形成し、その中にトランスファーゲートを形成するようにしても同様に実施できる。図7はその一例を示す。図7の構成例ではトランスファゲート42がp基板40上に設けられた二重拡散ウエル61内に形成される以外は図6の構成例と同じであり、同一の参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【0041】
尚、図7において、p,nの導電型を逆にしてもよいことは勿論である。
【0042】
製造プロセスが終了し、DRAMが完成した後は、動作時にプレート電極27にある電位を印加する。この方法はプレート電極27の上部の配線層からプレート電極に印加することも、基板10からプレート電極に印加することも両方可能である。
【0043】
図5の構成においてDRAMが製造された後での動作時に半導体基板10とプレート電極27とが同じ電位となる場合にはこの両者の接続はそのままでよいが、動作時の電位が異なる場合には出荷時に両者の接続を切断しておかなければならない。
【0044】
即ち、図示しないが、半導体基板上に直接トランスファーゲートとなるMOSFETが形成されている場合は、このMOSFETにバックゲート電圧を印加する為、プレート電極と異なる電位を半導体基板に印加する必要がある。そのためには半導体基板とプレート電極とを電気的に分離する必要がある。その方法として、この発明の一実施形態では、製造時にプレート電極を接地する為の経路をヒューズを介して半導体基板に接続しておき、製造プロセス終了時にそのヒューズを切断する構成を取る。
【0045】
図8、図9はこの切断手段の一例としてヒューズを用いたこの発明の一実施形態を示し、ストレージノード61に対向するプレート電極部分67とダミー端子23に対向する接地電極部分68との間をヒューズ69として用いられる細長い接続部分とを形成する。
【0046】
このプレート電極部分67と接地電極部分68との間にヒューズ69を設ける場合、図2ないし図4と全く同じ工程を経て図8、図9に示したストレージノード61に対向するプレート電極部分67と、ダミー端子23に対向する接地電極部分68と、ヒューズ69として用いられる細長い接続部分とを形成することができる。
【0047】
図2ないし図4の構成と異なる点は、図8、図9に示すようにプレート電極全体の形状が、ストレージノ一ド61に対向する部分67とストレージノ一ドと同様の形状をしたダミー端子62に接する部分68との間にヒューズ69を設ける点である。
【0048】
DRAM製造後にヒューズ69を切る方法としてはレーザーブロウを用いる方法がある。この場合には、ブロウ用の窓をヒューズ69の上に開けておく必要がある。この窓は、例えば図5に示したプレート電極27に電位を与える為のコンタクトホール32を形成するプロセスと共通化して絶縁膜30のヒューズ69に対応する部分に形成することができるため、このことによりプロセスの増加は発生しない。また、レーザーブロウ以外にも電気的にヒューズを切断する電流ヒューズ等の方法も用いる事も出来る。
【0049】
また、ヒューズを設ける配線層として、この実施形態ではプレート電極の配線層を用いたが、ワード線配線層、ビット線配線層、ストレージノード配線層のいずれでも設置する事が可能である。
【0050】
以上説明した実施形態ではDRAMが1個のプレート電極の下に複数のスタック型のメモリセルが形成された構成を有するものとしたが、実際には1個のDRAMチップには複数のプレート電極が必要であり、各々のプレート電極の下に複数のチップが形成される。
【0051】
これらのプレート電極はDRAMの用途により色々の形態で接続される。その接続の仕方により以下のように分類される。
【0052】
1.互いに接続されていないプレート電極が複数存在する場合。
【0053】
この場合にはプレート電極ごとにダミー電極に接続される接地電極が必要であるから、両者を切断するためのヒューズも必要となる。さらに、動作時にプレート電極を所定の電位に保つためのプレート電位発生回路も必要である。
【0054】
2.DRAMチップ内で複数のプレート電極が互いに接続されている場合。
【0055】
この場合には、図10の実施形態に示したように、DRAMチップ71上に形成されたすべてのプレート電極77ー11、77ー12...77−mnに対して1個の接地電極78、1個のヒューズ79を設けるのみでよい。但し、ヒューズ79の信頼性を考慮して複数形成してもよいことは勿論である。また、プレート電位発生回路(VPL gen.)80も1個でよい。
【0056】
このプレート電位(VPL)発生回路80は図10の実施形態ではDRAMチップ71の隅の部分に形成されているが、形成する位置は設計の段階で自由に選択できる。
【0057】
また、プレート電極とVPL発生回路との接続もプレート電極より上層或いは下層に形成された配線層を介して行うことができる。
【0058】
例えば、図12に示したように、プレート電極27の上に層間絶縁膜30を介して形成された配線層91AをVPL発生回路80に接続する。プレート電極27と配線層91Aとの接続は層間絶縁膜30に形成されたコンタクト90Aを介して行う。
【0059】
図13の例では、プレート電極27とVPL発生回路80とを、ビット線19と同じ層に形成された配線層91Bとをコンタクト90Bを介して接続した状態を示している。
【0060】
さらに、図14の例では、メモリセルのトランスファーゲート12が形成されているPウエル11内にVPL発生回路80の出力ゲート93のn+拡散領域94aに直接コンタクト90Cを介してプレート電極27を接続している。但し、このVPL発生回路80はトランスファーゲート12と同じPウエル11内に形成せずに別々のウエルに形成してもよいことは勿論である。
【0061】
なお、複数のプレート電極相互間の接続はプレート電極の層よりも上部に形成された配線層を用いることもできる。この場合にはヒューズをプレート電極ごとに設ける必要がある。
【0062】
或いはプレート電極の層か或いはそれよりも下部の配線層を用いて行うこともできる。この場合には、全体に対して1個のヒューズを形成するのみでよい。
【0063】
また、図10の実施形態ではDRAMチップ71の内部でヒューズを形成しているが、一般的にDRAMチップはシリコンウエハー上に複数個を同時に形成し、最後にダイシングラインに沿って切断して完成品とすることから、ヒューズをこのダイシングラインに沿ってチップの外側に形成しておけば、ダイシングの時にヒューズも切断されることになり、ヒューズの切断工程を省略することができる。
【0064】
図11はその一例を示す実施形態であり、シリコンウエハー上に形成されたDRAMチップ(ここでは3個のチップ81A,81B,81Cのみを示している)を製造工程の最後にダイシングラインx、yで切断すれば、例えばDRAMチップ81A上に形成されたプレート電極群87A,87B,87Cからダイシングラインx,y中に引き出された半導体基板とのコンタクトを取るための接地電極88A,88B,88Cおよびヒューズ89A,89B,89Cがすべてダイシングにより除去される。
【0065】
なお、図11に示した実施形態では半導体基板とのコンタクトを取るための接地電極88A,88B,88Cおよびヒューズ89A,89B,89Cとして特定の形状を持つものとして表示してあるが、特にヒューズ89A,89B,89Cはこの場合はレーザまたは電流による溶断工程を経ずに除去されるので、通常の配線層を形成すればよいことになる。
【0066】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、製造プロセス中には、スタックセルキャパシタの劣化を抑えられ歩留まりを向上でき、高い電圧ストレスに起因するリーク電流が減少する事により、電荷保持特性が向上するとともに、従来のプレート電極加工では劣化して用いる事が出来なかった薄さの誘電層によるセルキャパシタを使用でき、さらに、従来のプレート電極加工では電気的破壊、劣化により用いる事が出来なかった新たなキャパシタ材料の使用が可能となるとともに、製造プロセス終了時には容易にヒューズを切断できる構成の半導体記憶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に関連する半導体記憶装置の製造工程の途中における半製品の構成を示す断面図。
【図2】図1の後工程の状態を示す断面図。
【図3】図2の後工程の状態を示す断面図。
【図4】図3の後工程のプレート電極形成工程を示す断面図。
【図5】図4のさらに後工程のドライエッチング工程を示す断面図。
【図6】この発明に関連する他の半導体記憶装置の製造工程の途中における半製品の構成を示す断面図。
【図7】この発明に関連するさらに他の半導体記憶装置の製造工程の途中における半製品の構成を示す断面図。
【図8】この発明の一実施形態の半導体装置のヒューズ付のプレート電極の部分を示す断面図。
【図9】図8の部分を上から見た平面図。
【図10】この発明の更に他の実施形態の形成された1個のDRAMチップにおけるプレート電極群の配置構造を示す平面図。
【図11】この発明の更に他の実施形態によりシリコンウエハー上に形成された複数のDRAMチップを示す平面図。
【図12】この発明の更に他の実施形態におけるプレート電極とプレート電位発生回路との接続方法の一例を示す断面図。
【図13】プレート電極とプレート電位発生回路との接続方法の他の例を示す断面図。
【図14】プレート電極とプレート電位発生回路との接続方法のさらに他の例を示す断面図。
【図15】従来のスタック型メモリセルの製造工程の一部を示す断面図。
【図16】図15の後工程を示す断面図。
【図17】さらに後工程の途中の状態を示す断面図。
【図18】図17の工程の最終段階を示す断面図。
【符号の説明】
10…n基板
14…n+拡散領域
21…ストレージノード
23…ダミー端子
24…誘電膜
27…プレート電極
30…層間絶縁膜
31…レジスト
32…コンタクトホール
33…荷電粒子
69…ヒューズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dynamic semiconductor memory device (DRAM) having stacked memory cells.
[0002]
[Prior art]
In a conventional dynamic semiconductor memory device having a stack type memory cell, a storage cell capacitor is formed between a plurality of storage nodes and plate electrodes via a dielectric film.
[0003]
FIG. 15 shows a part of the configuration of a conventional stacked memory cell. A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, these dry etching techniques use
[0005]
As shown in FIG. 16, since this etching is performed up to a predetermined depth on the surface of the
[0006]
After processing the plate electrode, an
[0007]
The processing of the
[0008]
Also at this time, the
[0009]
Further, after opening a
[0010]
Further, if a material having a high dielectric constant is used as the material of the
[0011]
Therefore, the object of the present invention is to prevent damage to the capacitor dielectric film by avoiding the charge-up of the plate electrode of the cell capacitor in the dry etching process, thereby improving the yield and reliability, and further reducing the thickness of the dielectric film. Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that can adopt a new dielectric film material and can easily disconnect the connection between the plate electrode and the semiconductor substrate at the end of the manufacturing process.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention electrically connects a plate electrode of a dynamic semiconductor memory device (DRAM) having a stack cell capacitor to a semiconductor substrate, so that the cell capacitor is electrically connected to the cell capacitor portion during dry etching of the plate electrode and its upper wiring layer. The semiconductor memory device has a configuration in which stress can be alleviated and the connection between the plate electrode and the semiconductor substrate can be easily disconnected at the end of the manufacturing process.
[0013]
A semiconductor memory device according to the present invention includes a semiconductor substrate, a plurality of storage nodes of a memory cell formed on the semiconductor substrate, and at least one electrically connected to the semiconductor substrate along with the plurality of storage nodes. A plurality of dummy storage nodes, a dielectric film formed in common on the plurality of storage nodes excluding the dummy storage node, and a dummy storage node formed on the plurality of storage nodes via the dielectric film. An electrically connected plate electrode and a fuse electrically connected between the plate electrode and the semiconductor substrate via the dummy storage node are provided.
[0014]
With the above configuration, electrical stress can be relieved, so the life and reliability can be improved by preventing the deterioration of the dielectric film material of the cell capacitor, and the dielectric film is made thinner and new dielectric film material is adopted. And a semiconductor memory device having a configuration in which the connection between the plate electrode and the semiconductor substrate can be easily disconnected at the end of the manufacturing process.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Before describing embodiments of the present invention, a cross-sectional configuration of a semiconductor device related to the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, a p-type well 11 is formed on an n-
[0016]
When forming the two n +
[0017]
A word line 16 serving as a gate electrode is formed on the surface of the p-well 11 where the two n + -
[0018]
A
[0019]
An
[0020]
Similarly, a
[0021]
Before forming the
[0022]
Thereafter, the resist 25 is removed to expose the
[0023]
Thus, in this configuration, the
[0024]
As shown in FIG. 1, the
[0025]
For this reason,
[0026]
In the example in which the n-type MOSFET formed in the P-well 11 provided on the n-
[0027]
After the
[0028]
Next, in order to apply a specific potential to the
[0029]
During processing of the
[0030]
At this time, the
[0031]
Although not shown, after opening the
[0032]
Further, since it is possible to prevent the
[0033]
In this configuration, the n +
[0034]
FIG. 6 shows an example, and the p +
[0035]
That is, in the n well 41 formed on the
[0036]
Further, contact holes 50 and 52 are formed in the
[0037]
After that, if a plate electrode connected to the
[0038]
In the configuration of FIG. 5, when the upper and lower electrodes of the
[0039]
On the other hand, when the materials of the
[0040]
Further, in the configuration example shown in FIG. 6, the same operation can be performed by forming a p-well in the n-well 41 and forming a transfer gate therein. FIG. 7 shows an example. The configuration example of FIG. 7 is the same as the configuration example of FIG. 6 except that the transfer gate 42 is formed in the double diffusion well 61 provided on the
[0041]
Of course, in FIG. 7, the conductivity types of p and n may be reversed.
[0042]
After the manufacturing process is completed and the DRAM is completed, a potential at the
[0043]
When the
[0044]
That is, although not shown, when a MOSFET that is directly a transfer gate is formed on a semiconductor substrate, a potential different from that of the plate electrode must be applied to the semiconductor substrate in order to apply a back gate voltage to the MOSFET. For this purpose, it is necessary to electrically separate the semiconductor substrate and the plate electrode. As a method therefor, in one embodiment of the present invention, a path for grounding the plate electrode is connected to the semiconductor substrate via a fuse at the time of manufacturing, and the fuse is cut at the end of the manufacturing process.
[0045]
8 and 9 show an embodiment of the present invention in which a fuse is used as an example of the cutting means. Between the
[0046]
When the fuse 69 is provided between the
[0047]
A difference from the configuration of FIGS. 2 to 4 is that the shape of the whole plate electrode is a dummy having a shape similar to that of the
[0048]
As a method for cutting the fuse 69 after manufacturing the DRAM, there is a method using a laser blow. In this case, it is necessary to open a blow window on the fuse 69. This window can be formed in a portion corresponding to the fuse 69 of the insulating
[0049]
In this embodiment, the wiring layer of the plate electrode is used as the wiring layer for providing the fuse. However, any of the word line wiring layer, the bit line wiring layer, and the storage node wiring layer can be installed.
[0050]
In the embodiment described above, the DRAM has a configuration in which a plurality of stacked memory cells are formed under one plate electrode. However, actually, a single DRAM chip has a plurality of plate electrodes. Required, multiple chips are formed under each plate electrode.
[0051]
These plate electrodes are connected in various forms depending on the application of the DRAM. It is classified as follows according to the connection method.
[0052]
1. When there are multiple plate electrodes that are not connected to each other.
[0053]
In this case, since a ground electrode connected to the dummy electrode is required for each plate electrode, a fuse for cutting the both is also required. Furthermore, a plate potential generating circuit for keeping the plate electrode at a predetermined potential during operation is also required.
[0054]
2. When a plurality of plate electrodes are connected to each other in the DRAM chip.
[0055]
In this case, as shown in the embodiment of FIG. 10, all plate electrodes 77-11, 77-12. . . It is only necessary to provide one
[0056]
The plate potential (VPL)
[0057]
Further, the connection between the plate electrode and the VPL generation circuit can also be performed through a wiring layer formed in an upper layer or a lower layer than the plate electrode.
[0058]
For example, as shown in FIG. 12, a wiring layer 91 A formed on the
[0059]
In the example of FIG. 13, the
[0060]
Further, in the example of FIG. 14, the
[0061]
For connection between the plurality of plate electrodes, a wiring layer formed above the layer of the plate electrodes can also be used. In this case, it is necessary to provide a fuse for each plate electrode.
[0062]
Alternatively, it can be performed using a plate electrode layer or a lower wiring layer. In this case, it is only necessary to form one fuse for the whole.
[0063]
In the embodiment of FIG. 10, fuses are formed inside the DRAM chip 71. In general, a plurality of DRAM chips are simultaneously formed on a silicon wafer and finally cut along a dicing line. Therefore, if the fuse is formed outside the chip along the dicing line, the fuse is also cut at the time of dicing, and the fuse cutting step can be omitted.
[0064]
FIG. 11 is an embodiment showing an example of this, and DRAM chips (only three
[0065]
In the embodiment shown in FIG. 11, the
[0066]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, during the manufacturing process, the deterioration of the stack cell capacitor can be suppressed and the yield can be improved, and the leakage current caused by high voltage stress is reduced, thereby improving the charge retention characteristics. In addition, a cell capacitor with a thin dielectric layer that could not be used due to deterioration by conventional plate electrode processing could be used, and furthermore, conventional plate electrode processing could not be used due to electrical breakdown and deterioration. It is possible to provide a semiconductor memory device having a configuration in which a new capacitor material can be used and the fuse can be easily cut at the end of the manufacturing process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semi-finished product in the course of a manufacturing process of a semiconductor memory device related to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a state of a post-process in FIG. 1;
3 is a cross-sectional view showing a state of a post-process in FIG. 2;
4 is a cross-sectional view showing a plate electrode forming process that is a post-process of FIG. 3. FIG.
5 is a cross-sectional view showing a dry etching process that is a further post process of FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of a semi-finished product in the course of the manufacturing process of another semiconductor memory device related to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a semi-finished product in the middle of the manufacturing process of still another semiconductor memory device related to the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a portion of a plate electrode with a fuse in the semiconductor device according to one embodiment of the present invention;
9 is a plan view of the portion of FIG. 8 as viewed from above.
FIG. 10 is a plan view showing an arrangement structure of plate electrode groups in one DRAM chip formed according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing a plurality of DRAM chips formed on a silicon wafer according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of a method for connecting a plate electrode and a plate potential generating circuit in still another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another example of a method for connecting a plate electrode and a plate potential generating circuit.
FIG. 14 is a sectional view showing still another example of a method for connecting a plate electrode and a plate potential generating circuit.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a part of a manufacturing process of a conventional stacked memory cell.
16 is a cross-sectional view showing a post-process in FIG. 15;
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a state in the middle of further post-process.
18 is a cross-sectional view showing the final stage of the process of FIG. 17;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (13)
この半導体基板上に形成されたメモリセルの複数のストレージノードと、
この複数のストレージノードと併設され、前記半導体基板と電気的に接続された少なくとも1個のダミーストレージノードと、
このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレージノード上に形成された誘電膜と、
この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して形成され前記ダミーストレージノードに電気的に接続されたプレート電極と、
前記ダミーストレージノードを介して前記プレート電極と半導体基板との間に電気的に接続されたヒューズと、
を具備する半導体記憶装置。A semiconductor substrate;
A plurality of storage nodes of memory cells formed on the semiconductor substrate;
At least one dummy storage node provided in parallel with the plurality of storage nodes and electrically connected to the semiconductor substrate;
A dielectric film formed on the plurality of storage nodes excluding the dummy storage node;
A plate electrode formed on the plurality of storage nodes via the dielectric film and electrically connected to the dummy storage node;
A fuse electrically connected between the plate electrode and the semiconductor substrate via the dummy storage node;
A semiconductor memory device comprising:
このn型の半導体基板上に形成されたp型ウエルと、
このp型ウエル上に形成された複数の第1のn型領域と、
この複数の第1のn型領域に夫々電気的に接続され、メモリセル上に形成された複数のストレージノードと、
前記n型の半導体基板上に形成された少なくとも1個の第2のn型領域と、
前記複数のストレージノードと併設されるように前記第2のn型領域に電気的に接続された少なくとも1個のダミーストレージノードと、
このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレージノード上に形成された誘電膜と、
この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して形成され前記ダミーストレージノードに電気的に接続されたプレート電極と、
前記プレート電極と前記ダミーストレージノードとの間に電気的に接続されたヒューズと、
を具備する半導体記憶装置。an n-type semiconductor substrate;
A p-type well formed on the n-type semiconductor substrate;
A plurality of first n-type regions formed on the p-type well;
A plurality of storage nodes electrically connected to the plurality of first n-type regions and formed on the memory cells;
At least one second n-type region formed on the n-type semiconductor substrate;
At least one dummy storage node electrically connected to the second n-type region so as to be provided alongside the plurality of storage nodes;
A dielectric film formed on the plurality of storage nodes excluding the dummy storage node;
A plate electrode formed on the plurality of storage nodes via the dielectric film and electrically connected to the dummy storage node;
A fuse electrically connected between the plate electrode and the dummy storage node;
A semiconductor memory device comprising:
このp型の半導体基板上に形成されたn型ウエルと、
このn型ウエルの表面に形成された複数の第1のp型領域と、
この複数の第1のp型領域に夫々電気的に接続されたメモリセルの複数のストレージノードと、
前記p型の半導体基板の表面に形成された少なくとも1個の第2のp型領域と、
前記複数のストレージノードと併設されるように前記第2のp型領域に電気的に接続された少なくとも1個のダミーストレージノードと、
このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレージノード上に形成された誘電膜と、
この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して形成され前記ダミーストレージノードに電気的に接続されたプレート電極と、
前記プレート電極と前記ダミーストレージノードとの間に電気的に接続されたヒューズと、
を具備する半導体記憶装置。a p-type semiconductor substrate;
An n-type well formed on the p-type semiconductor substrate;
A plurality of first p-type regions formed on the surface of the n-type well;
A plurality of storage nodes of memory cells electrically connected to the plurality of first p-type regions,
At least one second p-type region formed on the surface of the p-type semiconductor substrate;
At least one dummy storage node electrically connected to the second p-type region so as to be co-located with the plurality of storage nodes;
A dielectric film formed on the plurality of storage nodes excluding the dummy storage node;
A plate electrode formed on the plurality of storage nodes via the dielectric film and electrically connected to the dummy storage node;
A fuse electrically connected between the plate electrode and the dummy storage node;
A semiconductor memory device comprising:
このp型の半導体基板上に形成されたn型ウエルと、
このn型ウエル内に形成されたp型ウエルと、
このp型ウエルの表面に形成された複数のn型領域と、
この複数のn型領域に夫々電気的に接続されたメモリセルの複数のストレージノードと、
前記p型の半導体基板の表面に形成された少なくとも1個のp型領域と、
前記複数のストレージノードと併設されるように前記p型領域に電気的に接続された少なくとも1個のダミーストレージノードと、
このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレージノード上に形成された誘電膜と、
この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して形成され前記ダミーストレージノードに電気的に接続されたプレート電極と、
前記プレート電極と前記半導体基板との間に前記ダミーストレージノードを介して電気的に接続されたヒューズと、
を具備する半導体記憶装置。a p-type semiconductor substrate;
An n-type well formed on the p-type semiconductor substrate;
A p-type well formed in the n-type well;
A plurality of n-type regions formed on the surface of the p-type well;
A plurality of storage nodes of memory cells respectively electrically connected to the plurality of n-type regions;
At least one p-type region formed on the surface of the p-type semiconductor substrate;
At least one dummy storage node electrically connected to the p-type region so as to be provided side by side with the plurality of storage nodes;
A dielectric film formed on the plurality of storage nodes excluding the dummy storage node;
A plate electrode formed on the plurality of storage nodes via the dielectric film and electrically connected to the dummy storage node;
A fuse electrically connected via the dummy storage node between the plate electrode and the semiconductor substrate;
A semiconductor memory device comprising:
このn型の半導体基板上に形成されたp型ウエルと、
このp型ウエル内に形成されたn型ウエルと、
このn型ウエルの表面に形成された複数の第1のp型領域と、
この複数の第1のp型領域に夫々電気的に接続されたメモリセルの複数のストレージノードと、
前記n型の半導体基板の表面に形成された少なくとも1個の第2のp型領域と、
前記複数のストレージノードと併設されるように前記第2のp型領域に電気的に接続された少なくとも1個のダミーストレージノードと、
このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレージノード上に形成された誘電膜と、
この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して形成され前記ダミーストレージノードに電気的に接続されたプレート電極と、
前記プレート電極と前記ダミーストレージノードとの間に電気的に接続されたヒューズと、
を具備する半導体記憶装置。an n-type semiconductor substrate;
A p-type well formed on the n-type semiconductor substrate;
An n-type well formed in the p-type well;
A plurality of first p-type regions formed on the surface of the n-type well;
A plurality of storage nodes of memory cells electrically connected to the plurality of first p-type regions,
At least one second p-type region formed on the surface of the n-type semiconductor substrate;
At least one dummy storage node electrically connected to the second p-type region so as to be co-located with the plurality of storage nodes;
A dielectric film formed on the plurality of storage nodes excluding the dummy storage node;
A plate electrode formed on the plurality of storage nodes via the dielectric film and electrically connected to the dummy storage node;
A fuse electrically connected between the plate electrode and the dummy storage node;
A semiconductor memory device comprising:
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