JPH01194346A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH01194346A
JPH01194346A JP63018252A JP1825288A JPH01194346A JP H01194346 A JPH01194346 A JP H01194346A JP 63018252 A JP63018252 A JP 63018252A JP 1825288 A JP1825288 A JP 1825288A JP H01194346 A JPH01194346 A JP H01194346A
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capacitor
lower electrode
insulating film
substrate
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JP63018252A
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Hidehiro Watanabe
秀弘 渡辺
Shizuo Sawada
澤田 静雄
Akira Kurosawa
黒澤 景
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/31DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体記憶装置に係り、特にMOSトランジ
スタとキャパシタからなるメモリセルを配列形成して構
成されるダイナミック型RAM (DRAM)であって
、積層型キャパシタ構造を持つDRAMの改良に関する
(従来の技術) DRAMは、最も高集積化が進んだ集積回路として知ら
れる。通常DRAMのメモリセルは、−個のMOSトラ
ンジスタと一個のキャパシタから構成される。DRAM
の高集積化のためにはこのメモリセル占有面積をできる
だけ小さくしなければならない。一方、DRAMの動作
の信頼性を確保するためには、MOSキャパシタはある
程度以上の容量を持つことが必要であり、その値は数十
fFであるとされ゛ている。これらの要求を満たす構造
として従来知られているものに、積層型キャパシタ構造
がある。これは、MOSトランジスタを形成した後、そ
のソース、ドレイン拡散層のうち記憶ノードとなる方に
対してコンタクトする多結晶シリコン膜によりキャパシ
タ下部電極を形成し、その表面にキャパシタ絶縁膜を介
して多結晶シリコン膜による上部電極を形成して得られ
る。
この様な積層型キャパシタ構造を採用すると、メモリセ
ル占有面積を増大させることなく、下部電極表面の3次
元的形状によってキャパシタの実質面積をある程度大き
く確保することができる。
、しかしながらこの様な積層型キャパシタ構造のDRA
Mであっても、更に高集積化した場合には、素子分離領
域を挟んで隣接するセルの記憶ノード間でパンチスルー
が生じる。また記憶ノードは基板内拡散層であるから、
所謂ソフトエラーに対して十分な耐性がない。
また、積層型キャパシタの下部電極を反応性イオンエツ
チング等の異方性エツチング法によりパターン形成した
場合、その段差は急峻になる。このためこの下部電極を
覆うように上部電極を配設するキャパシタ構造において
、電界の集中が起り耐圧が低いものとなる。
(発明が解決しようとする課巧) 以上のように従来の積層型キャパシタ構造を持つDRA
Mでは、更に高集積化を図る場合にセル間のパンチスル
ーやソフトエラー、耐圧等が問題となる。
本発明は、その様な問題を解決したDRAMを提供する
ことを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明にかかるDRAMは、第1に、積層型キャパシタ
のソースまたはドレイン拡散層と接触する下部電極下に
そのコンタクト孔を介して拡散形成された基板と同導電
型不純物拡散層を有することを特徴とする。・第2に、
パターン形成された下部電極の表面に薄く多結晶シリコ
ン膜を被覆することにより、そのコーナーに丸みを付け
て、この上にキャパシタ絶縁膜を介して上部電極を配設
して積層型キャパシタを構成したことを特徴とする。
(作用) 本発明によれば、キャパシタの下部電極のコンタクト孔
を介して拡散形成される基板と同導電型の不純物拡散層
が、素子分離領域を挟んで隣接するセル間で見た時に、
既に形成されているソース、ドレイン拡散層より横方向
に広がるようにすることにより、パンチスルー耐圧が向
上する。またその不純物拡散層が深さ方向にもソース、
ドレイン拡散層を追越すように形成することによって、
記憶ノードとなる拡散層下に基板より高濃度の層を埋め
込んだと等価になり、これは同時に記憶ノードの面積を
低減することになり、耐ソフトエ、ラー特性が向上する
。しかも、これらの効果を得るための構造、製造プロセ
スは簡単である。更に、積層型キャパシタの下部電極の
コーナーに丸みを与えることによって、電界の集中が防
止され、耐圧向上が図られる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図(a) 〜(c)は一実施例のDRAMの隣接2
ビット分の構造を示す。(a)は平面図であり、(b)
、(C)はそのA−A’、B−B′断面図である。p″
″型Si基板1は、例えば不純物濃度1015〜〜1Q
16/α3程度の低濃度基板であり、これに素子分離絶
縁膜2が形成されている。素子領域に先ずゲート絶縁膜
3を介して多結晶シリコン膜に゛よるゲート電極4(4
1゜42、・・・)が形成される。ゲート電極4はメモ
リアレイの一方向に連続的に配設されてワード線を構成
する。ゲート電極4をマスクとしてリンをイオン注入し
て、ソース、ドレイン領域となるn型拡散層5(51,
52,・・・)が形成されている。
このn型拡散層5は不純物濃度が例えば1019/cM
3程度とする。MOSトランジスタが形成された基板上
はCVD絶縁膜6で覆われ、これにコンタクト孔が開け
られて、n型拡散層5にコンタクトするキャパシタの下
部電極9(9,,92゜・・・)が各セル毎に形成され
る。このとき、下部電極9の形成に先だって、コンタク
ト孔7を介してp型不純物としてボロンをイオン注入し
、p半拡散層8 (81、I2 、・・・)を形成して
いる。p半拡散層8は、B−B’断面即ち(c)図にお
いて、深さ方向および横方向共にn型拡散層5を追越す
ように形成されている。これは、p型不純物として拡散
係数の大きいボロンを用いることによって容易に実現可
能である。具体的には例えば、ドーズ量5×1012/
cM2、加速エネルギー6゜keV程度でボロンをイオ
ン注入して、p半拡散層8を形成する。下部電極9は、
多結晶シリコン膜の堆積とパターニングにより形成され
る。この下部電極9は例えば、コンタクト孔短辺の17
2以下の厚みとし、膜形成後n型不純物を例えばドーズ
量lX1016/α2、加速エネルギ−65keV程度
でイオン注入して、ここからの不純物拡散により下部電
極9とn型拡散層5間の良好なオーミック接触を得るよ
うにしている。下部電極9の表面には例えば熱酸化によ
りキャパシタ絶縁膜10が形成され、この上に多結晶シ
リコン膜による上部電極11が積層形成されている。上
部電極11は所謂セルプレートとして複数のメモリセル
について連続するようにパターン形成される。
こうして、下部電極9−キャパシタ絶縁膜10−上部電
極11により積層型キャパシタを形成した後、全面にC
VD絶縁膜12が堆積され、これにビット線取出し用の
コンタクト孔を開けて、n型層51にコンタクトするA
ノビット線13(13lr  132 、・・・)がワ
ード線と直交する方向に配設される。
こうしてこの実施例では、積層型キャパシタの下部電極
9のコンタクト孔7を介して拡散形成したp型層8が、
(c)図のワード線方向に隣接するセル間で見た時、n
型拡散層5より横方向に広がっている。このため、セル
間隔が小さくても高いパンチスルー耐圧が得られる。ま
た、9型拡散層8は深さ方向にnu拡散層5より深く形
成されている。そしてこの、p半拡散層8は、基板1内
でα線照射等により発生したキャリアを消滅させる働き
をし、また同時にnI2拡散層5の面積を低減している
結果、ソフトエラー耐性が高いものとなる。p型拡散層
を設ける構造は簡単で何等DRAMの高集積化を阻害す
ることもなく、また製造プロセスも新たなPEP工程等
を必要とせず、簡単である。
ところで上記実施例において、キャパシタの下部電極を
反応性イオンエツチング法によりパターニングした場合
、急峻な段差が形成され、そのままキャパシタ絶縁膜を
形成して上部電極を積層すると、キャパシタの耐圧が低
いものとなる。この点を改良した実施例を次に説明する
第2図(a) 〜(c)はその実施例のDRAMの製造
工程を示す断面図である。これらの断面図は、第1図(
b)に対応する断面図であり、第1図と対応する部分に
は第1図と同一符号を付しである。p″″型St基板1
に素子分離絶縁膜2を形成し、ゲート絶縁膜3を介して
ゲート電極4を形成し、n型不純物のイオン注入により
ソース、ドレイン領域となるn型拡散層5を形成する。
その後、全面をCVD絶縁膜6で覆い、これにキャパシ
タの下部電極をコンタクトさせるためのコンタクト孔7
を形成し、このコンタクト孔7を介してp型不純物とし
てボロンをイオン注入して、p半拡散層8を形成する(
 (a))。ここまでは先の実施例と変らない。その後
、2層多結晶シリコン膜構造の下部電極9を形成する(
 (b))。即ち、下地電極となる多結晶シリコン膜9
11を薄く、例えば1000人程度堆積し、これにリン
を加速電圧65keV、 ドーズl11×1o16/c
112程度イオン注入する。次いで多結晶シリコン膜9
12を4000人程度堆積し、これにもn型不純物をイ
オン注入する。そしてこれらの2層多結晶シリコン膜を
同時に反応性イオンエツチング法によりパターニングす
る。下地の多結晶シリコン膜91.は、低抵抗オーミッ
ク接触をiするために設けられたものである。こうして
下部電極9をパターン形成した後、この上に薄く、例え
ば50〜200人程度の不堆積を含まない多結晶シリコ
ン膜14を堆積するJそして熱酸化によりキャパシタ絶
縁膜10を形成した後、多結晶シリコン膜により上部電
極11をパターン形成する( (C))。
不純物を含まない多結晶シリコン膜14は、反応性イオ
ンエツチングにより形成された下部電極りのコーナーを
丸める働きをする。この多結晶シリコン膜14には、膜
形成後の熱工程で下部電極9から不純物が拡散されて導
電性を持つ。下部電極9以外の領域では不純物拡散がな
く、この多結晶シリコン膜14はシート抵抗lX101
2Ω/口程度の高抵抗に保たれるので、パターン形成す
ることなく残しても隣接セル間の絶縁は充分保持される
。必要なら、この多結晶シリコン膜の不要部分をエツチ
ング除去するようにしてもよい。この後は図示しないが
、先の実施例と同様、CVD絶縁膜を堆積し、コンタク
ト孔を開けてビット線を配設する。
この実施例によれば、先の実施例の効果に加えて、各キ
ャパシタの耐圧向上という効果が得られる。反応性イオ
ンエツチングによりパターン形成したままの下部電極は
急峻な段差を持つが、これを薄い多結晶シリコン膜で覆
うことによって、コーナーに丸みを付けることができ、
電界集中を効果的に防止することができるからである。
従って、信頼性の高いDRAMを得ることができる。
本発明は一1―記実施例に限られない。例えば第2図の
実施例では、第1図の実施例と同様にキャパシタ下部電
極のコンタクト孔を介してp型拡散層を形成しているが
、キャパシタの耐圧向−Lという効果のみに着目すれば
、このp型拡散層を形成しない場合も角′効である。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、積層型キャパシタ構
造のDRAMにおいて、下部電極のコンタクト孔を介し
て予め不純物拡散層を設けることによって、高密度化し
た場合の隣接セル間のバンチスルーを効果的に防止し、
またソフトエラー耐性を向上することができる。この効
果を得るための構造はa Illであり、製造プロセス
も格別のPEPなどを行なう必要はなく簡単である。
また本発明によれば、積層型キャパシタの下部電極のコ
ーナーを薄い多結晶シリコン膜の堆積により丸めること
によって、キャパシタ耐圧の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)は本発明の一実施例のDRAMを
示す平面図とそのA−A’およびB −B′断面図、第
2図(a)〜(c)は他の実施例のDRAMの製造工程
要部を示す断面図である。 1・・・p−型Si基板、2・・・素子分離絶縁膜、3
・・・ゲート絶縁膜、4・・・ゲート電極、5・・・n
型拡散層、6・・・CVD絶縁膜、7・・・コンタクト
孔、8・・・p型拡散層、9・・・下部電極、10・・
・キャパシタ絶縁膜、11・・・上部電極、12・・・
CVD絶縁膜、13・・・ビット線、14・・・多結晶
シリコン膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板にMOSトランジスタとキャパシタか
    らなるメモリセルが集積形成され、前記キャパシタは、
    MOSトランジスタが形成された基板上を覆う絶縁膜に
    開けられたコンタクト孔を通してMOSトランジスタの
    ソースまたはドレイン拡散層と接触する下部電極を持つ
    積層型キャパシタとした半導体記憶装置において、前記
    コンタクト孔を介して基板表面に基板と同導電型の不純
    物拡散層が形成されていることを特徴とする半導体記憶
    装置。
  2. (2)半導体基板にMOSトランジスタとキャパシタか
    らなるメモリセルが集積形成され、前記キャパシタは、
    MOSトランジスタが形成された基板上を覆う絶縁膜に
    開けられたコンタクト孔を通してMOSトランジスタの
    ソースまたはドレイン拡散層と接触する下部電極を持つ
    積層型キャパシタとした半導体記憶装置において、前記
    積層型キャパシタは、下部電極がパターン形成された後
    その表面に多結晶シリコン膜が薄く堆積形成され、その
    表面にキャパシタ絶縁膜を介して上部電極が積層されて
    構成されていることを特徴とする半導体記憶装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02208960A (ja) * 1989-02-08 1990-08-20 Nec Corp 半導体装置の製造方法
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