JPH01298758A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH01298758A
JPH01298758A JP63128395A JP12839588A JPH01298758A JP H01298758 A JPH01298758 A JP H01298758A JP 63128395 A JP63128395 A JP 63128395A JP 12839588 A JP12839588 A JP 12839588A JP H01298758 A JPH01298758 A JP H01298758A
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JP
Japan
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film
electrode
insulating film
layer
conductive layer
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JP63128395A
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English (en)
Inventor
Hiroko Kaneko
兼子 宏子
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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

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】 「産業上の利用分野] 本発明は、半導体製造技術に関するもので、例えば、高
集積MOSトランジスタに適用して有効な技術に関する
ものである。
[従来の技術] 」二層、下層の電極が多結晶シリコンで構成されている
容量部にはSTCセル(スタックド・キャパシタセル)
があり、そSTCセルについては、例えば、ジャパニー
ズジャーナルオブアプライドフィジックス、18(19
79年)第35頁〜第42頁(J、J、App 1.P
hy s、、Vo 1゜18 (1979)pp35−
42)に記叙されている。
このSTCセルの一例の概要を説明すれば、STCセル
では、多結晶シリコンからなる容量部下摺電極上に化学
的気相成長法(CVD法)によりSi、N4膜を形成し
、さらにSi□N4膜を熱酸化して容量部組縁膜として
S 10□/Si3N4の2層膜を形成し、その上に多
結晶シリコンからなる容量部」二層電極を形成する。
[発明が解決しようとする課a] このようなSTCセルにおいては、容置下層電極と容量
上M電極との間の絶紳股の厚さを10r1m以下に抑え
ることが必要であるが、前記のような製造方法にあって
は、Si、N4膜を化学的気相成長法を用い700℃以
上の温度領域で形成しているため、多結晶シリコンから
なる容量下層電極が容易に酸化されて50Å以上の厚い
自然酸化膜が形成されてしまう。
また、仮りにSi、N4膜の形成の際に自然酸化膜が形
成されないとしても、Si3N4膜の厚さは均一でない
ところから、その後のSi3N4膜を熱酸化させる際に
Si3N4膜ばかりでなく下地の容量下層電極までが酸
化され易い。
その結果、容量下N電極と容量上MMl極との間に形成
される絶縁膜の厚さが大きくなり、その結果、STCセ
ルの容量の低下を招いていた。
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、多結晶シリ
コン電極上の自然酸化膜の形成を抑え、11!!縁膜の
薄膜化を実現することを目的としている。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴につ
いては1本明細書の記述および添附図面から明らかにな
るであろう。
[課題を解決するための手段] 水頭において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
即ち、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、容
量下層電極上にスパッタリング法によって導電層を形成
し、その後、前記導電層の上に前記絶縁層および容量上
層電極を形成することによってスタックド・セルを形成
するようにしたものである。
[作用コ 上記した手段によれば、比較的低温で成膜可能なスパッ
タリング法によって容量下1m極上に導電層を形成した
ので、容量下層電極に形成される自然酸化膜の厚さを低
減できるばかりか、その薄い自然酸化膜を挾んで容量下
層電極と導電層とが位置することになり、自然酸化膜中
の電流がトンネル電流として流れるようになる。つまり
、スパッタリング法によって形成された導電層の下側に
形成される自然酸化膜は容量値を低下させる絶縁膜とし
て機能しないので、デバイス特性に悪影響を及ぼすこと
はない。
また一方、導電層上にSi、N、膜等の絶縁膜を化学的
気相成長法によって形成しても導電層上には厚い自然酸
化膜は形成されない。
さらに、絶縁膜として、例えば5in2/Si3N4の
2M膜をSi、N4膜とこれを熱酸化したSiO2とに
よって構成する場合、熱酸化処理の際に導電層がストッ
パとして機能するのでSi、N4膜の下地の容量下層電
極まで酸化が進まない。
その結果、容量下層電極と容量上層電極との間に形成さ
れる絶縁膜の厚さを従来に比べて実質的に薄くできるこ
とになる。
[実施例] 以下、本発明に係る半導体装置の実施例を図面に基づい
て説明する。
第1図には本発明の実施例によって製造されたMISF
ETを備えたICの一部が示されている。
本実施例の製造方法は、先ず第2図に示すようにP−型
単結晶シリコンからなる半導体基板1の所定の表面にフ
ィールド酸化膜2およびP+型チャネルストッパ領域3
を形成する。
ここで、フィールド絶縁膜2は、それが設けられる領域
以外の半導体基板1の上面をCVD技術によって得られ
るSi、N4膜等の耐熱酸化マスクで覆った後に、半導
体基板1の上面を酸化することにより形成する。一方、
チャネルストッパ領域3は、フィールド酸化膜2を形成
する前に、予め半導体基板1の表面に例えばイオン打込
みによってP“型不純物を導入しておき、この不純物を
フィールド酸化膜形成のための熱酸化工程中に拡散して
形成する。なお、イオン打込みの際のマスクはフィール
ド酸化膜2を形成する際の耐熱酸化マスクと、これを形
成するときのフォトレジストマスクとを用いる。
次に、半導体基板1上のフィールド絶縁膜2の間の表面
を酸化してゲート絶縁膜4を形成し、その後、多結晶シ
リコン層5を形成するために、例えばCVD技術によっ
て多結晶シリコンを半導体基板1上の全面に形成し、低
抵抗化のためにリン処理を行なう。次に、シリコン酸化
膜層を形成するだめに、例えばCVD技術によりシリコ
ン酸化膜を前記多結晶シリコンの全面に形成する。そし
て、このシリコン酸化膜と、多結晶シリコンの不要な部
分を選択的にエツチングして多結晶シリコン層5とシリ
コン熱酸化膜N6からなるゲート電極を形成する。
次に、半導体基板1の表面にN型不純物として例えばリ
ンをイオン打込みによって導入する。そして、半4体基
板】−をアニールすることによって半導体基板1の表面
に導入したN型不純物を拡散してN−型半導体領域8a
を形成する。このN型不純物はMISFETのN−型の
ソース領域およびドレイン領域を形成するだめのもので
ある。
次に、多結晶シリコン5とシリコン酸化膜6の側面に側
壁絶縁膜7を形成するために半導体基板4上の全面に例
えばCVD技術によってシリコン酸化膜を形成する。次
に、シリコン酸化膜をその上面から除去することによっ
てサイドウオール7を形成する。
次に、容量部下層電極9を形成するために、半導体基板
〕−の全面に多結晶シリコンを形成した後、多結晶シリ
コンを例えばリン処理、あるいはリンか砒素のイオン打
込みによって低抵抗化を行なう。
次に、多結晶シリコンの不要部分を選択的にエツチング
して容量部下層電極9を形成する。
次に、導電層10を形成するために7例えば、スパッタ
リング技術もしくはスパッタエツチング技術により導電
膜を半導体基板1の全面に形成し、不要な部分を選択的
にエツチングして導電層10を形成する。前記導電膜と
しては例えば窒化チタンや酸化チタンなどの950℃の
熱処理にも附え得る膜を用いる。次に、容量部絶縁膜1
−1を形成するために、半導体基板1上の全面に絶縁膜
を形成する。前記絶縁膜としては、例えばCVD技術に
よって得られるSi3N4膜か、Si、N、、膜とこの
Si3N、膜を熱酸化して得られるS i 02膜との
2M膜でも良い。次に、容量部上層′電極12を形成す
るために、半導体基板1」−の全面に多結晶シリコンを
形成する。次に、多結晶シリコンを例えばリン処理ある
いはリンか砒素のイオン打込みにより低抵抗化を行なう
。次に、多結晶シリコン絶縁膜の不要な部分を選択的に
エツチングして、第1図に示すように、容量熱絶縁膜1
1.容量部上層電極12を形成する。
なお、MISFETのN+型のソース領域となるN+型
半導体領域8bは半導体基板1をアニールすることによ
り、容量部下層電極9に導入したN型不純物を拡散して
形成する。
次に、例えばCVD技術によって得られるフォスフオシ
リグ−1−ガラスを用いて、半導体基板1上の全面に絶
縁膜13を形成する。そして、半導体領域8a上の絶縁
膜13を選択的に除去して、接続孔14を形成する。
次に、絶縁膜】3をマスクにして、イオン打込みによっ
てN型不純物、例えばリンまたは砒素を半導体基板1の
表面に導入する8そして、半導体基板1を熱処理するこ
とによって、半導体基板1の表面部に導入したい型不純
物を拡散してN+型半導体領域15を形成する。半導体
領域15はMISFETのドレイン領域として用いられ
るものである。
次に、4電層16を形成するために、半導体基板1上の
全面にアルミニウム層を形成する。このアルミニウム層
は例えば蒸着技術によって形成する。そして、アルミニ
ウム層の不要な部分をドライエツチング技術によって選
択的に除去して導電層16を形成する。
上記実施例によれば以下のような効果を得ることができ
る。
即ち、200℃程度の温度で成膜可能なスパッタリング
法によって容量下/!電極上に導電層を形成するので、
容量下層電極9に形成される自然酸化膜の厚さを低減で
きるばかりか、その薄い自然酸化膜を挾んで容量下層電
極9と導電層10とが位置することになり、自然酸化膜
を流れる電流がトンネル電流として流れるようになる。
つまり、スパッタリング法によって形成された導電M 
10の下側に形成さ扛る自然酸化膜は容に値を低下させ
る絶縁膜として機能しないので、デバイス特性に悪影響
を及ぼすことはない。
また一方、導電110上に化学的気相成長法によって絶
縁膜を形成しても導電M2O上には厚い自然酸化膜は形
成されない。
さらに、絶縁膜として、例えば5in2/Si。
N4の2層膜をSi、N4膜とこれを熱酸化したSiO
2とによって構成する場合、熱酸化処理の際に導電層1
0がストッパとして機能するので、Si、N4膜の下地
の容量下層電極9まで酸化が進まない。
その結果、容量下層電極9と容量上層電極12との間に
形成される絶縁膜の厚さを実質的に薄くできることにな
る。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を通説しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
例えば、本発明は、MISFETを偏え”fc I C
ばかりでなく、バイポーラトランジスタを備えたICや
容量部を有するIC一般に利用できる。
また、導電層10の下側の自然酸化膜をさらに低減する
ため、スパッタエツチング技術を用いて容量部下yIJ
9の自然酸化膜を除去しつつ、もしくは除去した後導電
膜を成膜するようにしても良い。
[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
即ち、本発明によれば、比較的低温で成膜可能なスパッ
タリング法によって容量下層電極上に導電層を形成した
ので、容量下層電極に形成される自然酸化膜の厚さを低
減できるばかりか、その薄い自然酸化膜を挾んで容量下
層電極と導電層とが位置することになり、自然酸化膜を
流れる電流がトンネル電流として流れるようになる。つ
まり、スパッタリング法によって形成された導電層の下
側に形成される自然做化膜は容量値を低下させる絶縁膜
として機能しないので、デバイス特性に悪影響を及ぼす
ことはない。
また一方1例えば化学的気相成長法によって導電層上に
絶縁膜を形成しても導電層上には厚い自然酸化膜は形成
されない。
さらに、絶縁膜として、例えばS i Ox/ S l
 aN4の2層膜をSi、N、膜とこれを熱酸化したS
i、04とによって構成する場合、熱酸化処理の際に導
電層がストッパとして機能するので、Si。
N4膜の下地の容量下層電極まで酸化が進まない。
その結果、容量下層電極と容量上層電極との間に形成さ
れる絶縁膜の厚さを実質的に薄くできることになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例に
よって得られたスタックド・セルの縦断面図、第2図は
本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例の途中工程
図である。 1・・・・半導体基板、9・・・・容量部下M電極、1
0・・・・導電層、11・・・・容量部組縁膜、12・
・・・容量下層電極。 第  1  図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、容量下層電極上に絶縁層を形成し、その上に容量上
    層電極を形成するにあたり、前記容量下層電極上にスパ
    ッタリング法によって導電層を形成し、その後、前記導
    電層の上に前記絶縁層および容量上層電極を形成するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。 2、前記容量部下層電極および前記容量部上層電極は多
    結晶シリコンで構成されていることを特徴とする請求項
    1記載の半導体装置の製造方法。 3、前記導電層は窒化チタンまたは酸化チタンによって
    構成されていることを特徴とする請求項1または請求項
    2記載の半導体装置の製造方法。
JP63128395A 1988-05-27 1988-05-27 半導体装置の製造方法 Pending JPH01298758A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5242852A (en) * 1990-08-03 1993-09-07 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Method for manufacturing a semiconductor memory device
US5250456A (en) * 1991-09-13 1993-10-05 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Method of forming an integrated circuit capacitor dielectric and a capacitor formed thereby
US5378645A (en) * 1992-05-21 1995-01-03 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of making a semiconductor device with a capacitor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5242852A (en) * 1990-08-03 1993-09-07 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Method for manufacturing a semiconductor memory device
US5250456A (en) * 1991-09-13 1993-10-05 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Method of forming an integrated circuit capacitor dielectric and a capacitor formed thereby
US5378645A (en) * 1992-05-21 1995-01-03 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of making a semiconductor device with a capacitor

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