JPH0266967A - Cell structure of dynamic random-access memory - Google Patents

Cell structure of dynamic random-access memory

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JPH0266967A
JPH0266967A JP63218726A JP21872688A JPH0266967A JP H0266967 A JPH0266967 A JP H0266967A JP 63218726 A JP63218726 A JP 63218726A JP 21872688 A JP21872688 A JP 21872688A JP H0266967 A JPH0266967 A JP H0266967A
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JP
Japan
Prior art keywords
polysilicon
capacitor
single crystal
oxide film
insulating film
Prior art date
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Pending
Application number
JP63218726A
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Japanese (ja)
Inventor
Isao Furuta
古田 勲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH0266967A publication Critical patent/JPH0266967A/en
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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

PURPOSE:To obtain an insulating oxide film having excellent quality and to improve reliability by transforming polysilicon into a single crystal by laser annealing or lamp annealing before a capacitor insulating film is formed. CONSTITUTION:Second polysilicon 9 is deposited on a CVD oxide film 7. Thereafter, patterning for a desired storage node is performed for the second polysilicon 9. Then laser annealing or lamp annealing is performed in order to transform the second polysilicon 9 into a single crystal. At this time, in the second polysilicon 9, the single crystal starts growing from the interface between the second polysilicon 9 and a silicon substrate 1 in the same axial direction of the silicon substrate 1. The entire second polysilicon 9 is transformed into the single crystal, and a single crystal storage node 12 is obtained. Thereafter, the single crystal storage node 12 undergoes thermal oxidation for forming a capacitor insulating film 10. Third polysilicon 11 which is to become another electrode of a capacitor is deposited.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はダイナミックランダムアクセスメモリ(以下
、DRAMと称する)のセル構造に関し、特に、ポリシ
リコンがコンデンサの一方の導体化した電極となり、そ
の上にキャパシタの絶縁膜が形成され、さらにその上に
コンデンサの他方の導体化した電極となるポリシリコン
を有するようなりRAMのセル構造に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a cell structure of a dynamic random access memory (hereinafter referred to as DRAM), and in particular, polysilicon serves as one conductive electrode of a capacitor, and The present invention relates to a RAM cell structure in which an insulating film of a capacitor is formed on the insulating film, and polysilicon is further formed thereon to serve as the other conductive electrode of the capacitor.

[従来の技術] 近年、半導体集積回路は高集結化され、中でもDRAM
は大容量化とともに微細化され先んじて進んでいる。D
RAMにとって、微細化に伴って問題となるのがセル容
量の減少である。このセル容量の減少は、DRAMの回
路のセンスマージンを小さくするばかりでなく、放射線
であるα線が当たるとメモリの情報が破壊される(これ
をソフトエラーと称する)という重大な問題を引き起こ
す。
[Prior art] In recent years, semiconductor integrated circuits have become highly integrated, and in particular, DRAM
is progressing ahead of the pack by increasing capacity and miniaturizing it. D
For RAM, a problem associated with miniaturization is a decrease in cell capacity. This reduction in cell capacity not only reduces the sense margin of the DRAM circuit, but also causes a serious problem in that information in the memory is destroyed when it is hit by alpha rays (this is called a soft error).

このため、従来からDRAMのセルの構成要素であるコ
ンデンサ容量の増大に対して、様々な工夫がなされてき
た。その中に、セル積上げ方式のスタックドセルという
ものがある。
For this reason, various efforts have been made to increase the capacitance of capacitors, which are the constituent elements of DRAM cells. Among them, there is a cell stacking type stacked cell.

以下、第3A図ないし第3G図および第4図を参照して
、従来のスタックドセルの一例について説明する。まず
、第3A図に示すように、P型のシリコン基板1にLO
COS法によりフィールド酸化膜2が熱酸化され、さら
にフィールド酸化膜2の6f1域を除いてゲート酸化膜
3が形成される。
An example of a conventional stacked cell will be described below with reference to FIGS. 3A to 3G and FIG. 4. First, as shown in FIG. 3A, LO is placed on a P-type silicon substrate 1.
Field oxide film 2 is thermally oxidized by the COS method, and gate oxide film 3 is further formed except for the 6f1 area of field oxide film 2.

フィールド酸化膜2とゲート酸化膜3の上には、ゲート
電極となる第1ポリシリコン4が堆積され、ゲート電極
のバターニングが施され、第3B図に示すように、第1
ポリシリコン4をマスクにして、ゲート酸化膜3がエツ
チングされる。
A first polysilicon 4, which will become a gate electrode, is deposited on the field oxide film 2 and the gate oxide film 3, and the gate electrode is patterned, as shown in FIG. 3B.
Gate oxide film 3 is etched using polysilicon 4 as a mask.

シリコン基板1上の第1ポリシリコン4からなるゲー)
[極の両側には、第3C図に示すように、イオン注入に
より、ソース・ドレイン5が形成される。さらに、iB
D図に示すように、全体に熱酸化膜6が形成され、その
上にCVD酸化膜7が堆積される。
A game consisting of a first polysilicon 4 on a silicon substrate 1)
[As shown in FIG. 3C, source/drain 5 is formed on both sides of the pole by ion implantation. Furthermore, iB
As shown in Figure D, a thermal oxide film 6 is formed over the entire surface, and a CVD oxide film 7 is deposited thereon.

次に、第3E図に示すように、写真製版と酸化膜ドライ
エツチングにより埋込コンタクト8が開孔され、その上
にストレージノード電極となる第2ポリシリコン9が堆
積される。次に、第3F図に示すように、ストレージノ
ードをμm(定するために、第2ポリンリコン9かエツ
チングされる。さらに、第3G図に示すように、第2ポ
リンリコン9を熱酸化することにより、キャパシタ絶縁
膜10が形成され、その上にセルプレートとなる第3ポ
リシリコン11が堆積される。このようにして、スタッ
クドセルが製作される。
Next, as shown in FIG. 3E, a buried contact 8 is opened by photolithography and oxide film dry etching, and a second polysilicon 9, which will become a storage node electrode, is deposited thereon. Next, as shown in FIG. 3F, the second polycondensate 9 is etched to define the storage node by μm.Furthermore, as shown in FIG. 3G, the second polycondensate 9 is thermally oxidized. , a capacitor insulating film 10 is formed, and a third polysilicon 11 serving as a cell plate is deposited thereon.In this way, a stacked cell is manufactured.

[発明が解決しようとする課題] ところで、1トランジスタ、1キヤパシタ型のDRAM
のセルにおけるキャパシタの構成は、股には接合容量と
絶縁酸化膜よりなる平行平板型のコンデンサであるが、
スタックドセルの場合には、第2ポリシリコン9とキャ
パシタ絶縁膜10と第3ポリシリコン11より構成され
るコンデンサと、第2ポリシリコンつとシリコン基板1
とが接続されているソース・ドレイン領域5側の接合容
量がキャパシタとなる。
[Problem to be solved by the invention] By the way, a one-transistor, one-capacitor type DRAM
The configuration of the capacitor in the cell is a parallel plate type capacitor consisting of a junction capacitor and an insulating oxide film at the crotch.
In the case of a stacked cell, a capacitor composed of a second polysilicon 9, a capacitor insulating film 10, a third polysilicon 11, a second polysilicon layer and a silicon substrate 1
The junction capacitance on the source/drain region 5 side where these are connected becomes a capacitor.

このようなスタックドセルの構成で特に問題となるのは
、先程述べた第2ポリシリコン9を酸化することによっ
てキャパシタ絶縁膜10を作ることである。従来の平行
平板型コンデンサでは、シリコン基板を熱酸化により作
っていたので、100人程人程非常に薄い酸化膜でも良
質の膜が得られている。しかしながら、スタックドセル
の場合は、セル面積が小さ(て済む代わりに、ポリシリ
コンを酸化するため、信頼性上問題となる。その様子を
示したのが第4図である。
A particular problem in such a stacked cell configuration is that the capacitor insulating film 10 is formed by oxidizing the second polysilicon 9 mentioned above. In conventional parallel plate capacitors, the silicon substrate is made by thermal oxidation, so a high quality film can be obtained even with a very thin oxide film of about 100 layers. However, in the case of stacked cells, although the cell area is small, the polysilicon is oxidized, which poses a reliability problem. FIG. 4 shows this situation.

第4図は第2ポリシリコンとキャパシタ絶縁膜と第3ポ
リシリコンを拡大して示した図である。
FIG. 4 is an enlarged view of the second polysilicon, the capacitor insulating film, and the third polysilicon.

第4図において、第2ポリシリ□コン9を微視的に見る
と、ポリシリコンはグレインに分かれ、また表面には凹
凸が存在する。普通、ポリシリコンは600℃程度でC
VD法により堆積され、その後の熱酸化は900℃以上
で行なわれるので、ポリシリコンのグレインが大きく成
長し、第4図に示すようになる。この凹凸を持ったポリ
シリコンを酸化すれば、その凹凸がそのまま維持され、
さらにその上にセルプレートとなる第3ポリシリコン1
1が堆積される。
In FIG. 4, when the second polysilicon 9 is viewed microscopically, the polysilicon is divided into grains and there are irregularities on the surface. Normally, polysilicon becomes C at around 600℃.
Since the polysilicon is deposited by the VD method and the subsequent thermal oxidation is performed at 900° C. or higher, the polysilicon grains grow to a large size as shown in FIG. If polysilicon with this unevenness is oxidized, the unevenness will be maintained as it is.
Further on top of that is a third polysilicon 1 which will become a cell plate.
1 is deposited.

第4図に示したような構造の酸化膜は、電界集中が起き
、高温バイアスのストレス試験において、絶縁破壊を起
こしやすいという問題点があった。
An oxide film having the structure shown in FIG. 4 has a problem in that electric field concentration occurs and dielectric breakdown is likely to occur in a high temperature bias stress test.

それゆえに、この発明の主たる目的は、良質なキャパシ
タ絶縁膜を得ることのできるようなりRAMのセル構造
を提供することである。
Therefore, the main object of the present invention is to provide a RAM cell structure that allows a high quality capacitor insulating film to be obtained.

[課題を解決するための手段] この発明はシリコン基板と逆導電型式の領域をHし、そ
の領域に接続されるポリシリコンがコンデンサの一方の
導体化した電極となり、その上にキャパシタの絶縁膜が
形成され、さらにその上にコンデンサの他方の導体化し
た電極となるポリシリコンを有するDRAMであって、
下層のポリシリコンを単結晶した後に、熱シリコン酸化
膜を形成したコンデンサを備えて構成される。
[Means for Solving the Problems] This invention provides a silicon substrate and a region of opposite conductivity type, a polysilicon connected to the region becomes one conductive electrode of the capacitor, and an insulating film of the capacitor is formed on the polysilicon. is formed, and further has polysilicon serving as the other conductive electrode of the capacitor,
It is constructed with a capacitor in which a thermal silicon oxide film is formed after the lower layer polysilicon is made into a single crystal.

[作用] この発明に係るDRAMのセル構造は、キャパシタ絶縁
膜を形成する前に、ポリシリコンをたとえばレーザアニ
ールまたはランプアニールにより(11結晶化すること
により、良質な絶縁酸化膜を得ることができる。
[Function] In the DRAM cell structure according to the present invention, a high-quality insulating oxide film can be obtained by crystallizing polysilicon by, for example, laser annealing or lamp annealing (11) before forming a capacitor insulating film. .

[発明の実施例] 第1A図ないし第1H図はこの発明の一実施例の製造方
法を説明するための図である。第1A図ないし第1H図
のうち、第1A図ないし第1E図に係る工程は前述の第
3A図ないし第3E図で説明した工程と同じであるため
、その詳細な説明は省略する。
[Embodiment of the Invention] FIGS. 1A to 1H are diagrams for explaining a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. Of FIGS. 1A to 1H, the steps shown in FIGS. 1A to 1E are the same as the steps described in FIGS. 3A to 3E, so detailed explanation thereof will be omitted.

この発明の特徴は第1F図ないし第1H図に示されてい
る。すなわち、第1E図に示すように、CVD酸化膜7
の上に第2ポリシリコン9が堆積された後、第1F図に
示すように、第2ポリシリコン9に対して、所望のスト
レージノードのパタニングが行なわれる。そして、第1
G図に示すように、第2ポリシリコン9を単結晶化させ
るために、レーザアニールあるいはランプアニールが行
なわれる。このとき、第2ポリシリコン9はシリコン基
板1と同一の軸方向に、第2ポリシリコン9とシリコン
基板1との界面から単結晶が成長し始め、やがてすべて
の第2ポリシリコン9か111結晶化し、+1を結晶ス
トレージノード12となる。
Features of the invention are illustrated in FIGS. 1F-1H. That is, as shown in FIG. 1E, the CVD oxide film 7
After the second polysilicon 9 is deposited thereon, the second polysilicon 9 is patterned into a desired storage node, as shown in FIG. 1F. And the first
As shown in Figure G, laser annealing or lamp annealing is performed to make the second polysilicon 9 into a single crystal. At this time, a single crystal of the second polysilicon 9 begins to grow from the interface between the second polysilicon 9 and the silicon substrate 1 in the same axial direction as the silicon substrate 1, and soon all the second polysilicon 9 or 111 crystals are grown. +1 becomes the crystal storage node 12.

その後、第1H図に示すように、キャパシタ絶縁膜10
を形成するために、単結晶ストレージノード12が熱酸
化され、コンデンサのもう一方の7は極となる第3ポリ
シリコン11が堆積される。
Thereafter, as shown in FIG. 1H, the capacitor insulating film 10
To form a single crystal storage node 12, the single crystal storage node 12 is thermally oxidized and a third polysilicon 11, which becomes the pole of the other capacitor 7, is deposited.

上述のごとくして、第2ポリシリコン9を単結晶化する
ことにより、第2図に示すように、単結晶されたストレ
ージノード12の平面は微視的に見ても非常に・1尺坦
となるので、後に続くキャパシタ絶縁膜10も非常に平
坦にできる。このため、局所的な電界集中を抑えること
ができ、信頼性の高い膜形成が可能となる。
By monocrystallizing the second polysilicon 9 as described above, the plane of the single-crystal storage node 12 becomes extremely flat, even when viewed microscopically, as shown in FIG. Therefore, the subsequent capacitor insulating film 10 can also be made very flat. Therefore, local electric field concentration can be suppressed, and highly reliable film formation can be achieved.

なお、上述の実施例では、キャパシタ絶縁膜10は第2
ポリシリコン9を単結晶化したものを熱シリコン酸化膜
のみで形成したが、さらに信頼性を向上させるために、
熱シリコン窒化膜を堆積するようにしてもよい。
Note that in the above embodiment, the capacitor insulating film 10 is
A single crystal polysilicon 9 was formed using only a thermal silicon oxide film, but in order to further improve reliability,
A thermal silicon nitride film may also be deposited.

[発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、キャパシタ絶縁膜を
形成する前に、ポリンリコンをレーザアニールまたはラ
ンプアニールなどにより単結晶化するようにしたので、
良質な絶縁酸化膜を得ることができ、信頼性を向上でき
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, polyrecon is made into a single crystal by laser annealing or lamp annealing before forming the capacitor insulating film.
A high quality insulating oxide film can be obtained and reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1A図ないし第1H図はこの発明の一実施例の製造方
法を説明するための図である。第2図は111、結晶ス
トレージノードと第3ポリシリコンとキャパシタ絶縁膜
を拡大して示した断面図である。 第3八図ないし第3G図は従来のDRAMのセルの製造
方法を説明するための図である。第4図は従来の第2ポ
リシリコンとキャパシタ絶縁膜と第3ポリシリコンを拡
大して示す断面図である。 図において、1はシリコン基板、2はフィールド酸化膜
、3はゲート酸化膜、4は第1ポリシリコン、5はソー
ス・ドレイン領域、6は熱シリコン酸化膜、7はCVD
シリコン酸化膜、8は埋込コンタクト領域、9は第2ポ
リシリコン、10はキャパシタ絶縁膜、11は第3ポリ
シリコン、12は単結晶ストレージノードを示す。 第1八刀 第り8圀 第1D回
FIGS. 1A to 1H are diagrams for explaining a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view 111 showing a crystal storage node, a third polysilicon, and a capacitor insulating film. FIGS. 38 to 3G are diagrams for explaining a conventional DRAM cell manufacturing method. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a conventional second polysilicon, a capacitor insulating film, and a third polysilicon. In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is a field oxide film, 3 is a gate oxide film, 4 is a first polysilicon, 5 is a source/drain region, 6 is a thermal silicon oxide film, and 7 is a CVD film.
A silicon oxide film, 8 a buried contact region, 9 a second polysilicon, 10 a capacitor insulating film, 11 a third polysilicon, and 12 a single crystal storage node. 1st Eighth Swords, 8th Country, 1D

Claims (1)

【特許請求の範囲】  シリコン基板とは逆導電型式の領域を有し、該領域に
接続されるポリシリコンがコンデンサの一方の導体化し
た電極となり、その上にキャパシタの絶縁膜が形成され
、さらにその上にコンデンサの他方の導体化した電極と
なるポリシリコンを有するダイナミックランダムアクセ
スメモリにおいて、 前記下層のポリシリコンを単結晶した後に、熱シリコン
酸化膜を形成したコンデンサを含むことを特徴とする、
ダイナミックランダムアクセスメモリのセル構造。
[Claims] The polysilicon substrate has a conductivity type region opposite to that of the silicon substrate, and the polysilicon connected to the region becomes one conductive electrode of the capacitor, and an insulating film of the capacitor is formed thereon. A dynamic random access memory having polysilicon thereon which serves as the other conductive electrode of the capacitor, characterized in that it includes a capacitor on which a thermal silicon oxide film is formed after the lower layer polysilicon is single crystallized.
Cell structure of dynamic random access memory.
JP63218726A 1988-08-31 1988-08-31 Cell structure of dynamic random-access memory Pending JPH0266967A (en)

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US5282162A (en) * 1990-05-24 1994-01-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device having capacitor of thin film transistor structure
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