JPH04252067A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
- Publication number
- JPH04252067A JPH04252067A JP3001642A JP164291A JPH04252067A JP H04252067 A JPH04252067 A JP H04252067A JP 3001642 A JP3001642 A JP 3001642A JP 164291 A JP164291 A JP 164291A JP H04252067 A JPH04252067 A JP H04252067A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- film
- capacitive element
- memory cell
- information storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 71
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 41
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 107
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 20
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 17
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000005260 alpha ray Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 6
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 229910020968 MoSi2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特に、容量素子を有する半導体集積回路装置に適
用して有効な技術に関するものである。
関し、特に、容量素子を有する半導体集積回路装置に適
用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】DRAM(Dynamic Rando
m Access Memory)のメモリセルはメモ
リセル選択用MOSFETと情報蓄積用容量素子との直
列回路で構成される。メモリセルは、相補性データ線と
ワード線との交差部毎に配置され、1[bit ]の情
報を保持できる。
m Access Memory)のメモリセルはメモ
リセル選択用MOSFETと情報蓄積用容量素子との直
列回路で構成される。メモリセルは、相補性データ線と
ワード線との交差部毎に配置され、1[bit ]の情
報を保持できる。
【0003】前記メモリセルのメモリセル選択用MOS
FETは、一方の半導体領域が相補性データ線に電気的
に接続され、ゲート電極がワード線に電気的に接続され
る。メモリセル選択用MOSFETの他方の半導体領域
は前記情報蓄積用容量素子の一方の電極に電気的に接続
される。
FETは、一方の半導体領域が相補性データ線に電気的
に接続され、ゲート電極がワード線に電気的に接続され
る。メモリセル選択用MOSFETの他方の半導体領域
は前記情報蓄積用容量素子の一方の電極に電気的に接続
される。
【0004】前記情報蓄積用容量素子は、基板上に一方
の電極、誘電体膜、他方の電極の夫々が順次積層され、
STC構造(スタックド構造)で構成される。STC構
造を採用する情報蓄積用容量素子は、溝型の情報蓄積用
容量素子に比べて電荷蓄積量のばらつきが少なく、又一
方の電極の側壁を利用し電荷蓄積量を増加できるので、
集積度を向上する点において有利である。前記情報蓄積
用容量素子の一方の電極、他方の電極の夫々は、DRA
Mの製造プロセスの前段から中段までの間つまり高温熱
処理が施される製造プロセス中において形成され、一般
的に高温耐性に優れた多結晶珪素膜で形成される。この
結果、一方の電極、他方の電極の夫々は多結晶珪素膜で
形成され、この多結晶珪素膜には導電性を確保する不純
物が導入される。
の電極、誘電体膜、他方の電極の夫々が順次積層され、
STC構造(スタックド構造)で構成される。STC構
造を採用する情報蓄積用容量素子は、溝型の情報蓄積用
容量素子に比べて電荷蓄積量のばらつきが少なく、又一
方の電極の側壁を利用し電荷蓄積量を増加できるので、
集積度を向上する点において有利である。前記情報蓄積
用容量素子の一方の電極、他方の電極の夫々は、DRA
Mの製造プロセスの前段から中段までの間つまり高温熱
処理が施される製造プロセス中において形成され、一般
的に高温耐性に優れた多結晶珪素膜で形成される。この
結果、一方の電極、他方の電極の夫々は多結晶珪素膜で
形成され、この多結晶珪素膜には導電性を確保する不純
物が導入される。
【0005】前記情報蓄積用容量素子の一方の電極はメ
モリセル選択用MOSFETを通した相補性データ線の
電位が印加され、メモリセルは情報1又は情報0が記憶
される。相補性データ線に印加される電位としては例え
ば低電位側が0[V]、高電位側が5[V]である。
モリセル選択用MOSFETを通した相補性データ線の
電位が印加され、メモリセルは情報1又は情報0が記憶
される。相補性データ線に印加される電位としては例え
ば低電位側が0[V]、高電位側が5[V]である。
【0006】情報蓄積用容量素子は所謂2分の1Vcc
方式が採用され、他方の電極には前記低電位と高電位と
の間の2分の1である 2.5[V]の固定電位が印加
される。この種の方式は、情報蓄積用容量素子の一方の
電極に低電位、高電位のいずれの電位が印加された場合
においても、一方の電極と他方の電極との間に加わる電
圧を約 2.5[V]と小さくできるので、誘電体膜の
絶縁破壊を防止できる。つまり、情報蓄積用容量素子は
、前記絶縁破壊を防止できる分、誘電体膜の膜厚を薄膜
化できるので、電荷蓄積量を増加できる。
方式が採用され、他方の電極には前記低電位と高電位と
の間の2分の1である 2.5[V]の固定電位が印加
される。この種の方式は、情報蓄積用容量素子の一方の
電極に低電位、高電位のいずれの電位が印加された場合
においても、一方の電極と他方の電極との間に加わる電
圧を約 2.5[V]と小さくできるので、誘電体膜の
絶縁破壊を防止できる。つまり、情報蓄積用容量素子は
、前記絶縁破壊を防止できる分、誘電体膜の膜厚を薄膜
化できるので、電荷蓄積量を増加できる。
【0007】なお、STC構造を採用する情報蓄積用容
量素子でメモリセルが構成されるDRAMについては、
例えば特願平1−65848号に記載される。
量素子でメモリセルが構成されるDRAMについては、
例えば特願平1−65848号に記載される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記DR
AMにおいて、STC構造を採用する情報蓄積用容量素
子の電荷蓄積量の電圧依存性について検討した結果、以
下の問題点を見出した。
AMにおいて、STC構造を採用する情報蓄積用容量素
子の電荷蓄積量の電圧依存性について検討した結果、以
下の問題点を見出した。
【0009】前記情報蓄積用容量素子の一方の電極、他
方の電極のいずれもが多結晶珪素膜つまり半導体材料で
形成される。この多結晶珪素膜は導体に近づける目的で
飽和領域若しくはその近傍まで高濃度に不純物が導入さ
れるが、金属と同様な完全な導体には形成できない。つ
まり、情報蓄積用容量素子の一方の電極と他方の電極と
の間に電位差が発生した場合、誘電体膜といずれかの電
極との界面からこの電極内に伸びる空乏層が発生する。 n型不純物を導入した多結晶珪素膜の場合、空乏層は正
電位が印加される電極内に発生する。このため、空乏層
の伸びに相当する分、誘電体膜の膜厚が実効的に厚くな
るので、情報蓄積用容量素子の電荷蓄積量が低下する。 この電荷蓄積量の低下は、メモリセルのα線ソフトエラ
ー耐圧の低下を招く。また、このα線ソフトエラー耐圧
の低下を防ぐためには、情報蓄積用容量素子の面積を大
きくする必要があり、DRAMの集積度の低下を招く。
方の電極のいずれもが多結晶珪素膜つまり半導体材料で
形成される。この多結晶珪素膜は導体に近づける目的で
飽和領域若しくはその近傍まで高濃度に不純物が導入さ
れるが、金属と同様な完全な導体には形成できない。つ
まり、情報蓄積用容量素子の一方の電極と他方の電極と
の間に電位差が発生した場合、誘電体膜といずれかの電
極との界面からこの電極内に伸びる空乏層が発生する。 n型不純物を導入した多結晶珪素膜の場合、空乏層は正
電位が印加される電極内に発生する。このため、空乏層
の伸びに相当する分、誘電体膜の膜厚が実効的に厚くな
るので、情報蓄積用容量素子の電荷蓄積量が低下する。 この電荷蓄積量の低下は、メモリセルのα線ソフトエラ
ー耐圧の低下を招く。また、このα線ソフトエラー耐圧
の低下を防ぐためには、情報蓄積用容量素子の面積を大
きくする必要があり、DRAMの集積度の低下を招く。
【0010】本発明の目的は、容量素子を有する半導体
集積回路装置において、電荷蓄積量を増加することが可
能な技術を提供することにある。
集積回路装置において、電荷蓄積量を増加することが可
能な技術を提供することにある。
【0011】本発明の他の目的は、DRAMを有する半
導体集積回路装置において、α線ソフトエラー耐圧を向
上することが可能な技術を提供することにある。
導体集積回路装置において、α線ソフトエラー耐圧を向
上することが可能な技術を提供することにある。
【0012】本発明の他の目的は、DRAMを有する半
導体集積回路装置において、集積度を向上することが可
能な技術を提供することにある。
導体集積回路装置において、集積度を向上することが可
能な技術を提供することにある。
【0013】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
【0014】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記のとおりである。
【0015】(1)第1電極、誘電体膜、第2電極の夫
々を積み重ねた容量素子を有する半導体集積回路装置に
おいて、前記容量素子の第1電極、第2電極の少なくと
もいずれか一方が半導体で構成され、この半導体で構成
された第1電極又は第2電極と誘電体膜との間に金属膜
若しくは金属珪化膜を構成する。
々を積み重ねた容量素子を有する半導体集積回路装置に
おいて、前記容量素子の第1電極、第2電極の少なくと
もいずれか一方が半導体で構成され、この半導体で構成
された第1電極又は第2電極と誘電体膜との間に金属膜
若しくは金属珪化膜を構成する。
【0016】(2)第1電極、誘電体膜、第2電極の夫
々を積み重ねた情報蓄積用容量素子とメモリセル選択用
MISFETとの直列回路をメモリセルとするDRAM
を有する半導体集積回路装置において、前記メモリセル
の情報蓄積用容量素子の第1電極、第2電極の少なくと
もいずれか一方が半導体で構成され、この半導体で構成
された第1電極又は第2電極と誘電体膜との間に金属膜
若しくは金属珪化膜を構成する。
々を積み重ねた情報蓄積用容量素子とメモリセル選択用
MISFETとの直列回路をメモリセルとするDRAM
を有する半導体集積回路装置において、前記メモリセル
の情報蓄積用容量素子の第1電極、第2電極の少なくと
もいずれか一方が半導体で構成され、この半導体で構成
された第1電極又は第2電極と誘電体膜との間に金属膜
若しくは金属珪化膜を構成する。
【0017】
【作用】上述した手段(1)によれば、前記容量素子の
誘電体膜と第1電極又は第2電極(半導体)との界面か
ら前記電極側に形成される空乏層をなくし、第1電極と
第2電極との間の距離を誘電体膜自体の膜厚に相当する
程度に実効的に短くできるので、容量素子の電荷蓄積量
を増加できる。
誘電体膜と第1電極又は第2電極(半導体)との界面か
ら前記電極側に形成される空乏層をなくし、第1電極と
第2電極との間の距離を誘電体膜自体の膜厚に相当する
程度に実効的に短くできるので、容量素子の電荷蓄積量
を増加できる。
【0018】上述した手段(2)によれば、前記手段(
1)の作用効果に基づき、前記DRAMのメモリセルの
情報蓄積用容量素子の電荷蓄積量を増加できるので、α
線ソフトエラー耐圧を向上できる。また、このα線ソフ
トエラー耐圧を向上できるので、メモリセルの占有面積
を縮小し、DRAMの集積度を向上できる。
1)の作用効果に基づき、前記DRAMのメモリセルの
情報蓄積用容量素子の電荷蓄積量を増加できるので、α
線ソフトエラー耐圧を向上できる。また、このα線ソフ
トエラー耐圧を向上できるので、メモリセルの占有面積
を縮小し、DRAMの集積度を向上できる。
【0019】以下、本発明の構成について、一実施例と
ともに説明する。
ともに説明する。
【0020】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
【0021】
【実施例】(実 施 例 1)本発明の実施例1である
半導体集積回路装置に搭載されたDRAMのメモリセル
の構成を図1(要部断面図)で示す。
半導体集積回路装置に搭載されたDRAMのメモリセル
の構成を図1(要部断面図)で示す。
【0022】図1に示すように、DRAMは単結晶珪素
からなる低濃度のp−型半導体基板1を主体に構成され
る。DRAMのメモリセルアレイの領域において、p型
半導体基板1の主面部には低濃度のp− 型ウエル領域
2が構成される。図示しないが、DRAMのメモリセル
を制御するデコーダ回路、センスアンプ回路、アドレス
バッファ回路、クロック系回路等の周辺回路は相補型M
ISFETで構成される。この周辺回路の領域は低濃度
のp− 型ウエル領域、n− 型ウエル領域の夫々が構
成される。
からなる低濃度のp−型半導体基板1を主体に構成され
る。DRAMのメモリセルアレイの領域において、p型
半導体基板1の主面部には低濃度のp− 型ウエル領域
2が構成される。図示しないが、DRAMのメモリセル
を制御するデコーダ回路、センスアンプ回路、アドレス
バッファ回路、クロック系回路等の周辺回路は相補型M
ISFETで構成される。この周辺回路の領域は低濃度
のp− 型ウエル領域、n− 型ウエル領域の夫々が構
成される。
【0023】前記DRAMのメモリセルはメモリセル選
択用MISFETQnと情報蓄積用容量素子Cとの直列
回路で構成される。メモリセルは、相補性データ線(1
8)とワード線(6)との交差部毎に配置され、1[b
it ]の情報を記憶できる。
択用MISFETQnと情報蓄積用容量素子Cとの直列
回路で構成される。メモリセルは、相補性データ線(1
8)とワード線(6)との交差部毎に配置され、1[b
it ]の情報を記憶できる。
【0024】前記メモリセル選択用MISFETQnは
素子分離絶縁膜(フィールド絶縁膜)3及び中濃度のp
型半導体領域4で周囲を規定された領域内においてp−
型ウエル領域2の主面部に構成される。つまり、メモ
リセル選択用MISFETQnは、p型半導体領域4(
チャネル形成領域)、ゲート絶縁膜5、ゲート電極6、
ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領
域で構成される。
素子分離絶縁膜(フィールド絶縁膜)3及び中濃度のp
型半導体領域4で周囲を規定された領域内においてp−
型ウエル領域2の主面部に構成される。つまり、メモ
リセル選択用MISFETQnは、p型半導体領域4(
チャネル形成領域)、ゲート絶縁膜5、ゲート電極6、
ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領
域で構成される。
【0025】前記ゲート電極6は製造プロセスにおける
第1層目ゲート材形成工程で形成された例えば多結晶珪
素膜で形成される。この多結晶珪素膜は、抵抗値を低減
し、導電性を高める不純物例えばPが導入される。この
ゲート電極6はそれと一体に形成されかつ電気的に接続
されるワード線(WL)6が接続される。
第1層目ゲート材形成工程で形成された例えば多結晶珪
素膜で形成される。この多結晶珪素膜は、抵抗値を低減
し、導電性を高める不純物例えばPが導入される。この
ゲート電極6はそれと一体に形成されかつ電気的に接続
されるワード線(WL)6が接続される。
【0026】前記一対のn型半導体領域のうち、相補性
データ線(18)に接続される一方のn型半導体領域は
中濃度のn型半導体領域7及び高濃度のn+ 型半導体
領域10で構成される。中濃度のn型半導体領域7は、
ゲート電極6を不純物導入マスクとし、イオン打込み法
でPを導入して形成される。つまり、n型半導体領域7
はLDD(Lightly Doped Drain)
構造を構成する。高濃度のn+ 型半導体領域10は、
層間絶縁膜17に形成されるデータ線開口内において、
イオン打込み法でPを導入して形成される。このn+
型半導体領域10は前記相補性データ線(18)と接続
する際の接触抵抗値を低減する目的で構成される。
データ線(18)に接続される一方のn型半導体領域は
中濃度のn型半導体領域7及び高濃度のn+ 型半導体
領域10で構成される。中濃度のn型半導体領域7は、
ゲート電極6を不純物導入マスクとし、イオン打込み法
でPを導入して形成される。つまり、n型半導体領域7
はLDD(Lightly Doped Drain)
構造を構成する。高濃度のn+ 型半導体領域10は、
層間絶縁膜17に形成されるデータ線開口内において、
イオン打込み法でPを導入して形成される。このn+
型半導体領域10は前記相補性データ線(18)と接続
する際の接触抵抗値を低減する目的で構成される。
【0027】前記一対のn型半導体領域のうち、情報蓄
積用容量素子Cの一方の電極(12)に接続される他方
のn型半導体領域は中濃度のn型半導体領域7及び高濃
度のn+ 型半導体領域9で構成される。中濃度のn型
半導体領域7は前述の一方のn型半導体領域の中濃度の
n型半導体領域7と同様の方法でかつ同様の目的で形成
される。また、このn型半導体領域7は基本的にイオン
打込み法での不純物導入量が1014[atoms/c
m2]未満で形成され、n型半導体領域7或いはその近
傍に発生する、不純物導入後の熱処理でも回復しない結
晶欠陥の発生数が抑制される。
積用容量素子Cの一方の電極(12)に接続される他方
のn型半導体領域は中濃度のn型半導体領域7及び高濃
度のn+ 型半導体領域9で構成される。中濃度のn型
半導体領域7は前述の一方のn型半導体領域の中濃度の
n型半導体領域7と同様の方法でかつ同様の目的で形成
される。また、このn型半導体領域7は基本的にイオン
打込み法での不純物導入量が1014[atoms/c
m2]未満で形成され、n型半導体領域7或いはその近
傍に発生する、不純物導入後の熱処理でも回復しない結
晶欠陥の発生数が抑制される。
【0028】高濃度のn+ 型半導体領域9は主に情報
蓄積用容量素子Cの一方の電極(12)との接続の際の
接触抵抗値を低減する目的で構成される。n+ 型半導
体領域9は、前述のようにイオン打込み法で高濃度に不
純物を導入できないので、情報蓄積用容量素子Cの一方
の電極(12)を拡散源とし、この拡散源からn型不純
物(例えばAs)を拡散して形成される。
蓄積用容量素子Cの一方の電極(12)との接続の際の
接触抵抗値を低減する目的で構成される。n+ 型半導
体領域9は、前述のようにイオン打込み法で高濃度に不
純物を導入できないので、情報蓄積用容量素子Cの一方
の電極(12)を拡散源とし、この拡散源からn型不純
物(例えばAs)を拡散して形成される。
【0029】前記情報蓄積用容量素子Cは、基本的には
一方の電極(下層電極)12、誘電体膜14、他方の電
極(上層電極)16の夫々を順次積層した、STC構造
で構成される。
一方の電極(下層電極)12、誘電体膜14、他方の電
極(上層電極)16の夫々を順次積層した、STC構造
で構成される。
【0030】情報蓄積用容量素子Cの一方の電極12は
製造プロセスにおける第2層目ゲート材形成工程で形成
された多結晶珪素膜で形成される。この多結晶珪素膜は
、例えばCVD法で堆積され、側壁での面積を稼ぐ(電
荷蓄積量を増加する)目的で250[nm]の厚い膜厚
で形成される。多結晶珪素膜は、その表面の不純物濃度
を高くしかも不純物濃度プロファイルの制御性を高める
目的でイオン打込み法を使用し、n型不純物としてのA
sが導入される。Asは多結晶珪素膜中に例えば2×1
020[atoms/cm3]程度の飽和領域に近い高
濃度で導入される。
製造プロセスにおける第2層目ゲート材形成工程で形成
された多結晶珪素膜で形成される。この多結晶珪素膜は
、例えばCVD法で堆積され、側壁での面積を稼ぐ(電
荷蓄積量を増加する)目的で250[nm]の厚い膜厚
で形成される。多結晶珪素膜は、その表面の不純物濃度
を高くしかも不純物濃度プロファイルの制御性を高める
目的でイオン打込み法を使用し、n型不純物としてのA
sが導入される。Asは多結晶珪素膜中に例えば2×1
020[atoms/cm3]程度の飽和領域に近い高
濃度で導入される。
【0031】誘電体膜14は、この構造に限定されない
が、一方の電極12の表面側から他方の電極16側に向
って、自然酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜の夫々
を順次積層した複合膜で構成される。自然酸化珪素膜は
例えば1〜3[nm]の膜厚で形成される。窒化珪素膜
は、酸化珪素膜に比べて誘電率が高く、電荷蓄積量を向
上することができ、例えばCVD法で堆積され、例えば
5〜7[nm]の膜厚で形成される。酸化珪素膜は、誘
電体膜14の絶縁耐圧を向上することができ、例えば1
〜3[nm]の膜厚で形成される。
が、一方の電極12の表面側から他方の電極16側に向
って、自然酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜の夫々
を順次積層した複合膜で構成される。自然酸化珪素膜は
例えば1〜3[nm]の膜厚で形成される。窒化珪素膜
は、酸化珪素膜に比べて誘電率が高く、電荷蓄積量を向
上することができ、例えばCVD法で堆積され、例えば
5〜7[nm]の膜厚で形成される。酸化珪素膜は、誘
電体膜14の絶縁耐圧を向上することができ、例えば1
〜3[nm]の膜厚で形成される。
【0032】他方の電極16は製造プロセスにおける第
3層目ゲート材形成工程で形成された多結晶珪素膜で形
成される。この多結晶珪素膜は、例えばCVD法で堆積
され、上層の相補性データ線(18)の下地の層間絶縁
膜17の表面の平担化或いは相補性データ線とメモリセ
ルとの接続部での段差を緩和する目的で100[nm]
の薄い膜厚で形成される。多結晶珪素膜は、その膜厚が
薄く、均一な不純物濃度プロファイルが得られ、しかも
段差部でも不純物が導入できる固相拡散法が使用され、
n型不純物としてのPが導入される。Pは多結晶珪素膜
中に例えば4×1020[atoms/cm3]程度の
飽和領域に近い高濃度で導入される。
3層目ゲート材形成工程で形成された多結晶珪素膜で形
成される。この多結晶珪素膜は、例えばCVD法で堆積
され、上層の相補性データ線(18)の下地の層間絶縁
膜17の表面の平担化或いは相補性データ線とメモリセ
ルとの接続部での段差を緩和する目的で100[nm]
の薄い膜厚で形成される。多結晶珪素膜は、その膜厚が
薄く、均一な不純物濃度プロファイルが得られ、しかも
段差部でも不純物が導入できる固相拡散法が使用され、
n型不純物としてのPが導入される。Pは多結晶珪素膜
中に例えば4×1020[atoms/cm3]程度の
飽和領域に近い高濃度で導入される。
【0033】情報蓄積用容量素子Cは、例えば2分の1
Vcc方式を採用する場合、情報書込み動作において、
情報1若しくは情報0を記憶する目的で、一方の電極1
2に相補性データ線(18)に印加される0[V]若し
くは5[V]がメモリセル選択用MISFETQnを通
して印加される。他方の電極16はメモリセルアレイに
配置される複数個のメモリセルに共通の固定電位(プレ
ート電位)である2.5[V]が印加される。
Vcc方式を採用する場合、情報書込み動作において、
情報1若しくは情報0を記憶する目的で、一方の電極1
2に相補性データ線(18)に印加される0[V]若し
くは5[V]がメモリセル選択用MISFETQnを通
して印加される。他方の電極16はメモリセルアレイに
配置される複数個のメモリセルに共通の固定電位(プレ
ート電位)である2.5[V]が印加される。
【0034】前記情報蓄積用容量素子Cは一方の電極1
2と誘電体膜14との間に金属膜13が構成される。同
様に、情報蓄積用容量素子Cは他方の電極16と誘電体
膜14との間に金属膜15が構成される。この金属膜1
3、15の夫々は、基本的に誘電体膜14を半導体で挟
む構造に変えて、誘電体膜14を金属で挟む構造で構成
される。つまり、金属膜13は誘電体膜14と一方の電
極12との界面から一方の電極12の内部に伸びる空乏
層の形成を排除できる。同様に、金属膜15は誘電体膜
14と他方の電極16との界面から他方の電極16の内
部に伸びる空乏層の形成を排除できる。
2と誘電体膜14との間に金属膜13が構成される。同
様に、情報蓄積用容量素子Cは他方の電極16と誘電体
膜14との間に金属膜15が構成される。この金属膜1
3、15の夫々は、基本的に誘電体膜14を半導体で挟
む構造に変えて、誘電体膜14を金属で挟む構造で構成
される。つまり、金属膜13は誘電体膜14と一方の電
極12との界面から一方の電極12の内部に伸びる空乏
層の形成を排除できる。同様に、金属膜15は誘電体膜
14と他方の電極16との界面から他方の電極16の内
部に伸びる空乏層の形成を排除できる。
【0035】前記金属膜13、15の夫々は、基本的に
は一方の電極12、他方の電極16の夫々との接触がオ
ーミックにできる材料、例えばW,Ti,Mo,Ta等
の所謂高融点金属で形成される。金属膜13は例えば選
択CVD法で堆積する。金属膜15は、スパッタ法若し
くはCVD法で堆積し、エッチングでパターンニングさ
れる。また、金属膜13、15の夫々は前述の高融点金
属と珪素との化合物である高融点金属珪化物で形成して
もよい。これらの高融点金属若しくは高融点金属珪化物
は製造プロセス中の高温熱処理に耐えることができる。 また、高融点金属若しくは高融点金属珪化物は、特に上
層配線が同様の金属層で形成される場合或いはその金属
層を含む場合に接続部分での接触抵抗値を低減できる等
の効果が得られる。金属膜13、15の夫々としては、
前述の材料以外に、Cu,Au,AL等を使用すること
もできる。
は一方の電極12、他方の電極16の夫々との接触がオ
ーミックにできる材料、例えばW,Ti,Mo,Ta等
の所謂高融点金属で形成される。金属膜13は例えば選
択CVD法で堆積する。金属膜15は、スパッタ法若し
くはCVD法で堆積し、エッチングでパターンニングさ
れる。また、金属膜13、15の夫々は前述の高融点金
属と珪素との化合物である高融点金属珪化物で形成して
もよい。これらの高融点金属若しくは高融点金属珪化物
は製造プロセス中の高温熱処理に耐えることができる。 また、高融点金属若しくは高融点金属珪化物は、特に上
層配線が同様の金属層で形成される場合或いはその金属
層を含む場合に接続部分での接触抵抗値を低減できる等
の効果が得られる。金属膜13、15の夫々としては、
前述の材料以外に、Cu,Au,AL等を使用すること
もできる。
【0036】STC構造を採用する情報蓄積用容量素子
Cにおいては、一方の電極12の表面に形成される段差
(表面積)が大きいほど、電荷蓄積量を増加できるので
、特に、一方の電極12と誘電体膜14との間は薄い膜
厚例えば40〜60[nm]を有する金属膜13を構成
する。他方の電極16と誘電体膜14との間は、層間絶
縁膜(17)の表面の平担化を図る等の目的で、同様に
薄い膜厚を有する金属膜15が構成される。
Cにおいては、一方の電極12の表面に形成される段差
(表面積)が大きいほど、電荷蓄積量を増加できるので
、特に、一方の電極12と誘電体膜14との間は薄い膜
厚例えば40〜60[nm]を有する金属膜13を構成
する。他方の電極16と誘電体膜14との間は、層間絶
縁膜(17)の表面の平担化を図る等の目的で、同様に
薄い膜厚を有する金属膜15が構成される。
【0037】このように構成される情報蓄積用容量素子
Cは、図2(C−V曲線図)のデータAに示すように、
一方の電極12と他方の電極16との間の電位差が変動
した場合において、空乏層の発生に基づく電荷蓄積量の
減少がないので、電荷蓄積量が変化しない。図2の横軸
は、一方の電極12を0[V]に固定した状態において
、他方の電極16に負電位から正電位までの範囲で印加
される電位を示す。縦軸は蓄積容量[fF]を示す。
Cは、図2(C−V曲線図)のデータAに示すように、
一方の電極12と他方の電極16との間の電位差が変動
した場合において、空乏層の発生に基づく電荷蓄積量の
減少がないので、電荷蓄積量が変化しない。図2の横軸
は、一方の電極12を0[V]に固定した状態において
、他方の電極16に負電位から正電位までの範囲で印加
される電位を示す。縦軸は蓄積容量[fF]を示す。
【0038】同図2に示すように、本来、誘電体膜14
を半導体で挟む構造を採用する情報蓄積用容量素子は、
データBに示すように、他方の電極16に印加される電
位が負に増加した場合、正に増加した場合のいずれの場
合も、空乏層の発生に基づき、電荷蓄積量が減少する。 特に、他方の電極16に負電位が印加される場合、具体
的には一方の電極12に5[V]、他方の電極16に
2.5[V]の夫々が印加される場合、空乏層の伸びが
その逆の場合に比べて大きく、電荷蓄積量の減少が大き
い。この第1の原因は、一方の電極12が他方の電極1
6に比べて導入される不純物濃度が若干低いことである
。また、第2の原因は、一方の電極12の膜厚が厚いの
で、不純物を拡散した際に、誘電体膜14側の表面濃度
が低下することである。また、第3の原因は、本実施例
のSTC構造を採用する情報蓄積用容量素子Cに特有で
あり、一方の電極12を拡散源として、メモリセル選択
用MISFETQnの他方のn型半導体領域のn+ 型
半導体領域9を形成するので、不純物濃度が低下するこ
とである。つまり、情報蓄積用容量素子Cは、特に電荷
蓄積量の減少が大きくなる側である、一方の電極12と
誘電体膜14との間に金属膜13を構成することにより
、空乏層の発生を防止できるので、電荷蓄積量を増加で
きる。
を半導体で挟む構造を採用する情報蓄積用容量素子は、
データBに示すように、他方の電極16に印加される電
位が負に増加した場合、正に増加した場合のいずれの場
合も、空乏層の発生に基づき、電荷蓄積量が減少する。 特に、他方の電極16に負電位が印加される場合、具体
的には一方の電極12に5[V]、他方の電極16に
2.5[V]の夫々が印加される場合、空乏層の伸びが
その逆の場合に比べて大きく、電荷蓄積量の減少が大き
い。この第1の原因は、一方の電極12が他方の電極1
6に比べて導入される不純物濃度が若干低いことである
。また、第2の原因は、一方の電極12の膜厚が厚いの
で、不純物を拡散した際に、誘電体膜14側の表面濃度
が低下することである。また、第3の原因は、本実施例
のSTC構造を採用する情報蓄積用容量素子Cに特有で
あり、一方の電極12を拡散源として、メモリセル選択
用MISFETQnの他方のn型半導体領域のn+ 型
半導体領域9を形成するので、不純物濃度が低下するこ
とである。つまり、情報蓄積用容量素子Cは、特に電荷
蓄積量の減少が大きくなる側である、一方の電極12と
誘電体膜14との間に金属膜13を構成することにより
、空乏層の発生を防止できるので、電荷蓄積量を増加で
きる。
【0039】前記メモリセルのメモリセル選択用MIS
FETQnの一方のn型半導体領域は相補性データ線1
8が電気的に接続される。相補性データ線18は層間絶
縁膜17に形成されたデータ線開口を通して一方のn型
半導体領域に接続される。相補性データ線18は、例え
ばMoSi2 膜、アルミニウム合金膜、MoSi2
膜の夫々を順次積層した複合膜で構成される。
FETQnの一方のn型半導体領域は相補性データ線1
8が電気的に接続される。相補性データ線18は層間絶
縁膜17に形成されたデータ線開口を通して一方のn型
半導体領域に接続される。相補性データ線18は、例え
ばMoSi2 膜、アルミニウム合金膜、MoSi2
膜の夫々を順次積層した複合膜で構成される。
【0040】前記相補性データ線18の上層にはシャン
ト用ワード線20が構成される。このシャント用ワード
線20は、層間絶縁膜19上に延在し、所定部において
ワード線6に電気的に接続される。
ト用ワード線20が構成される。このシャント用ワード
線20は、層間絶縁膜19上に延在し、所定部において
ワード線6に電気的に接続される。
【0041】前記シャント用ワード線20上には図示し
ないが最終保護膜が構成される。
ないが最終保護膜が構成される。
【0042】このように、一方の電極12、誘電体膜1
4、他方の電極16の夫々を積み重ねたSTC構造を採
用する情報蓄積用容量素子Cとメモリセル選択用MIS
FETQnとの直列回路をメモリセルとするDRAMを
有する半導体集積回路装置において、前記メモリセルの
情報蓄積用容量素子Cの一方の電極12、他方の電極1
6の少なくともいずれか一方が半導体(多結晶珪素膜)
で構成され、この半導体で構成された一方の電極12又
は他方の電極16と誘電体膜14との間に金属膜13若
しくは金属珪化膜15を構成する。この構成により、前
記情報蓄積用容量素子Cの誘電体膜14と一方の電極1
2又は他方の電極16との界面から前記一方の電極12
又は他方の電極16側に形成される空乏層をなくし、一
方の電極12と他方の電極16との間の距離を誘電体膜
14自体の膜厚に相当する程度に実効的に短くできるの
で、情報蓄積用容量素子Cの電荷蓄積量を増加できる。
4、他方の電極16の夫々を積み重ねたSTC構造を採
用する情報蓄積用容量素子Cとメモリセル選択用MIS
FETQnとの直列回路をメモリセルとするDRAMを
有する半導体集積回路装置において、前記メモリセルの
情報蓄積用容量素子Cの一方の電極12、他方の電極1
6の少なくともいずれか一方が半導体(多結晶珪素膜)
で構成され、この半導体で構成された一方の電極12又
は他方の電極16と誘電体膜14との間に金属膜13若
しくは金属珪化膜15を構成する。この構成により、前
記情報蓄積用容量素子Cの誘電体膜14と一方の電極1
2又は他方の電極16との界面から前記一方の電極12
又は他方の電極16側に形成される空乏層をなくし、一
方の電極12と他方の電極16との間の距離を誘電体膜
14自体の膜厚に相当する程度に実効的に短くできるの
で、情報蓄積用容量素子Cの電荷蓄積量を増加できる。
【0043】また、前記情報蓄積用容量素子Cの電荷蓄
積量を増加できるので、α線ソフトエラー耐圧を向上で
きる。また、このα線ソフトエラー耐圧を向上できるの
で、メモリセルの占有面積を縮小し、DRAMの集積度
を向上できる。
積量を増加できるので、α線ソフトエラー耐圧を向上で
きる。また、このα線ソフトエラー耐圧を向上できるの
で、メモリセルの占有面積を縮小し、DRAMの集積度
を向上できる。
【0044】(実 施 例 2)本実施例2は、前記実
施例1の情報蓄積用容量素子の構造を変化させた、本発
明の第2実施例である。
施例1の情報蓄積用容量素子の構造を変化させた、本発
明の第2実施例である。
【0045】本発明の実施例2であるDRAMのメモリ
セルの情報蓄積用容量素子の構成を図3、図4(要部の
モデル化した断面図)で示す。
セルの情報蓄積用容量素子の構成を図3、図4(要部の
モデル化した断面図)で示す。
【0046】図3に示す情報蓄積用容量素子Cは、一方
の電極12の上部表面と誘電体膜14との間に金属膜1
3を構成する。この金属膜13は、スパッタ法又はCV
D法で堆積され、一方の電極12のパターンニングマス
クと同様のパターンニングマスクを使用してパターンニ
ングされる。
の電極12の上部表面と誘電体膜14との間に金属膜1
3を構成する。この金属膜13は、スパッタ法又はCV
D法で堆積され、一方の電極12のパターンニングマス
クと同様のパターンニングマスクを使用してパターンニ
ングされる。
【0047】このように構成される情報蓄積用容量素子
Cは、前述の実施例1の効果の他に、選択CVD法等の
堆積条件が難しい特殊な堆積法を使用しないで金属膜1
3を形成できる。
Cは、前述の実施例1の効果の他に、選択CVD法等の
堆積条件が難しい特殊な堆積法を使用しないで金属膜1
3を形成できる。
【0048】また、図4に示す情報蓄積用容量素子Cは
、一方の電極自体を金属膜13で構成し、さらに他方の
電極自体も金属膜16で構成する。
、一方の電極自体を金属膜13で構成し、さらに他方の
電極自体も金属膜16で構成する。
【0049】このように構成される情報蓄積用容量素子
Cは、前記実施例1の効果の他に、多結晶珪素膜を形成
する工程を廃止できるので、DRAMの製造プロセスの
工程数を低減できる。
Cは、前記実施例1の効果の他に、多結晶珪素膜を形成
する工程を廃止できるので、DRAMの製造プロセスの
工程数を低減できる。
【0050】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論である
。
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論である
。
【0051】例えば、本発明は、前記実施例1の情報蓄
積用容量素子Cにおいて、特に電荷蓄積量の減少が大き
い、一方の電極12と誘電体膜14との間にのみ金属膜
13を構成してもよい。
積用容量素子Cにおいて、特に電荷蓄積量の減少が大き
い、一方の電極12と誘電体膜14との間にのみ金属膜
13を構成してもよい。
【0052】また、本発明は、前記情報蓄積用容量素子
Cの誘電体膜14として、単層の酸化珪素膜やTa2O
5膜を使用してもよい。
Cの誘電体膜14として、単層の酸化珪素膜やTa2O
5膜を使用してもよい。
【0053】また、本発明は、DRAMのメモリセルの
情報蓄積用容量素子に限らず、アナログ・デジタル混在
型半導体集積回路装置に搭載される容量素子、一方の電
極を半導体領域とする所謂MIS型容量素子を有する半
導体集積回路装置等に広く適用できる。
情報蓄積用容量素子に限らず、アナログ・デジタル混在
型半導体集積回路装置に搭載される容量素子、一方の電
極を半導体領域とする所謂MIS型容量素子を有する半
導体集積回路装置等に広く適用できる。
【0054】
【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。
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。
【0055】容量素子を有する半導体集積回路装置にお
いて、前記容量素子の電荷蓄積量を増加できる。
いて、前記容量素子の電荷蓄積量を増加できる。
【0056】情報蓄積用容量素子をもつメモリセルで構
成されるDRAMを有する半導体集積回路装置において
、前記DRAMのα線ソフトエラー耐圧を向上できる。 また、前記DRAMの集積度を向上できる。
成されるDRAMを有する半導体集積回路装置において
、前記DRAMのα線ソフトエラー耐圧を向上できる。 また、前記DRAMの集積度を向上できる。
【図1】本発明の実施例1である半導体集積回路装置に
搭載されたDRAMのメモリセルの構成を示す要部断面
図。
搭載されたDRAMのメモリセルの構成を示す要部断面
図。
【図2】前記DRAMのメモリセルの情報蓄積用容量素
子のC−V曲線図。
子のC−V曲線図。
【図3】本発明の実施例2であるDRAMのメモリセル
の情報蓄積用容量素子の構成を示す要部のモデル化した
断面図。
の情報蓄積用容量素子の構成を示す要部のモデル化した
断面図。
【図4】前記情報蓄積用容量素子の他の構成を示す要部
のモデル化した断面図。
のモデル化した断面図。
6…ゲート電極又はワード線
7,9,10…半導体領域
12,16…電極
13,15…金属膜
14…誘電体膜、
18…相補性データ線
Qn…メモリセル選択用MISFET
C…情報蓄積用容量素子
Claims (2)
- 【請求項1】 第1電極、誘電体膜、第2電極の夫々
を積み重ねた容量素子を有する半導体集積回路装置にお
いて、前記容量素子の第1電極、第2電極の少なくとも
いずれか一方が半導体で構成され、この半導体で構成さ
れた第1電極又は第2電極と誘電体膜との間に金属膜若
しくは金属珪化膜を構成したことを特徴とする半導体集
積回路装置。 - 【請求項2】 第1電極、誘電体膜、第2電極の夫々
を積み重ねた情報蓄積用容量素子とメモリセル選択用M
ISFETとの直列回路をメモリセルとするDRAMを
有する半導体集積回路装置において、前記メモリセルの
情報蓄積用容量素子の第1電極、第2電極の少なくとも
いずれか一方が半導体で構成され、この半導体で構成さ
れた第1電極又は第2電極と誘電体膜との間に金属膜若
しくは金属珪化膜を構成したことを特徴とする半導体集
積回路装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3001642A JPH04252067A (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3001642A JPH04252067A (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 半導体集積回路装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04252067A true JPH04252067A (ja) | 1992-09-08 |
Family
ID=11507181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3001642A Pending JPH04252067A (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04252067A (ja) |
-
1991
- 1991-01-10 JP JP3001642A patent/JPH04252067A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6717202B2 (en) | HSG semiconductor capacitor with migration inhibition layer | |
JPH0294472A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US20030139027A1 (en) | Semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same | |
JPH07211799A (ja) | Dramセルの製造方法 | |
JPS6349906B2 (ja) | ||
JPH11238860A (ja) | 半導体集積回路装置およびその製造方法 | |
US20040232480A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
JPS62174968A (ja) | 半導体装置 | |
JPH0311552B2 (ja) | ||
JPS63133565A (ja) | 半導体記憶装置 | |
JPH04252067A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
JPH02155273A (ja) | Mos電界効果トランジスタ | |
JP3146057B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
JPH0629484A (ja) | 半導体記憶装置 | |
JPH01143350A (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP2751658B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2803729B2 (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法 | |
JPS63219154A (ja) | 半導体装置 | |
JPS63182859A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
JP2000174232A (ja) | 半導体集積回路装置およびその製造方法 | |
JPS63148A (ja) | 半導体装置 | |
JPS583270A (ja) | 半導体記憶装置 | |
KR19990030207A (ko) | 정전용량 증가를 위한 선택적인 반구체의 그레인 전극 | |
JPS6197961A (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法 | |
KR0150407B1 (ko) | 반도체 집적회로장치 및 그 제조방법 |