JPH0479366A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH0479366A
JPH0479366A JP2195310A JP19531090A JPH0479366A JP H0479366 A JPH0479366 A JP H0479366A JP 2195310 A JP2195310 A JP 2195310A JP 19531090 A JP19531090 A JP 19531090A JP H0479366 A JPH0479366 A JP H0479366A
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JP
Japan
Prior art keywords
polycrystalline silicon
electrode
insulating film
forming
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP2195310A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Ishida
哲夫 石田
Hiroshi Oishi
大石 博司
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
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Abstract

PURPOSE:To form memory element with high reliability without application of a stress to a capacity insulating film to be formed on an electrode by forming a polycrystalline silicon sidewall on a storage node electrode, eliminating a bending point on the surface of the electrode, and forming its side in a spherical state. CONSTITUTION:A storage node electrode formed on a semiconductor substrate 1 is formed of polycrystalline silicon 8 and a polycrystalline silicon sidewall 9. Accordingly, the surface of the electrode is formed in a spherical shape having no bending point. Accordingly, since no weak spot, etc., due to application of a stress to the insulating film formed on the electrode is eliminated, a memory element having high reliability can be formed. Further, since the electrode does not have an acute angle part, the surface of the upper polycrystalline silicon electrode on the formed memory element becomes smooth, contributes to flattening to be a problem when the miniaturization of an element is advanced, and improves its wiring yield.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体基板上に設けた多結晶シリコンを記憶
素子の電極として使用する半導体装置およびその製造方
法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device using polycrystalline silicon provided on a semiconductor substrate as an electrode of a memory element, and a method for manufacturing the same.

従来の技術 近年、半導体装置の微細化、集積化が進む中で、半導体
記憶素子1個当りの面積は小さ(なり、記憶素子容量を
確保するために、従来の半導体基板上に形成したブレー
ナ型記憶素子に代わって半導体基板上の大きな段差を利
用して、多結晶シリコンを電極とし、この電極上に容量
絶縁膜を形成する積層型記憶素子が採用されている。
Background of the Invention In recent years, as semiconductor devices have become smaller and more integrated, the area per semiconductor memory element has become smaller. Instead of a memory element, a stacked memory element is used that uses a large step on a semiconductor substrate, uses polycrystalline silicon as an electrode, and forms a capacitive insulating film on the electrode.

以下に、従来の積層型記憶素子とその製造方法について
説明する。
A conventional stacked memory element and its manufacturing method will be described below.

第3図は、従来の製造方法により形成した積層型記憶素
子の概略断面図であり、第4図は、従来の積層型記憶素
子の製造方法を示した工程順断面図である。第3図、第
4図を通じて、1が半導体基板、2がLOGO3酸化膜
、3がゲート酸化膜、4がゲート電極、5がサイドウオ
ール、6がn十拡散層、7が酸化珪素膜、8がストレー
ジノード電極、9が容量絶縁膜、10が上部多結晶シリ
コン電極、11が多結晶シリコン膜である。以下に、工
程順に説明する。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a stacked memory element formed by a conventional manufacturing method, and FIG. 4 is a step-by-step cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a stacked memory element. 3 and 4, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a LOGO3 oxide film, 3 is a gate oxide film, 4 is a gate electrode, 5 is a side wall, 6 is an n+ diffusion layer, 7 is a silicon oxide film, 8 is a storage node electrode, 9 is a capacitor insulating film, 10 is an upper polycrystalline silicon electrode, and 11 is a polycrystalline silicon film. The steps will be explained below in order.

半導体基板1上に周知の方法によりLOGO3酸化膜2
.ゲート酸化膜3.ゲート電極4.サイドウオール5.
n+拡散層(ソース、ドレイン拡散層)6を形成した後
、化学的気相成長(以下、CVDと略す)により酸化珪
素膜7を堆積する(第4図(a))。続いて、ホトレジ
ストをマスクにして酸化珪素膜7をエツチングし、半導
体基板1表面のn+拡散層6上にコンタクトホールを形
成する(第4図(b))。次に、CV D法により多結
晶シリコン膜11を堆積する(第4図(C))。この後
、多結晶シリコン膜11に不純物拡散し導電性を高めた
後、ホトレジストをマスクにして多結晶シリコン膜11
をエツチングしストレージノード電極8を形成する。そ
のストージノード電極8上に窒化珪素膜と酸化珪素膜か
ら成る容量絶縁膜9を形成し、CVD法により容量絶縁
膜9上に多結晶シリコン膜を堆積し、リンの不純物拡散
により導電性を高め、ホトレジストをマスクとしてエツ
チングし上部多結晶シリコン電極10を形成する(第4
図(d)〉。以上のようにして、従来の積層型記憶素子
が形成される。
A LOGO3 oxide film 2 is formed on a semiconductor substrate 1 by a well-known method.
.. Gate oxide film 3. Gate electrode 4. Side wall 5.
After forming the n+ diffusion layer (source, drain diffusion layer) 6, a silicon oxide film 7 is deposited by chemical vapor deposition (hereinafter abbreviated as CVD) (FIG. 4(a)). Subsequently, the silicon oxide film 7 is etched using a photoresist as a mask to form a contact hole on the n+ diffusion layer 6 on the surface of the semiconductor substrate 1 (FIG. 4(b)). Next, a polycrystalline silicon film 11 is deposited by the CVD method (FIG. 4(C)). After that, impurities are diffused into the polycrystalline silicon film 11 to increase its conductivity, and then the polycrystalline silicon film 11 is
is etched to form a storage node electrode 8. A capacitive insulating film 9 made of a silicon nitride film and a silicon oxide film is formed on the storage node electrode 8, a polycrystalline silicon film is deposited on the capacitive insulating film 9 by the CVD method, and conductivity is increased by diffusion of phosphorous impurities. The upper polycrystalline silicon electrode 10 is formed by etching using the photoresist as a mask (the fourth
Figure (d)〉. In the manner described above, a conventional stacked memory element is formed.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の製造方法では、第3図もしく
は第4図(d)に示すように、半導体基板に対し平行な
ストレージノード電極面と側面部の角度は90”以下で
あり、かつ断面形状において電極表面に屈曲点が存在す
る。また、素子の微細化が進むと電極面積に対する屈曲
点部分の占める割合が無視できないものとなる。従って
、このような屈曲点の存在する電極表面上に容量絶縁膜
を形成すると、容量絶縁膜に応力が加わりウィークスポ
ット等の原因となり容量絶縁膜の信頼性を確保する上で
問題を有していた。
Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional manufacturing method described above, as shown in FIG. 3 or 4(d), the angle between the storage node electrode surface parallel to the semiconductor substrate and the side surface is 90" or less. , and there is a bending point on the electrode surface in the cross-sectional shape.Also, as elements become smaller, the ratio of the bending point to the electrode area cannot be ignored.Therefore, the existence of such a bending point When a capacitive insulating film is formed on the surface of an electrode, stress is applied to the capacitive insulating film, causing weak spots and the like, which poses a problem in ensuring the reliability of the capacitive insulating film.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電極表面
は連続点で構成され、かつ、電極側面の断面形状が円弧
状であるストレージノード電極を形成し、電極上に形成
される容量絶縁膜の信頼性を向上させることのできる優
れた半導体装置およびその製造方法を提供するものであ
る。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems by forming a storage node electrode whose electrode surface is composed of continuous points and whose side surface has an arcuate cross-section, and by forming a capacitive insulator formed on the electrode. An object of the present invention is to provide an excellent semiconductor device that can improve film reliability and a method for manufacturing the same.

課題を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明の半導体装置は、ス
トレージノード電極に多結晶シリコンサイドウオールを
形成し、電極表面に屈曲点をなくし側面部を球面状にし
た構成を有している。
Means for Solving the Problems In order to achieve this object, the semiconductor device of the present invention has a structure in which a polycrystalline silicon sidewall is formed on the storage node electrode, and the electrode surface has no bending point and the side surface is spherical. have.

作用 本発明によれば、ストレージノード電極表面は屈曲点の
ない面で構成され、かつ、側面部は球面状であるため、
電極上に形成する容量絶縁膜に応力が加わることなく、
信頼性の高い記憶素子を形成することができる。
According to the present invention, the storage node electrode surface is composed of a surface without bending points, and the side surface portion is spherical.
without applying stress to the capacitive insulating film formed on the electrode.
A highly reliable memory element can be formed.

実施例 以下に、本発明の一実施例半導体について、図面を参照
しながら説明する。第1図は、本発明による半導体装置
の概略断面図である。21が半導体基板、22がLOG
O8酸化膜、23がゲート酸化膜、24がゲート電極、
25がサイドウオール、26がn十拡散層、27が酸化
珪素膜、28が多結晶シリコン、29が多結晶シリコン
サイドウオール、30が容量絶縁膜、31が上部多結晶
シリコン電極である。
EXAMPLE A semiconductor according to an example of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the present invention. 21 is a semiconductor substrate, 22 is LOG
O8 oxide film, 23 is a gate oxide film, 24 is a gate electrode,
25 is a sidewall, 26 is an n+ diffusion layer, 27 is a silicon oxide film, 28 is polycrystalline silicon, 29 is a polycrystalline silicon sidewall, 30 is a capacitor insulating film, and 31 is an upper polycrystalline silicon electrode.

半導体基板21上に形成されたストレージノード電極は
、多結晶シリコン28と多結晶シリコンサイドウオール
29で形成されているため、ストレージノード電極表面
は屈曲点のない面で構成され、かつ、電極側面部は球形
状となる。従って、ストレージノード電極上に形成され
た容量絶縁膜に対し応力が加わることによるウィークス
ポット等の発生がないため、信頼性の高い記憶素子を形
成することが可能となる。さらに、ストレージノード電
極に鋭角部分がないため、形成された記憶素子の上部多
結晶シリコン電極表面は平滑な面となり、素子の微細化
が進む上で問題になる平坦化にも寄与することになる。
Since the storage node electrode formed on the semiconductor substrate 21 is formed of polycrystalline silicon 28 and polycrystalline silicon sidewalls 29, the storage node electrode surface has no bending points, and the side surface of the electrode has a spherical shape. Therefore, weak spots and the like due to stress applied to the capacitive insulating film formed on the storage node electrode do not occur, making it possible to form a highly reliable storage element. Furthermore, since there are no sharp edges in the storage node electrode, the surface of the upper polycrystalline silicon electrode of the formed memory element will be a smooth surface, contributing to flattening, which becomes a problem as elements become smaller. .

これにより、配線歩留も向上させることができる。Thereby, wiring yield can also be improved.

次に、本発明の半導体装置の製造方法の一実施例につい
て、図面を参照しながら詳しく説明する。
Next, an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第2図は、本発明の半導体装置の製造方法を示す工程順
の概略断面図である。簡略化するためにあえて記憶素子
形成工程のみ示す。21が半導体基板、22がLOGO
3酸化膜、23がゲート酸化膜、24がゲート電極、2
5がサイドウオール26がn十拡散層、27が酸化珪化
素膜、28が多結晶シリコン、29が多結晶シリコンサ
イドウオール、30が容量絶縁膜、31が上部多結晶シ
リコン電極である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the process order of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. For the sake of simplicity, only the memory element forming process is shown. 21 is the semiconductor substrate, 22 is LOGO
3 oxide film, 23 gate oxide film, 24 gate electrode, 2
Reference numeral 5 indicates a sidewall 26 which is an n+ diffusion layer, 27 a silicon oxide film, 28 a polycrystalline silicon sidewall, 29 a polycrystalline silicon sidewall, 30 a capacitive insulating film, and 31 an upper polycrystalline silicon electrode.

まず、半導体基板21上に周知の方法によりLOGO3
酸化膜22、ゲート酸化膜23、ゲート電極24、サイ
ドウ万一ル25、n+拡散層(ソース、ドレイン拡散層
)26を形成した後、CVD法により酸化珪素膜27を
堆積する(第2図(a))。続いて、ホトレジストをマ
スクにして酸化珪素膜7をエツチングし、半導体基板2
1の表面のn+拡散層6上にコンタクトホールを形成す
る(第2図(b))。次にCVD法により多結晶シリコ
ン膜を堆積し、ホトレジストをマスクにして多結晶シリ
コン膜をエツチングし多結晶シリコン電極を形成する(
第2図(C))。次に、多結晶シリコン膜をCVD法に
より堆積した後、多結晶シリコンの異方性エツチングを
表面全体に施し、多結晶シリコンサイドウオール29を
形成した後、リンを不純物拡散し導電性を高めてストレ
ージノード電極を形成する(第2図(d))。そのスト
レージノード電極上に例えば窒化珪素膜と酸化珪素膜か
らなる容量絶縁膜30を形成し、CVD法により容量絶
縁膜上に多結晶シリコン膜を堆積し、リンの不純物拡散
により導電性を高め、ホトレジストをマスクにエツチン
グし上部多結晶シリコン電極31を形成する(第2図(
f))。以上のようにして、本発明の製造方法により、
容量素子が形成される。本発明の製造方法によれば、多
結晶シリコン膜を全面に堆積した後、全面に多結晶シリ
コンの異方性エツチングをし多結晶シリコンサイドウオ
ールを形成するため、ストレージノード電極表面の端面
において、端部での接線とストレージノード電極側面の
なす角度は90°以上となり、かつ側面部は球面状とな
る。従って、この方法は、その上に形成する容量絶縁膜
に対し応力を加えることがなく、容量絶縁膜の信頼性を
高めることのできる優れた半導体装置の製造方法である
First, LOGO3 is placed on the semiconductor substrate 21 by a well-known method.
After forming the oxide film 22, gate oxide film 23, gate electrode 24, sidewall 25, and n+ diffusion layer (source and drain diffusion layer) 26, a silicon oxide film 27 is deposited by the CVD method (see FIG. 2). a)). Next, the silicon oxide film 7 is etched using the photoresist as a mask, and the semiconductor substrate 2 is etched.
A contact hole is formed on the n+ diffusion layer 6 on the surface of the substrate 1 (FIG. 2(b)). Next, a polycrystalline silicon film is deposited by the CVD method, and the polycrystalline silicon film is etched using a photoresist as a mask to form a polycrystalline silicon electrode (
Figure 2 (C)). Next, after depositing a polycrystalline silicon film by the CVD method, anisotropic etching of the polycrystalline silicon is performed on the entire surface to form a polycrystalline silicon sidewall 29, and then phosphorus is diffused as an impurity to increase conductivity. A storage node electrode is formed (FIG. 2(d)). A capacitive insulating film 30 made of, for example, a silicon nitride film and a silicon oxide film is formed on the storage node electrode, a polycrystalline silicon film is deposited on the capacitive insulating film by the CVD method, and conductivity is increased by diffusion of phosphorous impurities. Using a photoresist as a mask, etching is performed to form an upper polycrystalline silicon electrode 31 (see FIG. 2).
f)). As described above, by the manufacturing method of the present invention,
A capacitive element is formed. According to the manufacturing method of the present invention, after a polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface, polycrystalline silicon is anisotropically etched on the entire surface to form a polycrystalline silicon sidewall. The angle between the tangent at the end and the side surface of the storage node electrode is 90° or more, and the side surface has a spherical shape. Therefore, this method is an excellent method for manufacturing a semiconductor device that does not apply stress to the capacitive insulating film formed thereon and can improve the reliability of the capacitive insulating film.

発明の効果 以上のように、本発明によれば、多結晶シリコンと多結
晶シリコンサイドウオールを使用し、ストレージノード
電極表面の端面における端部での接線とストレージノー
ド電極の側面とのなす角度が90°以上で、かつ側面部
を球面状にすることで、電極上に形成する容量絶縁膜の
信頼性を向上させ、さらに、平坦化にも寄与することか
ら後工程での配線保留を向上させることのできる優れた
半導体装置およびその製造方法である。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, polycrystalline silicon and polycrystalline silicon sidewalls are used, and the angle between the tangent at the end of the end face of the storage node electrode surface and the side surface of the storage node electrode is By making the side surface spherical at an angle of 90 degrees or more, the reliability of the capacitive insulating film formed on the electrode is improved, and it also contributes to planarization, which improves wiring retention in subsequent processes. The present invention provides an excellent semiconductor device and a method for manufacturing the same.

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

第1図は本発明における半導体装置の断面図、第2図は
本発明における半導体装置の製造方法の工程順断面図、
第3図は従来の半導体装置の断面図、第4図は従来の半
導体装置の製造方法の工程順断面図である。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・LOCO3
酸化膜、3・・・・・・ゲート酸化膜、4・・・・・・
ゲート電極、5・・・・・サイドウオール、6・・・・
・・n十拡散層、7・・・・・・酸化珪素膜、8・・・
・・・多結晶シリコン、9・・・・・・多結晶シリコン
サイドウオール、10,13・・・・・・容量絶縁膜、
11.14・・・・・・上部多結晶シリコン電極、12
・・・・・・ストレージノード電極、15・・・・・・
多結晶シリコン膜。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名塚
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
FIG. 3 is a sectional view of a conventional semiconductor device, and FIG. 4 is a sectional view of a conventional semiconductor device manufacturing method in the order of steps. 1...Semiconductor substrate, 2...LOCO3
Oxide film, 3...Gate oxide film, 4...
Gate electrode, 5...Side wall, 6...
...n10 diffusion layer, 7... silicon oxide film, 8...
... Polycrystalline silicon, 9... Polycrystalline silicon side wall, 10, 13... Capacitive insulating film,
11.14... Upper polycrystalline silicon electrode, 12
...Storage node electrode, 15...
Polycrystalline silicon film. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano Hakaichi Natsuka

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板と、前記半導体基板に形成された拡散
層と、前記半導体基板上に形成された絶縁膜と、前記拡
散層と接続するように前記絶縁膜に形成されたコンタク
トと、前記絶縁膜表面および前記コンタクト底面に形成
された第1の多結晶シリコンと、前記第1の多結晶シリ
コンの露出した表面に形成された容量絶縁膜と、前記容
量絶縁膜の側壁に形成された表面が円弧上の第2の多結
晶シリコンのサイドウォールと、前記容量絶縁膜と前記
サイドウォール表面に形成された第3の多結晶シリコン
を備えたことを特徴とする半導体装置。
(1) A semiconductor substrate, a diffusion layer formed on the semiconductor substrate, an insulating film formed on the semiconductor substrate, a contact formed on the insulating film to be connected to the diffusion layer, and the insulating layer. a first polycrystalline silicon formed on the film surface and the bottom surface of the contact, a capacitive insulating film formed on the exposed surface of the first polycrystalline silicon, and a surface formed on the sidewall of the capacitive insulating film. A semiconductor device comprising: a second polycrystalline silicon sidewall on an arc; and a third polycrystalline silicon formed on the capacitor insulating film and the sidewall surface.
(2)半導体基板内に拡散層を形成する工程と、前記半
導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記拡散層とコ
ンタクトする領域上の前記絶縁膜を除去する工程と、前
記絶縁膜表面および前記コンタクト底面に第1の多結晶
シリコンを形成する工程と、前記第1の多結晶シリコン
の露出した表面に容量絶縁膜を形成する工程と、前記半
導体基板の全面に第2の多結晶シリコンを形成する工程
と、前記第2の多結晶シリコンをドライエッチングして
、第2の多結晶シリコンからなるサイドウォールを形成
する工程と、少なくとも前記容量絶縁膜と前記サイドウ
ォール表面に第3の多結晶シリコンを形成する工程を備
えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(2) forming a diffusion layer in a semiconductor substrate; forming an insulating film on the semiconductor substrate; removing the insulating film on a region in contact with the diffusion layer; and a surface of the insulating film. and a step of forming a first polycrystalline silicon on the bottom surface of the contact, a step of forming a capacitive insulating film on the exposed surface of the first polycrystalline silicon, and a step of forming a second polycrystalline silicon on the entire surface of the semiconductor substrate. forming a sidewall made of second polycrystalline silicon by dry etching the second polycrystalline silicon; and forming a third polycrystalline silicon on at least the surface of the capacitive insulating film and the sidewall. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming crystalline silicon.
JP2195310A 1990-07-23 1990-07-23 Semiconductor device and manufacture thereof Pending JPH0479366A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6483140B1 (en) * 1999-07-26 2002-11-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha DRAM storage node with insulating sidewalls

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US6483140B1 (en) * 1999-07-26 2002-11-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha DRAM storage node with insulating sidewalls

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