JPH05136363A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH05136363A
JPH05136363A JP3300540A JP30054091A JPH05136363A JP H05136363 A JPH05136363 A JP H05136363A JP 3300540 A JP3300540 A JP 3300540A JP 30054091 A JP30054091 A JP 30054091A JP H05136363 A JPH05136363 A JP H05136363A
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JP
Japan
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capacitor
electrode
dielectric
film
plate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP3300540A
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English (en)
Inventor
Naoki Ueda
直樹 上田
Yoshimitsu Yamauchi
祥光 山内
Kenichi Tanaka
研一 田中
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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】 【構成】 半導体基板(1)上にトランジスタとキャパ
シタとが形成された半導体記憶装置において、前記キャ
パシタが、半導体基板(1)表面層に形成された不純物
拡散層(2)と不純物拡散層(2)上に形成された第1
の誘電体(6)と第1の誘電体(6)上にフィールドプ
レートとして形成された下部プレート電極(7)とで構
成された第1のキャパシタと、下部プレート電極(7)
と下部プレート電極(7)上に形成された第2の誘電体
(8)と第2の誘電体(8)上に形成されたノード電極
(9)とで構成された第2のキャパシタと、ノード電極
(9)とノード電極(9)上に形成された第3の誘電体
(10)と第3の誘電体(10)上に形成された上部プ
レート電極(11)とで構成された第3のキャパシタと
が積層されて構成されている半導体記憶装置。 【効果】 小面積で、高キャパシタ容量の半導体記憶装
置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置に関し、
より詳細には小面積でキャパシタ容量の大きなMOS型
半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より最も簡単なダイナミックRAM
として、1トランジスタ1キャパシタから構成されるダ
イナミックRAMが知られている。これはトランジスタ
によりゲートをオン/オフすることによりキャパシタの
電荷量を変化させ、任意のメモリセルに記憶がなされ
る。
【0003】図3はスタックドDRAMセルを示す断面
図であり、このスタックドDRAMセルは面積当たりの
容量を増大させるために誘電率の大きい薄膜を挟んだコ
ンデンサを有している。図中(20)はシリコン基板を
示しており、素子分離領域(28)が形成されることに
より、素子形成領域が確保されたシリコン基板(20)
上に酸化膜(22)を介してゲート電極(23)が形成
されている。このゲート電極(23)はワードラインと
してシリコン基板(20)上に配設されてセレクトトラ
ンジスタを形成している。また、シリコン基板(20)
表面層であってゲート電極(23)の両端にはソース/
ドレイン領域(21)が形成されており、さらに、素子
分離領域(28)上には隣接セルのワードライン(2
4)が配設されている。ゲート電極(23)上、ソース
/ドレイン領域(21)上及びワードライン(24)上
にわたっては、ソース/ドレイン領域(21)にコンタ
クトを有するノード電極(25)が積層されており、ノ
ード電極(25)上には誘電体(26)を介してプレー
ト電極(27)が積層されている。さらにプレート電極
(27)上には層間絶縁膜(29)を介して、ノード電
極(25)とコンタクトを有するソース/ドレイン領域
(21)とは反対側のソース/ドレイン領域(21)と
接続されたビットライン(30)が積層されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した半導体記憶装
置においては、キャパシタに蓄積された電荷を保持する
ため、キャパシタ容量を大きくすることが必要である。
しかし、セルのキャパシタ容量増加とセルサイズの縮小
とは相反するため、セルを縮小するために種々の工夫が
必要であるという課題があった。
【0005】本発明はこのような課題を鑑みなされたも
のであり、同じセル面積でもより大きなキャパシタ容量
を得ることができる半導体記憶装置を提供することを目
的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記記載の課題を解決す
るために本発明によれば、半導体基板上にトランジスタ
とキャパシタとが形成された半導体記憶装置において、
前記キャパシタが、前記半導体基板表面層に形成された
不純物拡散層と該不純物拡散層上に形成された第1の誘
電体と該第1の誘電体上にフィールドプレートとして形
成された下部プレート電極とで構成された第1のキャパ
シタと、前記下部プレート電極と該下部プレート電極上
に形成された第2の誘電体と該第2の誘電体上に形成さ
れたノード電極とで構成された第2のキャパシタと、前
記ノード電極と該ノード電極上に形成された第3の誘電
体と該第3の誘電体上に形成された上部プレート電極と
で構成された第3のキャパシタとが積層されて構成され
ていることを特徴としている。
【0007】本発明において、第1の誘電体、第2の誘
電体及び第3の誘電体はSiO2 膜、SiO2 /SiN
膜等で形成されるのが好ましく、それらの膜厚はそれぞ
れ80〜100Å、50〜70Å、50〜70Åが好ま
しい。また、下部プレート電極、ノード電極、上部プレ
ート電極はポリシリコン等で形成されるのが好ましく、
各下部プレート電極、ノード電極、上部プレート電極の
厚みは2000〜3000Å、750〜1500Å、7
50〜2500Åが好ましい。
【0008】
【作用】上記した構成によれば、半導体基板上にトラン
ジスタとキャパシタとが形成された半導体記憶装置にお
いて、前記キャパシタが、それぞれ積層された3つのキ
ャパシタによって形成されているので、同じセル面積
で、より大きなキャパシタ容量が得られる。
【0009】また、下部プレート電極がフィールドプレ
ートとして形成されているので、図1に示したように、
素子分離領域(13)にフィールドトランジスタが形成
される。そこで、このフィールドトランジスタのゲート
電極となる下部プレート電極(7)は常に0Vの電位に
固定されることになり、このゲート電極となる下部プレ
ート電極(7)下部領域のしきい値電圧を0.8V程度
以上に設定することにより、このフィールドトランジス
タは常にオフの状態となり、素子分離の役割を果たし、
素子分離領域(13)が小さく設定されることとなる。
【0010】
【実施例】本発明に係る、トランジスタとキャパシタと
で構成されるDRAMの実施例を図面に基づいて説明す
る。図1に示した半導体記憶装置において、(1)はシ
リコン基板を示しており、シリコン基板(1)表面層に
はLDD領域を有するソース/ドレイン領域(2)が形
成されている。また、シリコン基板(1)上であって、
ソース/ドレイン領域(2)とソース/ドレイン領域
(2)との間にはゲート酸化膜としてSiO2 膜(3)
を介して、サイドウォール(4)が形成されたゲート電
極(5)が積層されており、一方のソース/ドレイン領
域(2)上には第1の誘電体としてSiO2 膜(6)を
介して、フィールドプレートである下部プレート電極
(7)がソース/ドレイン領域(2)上から素子分離領
域(13)上を経て、隣接するセルのシリコン基板
(1)上まで延設されている。ゲート電極(5)および
下部プレート電極(7)上にはそれぞれ絶縁膜及び第2
の誘電体としてSiO2 膜(8)が積層されている。ま
た、ゲート電極(5)から下部プレート電極(7)上に
かけて、ソース/ドレイン領域(2)とコンタクト(1
2)を有するノード電極(9)が積層されており、さら
にノード電極(9)上には第3の誘電体としてSiO2
/SiN膜(10)を介して上部プレート電極(11)
が積層されている。さらに、上部プレート電極(11)
上には層間絶縁膜(15)が積層されている。また、下
部プレート電極(7)が積層されたソース/ドレイン領
域(2)と反対側のソース/ドレイン領域(2)上の層
間絶縁膜(15)には、ビットコンタクト(14)が形
成されており、層間絶縁膜(15)上に積層されるビッ
トライン(16)と接続されている。
【0011】つまり、上記DRAMはキャパシタとし
て、シリコン基板表面層に積層された第1の誘電体であ
るSiO2 膜(6)とこのSiO2膜(6)上にフィー
ルドプレートとして形成された下部プレート電極(7)
とで構成された第1のキャパシタと、下部プレート電極
(7)と下部プレート電極(7)上に形成された第2の
誘電体であるSiO2 膜(8)とSiO2 膜(8)上に
形成されたノード電極(9)とで構成された第2のキャ
パシタと、ノード電極(9)とノード電極(9)上に形
成された第3の誘電体であるSiO2 /SiN膜(1
0)とSiO2 /SiN膜(10)上に形成された上部
プレート電極(11)とで構成された第3のキャパシタ
とが積層されて構成されている。
【0012】次にこのように構成されるDRAMの製造
方法について説明する。まず、シリコン基板(1)上
で、かつ後工程で下部プレート電極(7)が形成される
領域にP、As等のN型の不純物を1×1014〜5×1
15cm-2程度の濃度でイオン注入する。ただし、隣接
セルとの境界部分には、素子分離領域(13)として
0.5〜0.6μmの幅のイオン注入しない領域を設け
ておく。次いで、シリコン基板(1)上の全面にゲート
酸化膜(3)、あるいは第1の誘電体(6)として熱酸
化により、80〜120Åの厚さのSiO2 膜を形成し
たのち、ポリシリコンを1500〜3000Å積層し、
CVD法によりSiNを100Å程度、さらにSiNの
上にSiO2 を1500Å程度積層し、公知のエッチン
グ法によりゲート電極(5)及び下部プレート電極
(7)を同時に形成する。そして、これらゲート電極
(5)及び下部プレート電極(7)をマスクとして、例
えばPを1×1013cm-2程度の濃度でイオン注入し、
LDD領域を形成する(図2(a))。
【0013】その後、ゲート電極(5)及び下部プレー
ト電極(7)上に1500Å程度のSiNを積層し、R
IEにより、ゲート電極(5)及び下部プレート電極
(7)にサイドウォール(4)を形成する。そして、H
Fウェットエッチングにより下部プレート電極(7)上
のSiO2 膜を除去した後、SiN膜上層30Åを熱酸
化して、SiO2 膜による第2の誘電体(8)を形成す
る。次いで、メモリセルゲートトランジスタのソース/
ドレイン領域(2)にノード電極(9)のダイレクトコ
ンタクト(12)用窓をエッチングにより開口した後、
ポリシリコンを1500Å積層し、このポリシリコンを
公知の方法によりエッチングしてノード電極(9)を形
成する。さらにノード電極(9)上にSiO2 /SiN
膜(10)を、SiO2 換算70Å程度積層させて、第
3の誘電体を形成する(図2(b))。
【0014】そして、この第3の誘電体(10)を介し
て1500〜3000Å程度、ポリシリコンを積層さ
せ、上記と同様の方法でエッチングし、上部プレート電
極(11)を形成する。次いで、シリコン基板(1)及
び上部プレート電極(11)上に層間絶縁膜(15)と
してNSG(15a)を1500Å程度、BPSG(1
5b)を6000Å程度堆積した(図2(c))のち、
上部及び下部プレート電極(11、7)が形成された側
と反対側のソース/ドレイン領域(2)上の層間絶縁膜
(15)を除去してビットコンタクト(14)及びビッ
トライン(図1中16)を形成する。
【0015】
【発明の効果】本発明に係る半導体記憶装置によれば、
半導体基板上にトランジスタとキャパシタとが形成され
た半導体記憶装置において、前記キャパシタが、それぞ
れ積層された3つのキャパシタによって形成されている
ので、同じセル面積で、より大きなキャパシタ容量を得
ることができる。
【0016】また、下部プレート電極がフィールドプレ
ートとして形成されているので、素子分離領域にフィー
ルドトランジスタが形成されることとなる。そこで、こ
のフィールドトランジスタのゲート電極となる下部プレ
ート電極は常に0Vの電位に固定されることになり、こ
のゲート電極下部領域のしきい値電圧を0.8V程度以
上に設定すれば、このフィールドトランジスタは常にオ
フの状態となり、素子分離の役割を果たすこととなるの
で、素子分離領域を小さく設定することができる。
【0017】従って、小面積で、高キャパシタ容量のD
RAMを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる半導体記憶装置の実施例を示す
概略断面図である。
【図2】(a)〜(c)は本発明に係る半導体記憶装置
の製造工程を説明するための概略断面図である。
【図3】従来の半導体記憶装置を示す概略断面図であ
る。
【符号の説明】
1 シリコン基板(半導体基板) 2 ソース/ドレイン領域(不純物拡散領域) 6 SiO2 膜(第1の誘電体) 7 下部プレート電極 8 SiO2 /SiN膜(第2の誘電体) 9 ノード電極 10 SiO2 /SiN膜(第3の誘電体) 11 上部プレート電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にトランジスタとキャパシ
    タとが形成された半導体記憶装置において、前記キャパ
    シタが、前記半導体基板表面層に形成された不純物拡散
    層と該不純物拡散層上に形成された第1の誘電体と該第
    1の誘電体上にフィールドプレートとして形成された下
    部プレート電極とで構成された第1のキャパシタと、前
    記下部プレート電極と該下部プレート電極上に形成され
    た第2の誘電体と該第2の誘電体上に形成されたノード
    電極とで構成された第2のキャパシタと、前記ノード電
    極と該ノード電極上に形成された第3の誘電体と該第3
    の誘電体上に形成された上部プレート電極とで構成され
    た第3のキャパシタと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。
JP3300540A 1991-11-15 1991-11-15 半導体記憶装置 Pending JPH05136363A (ja)

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JP3300540A JPH05136363A (ja) 1991-11-15 1991-11-15 半導体記憶装置
US07/896,436 US5282159A (en) 1991-11-15 1992-06-10 Semiconductor memory with increased capacitive storage capabilities and reduced size

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JP3300540A JPH05136363A (ja) 1991-11-15 1991-11-15 半導体記憶装置

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