JPH05167010A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH05167010A
JPH05167010A JP3330876A JP33087691A JPH05167010A JP H05167010 A JPH05167010 A JP H05167010A JP 3330876 A JP3330876 A JP 3330876A JP 33087691 A JP33087691 A JP 33087691A JP H05167010 A JPH05167010 A JP H05167010A
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JP
Japan
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capacitor
memory cells
film
dielectric film
capacitor electrode
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Withdrawn
Application number
JP3330876A
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English (en)
Inventor
Toshio Mitsumoto
敏雄 三本
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】メモリセルのキャパシタが、アクセストランジ
スタのソース領域上に形成された第1のキャパシタ電極
と、第1のキャパシタ電極に対向する第2のキャパシタ
電極と、第1及び第2のキャパシタ電極間に設けられた
強誘電体膜(比誘電率10以上)とを有し、その強誘電
体膜が、複数のメモリセルのうち一群のメモリセルに共
通する連続した膜である半導体記憶装置。 【効果】微細加工の困難な材料である強誘電体膜を用い
ているが、その微細加工が不要であるため、微細なキャ
パシタが再現性良く、また高歩留りで形成される。この
ため、高集積の半導体記憶装置が安価に得られる。

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、
特に、強誘電体材料膜を容量絶縁膜として有する微細な
キャパシタを有するメモリセルが高集積化された半導体
記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は、従来のダイナミックラム(DR
AM)のメモリセル部分の回路を示している。メモリセ
ルは、アクセストランジスタ2とキャパシタ1とを有し
ている。アクセストランジスタ2のドレイン領域は、ビ
ット線4に接続され、ゲート電極はワード線5に接続さ
れ、ソース領域はキャパシタ1の第1のキャパシタ電極
に接続されている。キャパシタ1の第2のキャパシタ電
極は、共通電位線3に接続されている。この共通電位線
3は、第2のキャパシタ電極と図示されていない他の複
数のメモリセルのキャパシタの第2のキャパシタ電極と
を兼ねている場合がある。
【0003】図2は、従来のメモリセルの断面構造を示
している。従来のDRAMは、シリコン基板20とシリ
コン基板20上に配列された複数のメモリセルとを備え
ている。各メモリセルは、アクセストランジスタ22と
アクセストランジスタ22に電気的に接続されたキャパ
シタ10とを有している。
【0004】アクセストランジスタ22は、シリコン基
板20上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上
に形成されたゲート電極(ワード線)25と、シリコン
基板20中に形成されたソース領域23及びドレイン領
域24とを有している。アクセストランジスタ22は、
MOSトランジスタである。アクセストランジスタ22
のドレイン領域24は、ビット線28に接続されてい
る。
【0005】キャパシタ10は、ソース領域23上に形
成された第1のキャパシタ電極26と、第1のキャパシ
タ電極26に対向する第2のキャパシタ電極27の一部
と、第1及び第2のキャパシタ電極26、27の間に設
けられた絶縁膜21の一部とから構成されている。
【0006】このような従来のDRAMでは、絶縁膜2
1の比誘電率が低い(SiO2の比誘電率:3.9)た
め、キャパシタ面積を縮小するとDRAMの動作に必要
な電荷を蓄積することができず、キャパシタの微細化が
困難であるという問題がある。この従来のDRAMの欠
点を改良するために、図3に示すようなメモリセルを備
えたDRAMが提案されている。
【0007】図3のメモリセルは、キャパシタの電極間
に設けられた容量絶縁膜が、比誘電率の高い強誘電体か
らなる誘電体膜31である点で、図2のメモリセルと異
なる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術においては、次のような問題がある。
【0009】各メモリセルに属するキャパシタ毎に独立
した誘電体膜31を形成するために、誘電体膜31とな
る強誘電体材料膜を、半導体基板上に堆積した後、その
膜を微細加工技術を用いて微細形状にパターニングしな
ければならない。一般に、強誘電体からなる膜を、半導
体製造プロセスに採用されている微細加工技術(リソグ
ラフィ及びエッチング技術)で、高精度に加工すること
は困難である。このため、キャパシタの面積、ひいては
メモリセルの面積を縮小することが困難であった。
【0010】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、強誘電体膜
の微細加工が必要ない、微細なキャパシタを有するメモ
リセルが高密度に集積された半導体記憶装置を提供する
ことにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、半導体基板と該半導体基板上に配列された複数のメ
モリセルとを備え、該複数のメモリセルの各々は、アク
セストランジスタと該アクセストランジスタに電気的に
接続されたキャパシタとを有し、該アクセストランジス
タは、該半導体基板中に形成されたソース領域及びドレ
イン領域を有し、該キャパシタは、該ソース領域上に形
成された第1のキャパシタ電極と該第1のキャパシタ電
極に対向する第2のキャパシタ電極と該第1及び第2の
キャパシタ電極間に設けられた誘電体膜とを有する半導
体記憶装置であって、該誘電体膜は、該複数のメモリセ
ルのうち一群のメモリセルに共通する連続した強誘電体
膜であり、そのことにより、上記目的が達成される。
【0012】前記半導体記憶装置は、前記アクセストラ
ンジスタを覆うシールド電極を半導体基板上に更に有
し、前記第1のキャパシタ電極と前記第2のキャパシタ
電極とが対向する領域に於いて該シールド電極は開口部
を有し、該第1のキャパシタ電極と該開口部内に位置す
る前記誘電体膜の一部分と該一部分上に位置する該第2
のキャパシタ電極の一部とから前記キャパシタが構成さ
れていてもよい。
【0013】
【実施例】以下に、本発明を実施例について説明する。
【0014】図4は、本実施例の半導体記憶装置のメモ
リセル部分を示している。この半導体記憶装置は、ダイ
ナミックラム(DRAM)である。このDRAMは、シ
リコン基板40とシリコン基板40上に配列された複数
のメモリセルとを備えているが、図4は、その複数のメ
モリセルのうちの一つだけを示している。各メモリセル
は、アクセストランジスタ41とアクセストランジスタ
41に電気的に接続されたキャパシタ50とを有してい
る。
【0015】アクセストランジスタ41は、シリコン基
板40上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上
に形成されたゲート電極(ワード線)44と、シリコン
基板40中に形成されたソース領域43及びドレイン領
域42とを有している。アクセストランジスタ41は、
通常の工程により形成された公知のMOSトランジスタ
である。アクセストランジスタ41のドレイン領域42
は、公知のDRAMと同様に、ビット線45に接続され
ている。
【0016】キャパシタ50は、ソース領域43上に形
成された第1のキャパシタ電極46と、第1のキャパシ
タ電極46に対向する第2のキャパシタ電極47の一部
と、第1及び第2のキャパシタ電極46、47の間に設
けられた誘電体膜49の一部とから構成されている。第
1のキャパシタ電極46は、ソース領域43に電気的に
接触している。本実施例の第1のキャパシタ電極46
は、CVD法により堆積した多結晶シリコン膜をパター
ニングすることにより形成されている。
【0017】本実施例の採用する誘電体膜49は、半導
体記憶装置の有する複数のメモリセルに共通する連続し
た膜である。誘電体膜49の材料は、PZTと略記され
るPb(Zr、Ti)O3である。PZTは、10以上
の比誘電率を有する強誘電体である。この誘電体膜49
は、リソグラフィ及びエッチング技術を用いてパターニ
ングされてはいない。
【0018】各メモリセルのキャパシタ50は、より詳
細に述べれば、この連続した誘電体膜49のうち、各メ
モリセルの第1のキャパシタ電極46に接する部分と、
その部分を挟んで相互に対抗している第1のキャパシタ
電極46及び第2のキャパシタ電極47の一部とから構
成されている。
【0019】本実施例の半導体記憶装置に於いては、ア
クセストランジスタ41及びビット線45が、従来のD
RAMと同様に、絶縁膜60により覆われている。この
絶縁膜60上には、多結晶シリコン膜からなるシールド
電極(厚さ:約200nm)48が設けられている。こ
のシールド電極48の機能は、ビット線45と第2キャ
パシタ電極47とを電気的にシールドすることにより、
第2キャパシタ電極47の電気的ノイズがビット線45
に電気的ノイズを誘起するのを防止すること、並びに、
ワード線44と第2キャパシタ電極47との容量結合に
よって相互に悪影響を及ぼし合うことを防止することで
ある。このシールド電極48は、導電性膜が絶縁膜60
を覆うようにシリコン基板40の上方に堆積された後、
各メモリセルの第1キャパシタ電極46の上面を露出さ
せる開口部をその導電性膜中に設けることにより、形成
されたものである。開口部の形成されたシールド電極4
8の全面に、上述の誘電体膜49を堆積することによ
り、その開口部の平面形状に応じた平面形状を有するキ
ャパシタ50を、その開口部に対して自己整合的に形成
することができる。このため、シールド電極47の材料
(導電性膜)として、例えば、多結晶シリコン膜のよう
に微細加工に適した材料を用いれば、微小なキャパシタ
を再現性良く形成することができる。
【0020】このように、本実施例に於いては、強誘電
体からなる誘電体膜49を微細加工する必要がないた
め、キャパシタ50のサイズが0.5μm×0.5μm
にまで縮小されても、パターン形状に劣化が生じていな
い。
【0021】また、誘電体膜49として、比誘電率が1
0以上のPZTを用いたため、各キャパシタの電極面積
を0.5μm2程度にまで縮小しても、DRAMの動作
に必要な蓄積容量を充分に確保できる。
【0022】なお、本実施例に於いては、誘電体膜49
の材料として、PZTを採用したが、他の強誘電体材料
(例えば、BaTiO3、Pb(Mg、Nb)O3、及び
PbTiO3)を用いても、本実施例の効果と同様の効
果を得ることができる。また、誘電体膜49は、強誘電
体材料からなる膜を含む多層膜であってもよい。
【0023】誘電体膜49は、半導体記憶装置の備える
複数のメモリセルのすべてに共通する連続した膜である
必要はない。半導体記憶装置の備える複数のメモリセル
が、複数のメモリセルを含む幾つかのブロックに分割さ
れている場合、誘電体膜49が、各ブロックに属する一
群のメモリセルにとって共通の連続した膜であってもよ
い。この場合、誘電体膜49は、各ブロック毎に独立す
るように加工されるが、この加工は微細加工ではないた
め、現在のリソグラフィ及びエッチング技術によって
も、再現性よく加工することが容易である。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、強誘電体膜の微細加工
が必要ない、微細なキャパシタを有するメモリセルが高
密度に集積された半導体記憶装置が提供される。この半
導体記憶装置に於いては、微細加工の困難な材料である
強誘電体膜を用いているが、その微細加工が不要である
ため、微細なキャパシタが再現性良く、また高歩留りで
形成される。このため、高集積の半導体記憶装置が安価
に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ダイナミックラムのメモリセルの回路図であ
る。
【図2】従来のダイナミックラム型半導体記憶装置のメ
モリセルの断面図である。
【図3】改良されたダイナミックラム型半導体記憶装置
のメモリセルの断面図である。
【図4】本発明の実施例のメモリセルの断面図である。
【符号の説明】
1 キャパシタ 2 アクセストランジスタ 3 共通電位線 4 ビット線 5 ワード線 40 シリコン基板 41 アクセストランジスタ 42 ドレイン領域 43 ソース領域 45 ビット線 46 第1のキャパシタ電極 47 第2のキャバシタ電極 48 シールド電極 49 誘電体膜 50 キャパシタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板と該半導体基板上に配列された
    複数のメモリセルとを備え、該複数のメモリセルの各々
    は、アクセストランジスタと該アクセストランジスタに
    電気的に接続されたキャパシタとを有し、該アクセスト
    ランジスタは、該半導体基板中に形成されたソース領域
    及びドレイン領域を有し、該キャパシタは、該ソース領
    域上に形成された第1のキャパシタ電極と該第1のキャ
    パシタ電極に対向する第2のキャパシタ電極と該第1及
    び第2のキャパシタ電極間に設けられた誘電体膜とを有
    する半導体記憶装置であって、 該誘電体膜は、該複数のメモリセルのうち一群のメモリ
    セルに共通する連続した強誘電体膜である半導体記憶装
    置。
JP3330876A 1991-12-13 1991-12-13 半導体記憶装置 Withdrawn JPH05167010A (ja)

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JP3330876A JPH05167010A (ja) 1991-12-13 1991-12-13 半導体記憶装置

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Date Code Title Description
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Effective date: 19990311