JPH0563152A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH0563152A
JPH0563152A JP3219615A JP21961591A JPH0563152A JP H0563152 A JPH0563152 A JP H0563152A JP 3219615 A JP3219615 A JP 3219615A JP 21961591 A JP21961591 A JP 21961591A JP H0563152 A JPH0563152 A JP H0563152A
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JP
Japan
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polyimide
storage electrode
film
diffusion layer
polycrystalline
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JP3219615A
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Toshiyuki Mine
利之 峰
Shinpei Iijima
晋平 飯島
Yoshifumi Kawamoto
佳史 川本
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】蓄積電極形成時に有機膜を用いてもマスク工程
を増やさず、安定した接合特性を有する王冠型のスッタ
クト・キャパシタ・セルを得る。 【構成】MOSトランジスタの所望の拡散層を露出させ
る第1の工程と、リンを含んだ第1のSi膜を堆積する
第2の工程と、ポリイミドないしホトレジスト等の有機
物から成るパターンを上記拡散層上部に形成する第3の
工程と、リンを含んだ第2のSi膜を上記有機物から成
るパターン上に堆積する第4工程と、異方性ドライエッ
チング法により第2のSi膜を異方的にエッチングして
上記有機膜パターンの側壁に第2のSi膜を残すと同時
に、蓄積電極間に露出する第1のSi膜を自己整合的に
除去する第5の工程と、酸素プラズマエッチングにより
上記有機物から成るパターンを除去する第6の工程から
なる。 【効果】マスク工程を増やさず、安定した接合特性が得
られ、キャパシタ・セルの製造歩留まりが大幅に向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に係り、特にDRAMを構成するスタックト・
キャパシタ・セルの蓄積電極の構造およびその製造プロ
セスに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体LSIの集積度は年々増大してお
り、特にDRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス
・メモリ)の分野においては、64メガビットが開発の
対象となっている。
【0003】64メガビット DRAMを実現するに
は、1セルを約1〜1.5μm2と極めて微細な面積に抑
えながら、ある一定量のキャパシタ容量(例えば、30
fF以上)を確保しなければならない。一つの対策とし
て、微細なセル面積でも大きいキャパシタ容量が得られ
る王冠型のスタックト・キャパシタ・セルが提案されて
いる(特開平2−226761号)。このセルの特徴は、蓄積電
極が円柱状(王冠型)をなし、その側壁の内外をキャパ
シタ領域としている点である。上記円柱状の蓄積電極
は、(1)拡散層を囲んで絶縁膜(CVD−SiO2/S
34)の枠(衝立)を形成する。(2)蓄積電極となる
多結晶Siを堆積し、溝内にホトレジストを埋め込む。
(3)上記絶縁膜の枠上の多結晶Siを除去した後、溝内
のホトレジストと絶縁膜(CVD−SiO2)を除去す
る。の手順により形成される。しかし上記方法は、多結
晶Si(蓄積電極)の衝立となる部分に厚いCVD−S
iO2 とSi34を用いているため、(1) 加工が難しく
マージンが小さい。(2) 厚いCVD−SiO2 が必要で有
るためスループットが悪い。等の問題が残っていた。
【0004】この問題を解決する一つの対策として、上
記無機絶縁膜(CVD−SiO2/Si34)の替わり
に、レジストやポリイミドのような有機物を用いる方法
が、シンポジューム オン VLSI テクノロジー,(1
990年)第13頁から第14頁で論じられている。(1
990 SYMPOSIUM ON VLSI TECHNOLOGY pp13〜14)。この
方法の概要を図7〜図11を用いて説明する。
【0005】まず、p型の単結晶Si基板201に公知
のLOCOS法を用いて素子分離領域202を形成す
る。次に、周知の技術によりゲート絶縁膜203,ゲー
ト電極204、及びn型拡散層205から成るMOSト
ランジスタを形成する(図7)。次に、所定の拡散層20
5(a)に接触するビット線207を形成した後、ビット
線207をCVD−SiO2 208で覆い電気的に絶縁
分離する。次に、もう一方の拡散層205(b)の表面が
露出するような開口部209を設けた後、上記拡散層2
05(b)の開口部209を囲んで多結晶Siの衝立とな
るポリイミド210を回転塗布する。続いて、600℃程
度の減圧雰囲気中でポリイミド210をベークして膜中
のガス抜きを行なう。次に、多層レジストプロセスによ
り上記ポリイミド210のパターンニングを行なう。こ
こでは、上記ポリイミド210は多層レジストプロセス
の下層を兼ねている(図8)。次にCVD法によりリン
を含んだ非晶質Si膜211を堆積した後ホトレジスト
212を塗布して、上記非晶質Si211表面が露出す
るまでエッチバックする(図9)。次に、ドライエッチ
ング法により、上記露出したポリイミドパターン210
上の非晶質Si211をエッチングした後、酸素プラズ
マアッシャにより溝部のホトレジスト212とポリイミ
ドパターン210を除去する(図10)。次に、キャパシ
タ絶縁膜213となるTa25(五酸化タンタル)21
3をCVD法により堆積した後、プレート電極214と
なるW(タングステン)214を堆積する(図11)。
以上の手順により、王冠型の蓄積電極を有するスタック
ト・キャパシタ・セルが得られる。
【0006】上記方法によれば、蓄積電極211の衝立
を極めて簡単に形成できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記方法の問題点は、
高温の減圧雰囲気中でポリイミド210中のガス抜きを
する工程およびリンドープ非晶質Si211を堆積する
工程で、ポリイミド210中の重金属等の不純物が拡散層
205(b)内に拡散していくことである。このため接合
部の電気的特性が劣化(接合部のリーク電流の増加)
し、信頼性が低下するという問題(例えば、リフレッシ
ュ不良)がある。
【0008】ポリイミドないしホトレジストからの重金
属等の拡散を防ぐには、図12に示すように、拡散層3
05(b)にリンドープ多結晶Si312のパッドを形成
すればよい。しかし、この方法ではマスク工程が増える
という問題がある。
【0009】本発明の目的は、有機膜を用いてもマスク
工程を増やすこと無く、かつ安定した接合特性が得られ
る王冠型のスッタクト・キャパシタ・セルおよびその製
造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、MOSトラ
ンジスタの所望の拡散層を露出させる第1の工程と、リ
ンを含んだ第1のSi膜を堆積する第2の工程と、ポリ
イミドないしホトレジスト等の有機物から成るパターン
を上記拡散層を覆うように形成する第3の工程と、リン
を含んだ第2のSi膜を上記有機物から成るパターン上
に堆積する第4工程と、異方性ドライエッチング法によ
り第2のSi膜を異方的にエッチングして上記有機膜の
側壁に第2のSi膜を残すと同時に蓄積電極間に露出す
る第1のSi膜を自己整合的に除去する第5の工程と、
酸素プラズマエッチングにより上記有機物から成るパタ
ーンを除去する第6の工程を少なくとも含んで王冠型の
蓄積電極を形成することにより達成できる。
【0011】
【作用】本発明によれば、リンを含んだ非晶質Siの堆
積工程が1工程増えるが、溝部へのホトレジスト埋込工
程(ホトレジスト塗布,エッチバック,ホトレジスト除
去)が無くなるので、総合的に工程数を簡略化できる。
【0012】さらに、拡散層をリンドープSi膜で覆っ
た後に有機膜のパターンニングを行なうので、有機膜か
らの不純物の拡散を防止することができ良好な接合特性
が得られる。
【0013】
【実施例】実施例1 本発明の実施例を、図1から図6を用いて詳細に説明す
る。
【0014】まず、p型の単結晶Si基板101に公知
のLOCOS法を用いて素子分離領域102を形成す
る。次に、周知の技術により8nmのゲート絶縁膜10
3,150nmの多結晶Siゲート電極104、及びn
型拡散層105(a),105(b)から成るスイッチング
MOSトランジスタを形成する(図1)。本実施例にお
いては、850℃のウェット酸化法でゲート絶縁膜10
3を形成した。また、ゲート電極104は、Si2
6(ジシラン)およびPH3(フォスフィン)ガスを用い
た化学気相成長法(以下、CVD法と記す)によりリン
ドープ非晶質Si(形成温度は500℃)を堆積し、そ
の後800℃,30分の窒素アニールで活性化を行うこ
とで、リンドープ多結晶Si104を形成した。
【0015】次に、所定の拡散層105(a)に接触する
ビット線107を形成した後、ビット線107をCVD
−SiO2 108で覆い電気的に絶縁分離する。本実施
例では、CVD法で形成したリンドープ多結晶Si10
7をビット線107とした。次に、もう一方の拡散層1
05(b)の表面が露出するような開口部109を設けた
後、上記方法で蓄積電極の底部となる80nmの多結晶
Si111(a)を形成する。ここでは、非晶質Si形成
直後に熱処理を行ない活性化を行なったが、後のキャパ
シタ絶縁膜形成前までに熱処理を行なえば特に問題は無
い。次に、蓄積電極の衝立となるポリイミド110を1
μm回転塗布する。続いて、600℃程度の減圧雰囲気
中でポリイミド110をベークして膜110中のガス抜
きを行なう。このガス抜き時にポリイミド110から外
方拡散してきた不純物は、上記多結晶Si111(a)が
バリアとなり拡散層105(b)内には拡散しない。次
に、多層レジストプロセスにより上記ポリイミド110
のパターンニングを行なう。従来方法と異なって、上記
ポリイミド110パターンは拡散層105(b)を覆って
パターンニングされる(図2)。
【0016】次にCVD法により、円柱状蓄積電極の側
壁部となるリンドープ非晶質Si111(b)を100n
m堆積する(図3)。
【0017】次にドライエッチング法により、上記非晶
質Si111(b)および多結晶Si111(a)を異方的
にエッチングする。このときポリイミドパターン110
上の非晶質Si111(b)の除去と、隣接したセルの蓄
積電極111(a)(b)間の分離が同時に行なわれる(図
4)。また、多結晶Si111(a)のエッチングは、ポ
リイミドパターン110側壁の非晶質Si111(b)を
マスクとして自己整合的に行なわれる。
【0018】次に、酸素プラズマアッシャによりポリイ
ミドパターン110を除去する(図5)。この時、下地
となっているCVD−SiO2 106,108,非晶質
Si111(b),多結晶Si111(a)は酸素プラズマ
アッシャで全くエッチングされないので、無限大の選択
比で厚いポリイミド110を除去することができる。次
に表面を清浄化して、800℃,20分の窒素アニール
を行なった後、キャパシタ絶縁膜113となるTa25
(五酸化タンタル)113をCVD法により堆積する。
次にプレート電極214となるW(タングステン)21
4を堆積した後、所定の電極配線を行ない王冠型の蓄積
電極を有するスタックト・キャパシタ・セルの製造を完
了する(図6)。本実施例においては、キャパシタ絶縁
膜にTa25(五酸化タンタル)113を用いたが、S
i窒化膜(Si34)、およびそれを熱酸化して得られ
るSi酸化膜/Si窒化膜(SiO2/Si34)等を用
いても同様の結果が得られた。また、本実施例では衝立
形成部にポリイミドを用いたが、通常のポジ型レジス
ト,ネガ型レジストを用いても同様の結果が得られる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば有機膜を蓄積電極形成に
用いてもマスク工程を増やすこと無く、かつ安定した接
合特性の王冠型のスッタクト・キャパシタ・セルが得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す断面図。
【図2】本発明の実施例を示す断面図。
【図3】本発明の実施例を示す断面図。
【図4】本発明の実施例を示す断面図。
【図5】本発明の実施例を示す断面図。
【図6】本発明の実施例を示す断面図。
【図7】従来の製造方法を示す断面図。
【図8】従来の製造方法を示す断面図。
【図9】従来の製造方法を示す断面図。
【図10】従来の製造方法を示す断面図。
【図11】従来の製造方法を示す断面図。
【図12】従来の製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
101,201,301…単結晶Si基板、102,2
02,302…素子分離領域、103,203,303
…ゲート絶縁膜、104,204,304…ゲート電
極、105,205,305…拡散層、106,20
6,306,108,208,308…CVD−SiO
2 、107,207,307…ビット線、110、21
0,310…ポリイミド樹脂、111(b),211,3
11…リンドープ非晶質Si、111(a),312…リ
ンドープ多結晶Si、113,213…キャパシタ絶縁
膜(Ta5)、114,214…プレート電極(タ
ングステン)。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワード線あるいはビット線上に延在し、薄
    い壁状の周部と底部とからなる蓄積電極を持つ、1トラ
    ンジスタと1キャパシタ型の半導体装置において、上記
    蓄積電極の周部と底部とが各々別の層で形成され、かつ
    底部の終端が周部の外壁面と一致していることを特徴と
    する半導体装置。
  2. 【請求項2】スイッチングMOSトランジスタの所望の
    拡散層を露出させる第1の工程と、 リンを含んだ第1のSi膜を堆積する第2の工程と、 有機物から成る所望のパターンを上記拡散層を覆うよう
    に形成する第3の工程と、 リンを含んだ第2のSi膜を上記有機物から成るパター
    ン上に堆積する第4工程と、 異方性ドライエッチング法により第2のSi膜を異方的
    にエッチングして、上記有機物の側壁に第2のSi膜を
    残すと同時に蓄積電極間に露出する第1のSi膜を自己
    整合的に除去する第5の工程と、 酸素プラズマエッチングにより上記有機物から成るパタ
    ーンを除去する第6の工程を少なくとも含んで蓄積電極
    を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP3219615A 1991-08-30 1991-08-30 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH0563152A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05299603A (ja) * 1992-04-24 1993-11-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
US6248625B1 (en) 1999-05-07 2001-06-19 Nec Corporation Manufacturing method of cylindrical-capacitor lower electrode

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