JPH07307395A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH07307395A
JPH07307395A JP6101118A JP10111894A JPH07307395A JP H07307395 A JPH07307395 A JP H07307395A JP 6101118 A JP6101118 A JP 6101118A JP 10111894 A JP10111894 A JP 10111894A JP H07307395 A JPH07307395 A JP H07307395A
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JP
Japan
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film
forming
hygroscopic
contact hole
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP6101118A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Ishida
哲夫 石田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
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Publication of JPH07307395A publication Critical patent/JPH07307395A/en
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Abstract

PURPOSE:To increase the capacity of a memory cell without increasing the allowable area of a capacitor by a method wherein when SOG films and silicon oxide films are formed in a laminated structure and a contact hole between a storage electrode and a semiconductor substrate is formed, a cylindrical storage electrode having a fin-shaped part is formed simultaneously with the formation of the contact hole. CONSTITUTION:A polycrystalline silicon film 119 is formed in a film thickness of the radius or longer of a contact hole 118. Subsequently, an entire surface etching of the film 119 is performed and the film 119 is left only in the part of the hole 118. Subsequently, SOG films 113 and 115 and silicon oxide films 112, 114 and 116 are removed. A lower polycrystalline silicon electrode 108 is formed. The form of the electrode 108 is formed into a cylindrical form having a fin-shaped part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に設けた
多結晶シリコン膜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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device in which a polycrystalline silicon film provided on a semiconductor substrate is used as an electrode of a memory element and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【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(以下単にメモリセルという)
1個当りの面積は小さくなっている。このためメモリセ
ル容量を確保するために、従来の半導体基板上に形成し
たプレーナーキャパシタに代わり、半導体基板上の大き
な段差を利用したスタックトキャパシタが採用されてい
る。スタックトキャパシタでは、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。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have been miniaturized and integrated, semiconductor memory elements (hereinafter simply referred to as memory cells)
The area per piece is small. Therefore, in order to secure the memory cell capacity, a stacked capacitor using a large step on the semiconductor substrate is adopted instead of the conventional planar capacitor formed on the semiconductor substrate. In a stacked capacitor, polycrystalline silicon is used as an electrode, and a capacitive insulating film is formed on this electrode.

【0003】以下に、従来のスタックトキャパシタとそ
の製造方法について説明する。図15は、従来の製造方
法により形成したスタックトキャパシタの概略断面図で
ある。図16〜図19はその製造方法の工程順断面図で
ある。
A conventional stacked capacitor and its manufacturing method will be described below. FIG. 15 is a schematic sectional view of a stacked capacitor formed by a conventional manufacturing method. 16 to 19 are sectional views in order of steps of the manufacturing method.

【0004】図15〜図19において、1は半導体基
板、2はLOCOS酸化膜、3はゲート酸化膜、4はゲ
ート電極、5はサイドウォール、6はn型拡散層、7は
酸化シリコン膜、8は下部多結晶シリコン電極、9は容
量絶縁膜、10は上部多結晶シリコン電極、11は酸化
珪素膜、12はホトレジスト膜である。
In FIGS. 15 to 19, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a LOCOS oxide film, 3 is a gate oxide film, 4 is a gate electrode, 5 is a sidewall, 6 is an n-type diffusion layer, 7 is a silicon oxide film, Reference numeral 8 is a lower polycrystalline silicon electrode, 9 is a capacitive insulating film, 10 is an upper polycrystalline silicon electrode, 11 is a silicon oxide film, and 12 is a photoresist film.

【0005】以下に、工程順に説明する。半導体基板1
上に、すでに知られている方法でLOCOS酸化膜2、
ゲート酸化膜3、ゲート電極4、サイドウォール5、お
よびn型拡散層(ソース拡散層、ドレイン拡散層)6を
形成した後、それらを覆うように酸化珪素膜11を形成
する(図16)。
The process steps will be described below. Semiconductor substrate 1
LOCOS oxide film 2 on top, by the method already known,
After forming the gate oxide film 3, the gate electrode 4, the sidewall 5, and the n-type diffusion layer (source diffusion layer, drain diffusion layer) 6, a silicon oxide film 11 is formed so as to cover them (FIG. 16).

【0006】続いて、ホトレジスト膜12をマスクにし
て酸化珪素膜11をエッチングし、半導体基板1表面の
n型拡散層6上にコンタクトホールを形成する(図1
7)。次に、ホトレジスト膜12を除去してから、CV
D法により多結晶シリコン膜を形成し、この多結晶シリ
コン膜に不純物拡散して導電性を高めた後、公知の方法
で多結晶シリコン膜を選択的にエッチングして、下部多
結晶シリコン電極8を形成する(図18)。その下部多
結晶シリコン電極8上に、窒化珪素膜と酸化珪素膜とを
順次積層してなる容量絶縁膜9を形成する。この後、容
量絶縁膜9上に多結晶シリコン膜を形成し、不純物拡散
によりその導電性を高めてから、公知の方法で選択的に
エッチングして、上部多結晶シリコン電極10を形成す
る(図19)。以上のようにして、従来のスタックトキ
ャパシタが形成される。
Subsequently, the silicon oxide film 11 is etched by using the photoresist film 12 as a mask to form a contact hole on the n-type diffusion layer 6 on the surface of the semiconductor substrate 1 (FIG. 1).
7). Next, after removing the photoresist film 12, CV
A polycrystalline silicon film is formed by the D method, impurities are diffused into the polycrystalline silicon film to enhance conductivity, and then the polycrystalline silicon film is selectively etched by a known method to form the lower polycrystalline silicon electrode 8 Are formed (FIG. 18). On the lower polycrystalline silicon electrode 8, a capacitance insulating film 9 is formed by sequentially stacking a silicon nitride film and a silicon oxide film. After that, a polycrystalline silicon film is formed on the capacitor insulating film 9, its conductivity is increased by impurity diffusion, and then selectively etched by a known method to form an upper polycrystalline silicon electrode 10 (FIG. 19). As described above, the conventional stacked capacitor is formed.

【0007】[0007]

【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、メモリセルの微細化に伴って、充分
なメモリセル容量を確保するという点で問題を有してい
た。
However, the above-mentioned conventional manufacturing method has a problem in that a sufficient memory cell capacity is secured with the miniaturization of the memory cell.

【0008】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、微細化に対応した方法で、キャパシタ許容面積を増
やすことなくメモリセル容量を増加することのできる半
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 conventional problems described above, and provides a semiconductor device capable of increasing the memory cell capacitance without increasing the capacitor allowable area and a method of manufacturing the same, by a method corresponding to miniaturization. It is a thing.

【0009】[0009]

【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、半導体基板上に設けられた
第1の導電膜と、第1の導電膜の少なくとも一部分を覆
う絶縁膜と、絶縁膜を覆うように形成された第2の導電
膜とで容量素子が形成されており、容量素子はフィン状
部を有した円筒状である。
In order to achieve this object, a semiconductor device according to the present invention comprises a first conductive film provided on a semiconductor substrate and an insulating film covering at least a part of the first conductive film. And a second conductive film formed so as to cover the insulating film, a capacitor is formed, and the capacitor has a cylindrical shape having a fin-shaped portion.

【0010】また、半導体基板上に設けられた第1の導
電膜と、第1の導電膜の少なくとも一部分を覆う絶縁膜
と、絶縁膜を覆うように形成された第2の導電膜とで容
量素子が形成されており、容量素子はフィン状部を有し
た円筒状であり、かつ容量素子の上部に開口が形成され
ている。
Further, the first conductive film provided on the semiconductor substrate, the insulating film covering at least a part of the first conductive film, and the second conductive film formed so as to cover the insulating film form a capacitance. An element is formed, the capacitive element has a cylindrical shape with a fin-shaped portion, and an opening is formed in the upper portion of the capacitive element.

【0011】この目的を達成するために、本発明の半導
体装置の製造方法は、半導体基板の段差上に窒化珪素膜
を形成する工程と、窒化珪素膜上に吸湿性膜を形成する
工程と、吸湿性膜上に耐湿性膜を形成する工程と、窒化
珪素膜、吸湿性膜および耐湿性膜にコンタクトホールを
形成する工程と、窒化珪素膜、吸湿性膜、耐湿性膜およ
びコンタクトホールに第1の導電性膜を形成する工程
と、導電性膜を全面エッチングしてコンタクトホール内
部にのみ第1の導電性膜を残す工程と、吸湿性膜および
耐湿性膜を除去し、第1の導電膜表面に容量絶縁膜を形
成する工程と、容量絶縁膜上に第2の導電膜を形成する
工程とを備えている。
To achieve this object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming a silicon nitride film on a step of a semiconductor substrate, a step of forming a hygroscopic film on the silicon nitride film, A step of forming a moisture resistant film on the hygroscopic film, a step of forming contact holes in the silicon nitride film, the hygroscopic film and the moisture resistant film, and a step of forming a contact hole in the silicon nitride film, the hygroscopic film, the moisture resistant film and the contact hole. No. 1 conductive film is formed, the conductive film is entirely etched to leave the first conductive film only inside the contact hole, the hygroscopic film and the moisture resistant film are removed, and the first conductive film is removed. The method includes a step of forming a capacitive insulating film on the film surface and a step of forming a second conductive film on the capacitive insulating film.

【0012】また、半導体基板上に形成された段差上に
窒化珪素膜を形成する工程と、窒化珪素膜上に吸湿性膜
を形成する工程と、吸湿性膜上に耐湿性膜を形成する工
程と、吸湿性膜と耐湿性膜にコンタクトホールを形成す
る工程と、窒化珪素膜、吸湿性膜、耐湿性膜およびコン
タクトホールに第1の導電性膜を形成する工程と、第1
の導電性膜を選択的にエッチングする工程と、吸湿性膜
および耐湿性膜を除去し、第2の導電性膜を形成する工
程と、第2の導電性膜上に容量絶縁膜を形成する工程
と、容量絶縁膜上に第3の導電性膜を形成する工程とを
備えている。
Further, a step of forming a silicon nitride film on a step formed on a semiconductor substrate, a step of forming a hygroscopic film on the silicon nitride film, and a step of forming a moisture resistant film on the hygroscopic film. A step of forming a contact hole in the hygroscopic film and the moisture resistant film, a step of forming a first conductive film in the silicon nitride film, the hygroscopic film, the moisture resistant film and the contact hole;
Of selectively etching the conductive film, the step of removing the hygroscopic film and the moisture resistant film to form the second conductive film, and the step of forming the capacitor insulating film on the second conductive film. And a step of forming a third conductive film on the capacitive insulating film.

【0013】また、第2の導電性膜の膜厚は、コンタク
トホールの半径の95%以下の膜厚である。
The thickness of the second conductive film is 95% or less of the radius of the contact hole.

【0014】また、吸湿性膜と耐湿性膜との積層体を複
数有する。さらに、吸湿性膜はSOG膜である。
Further, it has a plurality of laminated bodies of a hygroscopic film and a moisture resistant film. Furthermore, the hygroscopic film is an SOG film.

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、SOG膜と酸化珪素膜を積層
構造にしたことで、蓄積電極と半導体基板とのコンタク
トホールを形成する際に、同時にフィン状部を有した筒
状の蓄積電極を形成することができる。したがって、ド
ライエッチングによるコンタクトホール形成時に表面積
の大きな蓄積電極が形成できるため、微細化が進んでも
容易にメモリセル容量の確保が可能となる。
According to the present invention, since the SOG film and the silicon oxide film have a laminated structure, a cylindrical storage electrode having a fin-shaped portion is formed at the same time when the contact hole between the storage electrode and the semiconductor substrate is formed. Can be formed. Therefore, since a storage electrode having a large surface area can be formed at the time of forming a contact hole by dry etching, it becomes possible to easily secure the memory cell capacity even if miniaturization progresses.

【0016】[0016]

【実施例】以下に、本発明の第1の実施例における半導
体装置について、図面を参照しながら説明する。図1は
本実施例の断面図である。図1において、101は半導
体基板、102はLOCOS酸化膜、103はゲート酸
化膜、104はゲート電極、105はサイドウォール、
106はn型拡散層、107は窒化珪素膜、108は下
部多結晶シリコン電極、109は容量絶縁膜、110は
上部多結晶シリコン電極である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of this embodiment. In FIG. 1, 101 is a semiconductor substrate, 102 is a LOCOS oxide film, 103 is a gate oxide film, 104 is a gate electrode, 105 is a sidewall,
106 is an n-type diffusion layer, 107 is a silicon nitride film, 108 is a lower polycrystalline silicon electrode, 109 is a capacitive insulating film, and 110 is an upper polycrystalline silicon electrode.

【0017】下部多結晶シリコン電極108の形状はフ
ィン状部を有した円筒状である。これにより、蓄積電極
である下部多結晶シリコン電極108の表面積が増大す
るため、メモリセルのキャパシタ許容面積を増やすこと
なくメモリセル容量を増加させることができる。したが
って、微細化が進んでも容易に十分なメモリセル容量を
得ることができる。
The shape of the lower polycrystalline silicon electrode 108 is a cylinder having a fin-shaped portion. As a result, the surface area of the lower polycrystalline silicon electrode 108, which is a storage electrode, increases, so that the memory cell capacitance can be increased without increasing the capacitor allowable area of the memory cell. Therefore, a sufficient memory cell capacity can be easily obtained even with miniaturization.

【0018】次に、本発明の第1の実施例における半導
体装置の製造方法について、図面を参照しながら詳しく
説明する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0019】図2〜7は、この製造方法における工程順
の概略断面図である。図示を簡略化するためにメモリセ
ル形成工程のみを示している。
2 to 7 are schematic cross-sectional views in the order of steps in this manufacturing method. Only the memory cell forming process is shown for simplification of the drawing.

【0020】まず、半導体基板101上に、周知の方法
によりLOCOS酸化膜102、ゲート酸化膜103、
ゲート電極104、サイドウォール105、およびn型
拡散層(ソース拡散層、ドレイン拡散層)106を順次
形成した後、CVD法により窒化珪素膜107を形成す
る。続いて、プラズマCVD法で、酸化珪素膜112、
SOG膜113、酸化珪素膜114、SOG膜115、
および酸化珪素膜116を交互に形成する(図2)。
First, on the semiconductor substrate 101, the LOCOS oxide film 102, the gate oxide film 103, and the
After sequentially forming the gate electrode 104, the sidewall 105, and the n-type diffusion layer (source diffusion layer, drain diffusion layer) 106, a silicon nitride film 107 is formed by a CVD method. Then, the silicon oxide film 112 is formed by plasma CVD.
SOG film 113, silicon oxide film 114, SOG film 115,
And silicon oxide films 116 are formed alternately (FIG. 2).

【0021】次に、ホトレジスト膜117をマスクにし
て、半導体基板101表面のn型拡散層106上にドラ
イエッチング法でコンタクトホール118を形成する。
その際のエッチングを、異方性を得るために、コンタク
トホール118の内壁面に反応生成物を形成しながら行
う。しかし、耐水性の膜である酸化珪素膜112,11
4,116に挟まれた、吸湿性の膜であるSOG膜11
3,115の部分では、エッチングと同時に水分が放出
されるため、このSOG膜113,115の部分には反
応生成物が形成されない。したがって、この状態でオー
バーエッチングをすると、反応生成物の付いていないS
OG膜113,115の部分では、図に示すように横方
向にエッチングされる。これにより、コンタクトホール
118の内壁面に環状に窪みが形成される(図3)。
Next, using the photoresist film 117 as a mask, a contact hole 118 is formed on the n-type diffusion layer 106 on the surface of the semiconductor substrate 101 by a dry etching method.
Etching at that time is performed while forming a reaction product on the inner wall surface of the contact hole 118 in order to obtain anisotropy. However, the silicon oxide films 112 and 11 which are water resistant films
SOG film 11 which is a hygroscopic film sandwiched between 4, 116
Since water is released at the portions 3 and 115 at the same time as the etching, reaction products are not formed at the portions SOG films 113 and 115. Therefore, if overetching is performed in this state, S without reaction products is attached.
The OG films 113 and 115 are laterally etched as shown in the figure. As a result, an annular recess is formed on the inner wall surface of the contact hole 118 (FIG. 3).

【0022】続いて、CVD法により不純物を導入しな
がら多結晶シリコン膜119をコンタクトホール118
の半径以上の膜厚で形成する。半径以上の膜厚で成膜す
ることにより、コンタクトホール118が多結晶シリコ
ンで埋め込まれる(図4)。
Subsequently, the polycrystalline silicon film 119 is formed in the contact hole 118 while introducing impurities by the CVD method.
Is formed with a film thickness equal to or larger than the radius. The contact hole 118 is filled with polycrystalline silicon by forming the film with a film thickness equal to or larger than the radius (FIG. 4).

【0023】続いて、多結晶シリコン膜119の全面エ
ッチングを行い、コンタクトホール118部分にのみ多
結晶シリコンを残す(図15)。
Then, the entire surface of the polycrystalline silicon film 119 is etched to leave the polycrystalline silicon only in the contact hole 118 portion (FIG. 15).

【0024】続いて、弗酸溶液を使用してSOG膜11
3,115、および酸化珪素膜112,114,116
を除去する。この際、ゲート電極部分は、窒化珪素膜に
より保護されているため、エッチング時にエッチングさ
れることなく、下部多結晶シリコン電極108が形成さ
れる(図6)。
Subsequently, the SOG film 11 is formed by using a hydrofluoric acid solution.
3, 115, and silicon oxide films 112, 114, 116
To remove. At this time, since the gate electrode portion is protected by the silicon nitride film, the lower polycrystalline silicon electrode 108 is formed without being etched during etching (FIG. 6).

【0025】続いて、下部多結晶シリコン電極108上
に、たとえば窒化珪素膜と酸化珪素膜とからなる容量絶
縁膜109を形成し、容量絶縁膜109上にCVD法に
より不純物を導入しながら多結晶シリコン膜を形成し、
ホトレジスト膜をマスクにエッチングして、上部多結晶
シリコン電極110を形成する(図7)。以上のように
して、メモリセルが形成される。
Subsequently, a capacitive insulating film 109 made of, for example, a silicon nitride film and a silicon oxide film is formed on the lower polycrystalline silicon electrode 108, and polycrystalline is formed on the capacitive insulating film 109 by introducing an impurity by a CVD method. Forming a silicon film,
Etching is performed using the photoresist film as a mask to form the upper polycrystalline silicon electrode 110 (FIG. 7). A memory cell is formed as described above.

【0026】本実施例の方法では、コンタクトホールエ
ッチング時にSOG膜112,114,116をエッチ
ングしているため、コンタクトホールのオーバーエッチ
量でフィン状部分の大きさを制御することができ、微細
化への対応が容易である。さらに、下部多結晶シリコン
電極108を全面エッチングにより形成するため、ホト
レジスト膜をマスクにした多結晶シリコン膜のパターニ
ングの必要がなく、工程の簡略化を図ることができる。
In the method of this embodiment, since the SOG films 112, 114, and 116 are etched at the time of etching the contact holes, the size of the fin-shaped portion can be controlled by the overetching amount of the contact holes, and the miniaturization can be achieved. It is easy to deal with. Further, since the lower polycrystalline silicon electrode 108 is formed by etching the entire surface, there is no need to pattern the polycrystalline silicon film using the photoresist film as a mask, and the process can be simplified.

【0027】さらに、本実施例の方法では、通常行うS
OG膜113,115の成膜後の熱処理が特に必要では
なくなる。水分の放出が多くなって、フィン状部がより
容易に形成できるためである。しかし、SOG膜は吸湿
性が強いため、熱処理を行ってもフィン状部の形成に支
障を生じることはない。また、本実施例の方法では、酸
化珪素膜112,114,116とSOG膜113,1
15の形成を2回繰り返した場合について説明したが、
SOG膜113,115の層数に応じてフィン状部の数
が決まるため、1回以上の繰り返しを行えば、電極表面
積の増加によるメモリセル容量の増加の目的を達成でき
る。また、SOG膜113,115と酸化珪素膜11
2,114,116の形成順序が逆であっても、同等の
効果が得られることも明白である。
Further, in the method of this embodiment, S normally performed is
The heat treatment after forming the OG films 113 and 115 is not particularly necessary. This is because the amount of water released increases and the fin-shaped portion can be formed more easily. However, since the SOG film has a strong hygroscopic property, the heat treatment does not hinder the formation of the fin-shaped portion. Further, according to the method of this embodiment, the silicon oxide films 112, 114, 116 and the SOG films 113, 1 are
The case where the formation of 15 is repeated twice has been described.
Since the number of fin-shaped portions is determined according to the number of layers of the SOG films 113 and 115, the purpose of increasing the memory cell capacity by increasing the electrode surface area can be achieved by repeating the process once or more. In addition, the SOG films 113 and 115 and the silicon oxide film 11
It is also clear that the same effect can be obtained even if the formation order of 2, 114 and 116 is reversed.

【0028】次に、本発明の第2の実施例における半導
体装置について、図8の断面図を参照しながら説明す
る。図8において、101は半導体基板、102はLO
COS酸化膜、103はゲート酸化膜、104はゲート
電極、105はサイドウォール、106はn型拡散層、
107は窒化珪素膜、119は下部多結晶シリコン電
極、120は容量絶縁膜、121は上部多結晶シリコン
電極である。
Next, a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the sectional view of FIG. In FIG. 8, 101 is a semiconductor substrate and 102 is LO.
COS oxide film, 103 is a gate oxide film, 104 is a gate electrode, 105 is a sidewall, 106 is an n-type diffusion layer,
107 is a silicon nitride film, 119 is a lower polycrystalline silicon electrode, 120 is a capacitive insulating film, and 121 is an upper polycrystalline silicon electrode.

【0029】下部多結晶シリコン電極119は、フィン
状部を有した筒状体であり、かつその下部電極上部が開
口しているため、電極表面を完全に使用しいる。ホトレ
ジスト膜によるパターニングが必要になるものの、第1
の実施例に比べて、フィン状部の数が同じである場合、
下部多結晶シリコン電極108の表面積が2倍以上増大
する。したがって、メモリセルのキャパシタ許容面積を
増やすことなくメモリセル容量がさらに増加する。
The lower polycrystalline silicon electrode 119 is a tubular body having a fin-shaped portion and the upper portion of the lower electrode is open, so that the electrode surface is completely used. Although it requires patterning with a photoresist film,
When the number of fin-shaped portions is the same as in the embodiment of
The surface area of lower polycrystalline silicon electrode 108 is more than doubled. Therefore, the memory cell capacitance is further increased without increasing the capacitor allowable area of the memory cell.

【0030】次に、本実施例の製造方法について、図面
を参照しながら詳しく説明する。図9〜14はこの方法
の工程順断面図である。ここでは、簡略化するためにメ
モリセル形成工程のみ示す。
Next, the manufacturing method of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings. 9 to 14 are cross-sectional views in order of the steps of this method. Here, only the memory cell forming step is shown for simplification.

【0031】まず、半導体基板101上に周知の方法に
よりLOCOS酸化膜102、ゲート酸化膜103、ゲ
ート電極104、サイドウォール105、およびn型拡
散層(ソース拡散層、ドレイン拡散層)106を形成し
た後、CVD法により窒化珪素膜107を形成する。続
いて、プラズマCVD法による酸化珪素膜112、SO
G膜113、酸化珪素膜114、SOG膜115、およ
び酸化珪素膜116を交互に形成する(図9)。
First, a LOCOS oxide film 102, a gate oxide film 103, a gate electrode 104, a sidewall 105, and an n-type diffusion layer (source diffusion layer, drain diffusion layer) 106 are formed on a semiconductor substrate 101 by a known method. After that, the silicon nitride film 107 is formed by the CVD method. Then, the silicon oxide film 112, SO
The G film 113, the silicon oxide film 114, the SOG film 115, and the silicon oxide film 116 are alternately formed (FIG. 9).

【0032】次に、ホトレジスト膜117をマスクにし
て、半導体基板101表面のn型拡散層106上にドラ
イエッチング法でコンタクトホール118を形成する
(図10)。
Next, using the photoresist film 117 as a mask, a contact hole 118 is formed by dry etching on the n-type diffusion layer 106 on the surface of the semiconductor substrate 101 (FIG. 10).

【0033】その際、コンタクトホールのエッチングで
は、異方性を得るためにコンタクトホール側壁に反応生
成物を形成しながら行う。しかし、耐水性の膜である酸
化珪素膜112,114,116に挟まれた、吸湿性の
膜であるSOG膜113,115の部分では、エッチン
グと同時に水分が放出されるため、SOG膜113,1
15の部分に反応生成物が形成されない。したがって、
この状態でオーバーエッチングを行うと、反応生成物の
付いていないSOG膜113,115の部分が、図10
に示すように横方向へエッチングされる。これにより、
コンタクトホール118の内壁面に環状の窪みが形成さ
れる。次に、CVD法により不純物を導入しながら、多
結晶シリコン膜122を、コンタクトホール118の半
径の95%以下の膜厚で形成する。図では、半径の1/
2の膜厚で示した。これにより、コンタクトホール11
8上部が多結晶シリコン膜122で塞がれるようなこと
はない。多結晶シリコン膜122の膜厚がコンタクトホ
ール118の半径の95%以上、100%未満の場合に
は、多結晶シリコン膜122形成後にコンタクトホール
118の上部は開口するものの、容量絶縁膜や、上部電
極の形成が不可能となる。したがって、多結晶シリコン
膜122の膜厚はコンタクトホール118の半径の95
%以下にする必要がある。次に、ホトレジスト膜123
をマスクにして、多結晶シリコン膜122をエッチング
して、下部多結晶シリコン電極をパターンニングする
(図12)。
At this time, the contact hole is etched while forming a reaction product on the side wall of the contact hole in order to obtain anisotropy. However, in the portions of the SOG films 113 and 115 which are hygroscopic films sandwiched between the silicon oxide films 112, 114 and 116 which are water resistant films, moisture is released at the same time as the etching, so the SOG films 113, 115 1
No reaction product is formed in part 15. Therefore,
When over-etching is performed in this state, the portions of the SOG films 113 and 115 which do not have reaction products are removed as shown in FIG.
As shown in FIG. This allows
An annular recess is formed on the inner wall surface of the contact hole 118. Next, while introducing impurities by the CVD method, the polycrystalline silicon film 122 is formed with a film thickness of 95% or less of the radius of the contact hole 118. In the figure, 1 / radius
The thickness is shown as 2. As a result, the contact hole 11
The upper part of 8 is not blocked by the polycrystalline silicon film 122. When the film thickness of the polycrystalline silicon film 122 is 95% or more and less than 100% of the radius of the contact hole 118, the upper portion of the contact hole 118 is opened after the polycrystalline silicon film 122 is formed, but the capacitive insulating film or the upper portion of the contact hole 118 is opened. The electrodes cannot be formed. Therefore, the thickness of the polycrystalline silicon film 122 is 95 times the radius of the contact hole 118.
Must be less than or equal to%. Next, the photoresist film 123
Is used as a mask to etch the polycrystalline silicon film 122 to pattern the lower polycrystalline silicon electrode (FIG. 12).

【0034】続いて、弗酸溶液を使用して酸化珪素膜1
12,114,116、およびSOG膜113,115
を除去する。この際、ゲート電極部分は窒化珪素膜10
7で保護されているため、エッチング時にエッチングさ
れることなく、下部多結晶シリコン電極119が形成さ
れる(図13)。続いて、下部多結晶シリコン電極11
9上に、たとえば窒化珪素膜と酸化珪素膜からなる容量
絶縁膜120を形成し、容量絶縁膜120上にCVD法
により不純物を導入しながら多結晶シリコン膜を形成
し、ホトレジスト膜をマスクにエッチングして上部多結
晶シリコン電極121を形成する。以上のようにして、
メモリセルが形成される。
Then, a silicon oxide film 1 is formed by using a hydrofluoric acid solution.
12, 114, 116 and SOG films 113, 115
To remove. At this time, the gate electrode portion is the silicon nitride film 10
The lower polycrystalline silicon electrode 119 is formed without being etched at the time of etching because it is protected by 7 (FIG. 13). Then, the lower polycrystalline silicon electrode 11
9, a capacitor insulating film 120 made of, for example, a silicon nitride film and a silicon oxide film is formed, a polycrystalline silicon film is formed on the capacitor insulating film 120 by introducing an impurity by a CVD method, and the photoresist film is used as a mask for etching. Then, the upper polycrystalline silicon electrode 121 is formed. As described above,
A memory cell is formed.

【0035】本実施例の製造方法では、コンタクトホー
ルエッチング時のSOG膜のエッチングを利用している
ため、コンタクトホールのオーバーエッチ量でフィン状
部分の大きさを制御することができ、微細化への対応が
容易である。さらに、第1の実施例に比べて、下部多結
晶シリコン電極上部が開口しているため、電極表面を有
効に活用することができる。
In the manufacturing method of this embodiment, since the etching of the SOG film at the time of contact hole etching is utilized, the size of the fin-shaped portion can be controlled by the overetching amount of the contact hole, which leads to miniaturization. Is easy to handle. Further, as compared with the first embodiment, since the upper portion of the lower polycrystalline silicon electrode is opened, the electrode surface can be effectively utilized.

【0036】また、本実施例の製造方法では、通常行う
SOG膜の成膜後の熱処理をあえて必要とはしない。こ
れは、水分の放出が多くなって、フィン状部の形成がよ
り容易となるためである。しかし、SOG膜は吸湿性が
強いため、熱処理を行ってもフィン状部の形成には支障
を生じるようなことはない。
Further, in the manufacturing method of this embodiment, the heat treatment after the formation of the SOG film, which is usually performed, is not necessary. This is because the amount of water released increases and the fin-shaped portions are more easily formed. However, since the SOG film has a strong hygroscopic property, the heat treatment does not hinder the formation of the fin-shaped portion.

【0037】さらにまた、本実施例の方法では、酸化珪
素膜とSOG膜の形成を2回繰り返したが、SOG膜の
層数に応じてフィン状部の数が決まるため、1回以上の
繰り返しを行えば、電極表面積の増加によるメモリセル
容量の増加という目的を達成することができる。また、
SOG膜と酸化珪素膜の形成順序が逆の場合でも同等の
効果が得られることも明白である。
Furthermore, in the method of this embodiment, the formation of the silicon oxide film and the SOG film was repeated twice, but since the number of fin-shaped portions is determined according to the number of layers of the SOG film, the fin-shaped portions are repeated once or more. By doing so, the purpose of increasing the memory cell capacity by increasing the electrode surface area can be achieved. Also,
It is also clear that the same effect can be obtained even when the order of forming the SOG film and the silicon oxide film is reversed.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、コンタクトホール形成
前にSOG膜と酸化珪素膜を1回以上積層することで、
コンタクトホール形成時にフィン状部を有する筒状の蓄
積電極が形成できる。したがって、微細化が進んでも、
キャパシタ許容面積を増やすことなく、容易にメモリセ
ル容量を増大することが可能な優れた半導体装置および
その製造方法である。
According to the present invention, by stacking the SOG film and the silicon oxide film at least once before forming the contact hole,
A tubular storage electrode having a fin-shaped portion can be formed when the contact hole is formed. Therefore, even if miniaturization progresses,
An excellent semiconductor device capable of easily increasing the memory cell capacity without increasing the capacitor allowable area and a method for manufacturing the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明における第1の実施例である半導体装置
の断面図
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明における第1の実施例である半導体装置
の製造方法の工程断面図
FIG. 2 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明における第1の実施例である半導体装置
の製造方法の工程断面図
FIG. 3 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図4】本発明における第1の実施例である半導体装置
の製造方法の工程断面図
FIG. 4 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図5】本発明における第1の実施例である半導体装置
の製造方法の工程断面図
FIG. 5 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図6】本発明における第1の実施例である半導体装置
の製造方法の工程断面図
FIG. 6 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device, which is a first embodiment of the present invention.

【図7】本発明における第1の実施例である半導体装置
の製造方法の工程断面図
FIG. 7 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device, which is a first embodiment of the present invention.

【図8】本発明における第2の実施例である半導体装置
の断面図
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明における第2の実施例である半導体装置
の製造方法の工程断面図
FIG. 9 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明における第2の実施例である半導体装
置の製造方法の工程断面図
FIG. 10 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device, which is a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明における第2の実施例である半導体装
置の製造方法の工程断面図
FIG. 11 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device, which is a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明における第2の実施例である半導体装
置の製造方法の工程断面図
FIG. 12 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device, which is a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明における第2の実施例である半導体装
置の製造方法の工程断面図
FIG. 13 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device, which is a second embodiment of the present invention.

【図14】本発明における第2の実施例である半導体装
置の製造方法の工程断面図
FIG. 14 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device, which is a second embodiment of the present invention.

【図15】従来の半導体装置の断面図FIG. 15 is a sectional view of a conventional semiconductor device.

【図16】従来の半導体装置の製造方法の工程断面図FIG. 16 is a process sectional view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図17】従来の半導体装置の製造方法の工程断面図FIG. 17 is a process sectional view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図18】従来の半導体装置の製造方法の工程断面図FIG. 18 is a process cross-sectional view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図19】従来の半導体装置の製造方法の工程断面図FIG. 19 is a process sectional view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体基板 102 LOCOS酸化膜 103 ゲート酸化膜 104 ゲート電極 105 サイドウォール 106 n型拡散層 107 窒化珪素膜 108 下部多結晶シリコン電極 109 容量絶縁膜 110 上部多結晶シリコン電極 112 酸化珪素膜 113 SOG膜 114 酸化珪素膜 115 SOG膜 116 酸化珪素膜 117 ホトレジスト膜 118 コンタクトホール 119 下部多結晶シリコン膜 120 容量絶縁膜 121 上部多結晶シリコン電極 122 多結晶シリコン膜 Reference Signs List 101 semiconductor substrate 102 LOCOS oxide film 103 gate oxide film 104 gate electrode 105 sidewall 106 n-type diffusion layer 107 silicon nitride film 108 lower polycrystalline silicon electrode 109 capacitor insulating film 110 upper polycrystalline silicon electrode 112 silicon oxide film 113 SOG film 114 Silicon oxide film 115 SOG film 116 Silicon oxide film 117 Photoresist film 118 Contact hole 119 Lower polycrystalline silicon film 120 Capacitive insulating film 121 Upper polycrystalline silicon electrode 122 Polycrystalline silicon film

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822 Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/822

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に設けられた第1の導電膜
と、前記第1の導電膜の少なくとも一部分を覆う絶縁膜
と、前記絶縁膜を覆うように形成された第2の導電膜と
で容量素子が形成されており、前記容量素子はフィン状
部を有した円筒状であることを特徴とする半導体装置。
1. A first conductive film provided on a semiconductor substrate, an insulating film covering at least a part of the first conductive film, and a second conductive film formed so as to cover the insulating film. And a capacitor is formed, and the capacitor has a cylindrical shape having a fin-shaped portion.
【請求項2】 半導体基板上に設けられた第1の導電膜
と、前記第1の導電膜の少なくとも一部分を覆う絶縁膜
と、前記絶縁膜を覆うように形成された第2の導電膜と
で容量素子が形成されており、前記容量素子はフィン状
部を有した円筒状であり、かつ前記容量素子の上部に開
口が形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. A first conductive film provided on a semiconductor substrate, an insulating film covering at least a part of the first conductive film, and a second conductive film formed so as to cover the insulating film. The semiconductor device is characterized in that the capacitive element is formed by the method, the capacitive element has a cylindrical shape having a fin-shaped portion, and an opening is formed in an upper portion of the capacitive element.
【請求項3】 半導体基板の段差上に窒化珪素膜を形成
する工程と、前記窒化珪素膜上に吸湿性膜を形成する工
程と、前記吸湿性膜上に耐湿性膜を形成する工程と、前
記窒化珪素膜、前記吸湿性膜および前記耐湿性膜にコン
タクトホールを形成する工程と、前記窒化珪素膜、前記
吸湿性膜、前記耐湿性膜および前記コンタクトホールに
第1の導電性膜を形成する工程と、前記導電性膜を全面
エッチングして前記コンタクトホール内部にのみ前記第
1の導電性膜を残す工程と、前記吸湿性膜および前記耐
湿性膜を除去し、前記第1の導電膜表面に容量絶縁膜を
形成する工程と、前記容量絶縁膜上に第2の導電膜を形
成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
3. A step of forming a silicon nitride film on a step of a semiconductor substrate, a step of forming a hygroscopic film on the silicon nitride film, and a step of forming a moisture resistant film on the hygroscopic film, Forming a contact hole in the silicon nitride film, the hygroscopic film and the moisture resistant film; and forming a first conductive film in the silicon nitride film, the hygroscopic film, the moisture resistant film and the contact hole. And the step of etching the entire surface of the conductive film to leave the first conductive film only inside the contact hole, removing the hygroscopic film and the moisture resistant film, and removing the first conductive film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a capacitive insulating film on a surface; and a step of forming a second conductive film on the capacitive insulating film.
【請求項4】 半導体基板上に形成された段差上に窒化
珪素膜を形成する工程と、前記窒化珪素膜上に吸湿性膜
を形成する工程と、前記吸湿性膜上に耐湿性膜を形成す
る工程と、前記吸湿性膜および前記耐湿性膜にコンタク
トホールを形成する工程と、前記窒化珪素膜、前記吸湿
性膜、前記耐湿性膜および前記コンタクトホールに第1
の導電性膜を形成する工程と、前記第1の導電性膜を選
択的にエッチングする工程と、前記吸湿性膜および前記
耐湿性膜を除去し、第2の導電性膜を形成する工程と、
前記第2の導電性膜上に容量絶縁膜を形成する工程と、
前記容量絶縁膜上に第3の導電性膜を形成する工程とを
備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A step of forming a silicon nitride film on a step formed on a semiconductor substrate, a step of forming a hygroscopic film on the silicon nitride film, and a moisture resistant film on the hygroscopic film. And a step of forming contact holes in the hygroscopic film and the moisture resistant film, and a first step in the silicon nitride film, the hygroscopic film, the moisture resistant film and the contact hole.
Forming a conductive film, selectively etching the first conductive film, removing the hygroscopic film and the moisture resistant film, and forming a second conductive film. ,
Forming a capacitive insulating film on the second conductive film;
And a step of forming a third conductive film on the capacitive insulating film.
【請求項5】 第2の導電性膜の膜厚は、コンタクトホ
ールの半径の95%以下の膜厚であることを特徴とする
請求項3または4記載の半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the thickness of the second conductive film is 95% or less of the radius of the contact hole.
【請求項6】 吸湿性膜と耐湿性膜との積層体が複数あ
ることを特徴とする請求項3または4記載の半導体装置
の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein there are a plurality of laminated bodies of a hygroscopic film and a moisture resistant film.
【請求項7】 吸湿性膜がSOG膜であることを特徴と
する請求項3または4記載の半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the hygroscopic film is an SOG film.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09326476A (en) * 1996-05-29 1997-12-16 Taiwan Moshii Denshi Kofun Yugenkoshi Method for forming memory using spacer of corrugated oxide layer
FR2752494A1 (en) * 1996-08-16 1998-02-20 United Microelectronics Corp SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE AND CAPACITOR ELECTRODE STRUCTURE FOR SUCH DEVICE
JPH10112529A (en) * 1996-10-03 1998-04-28 Taiwan Moshii Denshi Kofun Yugenkoshi Manufacture of high density stack dram
JPH10125870A (en) * 1996-10-11 1998-05-15 Taiwan Moshii Denshi Kofun Yugenkoshi Manufacture of stacked dram
KR100382547B1 (en) * 2000-12-15 2003-05-09 주식회사 하이닉스반도체 method for forming capacitor semiconductor device

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