JPH08107187A - 半導体記憶素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体記憶素子及びその製造方法Info
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- JPH08107187A JPH08107187A JP6241540A JP24154094A JPH08107187A JP H08107187 A JPH08107187 A JP H08107187A JP 6241540 A JP6241540 A JP 6241540A JP 24154094 A JP24154094 A JP 24154094A JP H08107187 A JPH08107187 A JP H08107187A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 下部電極上にウィンドウを開ける工程をなく
す。 【構成】 シリコン基板20上に形成された酸化膜2
1、窒化膜22に開口されたコンタクトホール23に、
窒化膜22上から突出するポリシリコンの第1の下部電
極24が形成されている。第1の下部電極24の上面上
に、水平方向に延在するポリシリコンの第2の下部電極
25が形成されている。第2の下部電極25の周囲を上
下に突起したサイドウォール26が囲み第3の下部電極
を形成している。サイドウォール26の下方の突起部と
第2の下部電極25の下面と第1の下部電極24の側面
とにより凹型の箱27a及びサイドウォール26の上方
の突起部と第2の下部電極25の上面により凹型の箱2
7bが形成されている。キャパシタ窒化膜28が形成さ
れ、さらに上部電極29が形成されている。
す。 【構成】 シリコン基板20上に形成された酸化膜2
1、窒化膜22に開口されたコンタクトホール23に、
窒化膜22上から突出するポリシリコンの第1の下部電
極24が形成されている。第1の下部電極24の上面上
に、水平方向に延在するポリシリコンの第2の下部電極
25が形成されている。第2の下部電極25の周囲を上
下に突起したサイドウォール26が囲み第3の下部電極
を形成している。サイドウォール26の下方の突起部と
第2の下部電極25の下面と第1の下部電極24の側面
とにより凹型の箱27a及びサイドウォール26の上方
の突起部と第2の下部電極25の上面により凹型の箱2
7bが形成されている。キャパシタ窒化膜28が形成さ
れ、さらに上部電極29が形成されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度DRAM等の半
導体記憶素子の下部電極構造及びその製造方法に関する
ものである。
導体記憶素子の下部電極構造及びその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献;SSDM、1989、IEEE、S.Inoue 他著
“A New Stacked Capacitor Cell with Thin Box Struc
tured Storage Node”、P.141−144 図2は、前記文献に記載されたBox STC(STacked
Capacitor) の半導体素子の製造方法を示す工程図であ
る。以下、図を参照しつつ従来のBox STCの製造
方法(1)〜(5)の説明をする。
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献;SSDM、1989、IEEE、S.Inoue 他著
“A New Stacked Capacitor Cell with Thin Box Struc
tured Storage Node”、P.141−144 図2は、前記文献に記載されたBox STC(STacked
Capacitor) の半導体素子の製造方法を示す工程図であ
る。以下、図を参照しつつ従来のBox STCの製造
方法(1)〜(5)の説明をする。
【0003】(1) 図2(a)の工程 シリコン基板1上にゲート酸化膜2を熱酸化法により形
成した後、化学気相成長(以下、CVDと呼ぶ)法によ
り、ポリシリコン膜を形成する。その後、ホトリソ・エ
ッチングにより、ポリシリコン膜をパターニングしてト
ランスファーゲート3を形成する。その後、CVD法に
より、SiO2 4、Si3 N4 5、SiO2 6を順次形
成する。 (2) 図2(b)の工程 ホトリソ・エッチングにより、SiO2 6、Si3 N4
5、SiO2 4、ゲート酸化膜2を順次エッチングし
て、コンタクトホールを開口する。その後、CVD法に
よりポリシリコン膜7を形成する。 (3) 図2(c)の工程 CVD法により、SiO2 8、ポリシリコン膜9、Si
O2 10を順次形成した後、ホトリソ・エッチングによ
りSiO2 10、ポリシリコン膜9、SiO28をパタ
ーニングする。
成した後、化学気相成長(以下、CVDと呼ぶ)法によ
り、ポリシリコン膜を形成する。その後、ホトリソ・エ
ッチングにより、ポリシリコン膜をパターニングしてト
ランスファーゲート3を形成する。その後、CVD法に
より、SiO2 4、Si3 N4 5、SiO2 6を順次形
成する。 (2) 図2(b)の工程 ホトリソ・エッチングにより、SiO2 6、Si3 N4
5、SiO2 4、ゲート酸化膜2を順次エッチングし
て、コンタクトホールを開口する。その後、CVD法に
よりポリシリコン膜7を形成する。 (3) 図2(c)の工程 CVD法により、SiO2 8、ポリシリコン膜9、Si
O2 10を順次形成した後、ホトリソ・エッチングによ
りSiO2 10、ポリシリコン膜9、SiO28をパタ
ーニングする。
【0004】(4) 図2(d)の工程 CVD法により、ポリシリコンを形成し、SiO2 1
0,8をエッチングのストッパとして、ポリシリコンを
全面をエッチバックして、サイドウォール11を形成す
る。 (5) 図2(e)の工程 ホトリソ・エッチングにより、SiO2 10、ポリシリ
コン膜9をエッチングして、ウィンドウ12を開ける。 (6) 図2(f)の工程 ウェットエッチングにより、Si3 N4 5をエッチング
のストッパとして、SiO2 10、SiO2 8、SiO
2 6を除去して、ポリシリコン膜7の上面とサイドウォ
ール11とポリシリコン9で構成される箱型の下部電極
を形成する。 (7) 図2(g)の工程 CVD法により、Si3 N4 13を形成して、キャパシ
タ絶縁膜を形成する。その後、CVD法により、ポリシ
リコン膜14を形成して、上部電極を形成する。以上の
ようなキャパシタを構成することにより、下部電極がポ
リシリコン膜7の上面とサイドウォール11とポリシリ
コン膜9で構成される箱型となり、箱の内部及び外部の
表面をキャパシタとして用いることができるというもの
である。
0,8をエッチングのストッパとして、ポリシリコンを
全面をエッチバックして、サイドウォール11を形成す
る。 (5) 図2(e)の工程 ホトリソ・エッチングにより、SiO2 10、ポリシリ
コン膜9をエッチングして、ウィンドウ12を開ける。 (6) 図2(f)の工程 ウェットエッチングにより、Si3 N4 5をエッチング
のストッパとして、SiO2 10、SiO2 8、SiO
2 6を除去して、ポリシリコン膜7の上面とサイドウォ
ール11とポリシリコン9で構成される箱型の下部電極
を形成する。 (7) 図2(g)の工程 CVD法により、Si3 N4 13を形成して、キャパシ
タ絶縁膜を形成する。その後、CVD法により、ポリシ
リコン膜14を形成して、上部電極を形成する。以上の
ようなキャパシタを構成することにより、下部電極がポ
リシリコン膜7の上面とサイドウォール11とポリシリ
コン膜9で構成される箱型となり、箱の内部及び外部の
表面をキャパシタとして用いることができるというもの
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体記憶素子及びその製造方法においては、次のよう
な課題があった。図2(c)の工程で形成したSiO2
10及びポリシリコン膜9を、図2(e)の工程におい
てホトリソ・エッチングによってウィンドウ12を開け
る必要がある。このために、ホトリソ・エッチング工程
が1回ずつ増えるという問題点があった。また、半導体
記憶素子の高集積化に伴い、下部電極上に微細なウィン
ドウ12を形成することが、段差がある場合などでは特
に困難になるという問題点があった。
半導体記憶素子及びその製造方法においては、次のよう
な課題があった。図2(c)の工程で形成したSiO2
10及びポリシリコン膜9を、図2(e)の工程におい
てホトリソ・エッチングによってウィンドウ12を開け
る必要がある。このために、ホトリソ・エッチング工程
が1回ずつ増えるという問題点があった。また、半導体
記憶素子の高集積化に伴い、下部電極上に微細なウィン
ドウ12を形成することが、段差がある場合などでは特
に困難になるという問題点があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、下部電極と該下部電極を覆うキャパ
シタ絶縁膜と該キャパシタ絶縁膜を覆う上部電極とを備
えた半導体記憶素子において、以下の構成としている。
すなわち、前記下部電極は、導電体上に形成された絶縁
膜に開口されたコントクトホールに形成され、前記絶縁
膜上から突出する第1の下部電極と、前記第1の下部電
極上に形成され、水平方向に延在する第2の下部電極
と、前記第2の下部電極の周囲に形成され、上下に突起
するサイドウォールの第3の下部電極とで構成し、前記
下部電極の上面部及び下面部に凹型の箱を設けている。
第2の発明は、第1の発明の下部電極の上面部の凹型の
箱内に、第1の発明の第2の下部電極上から突出する第
4の下部電極を設けている。第3の発明は、下部電極と
該下部電極を覆うキャパシタ絶縁膜と該キャパシタ絶縁
膜を覆う上部電極とを備えた半導体記憶素子の製造方法
において、以下の工程を順に施す。すなわち、導電体上
に形成された絶縁膜上に第1のストッパ窒化膜、第1の
犠牲酸化膜、第2のストッパ窒化膜、第2の犠牲酸化膜
を順次堆積する工程と、前記下部電極形成予定領域にコ
ンタクトホールを開口する工程とを順に施す。そして、
ポリシリコン膜、第3の犠牲酸化膜を順次生成する工程
と、前記第2のストッパ窒化膜をエッチングのストッパ
として、前記第3の犠牲酸化膜、ポリシリコン膜、及び
第2の犠牲酸化膜をパターニングする工程と、前記第3
の犠牲酸化膜、ポリシリコン膜及び第2の犠牲酸化膜の
側壁にポリシリコンのサイドウォールを形成する工程
と、前記第2のストッパ窒化膜を除去する工程と、前記
第3、第2、第1の犠牲酸化膜を除去して、前記下部電
極を形成する工程とを、順に施す。
を解決するために、下部電極と該下部電極を覆うキャパ
シタ絶縁膜と該キャパシタ絶縁膜を覆う上部電極とを備
えた半導体記憶素子において、以下の構成としている。
すなわち、前記下部電極は、導電体上に形成された絶縁
膜に開口されたコントクトホールに形成され、前記絶縁
膜上から突出する第1の下部電極と、前記第1の下部電
極上に形成され、水平方向に延在する第2の下部電極
と、前記第2の下部電極の周囲に形成され、上下に突起
するサイドウォールの第3の下部電極とで構成し、前記
下部電極の上面部及び下面部に凹型の箱を設けている。
第2の発明は、第1の発明の下部電極の上面部の凹型の
箱内に、第1の発明の第2の下部電極上から突出する第
4の下部電極を設けている。第3の発明は、下部電極と
該下部電極を覆うキャパシタ絶縁膜と該キャパシタ絶縁
膜を覆う上部電極とを備えた半導体記憶素子の製造方法
において、以下の工程を順に施す。すなわち、導電体上
に形成された絶縁膜上に第1のストッパ窒化膜、第1の
犠牲酸化膜、第2のストッパ窒化膜、第2の犠牲酸化膜
を順次堆積する工程と、前記下部電極形成予定領域にコ
ンタクトホールを開口する工程とを順に施す。そして、
ポリシリコン膜、第3の犠牲酸化膜を順次生成する工程
と、前記第2のストッパ窒化膜をエッチングのストッパ
として、前記第3の犠牲酸化膜、ポリシリコン膜、及び
第2の犠牲酸化膜をパターニングする工程と、前記第3
の犠牲酸化膜、ポリシリコン膜及び第2の犠牲酸化膜の
側壁にポリシリコンのサイドウォールを形成する工程
と、前記第2のストッパ窒化膜を除去する工程と、前記
第3、第2、第1の犠牲酸化膜を除去して、前記下部電
極を形成する工程とを、順に施す。
【0007】第4の発明は、第1の発明と同様の半導体
素子の製造方法において、以下の工程を順に施す。すな
わち、導電体上に形成された層間絶縁膜上に第1のスト
ッパ窒化膜、第1の犠牲酸化膜、第2のストッパ窒化
膜、第2の犠牲酸化膜、第1のポリシリコン膜、第3の
犠牲酸化膜を順次堆積する工程と、前記下部電極形成予
定領域にコンタクトホールを開口する工程と、を順に施
す。そして、前記コンタクトホールが完全に埋め込まれ
るように第2のポリシリコン膜を形成する工程と、前記
第3の犠牲酸化膜をエッチングのストッパとして、前記
第2のポリシリコン膜をエッチバックする工程と、前記
第2のストッパ窒化膜をエッチングのストッパとして、
前記第3の犠牲酸化膜、前記第1のポリシリコン膜、前
記第2の犠牲酸化膜をパターニングする工程と、前記第
3の犠牲酸化膜、前記第1のポリシリコン膜、前記第2
の犠牲酸化膜の側壁にポリシリコンのサイドウォールを
形成する工程と、前記第2のストッパ窒化膜を除去する
工程と、前記第1のストッパ窒化膜をエッチングのスト
ッパとして、前記第3,第2,第1の犠牲酸化膜を除去
して、前記下部電極を形成する工程とを、順に施す。
素子の製造方法において、以下の工程を順に施す。すな
わち、導電体上に形成された層間絶縁膜上に第1のスト
ッパ窒化膜、第1の犠牲酸化膜、第2のストッパ窒化
膜、第2の犠牲酸化膜、第1のポリシリコン膜、第3の
犠牲酸化膜を順次堆積する工程と、前記下部電極形成予
定領域にコンタクトホールを開口する工程と、を順に施
す。そして、前記コンタクトホールが完全に埋め込まれ
るように第2のポリシリコン膜を形成する工程と、前記
第3の犠牲酸化膜をエッチングのストッパとして、前記
第2のポリシリコン膜をエッチバックする工程と、前記
第2のストッパ窒化膜をエッチングのストッパとして、
前記第3の犠牲酸化膜、前記第1のポリシリコン膜、前
記第2の犠牲酸化膜をパターニングする工程と、前記第
3の犠牲酸化膜、前記第1のポリシリコン膜、前記第2
の犠牲酸化膜の側壁にポリシリコンのサイドウォールを
形成する工程と、前記第2のストッパ窒化膜を除去する
工程と、前記第1のストッパ窒化膜をエッチングのスト
ッパとして、前記第3,第2,第1の犠牲酸化膜を除去
して、前記下部電極を形成する工程とを、順に施す。
【0008】
【作用】第1の発明によれば、以上のように半導体記憶
素子を構成したので、この半導体記憶素子のキャパシタ
は、絶縁膜から突起する第1の下部電極の側部と第1の
下部電極と第2の下部電極の下面と第3の下部電極の下
に突起した部分の側面から構成される凹型の箱の内部と
第2の下部電極の上面と第3の下部電極の上に突起した
部分の側面から構成される凹型の箱の内部と第3の下部
電極の残りの表面とによって形成される。第2の発明に
よれば、第1の発明のキャパシタ形成領域に加えて、第
1の発明の上面の凹型の箱内部に設けられた第4の下部
電極の表面がキャパシタとなる。これによって、キャパ
シタの容量が増大するという働きがある。第3の発明に
よれば、第2の犠牲酸化膜上のポリシリコン膜は、水平
方向に延在する。第2,第3の犠牲酸化膜を除去したの
で、サイドウォールは、ポリシリコンの周囲に上下に突
起して形成される。第1,2,3の犠牲酸化膜を除去す
ることによって下部電極は形成される。この半導体記憶
素子の製造方法には、下部電極上にウィンドウを開ける
という工程がなくなる。第4の発明によれば、第1のポ
リシリコン膜の表面と第2のポリシリコン膜の表面との
間は、第3の犠牲酸化膜の膜厚だけ段差が生じる。その
ため、第3の犠牲酸化膜を除去した状態では、第2のポ
リシリコン膜は、第1のポリシリコン膜の表面から突起
する。下部電極の上面の凹型の箱の内部に、この第2の
ポリシリコンの突起部が形成される。
素子を構成したので、この半導体記憶素子のキャパシタ
は、絶縁膜から突起する第1の下部電極の側部と第1の
下部電極と第2の下部電極の下面と第3の下部電極の下
に突起した部分の側面から構成される凹型の箱の内部と
第2の下部電極の上面と第3の下部電極の上に突起した
部分の側面から構成される凹型の箱の内部と第3の下部
電極の残りの表面とによって形成される。第2の発明に
よれば、第1の発明のキャパシタ形成領域に加えて、第
1の発明の上面の凹型の箱内部に設けられた第4の下部
電極の表面がキャパシタとなる。これによって、キャパ
シタの容量が増大するという働きがある。第3の発明に
よれば、第2の犠牲酸化膜上のポリシリコン膜は、水平
方向に延在する。第2,第3の犠牲酸化膜を除去したの
で、サイドウォールは、ポリシリコンの周囲に上下に突
起して形成される。第1,2,3の犠牲酸化膜を除去す
ることによって下部電極は形成される。この半導体記憶
素子の製造方法には、下部電極上にウィンドウを開ける
という工程がなくなる。第4の発明によれば、第1のポ
リシリコン膜の表面と第2のポリシリコン膜の表面との
間は、第3の犠牲酸化膜の膜厚だけ段差が生じる。その
ため、第3の犠牲酸化膜を除去した状態では、第2のポ
リシリコン膜は、第1のポリシリコン膜の表面から突起
する。下部電極の上面の凹型の箱の内部に、この第2の
ポリシリコンの突起部が形成される。
【0009】
【実施例】第1の実施例 図1(a),(b)は本発明の第1の実施例の半導体記
憶素子を示す図であり、特に同図(a)は平面図、同図
(b)は断面図である。本第1の実施例の半導体記憶素
子は、従来のBox STCの半導体記憶素子と異なる
点は、ホトリソ・エッチングによって下部電極上にコン
タクトホールを開口する工程をなくすために、下部電極
の上面を凹型の箱とし、キャパシタの容量を増大するた
めにサイドウォール26を下にもに突起する形状にし
て、下部電極の下面にも凹型の箱を設けたことである。
図1に示すように、導電体としてのシリコン基板20上
に形成された絶縁膜として酸化膜21、窒化膜22に開
口されたコンタクトホール23に、窒化膜22上から突
出するポリシリコンの第1の下部電極24が形成されて
いる。第1の下部電極24の上面上に、水平方向に延在
するポリシリコンの第2の下部電極25が形成されてい
る。第2の下部電極25の周囲を上下に突起したサイド
ウォール26が囲み第3の下部電極を形成している。
憶素子を示す図であり、特に同図(a)は平面図、同図
(b)は断面図である。本第1の実施例の半導体記憶素
子は、従来のBox STCの半導体記憶素子と異なる
点は、ホトリソ・エッチングによって下部電極上にコン
タクトホールを開口する工程をなくすために、下部電極
の上面を凹型の箱とし、キャパシタの容量を増大するた
めにサイドウォール26を下にもに突起する形状にし
て、下部電極の下面にも凹型の箱を設けたことである。
図1に示すように、導電体としてのシリコン基板20上
に形成された絶縁膜として酸化膜21、窒化膜22に開
口されたコンタクトホール23に、窒化膜22上から突
出するポリシリコンの第1の下部電極24が形成されて
いる。第1の下部電極24の上面上に、水平方向に延在
するポリシリコンの第2の下部電極25が形成されてい
る。第2の下部電極25の周囲を上下に突起したサイド
ウォール26が囲み第3の下部電極を形成している。
【0010】サイドウォール26の下方の突起部と第2
の下部電極25の下面と第1の下部電極24の側面とに
より凹型の箱27a及びサイドウォール26の上方の突
起部と第2の下部電極25の上面により凹型の箱27b
が形成されている。第1,2,3の下部電極24,2
5,26を覆うようにキャパシタ窒化膜28が形成さ
れ、さらにキャパシタ窒化膜28を覆うようにポリシリ
コンからなる上部電極29が形成されている。第1,
2,3の下部電極24,25,26により蓄積電極を構
成し、上部電極29により、セルプレート電極を構成す
る。この半導体記憶素子のキャパシタ形成部は、下部電
極の下面の箱27aの内部と下部電極の上面の箱27a
の内部とサイドウォール26の外側と下面である。以上
説明したように、本第1の実施例によれば、水平方向に
延在する第2の下部電極25の周囲に上下に突起するサ
イドウォール26が形成したので、下部電極の下面及び
上面側に凹型の箱27a,27bを形成することができ
る。そのため、キャパシタの表面積を増大させることが
できるという利点がある。
の下部電極25の下面と第1の下部電極24の側面とに
より凹型の箱27a及びサイドウォール26の上方の突
起部と第2の下部電極25の上面により凹型の箱27b
が形成されている。第1,2,3の下部電極24,2
5,26を覆うようにキャパシタ窒化膜28が形成さ
れ、さらにキャパシタ窒化膜28を覆うようにポリシリ
コンからなる上部電極29が形成されている。第1,
2,3の下部電極24,25,26により蓄積電極を構
成し、上部電極29により、セルプレート電極を構成す
る。この半導体記憶素子のキャパシタ形成部は、下部電
極の下面の箱27aの内部と下部電極の上面の箱27a
の内部とサイドウォール26の外側と下面である。以上
説明したように、本第1の実施例によれば、水平方向に
延在する第2の下部電極25の周囲に上下に突起するサ
イドウォール26が形成したので、下部電極の下面及び
上面側に凹型の箱27a,27bを形成することができ
る。そのため、キャパシタの表面積を増大させることが
できるという利点がある。
【0011】第2の実施例 図3(a),(b)は本発明の第2の実施例の半導体記
憶素子を示す図であり、特に同図(a)は平面図、同図
(b)は断面図であり、図1中の要素と共通の要素には
同じ符号を付している。本第2の実施例の半導体記憶素
子が第1の実施例の半導体記憶素子と異なる点は、コン
タクトホール23上に位置する第2の下部電極25上に
ポリシリコンの第4の下部電極31を形成したことであ
る。図3に示すように、導電体としてのシリコン基板2
0上に形成された絶縁膜として酸化膜21、窒化膜22
に開口されたコンタクトホール23に、窒化膜22上か
ら突出するポリシリコンの第1の下部電極24が形成さ
れている。第1の下部電極24の上面上に、水平方向に
延在するポリシリコンの第2の下部電極25が形成され
ている。第2の下部電極25の周囲を上下に突起したサ
イドウォール26が囲み第3の下部電極を形成してい
る。コンタクトホール23上に位置する第2の下部電極
25上にポリシリコンの第4の下部電極31が形成され
ている。サイドウォール26の下方の突起部と第2の下
部電極25の下面と第1の下部電極24の側面とにより
凹型の箱27a、サイドウォール26の上方の突起部と
第2の下部電極25の上面と第4の下部電極31とによ
り凹型の箱32が形成されている。第1,2,3,4の
下部電極24,25,26,31を覆うようにキャパシ
タ窒化膜33が形成され、さらにキャパシタ窒化膜33
を覆うようにポリシリコンの上部電極34が形成されて
いる。
憶素子を示す図であり、特に同図(a)は平面図、同図
(b)は断面図であり、図1中の要素と共通の要素には
同じ符号を付している。本第2の実施例の半導体記憶素
子が第1の実施例の半導体記憶素子と異なる点は、コン
タクトホール23上に位置する第2の下部電極25上に
ポリシリコンの第4の下部電極31を形成したことであ
る。図3に示すように、導電体としてのシリコン基板2
0上に形成された絶縁膜として酸化膜21、窒化膜22
に開口されたコンタクトホール23に、窒化膜22上か
ら突出するポリシリコンの第1の下部電極24が形成さ
れている。第1の下部電極24の上面上に、水平方向に
延在するポリシリコンの第2の下部電極25が形成され
ている。第2の下部電極25の周囲を上下に突起したサ
イドウォール26が囲み第3の下部電極を形成してい
る。コンタクトホール23上に位置する第2の下部電極
25上にポリシリコンの第4の下部電極31が形成され
ている。サイドウォール26の下方の突起部と第2の下
部電極25の下面と第1の下部電極24の側面とにより
凹型の箱27a、サイドウォール26の上方の突起部と
第2の下部電極25の上面と第4の下部電極31とによ
り凹型の箱32が形成されている。第1,2,3,4の
下部電極24,25,26,31を覆うようにキャパシ
タ窒化膜33が形成され、さらにキャパシタ窒化膜33
を覆うようにポリシリコンの上部電極34が形成されて
いる。
【0012】第1,2,3,4の下部電極24,25,
26,31により蓄積電極を構成し、上部電極30によ
り、セルプレート電極を構成する。この半導体記憶素子
のキャパシタ形成部は、下部電極の下面の箱27aの内
部と下部電極の上面の箱32の内部とサイドウォール2
6の外側と下面と第4の下部電極31の上面および側面
である。本第2の実施例の半導体記憶素子では、第1の
実施例の利点に加え、第4の下部電極31が突起して存
在するので、キャパシタの表面積がさらに増加して、キ
ャパシタの容積が増大するという利点がある。
26,31により蓄積電極を構成し、上部電極30によ
り、セルプレート電極を構成する。この半導体記憶素子
のキャパシタ形成部は、下部電極の下面の箱27aの内
部と下部電極の上面の箱32の内部とサイドウォール2
6の外側と下面と第4の下部電極31の上面および側面
である。本第2の実施例の半導体記憶素子では、第1の
実施例の利点に加え、第4の下部電極31が突起して存
在するので、キャパシタの表面積がさらに増加して、キ
ャパシタの容積が増大するという利点がある。
【0013】図1の半導体記憶素子の製造方法 図4(a)〜(j)は、図1の半導体記憶素子の製造方
法を示す工程図である。以下、図を参照しつつ図1の半
導体記憶素子の製造方法(1)〜(10)の説明をす
る。 (1) 図4(a)の工程 シリコン基板41上にCVD法により、層間絶縁膜とし
て膜厚300nmの酸化膜42、第1のストッパ窒化膜
として膜厚10nmの窒化膜43、膜厚50nmの第1
の犠牲酸化膜44、第2のストッパ窒化膜として膜厚1
0nmの窒化膜45、膜厚100nmの第2の犠牲酸化
膜46を順次堆積する。 (2) 図4(b)の工程 ホトリソ・エッチングにより、下部電極形成領域にコン
タクトホール47を開口する。 (3) 図4(c)の工程 CVD法により、コンタクトホール47を埋め込むよう
に膜厚150nm〜200nmのポリシリコン膜48を
生成する。次に、砒素などの不純物をドープし、活性化
アニールを行う。
法を示す工程図である。以下、図を参照しつつ図1の半
導体記憶素子の製造方法(1)〜(10)の説明をす
る。 (1) 図4(a)の工程 シリコン基板41上にCVD法により、層間絶縁膜とし
て膜厚300nmの酸化膜42、第1のストッパ窒化膜
として膜厚10nmの窒化膜43、膜厚50nmの第1
の犠牲酸化膜44、第2のストッパ窒化膜として膜厚1
0nmの窒化膜45、膜厚100nmの第2の犠牲酸化
膜46を順次堆積する。 (2) 図4(b)の工程 ホトリソ・エッチングにより、下部電極形成領域にコン
タクトホール47を開口する。 (3) 図4(c)の工程 CVD法により、コンタクトホール47を埋め込むよう
に膜厚150nm〜200nmのポリシリコン膜48を
生成する。次に、砒素などの不純物をドープし、活性化
アニールを行う。
【0014】(4) 図4(d)の工程 CVD法により、膜厚100nmの第3の犠牲酸化膜4
9を生成する。 (5) 図4(e)の工程 ホトリソ・エッチングにより、第3の犠牲酸化膜49、
ポリシリコン膜48、第2の犠牲酸化膜46をパターニ
ングする。 (6) 図4(f)の工程 CVD法により、膜厚100nmのポリシリコン膜50
を生成する。 (7) 図4(g)の工程 第3の犠牲酸化膜49と窒化膜45をエッチングのスト
ッパとして、ポリシリコン膜40をエッチバックして、
ポリシリコン膜50を生成し、サイドウォール50aを
形成する。 (8) 図4(h)の工程 175℃の熱燐酸処理により、窒化膜45を除去して、
第1,2,3の犠牲酸化膜44,46,49を露出す
る。
9を生成する。 (5) 図4(e)の工程 ホトリソ・エッチングにより、第3の犠牲酸化膜49、
ポリシリコン膜48、第2の犠牲酸化膜46をパターニ
ングする。 (6) 図4(f)の工程 CVD法により、膜厚100nmのポリシリコン膜50
を生成する。 (7) 図4(g)の工程 第3の犠牲酸化膜49と窒化膜45をエッチングのスト
ッパとして、ポリシリコン膜40をエッチバックして、
ポリシリコン膜50を生成し、サイドウォール50aを
形成する。 (8) 図4(h)の工程 175℃の熱燐酸処理により、窒化膜45を除去して、
第1,2,3の犠牲酸化膜44,46,49を露出す
る。
【0015】(9) 図4(i)の工程 窒化膜43をエッチングのストッパとして、ウェットエ
ッチングにより、第1,第2,第3の犠牲酸化膜44,
46,49の除去を行い、ポリシリコン膜48の水平方
向に延在する部分の上面側および下面側を露出させ、ポ
リシリコン膜48とサイドウォール50aからなる下部
電極を形成する。この時、サイドウォール50aは、第
3の犠牲酸化膜49の膜厚分上に突起し、第2の犠牲酸
化膜46の膜厚分下に突起する。サイドウォール50a
の上方への突起部とポリシリコン膜48の上面によっ
て、下部電極の上面側に凹型の箱が形成され、サイドウ
ォール50aの下方への突起部とポリシリコン膜48の
下面によって、下部電極の下面側に凹型の箱が形成され
る。 (10) 図4(j)の工程 LPCVD法により、膜厚5nmの窒化膜51を生成
し、熱酸化して、キャパシタ窒化膜を形成する。次に、
CVD法により、セルプレート(上部電極)となるポリ
シリコン52膜(上部電極)を生成する。以上の工程を
経ることにより、ポリシリコン48/サイドウォール5
0aからなる下部電極と窒化膜51のキャパシタ窒化膜
とポリシリコン膜52の上部電極で構成される半導体記
憶素子の製造が完了する。以上説明したように、本第実
施例によれば、図2に示すウィンドウ12を開口するた
めのパターニングが必要なくホトリソ・エッチングの工
程を減らすことができるという利点がある。
ッチングにより、第1,第2,第3の犠牲酸化膜44,
46,49の除去を行い、ポリシリコン膜48の水平方
向に延在する部分の上面側および下面側を露出させ、ポ
リシリコン膜48とサイドウォール50aからなる下部
電極を形成する。この時、サイドウォール50aは、第
3の犠牲酸化膜49の膜厚分上に突起し、第2の犠牲酸
化膜46の膜厚分下に突起する。サイドウォール50a
の上方への突起部とポリシリコン膜48の上面によっ
て、下部電極の上面側に凹型の箱が形成され、サイドウ
ォール50aの下方への突起部とポリシリコン膜48の
下面によって、下部電極の下面側に凹型の箱が形成され
る。 (10) 図4(j)の工程 LPCVD法により、膜厚5nmの窒化膜51を生成
し、熱酸化して、キャパシタ窒化膜を形成する。次に、
CVD法により、セルプレート(上部電極)となるポリ
シリコン52膜(上部電極)を生成する。以上の工程を
経ることにより、ポリシリコン48/サイドウォール5
0aからなる下部電極と窒化膜51のキャパシタ窒化膜
とポリシリコン膜52の上部電極で構成される半導体記
憶素子の製造が完了する。以上説明したように、本第実
施例によれば、図2に示すウィンドウ12を開口するた
めのパターニングが必要なくホトリソ・エッチングの工
程を減らすことができるという利点がある。
【0016】図3の半導体記憶素子の製造方法 図5(a)〜(i)は、図3の半導体記憶素子の製造方
法を示す工程図である。以下、図を参照しつつ図3の半
導体記憶素子の製造方法(1)〜(9)の説明をする。 (1) 図5(a)の工程 シリコン基板61上にCVD法により、層間絶縁膜とし
て膜厚300nmの酸化膜62、第1のストッパ窒化膜
として膜厚10nmの窒化膜63、膜厚50nmの第1
の犠牲酸化膜64、第2のストッパ窒化膜として膜厚1
0nmの窒化膜65、膜厚100nmの第2の犠牲酸化
膜66、膜厚100nmのポリシリコン膜67、膜厚1
00nmの第3の犠牲酸化膜68を順次堆積する。 (2) 図5(b)の工程 ホトリソ・エッチングにより、コンタクトホール69を
開口する。 (3) 図5(c)の工程 CVD法により、コンタクトホール69を埋め込むよう
にポリシリコンを生成した後、エッチバックしてポリシ
リコンプラグ70を形成する。次に、砒素などの不純物
をドープし、活性化アニールを行う。
法を示す工程図である。以下、図を参照しつつ図3の半
導体記憶素子の製造方法(1)〜(9)の説明をする。 (1) 図5(a)の工程 シリコン基板61上にCVD法により、層間絶縁膜とし
て膜厚300nmの酸化膜62、第1のストッパ窒化膜
として膜厚10nmの窒化膜63、膜厚50nmの第1
の犠牲酸化膜64、第2のストッパ窒化膜として膜厚1
0nmの窒化膜65、膜厚100nmの第2の犠牲酸化
膜66、膜厚100nmのポリシリコン膜67、膜厚1
00nmの第3の犠牲酸化膜68を順次堆積する。 (2) 図5(b)の工程 ホトリソ・エッチングにより、コンタクトホール69を
開口する。 (3) 図5(c)の工程 CVD法により、コンタクトホール69を埋め込むよう
にポリシリコンを生成した後、エッチバックしてポリシ
リコンプラグ70を形成する。次に、砒素などの不純物
をドープし、活性化アニールを行う。
【0017】(4) 図5(d)の工程 窒化膜65をエッチングストッパとして、ホトリソ・エ
ッチングを行い、第3の犠牲酸化膜68、ポリシリコン
膜67、第2の犠牲酸化膜66をパターニングする。 (5) 図5(e)の工程 CVD法により、膜厚100nmのポリシリコン膜71
を生成する。 (6) 図5(f)の工程 窒化膜65をエッチングのストッパとして、ポリシリコ
ン膜71をエッチバックしてサイドウォール71aを形
成する。 (7) 図5(g)の工程 175℃の熱燐酸処理により、第2のストッパー窒化膜
65を除去して、第1,第2,第2の犠牲酸化膜64,
66,68を露出させる。
ッチングを行い、第3の犠牲酸化膜68、ポリシリコン
膜67、第2の犠牲酸化膜66をパターニングする。 (5) 図5(e)の工程 CVD法により、膜厚100nmのポリシリコン膜71
を生成する。 (6) 図5(f)の工程 窒化膜65をエッチングのストッパとして、ポリシリコ
ン膜71をエッチバックしてサイドウォール71aを形
成する。 (7) 図5(g)の工程 175℃の熱燐酸処理により、第2のストッパー窒化膜
65を除去して、第1,第2,第2の犠牲酸化膜64,
66,68を露出させる。
【0018】(8) 図5(h)の工程 窒化膜63をエッチングストッパとして、弗酸水溶液に
よるウェトエッチングにより、第1、第2、第3の犠牲
酸化膜64,66,68の除去を行い、ポリシリコン膜
67の水平方向に延在する部分の上面側および下面側を
露出させて、下部電極を形成する。この時、サイドウォ
ール71aは、第3の犠牲酸化膜68の膜厚分上に突起
し、第2の犠牲酸化膜66の膜厚分下に突起する。ま
た、ポリシリコンプラグ70は、第3の犠牲酸化膜68
の膜厚分、ポリシリコン膜67の上面から突起する。サ
イドウォール71aの下方への突起部とポリシリコン膜
67の下面によって下部電極の下面側に凹型の箱が形成
され、サイドウォール71aの上方への突起部とポリシ
リコン膜67の上面とポリシリコンプラグ70によっ
て、下部電極の上面側に凹型の箱が形成される。 (9) 図5(i)の工程 LPCVD法により、膜厚5nmの窒化膜72を生成
し、熱酸化して、キャバシタ絶縁膜を形成する。次に、
CVD法により、セルプレート(上部電極)となるポリ
シリコン73を生成する。以上の工程を経ることによ
り、ポリシリコン膜67/ポリシリコンプラグ70から
なる上部電極と窒化膜72のキャパシタ窒化膜とポリシ
リコン膜73からなる上部電極で構成される半導体記憶
素子の製造が完了する。
よるウェトエッチングにより、第1、第2、第3の犠牲
酸化膜64,66,68の除去を行い、ポリシリコン膜
67の水平方向に延在する部分の上面側および下面側を
露出させて、下部電極を形成する。この時、サイドウォ
ール71aは、第3の犠牲酸化膜68の膜厚分上に突起
し、第2の犠牲酸化膜66の膜厚分下に突起する。ま
た、ポリシリコンプラグ70は、第3の犠牲酸化膜68
の膜厚分、ポリシリコン膜67の上面から突起する。サ
イドウォール71aの下方への突起部とポリシリコン膜
67の下面によって下部電極の下面側に凹型の箱が形成
され、サイドウォール71aの上方への突起部とポリシ
リコン膜67の上面とポリシリコンプラグ70によっ
て、下部電極の上面側に凹型の箱が形成される。 (9) 図5(i)の工程 LPCVD法により、膜厚5nmの窒化膜72を生成
し、熱酸化して、キャバシタ絶縁膜を形成する。次に、
CVD法により、セルプレート(上部電極)となるポリ
シリコン73を生成する。以上の工程を経ることによ
り、ポリシリコン膜67/ポリシリコンプラグ70から
なる上部電極と窒化膜72のキャパシタ窒化膜とポリシ
リコン膜73からなる上部電極で構成される半導体記憶
素子の製造が完了する。
【0019】以上説明したように、本実施例によれば、
図2に示すウィンドウを開口するためのパターニングが
必要なくホトリソ・エッチングの工程を減らすことがで
きると上、ポリシリコンプラグ70が突起している分キ
ャパシタ容量が増大するという利点がある。なお、本発
明は、上記実施例に限定されず種々の変形が可能であ
る。その変形例としては、例えば次のようなものがあ
る。 (1) 図4中のポリシリコン膜48、図5中のポリシ
リコン膜67の上層に粗面ポリシリコンを積層すること
によりさらにキャパシタ容量を増加させることも可能で
ある。また、サイドウォール50a,71aを粗面ポリ
シリコンで形成することも可能である。 (2) キャパシタ窒化膜51,72を生成する前にR
TN(急速熱窒化)を行うことにより、下部電極とキャ
パシタ絶縁膜の界面に生成する自然酸化膜を抑制するこ
とも可能である。
図2に示すウィンドウを開口するためのパターニングが
必要なくホトリソ・エッチングの工程を減らすことがで
きると上、ポリシリコンプラグ70が突起している分キ
ャパシタ容量が増大するという利点がある。なお、本発
明は、上記実施例に限定されず種々の変形が可能であ
る。その変形例としては、例えば次のようなものがあ
る。 (1) 図4中のポリシリコン膜48、図5中のポリシ
リコン膜67の上層に粗面ポリシリコンを積層すること
によりさらにキャパシタ容量を増加させることも可能で
ある。また、サイドウォール50a,71aを粗面ポリ
シリコンで形成することも可能である。 (2) キャパシタ窒化膜51,72を生成する前にR
TN(急速熱窒化)を行うことにより、下部電極とキャ
パシタ絶縁膜の界面に生成する自然酸化膜を抑制するこ
とも可能である。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1〜4の
発明によれば、下部電極の上面部部に凹型の箱を設ける
ようにしたので、下部電極上にホトリソ・エッチングに
よりウィンドウを開ける工程を省くことができる。ま
た、下部電極の下面にも凹型の箱を設け、この箱の内部
にもキャパシタを形成するようにしたので、キャパシタ
容量を増大させることができる。
発明によれば、下部電極の上面部部に凹型の箱を設ける
ようにしたので、下部電極上にホトリソ・エッチングに
よりウィンドウを開ける工程を省くことができる。ま
た、下部電極の下面にも凹型の箱を設け、この箱の内部
にもキャパシタを形成するようにしたので、キャパシタ
容量を増大させることができる。
【図1】本発明の第1の実施例の半導体記憶素子を示す
図である。
図である。
【図2】従来のBox STCの製造方法を示す工程図
である。
である。
【図3】本発明の第2の実施例の半導体記憶素子を示す
図である。
図である。
【図4】本発明の実施例の図1の半導体記憶素子の製造
方法を示す工程図である。
方法を示す工程図である。
【図5】本発明の実施例の図3の半導体記憶素子の製造
方法を示す工程図である。
方法を示す工程図である。
21 酸化膜 22 窒化膜 23 コンタクト
ホール 24 第1の下部
電極 25 第2の下部
電極 26 第3の下部
電極 27a,27b 凹型の箱 28,33 キャパシタ
窒化膜 29,34 上部電極 31 第4の下部
電極 41,61 シリコン基
板 42,62 酸化膜 43,63 第1のスト
ッパ窒化膜 44,64 第1の犠牲
酸化膜 45,65 第2のスト
ッパ窒化膜 46,66 第2の犠牲
酸化膜 47,69 コンタクト
ホール 48,50,52,67,70,72 ポリシリコ
ン膜 49,68 第3の犠牲
酸化膜 50a,71 サイドウォ
ール 51,72 窒化膜
ホール 24 第1の下部
電極 25 第2の下部
電極 26 第3の下部
電極 27a,27b 凹型の箱 28,33 キャパシタ
窒化膜 29,34 上部電極 31 第4の下部
電極 41,61 シリコン基
板 42,62 酸化膜 43,63 第1のスト
ッパ窒化膜 44,64 第1の犠牲
酸化膜 45,65 第2のスト
ッパ窒化膜 46,66 第2の犠牲
酸化膜 47,69 コンタクト
ホール 48,50,52,67,70,72 ポリシリコ
ン膜 49,68 第3の犠牲
酸化膜 50a,71 サイドウォ
ール 51,72 窒化膜
───────────────────────────────────────────────────── 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 7735−4M H01L 27/10 621 C
Claims (4)
- 【請求項1】 下部電極と該下部電極を覆うキャパシタ
絶縁膜と該キャパシタ絶縁膜を覆う上部電極とを備えた
半導体記憶素子において、 前記下部電極は、 導電体上に形成された絶縁膜に開口されたコントクトホ
ールに形成され、前記絶縁膜上から突出する第1の下部
電極と、 前記第1の下部電極上に形成され、水平方向に延在する
第2の下部電極と、 前記第2の下部電極の周囲に形成され、上下に突起する
サイドウォールの第3の下部電極とで構成し、 前記下部電極の上面部及び下面部に凹型の箱を設けたこ
とを特徴とする半導体記憶素子。 - 【請求項2】 前記下部電極の上面部の凹型の箱内に、
前記第2の下部電極上から突出する第4の下部電極を設
けたことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶素子。 - 【請求項3】 下部電極と該下部電極を覆うキャパシタ
絶縁膜と該キャパシタ絶縁膜を覆う上部電極とを備えた
半導体記憶素子の製造方法において、 導電体上に形成された絶縁膜上に第1のストッパ窒化
膜、第1の犠牲酸化膜、第2のストッパ窒化膜、第2の
犠牲酸化膜を順次堆積する工程と、 前記下部電極形成予定領域にコンタクトホールを開口す
る工程と、 ポリシリコン膜、第3の犠牲酸化膜を順次生成する工程
と、 前記第2のストッパ窒化膜をエッチングのストッパとし
て、前記第3の犠牲酸化膜、ポリシリコン膜、及び第2
の犠牲酸化膜をパターニングする工程と、 前記第3の犠牲酸化膜、ポリシリコン膜及び第2の犠牲
酸化膜の側壁にポリシリコンのサイドウォールを形成す
る工程と、 前記第2のストッパ窒化膜を除去する工程と、 前記第3、第2、第1の犠牲酸化膜を除去して、前記下
部電極を形成する工程とを、 順に施すことを特徴とする半導体記憶素子の製造方法。 - 【請求項4】 下部電極と該下部電極を覆うキャパシタ
絶縁膜と該キャパシタ絶縁膜を覆う上部電極とを備えた
半導体記憶素子の製造方法において、 導電体上に形成された層間絶縁膜上に第1のストッパ窒
化膜、第1の犠牲酸化膜、第2のストッパ窒化膜、第2
の犠牲酸化膜、第1のポリシリコン膜、第3の犠牲酸化
膜を順次堆積する工程と、 前記下部電極形成予定領域にコンタクトホールを開口す
る工程と、 前記コンタクトホールが完全に埋め込まれるように第2
のポリシリコン膜を形成する工程と、 前記第3の犠牲酸化膜をエッチングのストッパとして、
前記第2のポリシリコン膜をエッチバックする工程と、 前記第2のストッパ窒化膜をエッチングのストッパとし
て、前記第3の犠牲酸化膜、前記第1のポリシリコン
膜、前記第2の犠牲酸化膜をパターニングする工程と、 前記第3の犠牲酸化膜、前記第1のポリシリコン膜、前
記第2の犠牲酸化膜の側壁にポリシリコンのサイドウォ
ールを形成する工程と、 前記第2のストッパ窒化膜を除去する工程と、 前記第1のストッパ窒化膜をエッチングのストッパとし
て、前記第3,第2,第1の犠牲酸化膜を除去して、前
記下部電極を形成する工程とを、 順に施すことを特徴とする半導体記憶素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6241540A JPH08107187A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 半導体記憶素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6241540A JPH08107187A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 半導体記憶素子及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08107187A true JPH08107187A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=17075880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6241540A Withdrawn JPH08107187A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 半導体記憶素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08107187A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09331038A (ja) * | 1996-06-07 | 1997-12-22 | Nec Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
KR100448858B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2004-12-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의캐패시터제조방법 |
-
1994
- 1994-10-05 JP JP6241540A patent/JPH08107187A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09331038A (ja) * | 1996-06-07 | 1997-12-22 | Nec Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
US6040215A (en) * | 1996-06-07 | 2000-03-21 | Nec Corporation | Method of manufacturing semiconductor device including memory cell having transistor |
KR100448858B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2004-12-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의캐패시터제조방법 |
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