JPH08204150A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JPH08204150A
JPH08204150A JP7013143A JP1314395A JPH08204150A JP H08204150 A JPH08204150 A JP H08204150A JP 7013143 A JP7013143 A JP 7013143A JP 1314395 A JP1314395 A JP 1314395A JP H08204150 A JPH08204150 A JP H08204150A
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film
contact hole
conductive
insulating film
covering
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Naoyuki Yoshida
直之 吉田
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Abstract

PURPOSE: To realize a cylindrical stuck condenser with a sidewall for securing a large condenser in a small area in a DRAM as well as enlarging focus margin in the case exposing the contact hole. CONSTITUTION: After leaving a photoresist film 12 only on the bottom part of a contact hole by performing the whole surface exposure using the adjusted exposure level, the second polycrystalline silicon film 11B is etched back to form the first sidewall 11B and the second sidewall 11Bb. Through these procedures, a cylindrical stuck condenser with a sidewall can be realized. Besides, due to the existence of a glare shielding film made of a silicon dioxide films in the exposure time of a contact hole, the focus margin can be enlarged compared with the time when a polycrystalline silicon film is existent of the surface.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関し、特にスタック型ダイナミックRAMおよ
びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method, and more particularly to a stack type dynamic RAM and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、LSIの高集積化に伴い、電荷を
蓄積するためのキャパシタ面積はますます小さくなり、
ソフトエラーに強い充分な容量が得られなくなってい
る。単位占有面積あたりのキャパシタ面積を増加させる
ために、サイドウォール付きスタック構造や円筒型スタ
ック構造のメモリセルが提案されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the high integration of LSIs, the capacitor area for accumulating charges has become smaller and smaller.
It is difficult to obtain sufficient capacity to withstand soft errors. In order to increase a capacitor area per unit occupied area, a memory cell having a stack structure with a sidewall or a cylindrical stack structure has been proposed.

【0003】まずサイドウォール付きスタック型ダイナ
ミックRAMについて図4,図5を参照して説明する。
まず、図4(a)に示すように、P型シリコン基板1の
表面に選択酸化法を用いて厚さ400nmのフィールド
酸化膜2を形成して活性領域を区画する。次に、活性領
域の表面にゲート酸化膜3を形成しゲート電極4G、ソ
ース・ドレイン領域5−1,5−2を形成する。4Wは
隣接するワード線の一部をなすゲート電極配線である。
次に厚さ800nmのBPSG膜6を堆積した後に、N
型不純物拡散層(ソース・ドレイン領域の一方5−2)
にまで達する0.5μm角程度のコンタクトホール9を
形成する。次に厚さ400nmの第1の多結晶シリコン
膜7と厚さ100nmの2酸化シリコン膜8を順次堆積
する。次に、リソグラフィー技術を用いて第1の多結晶
シリコン膜7および2酸化シリコン膜8をパターニング
する。2酸化シリコン膜8は、波長365nmのi線に
よる露光時に多結晶シリコン膜の表面からの反射による
悪影響を低減する防眩膜である。つまり2酸化シリコン
膜8を設けない場合に比較してパターニング精度が向上
する。ここで防眩膜というのは、多結晶シリコン膜に直
接フォトレジスト膜を設けるときの界面の反射を低減す
るためのもので、理想的には反射防止膜が好ましいが、
種々の材料上等の制約があるので、必ずしも反射を防止
できなくてもよい。
First, a stack type dynamic RAM with sidewalls will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 4A, a field oxide film 2 having a thickness of 400 nm is formed on the surface of a P-type silicon substrate 1 by a selective oxidation method to partition an active region. Next, the gate oxide film 3 is formed on the surface of the active region to form the gate electrode 4G and the source / drain regions 5-1 and 5-2. 4W is a gate electrode wiring forming a part of the adjacent word line.
Next, after depositing a BPSG film 6 having a thickness of 800 nm,
Type impurity diffusion layer (one of source / drain regions 5-2)
Then, a contact hole 9 of about 0.5 μm square is formed. Next, a first polycrystalline silicon film 7 having a thickness of 400 nm and a silicon dioxide film 8 having a thickness of 100 nm are sequentially deposited. Next, the first polycrystalline silicon film 7 and the silicon dioxide film 8 are patterned by using the lithography technique. The silicon dioxide film 8 is an antiglare film that reduces the adverse effect of reflection from the surface of the polycrystalline silicon film during exposure with i-line having a wavelength of 365 nm. That is, the patterning accuracy is improved as compared with the case where the silicon dioxide film 8 is not provided. Here, the antiglare film is for reducing reflection at the interface when the photoresist film is directly provided on the polycrystalline silicon film, and ideally an antireflection film is preferable,
Due to various material restrictions, it is not always necessary to prevent reflection.

【0004】次に、図4(b)に示すように、厚さ10
0nmの第2の多結晶シリコン膜11を堆積する。次に
異方性エッチングにより第2の多結晶シリコン膜11を
異方性の反応性イオンエッチングにより選択的に除去し
て、図4(c)に示すように、側壁11aを形成する。
この場合、2酸化シリコン膜8のエッチング終点を分光
分析法などで検出することにより、オーバーエッチング
を避けることができる。次に、図5に示すように、誘電
体膜12を形成し、多結晶シリコン膜でなる上部電極
(セルプレート13)を形成する。
Next, as shown in FIG.
A 0 nm second polycrystalline silicon film 11 is deposited. Next, the second polycrystalline silicon film 11 is selectively removed by anisotropic reactive ion etching by anisotropic etching to form a side wall 11a as shown in FIG. 4C.
In this case, overetching can be avoided by detecting the etching end point of the silicon dioxide film 8 by a spectroscopic analysis method or the like. Next, as shown in FIG. 5, a dielectric film 12 is formed and an upper electrode (cell plate 13) made of a polycrystalline silicon film is formed.

【0005】次に円筒型のスタック型ダイナミックRA
Mについて図6,図7を参照して説明する。図6(a)
に示すように、BPSG膜6を堆積するところまでは、
サイドウォール付きスタック型ダイナミックRAMの場
合と同様である。次に厚さ300nmの第1の多結晶シ
リコン膜7Aを堆積する。次にN型不純物拡散層(5−
2)に達する0.5μm角程度のコンタクトホール9を
開孔する。
Next, a cylindrical stack type dynamic RA
M will be described with reference to FIGS. 6 and 7. Figure 6 (a)
As shown in, until the BPSG film 6 is deposited,
This is similar to the case of the stack type dynamic RAM with sidewall. Next, a first polycrystalline silicon film 7A having a thickness of 300 nm is deposited. Next, the N-type impurity diffusion layer (5-
A contact hole 9 of about 0.5 μm square reaching 2) is opened.

【0006】次に図6(b)に示すように、厚さ100
nmの第2の多結晶シリコン膜11Aを堆積する。
Next, as shown in FIG. 6B, the thickness 100
A second polycrystalline silicon film 11A having a thickness of nm is deposited.

【0007】次に図7(a)に示すように、リソグラフ
ィー技術を用いてパターニングしてキャパシタの下部電
極の形成を終る。次に、図7(b)に示すように、誘電
体膜12を形成し、セルプレート13を形成する。
Next, as shown in FIG. 7A, patterning is performed by using the lithography technique to complete the formation of the lower electrode of the capacitor. Next, as shown in FIG. 7B, the dielectric film 12 is formed and the cell plate 13 is formed.

【0008】なお、円筒型なる語は厳密にいうと正しく
ない。一端が閉じられたパイプ型とでもいうべきである
が、ここでは慣用に従って円筒型と称することにする。
Incidentally, the term cylindrical shape is not correct in a strict sense. Although it should be referred to as a pipe type with one end closed, it will be referred to as a cylindrical type here according to the convention.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したサイドウォー
ル付きスタック構造は、隣接するメモリセルのキャパシ
タの下部電極の間隔(図4(c)のd)をリソグラフィ
ーの限界解像度より側壁11aの厚さの2倍分狭くする
ことができるため、キャパシタ面積を増大できる。しか
し、下部電極がコンタクトホールを完全に埋めてしまっ
ているので円筒型スタック構造に比較すると半導体基板
の占有面積当りの容量値は大きくならない。
In the above-described stack structure with sidewalls, the distance between the lower electrodes of the capacitors of the adjacent memory cells (d in FIG. 4C) is set so that the thickness of the side wall 11a is smaller than the limit resolution of lithography. Since it can be made twice as narrow, the capacitor area can be increased. However, since the lower electrode completely fills the contact hole, the capacitance value per occupied area of the semiconductor substrate does not become large as compared with the cylindrical stack structure.

【0010】また、円筒型スタック構造は、コンタクト
ホールの内壁部を積極的に容量値に寄与させているので
占有面積当りの容量値を大きくできる。また、コンタク
トホール形成のための露光時に反射率の高い多結晶シリ
コン膜があるので焦点合せを正確に行なわないと反射光
の影響によりコンタクトホールの大きさがばらついてし
まい、フォーカスマージンが狭くなり、再現性よく製造
する上での障害がある。この問題点は、第1の多結晶シ
リコン膜7Aを厚さ100nmの2酸化シリコン膜など
の防眩膜で被覆してからコンタクトホールを形成すれば
防止できる。しかし、そうすると、BPSG膜上で下部
電極の厚さが2酸化シリコン膜(容量値に寄与しない)
厚さだけ大きくなり、メモリセル部と周辺回路部との段
差が増大し、後工程のアルミニウム系配線の形成が困難
になってしまうので利用できない。
Further, in the cylindrical stack structure, the inner wall portion of the contact hole positively contributes to the capacitance value, so that the capacitance value per occupied area can be increased. Further, since there is a polycrystalline silicon film having a high reflectance at the time of exposure for forming a contact hole, the size of the contact hole will vary due to the influence of reflected light unless focusing is performed accurately, and the focus margin becomes narrower. There are obstacles to manufacturing with good reproducibility. This problem can be prevented by forming the contact hole after covering the first polycrystalline silicon film 7A with an antiglare film such as a silicon dioxide film having a thickness of 100 nm. However, if so, the thickness of the lower electrode on the BPSG film is a silicon dioxide film (does not contribute to the capacitance value).
It cannot be used because the thickness increases, the step difference between the memory cell portion and the peripheral circuit portion increases, and it becomes difficult to form the aluminum-based wiring in the subsequent step.

【0011】ところでサイドウォール付円筒型のキャパ
シタを実現できれば容量値を増大できることは容易に着
想されるところである。そこでまずサイドウォール付き
を出発点にして円筒型化することを考えてみる。まず、
第1の多結晶シリコン膜7の厚さを薄くしてコンタクト
ホールを埋めてしまわないようにしなければならない
が、そうすると側壁11aの形成方法はさておいて仮令
形成できたとしてもその高さが低くなってしまう。ま
た、多結晶シリコン膜の高い反射率の悪影響をさけるた
めの防眩膜の形成をどのように組み入れることができる
かということが問題となる。
By the way, it is easily conceived that the capacitance value can be increased if a cylindrical capacitor with a sidewall can be realized. Therefore, let's first consider making a cylinder with sidewalls as the starting point. First,
It is necessary to reduce the thickness of the first polycrystalline silicon film 7 so as not to fill the contact hole. Then, even if the side wall 11a can be provisionally formed, its height becomes low. Will end up. Another problem is how to form an antiglare film for avoiding the bad influence of the high reflectance of the polycrystalline silicon film.

【0012】次に、円筒型にサイドウォールをつけるこ
とを考えてみると、例えば第1の多結晶シリコン膜を形
成し、コンタクトホールを形成し、更にパターニングし
てから第2の多結晶シリコン膜を堆積し、異方性エッチ
ングを行なうことによって一応形成可能である。その場
合、多結晶シリコン膜の反射率の問題は残孔し、コンタ
クトホール底部でN型拡散層(5−2)が露出し損傷を
うけるのを避ける工夫が必要となる。
Next, considering adding a sidewall to the cylindrical shape, for example, a first polycrystalline silicon film is formed, a contact hole is formed, and further patterned, and then a second polycrystalline silicon film. Can be formed by depositing and anisotropically etching. In that case, the problem of the reflectance of the polycrystalline silicon film is to leave holes, and it is necessary to take measures to prevent the N-type diffusion layer (5-2) from being exposed and damaged at the bottom of the contact hole.

【0013】従って、本発明の目的は、サイドウォオー
ル付きと円筒型の双方の利点を併せもつキャパシタを有
する半導体装置およびそれを再現性よく実現できる製造
方法を提供することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device having a capacitor having both advantages of a side wall and a cylindrical type, and a manufacturing method capable of realizing the same with good reproducibility.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
その表面部に選択的に形成された第1導電型不純物拡散
層を有する第2導電型半導体基板上の絶縁膜の表面から
前記第1導電型不純物拡散層に達して設けられたコンタ
クトホール上にこれと連結する開口を有して前記コンタ
クトホール周辺の前記絶縁膜の表面を被覆する第1の導
電膜でなる環状導電体と、前記環状導電体の外周側面を
被覆する第2の導電膜でなる第1の側壁と、前記コンタ
クトホールの底面を被覆する第1の部分ならびに前記コ
ンタクトホールの側面および前記環状導電体の開口の側
面を被覆するパイプ状の第2の部分を有する第3の導電
膜でなる第2の側壁とからなる下部電極を有するスタッ
ク型キャパシタを備えるというものである。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
On a contact hole provided from the surface of the insulating film on the second conductivity type semiconductor substrate having the first conductivity type impurity diffusion layer selectively formed on the surface to the first conductivity type impurity diffusion layer. A ring-shaped conductor formed of a first conductive film having an opening connected to the ring-shaped conductive film and covering the surface of the insulating film around the contact hole, and a second conductive film covering the outer peripheral side surface of the ring-shaped conductive body. And a first sidewall covering the bottom surface of the contact hole, and a pipe-shaped second portion covering the side surface of the contact hole and the side surface of the opening of the annular conductor. A stack type capacitor having a lower electrode composed of a second side wall made of a film is provided.

【0015】ここで、第1,第2および第3の導電膜を
いずれも例えば第1導電型多結晶シリコン膜とすること
ができる。
Here, each of the first, second and third conductive films can be, for example, a first conductivity type polycrystalline silicon film.

【0016】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
その表面部に選択的に形成された第1導電型不純物拡散
層を有する半導体基板上に第1の絶縁膜、第1の導電膜
および露光時の防眩膜となる第2の絶縁膜を順次に堆積
したのち、フォトリソグラフィー技術により、前記第2
の絶縁膜の表面から前記第1導電型不純物拡散層に達す
る貫通孔を設けることにより前記第1の導電膜および第
1の絶縁膜にそれぞれ開口およびコンタクトホールを形
成し、フォトリソグラフィー技術により、前記貫通孔の
外側を囲む領域の前記第2の絶縁膜および第1の導電膜
を除去して環状導電膜を形成する工程と、前記貫通孔に
対応した溝が残る程度の厚さの第2の導電膜を全面に堆
積し、フォトレジスト膜を形成し全面露光し現像するこ
とによって前記溝部に所定量残存させてエッチング用マ
スクを形成し、異方性エッチングにより前記第2の導電
膜を選択的に除去するとともに前記第2の絶縁膜を除去
し、前記エッチング用マスクを除去することにより、前
記環状導電体の外周側面を被覆する第1の側壁と前記コ
ンタクトホールの底面を被覆する第1の部分ならびに前
記コンタクトホールの側面および前記環状導電体の開口
の側面を被覆するパイプ状の第2の部分を有する第2の
側壁とを形成する工程とによりスタック型キャパシタの
下部を形成する工程を有するというものである。
The semiconductor device manufacturing method of the present invention is
A first insulating film, a first conductive film, and a second insulating film serving as an antiglare film at the time of exposure are sequentially formed on a semiconductor substrate having a first-conductivity-type impurity diffusion layer selectively formed on the surface thereof. After being deposited on the second layer, the second layer is formed by photolithography technique.
An opening and a contact hole are formed in the first conductive film and the first insulating film, respectively, by forming a through hole from the surface of the insulating film to the impurity diffusion layer of the first conductivity type. A step of removing the second insulating film and the first conductive film in a region surrounding the outside of the through hole to form a ring-shaped conductive film; and a second step having a thickness such that a groove corresponding to the through hole remains A conductive film is deposited on the entire surface, a photoresist film is formed, and the entire surface is exposed and developed to leave a predetermined amount in the groove portion to form an etching mask, and the second conductive film is selectively etched by anisotropic etching. By removing the second insulating film and the etching mask, the first side wall covering the outer peripheral side surface of the annular conductor and the contact hole are removed. Forming a first part covering the surface and a second side wall having a pipe-shaped second part covering the side surface of the contact hole and the side surface of the opening of the annular conductor. It has a step of forming a lower portion.

【0017】ここで、第1および第2の導電膜をいずれ
も例えば第1導電型多結晶シリコン膜とし、第2の絶縁
膜を酸化シリコン膜とすることができる。
Here, both the first and second conductive films can be, for example, a first conductive type polycrystalline silicon film, and the second insulating film can be a silicon oxide film.

【0018】[0018]

【作用】下部電極がコンタクトホール上に開口を有する
環状導電体と、環状導電体の外周側面を被覆する第1の
側壁(サイドウォール)と、コンタクトホールの内壁を
被覆する第2の側壁とからできているので、従来の円筒
型の下部電極の外周に第1の側壁を設けたものと同じ表
面積にできる。
The lower electrode includes an annular conductor having an opening above the contact hole, a first side wall (sidewall) covering the outer peripheral side surface of the annular conductor, and a second side wall covering the inner wall of the contact hole. Therefore, the surface area can be made the same as that of the conventional cylindrical lower electrode having the first side wall on the outer circumference.

【0019】第1の導電膜の表面を第2の絶縁膜でなる
防眩膜で被覆してからコンタクトホールを設け、パター
ニングするので露光時の反射光の影響を軽減できる。更
に、溝部にエッチング用マスクを形成してから異方性ド
ライエッチングを行なって、第1,第2の側壁を形成す
るのでコンタクトホール底面に第2の導電膜を残すこと
ができる。また、この異方性ドライエッチングで第2の
導電膜を残すことができる。また、この異方性ドライエ
ッチングで第2の絶縁膜を除去できるばかりでなく、こ
の第2の絶縁膜のエッチング終点を検出すれば、オーバ
ーエッチングにより側壁の高さが低くなるのを避けるこ
とができる。
Since the surface of the first conductive film is covered with the antiglare film made of the second insulating film, the contact hole is formed and patterned, the influence of reflected light at the time of exposure can be reduced. Furthermore, after forming an etching mask in the groove portion and performing anisotropic dry etching to form the first and second side walls, the second conductive film can be left on the bottom surface of the contact hole. In addition, the second conductive film can be left by this anisotropic dry etching. Further, not only can the second insulating film be removed by this anisotropic dry etching, but also by detecting the etching end point of this second insulating film, it is possible to avoid the height of the side wall being lowered due to overetching. it can.

【0020】[0020]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図1(a)〜(c),図2は本発明の一実
施例について説明するための工程順に示す半導体チップ
の縦断面図である。
1 (a) to 1 (c) and FIG. 2 are vertical cross-sectional views of a semiconductor chip showing the order of steps for explaining an embodiment of the present invention.

【0022】まず、図1(a)に示されるようにP型シ
リコン基板1の表面に選択酸化法を用いて厚さ400n
mのフィールド酸化膜2を形成して活性領域を区画す
る。次に活性領域の表面にゲート酸化膜3を形成し、多
結晶シリコン膜やポリサイド膜などを形成しパターニン
グすることによりゲート電極4Gやゲート電極配線4W
を形成する。ここで、活性領域上でゲート電極と称し、
フィールド酸化膜上に延在している部分をゲート電極配
線と称している。これらのものは、ワード線の一部をな
している。図示した4Gと4Wは隣接するワード線に属
している。次にイオン注入法を利用してソース・ドレイ
ン領域5−1,5−2(N型不純物拡散層)を形成す
る。次に厚さ800nmのBPSG膜6を堆積した後
に、厚さ400nmのN型にドーピングされた第1の多
結晶シリコン膜7Bを堆積する。次に厚さ100nmの
2酸化シリコン膜を堆積する。次にN型拡散層5−2に
まで達する0.5μm角程度の貫通孔9Aを形成する。
ここで貫通孔のBPSG膜6以下の部分をスルーホール
9A−1,第1の多結晶膜7B部分を開口9A−2と称
することにする。この貫通孔9Aを形成するためのi線
を使用したフォトリソグラフィー工程で、第1の多結晶
シリコン膜7Bの表面を防眩膜(8)で被覆した状態で
フォトレジスト膜の露光を行なうのでフォーカスマージ
ンが狭くなるのは避けられる。
First, as shown in FIG. 1A, the surface of the P-type silicon substrate 1 is formed to a thickness of 400 n by using a selective oxidation method.
A field oxide film 2 of m is formed to define an active region. Next, a gate oxide film 3 is formed on the surface of the active region, a polycrystalline silicon film, a polycide film, etc. are formed and patterned to form a gate electrode 4G and a gate electrode wiring 4W.
To form. Here, it is called a gate electrode on the active region,
The portion extending on the field oxide film is called a gate electrode wiring. These are part of the word line. The illustrated 4G and 4W belong to adjacent word lines. Next, source / drain regions 5-1 and 5-2 (N-type impurity diffusion layers) are formed by utilizing the ion implantation method. Next, after depositing a 800 nm-thick BPSG film 6, a 400-nm-thick first N-type doped polycrystalline silicon film 7B is deposited. Next, a 100 nm thick silicon dioxide film is deposited. Next, a through hole 9A of about 0.5 μm square is formed to reach the N-type diffusion layer 5-2.
Here, the portion of the through hole below the BPSG film 6 will be referred to as a through hole 9A-1, and the portion of the first polycrystalline film 7B will be referred to as an opening 9A-2. In the photolithography process using the i-line for forming the through hole 9A, the photoresist film is exposed in the state where the surface of the first polycrystalline silicon film 7B is covered with the antiglare film (8). It is possible to avoid narrowing the margin.

【0023】次に図1(b)に示すように、リソグラフ
ィー技術を用いて2酸化シリコン膜8および第1の多結
晶シリコン膜7Bをパターニングして、環状導電体7B
aを形成する。このときも、2酸化シリコン膜8が防眩
膜として作用するので精度のよいパターニングができ
る。
Next, as shown in FIG. 1B, the silicon dioxide film 8 and the first polycrystalline silicon film 7B are patterned by using a lithographic technique to form an annular conductor 7B.
a is formed. Also at this time, since the silicon dioxide film 8 acts as an antiglare film, accurate patterning can be performed.

【0024】次に厚さ100nmのN型にドーピングさ
れた第2の多結晶シリコン膜11Bを堆積した後、フォ
トレジスト膜を塗布法で形成し、露光量を調整して全面
露光を行い、厚さ500nm程度のフォトレジスト膜を
貫通孔9Aに対応する溝10の底部にのみエッチング用
マスク12として残存させる。続いて第2の多結晶シリ
コン膜8および2酸化シリコン膜8を異方性エッチング
(HBrとCl2 の混合ガスを使用する反応性イオンエ
ッチング)で除去することにより、図1(c)に示すよ
うに第1の側壁11Ba,第2の側壁(11Bb−1,
11Bb−2)を形成する。このエッチングの終点の検
出は分光分析により、例えばSiがエッチングされると
きに発光する光を検出して行なう。この発光強度は第2
の多結晶シリコン膜11Bの平坦部がエッチングされる
ときに強くなり、2酸化シリコン膜8がエッチングされ
始めると弱くなり、第1の多結晶シリコン膜7Bがエッ
チングされ始めると再び強くなるので、その時点でエッ
チングを中止すればよい。このようにして、オーバーエ
ッチングを最小限に留めることができる。また、溝10
の底部にはエッチング用マスク12があるのでコンタク
トホール底部の第2の多結晶シリコン膜はエッチバック
されずに残っている。次にフォトレジスト膜(12)を
剥離する。
Next, after depositing a second polycrystalline silicon film 11B doped with N type having a thickness of 100 nm, a photoresist film is formed by a coating method, the exposure amount is adjusted, and the entire surface is exposed. A photoresist film having a thickness of about 500 nm is left as the etching mask 12 only on the bottom of the groove 10 corresponding to the through hole 9A. Subsequently, the second polycrystalline silicon film 8 and the silicon dioxide film 8 are removed by anisotropic etching (reactive ion etching using a mixed gas of HBr and Cl 2 ), as shown in FIG. So that the first side wall 11Ba and the second side wall (11Bb-1,
11Bb-2) is formed. The end point of this etching is detected by spectroscopic analysis, for example, by detecting the light emitted when Si is etched. This emission intensity is second
Of the polycrystalline silicon film 11B becomes strong when it is etched, becomes weak when the silicon dioxide film 8 starts to be etched, and becomes strong again when the first polycrystalline silicon film 7B starts to be etched. Etching may be stopped at this point. In this way overetching can be minimized. Also, the groove 10
Since the etching mask 12 is at the bottom of the contact hole, the second polycrystalline silicon film at the bottom of the contact hole remains without being etched back. Next, the photoresist film (12) is peeled off.

【0025】次に、図2に示すように、誘電体膜12を
形成し、セルプレート13を形成する。
Next, as shown in FIG. 2, a dielectric film 12 is formed and a cell plate 13 is formed.

【0026】こうして形成された半導体装置は、その表
面部に選択的に形成されたN型不純物拡散層5−1,5
−2を有するP型シリコン基板1上のBPSG膜6の表
面からN型不純物拡散層5−2に達して設けられたコン
タクトホール9A−1上にこれと連結する開口9A−2
を有してコンタクトホール9A−1周辺のBPSG膜6
の表面を被覆する第1の多結晶シリコン膜でなる環状導
電体7Baと、環状導電体7Baの外周側面を被覆する
第2の多結晶シリコン膜でなる第1の側壁11Baと、
コンタクトホール9A−1の底面を被覆する第1の部分
11Bb−1ならびにコンタクトホール9A−1の側面
および環状導電体7Ba被覆するパイプ状の第2の部分
11Ba−2を有する第3の多結晶シリコン膜でなる第
2の側壁とからなる下部電極を有するスタック型キャパ
シタを備えるというものである。
The semiconductor device thus formed has the N-type impurity diffusion layers 5-1 and 5 selectively formed on the surface thereof.
-9 on the contact hole 9A-1 which is provided from the surface of the BPSG film 6 on the P-type silicon substrate 1 having the -2 to the N-type impurity diffusion layer 5-2 and which is connected therewith.
BPSG film 6 around the contact hole 9A-1
An annular conductor 7Ba made of a first polycrystalline silicon film that covers the surface of the first conductive film, and a first sidewall 11Ba made of a second polycrystalline silicon film that covers the outer peripheral side surface of the annular conductor 7Ba,
Third polycrystalline silicon having a first portion 11Bb-1 covering the bottom surface of the contact hole 9A-1 and a pipe-shaped second portion 11Ba-2 covering the side surface of the contact hole 9A-1 and the annular conductor 7Ba. A stack type capacitor having a lower electrode composed of a second side wall made of a film is provided.

【0027】本実施例の容量値の増大について従来例と
比較して説明する。図3は各種のキャパシタの下部電極
の容量値に寄与する面積(キャパシタ面積)を見積るた
めの斜視図である。
The increase in the capacitance value of this embodiment will be described in comparison with the conventional example. FIG. 3 is a perspective view for estimating the area (capacitor area) that contributes to the capacitance value of the lower electrode of various capacitors.

【0028】単純スタック型(図5で側壁11aのない
もの)では、図3(a)に示す直方体の表面積から底面
の面積を引いたものがキャパシタ面積であり、4.4μ
2となる。円筒型(図7(b))では図3(b)に示
すように、これに、0.3μm角,高さ1.1μmの角
柱の側面の面積が加わり、5.92μm2 となる。サイ
ドウォール付(図5)では、図3(c)に示すように、
側壁の厚さが0.1μmとすると、5.36μm2 とな
る。本実施例のものでは、図3(d)に示すように、こ
れに0.3μm角,高さ1.1μmの角柱の側面の面積
1.52μm2が加わり、6.85μm2 となる。これ
は、サイドウォール付きの1.28倍、円筒型の1.1
6倍にあたる。
In the simple stack type (without side wall 11a in FIG. 5), the area of the bottom surface minus the surface area of the rectangular parallelepiped shown in FIG. 3 (a) is the capacitor area, which is 4.4 μm.
It becomes m 2 . In the cylindrical type (FIG. 7 (b)), as shown in FIG. 3 (b), the area of the side surface of a prism having a size of 0.3 μm square and a height of 1.1 μm is added to give a total of 5.92 μm 2 . With sidewalls (Fig. 5), as shown in Fig. 3 (c),
If the thickness of the side wall is 0.1 μm, it will be 5.36 μm 2 . In the present embodiment, as shown in FIG. 3D, the area of the side surface of a prism having a size of 0.3 μm square and a height of 1.1 μm of 1.52 μm 2 is added, resulting in 6.85 μm 2 . This is 1.28 times that with a sidewall, 1.1 of a cylindrical type.
It is 6 times.

【0029】以上、第1,第2の側壁を形成するための
異方性エッチングで2酸化シリコン膜を除去してしまう
例について述べた。この異方性エッチングを2酸化シリ
コン膜8の表面が露出した時点で中止し、次いで2酸化
シリコン膜を選択エッチングしてもよい。そうすると、
環状導電体7Baの表面から約100nm上方に伸びた
第1,第2の側壁を形成できるので容量値を大きくする
のに有利である。
The example in which the silicon dioxide film is removed by the anisotropic etching for forming the first and second sidewalls has been described above. This anisotropic etching may be stopped when the surface of the silicon dioxide film 8 is exposed, and then the silicon dioxide film may be selectively etched. Then,
Since it is possible to form the first and second sidewalls extending upward by about 100 nm from the surface of the annular conductor 7Ba, it is advantageous to increase the capacitance value.

【0030】防眩膜としては2酸化シリコン膜のほか窒
化チタン膜を用いることができる。第1,第2の導電膜
としては多結晶シリコン膜のほかタングステンやモリブ
デン膜などの高融点金属膜を用いることができる
As the antiglare film, a titanium nitride film can be used in addition to the silicon dioxide film. As the first and second conductive films, a polycrystalline silicon film and a refractory metal film such as a tungsten or molybdenum film can be used.

【発明の効果】以上説明したように本発明による半導体
装置はサイドウォール付きでかつ円筒型のスタック型キ
ャパシタを有しているので、キャパシタ面積を増大させ
ることができ、小さい表面積でも十分なキャパシタ容量
を確保して、ソフトエラーに強いDRAMを得ることが
できる。
As described above, since the semiconductor device according to the present invention has the cylindrical stack type capacitor with the sidewall, it is possible to increase the capacitor area and to obtain a sufficient capacitor capacity even with a small surface area. Therefore, a DRAM that is resistant to soft errors can be obtained.

【0031】また、本発明による半導体装置の製造方法
では、コンタクトホールの環状導電体を形成するときの
露光時に第1の導電膜の表面が防眩膜で被覆されている
ので、フォーカスマージンの拡大あるいは正確なパター
ニングが可能となり均一なキャパシタを再現性よく形成
できる。この防眩膜は第1,第2の側壁を形成するため
の反応性イオンエッチングの終点の検出に利用できる。
またこのエッチング時にコンタクトホールに対応する溝
の底面をフォトレジスト膜でなるエッチング用マスクで
保護しているので第1導電膜不純物拡散層が損傷するの
を防ぐことができる。このように、本発明の半導体装置
の製造方法は防眩膜を有効に使用して再現性よくサイド
ウォール付きの円筒型スタック構造のキャパシタを有す
るDRAMなどの半導体装置が得られる効果がある。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, since the surface of the first conductive film is covered with the antiglare film during exposure when forming the annular conductor of the contact hole, the focus margin is expanded. Alternatively, accurate patterning is possible, and uniform capacitors can be formed with good reproducibility. This antiglare film can be used for detecting the end point of the reactive ion etching for forming the first and second side walls.
Further, since the bottom surface of the groove corresponding to the contact hole is protected by the etching mask made of the photoresist film during this etching, it is possible to prevent the first conductive film impurity diffusion layer from being damaged. As described above, the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention has an effect of effectively using the antiglare film to obtain a semiconductor device such as a DRAM having a cylindrical stack structure capacitor with a sidewall with good reproducibility.

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

【図1】本発明の一実施例について説明するための
(a)〜(c)に分図して示す工程順断面図である。
1A to 1C are cross-sectional views in order of steps, which are divided into (a) to (c) for describing an embodiment of the present invention.

【図2】図1に続いて示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view shown subsequent to FIG.

【図3】各種のキャパシタのキャパシタ面積の見積りを
するための斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view for estimating a capacitor area of various capacitors.

【図4】サイドウォール付きスタック構造のDRAMに
ついての説明のための(a)〜(c)に分図して示す工
程順断面図である。
4A to 4C are cross-sectional views in order of the processes, which are divided into (a) to (c) for illustrating a DRAM having a stack structure with sidewalls.

【図5】図4に続いて示す断面図である。5 is a cross-sectional view shown subsequent to FIG.

【図6】円筒型スタック構造のDRAMについての説明
のための(a),(b)に分図して示す工程順断面図で
ある。
FIGS. 6A to 6C are sectional views in order of the processes, which are divided into FIGS. 6A and 6B for explaining a cylindrical stack structure DRAM; FIGS.

【図7】図6に続いて(a),(b)に分図して示す工
程順断面図である。
FIG. 7 is a sectional view in order of the processes, which is divided into (a) and (b) subsequent to FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 4G ゲート電極 4W ゲート電極配線 5−1,5−2 ソース・ドレイン領域(N型不純物
拡散層) 6 BPSG膜 7,7A,7B 第1の多結晶シリコン膜 8 2酸化シリコン膜 9,9A−1 コンタクトホール 9A 貫通孔 9A−2 開口 10 溝 11,11A,11B 第2の多結晶シリコン膜 11a 側壁(サイドウォール) 11Ba 第1の側壁 11Bb−1 第2の側壁の第1の部分 11Bb−2 第2の側壁の第1の部分 12 誘電体膜 13 セルプレート
1 P-type silicon substrate 2 Field oxide film 3 Gate oxide film 4G Gate electrode 4W Gate electrode wiring 5-1 and 5-2 Source / drain region (N-type impurity diffusion layer) 6 BPSG film 7, 7A, 7B Crystal silicon film 8 2 Silicon oxide film 9,9A-1 Contact hole 9A Through hole 9A-2 Opening 10 Groove 11, 11A, 11B Second polycrystalline silicon film 11a Side wall (side wall) 11Ba First side wall 11Bb-1 First part of second sidewall 11Bb-2 First part of second sidewall 12 Dielectric film 13 Cell plate

───────────────────────────────────────────────────── 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 the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/822

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 その表面部に選択的に形成された第1導
電型不純物拡散層を有する第2導電型半導体基板上の絶
縁膜の表面から前記第1導電型不純物拡散層に達して設
けられたコンタクトホール上にこれと連結する開口を有
して前記コンタクトホール周辺の前記絶縁膜の表面を被
覆する第1の導電膜でなる環状導電体と、前記環状導電
体の外周側面を被覆する第2の導電膜でなる第1の側壁
と、前記コンタクトホールの底面を被覆する第1の部分
ならびに前記コンタクトホールの側面および前記環状導
電体の開口の側面を被覆するパイプ状の第2の部分を有
する第3の導電膜でなる第2の側壁とからなる下部電極
を有するスタック型キャパシタを備えることを特徴とす
る半導体装置。
1. A first conductive type impurity diffusion layer is provided from the surface of an insulating film on a second conductive type semiconductor substrate having a first conductive type impurity diffusion layer selectively formed on the surface thereof. A ring-shaped conductor made of a first conductive film having an opening connected to the contact hole and covering the surface of the insulating film around the contact hole; and a ring-shaped conductor covering the outer peripheral side surface of the ring-shaped conductor. A first side wall of the second conductive film, a first portion covering the bottom surface of the contact hole, and a pipe-shaped second portion covering the side surface of the contact hole and the side surface of the opening of the annular conductor. A semiconductor device comprising: a stack type capacitor having a lower electrode composed of a second side wall of the third conductive film.
【請求項2】 第1、第2および第3の導電膜がいずれ
も第1導電型多結晶シリコン膜である請求項1記載の半
導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein each of the first, second and third conductive films is a first conductivity type polycrystalline silicon film.
【請求項3】 その表面部に選択的に形成された第1導
電型不純物拡散層を有する半導体基板上に第1の絶縁
膜、第1の導電膜および露光時の防眩膜となる第2の絶
縁膜を順次に堆積したのち、フォトリソグラフィー技術
により、前記第2の絶縁膜の表面から前記第1導電型不
純物拡散層に達する貫通孔を設けることにより前記第1
の導電膜および第1の絶縁膜にそれぞれ開口およびコン
タクトホールを形成し、リソグラフィー技術により前記
貫通孔の外側を囲む領域の前記第2の絶縁膜および第1
の導電膜を除去して環状導電膜を形成する工程と、前記
貫通孔に対応した溝が残る程度の厚さの第2の導電膜を
全面に堆積し、フォトレジスト膜を形成し全面露光し現
像することによって前記溝部に所定量残存させてエッチ
ング用マスクを形成し、異方性エッチングにより前記第
2の導電膜を選択的に除去するとともに前記第2の絶縁
膜を除去し、前記エッチング用マスクを除去することに
より、前記環状導電体の外周側面を被覆する第1の側壁
と前記コンタクトホールの底面を被覆する第1の部分な
らびに前記コンタクトホールの側面および前記環状導電
体の開口の側面を被覆するパイプ状の第2の部分を有す
る第2の側壁とを形成する工程とによりスタック型キャ
パシタの下部を形成する工程を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
3. A first insulating film, a first conductive film, and a second anti-glare film at the time of exposure on a semiconductor substrate having a first conductivity type impurity diffusion layer selectively formed on its surface portion. Second insulating film is sequentially deposited, and then a through hole reaching from the surface of the second insulating film to the first conductivity type impurity diffusion layer is formed by photolithography.
An opening and a contact hole are formed in the conductive film and the first insulating film, respectively, and the second insulating film and the first insulating film in the region surrounding the outside of the through hole are formed by a lithography technique.
And removing the conductive film to form a ring-shaped conductive film, and depositing a second conductive film having a thickness such that a groove corresponding to the through hole remains, forming a photoresist film and exposing the whole surface. By developing, a predetermined amount is left in the groove to form an etching mask, and the second conductive film is selectively removed by anisotropic etching to remove the second insulating film. By removing the mask, the first side wall covering the outer peripheral side surface of the annular conductor, the first portion covering the bottom surface of the contact hole, the side surface of the contact hole and the side surface of the opening of the annular conductor are removed. Manufacturing a semiconductor device, characterized in that it has a step of forming a lower portion of the stack type capacitor by a step of forming a second side wall having a pipe-shaped second portion for covering. Law.
【請求項4】 第1および第2の導電膜がいずれも第1
導電型多結晶シリコン膜であり、第2の絶縁膜が酸化シ
リコン膜である請求項3記載の半導体装置の製造方法。
4. The first and second conductive films are both first
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the conductive type polycrystalline silicon film is used, and the second insulating film is a silicon oxide film.
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