JPH09102589A - Semiconductor device having capacitor and manufacture - Google Patents

Semiconductor device having capacitor and manufacture

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JPH09102589A
JPH09102589A JP7257683A JP25768395A JPH09102589A JP H09102589 A JPH09102589 A JP H09102589A JP 7257683 A JP7257683 A JP 7257683A JP 25768395 A JP25768395 A JP 25768395A JP H09102589 A JPH09102589 A JP H09102589A
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JP
Japan
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layer
conductive layer
capacitor
semiconductor device
forming
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Pending
Application number
JP7257683A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Ono
圭一 大野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further increase an effective surface area per unit projected area than a conventional record node electrode by providing a single or a plurality of fins extending mutually separated in the horizontal direction on the surface of the columnar side of a wall body. SOLUTION: In a semiconductor device 1, an interlayer insulating film and an etch-stopper layer 6 are formed on the surface of a semiconductor substrate 2. A record node 10 is formed on the interlayer insulating film 4 and the etch- stopper layer 6 through a connecting hole 8. This record node 10 has a columnar body 12 set up from a semiconductor substrate 2, and a base body 14 extending from this columnar body 12 in the horizontal direction and a wall body 16 set up from a tip part of this base body 14 constitute a cylindrical body 15 with the bottom and the opened top. Further, a fin 18 extending from the inner wall surface of the wall body 16 inwardly in the horizontal direction is formed in the record node 10. Further, a plurality of stages of fins 18 may be provided by mutual separation in the height direction of the wall body 16.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、DRAM等のメモ
リセルに使用されるキャパシタの蓄積容量を増大させた
半導体装置及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 in which the storage capacity of a capacitor used in a memory cell such as a DRAM is increased, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【本発明が解決しようとする課題および従来技術】DR
AM等のメモリセルに使用されるキャパシタ素子を構成
する一方の電極としての記憶ノードの面積は、世代の進
行に伴って徐々に縮小されている。ただ、メモリセルか
らデータを安定的に読み出したりソフトエラーを防止す
るために必要な容量(いわゆる蓄積容量)が大きく変化
しているわけではない。このため、キャパシタの単位投
影面積あたりの容量値を如何にして上げるかが、集積化
を進める上で重要な課題となっている。
[Problems to be Solved by the Present Invention and Prior Art] DR
The area of a storage node as one electrode constituting a capacitor element used in a memory cell such as AM is gradually reduced as the generation progresses. However, the capacity (so-called storage capacity) required to stably read data from the memory cell and prevent soft errors does not change significantly. Therefore, how to increase the capacitance value of the capacitor per unit projected area is an important issue in promoting integration.

【0003】一つには、記憶ノードの高さを増すことに
よりこの課題に対応できるが、記憶ノードの高さは、即
ちチップ内の高低差を生み出す要因となるため、配線の
形成などにしわ寄せが起きる。したがって、従来から、
実効表面積の増大を図る観点からの開発が進められ、様
々な形状の記憶ノードが提案されている。この代表例と
しては、初期のスタック型(不図示)のほか、最近の主
流では、図4(A)に示すフィン型や(B)に示す円筒
型などを挙げることができる。
For one, this problem can be dealt with by increasing the height of the storage node. However, since the height of the storage node becomes a factor for producing a height difference in the chip, it is apt to be formed in the formation of wiring. Occurs. Therefore, conventionally
Development has been promoted from the viewpoint of increasing the effective surface area, and storage nodes of various shapes have been proposed. Typical examples thereof include an initial stack type (not shown), and in the recent mainstream, a fin type shown in FIG. 4 (A) and a cylindrical type shown in (B).

【0004】本発明は、これら形状の従来の記録ノード
電極より、更に単位投影面積あたりの実効表面積を大き
くできる新たな電極構造を提案し、これを用いた半導体
装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention proposes a new electrode structure capable of further increasing the effective surface area per unit projected area as compared with the conventional recording node electrodes of these shapes, and provides a semiconductor device using the same and a manufacturing method thereof. With the goal.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述した解決課題および
従来技術に鑑み、上述した目的を達成するために、本発
明のキャパシタを有する半導体装置では、その一方のキ
ャパシタ電極を、半導体基板から立設する支柱体と、該
支柱体から横方向に延びる底体と、底体の突端部から上
方に延びる壁体とにより構成させ、該壁体の支柱体側の
面には、互いに離隔して横方向に延びる単数または複数
のフィンを設けたことを特徴とする。
In view of the above-mentioned problems and the prior art, in order to achieve the above-mentioned object, in a semiconductor device having a capacitor of the present invention, one of the capacitor electrodes is erected from a semiconductor substrate. A pillar body, a bottom body extending laterally from the pillar body, and a wall body extending upward from a projecting end portion of the bottom body. The surface of the wall body on the pillar body side is separated from each other in the lateral direction. It is characterized in that a single or a plurality of fins extending to the above are provided.

【0006】このキャパシタ電極の全体形状を、略円筒
型にすることができる。この場合、この電極を構成する
底体と壁体とが、半導体基板から立設する支柱体により
支持された筒状体を構成することを他の特徴とする。こ
のような構成のキャパシタ電極では、単位投影面積あた
りの実効表面積を従来より大きくできる。たとえば図4
(A)のフィン型と比較すると、フィン型ではフィンが
支柱体から外側に延びて形成されているのに対し、本発
明の場合、支柱体の他に投影面積に余り影響しない縦長
の壁体を有し、この壁体にフィンが設けられていること
から、大まかには壁体の分だけ表面積が大きいといえ
る。また、図4(B)の円筒型と比較すると、本発明の
方がフィンがある分だけ表面積が大きい。
The entire shape of this capacitor electrode can be made substantially cylindrical. In this case, another feature is that the bottom body and the wall body forming this electrode form a cylindrical body supported by a pillar body standing from the semiconductor substrate. With the capacitor electrode having such a configuration, the effective surface area per unit projected area can be made larger than in the past. For example, FIG.
Compared with the fin type of (A), in the fin type, the fins are formed to extend outward from the support columns, whereas in the case of the present invention, in addition to the support columns, a vertically long wall body that does not significantly affect the projected area. Since the wall is provided with fins, it can be roughly said that the surface area is large by the amount of the wall. Further, as compared with the cylindrical type shown in FIG. 4B, the surface area of the present invention is larger due to the presence of the fins.

【0007】本発明のキャパシタを有する半導体装置の
製造方法では、次の(a)〜(h)の8工程を少なくと
も含むことを特徴とする。 (a)第1の導電層を成膜する工程 (b)成膜した第1の導電層上に最初の絶縁層を形成し
た後、第2の導電層と絶縁層とを、この順で単数または
複数回繰り返し積層することにより積層膜を成膜する工
程 (c)積層膜に、表面側から第1の導電層に達する接続
孔を開口する工程 (d)接続孔の開口側面にスペーサ層を形成するととも
に、該接続孔を半導体基板表面まで延長する工程 (e)積層膜および第1の導電層を各キャパシタごとに
分離する工程 (f)全面に第3の導電層を成膜することにより、分離
した第1の導電層を両端側から、第2の導電層を分離端
面側から、それぞれ接続孔を介して半導体基板に接続す
る工程 (g)第3の導電層を加工することにより、積層膜を表
面に露出させながら第3の導電層を各キャパシタごとに
分離する工程 (h)絶縁層およびスペーサ層を露出表面側から選択的
に除去する工程 一方、積層膜の加工を一度に行うために、第2の導電層
の代わり犠牲層を積層し、加工後に犠牲層を除去し、こ
の除去部分に第3の導電層を周り込まる方法でも、上記
と同様な形状のキャパシタ電極を形成できる。この場
合、上記(b)の積層膜の形成工程では、第2の導電層
の代わりに、絶縁層とともに同時加工が可能であり、絶
縁層およびスペーサ層に対し選択除去が可能な犠牲層を
積層するとともに、上記(e)の工程の後には、犠牲層
の選択除去工程を設け、次の(f)の各導電層の半導体
基板への接続工程では、第3の導電層を、犠牲層が除去
されて出来た隙間を埋めるように皮膜することを特徴と
する。これにより、キャパシタを有する半導体装置の製
造がより容易となる。
A method of manufacturing a semiconductor device having a capacitor of the present invention is characterized by including at least the following eight steps (a) to (h). (A) Step of forming first conductive layer (b) After forming the first insulating layer on the formed first conductive layer, the second conductive layer and the insulating layer are singular in this order. Alternatively, a step of forming a laminated film by repeatedly laminating a plurality of times (c) a step of opening a connection hole reaching from the front surface side to the first conductive layer in the laminated film (d) a spacer layer on the opening side surface of the connection hole Forming and extending the connection hole to the surface of the semiconductor substrate (e) Separating the laminated film and the first conductive layer for each capacitor (f) Forming a third conductive layer on the entire surface Connecting the separated first conductive layer from both end sides and the separated second conductive layer from the separated end face side to the semiconductor substrate through the connection holes respectively. (G) By processing the third conductive layer, While exposing the laminated film on the surface, the third conductive layer is formed for each capacitor. Step of separating (h) Step of selectively removing the insulating layer and the spacer layer from the exposed surface side On the other hand, in order to process the laminated film at one time, a sacrifice layer is laminated instead of the second conductive layer, and after the process, The method of removing the sacrificial layer and surrounding the removed portion with the third conductive layer can also form a capacitor electrode having the same shape as described above. In this case, in the step (b) of forming the laminated film, instead of the second conductive layer, a sacrificial layer that can be simultaneously processed with the insulating layer and that can be selectively removed with respect to the insulating layer and the spacer layer is laminated. In addition, after the step (e), a step of selectively removing the sacrificial layer is provided, and in the next step (f) of connecting each conductive layer to the semiconductor substrate, the third conductive layer is replaced by the sacrificial layer. It is characterized in that a film is formed so as to fill the gap formed by the removal. This makes it easier to manufacture a semiconductor device having a capacitor.

【0008】[0008]

【本発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体装置
を、図面にもとづいて詳細に説明する。この半導体装置
としては、たとえばスイッチング用のMOSFETとメ
モリ・キャパシタとで一メモリセルを構成する半導体装
置(たとえばDRAM,FRAM,VRAM等)を挙げ
ることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A semiconductor device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. As this semiconductor device, for example, a semiconductor device (for example, DRAM, FRAM, VRAM, etc.) that constitutes one memory cell by a switching MOSFET and a memory capacitor can be mentioned.

【0009】図1は、本発明の半導体装置のキャパシタ
を構成する一方の電極例として記憶ノードを示す概略断
面構造図である。同図に示すように、この半導体装置1
には、半導体基板2表面にPSG(phoshosilicate gla
ss) などからなる層間絶縁膜4と、窒化シリコンなどか
らなるエッチストッパ層6とが成膜してある。とくに図
示は省略してあるが、層間絶縁膜4の下方の半導体基板
2表面側には、MOSFETや下部電極配線層等が形成
してあり、半導体基板2表面は、たとえばLOCOS等
により素子分離がしてある。エッチストッパ層6は、後
述するように記憶ノードの加工時に下方の素子側を保護
するためにあり、たとえば層間絶縁層4が十分厚い等の
理由により必要でなければ省略できる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional structural view showing a storage node as an example of one electrode constituting a capacitor of a semiconductor device of the present invention. As shown in FIG.
The PSG (phoshosilicate gla
An interlayer insulating film 4 made of ss) and an etch stopper layer 6 made of silicon nitride are formed. Although not shown in the drawing, a MOSFET, a lower electrode wiring layer, etc. are formed on the surface side of the semiconductor substrate 2 below the interlayer insulating film 4, and the surface of the semiconductor substrate 2 is isolated by LOCOS or the like. I am doing it. The etch stopper layer 6 is provided to protect the lower element side when the storage node is processed, as will be described later, and can be omitted if it is not necessary, for example, because the interlayer insulating layer 4 is sufficiently thick.

【0010】層間絶縁膜4およびエッチストッパ層6に
は、接続孔8が開口し、この接続孔8を介して記憶ノー
ド10が形成してある。この記憶ノード10は、半導体
基板2から立設する支柱体12を有し、この支柱体12
から横方向に延びる底体14と、この底体14の突端部
から立設する壁体16とで上面開放の有底筒状体15が
構成されている。
A connection hole 8 is opened in the interlayer insulating film 4 and the etch stopper layer 6, and a storage node 10 is formed through the connection hole 8. This storage node 10 has a pillar body 12 that stands upright from the semiconductor substrate 2.
A bottomed cylindrical body 15 having an open upper surface is constituted by a bottom body 14 extending laterally from the bottom body 14 and a wall body 16 standing upright from a projecting end portion of the bottom body 14.

【0011】また、本発明における記憶ノード10に
は、壁体16の内壁面から内向きに横方向に延びるフィ
ン18が形成してある。図では、支柱体12が円筒中心
に長く延び、フィン18が支柱体12に向かっている。
支柱12は、図示のように円筒中心まで延びていれば電
極表面積を増大させる意味からは好ましいが、少なくと
も底体14を支持できればよく、必ずしも同図に限定さ
れない。また、図に表れていないフィン18の上面視形
状にも限定はなく、周回方向につながったリング板状で
あってもよいし、途中で任意形状に分れていてもよい。
さらに、フィン18を、壁体16の高さ方向に互いに離
隔して複数段設けてもよい。
Further, the storage node 10 of the present invention is formed with fins 18 extending laterally inward from the inner wall surface of the wall body 16. In the figure, the column body 12 extends long in the center of the cylinder, and the fins 18 face the column body 12.
The pillar 12 is preferable from the meaning of increasing the electrode surface area if it extends to the center of the cylinder as shown in the figure, but it is sufficient as long as it can support at least the bottom body 14, and is not necessarily limited to the figure. Further, the shape of the fin 18 not shown in the figure in a top view is not limited, and may be a ring plate shape connected in the circumferential direction, or may be divided into an arbitrary shape in the middle.
Furthermore, the fins 18 may be provided in a plurality of stages separated from each other in the height direction of the wall body 16.

【0012】なお、とくに図示していないが、この記憶
ノード10に所定の誘電体膜を皮膜し、プレート電極を
形成してキャパシタが完成してある。また、層間絶縁
膜,上部電極配線層,オーバーコートなどを形成してあ
る。つぎに、本発明に係るキャパシタを有する半導体装
置の製造方法を、図面にもとづいて詳細に説明する。
Although not shown in the drawing, the storage node 10 is coated with a predetermined dielectric film and a plate electrode is formed to complete a capacitor. Further, an interlayer insulating film, an upper electrode wiring layer, an overcoat, etc. are formed. Next, a method of manufacturing a semiconductor device having a capacitor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0013】第1実施形態 図2(A)〜(F)は、本実施形態の製法のうち、図1
に例示した記憶ノード10の各製造過程を示す縦断面構
造図である。この記憶ノード10の形成より前の図示を
省略した工程は、通常のMOS系半導体装置と同様に行
うことができる。
First Embodiment FIGS. 2 (A) to 2 (F) show one of the manufacturing methods of this embodiment.
FIG. 6 is a vertical cross-sectional structure diagram showing each manufacturing process of the storage node 10 exemplified in FIG. The steps, which are not shown in the figure, prior to the formation of the storage node 10 can be performed in the same manner as in a normal MOS semiconductor device.

【0014】たとえばDRAMについていえば、まず、
シリコンウェーハなどから構成される所定の導電型の半
導体基板を準備し、LOCOS酸化,ゲート酸化膜を形
成した後、ワード線およびMOSFETのゲート電極を
形成する。浅いイオン注入,サイドウォール形成,深い
イオン注入などを経て、LDD構造のMOSFETを完
成させる。そして、層間絶縁層およびエッチストッパ層
を全面に成膜する。
As for a DRAM, for example, first,
A semiconductor substrate of a predetermined conductivity type composed of a silicon wafer or the like is prepared, LOCOS oxidation and a gate oxide film are formed, and then a word line and a gate electrode of a MOSFET are formed. An LDD structure MOSFET is completed through shallow ion implantation, sidewall formation, deep ion implantation, and the like. Then, the interlayer insulating layer and the etch stopper layer are formed on the entire surface.

【0015】図2中、符号4および6は、この半導体基
板2上に成膜された層間絶縁層およびエッチストッパ層
を示す。層間絶縁層4としては、たとえばPSG膜が用
いられる。本実施形態では、約4.5重量%程度のリン
(P)を導入したPSG膜を100nmほど、成膜し
た。また、エッチストッパ層6は、先に述べたように、
これより上層側の膜の加工時に下層側のMOSFETな
ど(不図示)を保護するためにあり、これを考慮して材
質や膜厚が決定される。本実施形態では、50nm程度
の窒化シリコン膜をCVD法により成膜した。
In FIG. 2, reference numerals 4 and 6 denote an interlayer insulating layer and an etch stopper layer formed on the semiconductor substrate 2. As the interlayer insulating layer 4, for example, a PSG film is used. In this embodiment, a PSG film into which about 4.5% by weight of phosphorus (P) has been introduced is formed to a thickness of about 100 nm. In addition, the etch stopper layer 6 is, as described above,
This is to protect the MOSFET (not shown) on the lower layer side when processing the film on the upper layer side, and the material and film thickness are determined in consideration of this. In this embodiment, a silicon nitride film having a thickness of about 50 nm is formed by the CVD method.

【0016】続いて、同図(A)に示すように、エッチ
ストッパ層6上に第1の導電層14aを成膜する。第1
の導電層14aとしては、ポリシリコン膜やα−シリコ
ン膜などが用いられる。また、第1の導電層14aは、
図1の記憶ノード10の底体14となる膜であり、P等
の不純物導入により導電化されている。本実施形態で
は、たとえば50〜100nm程度のα−シリコン膜を
CVD法により成膜した。このときのCVDは、0.3
重量%程度のPを導入しつつ530℃で行った。
Subsequently, as shown in FIG. 3A, a first conductive layer 14a is formed on the etch stopper layer 6. First
As the conductive layer 14a of, a polysilicon film, an α-silicon film, or the like is used. In addition, the first conductive layer 14a is
This film is the bottom body 14 of the storage node 10 in FIG. 1 and is made conductive by introducing impurities such as P. In the present embodiment, for example, an α-silicon film having a thickness of about 50 to 100 nm is formed by the CVD method. The CVD at this time is 0.3
It was carried out at 530 ° C. while introducing P of about wt%.

【0017】さらに、第1の導電層14a上に、第2の
導電層18aと絶縁層20a,20bとの積層膜22を
形成する。この形成は、まず最初の絶縁層20aを成膜
した後、第2の導電層18aと絶縁層20bとを、この
順で単数または複数回繰り返し積層することにより行
う。第2の導電層18aは、図1の記憶ノード10のフ
ィン18となる膜であり、P等の不純物導入により導電
化されている。本実施形態における第2の導電層18a
は、第1の導電層14aと同様、たとえば50〜100
nm程度のα−シリコン膜をCVD法(Pの添加量,成
膜温度も同じ)により成膜した。絶縁層20a,20b
には、たとえばPSG膜などが用いられる。
Further, a laminated film 22 of the second conductive layer 18a and the insulating layers 20a and 20b is formed on the first conductive layer 14a. This formation is performed by first depositing the insulating layer 20a and then repeatedly stacking the second conductive layer 18a and the insulating layer 20b in this order singly or plural times. The second conductive layer 18a is a film that becomes the fin 18 of the storage node 10 in FIG. 1, and is made conductive by introducing impurities such as P. Second conductive layer 18a in the present embodiment
Is, for example, 50 to 100, similarly to the first conductive layer 14a.
An α-silicon film having a thickness of about nm was formed by the CVD method (the same as the amount of P added and the film forming temperature). Insulating layers 20a, 20b
For example, a PSG film or the like is used.

【0018】つぎに、同図(B)に示すように、積層膜
22の表面側から第1の導電層14aに達するまで、接
続孔8を比較的に広く開口する。この接続孔8の最初の
開口は、本実施形態では、たとえばパターンニングされ
たレジストをマスクに、延べ3装置を用いて行い得る。
Next, as shown in FIG. 3B, the connection hole 8 is opened relatively wide from the surface side of the laminated film 22 to the first conductive layer 14a. In this embodiment, the first opening of the connection hole 8 can be performed by using, for example, a patterned resist as a mask and a total of three devices.

【0019】具体的には、まず、上層の絶縁層20b
(PSG膜)を、酸化膜エッチング装置(たとえばRI
E装置)で、たとえばCX Y Z /CO系のエッチン
グガスを用いてエッチングする。次の第1の導電層14
a(α−シリコン膜)は、いわゆる Poly-Siエッチン
グ装置で、たとえばHBr and/or Cl2 and/or O2
系のエッチングガス(たとえば
)を用いてエッチングする。ま
た、RIE装置で塩素系のエッチングガス(たとえばC
Cl4 ,SiCl4 など)により、さらにはCF4 など
のフッ素系ガスでもエッチング可能である。下層の絶縁
層20a(PSG膜)も、上層の絶縁層20bと同様な
装置およびガス系でエッチングする。なお、上記した絶
縁層20a,20bの膜厚に限定はないが、図から判る
ように、上層の絶縁層20bについてはエッチバック時
にある程度削れることを想定して、たとえば200nm
程度と多少厚めに設定してある。
Specifically, first, the upper insulating layer 20b is formed.
(PSG film) is replaced with an oxide film etching device (for example, RI
Etching is performed by using an E apparatus) using, for example, a C X H Y F Z / CO based etching gas. Next first conductive layer 14
a (α-silicon film) is a so-called Poly-Si etching apparatus, for example, HBr and / or Cl 2 and / or O 2
System etching gas (eg
) Is used for etching. In addition, chlorine-based etching gas (for example, C
Cl 4 , SiCl 4, etc.) and even a fluorine-based gas such as CF 4 can be used for etching. The lower insulating layer 20a (PSG film) is also etched by the same device and gas system as the upper insulating layer 20b. The thicknesses of the insulating layers 20a and 20b described above are not limited, but as can be seen from the figure, the upper insulating layer 20b is assumed to have a thickness of, for example, 200 nm, assuming that it will be removed to some extent during the etch back.
It is set to be a little thicker.

【0020】その後、たとえばPSG膜などからなる絶
縁層21aを、たとえば100nmほど全面に成膜し、
同図(C)に示すように、絶縁層21aの表面側から全
面エッチバックを施すことにより接続孔8の開口側面に
スペーサ層21を形成する。また、続けて、下層側の第
1の導電層14a,エッチストッパ層6,層間絶縁層4
を所定のエッチング装置を用いて開口し、接続孔8を半
導体基板2に到達させる。
After that, an insulating layer 21a made of, for example, a PSG film is formed on the entire surface by, for example, about 100 nm,
As shown in FIG. 5C, the spacer layer 21 is formed on the opening side surface of the connection hole 8 by performing the entire etch back from the surface side of the insulating layer 21a. Further, subsequently, the lower first conductive layer 14a, the etch stopper layer 6, the interlayer insulating layer 4 are formed.
Is opened by using a predetermined etching device so that the connection hole 8 reaches the semiconductor substrate 2.

【0021】つぎに、たとえばパターンニングしたレジ
ストをマスクにして、同図(D)に示すように、積層膜
22および第1の導電層14aをエッチングすることに
より、これらを各キャパシタごとに分離する。ここでの
エッチング加工も、前記した同図(B)の場合と同様で
ある。ただ、この場合のエッチングは、積層膜22で3
装置、第1の導電層14aを加えると延べ4装置を用い
て行う。
Next, using, for example, a patterned resist as a mask, the laminated film 22 and the first conductive layer 14a are etched to separate them for each capacitor as shown in FIG. . The etching process here is also the same as in the case of FIG. However, the etching in this case is 3 with the laminated film 22.
When the device, the first conductive layer 14a is added, a total of 4 devices are used.

【0022】その後、同図(E)に示すように、たとえ
ば100nm程度のα−シリコン膜などから構成される
第3の導電層12aを、開口した接続孔8を埋め込むよ
うにして成膜する。この第3の導電層12aは、図1の
記録ノード10の支柱体12および壁体16となる膜で
あり、P等の不純物導入により導電化されている。成膜
方法および条件は、前記第1の導電層14aの場合と同
様である。これにより、分離した第1の導電層14a
(底体14)が両端側から、第2の導電層18a(フィ
ン18)が分離端面側から、それぞれ接続孔8を介して
半導体基板2に接続される。
Thereafter, as shown in FIG. 6E, a third conductive layer 12a made of, for example, an .alpha.-silicon film having a thickness of about 100 nm is formed so as to fill the opened connection hole 8. The third conductive layer 12a is a film that will be the pillars 12 and the walls 16 of the recording node 10 in FIG. 1, and is made conductive by introducing impurities such as P. The film forming method and conditions are the same as in the case of the first conductive layer 14a. Thereby, the separated first conductive layer 14a
The (bottom body 14) is connected to the semiconductor substrate 2 through the connection holes 8 from both end sides and the second conductive layer 18a (fin 18) from the separation end face side, respectively.

【0023】つぎに、同図(F)に示すように、表面側
から全面エッチバックを積層膜22表面が露出するまで
施し、これにより第3の導電層12aが各キャパシタご
とに分離されるとともに、その側面に壁体16が形成さ
れる。その後、たとえばフッ酸などのウエットエッチン
グやVaporエッチングにより、絶縁層20b,スペ
ーサ層21,絶縁層20aを露出表面側から順に記憶ノ
ード10に対し選択的に除去して、当該記憶ノード10
の形成工程が終了する。
Next, as shown in FIG. 6F, the entire surface is etched back until the surface of the laminated film 22 is exposed, whereby the third conductive layer 12a is separated for each capacitor. The wall body 16 is formed on the side surface thereof. After that, the insulating layer 20b, the spacer layer 21, and the insulating layer 20a are selectively removed sequentially from the exposed surface side with respect to the storage node 10 by wet etching such as hydrofluoric acid or Vapor etching, and the storage node 10 concerned.
The formation process of is completed.

【0024】その後は、とくに図示しないが、たとえば
ONO膜等のキャシタ誘電膜,P等を添加したポリシリ
コン膜やα−シリコン膜などのプレート電極材を成膜
し、所定形状に加工してキャパシタを完成させる。さら
に、層間絶縁層成膜,上部電極形成,オーバーコート膜
の成膜およびバッド窓開け等の諸工程を経て、この半導
体装置の製造が終了する。
After that, although not shown in particular, for example, a capacitor dielectric film such as an ONO film, a plate electrode material such as a polysilicon film to which P is added, or an α-silicon film is formed and processed into a predetermined shape to form a capacitor. To complete. Further, the manufacturing of this semiconductor device is completed through various steps such as film formation of an interlayer insulating layer, formation of an upper electrode, film formation of an overcoat film and opening of a bad window.

【0025】第2実施形態 本実施形態は、先に説明した第1実施形態を示す図1
中、(B)の接続孔開口工程や、(D)の積層膜分離工
程での積層膜の加工を行い易くした実施形態である。な
お、ここでの説明においては、第1実施形態と重複した
構成要素および形成方法については、同一符号をもって
説明を省略する。
Second Embodiment This embodiment is shown in FIG. 1 showing the first embodiment described above.
This is an embodiment that facilitates the processing of the laminated film in the connection hole opening step of (B) and the laminated film separation step of (D). In the description here, the same components and forming methods as those of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0026】図3(A)〜(F)は、第2実施形態に係
る記録ノード10の各製造過程を示す概略断面構造図で
ある。本実施形態においては、まず、同図(A)の積層
膜22の成膜工程において、図2の第2の導電層18a
の代わりに犠牲層30を積層させる。この犠牲層30の
膜材の種類は、絶縁層20a,20bやスペーサ層21
との組み合わせにおいて選択される。犠牲層30の条件
として、絶縁層20a,20bとともに同時加工が可能
であり、絶縁層20a,20bおよびスペーサ層21に
対し選択除去が可能なことが必要である。具体的に、こ
の条件に適合した膜材の組合わせとして、たとえば絶縁
層20a,20bやスペーサ層21に酸化シリコン膜を
用いた場合、犠牲層30として、リン(P)を添加した
酸化シリコン膜を用いることができる。また、絶縁層2
0a,20bやスペーサ層21にBPSG(boro-phosp
hosillcate glass)膜を用いた場合、犠牲層30とし
て、酸化シリコン膜やPSG膜を用いることができる。
一般的に、これらの成膜はCVD法により行われるが、
ソースガスに限定はなく、たとえばSiH4 やTEOS
(テトラエトキシシラン;Si (OC2 5)4 )などが
用いられる。また、上記条件を満たす範囲内であれば、
リン(P)やホウ素(B)の含有量に限定はない。
FIGS. 3A to 3F are schematic sectional structural views showing respective manufacturing processes of the recording node 10 according to the second embodiment. In the present embodiment, first, in the step of forming the laminated film 22 of FIG. 7A, the second conductive layer 18a of FIG.
The sacrificial layer 30 is laminated instead of. The type of film material of the sacrificial layer 30 includes the insulating layers 20a and 20b and the spacer layer 21.
Selected in combination with. As a condition of the sacrificial layer 30, it is necessary that the sacrificial layer 30 can be simultaneously processed with the insulating layers 20a and 20b, and that the insulating layers 20a and 20b and the spacer layer 21 can be selectively removed. Specifically, when a silicon oxide film is used for the insulating layers 20a and 20b and the spacer layer 21 as a combination of film materials suitable for this condition, the sacrifice layer 30 is a silicon oxide film to which phosphorus (P) is added. Can be used. In addition, the insulating layer 2
0a, 20b and the spacer layer 21 have BPSG (boro-phosp
When a hosillcate glass) film is used, a silicon oxide film or a PSG film can be used as the sacrificial layer 30.
Generally, these films are formed by the CVD method,
There is no limitation on the source gas, for example SiH 4 or TEOS
(Tetraethoxysilane; Si (OC 2 H 5 ) 4 ) or the like is used. Also, if it is within the range satisfying the above conditions,
There is no limitation on the content of phosphorus (P) or boron (B).

【0027】これら組合わせの膜材は、何れも酸化膜系
なので、次の図3(B)の接続孔8の開口工程や同図
(D)の積層膜22の分離工程においては、たとえばC
X YZ /CO系のエッチングガスを用いて一度にエ
ッチング加工を行うことができる。これにより、図2の
第1実施形態の場合では延べ3〜4装置を用いてエッチ
ングしていたのに対し、本実施形態では1〜2装置で済
み、その分、エッチング加工が容易になる。
Since the film materials of these combinations are all oxide film-based, in the step of opening the connection hole 8 of FIG. 3B and the step of separating the laminated film 22 of FIG.
It is possible to perform etching at a time using X H Y F Z / CO-based etching gas. As a result, in the case of the first embodiment of FIG. 2, etching is performed using a total of 3 to 4 devices, whereas in the present embodiment, 1 to 2 devices are used, and the etching process becomes easier accordingly.

【0028】また、本実施形態では、このように積層膜
22を分離した後に、犠牲層30の除去工程を設けてい
る。同図(D)は、この犠牲層30が除去された後の状
態を示している。先に「膜材の組合わせ条件」として説
明したように、犠牲層30と他の絶縁膜20a,20b
との膜質が相違することから、このとき犠牲層30のみ
が選択除去される。
Further, in the present embodiment, a step of removing the sacrificial layer 30 is provided after separating the laminated film 22 in this way. FIG. 6D shows a state after the sacrifice layer 30 is removed. As described above as “combination conditions of film materials”, the sacrificial layer 30 and the other insulating films 20a and 20b.
At this time, only the sacrificial layer 30 is selectively removed because the film qualities of and are different.

【0029】具体的に、先に例示した酸化シリコン膜
(絶縁層20a,20bやスペーサ層21)とリン
(P)を添加した酸化シリコン膜(犠牲層30)との組
合わせでは、例えばシリコン酸化膜にリンが4.5重量
%程度含ませると、例えばフッ化水素溶液によるエッチ
ング速度を、リンを含有しないものに比べて10倍以上
遅くできる。また、BPSG膜(絶縁層20a,20b
やスペーサ層21)と酸化シリコン膜やPSG膜(犠牲
層30)との組合わせの場合、例えばホウ素を5重量%
程度含有させたBPSGでは、例えばバッファード・フ
ッ酸液(フッ化アンモニウムとフッ化水素との混合溶
液)によるエッチング速度を、通常の酸化シリコン膜や
PSG膜に比べ極めて遅くできる。
Specifically, in the combination of the silicon oxide film (insulating layers 20a and 20b and the spacer layer 21) illustrated above and the silicon oxide film (sacrificial layer 30) added with phosphorus (P), for example, silicon oxide is used. When the film contains about 4.5% by weight of phosphorus, the etching rate with, for example, a hydrogen fluoride solution can be made 10 times or more slower than that of the film containing no phosphorus. In addition, the BPSG film (insulating layers 20a, 20b
Or a spacer layer 21) and a silicon oxide film or a PSG film (sacrificial layer 30) in combination, for example, boron is 5% by weight.
With BPSG containing about a certain amount, the etching rate with a buffered hydrofluoric acid solution (a mixed solution of ammonium fluoride and hydrogen fluoride) can be made extremely slower than that of a normal silicon oxide film or PSG film.

【0030】その後、次の第3の導電層12aの皮膜工
程においては、同図(E)に示すように、犠牲層30を
除去した部分に第3の導電層12aが周り込み、記録ノ
ード10のフィン18部分が同時形成される。以後は、
第1実施形態と同様にして、第3の導電層12aを分離
し(同図(F))、その後、各種工程を経て当該半導体
装置1を完成する。
After that, in the next step of coating the third conductive layer 12a, the third conductive layer 12a wraps around the portion where the sacrificial layer 30 has been removed, as shown in FIG. 18 parts of the fins are simultaneously formed. After that,
Similar to the first embodiment, the third conductive layer 12a is separated ((F) in the figure), and then the semiconductor device 1 is completed through various steps.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明のキャパ
シタを有する半導体装置及びその製造方法によれば、た
とえば記憶ノードなどのキャパシタの一方電極につい
て、いわゆるフィン型や円筒型などといった従来のもの
より、更に単位投影面積あたりの実効表面積を大きくす
ることができる。
As described above, according to the semiconductor device having a capacitor and the method of manufacturing the same of the present invention, one electrode of a capacitor such as a storage node is of a conventional type such as a so-called fin type or cylindrical type. Therefore, the effective surface area per unit projected area can be further increased.

【0032】また、従来のフィン型と異なり、フィン部
分が周囲の壁体により支持されていることから、キャパ
シタの強度向上が図られている。この結果、所望の電荷
(たとえば蓄積電荷)を得るために必要なキャパシタの
占有面積が小さく、しかも高強度とすることができ、半
導体装置の高集積化に貢献できる。
Further, unlike the conventional fin type, since the fin portion is supported by the surrounding wall body, the strength of the capacitor is improved. As a result, the occupied area of the capacitor required to obtain a desired charge (for example, accumulated charge) can be reduced and the strength can be increased, which can contribute to high integration of the semiconductor device.

【0033】また、本発明のキャパシタを有する半導体
装置の製造方法によれば、数種の膜を積層させる必要が
あるものの、その加工が容易にできることから、従来の
製法に比べても余り煩雑な工程を経なくとも、複雑な電
極構造を形成できる。すなわち、プロセスコストを余り
上げずに、電極の表面積増大が図れる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device having a capacitor of the present invention, it is necessary to stack several kinds of films, but since the processing can be easily performed, it is much more complicated than the conventional manufacturing method. A complicated electrode structure can be formed without going through the steps. That is, the surface area of the electrode can be increased without increasing the process cost.

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

【図1】図1は本発明に係るキャパシタを有する半導体
装置を構成する一方の電極の一例として、記憶ノードを
示す概略断面構造図である。
FIG. 1 is a schematic sectional structural view showing a storage node as an example of one electrode constituting a semiconductor device having a capacitor according to the present invention.

【図2】図2(A)〜(F)は本発明の第1の実施形態
に係るキャパシタを有する半導体装置の各製造過程を示
す概略断面構造図である。
FIGS. 2A to 2F are schematic cross-sectional structural views showing respective manufacturing processes of a semiconductor device having a capacitor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図3(A)〜(F)は本発明の第2の実施形態
に係るキャパシタを有する半導体装置の各製造過程を示
す概略断面構造図である。
3A to 3F are schematic cross-sectional structural views showing respective manufacturing processes of a semiconductor device having a capacitor according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3は従来の記憶ノード例を示す概略断面構造
図であり、とくに(A)はフィン型、(B)は円筒型を
示す。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional structural view showing an example of a conventional storage node, in which (A) shows a fin type and (B) shows a cylindrical type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体装置 2 半導体基板 4 層間絶縁層 6 エッチストッパ層 8 接続孔 10 記憶ノード 12 支柱体 12a 第3の導電層 14 底体 14a 第1の導電層 16 壁体 18 フィン 18a 第2の導電層 20a,20b,21a 絶縁層 21 スペーサ層 22 積層膜 30 犠牲層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 semiconductor device 2 semiconductor substrate 4 interlayer insulation layer 6 etch stopper layer 8 connection hole 10 storage node 12 pillar body 12a third conductive layer 14 bottom body 14a first conductive layer 16 wall body 18 fin 18a second conductive layer 20a , 20b, 21a Insulating layer 21 Spacer layer 22 Laminated film 30 Sacrificial layer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 キャパシタが多数形成され、該キャパシ
タを構成する一方の電極が、半導体基板から立設する支
柱体と、支柱体から横方向に延びる底体と、底体の突端
部から立設する壁体とから構成してなる、キャパシタを
有する半導体装置において、 前記壁体の前記支柱体側の面には、互いに離隔して横方
向に延びる単数または複数のフィンを設けた、キャパシ
タを有する半導体装置。
1. A large number of capacitors are formed, and one electrode constituting the capacitors is provided with a pillar body standing from a semiconductor substrate, a bottom body extending in the lateral direction from the pillar body, and a standing end portion of the bottom body. In the semiconductor device having a capacitor, the semiconductor device having a capacitor in which a single or a plurality of fins extending laterally apart from each other are provided on a surface of the wall body on the support body side. apparatus.
【請求項2】 前記電極を構成する底体と壁体とが、半
導体基板から立設する支柱体により支持された筒状体を
構成する請求項1に記載のキャパシタを有する半導体装
置。
2. The semiconductor device having a capacitor according to claim 1, wherein a bottom body and a wall body forming the electrode form a cylindrical body supported by a support body standing from a semiconductor substrate.
【請求項3】 多数のキャパシタを有する半導体装置の
製造方法であって、 第1の導電層を成膜する工程と、 成膜した前記第1の導電層上に最初の絶縁層を形成した
後、第2の導電層と絶縁層とを、この順で単数または複
数回繰り返し積層することにより積層膜を成膜する工程
と、 前記積層膜に、表面側から前記第1の導電層に達する接
続孔を開口する工程と、 前記接続孔の開口側面にスペーサ層を形成するととも
に、該接続孔を半導体基板表面まで延長する工程と、 前記積層膜および第1の導電層を各キャパシタごとに分
離する工程と、 第3の導電層を全面に成膜することにより、分離した前
記第1の導電層を両端側から、前記第2の導電層を分離
端面側から、それぞれ前記接続孔を介して半導体基板に
接続する工程と、 前記第3の導電層を加工することにより、前記積層膜を
表面に露出させながら第3の導電層を各キャパシタごと
に分離する工程と、 前記絶縁層およびスペーサ層を露出表面側から選択的に
除去する工程とを少なくとも含む、キャパシタを有する
半導体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device having a large number of capacitors, comprising the steps of forming a first conductive layer, and forming a first insulating layer on the formed first conductive layer. A step of forming a laminated film by repeatedly laminating a second conductive layer and an insulating layer singly or plural times in this order, and connecting the laminated film to the first conductive layer from the front surface side. Forming a hole, forming a spacer layer on the opening side surface of the connection hole, and extending the connection hole to the surface of the semiconductor substrate, and separating the laminated film and the first conductive layer for each capacitor And the step of forming a third conductive layer on the entire surface, thereby separating the first conductive layer from both end sides and the second conductive layer from the separation end surface side through the connection holes, respectively. Connecting to a substrate, and By processing the layer, a step of separating the third conductive layer for each capacitor while exposing the laminated film on the surface, and a step of selectively removing the insulating layer and the spacer layer from the exposed surface side are performed. A method for manufacturing a semiconductor device having at least a capacitor.
【請求項4】 前記請求項1に記載した、キャパシタを
有する半導体装置の製造方法において、 前記積層膜の形成工程では、前記第2の導電層の代わり
に、前記絶縁層とともに同時加工が可能であり、該絶縁
層および前記スペーサ層に対し選択除去が可能な犠牲層
を積層するとともに、 前記積層膜および第1の導電層の分離工程の後には、前
記犠牲層の選択除去工程を設け、次の前記各導電層の半
導体基板への接続工程では、前記第3の導電層を、前記
犠牲層が除去されて出来た隙間を埋めるように皮膜す
る、キャパシタを有する半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device having a capacitor according to claim 1, wherein in the step of forming the laminated film, simultaneous processing with the insulating layer is possible instead of the second conductive layer. A sacrificial layer capable of being selectively removed is laminated on the insulating layer and the spacer layer, and a selective removing step of the sacrificial layer is provided after the step of separating the laminated film and the first conductive layer. In the step of connecting each of the conductive layers to a semiconductor substrate, the method for manufacturing a semiconductor device having a capacitor, wherein the third conductive layer is coated so as to fill a gap formed by removing the sacrificial layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9190954B2 (en) 2013-03-28 2015-11-17 Seiko Epson Corporation Electronic device, method for producing the same, and oscillator

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