JPH09116109A - Semiconductor storage device and its manufacture - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置お
よびその製造方法に関し、特に、ダイナミックランダム
アクセスメモリ(DRAM)およびその製造方法に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a dynamic random access memory (DRAM) and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、コンピュータ等の情報機器の目ざ
ましい普及によって半導体記憶装置の需要は急速に拡大
している。そして、機能的には大規模な記憶容量を有
し、かつ高速動作が可能なものが要求されている。これ
に対応して、半導体記憶装置の高集積化、高速応答性お
よび高信頼性に関する技術開発が進められている。2. Description of the Related Art Conventionally, the demand for semiconductor memory devices has been rapidly expanding due to the remarkable spread of information equipment such as computers. Functionally, a memory having a large storage capacity and capable of high-speed operation is required. In response to this, technological developments related to high integration, high-speed response, and high reliability of semiconductor memory devices are being promoted.
【0003】半導体記憶装置のうち、情報記憶のランダ
ムな入出力が可能なものとしてDRAM(Dynamic Rand
om Access Memory)が知られている。一般に、DRAM
は、多数の記憶情報を蓄積する記憶領域であるメモリセ
ルアレイと、外部との入出力に必要な周辺回路とから構
成されている。Among semiconductor memory devices, DRAMs (Dynamic Rands) are used as those capable of random input / output of information storage.
om Access Memory) is known. Generally, DRAM
Is composed of a memory cell array, which is a storage area for accumulating a large amount of storage information, and peripheral circuits necessary for external input / output.
【0004】図8は、一般的なDRAMの構成を示すブ
ロック図である。図8を参照して、DRAM150は、
情報記憶のデータ信号を蓄積するためのメモリセルアレ
イ151と、単位記憶回路を構成するメモリセルを選択
するためのアドレス信号を外部から受けるためのロウア
ンドカラムアドレスバッファ152と、そのアドレス信
号を解読することによってメモリセルアレイを指定する
ためのロウデコーダ153およびカラムデコーダ154
と、指定されたメモリセルに蓄積された信号を増幅して
読出すためのセンスリフレッシュアンプ155と、デー
タ入出力のためのデータインバッファ156およびデー
タアウトバッファ157と、クロック信号を発生するた
めのクロックジェネレータ158とを備えている。FIG. 8 is a block diagram showing the structure of a general DRAM. Referring to FIG. 8, the DRAM 150 is
A memory cell array 151 for accumulating a data signal for information storage, a row-and-column address buffer 152 for externally receiving an address signal for selecting a memory cell forming a unit memory circuit, and decoding the address signal Row decoder 153 and column decoder 154 for designating a memory cell array
A sense refresh amplifier 155 for amplifying and reading a signal stored in a designated memory cell, a data-in buffer 156 and a data-out buffer 157 for data input / output, and a clock signal for generating a clock signal. And a clock generator 158.
【0005】半導体チップ上で大きな面積を占めるメモ
リセルアレイ151は、単位記憶情報を蓄積するための
メモリセルがマトリックス状に複数個配列されて形成さ
れている。図9は、メモリセルアレイ151を構成する
メモリセルの4ビット分の等価回路図である。1つのメ
モリセル200は、1個のMOS(Metal Oxide Semico
nductor )トランジスタ220と、これに接続された1
個のキャパシタ221とから構成されている。このよう
なメモリセル200を1トランジスタ1キャパシタ型の
メモリセルと呼んでいる。このタイプのメモリセルは、
構造が簡単なため、メモリセルアレイの集積度を向上さ
せることが容易であり、大容量のDRAMに広く用いら
れている。A memory cell array 151 occupying a large area on a semiconductor chip is formed by arranging a plurality of memory cells for storing unit storage information in a matrix. FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of memory cells constituting the memory cell array 151 for 4 bits. One memory cell 200 includes one MOS (Metal Oxide Semico).
nductor) transistor 220 and 1 connected to it
It is composed of individual capacitors 221. Such a memory cell 200 is called a one-transistor / one-capacitor memory cell. This type of memory cell
Since the structure is simple, it is easy to improve the degree of integration of the memory cell array, and it is widely used for large capacity DRAM.
【0006】また、DRAMのメモリセルは、キャパシ
タの構造によっていくつかのタイプに分けることができ
る。この中で、スタックトタイプキャパシタは、キャパ
シタの主要部分をゲート電極やフィールド酸化膜の上部
にまで延在させることにより、キャパシタの電極間の対
向面積を増大させてキャパシタ容量を増加させることが
できる。スタックトタイプキャパシタは、このような特
徴点を有するので、半導体装置の集積化に伴い素子が微
細化された場合にも、キャパシタ容量を確保することが
できる。この結果、半導体装置の集積化に伴ってスタッ
クトタイプキャパシタが多く用いられるようになった。
また、半導体装置の集積化はさらに進められており、こ
れに対応して、スタックトタイプキャパシタの開発も進
められている。The memory cells of a DRAM can be classified into several types according to the structure of a capacitor. Among them, in the stacked type capacitor, by extending the main part of the capacitor to the upper part of the gate electrode or the field oxide film, the facing area between the electrodes of the capacitor can be increased and the capacitor capacitance can be increased. Since the stacked type capacitor has such features, even when the element is miniaturized with the integration of the semiconductor device, the capacitance of the capacitor can be secured. As a result, with the integration of semiconductor devices, stacked type capacitors have come to be widely used.
In addition, integration of semiconductor devices has been further advanced, and in response to this, development of stacked capacitors has also been advanced.
【0007】図10は、特開平4−82261号公報で
提案されたスタックトタイプキャパシタの断面図であ
る。図10を参照して、この1つのメモリセル200
は、MOSトランジスタ220と、キャパシタ221と
を備えている。FIG. 10 is a sectional view of a stacked type capacitor proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-82261. Referring to FIG. 10, this one memory cell 200
Includes a MOS transistor 220 and a capacitor 221.
【0008】MOSトランジスタ220は、不純物領域
213、214と、ゲート酸化膜203と、ゲート電極
204bとを有している。不純物領域213、214は
半導体基板201に形成されている。ゲート酸化膜20
3は半導体基板201上で不純物領域213と214の
間に形成されている。ゲート電極204bは、半導体基
板201上に、ゲート酸化膜203を介在させて形成さ
れている。絶縁膜206は、ゲート電極204bを被覆
するように形成されている。MOS transistor 220 has impurity regions 213 and 214, a gate oxide film 203, and a gate electrode 204b. The impurity regions 213 and 214 are formed in the semiconductor substrate 201. Gate oxide film 20
3 is formed on the semiconductor substrate 201 between the impurity regions 213 and 214. The gate electrode 204b is formed on the semiconductor substrate 201 with the gate oxide film 203 interposed. The insulating film 206 is formed so as to cover the gate electrode 204b.
【0009】キャパシタ221は、下層キャパシタ電極
209と、誘電膜210と、上層キャパシタ電極211
とを有している。下層キャパシタ電極209は不純物領
域214と絶縁膜206の上に形成され、不純物領域2
14と電気的に接続されている。誘電膜210は、下層
キャパシタ電極209の上に形成されている。上層キャ
パシタ電極211は、誘電膜210を介在させて下層キ
ャパシタ電極209上に形成されている。The capacitor 221 includes a lower layer capacitor electrode 209, a dielectric film 210, and an upper layer capacitor electrode 211.
And The lower layer capacitor electrode 209 is formed on the impurity region 214 and the insulating film 206, and
14 is electrically connected. The dielectric film 210 is formed on the lower layer capacitor electrode 209. Upper layer capacitor electrode 211 is formed on lower layer capacitor electrode 209 with dielectric film 210 interposed.
【0010】ビット線217は、絶縁膜206と上層キ
ャパシタ電極211との上に形成された層間絶縁膜21
5の上に形成されている。ビット線217は不純物領域
213と電気的に接続されている。The bit line 217 is an interlayer insulating film 21 formed on the insulating film 206 and the upper layer capacitor electrode 211.
5 is formed on top of. Bit line 217 is electrically connected to impurity region 213.
【0011】また、半導体基板201の上で、メモリセ
ル200が形成される領域以外の領域に素子分離膜20
2が形成されている。素子分離膜202上に、ワード線
204c、204dが形成されている。ワード線204
c、204dを被覆するように、絶縁膜218が形成さ
れている。絶縁膜218の上面には、段差212が形成
されている。この段差212に沿うように下層キャパシ
タ電極209が形成されている。Further, on the semiconductor substrate 201, the element isolation film 20 is formed in a region other than the region where the memory cell 200 is formed.
2 are formed. Word lines 204c and 204d are formed on the element isolation film 202. Word line 204
An insulating film 218 is formed so as to cover c and 204d. A step 212 is formed on the upper surface of the insulating film 218. A lower layer capacitor electrode 209 is formed along the step 212.
【0012】次に、図10で示すDRAMの製造工程を
図11〜図18に示す。図11を参照して、半導体基板
201の所定領域にLOCOS法を用いて厚さ0.2〜
0.6μm程度の素子分離膜202を形成する。Next, the manufacturing process of the DRAM shown in FIG. 10 is shown in FIGS. Referring to FIG. 11, a predetermined region of semiconductor substrate 201 has a thickness of 0.2 to
An element isolation film 202 of about 0.6 μm is formed.
【0013】図12を参照して、半導体基板201の表
面を熱酸化して、素子分離膜202に囲まれた半導体基
板201の表面に膜厚が約6nm〜20nmのゲート酸
化膜203を形成する。次に、減圧CVD法により、約
100nm〜300nmの膜厚の、リンがドープされた
多結晶シリコンからなる導電膜204を形成し、減圧C
VD法により150nm〜400nmの膜厚の酸化膜か
らなる絶縁膜205を形成する。Referring to FIG. 12, the surface of semiconductor substrate 201 is thermally oxidized to form gate oxide film 203 having a thickness of about 6 nm to 20 nm on the surface of semiconductor substrate 201 surrounded by element isolation film 202. . Next, a conductive film 204 made of phosphorus-doped polycrystalline silicon having a film thickness of about 100 nm to 300 nm is formed by a low pressure CVD method.
An insulating film 205 made of an oxide film with a thickness of 150 nm to 400 nm is formed by the VD method.
【0014】図13を参照して、フォトリソグラフィ法
およびドライエッチング法を用いて導電膜204、絶縁
膜205の所定の部分を残して他の部分を除去する。こ
れによって、それぞれ、その上部に絶縁膜205a、2
05b、205c、205dを有するMOSトランジス
タのゲート電極またはワード線204a、204b、2
04c、204dが形成される。Referring to FIG. 13, the photoconductive method and the dry etching method are used to remove the other portions of the conductive film 204 and the insulating film 205 except for the predetermined portions. As a result, the insulating films 205a and
Gate electrodes or word lines 204a, 204b, 2 of a MOS transistor having 05b, 205c, 205d
04c and 204d are formed.
【0015】図14を参照して、ゲート電極204a、
204b、204c、204dおよびその上部の絶縁膜
205a、205b、205c、205dをマスクとし
て、イオン注入法によってリン(P)を注入することに
より半導体基板201の表面に不純物領域213、21
4を形成する。Referring to FIG. 14, gate electrode 204a,
Impurity regions 213 and 21 are formed on the surface of the semiconductor substrate 201 by implanting phosphorus (P) by an ion implantation method using 204b, 204c and 204d and the insulating films 205a, 205b, 205c and 205d above them as masks.
4 is formed.
【0016】図15を参照して、減圧CVD法により酸
化膜からなる絶縁膜222を50nm〜400nmの膜
厚で半導体基板201全面に堆積する。絶縁膜222の
所定の場所にレジスト219を形成し、レジスト219
をマスクとして他の部分を異方性エッチングを用いて選
択的に除去することにより、図16に示すように、ゲー
ト電極204a、204bを被覆する絶縁膜206を形
成し、ワード線204c、204d上にその上部表面に
絶縁膜206より厚みが厚く、段差212を有する絶縁
膜218が形成される。Referring to FIG. 15, an insulating film 222 made of an oxide film is deposited on the entire surface of semiconductor substrate 201 by a low pressure CVD method to a film thickness of 50 nm to 400 nm. A resist 219 is formed at a predetermined position on the insulating film 222, and the resist 219 is formed.
16 is used as a mask to selectively remove the other portion by using anisotropic etching, thereby forming an insulating film 206 covering the gate electrodes 204a and 204b as shown in FIG. 16 on the word lines 204c and 204d. An insulating film 218, which is thicker than the insulating film 206 and has a step 212, is formed on the upper surface thereof.
【0017】図17を参照して、減圧CVD法により多
結晶シリコンからなる導電膜を50nm〜400nmの
厚さに堆積し、通常のフォトリソグラフィ法およびドラ
イエッチング法を用いて下層キャパシタ電極209を形
成する。Referring to FIG. 17, a conductive film made of polycrystalline silicon is deposited to a thickness of 50 nm to 400 nm by a low pressure CVD method, and a lower layer capacitor electrode 209 is formed by a usual photolithography method and dry etching method. To do.
【0018】図18を参照して、減圧CVD法により、
窒化膜を半導体基板201全面に、たとえば4nm〜1
0nmの膜厚に堆積する。酸素雰囲気中で熱処理を施す
ことにより、この窒化膜の一部を酸化させ、キャパシタ
の誘電膜210を形成する。続いて、減圧CVD法によ
り多結晶シリコンからなる導電膜を約50nm〜300
nmの膜厚で全面に堆積し、所定領域以外の導電膜を除
去して上層キャパシタ電極211を形成する。Referring to FIG. 18, by the low pressure CVD method,
A nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 201, for example, 4 nm to 1
Deposit to a thickness of 0 nm. By performing heat treatment in an oxygen atmosphere, a part of this nitride film is oxidized to form the dielectric film 210 of the capacitor. Then, a conductive film made of polycrystalline silicon is formed by low pressure CVD to a thickness of about 50 nm to 300 nm.
A film having a thickness of nm is deposited on the entire surface, and the conductive film other than a predetermined region is removed to form an upper layer capacitor electrode 211.
【0019】最後に、図10を参照して、CVD法によ
り酸化膜からなる絶縁膜215を、たとえば100nm
〜700nmの膜厚で全面に堆積する。後述するビット
線がゲート電極のソース/ドレイン領域と接続される部
分にコンタクト216を開孔する。次に、CVD法によ
り多結晶シリコンからなる導電膜をたとえば50nm〜
200nmの膜厚で全面に堆積する。その後、スパッタ
法によりタングステンシリサイド膜を、たとえば50n
m〜400nmの膜厚で全面に堆積し、通常のフォトリ
ソグラフィ法およびドライエッチング法を用いてビット
線217を形成する。Finally, referring to FIG. 10, an insulating film 215 made of an oxide film is formed to a thickness of 100 nm by the CVD method.
It is deposited on the entire surface with a thickness of up to 700 nm. A contact 216 is formed in a portion where a bit line described later is connected to the source / drain region of the gate electrode. Next, a conductive film made of polycrystalline silicon is formed to a thickness of, for example, 50 nm by the CVD method.
It is deposited on the entire surface with a film thickness of 200 nm. After that, a tungsten silicide film is formed by, for example, 50 n by a sputtering method.
A bit line 217 is formed by depositing a film having a thickness of m to 400 nm on the entire surface and using a normal photolithography method and a dry etching method.
【0020】このように形成されたDRAMにおいて
は、絶縁膜218の段差212に沿って、下層キャパシ
タ電極209を形成することにより、メモリセルの占有
平面積を増やすことなく、キャパシタの実効面積を増加
させることができる。In the DRAM thus formed, the lower layer capacitor electrode 209 is formed along the step 212 of the insulating film 218 to increase the effective area of the capacitor without increasing the occupied area of the memory cell. Can be made.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】図10で示したDRA
Mにおいては、ある程度の集積化(1〜4メガビット)
であれば、キャパシタの容量を確保できるが、近年の著
しいメモリセルの集積化(64〜256メガビット)に
は対応できるものではない。Problems to be Solved by the Invention DRA shown in FIG.
In M, some degree of integration (1 to 4 megabits)
If so, the capacity of the capacitor can be secured, but it cannot cope with the recent remarkable integration of memory cells (64 to 256 Mbits).
【0022】そこで、本発明の目的は、新たな工程を増
やすことなく、かつメモリセルの占有平面積を増やすこ
となく、キャパシタの容量を確保できる半導体記憶装置
を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device in which the capacitance of a capacitor can be secured without increasing the number of new processes and increasing the area occupied by a memory cell.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、半導体基板と、ゲート電極と、絶縁層と、下層キャ
パシタ電極と、上層キャパシタ電極とを備えたものであ
る。ゲート電極は半導体基板の上にゲート絶縁膜を介在
させて形成される。絶縁層はゲート電極を被覆し、その
上部に底壁と側壁とを有する凹部が形成される。下層キ
ャパシタ電極は絶縁層の凹部の底壁と側壁に沿って形成
される。上層キャパシタ電極は下層キャパシタ電極の上
に誘電体膜を介在させて形成される。A semiconductor memory device of the present invention comprises a semiconductor substrate, a gate electrode, an insulating layer, a lower layer capacitor electrode, and an upper layer capacitor electrode. The gate electrode is formed on the semiconductor substrate with a gate insulating film interposed. The insulating layer covers the gate electrode, and a recess having a bottom wall and a side wall is formed on the gate electrode. The lower layer capacitor electrode is formed along the bottom wall and the side wall of the recess of the insulating layer. The upper layer capacitor electrode is formed on the lower layer capacitor electrode with a dielectric film interposed.
【0024】また、凹部はゲート電極の上部に形成され
ていてもよい。このように構成された半導体記憶装置に
おいては、下層キャパシタ電極が凹部の底壁と側壁に沿
って形成されているため、メモリセルの占有平面積を増
やすことなく、キャパシタの実効面積を増加させること
ができる。Further, the recess may be formed on the gate electrode. In the semiconductor memory device configured as above, since the lower layer capacitor electrode is formed along the bottom wall and the side wall of the recess, it is possible to increase the effective area of the capacitor without increasing the plane area occupied by the memory cell. You can
【0025】また、本発明の半導体記憶装置の製造方法
は、半導体基板の上にゲート絶縁膜を介在させてゲート
電極を形成する工程と、ゲート電極を被覆するように絶
縁層を形成する工程と、絶縁層の上部に底壁と側壁とを
有する凹部を形成する工程と、絶縁層の凹部の底壁と側
壁に沿って下層キャパシタ電極を形成する工程と、下層
キャパシタ電極の上に誘電体膜を介在させて上層キャパ
シタ電極を形成する工程とを備えたものである。Further, the method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention comprises a step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate with a gate insulating film interposed, and a step of forming an insulating layer so as to cover the gate electrode. A step of forming a recess having a bottom wall and a side wall on the top of the insulating layer, a step of forming a lower layer capacitor electrode along the bottom wall and the side wall of the recess of the insulating layer, and a dielectric film on the lower layer capacitor electrode. And a step of forming an upper layer capacitor electrode with the interposition of.
【0026】また、絶縁層を形成する工程は、第1の絶
縁層でゲート電極を被覆し、その第1の絶縁層を被覆す
るように第2の絶縁層を形成する工程を含むものであっ
てもよい。The step of forming the insulating layer includes the step of covering the gate electrode with the first insulating layer and forming the second insulating layer so as to cover the first insulating layer. May be.
【0027】また、凹部を形成する工程は、第2の絶縁
層に貫通孔を形成することを含むものでもよい。The step of forming the recess may include forming a through hole in the second insulating layer.
【0028】また、凹部を形成する工程は、ゲート電極
の上部に凹部を形成することを含むものでもよい。Further, the step of forming the recess may include forming the recess on the gate electrode.
【0029】このように構成された半導体記憶装置の製
造方法においては、絶縁層の凹部の底壁と側壁に沿って
形成された下層キャパシタ電極と、下層キャパシタ電極
の上に誘電体膜を介在させて形成された上層キャパシタ
電極とを有する半導体記憶装置を製造することができ
る。そのため、特別な工程を付加することなく、メモリ
セルの占有平面積を増やさずキャパシタの実効面積を増
加させることができる。In the method of manufacturing the semiconductor memory device having the above structure, the lower layer capacitor electrode formed along the bottom wall and the side wall of the recess of the insulating layer, and the dielectric film interposed on the lower layer capacitor electrode. It is possible to manufacture a semiconductor memory device having an upper layer capacitor electrode formed as described above. Therefore, the effective area of the capacitor can be increased without increasing the area occupied by the memory cell without adding a special process.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の一つの実施の形
態におけるDRAMのスタックトタイプのメモリセルを
示した平面図である。図1を参照して、半導体基板上の
活性領域19にメモリセルが形成される。また、活性領
域19にはキャパシタコンタクトホール8、ビット線コ
ンタクトホール16、凹部12が設けられている。キャ
パシタコンタクトホール8、凹部12の上部に下層キャ
パシタ電極9が設けられている。活性領域19と交差す
るようにゲート電極配線4が設けられている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a stacked type memory cell of a DRAM according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a memory cell is formed in active region 19 on the semiconductor substrate. Further, the active region 19 is provided with a capacitor contact hole 8, a bit line contact hole 16, and a recess 12. A lower layer capacitor electrode 9 is provided above the capacitor contact hole 8 and the recess 12. Gate electrode wiring 4 is provided so as to intersect with active region 19.
【0031】図2は、図1におけるII−II線に沿っ
た断面図である。図2を参照して、1つのメモリセル2
0はトランジスタ22とキャパシタ21とを備えてい
る。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. Referring to FIG. 2, one memory cell 2
0 has a transistor 22 and a capacitor 21.
【0032】トランジスタ22は、ゲート酸化膜3と、
ゲート電極配線4と、不純物領域13、14とを有して
いる。不純物領域13、14は、それぞれ、相対的に不
純物濃度の高い高濃度部分13a、14aと、相対的に
不純物濃度が低い低濃度部分13b、14bから構成さ
れている。また、不純物領域13、14は半導体基板1
に形成されている。ゲート酸化膜3は半導体基板1の上
で不純物領域13と14の間に形成されている。ゲート
電極配線4は半導体基板1の上に、ゲート酸化膜3を介
在させて形成されている。ゲート被覆酸化膜5はゲート
電極配線4を被覆するように形成されている。絶縁膜6
はゲート被覆酸化膜5を被覆するように形成されてい
る。絶縁膜6の上部には、絶縁膜6を貫通し、その底壁
がゲート被覆酸化膜5に達する凹部12が形成されてい
る。The transistor 22 has a gate oxide film 3 and
The gate electrode wiring 4 and the impurity regions 13 and 14 are included. The impurity regions 13 and 14 are respectively composed of high-concentration portions 13a and 14a having a relatively high impurity concentration and low-concentration portions 13b and 14b having a relatively low impurity concentration. The impurity regions 13 and 14 are formed on the semiconductor substrate 1.
Is formed. Gate oxide film 3 is formed on semiconductor substrate 1 between impurity regions 13 and 14. Gate electrode wiring 4 is formed on semiconductor substrate 1 with gate oxide film 3 interposed. The gate coating oxide film 5 is formed so as to cover the gate electrode wiring 4. Insulation film 6
Are formed so as to cover the gate coating oxide film 5. On the upper part of the insulating film 6, there is formed a recess 12 which penetrates the insulating film 6 and whose bottom wall reaches the gate coating oxide film 5.
【0033】キャパシタ21は下層キャパシタ電極9
と、誘電膜10と、上層キャパシタ電極11とを有して
いる。下層キャパシタ電極9は不純物領域14と絶縁膜
6の上でかつ凹部12に沿って形成されている。また、
下層キャパシタ電極9は不純物領域14と電気的に接続
されている。誘電膜10は下層キャパシタ電極9の上に
形成されている。上層キャパシタ電極11は、誘電膜1
0を介在させて下層キャパシタ電極9の上に形成されて
いる。The capacitor 21 is the lower layer capacitor electrode 9
And a dielectric film 10 and an upper layer capacitor electrode 11. Lower layer capacitor electrode 9 is formed on impurity region 14 and insulating film 6 and along recess 12. Also,
Lower layer capacitor electrode 9 is electrically connected to impurity region 14. The dielectric film 10 is formed on the lower layer capacitor electrode 9. The upper layer capacitor electrode 11 is the dielectric film 1
It is formed on lower layer capacitor electrode 9 with 0 interposed.
【0034】ビット線17は、絶縁膜6と上層キャパシ
タ電極11との上に形成された層間絶縁膜15の上に形
成されている。ビット線17は不純物領域13と電気的
に接続されている。Bit line 17 is formed on interlayer insulating film 15 formed on insulating film 6 and upper layer capacitor electrode 11. Bit line 17 is electrically connected to impurity region 13.
【0035】また、半導体基板1の上でメモリセルが形
成される領域以外の領域に素子分離膜2が形成されてい
る。素子分離膜2の上にゲート酸化膜3を介在させてゲ
ート電極配線4が形成されている。ゲート電極配線4を
被覆するようにゲート被覆酸化膜5が形成されている。
ゲート被覆酸化膜5を被覆するように絶縁膜6が形成さ
れている。絶縁膜6の上部には、絶縁膜6を貫通し、そ
の底壁がゲート被覆酸化膜5の上部に達する凹部12が
形成されている。凹部12に沿うように下層キャパシタ
電極9が形成されている。また、下層キャパシタ電極9
の上に誘電膜10を介在させて上層キャパシタ電極11
が形成されている。Further, the element isolation film 2 is formed on the semiconductor substrate 1 in a region other than the region where the memory cell is formed. Gate electrode wiring 4 is formed on element isolation film 2 with gate oxide film 3 interposed. A gate coating oxide film 5 is formed so as to cover the gate electrode wiring 4.
An insulating film 6 is formed so as to cover the gate coating oxide film 5. In the upper part of the insulating film 6, a recess 12 is formed which penetrates the insulating film 6 and whose bottom wall reaches the upper part of the gate coating oxide film 5. Lower layer capacitor electrode 9 is formed along recess 12. In addition, the lower layer capacitor electrode 9
Upper layer capacitor electrode 11 with dielectric film 10 interposed therebetween.
Are formed.
【0036】このように構成された本発明の半導体記憶
装置においては、下層キャパシタ電極9は凹部12に沿
って形成される。そのため、従来の下層キャパシタ電極
が段差に沿って形成される場合に比べて、下層キャパシ
タ電極の実効面積を大きくすることができる。その結
果、メモリセルの占有平面積を広げることなく、キャパ
シタの容量を確保することができる。In the semiconductor memory device of the present invention having the above structure, lower layer capacitor electrode 9 is formed along recess 12. Therefore, the effective area of the lower layer capacitor electrode can be increased as compared with the case where the conventional lower layer capacitor electrode is formed along the step. As a result, the capacitance of the capacitor can be ensured without increasing the area occupied by the memory cell.
【0037】次に図2で示す本発明のDRAMの製造工
程を図3〜図7に示す。図3を参照して、半導体基板1
に選択酸化法(LOCOS法)を用いてフィールド酸化
膜2を所望の箇所に形成し、素子間分離を行なった後、
熱酸化法によりゲート酸化膜3を10nm〜20nmの
膜厚で堆積させる。次に、減圧CVD法により多結晶シ
リコン膜またはリン(P)などがドープされた多結晶シ
リコン膜を100nm〜300nm程度の膜厚で堆積す
る。そして、フォトリソグラフィ法とドライエッチング
法で、所望の箇所にゲート電極配線4をパターニングす
る。そして、減圧CVD法で酸化膜を300nm〜40
0nmの膜厚で堆積し、エッチバック処理を行ない、ゲ
ート電極配線4にゲート被覆酸化膜5を付加する。次
に、不純物イオンを注入することにより、低濃度部分1
3b、14bを形成し、さらに不純物イオンを注入する
ことによって高濃度部分13a、14aを形成する。次
に、減圧CVD法で層間酸化膜18を200nm〜30
0nm程度の膜厚で堆積し、ゲート電極配線4とその上
部に設けられる下層キャパシタ電極とを絶縁する膜を形
成する。Next, manufacturing steps of the DRAM of the present invention shown in FIG. 2 are shown in FIGS. Referring to FIG. 3, semiconductor substrate 1
After the field oxide film 2 is formed at a desired place by using the selective oxidation method (LOCOS method) on the substrate, and the element isolation is performed,
The gate oxide film 3 is deposited to a thickness of 10 nm to 20 nm by the thermal oxidation method. Next, a polycrystalline silicon film or a polycrystalline silicon film doped with phosphorus (P) or the like is deposited by the low pressure CVD method to a film thickness of about 100 nm to 300 nm. Then, the gate electrode wiring 4 is patterned at a desired portion by photolithography and dry etching. Then, the oxide film is formed to a thickness of 300 nm to 40 by the low pressure CVD method.
The gate coating oxide film 5 is added to the gate electrode wiring 4 by depositing it with a film thickness of 0 nm and performing an etch back process. Next, by implanting impurity ions, the low concentration portion 1
3b and 14b are formed, and impurity ions are further implanted to form high-concentration portions 13a and 14a. Next, the interlayer oxide film 18 is formed to a thickness of 200 nm to 30 by a low pressure CVD method.
A film having a thickness of about 0 nm is deposited to form a film that insulates the gate electrode wiring 4 from the lower layer capacitor electrode provided on the gate electrode wiring 4.
【0038】図4を参照して、キャパシタコンタクトホ
ール8を形成する段階で、凹部を形成するためのパター
ンのレジスト7を形成し、異方性エッチングを行なうこ
とによってキャパシタコンタクトホール8、凹部12を
形成する。凹部12とキャパシタコンタクトホール8と
の大きさは同一でも異なっていてもよく、凹部12の数
も制限されるものではない。また、凹部12の底壁はゲ
ート被覆酸化膜5から形成されるため、ゲート電極配線
4と下層キャパシタ電極9の絶縁は確保されている。Referring to FIG. 4, at the stage of forming capacitor contact hole 8, resist 7 having a pattern for forming a recess is formed and anisotropic etching is performed to form capacitor contact hole 8 and recess 12. Form. The sizes of the recesses 12 and the capacitor contact holes 8 may be the same or different, and the number of the recesses 12 is not limited. Further, since the bottom wall of the recess 12 is formed from the gate coating oxide film 5, insulation between the gate electrode wiring 4 and the lower layer capacitor electrode 9 is secured.
【0039】図5を参照して、減圧CVD法により多結
晶シリコン膜またはリン(P)などがドープされた多結
晶シリコン膜を100nm〜300nmの膜厚で堆積し
た後、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法によ
り所望の部分にのみ多結晶シリコン膜またはリン(P)
などがドープされた多結晶シリコン膜を残し、下層キャ
パシタ電極9を形成する。Referring to FIG. 5, a polycrystal silicon film or a polycrystal silicon film doped with phosphorus (P) or the like is deposited to a thickness of 100 nm to 300 nm by a low pressure CVD method, followed by photolithography and dry etching. According to the method, a polycrystalline silicon film or phosphorus (P) is formed only on a desired portion.
The lower layer capacitor electrode 9 is formed while leaving the polycrystalline silicon film doped with the like.
【0040】図6を参照して、減圧CVD法でシリコン
窒化膜を10nm〜30nm程度の膜厚で堆積し、続け
て熱酸化法により酸化膜を5nm〜20nm程度の膜厚
で堆積して誘電膜10を形成する。その後、減圧CVD
法により多結晶シリコン膜またはリン(P)などがドー
プされた多結晶シリコン膜を100nm〜300nm程
度の膜厚で堆積し、上層キャパシタ電極11を形成す
る。Referring to FIG. 6, a silicon nitride film having a film thickness of about 10 nm to 30 nm is deposited by a low pressure CVD method, and then an oxide film having a film thickness of about 5 nm to 20 nm is deposited by a thermal oxidation method. The film 10 is formed. After that, low pressure CVD
By the method, a polycrystalline silicon film or a polycrystalline silicon film doped with phosphorus (P) or the like is deposited to a film thickness of about 100 nm to 300 nm to form upper layer capacitor electrode 11.
【0041】図7を参照して、半導体基板1全面に絶縁
膜を形成し、コンタクトホールを形成するためのパター
ンのレジストを形成し、異方性エッチングによりコンタ
クトホール16を形成する。Referring to FIG. 7, an insulating film is formed on the entire surface of semiconductor substrate 1, a resist having a pattern for forming a contact hole is formed, and contact hole 16 is formed by anisotropic etching.
【0042】最後に、図2を参照して、層間絶縁膜15
の上に不純物領域13と接続するように導電体からなる
ビット線17を形成する。Finally, referring to FIG. 2, the interlayer insulating film 15 is formed.
A bit line 17 made of a conductor is formed on the top of the bit line 17 so as to be connected to the impurity region 13.
【0043】このように構成されたDRAMの製造方法
においては、キャパシタコンタクトホール8を形成する
と同時に凹部12を形成するので、特別な工程を付加す
ることなく、キャパシタの実効面積を大きくすることが
でき、微細化に伴いメモリセルが縮小されても、キャパ
シタの容量を確保することができる。In the method of manufacturing a DRAM having such a structure, since the recess 12 is formed at the same time when the capacitor contact hole 8 is formed, the effective area of the capacitor can be increased without adding a special process. Even if the memory cell is reduced in size due to miniaturization, the capacitance of the capacitor can be ensured.
【0044】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
【図1】 本発明の一つの実施の形態の半導体記憶装置
の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
【図2】 図1のII−II線に沿った断面図であり、
本発明の一つの実施の形態の半導体記憶装置の断面図で
ある。2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.
1 is a cross-sectional view of a semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の半導体記憶装置の製造方法の第1工
程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first step of the method for manufacturing the semiconductor memory device of the present invention.
【図4】 本発明の半導体記憶装置の製造方法の第2工
程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second step of the method for manufacturing the semiconductor memory device of the present invention.
【図5】 本発明の半導体記憶装置の製造方法の第3工
程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a third step of the method for manufacturing the semiconductor memory device of the present invention.
【図6】 本発明の半導体記憶装置の製造方法の第4工
程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a fourth step of the method for manufacturing the semiconductor memory device of the present invention.
【図7】 本発明の半導体記憶装置の製造方法の第5工
程を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the semiconductor memory device of the present invention.
【図8】 従来の一般的なDRAMのブロック図であ
る。FIG. 8 is a block diagram of a conventional general DRAM.
【図9】 従来のDRAMのメモリセルの等価回路図で
ある。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a memory cell of a conventional DRAM.
【図10】 従来のスタックトタイプキャパシタを有す
るDRAMの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a DRAM having a conventional stacked type capacitor.
【図11】 図10に示す従来のDRAMの製造方法の
第1工程を示す断面図である。11 is a cross-sectional view showing a first step of the method for manufacturing the conventional DRAM shown in FIG.
【図12】 図10に示す従来のDRAMの製造方法の
第2工程を示す断面図である。12 is a sectional view showing a second step of the method for manufacturing the conventional DRAM shown in FIG.
【図13】 図10に示す従来のDRAMの製造方法の
第3工程を示す断面図である。13 is a sectional view showing a third step of the method for manufacturing the conventional DRAM shown in FIG.
【図14】 図10に示す従来のDRAMの製造方法の
第4工程を示す断面図である。14 is a sectional view showing a fourth step of the method for manufacturing the conventional DRAM shown in FIG.
【図15】 図10に示す従来のDRAMの製造方法の
第5工程を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the conventional DRAM shown in FIG. 10.
【図16】 図10に示す従来のDRAMの製造方法の
第6工程を示す断面図である。16 is a sectional view showing a sixth step of the method for manufacturing the conventional DRAM shown in FIG. 10. FIG.
【図17】 図10に示す従来のDRAMの製造方法の
第7工程を示す断面図である。FIG. 17 is a sectional view showing a seventh step of the method for manufacturing the conventional DRAM shown in FIG. 10.
【図18】 図10に示す従来のDRAMの製造方法の
第8工程を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing an eighth step of the method for manufacturing the conventional DRAM shown in FIG. 10.
1 半導体基板、3 ゲート酸化膜、4 ゲート電極、
5 ゲート被覆酸化膜、6 絶縁膜、9 下層キャパシ
タ電極、10 誘電膜、11 上層キャパシタ電極、1
2 凹部。1 semiconductor substrate, 3 gate oxide film, 4 gate electrode,
5 gate coating oxide film, 6 insulating film, 9 lower layer capacitor electrode, 10 dielectric film, 11 upper layer capacitor electrode, 1
2 recess.
Claims (6)
れたゲート電極と、 前記ゲート電極を被覆し、その上部に底壁と側壁とを有
する凹部が形成されている絶縁層と、 前記絶縁層の凹部の底壁と側壁とに沿って形成された下
層キャパシタ電極と、 前記下層キャパシタ電極の上に誘電体膜を介在させて形
成された上層キャパシタ電極とを備えた、半導体記憶装
置。1. A semiconductor substrate, a gate electrode formed on the semiconductor substrate with a gate insulating film interposed, and a recess having a bottom wall and a sidewall formed on the gate electrode to cover the gate electrode. An insulating layer, a lower layer capacitor electrode formed along the bottom wall and side wall of the recess of the insulating layer, and an upper layer capacitor electrode formed with a dielectric film interposed on the lower layer capacitor electrode. A semiconductor memory device provided.
上に形成されている、請求項1に記載の半導体記憶装
置。2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the recess of the insulating layer is formed on the gate electrode.
せてゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極を被覆するように絶縁層を形成する工程
と、 前記絶縁層の上部に底壁と側壁とを有する凹部を形成す
る工程と、 前記絶縁層の凹部の底壁と側壁とに沿って下層キャパシ
タ電極を形成する工程と、 前記下層キャパシタ電極の上に誘電体膜を介在させて上
層キャパシタ電極を形成する工程とを備えた、半導体記
憶装置の製造方法。3. A step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate with a gate insulating film interposed, a step of forming an insulating layer so as to cover the gate electrode, and a bottom wall on the insulating layer. Forming a recess having a side wall, forming a lower layer capacitor electrode along a bottom wall and a side wall of the recess of the insulating layer, and an upper layer capacitor with a dielectric film interposed on the lower layer capacitor electrode. And a step of forming an electrode.
縁層でゲート電極を被覆し、その第1の絶縁層を被覆す
るように第2の絶縁層を形成する工程を含む、請求項3
に記載の半導体記憶装置の製造方法。4. The step of forming the insulating layer includes the step of covering the gate electrode with the first insulating layer and forming the second insulating layer so as to cover the first insulating layer. Item 3
A method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1.
絶縁層に貫通孔を形成することを含む、請求項4に記載
の半導体記憶装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 4, wherein the step of forming the recess includes forming a through hole in the second insulating layer.
電極の上に凹部を形成することを含む、請求項3に記載
の半導体記憶装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 3, wherein the step of forming the recess includes forming a recess on the gate electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7266869A JPH09116109A (en) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | Semiconductor storage device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7266869A JPH09116109A (en) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | Semiconductor storage device and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09116109A true JPH09116109A (en) | 1997-05-02 |
Family
ID=17436789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7266869A Pending JPH09116109A (en) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | Semiconductor storage device and its manufacture |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH09116109A (en) |
-
1995
- 1995-10-16 JP JP7266869A patent/JPH09116109A/en active Pending
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