JPH11163287A - 半導体記憶装置とその製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置とその製造方法Info
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- JPH11163287A JPH11163287A JP9323304A JP32330497A JPH11163287A JP H11163287 A JPH11163287 A JP H11163287A JP 9323304 A JP9323304 A JP 9323304A JP 32330497 A JP32330497 A JP 32330497A JP H11163287 A JPH11163287 A JP H11163287A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/01—Manufacture or treatment
- H10B12/09—Manufacture or treatment with simultaneous manufacture of the peripheral circuit region and memory cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
- H01L23/60—Protection against electrostatic charges or discharges, e.g. Faraday shields
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
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- H01L23/62—Protection against overvoltage, e.g. fuses, shunts
-
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/01—Manufacture or treatment
- H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ドライエッチング工程でプレート電極がチャー
ジアップされるのを防止してセルキャパシタの誘電膜の
劣化を防ぐことを目的とする。 【解決手段】 プレート電極27をダミー端子23を
介して接地することで、荷電粒子33によるプレート電
極27のチャージを放電させて、ストレージノード21
との間にある誘電膜24に電気的ストレスが掛からない
ようにして構成される。
ジアップされるのを防止してセルキャパシタの誘電膜の
劣化を防ぐことを目的とする。 【解決手段】 プレート電極27をダミー端子23を
介して接地することで、荷電粒子33によるプレート電
極27のチャージを放電させて、ストレージノード21
との間にある誘電膜24に電気的ストレスが掛からない
ようにして構成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、スタック型メモ
リセルを有するダイナミック型半導体記憶装置(DRA
M)に関する。
リセルを有するダイナミック型半導体記憶装置(DRA
M)に関する。
【0002】
【従来の技術】スタック型メモリセルを有する従来のダ
イナミック型半導体記憶装置では、複数のストレージノ
ードとプレート電極との間に誘電体膜を介してストレー
ジセルキャパシタが形成される。
イナミック型半導体記憶装置では、複数のストレージノ
ードとプレート電極との間に誘電体膜を介してストレー
ジセルキャパシタが形成される。
【0003】図15は従来のスタック型メモリセルの構
成の一部を示し、図示しない半導体基板の上に形成され
た複数のストレージノード141の上部には誘電膜14
2を介してプレート電極143が形成される。このプレ
ート電極143までをスピンコーター、スパッタ、CV
D等の方法により形成した後、プレート電極143およ
び誘電膜142を所定の形状に形成するために、このプ
レート電極143の上をレジスト144で覆ってからR
IE,CDE等の荷電粒子145を用いたドライエッチ
ング技術により加工していた。
成の一部を示し、図示しない半導体基板の上に形成され
た複数のストレージノード141の上部には誘電膜14
2を介してプレート電極143が形成される。このプレ
ート電極143までをスピンコーター、スパッタ、CV
D等の方法により形成した後、プレート電極143およ
び誘電膜142を所定の形状に形成するために、このプ
レート電極143の上をレジスト144で覆ってからR
IE,CDE等の荷電粒子145を用いたドライエッチ
ング技術により加工していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらドライ
エッチング技術は電界により加速された荷電粒子145
を用いるものであり、荷電粒子145が直接プレート電
極143へ衝突する。図16に示したように、このエッ
チングはプレート電極143の表面を所定の深さまで行
うため、これら加工工程において電気的に浮遊している
プレート電極143でチャージアップが起こってしま
う。プレート電極143は導電性物質でできているた
め、チャージアップした電荷はプレート電極143中を
移動し、実際に加工している部分から離れた場所にある
すべてのストレージノ一ド141上のキャパシタを構成
する誘電膜142に電気的ストレスが加わり、場合によ
っては放電146が生じて誘電膜142に損傷を与える
という問題がある。
エッチング技術は電界により加速された荷電粒子145
を用いるものであり、荷電粒子145が直接プレート電
極143へ衝突する。図16に示したように、このエッ
チングはプレート電極143の表面を所定の深さまで行
うため、これら加工工程において電気的に浮遊している
プレート電極143でチャージアップが起こってしま
う。プレート電極143は導電性物質でできているた
め、チャージアップした電荷はプレート電極143中を
移動し、実際に加工している部分から離れた場所にある
すべてのストレージノ一ド141上のキャパシタを構成
する誘電膜142に電気的ストレスが加わり、場合によ
っては放電146が生じて誘電膜142に損傷を与える
という問題がある。
【0005】また、プレート電極を加工後は、その上に
図17に示したようにSiO2等の層間絶縁膜147を
形成する。これは、DRAM動作時にプレート電極14
3にある特定の電位を与える為に、図示しない電庄発生
回路とプレート電極143を接続する為に、プレート電
極143の上の層間絶緑膜147に対してコンタクトホ
ール148を開ける必要があるためである。
図17に示したようにSiO2等の層間絶縁膜147を
形成する。これは、DRAM動作時にプレート電極14
3にある特定の電位を与える為に、図示しない電庄発生
回路とプレート電極143を接続する為に、プレート電
極143の上の層間絶緑膜147に対してコンタクトホ
ール148を開ける必要があるためである。
【0006】このコンタクトホール148の加工も、図
16に示したプレート電極143の加工と同様にドライ
エッチング技術により形成されている。図17に示した
ように層間絶縁膜147が残っているとコンタクト抵抗
が高くなる為、そのエッチングを十分に行う必要がある
事から、コンタクトホール148のドライエッチングは
孔の底が図18に示したようにプレート電極143に達
した後も若干多めに行い、プレート電極143に浅く孔
が掘られるようにオーバーエッチングを行う。
16に示したプレート電極143の加工と同様にドライ
エッチング技術により形成されている。図17に示した
ように層間絶縁膜147が残っているとコンタクト抵抗
が高くなる為、そのエッチングを十分に行う必要がある
事から、コンタクトホール148のドライエッチングは
孔の底が図18に示したようにプレート電極143に達
した後も若干多めに行い、プレート電極143に浅く孔
が掘られるようにオーバーエッチングを行う。
【0007】この時もプレート電極143はチャージア
ップして、誘電膜142に損傷を与えるという問題が起
きる。また、プレート電極143の上にコンタクトホー
ル148を開けた後、図示しないがコンタクトホール1
48をコンタクト材料で埋め込み、上部配線層を形成し
た後、この配線層もドライエッチングを用いて加工を行
う。この場合にも上記と同様に配線層、コンタクト等の
導電性物質を経由した電荷により、プレート電極143
がチャージアップし、キャパシタの誘電膜142に損傷
を与えるという問題が起きる。
ップして、誘電膜142に損傷を与えるという問題が起
きる。また、プレート電極143の上にコンタクトホー
ル148を開けた後、図示しないがコンタクトホール1
48をコンタクト材料で埋め込み、上部配線層を形成し
た後、この配線層もドライエッチングを用いて加工を行
う。この場合にも上記と同様に配線層、コンタクト等の
導電性物質を経由した電荷により、プレート電極143
がチャージアップし、キャパシタの誘電膜142に損傷
を与えるという問題が起きる。
【0008】また、誘電膜142の材料として誘電率の
高いものを使い、その厚みを薄く形成できれば小型化、
高速化が可能となるが、従来の装置では上述の問題があ
るために不可能であった。
高いものを使い、その厚みを薄く形成できれば小型化、
高速化が可能となるが、従来の装置では上述の問題があ
るために不可能であった。
【0009】したがって、この発明の目的は、ドライエ
ッチングの加工工程において、セルキャパシタのプレー
ト電極のチャージアップを回避する事でキャパシタ誘電
膜の損傷を防止し、歩留まりと信頼性の向上、さらなる
誘電膜の薄膜化、新たな誘電膜材料の採用を可能とする
半導体記憶装置を提供することである。
ッチングの加工工程において、セルキャパシタのプレー
ト電極のチャージアップを回避する事でキャパシタ誘電
膜の損傷を防止し、歩留まりと信頼性の向上、さらなる
誘電膜の薄膜化、新たな誘電膜材料の採用を可能とする
半導体記憶装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明はスタックセルキ
ャパシタを有するダイナミック型半導体記情装置(DR
AM)のプレート電極を基板と電気的に接続する事によ
り、プレート電極及びその上部配線層のドライエッチン
グ加工時にセルキヤパシタ部分にかかる電気的ストレス
を緩和するものである。
ャパシタを有するダイナミック型半導体記情装置(DR
AM)のプレート電極を基板と電気的に接続する事によ
り、プレート電極及びその上部配線層のドライエッチン
グ加工時にセルキヤパシタ部分にかかる電気的ストレス
を緩和するものである。
【0011】この発明の半導体記憶装置は、半導体基板
と、この半導体基板上に形成されたメモリセルの複数の
ストレージノードと、この複数のストレージノードと併
設され、前記半導体基板と電気的に接続された少なくと
も1個のダミーストレージノードと、このダミーストレ
ージノードを除いて前記複数のストレージノード上に共
通に形成された誘電膜と、この複数のストレージノード
上に前記誘電膜を介して形成され前記ダミーストレージ
ノードに電気的に接続されたプレート電極とを具備する
ことを特徴とする。
と、この半導体基板上に形成されたメモリセルの複数の
ストレージノードと、この複数のストレージノードと併
設され、前記半導体基板と電気的に接続された少なくと
も1個のダミーストレージノードと、このダミーストレ
ージノードを除いて前記複数のストレージノード上に共
通に形成された誘電膜と、この複数のストレージノード
上に前記誘電膜を介して形成され前記ダミーストレージ
ノードに電気的に接続されたプレート電極とを具備する
ことを特徴とする。
【0012】また、この発明の半導体記憶装置の製造方
法は、半導体基板上にメモリセルの複数のストレージノ
ードを形成し、この複数のストレージノードに対して、
前記半導体基板と電気的に接続された少なくとも1個の
ダミーストレージノードを併設し、このダミーストレー
ジノードを除いて前記複数のストレージノード上に共通
に誘電膜を形成し、この複数のストレージノード上に前
記誘電膜を介して前記ダミーストレージノードに電気的
に接続されたプレート電極を形成することを特徴とす
る。
法は、半導体基板上にメモリセルの複数のストレージノ
ードを形成し、この複数のストレージノードに対して、
前記半導体基板と電気的に接続された少なくとも1個の
ダミーストレージノードを併設し、このダミーストレー
ジノードを除いて前記複数のストレージノード上に共通
に誘電膜を形成し、この複数のストレージノード上に前
記誘電膜を介して前記ダミーストレージノードに電気的
に接続されたプレート電極を形成することを特徴とす
る。
【0013】上記の構成により、電気的なストレスを緩
和できる事からセルキャパシタの誘電膜材料の劣化を防
ぐことにより寿命、信頼性の向上をはかるとともに、さ
らなる誘電膜の薄膜化、新たな誘電膜材料の採用を可能
とする半導体記憶装置およびその製造方法を提供でき
る。
和できる事からセルキャパシタの誘電膜材料の劣化を防
ぐことにより寿命、信頼性の向上をはかるとともに、さ
らなる誘電膜の薄膜化、新たな誘電膜材料の採用を可能
とする半導体記憶装置およびその製造方法を提供でき
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の第1の実施の形
態について図1乃至図4を参照して説明する。図1にお
いて、n型のシリコン基板10にp型のウエル11を形
成し、このウエル11の表面にトランスファーゲート1
2を形成するための2個のn+型拡散領域13a,13
bを形成する。
態について図1乃至図4を参照して説明する。図1にお
いて、n型のシリコン基板10にp型のウエル11を形
成し、このウエル11の表面にトランスファーゲート1
2を形成するための2個のn+型拡散領域13a,13
bを形成する。
【0015】この2個のn+型拡散領域13a,13b
を形成する際に前記n型のシリコン基板10のp型のウ
エル11の外側にも同時にn+型拡散領域14を形成す
る。2個のn+型拡散領域13a,13bが形成された
pウエル11の表面にはゲート絶縁膜15を介してゲー
ト電極となるワード線16が形成され、さらに全体が層
間絶縁膜17が形成される。
を形成する際に前記n型のシリコン基板10のp型のウ
エル11の外側にも同時にn+型拡散領域14を形成す
る。2個のn+型拡散領域13a,13bが形成された
pウエル11の表面にはゲート絶縁膜15を介してゲー
ト電極となるワード線16が形成され、さらに全体が層
間絶縁膜17が形成される。
【0016】この層間絶縁膜17にはコンタクト孔18
が一方のn+型拡散領域13aまで到達するように形成
され、このコンタクト孔18には導電材が充填され、そ
の後、層間絶縁膜17上にはビット線19が形成され
る。
が一方のn+型拡散領域13aまで到達するように形成
され、このコンタクト孔18には導電材が充填され、そ
の後、層間絶縁膜17上にはビット線19が形成され
る。
【0017】ビット線19の上にはさらに層間絶縁膜1
7が形成され、この層間絶縁膜17にはストレージノー
ド孔20が他方のn+型拡散領域13bまで到達するよ
うに形成され、このストレージノード孔20には導電材
が充填され、その後、層間絶縁膜17上にはストレージ
ノード21が形成される。
7が形成され、この層間絶縁膜17にはストレージノー
ド孔20が他方のn+型拡散領域13bまで到達するよ
うに形成され、このストレージノード孔20には導電材
が充填され、その後、層間絶縁膜17上にはストレージ
ノード21が形成される。
【0018】同様にして、p型ウエル11の外側に形成
されたn+型拡散領域14に接続されストレージノード
21と同様の形状をしたダミー端子孔22が形成され、
このダミー端子孔22が導電性材料で充填された後、ダ
ミー端子23が形成される。
されたn+型拡散領域14に接続されストレージノード
21と同様の形状をしたダミー端子孔22が形成され、
このダミー端子孔22が導電性材料で充填された後、ダ
ミー端子23が形成される。
【0019】このように形成されたストレージノード2
1およびダミー端子23の上面には図2に示したように
共通にキャパシタ誘電膜24が形成され、さらにその上
にはレジスト25が形成される。
1およびダミー端子23の上面には図2に示したように
共通にキャパシタ誘電膜24が形成され、さらにその上
にはレジスト25が形成される。
【0020】このレジスト25をマスクとして誘電膜2
4を所定のパターンに形成する前に、ダミー端子23に
対応する位置の誘電膜24をRIE,CDEなどの荷電
粒子26を用いたドライエッチグ技術により除去し、図
3に示したようにダミー端子23を露出させる。
4を所定のパターンに形成する前に、ダミー端子23に
対応する位置の誘電膜24をRIE,CDEなどの荷電
粒子26を用いたドライエッチグ技術により除去し、図
3に示したようにダミー端子23を露出させる。
【0021】その後、レジスト25を除去して誘電膜2
4を露出させ、この誘電膜24とダミー端子23の上面
に図4に示したようにプレート電極27を形成する。こ
のように、この実施例ではプレート電極27をダミー端
子22、23を介してn基板10の拡散領域14に接続
して接地するように構成されている。なお、このn基板
10の接地はこの半導体記憶装置の製造工程中のもので
あって、たとえば製造ラインのn基板10を載せる台を
接地しておけばよい。
4を露出させ、この誘電膜24とダミー端子23の上面
に図4に示したようにプレート電極27を形成する。こ
のように、この実施例ではプレート電極27をダミー端
子22、23を介してn基板10の拡散領域14に接続
して接地するように構成されている。なお、このn基板
10の接地はこの半導体記憶装置の製造工程中のもので
あって、たとえば製造ラインのn基板10を載せる台を
接地しておけばよい。
【0022】図1に示したように、通常のストレージノ
一ド21はトランスフアーゲート12であるMOSFE
Tのソース/ドレイン13bに接続されている。トラン
スファーゲート12は通常はpウエル11の内部に形成
されており基板10とは直接電気的に接続されていな
い。
一ド21はトランスフアーゲート12であるMOSFE
Tのソース/ドレイン13bに接続されている。トラン
スファーゲート12は通常はpウエル11の内部に形成
されており基板10とは直接電気的に接続されていな
い。
【0023】このため、この実施例で用いるストレージ
ノ一ド21と同様の形状をしたダミー端子22、23は
基板10と電気的に接続されるように、ウエル11の外
側の場所に設置する。
ノ一ド21と同様の形状をしたダミー端子22、23は
基板10と電気的に接続されるように、ウエル11の外
側の場所に設置する。
【0024】図1の実施例のようにn形基板10に設け
たPウエル11内に形成されたn形MOSFETがトラ
ンスファーゲート12となっている例では、ストレージ
ノ一ド21と同様の形状をしたダミー端子22、23は
n形基板10と直接電気的に接続されるように基板10
と同じ導電形であるn+拡散層14を用いているから、
この場合ストレージノ一ド21と同時に同じプロセスで
ダミー端子22、23を形成出来る。したがって、スト
レージノ一ド21と同様の形状をしたダミー端子22、
23を設ける事によるプロセスの増加は無い。
たPウエル11内に形成されたn形MOSFETがトラ
ンスファーゲート12となっている例では、ストレージ
ノ一ド21と同様の形状をしたダミー端子22、23は
n形基板10と直接電気的に接続されるように基板10
と同じ導電形であるn+拡散層14を用いているから、
この場合ストレージノ一ド21と同時に同じプロセスで
ダミー端子22、23を形成出来る。したがって、スト
レージノ一ド21と同様の形状をしたダミー端子22、
23を設ける事によるプロセスの増加は無い。
【0025】また、プレート電極27をダミー電極2
2、23を用いて接地後は、その上に図5に示したよう
にSiO2等の層間絶縁膜30を形成し、その上にさら
にレジスト31を形成する。
2、23を用いて接地後は、その上に図5に示したよう
にSiO2等の層間絶縁膜30を形成し、その上にさら
にレジスト31を形成する。
【0026】次に、DRAM動作時にプレート電極27
にある特定の電位を与える為に、図示しない電庄発生回
路とプレート電極27を接続する為に、プレート電極2
7の上の層間絶緑膜30に対してコンタクトホール32
を開ける。
にある特定の電位を与える為に、図示しない電庄発生回
路とプレート電極27を接続する為に、プレート電極2
7の上の層間絶緑膜30に対してコンタクトホール32
を開ける。
【0027】このコンタクトホール32の加工時には、
プレート電極27の表面がオーバーエッチングされるよ
うに荷電粒子33にてドライエッチング処理される。こ
の時にプレート電極27はチャージアップされるが、そ
の電荷はダミー電極22、23を介して接地部に放電さ
れるので誘電膜24に損傷を与えるという問題は生じな
い。
プレート電極27の表面がオーバーエッチングされるよ
うに荷電粒子33にてドライエッチング処理される。こ
の時にプレート電極27はチャージアップされるが、そ
の電荷はダミー電極22、23を介して接地部に放電さ
れるので誘電膜24に損傷を与えるという問題は生じな
い。
【0028】また、図示しないが、プレート電極27の
上にコンタクトホール32を開けた後、コンタクトホー
ル32を導電性コンタクト材料で埋め込み、上部配線層
を形成した後、この配線層もドライエッチングを用いて
加工を行う。この場合にも上記と同様に配線層、コンタ
クト等の導電性物質を経由した電荷により、プレート電
極27がチャージアップされるが、同様に放電されるた
め、スタックセルのキャパシタの誘電膜24に損傷を与
えることはない。
上にコンタクトホール32を開けた後、コンタクトホー
ル32を導電性コンタクト材料で埋め込み、上部配線層
を形成した後、この配線層もドライエッチングを用いて
加工を行う。この場合にも上記と同様に配線層、コンタ
クト等の導電性物質を経由した電荷により、プレート電
極27がチャージアップされるが、同様に放電されるた
め、スタックセルのキャパシタの誘電膜24に損傷を与
えることはない。
【0029】また、この実施例ではプレート電極27が
チャージアップされるのを防止できるので、誘電膜24
の材料として誘電率の高いものを使い、その厚みを従来
より薄く形成でき、DRAMの小型化、高速化が可能と
なる。
チャージアップされるのを防止できるので、誘電膜24
の材料として誘電率の高いものを使い、その厚みを従来
より薄く形成でき、DRAMの小型化、高速化が可能と
なる。
【0030】この実施例ではプレート電極27と基板1
0を接続する為に、n形基板10に設けたn+拡散層1
4を用いているが、基板10、ウエル11、トランスフ
ァーゲート12の導電型を逆にしても同様に実施でき
る。
0を接続する為に、n形基板10に設けたn+拡散層1
4を用いているが、基板10、ウエル11、トランスフ
ァーゲート12の導電型を逆にしても同様に実施でき
る。
【0031】図6はその一例を示し、p形基板40にp
+拡散層44を形成してダミー電極52、53をp基板
40を介して接地する事ができる。図6の実施例は図1
の実施例と導電型が異なるのみでその構成は同じであ
る。
+拡散層44を形成してダミー電極52、53をp基板
40を介して接地する事ができる。図6の実施例は図1
の実施例と導電型が異なるのみでその構成は同じであ
る。
【0032】即ち、p基板40に形成されたnウエル4
1内にはトランスファーゲート42のソース/ドレイン
を構成するp+拡散領域43a,43bが形成される。
このp+拡散領域43a,43bの間には、ゲートとし
てのワード線46をゲート酸化膜45を介して形成し、
層間絶縁膜47に形成したコンタクト48によりp+拡
散層43aとビット線49とを接続する。
1内にはトランスファーゲート42のソース/ドレイン
を構成するp+拡散領域43a,43bが形成される。
このp+拡散領域43a,43bの間には、ゲートとし
てのワード線46をゲート酸化膜45を介して形成し、
層間絶縁膜47に形成したコンタクト48によりp+拡
散層43aとビット線49とを接続する。
【0033】さらに、層間絶縁膜47中にコンタクト孔
50、52を形成し、夫々の先端にストレージノード5
1、ダミー端子53を形成する。この後で図5に示した
実施例と同様にダミー端子53に接続されるプレート電
極を形成すれば、その後のドライエッチングを用いる製
造工程において荷電粒子でプレート電極がチャージアッ
プされてもこのプレート電極とストレージノードとの間
に形成されるキャパシタ誘電膜に電気的なストレスが掛
かることが防止できる。
50、52を形成し、夫々の先端にストレージノード5
1、ダミー端子53を形成する。この後で図5に示した
実施例と同様にダミー端子53に接続されるプレート電
極を形成すれば、その後のドライエッチングを用いる製
造工程において荷電粒子でプレート電極がチャージアッ
プされてもこのプレート電極とストレージノードとの間
に形成されるキャパシタ誘電膜に電気的なストレスが掛
かることが防止できる。
【0034】なお、図5の実施例において、誘電膜24
の上下電極、つまりダミー電極23の誘電膜24と接す
る部分及びプレート電極27の誘電膜24と接する部分
が同一の導電材料で形成されている場合は、両者を直接
接続すると電気的により良好な接続となる。
の上下電極、つまりダミー電極23の誘電膜24と接す
る部分及びプレート電極27の誘電膜24と接する部分
が同一の導電材料で形成されている場合は、両者を直接
接続すると電気的により良好な接続となる。
【0035】一方、ダミー電極23とプレート電極27
の材料が異なる場合は、その組合わせによっては、その
接続部にバリアメタルが必要となる。この場合には、図
3において誘電膜24をドライエッチングした後で、残
ったレジスト25をマスクとしてダミー電極23の上
に、図示しないバリアメタルを形成し、その後、レジス
ト25をリフトオフする事によりダミー電極23の部分
にのみバリアメタルを形成できる。
の材料が異なる場合は、その組合わせによっては、その
接続部にバリアメタルが必要となる。この場合には、図
3において誘電膜24をドライエッチングした後で、残
ったレジスト25をマスクとしてダミー電極23の上
に、図示しないバリアメタルを形成し、その後、レジス
ト25をリフトオフする事によりダミー電極23の部分
にのみバリアメタルを形成できる。
【0036】また、図6に示した実施例において、nウ
エル41の中にさらにpウエルを形成し、その中にトラ
ンスファーゲートを形成するようにしても同様に実施で
きる。図7はその一例を示す。図7の実施例ではトラン
スファゲート42がp基板40上に設けられた二重拡散
ウエル61内に形成される以外は図6の実施例と同じで
あり、同一の参照番号を付して詳細な説明は省略する。
エル41の中にさらにpウエルを形成し、その中にトラ
ンスファーゲートを形成するようにしても同様に実施で
きる。図7はその一例を示す。図7の実施例ではトラン
スファゲート42がp基板40上に設けられた二重拡散
ウエル61内に形成される以外は図6の実施例と同じで
あり、同一の参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【0037】尚、図7において、p,nの導電型を逆に
してもよいことは勿論である。製造プロセスが終了し、
DRAMが完成した後は、動作時にプレート電極27に
ある電位を印加する。この方法はプレート電極27の上
部の配線層からプレート電極に印加することも、基板1
0からプレート電極に印加することも両方可能である。
してもよいことは勿論である。製造プロセスが終了し、
DRAMが完成した後は、動作時にプレート電極27に
ある電位を印加する。この方法はプレート電極27の上
部の配線層からプレート電極に印加することも、基板1
0からプレート電極に印加することも両方可能である。
【0038】また、図5の実施例においてDRAMが製
造された後での動作時に半導体基板10とプレート電極
27とが同じ電位となる場合にはこの両者の接続はその
ままでよいが、動作時の電位が異なる場合には出荷時に
両者の接続を切断しておかなければならない。
造された後での動作時に半導体基板10とプレート電極
27とが同じ電位となる場合にはこの両者の接続はその
ままでよいが、動作時の電位が異なる場合には出荷時に
両者の接続を切断しておかなければならない。
【0039】即ち、図示しないが、半導体基板上に直接
トランスファーゲートとなるMOSFETが形成されて
いる場合は、このMOSFETにバックゲート電圧を印
加する為、プレート電極と異なる電位を半導体基板に印
加する必要がある。そのためには半導体基板とプレート
電極とを電気的に分離する必要がある。その方法とし
て、製造時にはプレート電極を接地する為の経路をヒュ
ーズを介して半導体基板に接続しておき、製造プロセス
終了時にそのヒューズを切断する方法について以下に説
明する。
トランスファーゲートとなるMOSFETが形成されて
いる場合は、このMOSFETにバックゲート電圧を印
加する為、プレート電極と異なる電位を半導体基板に印
加する必要がある。そのためには半導体基板とプレート
電極とを電気的に分離する必要がある。その方法とし
て、製造時にはプレート電極を接地する為の経路をヒュ
ーズを介して半導体基板に接続しておき、製造プロセス
終了時にそのヒューズを切断する方法について以下に説
明する。
【0040】図8、図9はこの切断手段の一例としてヒ
ューズを用いた実施例を示し、ストレージノード61に
対向するプレート電極部分67とダミー端子23に対向
する接地電極部分68との間をヒューズ69として用い
られる細長い接続部分とを形成する。
ューズを用いた実施例を示し、ストレージノード61に
対向するプレート電極部分67とダミー端子23に対向
する接地電極部分68との間をヒューズ69として用い
られる細長い接続部分とを形成する。
【0041】このプレート電極部分67と接地電極部分
68との間にヒューズ69を設ける場合、図2ないし図
4と全く同じ工程を経て図8、図9に示したストレージ
ノード61に対向するプレート電極部分67と、ダミー
端子23に対向する接地電極部分68と、ヒューズ69
として用いられる細長い接続部分とを形成することがで
きる。
68との間にヒューズ69を設ける場合、図2ないし図
4と全く同じ工程を経て図8、図9に示したストレージ
ノード61に対向するプレート電極部分67と、ダミー
端子23に対向する接地電極部分68と、ヒューズ69
として用いられる細長い接続部分とを形成することがで
きる。
【0042】図2ないし図4の実施例と異なる点は、図
8、図9に示すようにプレート電極全体の形状が、スト
レージノ一ド61に対向する部分67とストレージノ一
ドと同様の形状をしたダミー端子62に接する部分68
との間にヒューズ69を設ける点である。
8、図9に示すようにプレート電極全体の形状が、スト
レージノ一ド61に対向する部分67とストレージノ一
ドと同様の形状をしたダミー端子62に接する部分68
との間にヒューズ69を設ける点である。
【0043】DRAM製造後にヒューズ69を切る方法
としてはレーザーブロウを用いる方法がある。この場合
には、ブロウ用の窓をヒューズ69の上に開けておく必
要がある。この窓は、例えば図5に示したプレート電極
27に電位を与える為のコンタクトホール32を形成す
るプロセスと共通化して絶縁膜30のヒューズ69に対
応する部分に形成することができるため、このことによ
りプロセスの増加は発生しない。また、レーザーブロウ
以外にも電気的にヒューズを切断する電流ヒューズ等の
方法も用いる事も出来る。
としてはレーザーブロウを用いる方法がある。この場合
には、ブロウ用の窓をヒューズ69の上に開けておく必
要がある。この窓は、例えば図5に示したプレート電極
27に電位を与える為のコンタクトホール32を形成す
るプロセスと共通化して絶縁膜30のヒューズ69に対
応する部分に形成することができるため、このことによ
りプロセスの増加は発生しない。また、レーザーブロウ
以外にも電気的にヒューズを切断する電流ヒューズ等の
方法も用いる事も出来る。
【0044】また、ヒューズを設ける配線層として、こ
の実施例ではプレート電極の配線層を用いたが、ワード
線配線層、ビット線配線層、ストレージノード配線層の
いずれでも設置する事が可能である。
の実施例ではプレート電極の配線層を用いたが、ワード
線配線層、ビット線配線層、ストレージノード配線層の
いずれでも設置する事が可能である。
【0045】以上説明した実施例ではいずれもDRAM
が1個のプレート電極の下に複数のスタック型のメモリ
セルが形成された構成を有するものとしたが、実際には
1個のDRAMチップには複数のプレート電極が必要で
あり、各々のプレート電極の下に複数のチップが形成さ
れる。
が1個のプレート電極の下に複数のスタック型のメモリ
セルが形成された構成を有するものとしたが、実際には
1個のDRAMチップには複数のプレート電極が必要で
あり、各々のプレート電極の下に複数のチップが形成さ
れる。
【0046】これらのプレート電極はDRAMの用途に
より色々の形態で接続される。その接続の仕方により以
下のように分類される。 1.互いに接続されていないプレート電極が複数存在す
る場合。
より色々の形態で接続される。その接続の仕方により以
下のように分類される。 1.互いに接続されていないプレート電極が複数存在す
る場合。
【0047】この場合にはプレート電極ごとにダミー電
極に接続される接地電極が必要であるから、両者を切断
するためのヒューズも必要となる。さらに、動作時にプ
レート電極を所定の電位に保つためのプレート電位発生
回路も必要である。 2.DRAMチップ内で複数のプレート電極が互いに接
続されている場合。
極に接続される接地電極が必要であるから、両者を切断
するためのヒューズも必要となる。さらに、動作時にプ
レート電極を所定の電位に保つためのプレート電位発生
回路も必要である。 2.DRAMチップ内で複数のプレート電極が互いに接
続されている場合。
【0048】この場合には、図10に示したように、D
RAMチップ71上に形成されたすべてのプレート電極
77ー11、77ー12...77−mnに対して1個
の接地電極78、1個のヒューズ79を設けるのみでよ
い。但し、ヒューズ79の信頼性を考慮して複数形成し
てもよいことは勿論である。また、プレート電位発生回
路(VPL gen.)80も1個でよい。
RAMチップ71上に形成されたすべてのプレート電極
77ー11、77ー12...77−mnに対して1個
の接地電極78、1個のヒューズ79を設けるのみでよ
い。但し、ヒューズ79の信頼性を考慮して複数形成し
てもよいことは勿論である。また、プレート電位発生回
路(VPL gen.)80も1個でよい。
【0049】このプレート電位(VPL)発生回路80
は図10の実施例ではDRAMチップ71の隅の部分に
形成されているが、形成する位置は設計の段階で自由に
選択できる。
は図10の実施例ではDRAMチップ71の隅の部分に
形成されているが、形成する位置は設計の段階で自由に
選択できる。
【0050】また、プレート電極とVPL発生回路との
接続もプレート電極より上層或いは下層に形成された配
線層を介して行うことができる。例えば、図12に示し
たように、プレート電極27の上に層間絶縁膜30を介
して形成された配線層91AをVPL発生回路80に接
続する。プレート電極27と配線層91Aとの接続は層
間絶縁膜30に形成されたコンタクト90Aを介して行
う。
接続もプレート電極より上層或いは下層に形成された配
線層を介して行うことができる。例えば、図12に示し
たように、プレート電極27の上に層間絶縁膜30を介
して形成された配線層91AをVPL発生回路80に接
続する。プレート電極27と配線層91Aとの接続は層
間絶縁膜30に形成されたコンタクト90Aを介して行
う。
【0051】図13の例では、プレート電極27とVP
L発生回路80とを、ビット線19と同じ層に形成され
た配線層91Bとをコンタクト90Bを介して接続した
状態を示している。
L発生回路80とを、ビット線19と同じ層に形成され
た配線層91Bとをコンタクト90Bを介して接続した
状態を示している。
【0052】さらに、図14の例では、メモリセルのト
ランスファーゲート12が形成されているPウエル11
内にVPL発生回路80の出力ゲート93のn+拡散領
域94aに直接コンタクト90Cを介してプレート電極
27を接続している。但し、このVPL発生回路80は
トランスファーゲート12と同じPウエル11内に形成
せずに別々のウエルに形成してもよいことは勿論であ
る。
ランスファーゲート12が形成されているPウエル11
内にVPL発生回路80の出力ゲート93のn+拡散領
域94aに直接コンタクト90Cを介してプレート電極
27を接続している。但し、このVPL発生回路80は
トランスファーゲート12と同じPウエル11内に形成
せずに別々のウエルに形成してもよいことは勿論であ
る。
【0053】なお、複数のプレート電極相互間の接続は
プレート電極の層よりも上部に形成された配線層を用い
ることもできる。この場合にはヒューズをプレート電極
ごとに設ける必要がある。
プレート電極の層よりも上部に形成された配線層を用い
ることもできる。この場合にはヒューズをプレート電極
ごとに設ける必要がある。
【0054】或いはプレート電極の層か或いはそれより
も下部の配線層を用いて行うこともできる。この場合に
は、全体に対して1個のヒューズを形成するのみでよ
い。また、図10の実施例ではDRAMチップ71の内
部でヒューズを形成しているが、一般的にDRAMチッ
プはシリコンウエハー上に複数個を同時に形成し、最後
にダイシングラインに沿って切断して完成品とすること
から、ヒューズをこのダイシングラインに沿ってチップ
の外側に形成しておけば、ダイシングの時にヒューズも
切断されることになり、ヒューズの切断工程を省略する
ことができる。
も下部の配線層を用いて行うこともできる。この場合に
は、全体に対して1個のヒューズを形成するのみでよ
い。また、図10の実施例ではDRAMチップ71の内
部でヒューズを形成しているが、一般的にDRAMチッ
プはシリコンウエハー上に複数個を同時に形成し、最後
にダイシングラインに沿って切断して完成品とすること
から、ヒューズをこのダイシングラインに沿ってチップ
の外側に形成しておけば、ダイシングの時にヒューズも
切断されることになり、ヒューズの切断工程を省略する
ことができる。
【0055】図11はその一例を示す実施例であり、シ
リコンウエハー上に形成されたDRAMチップ(ここで
は3個のチップ81A,81B,81Cのみを示してい
る)を製造工程の最後にダイシングラインx、yで切断
すれば、例えばDRAMチップ81A上に形成されたプ
レート電極群87A,87B,87Cからダイシングラ
インx,y中に引き出された半導体基板とのコンタクト
を取るための接地電極88A,88B,88Cおよびヒ
ューズ89A,89B,89Cがすべてダイシングによ
り除去される。
リコンウエハー上に形成されたDRAMチップ(ここで
は3個のチップ81A,81B,81Cのみを示してい
る)を製造工程の最後にダイシングラインx、yで切断
すれば、例えばDRAMチップ81A上に形成されたプ
レート電極群87A,87B,87Cからダイシングラ
インx,y中に引き出された半導体基板とのコンタクト
を取るための接地電極88A,88B,88Cおよびヒ
ューズ89A,89B,89Cがすべてダイシングによ
り除去される。
【0056】なお、図11に示した例では半導体基板と
のコンタクトを取るための接地電極88A,88B,8
8Cおよびヒューズ89A,89B,89Cとして特定
の形状を持つものとして表示してあるが、特にヒューズ
89A,89B,89Cはこの場合はレーザまたは電流
による溶断工程を経ずに除去されるので、通常の配線層
を形成すればよいことになる。
のコンタクトを取るための接地電極88A,88B,8
8Cおよびヒューズ89A,89B,89Cとして特定
の形状を持つものとして表示してあるが、特にヒューズ
89A,89B,89Cはこの場合はレーザまたは電流
による溶断工程を経ずに除去されるので、通常の配線層
を形成すればよいことになる。
【0057】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
スタックセルキャパシタの劣化を抑えられ歩留まりを向
上でき、高い電圧ストレスに起因するリーク電流が減少
する事により、電荷保持特性が向上する。また、従来の
プレート電極加工では劣化して用いる事が出来なかった
薄さの誘電層によるセルキャパシタを使用できる。さら
に、従来のプレート電極加工では電気的破壊、劣化によ
り用いる事が出来なかった新たなキャパシタ材料の使用
が可能となる、半導体記憶装置とその製造方法を提供す
ることができる。
スタックセルキャパシタの劣化を抑えられ歩留まりを向
上でき、高い電圧ストレスに起因するリーク電流が減少
する事により、電荷保持特性が向上する。また、従来の
プレート電極加工では劣化して用いる事が出来なかった
薄さの誘電層によるセルキャパシタを使用できる。さら
に、従来のプレート電極加工では電気的破壊、劣化によ
り用いる事が出来なかった新たなキャパシタ材料の使用
が可能となる、半導体記憶装置とその製造方法を提供す
ることができる。
【図1】この発明の一実施例の半導体記憶装置の製造工
程の途中における半製品の構成を示す断面図。
程の途中における半製品の構成を示す断面図。
【図2】図1の後工程の状態を示す断面図。
【図3】図2の後工程の状態を示す断面図。
【図4】図3の後工程のプレート電極形成工程を示す断
面図。
面図。
【図5】図4のさらに後工程のドライエッチング工程を
示す断面図。
示す断面図。
【図6】この発明の他の実施例の半導体記憶装置の製造
工程の途中における半製品の構成を示す断面図。
工程の途中における半製品の構成を示す断面図。
【図7】この発明のさらに他の実施例の半導体記憶装置
の製造工程の途中における半製品の構成を示す断面図。
の製造工程の途中における半製品の構成を示す断面図。
【図8】この発明のさらに他の実施例のヒューズ付のプ
レート電極の部分を示す断面図。
レート電極の部分を示す断面図。
【図9】図8の部分を上から見た平面図。
【図10】この発明により形成された1個のDRAMチ
ップにおけるプレート電極群の配置構造を示す平面図。
ップにおけるプレート電極群の配置構造を示す平面図。
【図11】この発明によりシリコンウエハー上に形成さ
れた複数のDRAMチップを示す平面図。
れた複数のDRAMチップを示す平面図。
【図12】プレート電極とプレート電位発生回路との接
続方法の一例を示す断面図。
続方法の一例を示す断面図。
【図13】プレート電極とプレート電位発生回路との接
続方法の他の例を示す断面図。
続方法の他の例を示す断面図。
【図14】プレート電極とプレート電位発生回路との接
続方法のさらに他の例を示す断面図。
続方法のさらに他の例を示す断面図。
【図15】従来のスタック型メモリセルの製造工程の一
部を示す断面図。
部を示す断面図。
【図16】図15の後工程を示す断面図。
【図17】さらに後工程の途中の状態を示す断面図。
【図18】図17の工程の最終段階を示す断面図。
10…n基板 14…n+拡散領域 21…ストレージノード 23…ダミー端子 24…誘電膜 27…プレート電極 30…層間絶縁膜 31…レジスト 32…コンタクトホール 33…荷電粒子
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体基板と、 この半導体基板上に形成されたメモリセルの複数のスト
レージノードと、 この複数のストレージノードと併設され、前記半導体基
板と電気的に接続された少なくとも1個のダミーストレ
ージノードと、 このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレ
ージノード上に共通に形成された誘電膜と、 この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して形
成され前記ダミーストレージノードに電気的に接続され
たプレート電極と、を具備することを特徴とする半導体
記憶装置。 - 【請求項2】 前記半導体基板に直接接続された金属コ
ンタクトを用いて前記ダミーストレージノードと前記基
板とを電気的に接続した構造を有することを特徴とする
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】 前記半導体基板とショットキー接合を形
成する金属コンタクトを用いて前記ダミーストレージノ
ードと前記基板とを電気的に接続した構造を有すること
を特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項4】 前記半導体基板に直接接続された多結晶
半導体コンタクトを用いて前記ダミーストレージノード
と前記基板とを電気的に接続した構造を有することを特
徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項5】 n型の半導体基板と、 このn型の半導体基板上に形成されたp型ウエルと、 このp型ウエルの表面に形成された複数の第1のn+型
領域と、 この複数の第1のn+型領域上に夫々形成されたメモリ
セルの複数のストレージノードと、 前記n型の半導体基板上に形成された少なくとも1個の
第2のn+型領域と、 前記複数のストレージノードと併設されるように前記第
2のn+型領域上に形成された少なくとも1個のダミー
ストレージノードと、 このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレ
ージノード上に共通に形成された誘電膜と、 この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して形
成され前記ダミーストレージノードに電気的に接続され
たプレート電極と、を具備することを特徴とする半導体
記憶装置。 - 【請求項6】 p型の半導体基板と、 このp型の半導体基板上に形成されたn型ウエルと、 このn型ウエルの表面に形成された複数の第1のp+型
領域と、 この複数の第1のp+型領域上に夫々形成されたメモリ
セルの複数のストレージノードと、 前記p型の半導体基板上に形成された少なくとも1個の
第2のp+型領域と、 前記複数のストレージノードと併設されるように前記第
2のp+型領域上に形成された少なくとも1個のダミー
ストレージノードと、 このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレ
ージノード上に共通に形成された誘電膜と、 この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して形
成され前記ダミーストレージノードに電気的に接続され
たプレート電極と、を具備することを特徴とする半導体
記憶装置。 - 【請求項7】 p型の半導体基板と、 このp型の半導体基板上に形成されたn型ウエルと、 このn型ウエルの内側に形成されたp型ウエルと、 このp型ウエルの表面に形成された複数の第1のn+型
領域と、 この複数の第1のn+型領域上に夫々形成されたメモリ
セルの複数のストレージノードと、 前記p型の半導体基板上に形成された少なくとも1個の
第2のn+型領域と、 前記複数のストレージノードと併設されるように前記第
2のn+型領域上に形成された少なくとも1個のダミー
ストレージノードと、 このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレ
ージノード上に共通に形成された誘電膜と、 この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して形
成され前記ダミーストレージノードに電気的に接続され
たプレート電極と、を具備することを特徴とする半導体
記憶装置。 - 【請求項8】 n型の半導体基板と、 このn型の半導体基板上に形成されたp型ウエルと、 このp型ウエルの内側に形成されたn型ウエルと、 このn型ウエルの表面に形成された複数の第1のp+型
領域と、 この複数の第1のp+型領域上に夫々形成されたメモリ
セルの複数のストレージノードと、 前記n型の半導体基板上に形成された少なくとも1個の
第2のp+型領域と、 前記複数のストレージノードと併設されるように前記第
2のp+型領域上に形成された少なくとも1個のダミー
ストレージノードと、 このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレ
ージノード上に共通に形成された誘電膜と、 この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して形
成され前記ダミーストレージノードに電気的に接続され
たプレート電極と、を具備することを特徴とする半導体
記憶装置。 - 【請求項9】 半導体基板と、 この半導体基板の表面にダイシングラインによって区画
されて形成された複数のダイナミック型半導体記憶素子
チップと、 前記ダイナミック型半導体記憶素子チップ内に形成され
複数の共通接続されたプレート電極からダイシングライ
ン内に引き出して形成された導電膜と、 この導電膜から延長されたヒューズ層と、 このヒューズ層の先端に形成され前記半導体基板と接続
されたコンタクトと、を具備することを特徴とする半導
体記憶装置。 - 【請求項10】 半導体基板上にメモリセルの複数のス
トレージノードを形成し、 この複数のストレージノードに対して、前記半導体基板
と電気的に接続された少なくとも1個のダミーストレー
ジノードを併設し、 このダミーストレージノードを除いて前記複数のストレ
ージノード上に共通に誘電膜を形成し、 この複数のストレージノード上に前記誘電膜を介して前
記ダミーストレージノードに電気的に接続されたプレー
ト電極を形成することを特徴とする半導体記憶装置の製
造方法。
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