JPH11289062A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JPH11289062A JP10089822A JP8982298A JPH11289062A JP H11289062 A JPH11289062 A JP H11289062A JP 10089822 A JP10089822 A JP 10089822A JP 8982298 A JP8982298 A JP 8982298A JP H11289062 A JPH11289062 A JP H11289062A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 データ保持用のキャパシタの電極面積を改善
するキャパシタ構造を有する半導体記憶装置およびその
製造方法を提供すること。 【解決手段】 半導体基板(図示なし)上に、コンタク
トプラグ3が形成された層間絶縁膜2を介してデータ保
持用のキャパシタCが設けられる。このキャパシタC
は、互いに表裏関係にある一方の面の形状が他方の面の
形状に沿うように表面が凹凸状に加工された下部電極7
と、この下部電極7の表面を覆うように設けられた誘電
体膜8と、この誘電体膜8を介して下部電極7を覆うよ
うに設けられた上部電極とを有する。この下部電極7
は、上端が開放した筒型に形成され、コンタクトプラグ
3を介してセルトランジスタに接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、スタックト・キ
ャパシタ構造を有する高密度な半導体記憶装置及びその
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】データを保持するためのキャパシタを有
するDRAM(Dynamic RAM) の分野では、微細化に伴う
セル面積の減少に対して、データの蓄積電荷量を確保す
るための種々の技術が開発されてきた。そのひとつとし
て、例えば文献「An AdvancedFabrication Technology
of Hemispherical Grained(HSG) Poly-Si for High Cap
acitance Strage Electrodes, Extended Abstracts of
the 1991 International Conference on SSDM, pp.478-
480, 1991, H.Watanabe et al」に開示されているよう
に、キャパシタの電極となるポリシリコンを真空中でア
ニールすることにより、その表面に微少な半球状の突起
(Hemispherical-Grain )を形成するいわゆる粗面化技
術(以下、「HSG技術」と記す)がある。また、この
HSG技術をDRAMに応用した例が、例えば文献「A
Capacitor-Over-Bitline(COB) Cellwith A Hemispheric
al Grain Strage Node for 64Mb DRAMs, IEDM90 Techni
calDigest, pp.655-658, 1990 」や、「Method of Form
ing A Capacitor, USP5,444,013 」等に開示されてい
る。
【0003】HSG技術によれば、キャパシタの電極と
なるポリシリコンの表面積が増える結果、データを記憶
する上で必要とされるキャパシタンスが増大し、蓄積電
荷量を確保することができる。キャパシタの誘電体膜と
してシリコン窒化膜を用いる場合、通常、ポリシリコン
が電極材料として用いられる。HSG技術は、ポリシリ
コンを電極材料とする場合に、キャパシタの電極面積を
大きくするための技術として有用である。
【0004】ここで、HGS技術を用いて、キャパシタ
の下部電極(ストレージ電極)を構成するポリシリコン
の表面を凹凸状に加工する工程の一例を簡単に説明す
る。図39に示すように、半導体基板(図示なし)上に
層間絶縁膜2を形成した後、半導体基板上の素子領域に
接続されるコンタクトプラグ3を形成しておく。続い
て、例えば減圧CVD法によりポリシリコンを550℃
にて堆積した後、通常のリソグラフィ法およびRIE法
によりパターニングして、キャパシタの下部電極となる
ポリシリコン601を形成する。続いて、図40に示す
ように、希釈HF溶液で自然酸化膜を除去した後、真空
中でアニールを施すと、表面が凹凸状に加工されたポリ
シリコン602を得る。これにより、キャパシタの電極
面積が増大し、キャパシタンスが改善される。
【0005】一方、キャパシタンスを改善してデータの
蓄積電荷量を確保するための他の技術として、例えば文
献「Giga-bit Scale DRAM Cell with New Simple Ru/(B
a,Sr)TiO3/Ru Stacked Capacitors Using X-ray Lithog
raphy, IEDM95 Technical Digest, pp.903-906, 1995」
に開示されているように、キャパシタの誘電体膜とし
て、高い誘電率を有する(Ba,Sr)TiO3(以
下、「BSTO」と記す)等の高誘電体膜を利用する技
術も開発されている。今後、さらに微細化が進むと、キ
ャパシタの電極面積と誘電体膜の誘電率の双方を改善す
る必要が生じ、表面が凹凸状の電極と高誘電体膜とを組
み合わせてキャパシタを形成する必要が生じるようにな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、BSTO等
の高誘電体膜は金属酸化膜であり、堆積中に活性な酸素
を雰囲気中に含む。このため、例えばキャパシタの電極
にポリシリコンを用い、誘電体膜としてBSTOを用い
た場合、BSTOの堆積中にポリシリコン表面が酸化さ
れて低誘電率のSiO2膜等が形成される結果、キャパ
シタンスが低下する。したがって、BSTO等の金属酸
化物をキャパシタの誘電体膜として使用する場合、プラ
チナ(Pt)やルテニウム(Ru)などの金属を電極材
料として用いる必要がある。
【0007】しかし、上述のHSG技術によれば、ポリ
シリコン表面に凹凸を形成することはできても、金属表
面に凹凸を直接形成することはできない。このため、プ
ラチナやルテニウムなどの金属をキャパシタの電極材料
として用いる場合、電極面積を改善することが困難とな
る。
【0008】この発明は、前記事情に鑑みてなされたも
のであり、キャパシタの電極となる金属の表面に凹凸を
形成して、キャパシタの電極面積を増大することのでき
るキャパシタ構造を有する半導体記憶装置およびその製
造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体記憶装
置は、データ保持用のキャパシタを有する半導体記憶装
置において、前記キャパシタが、上端が開放した筒型に
加工され、その表面が凹凸状に加工された下部電極と、
この下部電極の内外面を覆うように設けられた誘電体膜
と、この誘電体膜上であって前記下部電極の内外面に対
向するように設けられた上部電極と、を有することを特
徴とする。
【0010】この半導体記憶装置によれば、下部電極
が、互いに表裏関係にある一方の面の形状が他方の面の
形状に沿うように凹凸状に加工されている。換言すれ
ば、互いに表裏関係にある一面の凹部の裏側に他面の凸
部が位置するように凹凸を有する。このため、キャパシ
タンスの下部電極と上部電極の表面積が増加し、これら
下部電極と上部電極との対向面積が改善される。しか
も、下部電極の両面にキャパシタが形成される。したが
って、データを保持するためのキャパシタンスを改善す
ることができ、セル面積を縮小することができる。
【0011】また、この発明の半導体記憶装置は、デー
タ保持用のキャパシタを有する半導体記憶装置におい
て、前記キャパシタが、凹凸状に加工されたシリコン半
導体膜の表面に金属膜を形成してなる下部電極と、この
下部電極の表面を覆うように設けられた誘電体膜と、こ
の誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように設
けられた上部電極と、を有することを特徴とする。
【0012】この半導体記憶装置によれば、下部電極
が、その表面に凹凸を有するので、キャパシタの電極面
積が大きくなる。したがって、そのキャパシタンスを改
善することができ、セル面積を縮小することができる。
【0013】また、この発明の半導体記憶装置は、デー
タ保持用のキャパシタを有する半導体記憶装置におい
て、半導体基板上に形成されたMOSトランジスタと、
前記MOSトランジスタのソースまたはドレインの一方
に接続されたキャパシタと、を有し、前記キャパシタ
が、上端が開放した筒型に加工され、その表面が凹凸状
に加工された下部電極と、この下部電極の内外面を覆う
ように設けられた誘電体膜と、この誘電体膜上であって
前記下部電極の内外面に対向するように設けられた上部
電極と、を有することを特徴とする。
【0014】また、この発明の半導体記憶装置は、デー
タ保持用のキャパシタを有する半導体記憶装置におい
て、半導体基板上に形成されたMOSトランジスタと、
前記MOSトランジスタのソースまたはドレインの一方
に接続されたキャパシタと、を有し、上記キャパシタ
が、上端が開放した筒型に加工され、内面が凹凸状に加
工されたシリコン半導体膜と、このシリコン半導体膜の
内面にその凹凸を表面に反映させて形成されて、前記シ
リコン半導体膜と共に下部電極として用いられる金属膜
と、この金属膜の表面を覆うように設けられた誘電体膜
と、この誘電体膜上であって前記下部電極に対向するよ
うに設けられた上部電極と、を有することを特徴とす
る。前記金属膜は、例えば、凹凸状に加工された前記シ
リコン半導体膜の表面にメッキにより形成される。
【0015】この半導体記憶装置によれば、下部電極と
上部電極との対向面は、一方の面の形状が他方の面の形
状に沿うように凹凸状に形成されている。このため、キ
ャパシタの電極面積が大きくなり、そのキャパシタンス
が改善される。したがって、セル面積を縮小することが
可能となり、高密度に集積されたDRAMを得ることが
できる。
【0016】また、この発明の半導体記憶装置は、半導
体基板上に、データ保持用のキャパシタが形成された半
導体記憶装置において、前記キャパシタが、表面が金属
でメッキされた下部電極と、この下部電極の表面を覆う
ように設けられた誘電体膜と、この誘電体膜上であって
前記下部電極の内外面に対向するように設けられた上部
電極と、を有することを特徴とする。この半導体記憶装
置によれば、下部電極の表面がメッキされているので、
この下部電極と誘電体膜との間の化学反応を抑制するこ
とが可能となり、この化学反応(例えば酸化反応)の生
成物に起因したキャパシタンスの低下を防ぐことができ
る。
【0017】また、前記シリコン半導体膜と前記金属膜
との間に、前記シリコン半導体膜と前記金属膜との間の
化学反応(例えばシリサイド反応)を抑制するための反
応バリアー層を設けてもよい。これにより、誘電体膜の
品質を良好に維持することができ、高品質な半導体記憶
装置を得ることができる。
【0018】次に、この発明の半導体記憶装置の製造方
法は、半導体基板上にデータ保持用のキャパシタが形成
された半導体記憶装置の製造方法において、前記キャパ
シタの製造工程が、粗面化されたダミー膜を形成する工
程と、前記ダミー膜の凹凸を表面に反映させるように導
電膜を堆積し、下部電極を形成する工程と、前記ダミー
膜を除去する工程と、前記下部電極の内外面を覆うよう
に誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上であって
前記下部電極に対向するように上部電極を形成する工程
と、を有することを特徴とする。前記ダミー膜は、例え
ばシリコン半導体膜からなる。
【0019】すなわち、半導体基板上にデータ保持用の
キャパシタが形成された半導体記憶装置の製造方法にお
いて、前記キャパシタの製造工程は、シリコン半導体膜
を堆積し、前記シリコン半導体膜に開孔部を形成する工
程と、前記シリコン半導体膜の表面を凹凸状に加工した
後、前記シリコン半導体膜の表面に絶縁膜を形成する工
程と、酸化された前記シリコン半導体膜の表面と前記開
孔部の底面とを覆うように前記シリコン半導体膜の凹凸
を表面に反映させた第1の導電膜を形成し、前記シリコ
ン半導体膜上部の前記第1の導電膜を除去して、各キャ
パシタ領域ごとに分離された筒型の下部電極を形成する
工程と、前記シリコン半導体膜の酸化部分および未酸化
部分を除去する工程と、前記下部電極の内外面を覆うよ
うに誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上であっ
て前記下部電極に対向するように上部電極を形成する工
程と、を有する。
【0020】この半導体記憶装置の製造方法によれば、
シリコン半導体膜の開孔部表面に凹凸を形成し、このシ
リコン半導体膜を鋳型として下部電極を形成するように
したので、粗面化が困難な金属からなる下部電極の表面
に凹凸を形成することが可能となる。また、この下部電
極の表面は、外面の凹部および凸部に対応して内面に凸
部および凹部が形成されるように凹凸状に加工され、キ
ャパシタの電極面積が増大する。また、キャパシタの誘
電体膜として金属酸化物を用いることが可能となる。し
たがって、データ保持用のキャパシタンスを大きくする
ことができ、セル面積が縮小されて高密度に集積された
半導体記憶装置を得ることができる。
【0021】また、この発明の半導体記憶装置の製造方
法は、半導体基板上にデータ保持用のキャパシタが形成
された半導体記憶装置の製造方法において、前記キャパ
シタの製造工程が、第1および第2の絶縁層を順次積層
し、前記第2の絶縁層に開孔部を形成する工程と、前記
第2の絶縁層に形成された開孔部の側壁面にシリコン半
導体膜を形成する工程と、前記シリコン半導体膜の表面
を凹凸状に加工する工程と、前記シリコン半導体膜を酸
化してシリコン酸化膜に変化させる工程と、前記開孔部
の底面の前記第1の絶縁層を除去した後、前記シリコン
酸化膜の表面と前記開口部の底面を覆うように前記シリ
コン酸化膜の凹凸を表面に反映させた第1の導電膜を形
成して、各キャパシタ領域ごとに分離された筒型の下部
電極を形成する工程と、前記第1および第2の絶縁層な
らびに前記シリコン酸化膜を除去する工程と、前記下部
電極の表面を覆うように誘電体膜を形成する工程と、前
記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように上
部電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【0022】この半導体記憶装置の製造方法によれば、
互いに表裏関係にある一方の面の形状が他方の面の形状
に沿うように、下部電極の表面が凹凸状に加工される。
このため、キャパシタンスの電極面積が大きくなり、キ
ャパシタンスが改善される。したがって、セル面積が縮
小されて高密度に集積された半導体記憶装置を得ること
ができる。また、第2の絶縁層と共にシリコン酸化膜が
除去され、工程数を減らすことができる。さらに、第1
の絶縁層と第2の絶縁層とのエッチングレートの違いに
より、第2の絶縁層を除去する際のエッチングの深さを
精度よく制御することができる。
【0023】また、この発明の半導体記憶装置の製造方
法は、半導体基板上にデータ保持用のキャパシタが形成
された半導体記憶装置の製造方法において、前記キャパ
シタの製造工程が、粗面化された第1の導電膜を形成す
る工程と、前記第1の導電膜の凹凸を表面に反映させる
ように第2の導電膜を堆積し、下部電極を形成する工程
と、前記下部電極の表面を覆うように誘電体膜を形成す
る工程と、前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向
するように上部電極を形成する工程と、を有することを
特徴とする。前記第1の導電膜は、例えばシリコン半導
体膜からなる。
【0024】すなわち、半導体基板上にデータ保持用の
キャパシタが形成された半導体記憶装置の製造方法にお
いて、前記キャパシタの製造工程は、絶縁層を堆積し、
前記絶縁層に開孔部を形成する工程と、前記絶縁層の表
面と前記開孔部の底面を覆うように、表面が凹凸状に加
工されたシリコン半導体膜を形成する工程と、前記シリ
コン半導体膜の表面に、前記シリコン半導体膜の凹凸を
その表面に反映させた第1の導電膜を形成した後、前記
絶縁層上部の前記第1の導電膜と前記シリコン半導体膜
とを除去し、各キャパシタ領域ごとに分離された筒型の
下部電極を形成する工程と、前記下部電極の表面を覆う
ように誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上であ
って前記下部電極に対向するように上部電極を形成する
工程と、を有する。
【0025】この半導体記憶装置の製造方法によれば、
凹凸状に加工されたシリコン半導体膜の表面に第1の導
電膜を形成してなる下部電極を得ることができる。これ
により、キャパシタの電極面積が大きくなり、キャパシ
タンスが改善される。また、キャパシタが絶縁層に埋め
込まれるように形成されるので、キャパシタ形成後の平
坦化が容易になり、その後の工程での微細化が容易にな
る。したがって、セル面積が縮小されて高密度に集積さ
れた半導体記憶装置を得ることができる。
【0026】また、この発明の半導体記憶装置の製造方
法は、半導体基板上にデータ保持用のキャパシタが形成
された半導体記憶装置の製造方法において、前記半導体
基板上に行列状に複数のMOSトランジスタを形成する
工程と、前記複数のMOSトランジスタのゲート電極を
行方向に連結するようにワード線を形成する工程と、前
記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレインの
一方を列方向に連結するようにビット線を形成する工程
と、前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレ
インの他方に接続された複数のキャパシタを形成する工
程と、を有し、前記複数のキャパシタの製造工程が、粗
面化されたダミー膜を形成する工程と、前記ダミー膜の
凹凸を表面に反映させるように導電膜を堆積し、下部電
極を形成する工程と、前記ダミー膜を除去する工程と、
前記下部電極の内外面を覆うように誘電体膜を形成する
工程と、前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向す
るように上部電極を形成する工程と、を有することを特
徴とする。前記ダミー膜は、例えばシリコン半導体膜か
らなる。
【0027】すなわち、半導体基板上にデータ保持用の
キャパシタが形成された半導体記憶装置の製造方法にお
いて、前記半導体基板上に行列状に複数のMOSトラン
ジスタを形成する工程と、前記複数のMOSトランジス
タのゲート電極を行方向に連結するようにワード線を形
成する工程と、前記複数のMOSトランジスタのソース
またはドレインの一方を列方向に連結するようにビット
線を形成する工程と、前記複数のMOSトランジスタの
ソースまたはドレインの他方に接続された複数のキャパ
シタを形成する工程と、を有し、前記複数のキャパシタ
の製造工程が、層間絶縁膜上にシリコン半導体膜を堆積
し、前記コンタクトプラグ上に位置させて前記シリコン
半導体膜に開孔部を形成する工程と、前記シリコン半導
体膜の表面を凹凸状に加工した後、前記シリコン半導体
膜の表面に絶縁膜を形成する工程と、前記シリコン半導
体膜の表面と前記開孔部の底面とを覆うように前記シリ
コン半導体膜の凹凸を表面に反映させた第1の導電膜を
形成し、前記シリコン半導体膜上部の前記第1の導電膜
を除去して、各キャパシタ領域ごとに分離された筒型の
下部電極を形成する工程と、前記シリコン半導体膜およ
び絶縁膜を除去する工程と、前記下部電極の内外面を覆
うように誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上で
あって前記下部電極に対向するように上部電極を形成す
る工程と、を有する。
【0028】この半導体記憶装置の製造方法によれば、
互いに表裏関係にある一方の面の形状が他方の面の形状
に沿うように下部電極の表面が凹凸状に加工されたキャ
パシタを得ることができ、高密度に集積されたDRAM
を得ることができる。
【0029】また、この発明の半導体記憶装置の製造方
法は、半導体基板上にデータ保持用のキャパシタが形成
された半導体記憶装置の製造方法において、前記半導体
基板上に行列状に複数のMOSトランジスタを形成する
工程と、前記複数のMOSトランジスタのゲート電極を
行方向に連結するようにワード線を形成する工程と、前
記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレインの
一方を列方向に連結するようにビット線を形成する工程
と、前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレ
インの他方に接続された複数のキャパシタを形成する工
程と、を有し、前記複数のキャパシタの製造工程が、第
1および第2の絶縁層を順次積層し、前記第2の絶縁層
に開孔部を形成する工程と、前記第2の絶縁層に形成さ
れた開孔部の側壁面にシリコン半導体膜を形成する工程
と、前記シリコン半導体膜の表面を凹凸状に加工する工
程と、前記シリコン半導体膜を酸化してシリコン酸化膜
に変化させる工程と、前記開孔部の底面の前記第1の絶
縁層を除去した後、前記シリコン酸化膜の表面と前記開
口部の底面を覆うように前記シリコン酸化膜の凹凸を表
面に反映させた第1の導電膜を形成して、各キャパシタ
領域ごとに分離された筒型の下部電極を形成する工程
と、前記第1および第2の絶縁層ならびに前記シリコン
酸化膜を除去する工程と、前記下部電極の表面を覆うよ
うに誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上であっ
て前記下部電極に対向するように上部電極を形成する工
程と、を有することを特徴とする。
【0030】この半導体記憶装置の製造方法によれば、
互いに表裏関係にある一方の面の形状が他方の面の形状
に沿うように、下部電極の表面が凹凸状に加工されたキ
ャパシタが得られ、高密度に集積されたDRAMを得る
ことができる。
【0031】また、この発明の半導体記憶装置の製造方
法は、半導体基板上にデータ保持用のキャパシタが形成
された半導体記憶装置の製造方法において、前記半導体
基板上に行列状に複数のMOSトランジスタを形成する
工程と、前記複数のMOSトランジスタのゲート電極を
行方向に連結するようにワード線を形成する工程と、前
記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレインの
一方を列方向に連結するようにビット線を形成する工程
と、前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレ
インの他方に接続された複数のキャパシタを形成する工
程と、を有し、前記複数のキャパシタの製造工程が、粗
面化された第1の導電膜を形成する工程と、前記第1の
導電膜の凹凸を表面に反映させるように第2の導電膜を
堆積し、下部電極を形成する工程と、前記下部電極の表
面を覆うように誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体
膜上であって前記下部電極に対向するように上部電極を
形成する工程と、を有することを特徴とする。前記第1
の導電膜は、例えばシリコン半導体膜からなる。
【0032】すなわち、半導体基板上にデータ保持用の
キャパシタが形成された半導体記憶装置の製造方法にお
いて、前記半導体基板上に行列状に複数のMOSトラン
ジスタを形成する工程と、前記複数のMOSトランジス
タのゲート電極を行方向に連結するようにワード線を形
成する工程と、前記複数のMOSトランジスタのソース
またはドレインの一方を列方向に連結するようにビット
線を形成する工程と、前記複数のMOSトランジスタの
ソースまたはドレインの他方に接続された複数のキャパ
シタを形成する工程と、を有し、前記複数のキャパシタ
の製造工程が、絶縁層を堆積し、前記絶縁層に開孔部を
形成する工程と、前記絶縁層の表面と前記開孔部の底面
を覆うようにシリコン半導体膜を形成する工程と、前記
シリコン半導体膜の表面を凹凸状に加工する工程と、前
記シリコン半導体膜の表面に前記シリコン半導体膜の凹
凸をその表面に反映させた第1の導電膜を形成して、前
記絶縁層上部の前記第1の導電膜と前記シリコン半導体
膜とを除去し、各キャパシタ領域ごとに分離された筒型
の下部電極を形成する工程と、前記下部電極の表面を覆
うように誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上で
あって前記下部電極に対向するように上部電極を形成す
る工程と、を有する。
【0033】この半導体記憶装置の製造方法によれば、
凹凸状に加工されたシリコン半導体膜の表面に第1の導
電膜を形成してなる下部電極を有するキャパシタが得ら
れ、高密度に集積されたDRAMを得ることができる。
【0034】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、データ保持用のキャパシタが形
成された半導体記憶装置の製造方法において、前記キャ
パシタの製造工程が、シリコン半導体膜を形成する工程
と、前記シリコン半導体膜を覆うように金属をメッキ
し、下部電極を形成する工程と、前記下部電極の表面を
覆うように誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上
であって前記下部電極に対向するように上部電極を形成
する工程と、を有することを特徴とする。
【0035】すなわち、半導体基板上にデータ保持用の
キャパシタが形成された半導体記憶装置の製造方法にお
いて、前記キャパシタの製造工程は、下部電極となるシ
リコン半導体膜を形成し、その表面を凹凸状に加工した
後、前記シリコン半導体膜の表面に第1の導電膜をメッ
キして下部電極を形成する工程と、前記第1の導電膜の
表面を覆うように誘電体膜を形成する工程と、前記誘電
体膜上であって前記下部電極に対向するように上部電極
を形成する工程と、を有する。
【0036】この半導体記憶装置の製造方法によれば、
凹凸状に加工されたシリコン半導体膜の表面に第1の導
電膜がメッキされた下部電極を得ることができる。これ
により、キャパシタの電極面積を大きくすることがで
き、しかも、第1の導電膜によりシリコン半導体膜と誘
電体膜との酸化反応を回避できる。したがって、データ
を保持するためのキャパシタンスを改善することがで
き、セル面積が縮小されて高密度に集積された半導体記
憶装置を得ることができる。
【0037】また、前記シリコン半導体膜の表面を凹凸
状に加工する工程と第1の導電膜を形成する工程との間
に、前記シリコン半導体膜の表面に、前記シリコン半導
体膜と前記第1の導電膜との化学反応を抑制するための
反応バリアー層を形成する工程をさらに設けてもよい。
これにより、誘電体膜の品質を良好に維持することがで
き、高品質な半導体記憶装置を得ることができる。前記
第1の導電膜は、電気メッキ法または無電解メッキ法な
どにより形成される。また、前記誘電体膜として、例え
ば金属酸化物などの高誘電体材料を用いることが可能と
なる。これにより、キャパシタンスを一層改善でき、蓄
積電荷量を改善できる。
【0038】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。なお、各図において、
共通する要素には同一符号を付し、重複する説明を適宜
省略する。また、各図において、適宜、半導体基板を省
略し、データ保持用のキャパシタに関連する部分を抽出
して表示する。
【0039】実施の形態1.実施の形態1について、ク
ラウン型と呼ばれるスタックト・キャパシタ構造を有す
るDRAMを例として説明する。
【0040】この実施の形態1にかかる半導体記憶装置
が有するデータ保持用のキャパシタCは、図6に示すよ
うに、例えば半導体基板(図示なし)上に形成された層
間絶縁膜2上に形成され、層間絶縁膜2にはコンタクト
プラグ3が埋め込み形成されている。各キャパシタC
は、コンタクトプラグ3に底部が接続された上端開放の
筒型(円筒型)の下部電極7と、この下部電極7の内外
面に形成された高誘電体膜8と、この高誘電体膜8上で
あって下部電極7に対向するように設けられた上部電極
9とからなる。
【0041】下部電極7は、内外面に凹凸を有し、かつ
ほぼ均一な厚みを有する筒型に加工されており、コンタ
クトプラグ3を介して半導体基板上に形成されたセルト
ランジスタと接続される。高誘電体膜8は、ほぼ均一な
厚みで下部電極7を覆うように設けられ、上部電極9
は、この高誘電体膜8上であって下部電極7に対向する
ように設けられる。この上部電極9は、複数のキャパシ
タに共通のプレート電極とされ、所定のプレート電圧が
印加される。下部電極7に対向する上部電極9の表面形
状は、下部電極7の表面形状に沿うように形成され、下
部電極7と上部電極9との対向距離がほぼ均一に保たれ
る。
【0042】以下、このクラウン型のキャパシタ構造に
着目して、実施の形態1にかかる半導体記憶装置の製造
方法を説明する。まず、図1に示すように、半導体基板
(図示なし)上に、例えばシリコン酸化膜などの層間絶
縁膜2を堆積した後、この層間絶縁膜2を開孔して、後
述するキャパシタと半導体基板上のトランジスタ(図示
なし)とを電気的に接続するためのコンタクトプラグ3
を形成しておく。
【0043】次に、図2に示すように、層間絶縁膜2上
に、例えば減圧CVD法を用いて550℃にてダミー膜
としてのポリシリコン4(シリコン半導体膜)を堆積し
た後、例えばフォトリソグラフィー技術とエッチング技
術を用いて、コンタクトプラグ3上に位置するようにポ
リシリコン4に開孔部5を形成し、例えば希釈HF溶液
を用いて自然酸化膜(図示なし)を除去する。
【0044】次に、図3に示すように、例えばHSG技
術を用いて、真空中でポリシリコン4をアニールするこ
とにより、このポリシリコン4の表面を凹凸状に加工す
る。続いて、酸素雰囲気中でアニールすることにより、
ポリシリコン4の表面を酸化し、薄いシリコン酸化膜6
を形成する。
【0045】次に、図4に示すように、シリコン酸化膜
6が形成されたポリシリコン4と開口部5の底面とを覆
うように、例えばCVD法を用いて下部電極7となる例
えばルテニウム(Ru)等の金属膜(第1の導電膜)を
堆積した後、例えばCMP(Chemical Mechanical Polis
hing) 法を用いて、下部電極7と共にシリコン酸化膜6
が形成されたポリシリコン4の上部を除去して平坦化す
る。これにより、下部電極7は、コンタクトプラグ3に
底部が接続され、開孔部5に埋め込まれた状態で互いに
分離される。
【0046】次に、図5に示すように、例えばCDE(C
hemical Dry Etching)法を用いて、ポリシリコン4(未
酸化部分)を除去した後、シリコン酸化膜6(ポリシリ
コン4の酸化部分)を除去して、内外面を露出させたク
ラウン状の下部電極を得る。すなわち、この実施の形態
では、図3および図4に示す凹凸加工面を持つポリシリ
コン4を鋳型として、内外面が凹凸加工された下部電極
7を形成する。
【0047】次に、図6に示すように、例えばBSTO
等の金属酸化膜からなる高誘電体膜8(誘電体膜)を下
部電極7の内外面に堆積する。この後、例えばCVD法
を用いてルテニウム(Ru)等の金属膜(第2の導電
膜)を堆積し、高誘電体膜8上であって下部電極7の内
外面に対向するように上部電極9を形成する。
【0048】以上により、内外面が凹凸状に加工された
円筒型の下部電極7を有し、これに高誘電体膜8を介し
て上部電極9を対向させたクラウン型のスタックト・キ
ャパシタ構造を得る。
【0049】ところで、ルテニウムなどの金属は、比較
的低温でポリシリコンと反応してシリサイドを形成し、
誘電体膜の品質に影響を与えることが知られている。し
かし、この実施の形態1によれば、ルテニウムなどを堆
積して下部電極7を形成する際、ポリシリコン4の表面
がシリコン酸化膜6で覆われているので、シリサイド反
応が抑制される。したがって、高誘電体膜8の品質に及
ぼす影響を排除することができ、高誘電体膜8の膜質の
低下に起因したリーク電流などを抑えることができる。
【0050】また、この実施の形態1によれば、プラチ
ナやルテニウム等の金属からなる下部電極7の内外両面
に凹凸を形成する。したがって、下部電極7を有効に活
用でき、キャパシタの電極面積を改善することができ
る。しかも、キャパシタの誘電体膜としてBSTO等の
高誘電体膜を用いることが可能となり、小さいセル面積
で大きなキャパシタンスを得ることができる。
【0051】さらに、この実施の形態1によれば、下部
電極7を形成する過程において、鋳型としてポリシリコ
ン4を用いるため、ポリシリコン4を除去する際に、こ
の下層をなす層間絶縁膜2(シリコン酸化膜等)に対し
て選択的にエッチングすることが容易となる。
【0052】さらにまた、図7に示す参考例のように、
筒型のポリシリコンの表面を凹凸状に加工して下部電極
700を形成した場合、この下部電極700の側壁部の
内外面にそれぞれ独立に凹凸が形成される。このため、
下部電極700の厚み701が増し、下部電極700の
配置ピッチ702が大きくなり、集積度が低下する。
【0053】これに対して、この実施の形態1によれ
ば、例えば図4に示すように、下部電極7の厚みは、下
部電極7をなす金属膜の膜厚で定まる。このため、上述
の図7に示す下部電極700と同じ表面積を得ることを
条件として比較すれば、図8に示すように、下部電極7
の厚み71および配置ピッチ72を抑えることができ
る。したがって、キャパシタの誘電体膜としてBSTO
などの高誘電体膜を使用する場合に限らず、例えばシリ
コン窒化膜を使用する場合にも、セル面積を縮小するこ
とが可能となり、集積度を向上させることができる。
【0054】実施の形態2.この発明の実施の形態2に
ついて、内堀型と呼ばれるスタックト・キャパシタ構造
を有する半導体記憶装置を例として説明する。
【0055】この実施の形態2にかかるキャパシタは、
図13に示すように、半導体基板(図示なし)上に、コ
ンタクトプラグ3が埋め込み形成された層間絶縁膜2を
介して形成される。各キャパシタは、凹凸面を有するポ
リシリコン膜12と、このポリシリコン膜12の凹凸面
に設けられた金属膜13と、この金属膜13の表面を覆
うように設けられた誘電体膜14と、この誘電体膜14
上であって金属膜13に対向するように設けられた上部
電極15とからなる。
【0056】ポリシリコン膜12は、コンタクトプラグ
3に底部が接続されていて、上端開放の筒型の形態を有
し、その内面が凹凸状に加工されている。金属膜13
は、ポリシリコン膜12の内面(凹凸面)に設けられ、
その表面にはポリシリコン膜12の凹凸が反映されてい
る。金属膜13は、ポリシリコン12と共に下部電極
(符号なし)として用いられる。
【0057】以下、この内堀型のキャパシタ構造に着目
して、実施の形態2にかかる半導体記憶装置の製造方法
を説明する。上述の実施の形態1と同様にして、半導体
基板上にシリコン酸化膜等の層間絶縁膜2を形成し、必
要箇所にコンタクトプラグ3を埋め込み形成した後、図
9に示すように、例えばシリコン酸化膜等の絶縁層10
を堆積し、例えばフォトソリグラフィー法とエッチング
法を用いて、コンタクトプラグ3上に位置するように、
絶縁層10に開孔部11を形成する。
【0058】次に、図10に示すように、絶縁層10と
開孔部11の底面を覆うようにポリシリコン膜12を薄
く堆積する。続いて、図11に示すように、例えば真空
中でアニールすることにより、ポリシリコン膜12の表
面を凹凸状に加工し、その表面に半球状の凹凸を形成す
る。
【0059】次に、図12に示すように、ポリシリコン
膜12の表面に、例えばルテニウム等の金属膜13(第
1の導電膜)を形成した後、例えばCMP法を用いて、
絶縁層10上部の金属膜13及びポリシリコン膜12を
除去して平坦化する。これにより、筒型をなして互いに
分離された複数のポリシリコン膜12と、ポリシリコン
膜12の凹凸を表面に反映させた金属膜13とからなる
下部電極を得る。続いて、図13に示すように、例えば
BSTO等の高誘電体膜14を堆積してキャパシタの誘
電体膜14を形成した後、例えばルテニウム等を順次堆
積して上部電極15を形成し、内堀型のスタックト・キ
ャパシタ構造を得る。
【0060】この実施の形態2によれば、以下のような
効果を得ることができる。すなわち、上述の実施の形態
1によれば、下部電極を形成する際の鋳型として使用さ
れたポリシリコンは除去されるのに対し、この実施の形
態2によれば、ポリシリコン膜12は、金属膜13と共
に下部電極を構成する。このため、ポリシリコン膜12
を除去する工程を設ける必要がない。
【0061】また、上述の実施の形態1によれば、ポリ
シリコン4を厚く堆積する必要があるのに対し、この実
施の形態2によれば、ポリシリコン膜12は、半球状の
凹凸を形成するのに必要な最小限の量を堆積すれば足
り、厚く堆積する必要がない。
【0062】また、上述の実施の形態1によれば、ポリ
シリコン4と下部電極7とのシリサイド反応を回避する
ための酸化膜6を形成する工程を必要としたが、この実
施の形態2によれば、シリサイド反応を回避するための
工程が不要になる。すなわち、この実施の形態2にかか
る内堀型のキャパシタでは、その構造上、ポリシリコン
膜12と金属膜13の外面側との間でシリサイド反応が
起こる。しかし、金属膜13の内面側に高誘電体膜14
が形成されるため、この高誘電体膜14の膜質にシリサ
イド反応の影響が及ばないようにすることも可能であ
る。したがって、必ずしもシリサイド反応を回避する必
要はなく、このシリサイド反応を回避するための酸化膜
を形成する工程が不要となる。これにより、高温工程数
を減らすことができ、良好な素子特性を保つことが容易
になる。
【0063】さらに、この実施の形態2によれば、キャ
パシタ構造を内堀型とすることにより、キャパシタ形成
後において、メモリーセル部と周辺回路部とを略同一面
に仕上げることができ、平坦化が容易になる。これによ
り、以後のフォトソリグラフィー工程での微細化が容易
になる。
【0064】実施の形態3.この発明の実施の形態3に
ついて説明する。この実施の形態3では、上述の図13
に示す実施の形態2にかかるキャパシタ構造において、
ポリシリコン膜12と金属膜13との間に、シリサイド
反応を抑制するための反応バリアー層をさらに形成す
る。
【0065】以下、この内堀型のキャパシタ構造に着目
して、実施の形態3にかかる半導体記憶装置の製造方法
を説明する。上述の実施の形態2と同様にして、図11
の構造を形成した後、図14に示すように、例えばTi
Nや、TiとTiNとの積層膜(導電膜)等からなる反
応バリアー層17を堆積する。続いて、図15に示すよ
うに、反応バリアー層17の表面に、例えばルテニウム
等の金属膜13(第1の導電膜)を堆積した後、例えば
CMP法を用いて層間絶縁膜10上部の金属膜13、反
応バリアー層17およびポリシリコン膜12を除去して
平坦化する。これにより、筒型をなして互いに分離され
た複数のポリシリコン膜12と、反応バリアー層17を
介してポリシリコン膜12の凹凸を表面に反映させた金
属膜13とからなる下部電極(符号なし)を得る。続い
て、図16に示すように、例えばBSTOを堆積して高
誘電体膜14を形成した後、例えばルテニウムを堆積し
て上部電極15を形成し、内堀型のスタックト・キャパ
シタ構造を得る。
【0066】この実施の形態3によれば、以下のような
効果を得ることができる。すなわち、TiNなどの反応
バリアー層17がバリアメタルとして作用し、下部電極
をなす金属膜13がポリシリコン膜12と反応してシリ
サイド化することを防ぐことができる。これにより、さ
らに信頼性と歩留まりの高い半導体記憶装置を得ること
ができる。
【0067】また、TiNなどの反応バリアー層17を
設けることにより、ポリシリコン膜12と金属膜13と
の密着度を高めることができる。この実施の形態3のよ
うに、CMP法を用いて絶縁層10の上部を平坦化する
場合、ポリシリコン膜12と金属膜13との密着度が低
いと、この金属膜13が剥がれて歩留まりを低下させる
おそれがある。しかし、反応バリアー層17により、ポ
リシリコン膜12と金属膜13との密着度が高まる結
果、金属膜13が剥がれにくくなる。したがって、より
確実にしかも容易に下部電極を形成することができ、歩
留まりの低下を防ぐことができる。
【0068】さらに、反応バリアー層17を設けること
により、金属膜13の堆積が容易になる。すなわち、金
属膜13の堆積方法として例えばCVD法を用いる場
合、プロセス条件によっては、堆積速度や膜質が下地材
料に依存する。これに対し、この実施の形態3によれ
ば、反応バリアー層17によって、下地のバラツキの影
響が低減され、金属膜13の膜質を最適化することがで
きる。また、金属膜13の堆積方法として例えばメッキ
法を用いる場合、あらかじめ導電性を有する反応バリア
ー層17でウェハ全面を覆うことにより、電界分布が改
善され、より低欠陥密度で信頼性の高いキャパシタ電極
を形成することが可能になる。
【0069】実施の形態4.この発明の実施の形態4に
ついて、前述の実施の形態1と同様のクラウン型のキャ
パシタ構造を有する半導体記憶装置を例とし、その製造
方法を説明する。まず、前述の実施の形態1と同様にし
て、半導体基板(図示なし)上にシリコン酸化膜等の層
間絶縁膜2を形成し、必要箇所を開孔してコンタクトプ
ラグ3を形成しておく。
【0070】次に、図17に示すように、コンタクトプ
ラグ3が形成された層間絶縁膜2上に、エッチングスト
ッパ層として例えばシリコン窒化膜等の層間絶縁膜20
(第1の絶縁層)を薄く堆積した後、例えばシリコン酸
化膜等の層間絶縁膜21(第2の絶縁層)を堆積する。
続いて、図18に示すように、例えばフォトソリグラフ
ィー法と異方性エッチング法を用いて、コンタクトプラ
グ3の上方に位置するように、層間絶縁膜21にキャパ
シタを形成するための開孔部22を形成する。
【0071】次に、図19に示すように、層間絶縁膜2
1に形成された開孔部22の側壁面にポリシリコン膜2
3を形成する。具体的には、ウェハ全面にポリシリコン
膜を堆積した後、例えばRIE法を用いて、このポリシ
リコン膜23を異方的にエッチングすることにより、開
孔部22の側壁面にのみポリシリコン膜23を残す。
【0072】次に、図20に示すように、例えば真空中
でアニールすることにより、ポリシリコン膜23の表面
を凹凸状に加工し、このポリシリコン膜23の表面に半
球状の凹凸を形成する。続いて、酸素雰囲気中でアニー
ルすることにより、ポリシリコン膜23を酸化して、図
21に示すように、半球状の凹凸を有するシリコン酸化
膜23Aに変化させる。
【0073】次に、図22に示すように、開孔部22の
底面の薄い層間絶縁膜20を除去した後、シリコン酸化
膜23Aの表面と開孔部22の底面を覆うように、例え
ばルテニウム等の金属膜(第1の導電膜)を堆積して、
実施の形態1と同様の処理を行って、各キャパシタごと
に分離された筒型の下部電極24を形成する。
【0074】次に、図23に示すように、例えばCDE
法を用いて層間絶縁膜21およびシリコン酸化膜23A
を除去した後、例えばCDE法を用いて層間絶縁膜20
を除去し、内外面を露出させたクラウン状の下部電極2
4を得る。ただし、層間絶縁膜20は、必要に応じて除
去すればよく、そのまま残してもよい。
【0075】最後に、図24に示すように、下部電極2
4を覆うように、例えばBSTO等を堆積して高誘電体
膜26を形成した後、例えばルテニウム等の金属膜(第
2の導電膜)を堆積して上部電極27を形成する。以上
により、前述の図6に示す実施の形態1と同様のクラウ
ン型のスタックト・キャパシタ構造を得る。
【0076】この実施の形態4によれば、以下の効果を
得ることができる。すなわち、ポリシリコン膜23を酸
化してシリコン酸化膜23Aに変化させることにより、
下部電極24とポリシリコン膜23とのシリサイド反応
が阻止される。また、層間絶縁膜21を除去する際にシ
リコン酸化膜23Aを同時に除去することができ、ポリ
シリコン膜23を除去するための工程を省くことができ
る。
【0077】また、ポリシリコン膜23は、シリコン酸
化膜23Aに変化するときに体積が増える。このため、
シリコン酸化膜23A上の凹凸が顕著となって、その表
面積がより大きくなる。したがって、キャパシタの電極
面積が一層大きくなり、キャパシタンスが大きくなる。
【0078】さらに、厚い層間絶縁膜21の下に、エッ
チングレートの異なる層間絶縁膜20をエッチングスト
ッパ層として薄く堆積しておくことにより、層間絶縁膜
21をエッチングして除去する際に、エッチングの深さ
を精度よく制御することが可能になる。また、コンタク
トプラグ3の表面が、下部電極24を形成する直前まで
層間絶縁膜20により覆われているので、層間絶縁膜2
1を堆積する工程やポリシリコン膜23を酸化する工程
において、コンタクトプラグ3の表面が酸化されること
がない。したがって、下部電極24と半導体基板上の素
子領域との電気的な接続状態を均一かつ良好に保つこと
が可能となる。
【0079】実施の形態5.この発明の実施の形態5に
ついて、COB(Capacitor Over Bit-line) 構造を有す
るDRAMに対し、上述の実施の形態4にかかるキャパ
シタ構造を適用した場合を例として、メモリセルのMO
Sトランジスタおよび周辺回路を含めた製造方法を説明
する。
【0080】まず、例えば文献「A New Planar Stacked
Technology(PST) for Scaled andEmbedded DRAMs : S.
P.Sim et al. 1996 IEEE, IEDM 96-597」に示された方
法を用いて、図25に示すように、半導体基板1上にC
OB構造を形成する。ただし、図25は、メモリセル部
と周辺回路部の断面構造を表すが、説明の便宜上、断面
位置から奥の構造の一部を併せて表している。
【0081】すなわち、図25に示すように、半導体基
板1上に、MOSトランジスタを形成する。メモリセル
部では、複数のMOSトランジスタが行列状に配列され
る。具体的には、半導体基板1上の素子領域以外の領域
に、例えばシリコン酸化膜からなる素子分離領域30を
形成する。半導体基板1の素子領域には、ゲート酸化膜
(符号なし)を介して、例えばポリシリコンとタングス
テンとの積層構造を有するゲート電極31を形成し、こ
のゲート電極31に対して自己整合されたソース・ドレ
イン領域32を形成する。このソース・ドレイン領域3
2に電気的に接続されるように、第1のコンタクトプラ
グ39が形成される。ゲート電極30は、例えばシリコ
ン窒化膜からなる絶縁膜33で覆われる。行方向(図2
5の紙面垂直方向)に並ぶ複数のMOSトランジスタの
ゲート電極31は、連続するようにパターニングされ
て、ワード線を構成する。
【0082】次に、半導体基板1上に形成された複数の
MOSトランジスタのソースまたはドレインの一方を列
方向(図25の紙面左右方向)に連結するようにビット
線を形成する。具体的には、絶縁膜33と略同一面をな
すように、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜3
4を形成した後、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶
縁膜35を全面に形成する。この層間絶縁膜35上に
は、例えばダマシーン法を用いて、例えば窒化チタンと
タングステンとの積層構造を有する配線層36(ビット
線)が、埋め込まれるように形成される。配線層36
は、コンタクトプラグ39を介して、トランジスタのソ
ースまたはドレインの一方をなすソース・ドレイン領域
32に電気的に接続される。
【0083】一方、周辺回路部の層間絶縁膜35上に
は、メモリセルアレイの配線層36と同じ工程で、窒化
チタンとタングステンとの積層構造を有する配線層37
を形成し、この配線層37は周辺回路の素子領域に接続
される。配線層36,37が形成された層間絶縁膜35
上には、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜38
が形成される。
【0084】次に、層間絶縁膜34、35,38等の複
数の層間絶縁膜を貫通するように、キャパシタ接続用の
例えばポリシリコンからなる第2のコンタクトプラグ4
0を形成する。このコンタクトプラグ40は、ビット線
が接続されないコンタクトプラグ39に接続される。
【0085】なお、図25では、配線層36が、コンタ
クトプラグ40により分断されているように表されてい
るが、コンタクトプラグ40は、配線層36に対して紙
面手前側に形成されている。また、配線層36からなる
ビット線は、コンタクトプラグ40とは電気的に絶縁さ
れて、紙面左右方向に連続するように配設されている。
【0086】次に、上述の実施の形態4にかかる図17
ないし図27に示す各工程を経て、図26に示すよう
に、層間絶縁膜38の上に、データ保持用の複数のスタ
ックト・キャパシタCを形成する。このキャパシタCの
下部電極26はコンタクトプラグ40を介して、半導体
基板1上に形成されたMOSランジスタのソース・ドレ
イン領域32(ビット線が接続されないノード)に電気
的に接続される。上部電極をなす導電膜27は、例えば
フォトソリグラフィー法とエッチング法によりパターニ
ングされる。
【0087】なお、上述の実施の形態4では、層間絶縁
膜20を除去したが、この実施の形態5では、これを残
すことにより工程数を減らしている。次に、図27に示
すように、キャパシタCが形成された層間絶縁膜20の
上に、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜41を
堆積する。続いて、図28に示すように、例えばリフロ
ー法とCMP法により、層間絶縁膜41を平坦化する。
続いて、通常のリソグラフィー法とエッチング法を用い
て周辺回路部の配線層37の上部に接続孔を開孔し、例
えば窒化チタンとタングステンとの積層膜から成る導電
膜を堆積して、第3のコンタクトプラグ42を形成す
る。
【0088】次に、図29に示すように、コンタクトプ
ラグ42が形成された層間絶縁膜41の上に、例えばア
ルミニウム(Al)等の導電膜を堆積し、例えばソリグ
ラフィー法とエッチング法によりパターニングして金属
配線層43を形成する。この後、パッシベーション工程
などを経て、DRAMが完成する。
【0089】この実施の形態5によれば、以下の効果を
得ることができる。すなわち、薄いシリコン窒化膜20
により、コンタクトプラグ40表面の酸化が防止され、
キャパシタの下部電極と素子領域との電気的な接続状態
を良好に保つことができる。したがって、高速で安定し
たDRAM動作を実現できる。
【0090】また、キャパシタの電極材料として、例え
ばルテニウムやプラチナを使用することにより、キャパ
シタの誘電体膜として、BSTOなどの金属酸化膜(高
誘電体膜)を用いることができる。しかも、キャパシタ
の電極表面に凹凸を形成することにより、キャパシタの
電極面積を改善することができる。したがって、キャパ
シタンスを増大させることができる。
【0091】また、キャパシタンスが増大することによ
り、クラウン型のキャパシタの高さを低く抑えることが
でき、図27に示す層間絶縁膜41を容易に平坦化する
ことができる。したがって、この後のフォトソリグラフ
ィー工程が容易になり、コンタクトプラグ42や金属配
線層43をより高密度に配置することが可能になる。さ
らに、キャパシタの蓄積電荷量を減少させずにDRAM
のセル面積を縮小することができ、さらなる高密度化
と、DRAM動作の高速化を実現できる。
【0092】なお、この実施の形態5では、上述の実施
の形態4にかかるキャパシタ構造をDRAMに適用した
場合を例としたが、前述の実施の形態1ないし4にかか
るキャパシタ構造をDRAMに適用してもよい。また、
この発明にかかるキャパシタ構造が適用されるDRAM
は、COB構造を有するものに限られることなく、スタ
ックト・キャパシタ構造を有するものであればよい。
【0093】実施の形態6.この発明の実施の形態6に
ついて、内堀型と呼ばれるスタックト・キャパシタ構造
を有する半導体記憶装置を例として説明する。
【0094】この実施の形態6にかかるキャパシタは、
凹凸状に加工されたポリシリコンの表面にルテニウムな
どの金属膜をメッキしてなる下部電極を有し、この下部
電極上に誘電体膜を介して上部電極が形成された構造を
有する。
【0095】以下、この実施の形態6にかかる半導体記
憶装置の製造方法について、キャパシタ構造に着目して
説明する。まず、図30に示すように、半導体基板(図
示なし)上に、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁
膜2を形成した後、この層間絶縁膜2を開孔して、半導
体基板上にあらかじめ形成された素子領域(図示なし)
に接続されるコンタクトプラグ3を形成しておく。
【0096】続いて、層間絶縁膜2上に層間絶縁膜10
を積層し、コンタクトプラグ3上に位置するように、層
間絶縁膜10に開孔部50を形成する。続いて、開孔部
50の内壁面にポリシリコン膜51を形成した後、真空
中(例えば10の−7乗[Torr]の減圧下)でアニールし
て、表面が凹凸状に加工されたポリシシコン膜51(HSG
-Poly)を得る。このポリシリコン膜51は、キャパシタ
の下部電極の一部となり、コンタクトプラグ3を介して
半導体基板上の素子領域に接続される。
【0097】次に、図31に示すように、例えば無電解
メッキ法を用いて、ポリシリコン膜51の表面に、ルテ
ニウム(Ru)やプラチナ(Pt)などの金属膜52
(第1の導電膜)をメッキする。ルテニウムをメッキす
る場合、還元剤として、例えばNaBH4を用いる。ま
た、プラチナをメッキする場合には、還元剤として、例
えばNH2やNaBH4を用いる。無電解メッキ法に限ら
ず、電気メッキ法に分類される電析法を用いて、RuO
2等の金属酸化膜をメッキすることにより導電膜53を
形成してもよい。以上により、凹凸状に加工されたポリ
シリコン膜51の表面に、このポリシリコン膜の凹凸を
反映した凹凸面を持つ金属膜52が形成された下部電極
を得る。
【0098】次に、図32に示すように、金属膜52を
覆うように、例えばペロブスカイト金属酸化物である
(Ba,Sr)TiO3を堆積して、高誘電体膜53
(誘電体膜)を形成する。続いて、図33に示すよう
に、高誘電体膜53を介して金属膜52を覆うように、
例えばルテニウムやプラチナなどの金属膜(第2の導電
膜)を堆積して上部電極54を形成する。以上により、
金属膜52がメッキされたポリシリコン51を下部電極
とし、この下部電極表面に高誘電体膜53を介して上部
電極54が形成された内堀型のスタックト・キャパシタ
構造を得る。
【0099】この実施の形態6によれば、下部電極を構
成するポリシリコン51の表面は、ルテニウムやプラチ
ナなどの金属膜52でメッキされる。そして、キャパシ
タの誘電体膜として金属酸化物を用いた場合、その表面
に導電性を有する酸化物が形成される。このため、キャ
パシタの電極と誘電体膜(金属酸化物)との接触部に酸
化物が生成されても、この酸化物に起因してキャパシタ
ンスが低下することはない。
【0100】なお、この実施の形態6では、凹状に形成
されたポリシリコン51の内壁面にキャパシタを形成す
るものとしたが、前述の図40に示すように、ポリシリ
コンの外壁面にキャパシタを形成するように構成しても
よく、下部電極となるポリシリコンの形状はどのようで
あってもよい。
【0101】実施の形態7.上述の実施の形態6では、
ポリシリコン51の表面に、金属膜(導電膜)52を直
接メッキしたが、この実施の形態7では、ポリシリコン
51の表面を凹凸状に加工する工程と金属膜52を形成
する工程との間に反応バリアー層を形成する工程を追加
し、ポリシリコン51と金属膜52との間のシリサイド
反応を抑制する。
【0102】以下、この実施の形態7にかかる半導体記
憶装置の製造方法について、キャパシタ構造に着目して
説明する。上述の実施の形態6と同様の工程を経て、半
導体基板上に、層間絶縁膜2、コンタクトプラグ3、層
間絶縁膜10、ポリシリコン51を順次形成する。
【0103】次に、図34に示すように、例えばRTN
やプラズマ窒化等の方法を用いて、ポリシリコン51 の
表面に、例えば極薄のSiN膜からなる反応バリアー層
55を形成する。この後、上述の実施の形態6と同様
に、金属膜52をメッキし、高誘電体膜53、上部電極
54を順次形成する。
【0104】反応バリアー層55は、ポリシリコン51
と金属膜52との間のシリサイド反応を抑制するように
作用する。反応バリアー層55として使用されるSiN
膜自体は絶縁体であるが、極めて薄く形成されるため
に、わずかの電界でトンネル電流が流れる。このため、
電気メッキ法を用いて、反応バリアー層55上に金属膜
52をメッキすることが可能となる。また、金属膜52
と高誘電膜53と金属膜54とからなる正規のキャパシ
タに対して、ポリシリコン51と反応バリアー層55と
金属膜52とからなる寄生キャパシタが直列に接続され
るが、反応バリアー層55が極めて薄いため、事実上、
この寄生キャパシタが顕在化してキャパシタンスの低下
を招くことはない。
【0105】反応バリアー層55の他の形成方法とし
て、例えばCVD法によりポリシリコン50の上にTi
を堆積して窒化してもよく、また、例えばCVD法によ
りTiNまたはTi/TiNの積層膜を形成してもよ
い。ただし、この場合、例えばCMP法により、ポリシ
リコン51(HSG-Poly)以外の部分に形成された反応バリ
アー層を除去する必要がある。
【0106】実施の形態8.実施の形態8にかかる半導
体記憶装置について、COB(Capacitor Over Bit-lin
e) 構造を有するDRAMに対し、上述の実施の形態6
にかかるスタックト・キャパシタ構造を適用した場合を
例として、その製造方法を説明する。
【0107】まず、図35(トランジスタとキャパシタ
との接続位置での断面図)に示すように、半導体基板6
0上に、ゲート電極62とソース・ドレイン63とを有
するトランジスタを形成する。具体的には、半導体基板
60上にSTI素子分離膜61を形成し、ゲート酸化膜
を介してワード線となるゲート電極62を形成する。続
いて、このゲート電極62に対して自己整合されたソー
ス・ドレイン領域63を形成した後、絶縁膜64でゲー
ト電極62を覆い、例えば文献「A Fully Printable Se
lf-aligned and Planerized Stacked Capacitor DRAM C
ell Tecnologyfor 1Gbit DRAM and Beyond, 97 VLSI Sy
mp. Tech., pp.17-18, 1997, Y.Kohyama et al.」に開
示された技術(Self-aligned Poly Plug技術)を用い
て、トランジスタのソース・ドレイン領域63と接続さ
れるポリプラグ65を形成する。
【0108】次に、トランジスタが形成された半導体基
板上に、層間絶縁膜を介してビット線となる配線層を形
成する。具体的には、図36(トランジスタとビット線
との接続位置での断面図)に示すように、トランジスタ
やポリプラグ65が形成された半導体基板上に、層間絶
縁膜66を形成する。続いて、ポリプラグ65上に位置
するように、ビット線用コンタクト孔67を開孔し、例
えばダマシーン(Damascene )法を用いて、例えば窒化
チタンとタングステンとの積層構造を有するビット線6
8を形成する。このビット線68は、ポリプラグ65を
介して、半導体基板上に形成されたトランジスタのソー
ス・ドレイン領域に接続される。続いて、ビット線68
が形成された層間絶縁膜66上に、キャップSiN膜6
9を形成する。
【0109】次に、図37(トランジスタとキャパシタ
との接続位置での断面図)に示すように、キャップSi
N膜69や層間絶縁膜66を貫通して、ソース・ドレイ
ン領域63に接続されたコンタクトプラグ70を形成す
る。このコンタクトプラグ70は、例えば上述の文献に
記載された「Cross Point Contact 技術」を用いて形成
される。
【0110】次に、前述の実施の形態6にかかる図30
ないし図33に示す各工程を経て、図38に示すよう
に、層間絶縁膜66上に、表面が金属膜52でメッキさ
れたポリシリコン51(下部電極)と、高誘電体膜53
と、金属膜54(上部電極)とからなるスタックト・キ
ャパシタCmを形成する。この後、金属配線層などの工
程を経て、DRAMが完成する。
【0111】なお、上述の各実施の形態では、キャパシ
タの誘電体膜として、BSTOを例として挙げたが、こ
の他の膜を用いることもできる。また、キャパシタの電
極材料として、ルテニウムとプラチナを例として挙げた
が、他の導電膜であってもよい。また、この発明は、デ
ータ保持用のキャパシタに限らず、例えば信号遅延用や
チャージポンプ用などの他の用途のキャパシタにも適用
することができる。
【0112】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、キャパシタの電極が凹凸状に加工されているので、
キャパシタの電極面積を増大することができる。また、
外面の凸部と内面の凹部とが対応するように、キャパシ
タの下部電極の内外面を凹凸状に形成することが可能に
なり、従来の粗面化技術に比べて、下部電極となる導電
体の膜厚を薄くすることが可能になる。これにより、メ
モリセルの面積を縮小して集積度を向上させることがで
きる。
【0113】また、シリコン半導体膜の表面に形成した
凹凸をあたかも“鋳型”のように用いて、キャパシタ下
部電極となる導電膜を形成することにより、従来技術で
は困難であった金属電極の粗面化が可能になる。これに
より、キャパシタの誘電体膜として、例えばBSTOな
どの金属酸化物や他の高誘電体膜・強誘電体膜を使用す
ることができる。
【0114】さらに、従来より一般的な手法であるメッ
キ法を利用してキャパシタ電極を形成することも可能と
なり、製造工程を簡略化することができる。したがっ
て、この発明によれば、限られたセル面積でデータ保持
用のキャパシタンスを改善することができ、より高密度
化された半導体記憶装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1のコンタクトプラグを形成する
工程を説明するための図である。
【図2】 実施の形態1のポリシリコンに開孔部を形成
する工程を説明するための図である。
【図3】 実施の形態1のポリシリコン表面を凹凸状に
加工する工程を説明するための図である。
【図4】 実施の形態1の下部電極となる導電膜を形成
する工程を説明するための図である。
【図5】 実施の形態1のポリシリコンを除去する工程
を説明するための図である。
【図6】 実施の形態1の下部電極に誘電体膜を介して
上部電極を形成する工程を説明するための図である。
【図7】 下部電極の参考例を示す図である。
【図8】 参考例の下部電極と比較説明するための実施
の形態1の下部電極を示す図である。
【図9】 実施の形態2の層間絶縁膜に開孔部を形成す
る工程を説明するための図である。
【図10】 実施の形態2のポリシリコン膜を形成する
工程を説明するための図である。
【図11】 実施の形態2のポリシリコン膜を凹凸状に
加工する工程を説明するための図である。
【図12】 実施の形態2のポリシリコン膜上に下部電
極を形成する工程を説明するための図である。
【図13】 実施の形態2の下部電極に誘電体膜を介し
て上部電極を形成する工程を説明するための図である。
【図14】 実施の形態3の反応バリアー層を形成する
工程を説明するための図である。
【図15】 実施の形態3の反応バリアー層上に下部電
極を形成する工程を説明するための図である。
【図16】 実施の形態3の下部電極に誘電体膜を介し
て上部電極を形成する工程を説明するための図である。
【図17】 実施の形態4の層間絶縁膜を形成する工程
を説明するための図である。
【図18】 実施の形態4の層間絶縁膜に開孔部を形成
する工程を説明するための図である。
【図19】 実施の形態4の開孔部内壁面にポリシリコ
ン膜を形成する工程を説明するための図である。
【図20】 実施の形態4のポリシリコン膜を凹凸状に
加工する工程を説明するための図である。
【図21】 実施の形態4のポリシリコン膜をシリコン
酸化膜に変化させる工程を説明するための図である。
【図22】 実施の形態4のシリコン酸化膜上に下部電
極を形成する工程を説明するための図である。
【図23】 実施の形態4の層間絶縁膜等を除去する工
程を説明するための図である。
【図24】 実施の形態4の下部電極に誘電体膜を介し
て上部電極を形成する工程を説明するための図である。
【図25】 実施の形態5のキャパシタ形成前のDRA
Mの製造工程を説明するための図である。
【図26】 実施の形態5のキャパシタの製造工程を説
明するための図である。
【図27】 実施の形態5のキャパシタ形成後のDRA
Mの製造工程(層間絶縁膜)を説明するための図であ
る。
【図28】 実施の形態5のキャパシタ形成後のDRA
Mの製造工程(コンタクトプラグ)を説明するための図
である。
【図29】 実施の形態5のキャパシタ形成後のDRA
Mの製造工程(金属配線層)を説明するための図であ
る。
【図30】 実施の形態6の下部電極をなすポリシリコ
ン膜を形成するまでの工程を説明するための図である。
【図31】 実施の形態6の下部電極をなす導電膜を形
成する工程を説明するための図である。
【図32】 実施の形態6の下部電極をなす導電膜上に
誘電体膜を形成する工程を説明するための図である。
【図33】 実施の形態6の下部電極に誘電体膜を介し
て上部電極を形成する工程を説明するための図である。
【図34】 実施の形態7の反応バリアー層を有するキ
ャパシタ構造を示す図である。
【図35】 実施の形態8のDRAMの製造工程(MO
Sトランジスタ)を説明するための図である。
【図36】 実施の形態8のDRAMの製造工程(ビッ
ト線)を説明するための図である。
【図37】 実施の形態8のDRAMの製造工程(コン
タクトプラグ)を説明するための図である。
【図38】 実施の形態8のDRAMの製造工程(キャ
パシタ)を説明するための図である。
【図39】 HSG技術を用いて従来の半導体記憶装置
が備えるキャパシタの下部電極を形成する工程(粗面化
前)を説明するための図である。
【図40】 HSG技術を用いて従来の半導体記憶装置
が備えるキャパシタの下部電極を形成する工程(粗面化
後)を説明するための図である。
【符号の説明】
1,60…半導体基板、2…層間絶縁膜、3…コンタク
トプラグ、4…ポリシリコン、5,11,22,50…
開孔部、6…酸化膜、7,24…下部電極、8,14,
26,53…誘電体膜(高誘電体膜)、9,15,2
7,54…上部電極、10…絶縁膜、12,23,51
…ポリシリコン膜、13,52…金属膜(導電膜)、1
7,55…反応バリアー層、20,21…層間絶縁膜、
23A…シリコン酸化膜。

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データ保持用のキャパシタを有する半導
    体記憶装置において、 前記キャパシタは、 上端が開放した筒型に加工され、その表面が凹凸状に加
    工された下部電極と、 この下部電極の内外面を覆うように設けられた誘電体膜
    と、 この誘電体膜上であって前記下部電極の内外面に対向す
    るように設けられた上部電極と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 データ保持用のキャパシタを有する半導
    体記憶装置において、 前記キャパシタは、 凹凸状に加工されたシリコン半導体膜の表面に金属膜を
    形成してなる下部電極と、 この下部電極の表面を覆うように設けられた誘電体膜
    と、 この誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    設けられた上部電極と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 データ保持用のキャパシタを有する半導
    体記憶装置において、 半導体基板上に形成されたMOSトランジスタと、 前記MOSトランジスタのソースまたはドレインの一方
    に接続されたキャパシタと、 を有し、 前記キャパシタは、 上端が開放した筒型に加工され、その表面が凹凸状に加
    工された下部電極と、 この下部電極の内外面を覆うように設けられた誘電体膜
    と、 この誘電体膜上であって前記下部電極の内外面に対向す
    るように設けられた上部電極と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 データ保持用のキャパシタを有する半導
    体記憶装置において、 半導体基板上に形成されたMOSトランジスタと、 前記MOSトランジスタのソースまたはドレインの一方
    に接続されたキャパシタと、 を有し、 上記キャパシタは、 上端が開放した筒型に加工され、内面が凹凸状に加工さ
    れたシリコン半導体膜と、 このシリコン半導体膜の内面にその凹凸を表面に反映さ
    せて形成されて、前記シリコン半導体膜と共に下部電極
    として用いられる金属膜と、 この金属膜の表面を覆うように設けられた誘電体膜と、
    この誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    設けられた上部電極と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 前記シリコン半導体膜と前記金属膜との
    間に、前記シリコン半導体膜と前記金属膜との化学反応
    を抑制するための反応バリアー層をさらに有することを
    特徴とする請求項2または4のいずれかに記載の半導体
    記憶装置。
  6. 【請求項6】 半導体基板上に、データ保持用のキャパ
    シタが形成された半導体記憶装置において、 前記キャパシタは、 表面が金属でメッキされた下部電極と、 この下部電極の表面を覆うように設けられた誘電体膜
    と、 この誘電体膜上であって前記下部電極の内外面に対向す
    るように設けられた上部電極と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 前記金属膜は、凹凸状に加工された前記
    シリコン半導体膜の表面にメッキにより形成されたこと
    を特徴とする請求項2または4のいずれかに記載の半導
    体記憶装置。
  8. 【請求項8】 半導体基板上にデータ保持用のキャパシ
    タが形成された半導体記憶装置の製造方法において、 前記キャパシタの製造工程は、 粗面化されたダミー膜を形成する工程と、 前記ダミー膜の凹凸を表面に反映させるように導電膜を
    堆積し、下部電極を形成する工程と、 前記ダミー膜を除去する工程と、 前記下部電極の内外面を覆うように誘電体膜を形成する
    工程と、 前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 半導体基板上にデータ保持用のキャパシ
    タが形成された半導体記憶装置の製造方法において、 前記キャパシタの製造工程は、 シリコン半導体膜を堆積し、前記シリコン半導体膜に開
    孔部を形成する工程と、 前記シリコン半導体膜の表面を凹凸状に加工した後、前
    記シリコン半導体膜の表面に絶縁膜を形成する工程と、 酸化された前記シリコン半導体膜の表面と前記開孔部の
    底面とを覆うように前記シリコン半導体膜の凹凸を表面
    に反映させた第1の導電膜を形成し、前記シリコン半導
    体膜上部の前記第1の導電膜を除去して、各キャパシタ
    領域ごとに分離された筒型の下部電極を形成する工程
    と、 前記シリコン半導体膜の酸化部分および未酸化部分を除
    去する工程と、 前記下部電極の内外面を覆うように誘電体膜を形成する
    工程と、 前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 半導体基板上にデータ保持用のキャパ
    シタが形成された半導体記憶装置の製造方法において、 前記キャパシタの製造工程は、 第1および第2の絶縁層を順次積層し、前記第2の絶縁
    層に開孔部を形成する工程と、 前記第2の絶縁層に形成された開孔部の側壁面にシリコ
    ン半導体膜を形成する工程と、 前記シリコン半導体膜の表面を凹凸状に加工する工程
    と、 前記シリコン半導体膜を酸化してシリコン酸化膜に変化
    させる工程と、 前記開孔部の底面の前記第1の絶縁層を除去した後、前
    記シリコン酸化膜の表面と前記開口部の底面を覆うよう
    に前記シリコン酸化膜の凹凸を表面に反映させた第1の
    導電膜を形成して、各キャパシタ領域ごとに分離された
    筒型の下部電極を形成する工程と、 前記第1および第2の絶縁層ならびに前記シリコン酸化
    膜を除去する工程と、 前記下部電極の表面を覆うように誘電体膜を形成する工
    程と、 前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 半導体基板上にデータ保持用のキャパ
    シタが形成された半導体記憶装置の製造方法において、 前記キャパシタの製造工程は、 粗面化された第1の導電膜を形成する工程と、 前記第1の導電膜の凹凸を表面に反映させるように第2
    の導電膜を堆積し、下部電極を形成する工程と、 前記下部電極の表面を覆うように誘電体膜を形成する工
    程と、 前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  12. 【請求項12】 半導体基板上にデータ保持用のキャパ
    シタが形成された半導体記憶装置の製造方法において、 前記キャパシタの製造工程は、 絶縁層を堆積し、前記絶縁層に開孔部を形成する工程
    と、 前記絶縁層の表面と前記開孔部の底面を覆うように、表
    面が凹凸状に加工されたシリコン半導体膜を形成する工
    程と、 前記シリコン半導体膜の表面に、前記シリコン半導体膜
    の凹凸をその表面に反映させた第1の導電膜を形成した
    後、前記絶縁層上部の前記第1の導電膜と前記シリコン
    半導体膜とを除去し、各キャパシタ領域ごとに分離され
    た筒型の下部電極を形成する工程と、 前記下部電極の表面を覆うように誘電体膜を形成する工
    程と、 前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 半導体基板上にデータ保持用のキャパ
    シタが形成された半導体記憶装置の製造方法において、 前記半導体基板上に行列状に複数のMOSトランジスタ
    を形成する工程と、前記複数のMOSトランジスタのゲ
    ート電極を行方向に連結するようにワード線を形成する
    工程と、 前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレイン
    の一方を列方向に連結するようにビット線を形成する工
    程と、 前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレイン
    の他方に接続された複数のキャパシタを形成する工程
    と、 を有し、 前記複数のキャパシタの製造工程は、 粗面化されたダミー膜を形成する工程と、 前記ダミー膜の凹凸を表面に反映させるように導電膜を
    堆積し、下部電極を形成する工程と、 前記ダミー膜を除去する工程と、 前記下部電極の内外面を覆うように誘電体膜を形成する
    工程と、 前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 半導体基板上にデータ保持用のキャパ
    シタが形成された半導体記憶装置の製造方法において、 前記半導体基板上に行列状に複数のMOSトランジスタ
    を形成する工程と、 前記複数のMOSトランジスタのゲート電極を行方向に
    連結するようにワード線を形成する工程と、 前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレイン
    の一方を列方向に連結するようにビット線を形成する工
    程と、 前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレイン
    の他方に接続された複数のキャパシタを形成する工程
    と、 を有し、 前記複数のキャパシタの製造工程は、 層間絶縁膜上にシリコン半導体膜を堆積し、前記コンタ
    クトプラグ上に位置させて前記シリコン半導体膜に開孔
    部を形成する工程と、 前記シリコン半導体膜の表面を凹凸状に加工した後、前
    記シリコン半導体膜の表面に絶縁膜を形成する工程と、 前記シリコン半導体膜の表面と前記開孔部の底面とを覆
    うように前記シリコン半導体膜の凹凸を表面に反映させ
    た第1の導電膜を形成し、前記シリコン半導体膜上部の
    前記第1の導電膜を除去して、各キャパシタ領域ごとに
    分離された筒型の下部電極を形成する工程と、 前記シリコン半導体膜および絶縁膜を除去する工程と、 前記下部電極の内外面を覆うように誘電体膜を形成する
    工程と、 前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  15. 【請求項15】 半導体基板上にデータ保持用のキャパ
    シタが形成された半導体記憶装置の製造方法において、 前記半導体基板上に行列状に複数のMOSトランジスタ
    を形成する工程と、 前記複数のMOSトランジスタのゲート電極を行方向に
    連結するようにワード線を形成する工程と、 前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレイン
    の一方を列方向に連結するようにビット線を形成する工
    程と、 前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレイン
    の他方に接続された複数のキャパシタを形成する工程
    と、 を有し、 前記複数のキャパシタの製造工程は、 第1および第2の絶縁層を順次積層し、前記第2の絶縁
    層に開孔部を形成する工程と、 前記第2の絶縁層に形成された開孔部の側壁面にシリコ
    ン半導体膜を形成する工程と、 前記シリコン半導体膜の表面を凹凸状に加工する工程
    と、 前記シリコン半導体膜を酸化してシリコン酸化膜に変化
    させる工程と、 前記開孔部の底面の前記第1の絶縁層を除去した後、前
    記シリコン酸化膜の表面と前記開口部の底面を覆うよう
    に前記シリコン酸化膜の凹凸を表面に反映させた第1の
    導電膜を形成して、各キャパシタ領域ごとに分離された
    筒型の下部電極を形成する工程と、 前記第1および第2の絶縁層ならびに前記シリコン酸化
    膜を除去する工程と、 前記下部電極の表面を覆うように誘電体膜を形成する工
    程と、 前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  16. 【請求項16】 半導体基板上にデータ保持用のキャパ
    シタが形成された半導体記憶装置の製造方法において、 前記半導体基板上に行列状に複数のMOSトランジスタ
    を形成する工程と、 前記複数のMOSトランジスタのゲート電極を行方向に
    連結するようにワード線を形成する工程と、 前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレイン
    の一方を列方向に連結するようにビット線を形成する工
    程と、 前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレイン
    の他方に接続された複数のキャパシタを形成する工程
    と、 を有し、 前記複数のキャパシタの製造工程は、 粗面化された第1の導電膜を形成する工程と、 前記第1の導電膜の凹凸を表面に反映させるように第2
    の導電膜を堆積し、下部電極を形成する工程と、 前記下部電極の表面を覆うように誘電体膜を形成する工
    程と、 前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  17. 【請求項17】 半導体基板上にデータ保持用のキャパ
    シタが形成された半導体記憶装置の製造方法において、 前記半導体基板上に行列状に複数のMOSトランジスタ
    を形成する工程と、 前記複数のMOSトランジスタのゲート電極を行方向に
    連結するようにワード線を形成する工程と、 前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレイン
    の一方を列方向に連結するようにビット線を形成する工
    程と、 前記複数のMOSトランジスタのソースまたはドレイン
    の他方に接続された複数のキャパシタを形成する工程
    と、 を有し、 前記複数のキャパシタの製造工程は、 絶縁層を堆積し、前記絶縁層に開孔部を形成する工程
    と、 前記絶縁層の表面と前記開孔部の底面を覆うようにシリ
    コン半導体膜を形成する工程と、 前記シリコン半導体膜の表面を凹凸状に加工する工程
    と、 前記シリコン半導体膜の表面に前記シリコン半導体膜の
    凹凸をその表面に反映させた第1の導電膜を形成して、
    前記絶縁層上部の前記第1の導電膜と前記シリコン半導
    体膜とを除去し、各キャパシタ領域ごとに分離された筒
    型の下部電極を形成する工程と、 前記下部電極の表面を覆うように誘電体膜を形成する工
    程と、 前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  18. 【請求項18】 半導体基板上に、データ保持用のキャ
    パシタが形成された半導体記憶装置において、 前記キャパシタの製造工程は、 シリコン半導体膜を形成する工程と、 前記シリコン半導体膜を覆うように金属をメッキし、下
    部電極を形成する工程 と、前記下部電極の表面を覆うように誘電体膜を形成す
    る工程と、 前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向するように
    上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  19. 【請求項19】 半導体基板上にデータ保持用のキャパ
    シタが形成された半導体記憶装置の製造方法において、 前記キャパシタの製造工程は、 下部電極となるシリコン半導体膜を形成し、その表面を
    凹凸状に加工した後、 前記シリコン半導体膜の表面に第1の導電膜をメッキし
    て下部電極を形成する工程と、 前記第1の導電膜の表面を覆うように誘電体膜を形成す
    る工程と、前記誘電体膜上であって前記下部電極に対向
    するように上部電極を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  20. 【請求項20】 前記ダミー膜は、シリコン半導体膜で
    あることを特徴とする請求項8または13のいずれかに
    記載の半導体記憶装置の製造方法。
  21. 【請求項21】 前記第1の導電膜は、シリコン半導体
    膜であることを特徴とする請求項9または14のいずれ
    かに記載の半導体記憶装置の製造方法。
  22. 【請求項22】 前記シリコン半導体膜の表面を凹凸状
    に加工する工程と第1の導電膜を形成する工程との間
    に、前記シリコン半導体膜の表面に、前記シリコン半導
    体膜と前記第1の導電膜との化学反応を抑制するための
    反応バリアー層を形成する工程をさらに有することを特
    徴とする請求項12、17または19のいずれかに記載
    の半導体記憶装置の製造方法。
  23. 【請求項23】 第1の導電膜は、電気メッキ法または
    無電解メッキ法のいずれかにより形成されたことを特徴
    とする請求項8、9、13、14、19ないし22のい
    ずれかに記載の半導体記憶装置の製造方法。
  24. 【請求項24】 前記誘電体膜は、金属酸化物であるこ
    とを特徴とする請求項8ないし23のいずれかに記載の
    半導体記憶装置の製造方法。
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