JPH11345948A - Semiconductor memory device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor memory device and manufacture thereof

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JPH11345948A
JPH11345948A JP10191144A JP19114498A JPH11345948A JP H11345948 A JPH11345948 A JP H11345948A JP 10191144 A JP10191144 A JP 10191144A JP 19114498 A JP19114498 A JP 19114498A JP H11345948 A JPH11345948 A JP H11345948A
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JP
Japan
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insulating film
film
semiconductor memory
memory device
conductive
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Application number
JP10191144A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Takeuchi
英樹 武内
Hirohiko Izumi
宏比古 泉
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure a sufficient stored capacity and to realize a high reliability even when suppressing the occurrence of steps by making the memory capacitor of a DRAM small, and suppressing the height low even if achieving the further minute configuration and high integration of a semiconductor element. SOLUTION: After a storage-node electrode 17 is uprightly provided in a storage-contact device 12, a high dielectric film such as a Ta2 O5 film 18 such as a super lattice (so-called Y-1) including PZT, SrBi2 , Ta2 O9 and SrBi2 Nb2 O9 is formed so as to cover the surface of the storage-node electrode 17. A cell- plate electrode 19 is formed so as to fill the inside of the storage contact 12 through a conductive ground film 23 covering the high dielectric film 18. A memory capacitor which performs the capacity coupling of the storage node 17 and a cell-plate electrode 19 in the storage contact 12 is completed.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置及
びその製造方法に関し、例えば、DRAM等のメモリキ
ャパシタを有する半導体記憶装置に適用して特に好適な
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 method of manufacturing the same, and is particularly suitable for application to a semiconductor memory device having a memory capacitor such as a DRAM.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時では、半導体素子の微細化及び高集
積化が進行している。それに伴って、代表的な半導体記
憶装置であるDRAMにおいては、そのメモリキャパシ
タの実効的なメモリセル容量を大きくするため、下部電
極(ストレージノード電極)と上部電極(セルプレート
電極)とが誘電体膜を介して対向配置されてなる、いわ
ゆるスタック型のメモリキャパシタが広く用いられてい
る。このようなメモリキャパシタでは、ストレージノー
ド電極とセルプレート電極との対向面積によりそのメモ
リセル容量が決まる。
2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization and high integration of semiconductor devices have been progressing. Accordingly, in a DRAM which is a typical semiconductor memory device, a lower electrode (storage node electrode) and an upper electrode (cell plate electrode) are made of a dielectric material in order to increase the effective memory cell capacity of the memory capacitor. A so-called stack type memory capacitor which is arranged to face through a film is widely used. In such a memory capacitor, the capacity of the memory cell is determined by the facing area of the storage node electrode and the cell plate electrode.

【0003】メモリキャパシタのストレージノード電極
の表面積を稼ぐ技術としては、例えば特開平9−179
68号公報に記載されているように、メモリキャパシタ
のストレージノード電極をストレージコンタクト孔の上
方で側方へ広がる形状に形成し、ストレージノード電極
のストレージコンタクト孔内を含む表面に誘電体膜を形
成し、この誘電体膜を介してストレージコンタクト孔内
でもストレージノード電極を覆うようにセルプレート電
極を形成する手法が知られている。この手法によれば、
ストレージコンタクト孔内も利用してストレージノード
電極とセルプレート電極との対向面積を増加させている
ため、メモリキャパシタの大きな容量を確保することが
できる。
A technique for increasing the surface area of a storage node electrode of a memory capacitor is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-179.
As described in Japanese Patent Publication No. 68, a storage node electrode of a memory capacitor is formed so as to expand laterally above a storage contact hole, and a dielectric film is formed on a surface including the inside of the storage contact hole of the storage node electrode. A method of forming a cell plate electrode through the dielectric film so as to cover the storage node electrode even in the storage contact hole is known. According to this technique,
Since the facing area between the storage node electrode and the cell plate electrode is increased by utilizing the inside of the storage contact hole, a large capacity of the memory capacitor can be secured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スタッ
ク型のメモリキャパシタにおいては、半導体素子の微細
化及び高集積化が更に進むと、メモリキャパシタに求め
られる蓄積容量は変わらないままで、その占有面積は減
少することになる。この場合、ストレージノード電極と
セルプレート電極との実効的な対向面積を稼ぐために
は、ストレージノード電極の膜厚を大きくせざるを得な
い。ストレージノード電極が厚くなれば、このメモリキ
ャパシタの高さを主原因の一つとしてメモリセル部とそ
の周辺回路部との間に大きな段差が生じ、この段差に起
因して後工程におけるフォトリソグラフィーで解像不良
の発生を招来するという問題がある。
However, in a stacked memory capacitor, as the miniaturization and the degree of integration of a semiconductor element further progress, the storage capacity required for the memory capacitor remains unchanged and the occupied area is increased. Will decrease. In this case, in order to increase the effective facing area between the storage node electrode and the cell plate electrode, the thickness of the storage node electrode must be increased. If the storage node electrode becomes thicker, one of the main causes is the height of the memory capacitor, causing a large step between the memory cell section and its peripheral circuit section. There is a problem in that poor resolution occurs.

【0005】特開平9−17968号公報の手法におい
ては、ストレージノード電極をストレージコンタクト孔
の上方へ大きく広がる形状とすることが必須であるた
め、周辺回路部との段差の問題を避けることはできな
い。従って、この手法では将来における半導体素子の微
細化及び高集積化に十分に対応できるとは言い難く、更
なる工夫が必要となりつつある。
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-17968, it is necessary to form the storage node electrode so as to greatly expand above the storage contact hole. Therefore, the problem of a step with the peripheral circuit cannot be avoided. . Therefore, it cannot be said that this method can sufficiently cope with miniaturization and high integration of semiconductor elements in the future, and further measures are required.

【0006】そこで、本発明の目的は、近時の要求であ
る半導体素子の更なる微細化及び高集積化に応えて、キ
ャパシタを小さく且つ高さを更に低く抑えて段差の発生
を抑止しつつも、十分な蓄積容量を確保することを可能
とする半導体装置、半導体記憶装置及びその製造方法を
提供することである。
In view of the foregoing, an object of the present invention is to respond to recent demands for further miniaturization and higher integration of a semiconductor device while suppressing the occurrence of steps by reducing the size and height of a capacitor. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device, a semiconductor memory device, and a method for manufacturing the same, which can secure a sufficient storage capacity.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、ゲート及び一対の不純物拡散層を有するアクセスト
ランジスタと、下部電極と上部電極とが容量絶縁膜を介
して対向して容量結合するメモリキャパシタとを備えた
半導体記憶装置であって、前記下部電極は、前記アクセ
ストランジスタを覆う層間絶縁膜を穿って一方の前記不
純物拡散層と通じる開孔内で前記一方の前記不純物拡散
層上に立設され、当該下部電極の表面が高誘電体からな
る前記容量絶縁膜に覆われており、前記開孔内で前記容
量絶縁膜を介して前記上部電極と対向している。
According to the present invention, there is provided a semiconductor memory device in which an access transistor having a gate and a pair of impurity diffusion layers and a memory in which a lower electrode and an upper electrode face and are capacitively coupled to each other via a capacitive insulating film. A semiconductor memory device including a capacitor, wherein the lower electrode is formed on the one of the impurity diffusion layers in an opening communicating with the one of the impurity diffusion layers by piercing an interlayer insulating film covering the access transistor. And a surface of the lower electrode is covered with the capacitive insulating film made of a high dielectric material, and faces the upper electrode via the capacitive insulating film in the opening.

【0008】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記上部電極は、前記開孔内で前記半導体基板に
対向している。
In one embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, the upper electrode faces the semiconductor substrate within the opening.

【0009】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記下部電極が、タングステン、窒化タングステ
ン、白金、窒化チタン、窒化モリブデン、炭化タングス
テン及び酸化ルテニウムから選ばれた1種を材料として
形成されたものである。
In one embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention, the lower electrode is formed of a material selected from tungsten, tungsten nitride, platinum, titanium nitride, molybdenum nitride, tungsten carbide and ruthenium oxide. It is a thing.

【0010】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記容量絶縁膜は、強誘電体材料を含む膜であ
る。
In one embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention, the capacitance insulating film is a film containing a ferroelectric material.

【0011】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記高誘電体からなる前記容量絶縁膜が、Ta2
5 、Ba1-x Srx TiO3 、PZT、及びSrBi
2 Ta2 9 とSrBi2 Nb2 9 とを含む超格子
(いわゆるY−1)のうちから選ばれた1種を材料とし
て形成されたものである。
In one embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention, the capacitor insulating film made of the high dielectric is made of Ta 2
O 5 , Ba 1-x Sr x TiO 3 , PZT, and SrBi
It is formed using one material selected from superlattices (so-called Y-1) containing 2 Ta 2 O 9 and SrBi 2 Nb 2 O 9 .

【0012】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記上部電極は、タングステン及び多結晶シリコ
ンのうちから選ばれた1種を材料として形成されたもの
である。
In one embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention, the upper electrode is formed using one material selected from tungsten and polycrystalline silicon.

【0013】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、少なくとも、前記下部電極と前記容量絶縁膜との
間に導電性の第1の下地膜が、前記上部電極と前記容量
絶縁膜との間に導電性の第2の下地膜がそれぞれ形成さ
れている。
In one embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, at least a first conductive film underlying the lower electrode and the capacitive insulating film is formed between the upper electrode and the capacitive insulating film. A conductive second base film is formed between them.

【0014】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記開孔の内壁において、少なくとも前記半導体
基板を直接覆う導電性の第3の下地膜が形成されてい
る。
In one embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention, a conductive third base film that directly covers at least the semiconductor substrate is formed on the inner wall of the opening.

【0015】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記開孔の内壁において、少なくとも前記半導体
基板を直接覆う窒化膜が形成され、当該窒化膜の表面に
前記容量絶縁膜が形成されている。
In one embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, a nitride film directly covering at least the semiconductor substrate is formed on the inner wall of the opening, and the capacitor insulating film is formed on a surface of the nitride film. I have.

【0016】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、少なくとも、前記下部電極と前記半導体基板との
間に導電性の第4の下地膜が形成されている。
In one embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, at least a conductive fourth underlayer is formed between the lower electrode and the semiconductor substrate.

【0017】本発明の半導体記憶装置は、半導体領域
と、前記半導体領域上に堆積し、当該半導体領域の表面
の一部を露出させる開孔が形成された層間絶縁膜と、前
記開孔内で前記半導体領域上に立設された第1の導電膜
と、高誘電体からなり、前記開孔内で前記第1の導電膜
を覆う容量絶縁膜と、前記容量絶縁膜と前記開孔の側壁
面との間の空隙を充填して前記開孔内で前記容量絶縁膜
を介して前記第1の導電膜を覆い、前記第1の導電膜と
容量結合するとともに、前記層間絶縁膜上に延在する第
2の導電膜とを備えている。
A semiconductor memory device according to the present invention includes: a semiconductor region; an interlayer insulating film deposited on the semiconductor region and having an opening formed to expose a part of the surface of the semiconductor region; A first conductive film erected on the semiconductor region, a capacitor insulating film made of a high dielectric substance and covering the first conductive film in the opening, and a side of the capacitor insulating film and the opening. The first conductive film is covered with the gap between the wall surface and the opening through the capacitive insulating film through the capacitive insulating film, and is capacitively coupled to the first conductive film, and extends on the interlayer insulating film. And an existing second conductive film.

【0018】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記第1の導電膜は、タングステン、窒化タング
ステン、白金、窒化チタン、窒化モリブデン、炭化タン
グステン及び酸化ルテニウムから選ばれた1種を材料と
して形成されたものである。
In one embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention, the first conductive film is made of a material selected from tungsten, tungsten nitride, platinum, titanium nitride, molybdenum nitride, tungsten carbide and ruthenium oxide. It is formed as.

【0019】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記容量絶縁膜は、強誘電体材料を含む膜であ
る。
In one embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention, the capacitance insulating film is a film containing a ferroelectric material.

【0020】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記容量絶縁膜は、Ta2 5 、Ba1-x Srx
TiO3 、PZT、及びSrBi2 Ta2 9 とSrB
2Nb2 9 とを含む超格子(いわゆるY−1)のう
ちから選ばれた1種を材料として形成されたものであ
る。
In one embodiment of the semiconductor memory device of the present invention
In one embodiment, the capacitance insulating film is made of Ta.Two O Five , Ba1-xSrx
TiOThree , PZT, and SrBiTwoTaTwoO9And SrB
iTwoNbTwoO9(A so-called Y-1)
It is formed from one of the materials selected
You.

【0021】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記第2の導電膜は、タングステン及び多結晶シ
リコンのうちから選ばれた1種を材料として形成された
ものである。
In one embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention, the second conductive film is formed by using one material selected from tungsten and polycrystalline silicon.

【0022】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、少なくとも、前記下部電極と前記容量絶縁膜との
間に導電性の第1の下地膜が、前記上部電極と前記容量
絶縁膜との間に導電性の第2の下地膜がそれぞれ形成さ
れている。
In one embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention, at least a first conductive underlayer film is provided between the lower electrode and the capacitor insulating film, and the conductive underlayer is formed between the upper electrode and the capacitor insulating film. A conductive second base film is formed between them.

【0023】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記開孔の内壁において、少なくとも前記半導体
基板を直接覆う導電性の第3の下地膜が形成されてい
る。
In one embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention, a conductive third base film that directly covers at least the semiconductor substrate is formed on the inner wall of the opening.

【0024】本発明の半導体記憶装置の一態様例におい
ては、前記開孔の内壁において、少なくとも前記半導体
基板を直接覆う窒化膜が形成され、当該窒化膜の表面に
前記容量絶縁膜が形成されている。
In one embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, a nitride film that directly covers at least the semiconductor substrate is formed on an inner wall of the opening, and the capacitance insulating film is formed on a surface of the nitride film. I have.

【0025】本発明の半導体記憶装置の製造方法は、ゲ
ート及び一対の不純物拡散層を有するアクセストランジ
スタと、下部電極と上部電極とが誘電体膜を介して対向
して容量結合するメモリキャパシタとを備えた半導体記
憶装置の製造方法において、前記アクセストランジスタ
を覆う第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、前記第1
の絶縁膜上をパターニングして、前記アクセストランジ
スタの一方の前記不純物拡散層の表面の一部を露出させ
る開孔を形成する第2の工程と、前記開孔の内壁面のみ
を覆う第2の絶縁膜を形成する第3の工程と、前記開孔
内を前記第2の絶縁膜を介して埋め込むように前記第1
の絶縁膜上に第1の導電膜を形成する第4の工程と、前
記第1の絶縁膜上の前記第1の導電膜を前記第2の絶縁
膜が露出するように除去し、前記開孔内に前記第1の導
電膜を残す第5の工程と、前記第2の絶縁膜を除去して
前記第1の導電膜と前記開孔の内壁面との間に空隙を形
成し、前記開孔内で前記一方の前記不純物拡散層上に立
設されるように前記第1の導電膜を残して下部電極を形
成する第6の工程と、前記下部電極の表面を覆うよう
に、高誘電体からなる第3の絶縁膜を形成する第7の工
程と、前記開孔内の前記空隙を埋め込むように前記第1
の絶縁膜上に第2の導電膜を形成した後、前記第2の導
電膜を加工して、前記下部電極を前記第3の絶縁膜を介
して覆うとともに前記第1の絶縁膜上で延在する上部電
極を形成する第8の工程とを有する。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, an access transistor having a gate and a pair of impurity diffusion layers, and a memory capacitor in which a lower electrode and an upper electrode face and are capacitively coupled to each other via a dielectric film. Forming a first insulating film covering the access transistor, wherein the first step comprises:
A second step of patterning the surface of the insulating film to form an opening exposing a part of the surface of the impurity diffusion layer of one of the access transistors; and a second step of covering only an inner wall surface of the opening. A third step of forming an insulating film, and the first step of burying the opening through the second insulating film.
A fourth step of forming a first conductive film on the first insulating film, and removing the first conductive film on the first insulating film so that the second insulating film is exposed; A fifth step of leaving the first conductive film in the hole, and forming a void between the first conductive film and the inner wall surface of the opening by removing the second insulating film; A sixth step of forming a lower electrode while leaving the first conductive film so as to be erected on the one of the impurity diffusion layers in the opening, and a step of forming a lower electrode so as to cover the surface of the lower electrode. A seventh step of forming a third insulating film made of a dielectric, and the first step of filling the void in the opening.
After forming a second conductive film on the first insulating film, the second conductive film is processed to cover the lower electrode via the third insulating film and extend on the first insulating film. An eighth step of forming an existing upper electrode.

【0026】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一態
様例においては、前記第5の工程において、前記第2の
絶縁膜の一部が露出するまで化学機械研磨法により前記
第1の導電膜を研磨除去する。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, in the fifth step, the first conductive film is formed by a chemical mechanical polishing method until a part of the second insulating film is exposed. Is removed by polishing.

【0027】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一態
様例においては、前記第1の導電膜は、タングステン、
窒化タングステン、白金、窒化チタン、窒化モリブデ
ン、炭化タングステン及び酸化ルテニウムから選ばれた
1種を材料として形成されたものである。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, the first conductive film is made of tungsten,
It is formed using one material selected from tungsten nitride, platinum, titanium nitride, molybdenum nitride, tungsten carbide, and ruthenium oxide.

【0028】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一態
様例においては、前記容量絶縁膜は、強誘電体材料を含
む膜である。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, the capacitor insulating film is a film containing a ferroelectric material.

【0029】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一態
様例においては、前記第3の絶縁膜は、Ta25 、B
1-x Srx TiO3 、PZT、及びSrBi2 Ta2
9とSrBi2 Nb2 9 とを含む超格子(いわゆる
Y−1)のうちから選ばれた1種を材料として形成され
たものである。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, the third insulating film is made of Ta 2 O 5 , B
a 1-x Sr x TiO 3 , PZT, and SrBi 2 Ta 2
It is formed using one material selected from a superlattice (so-called Y-1) containing O 9 and SrBi 2 Nb 2 O 9 .

【0030】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一態
様例においては、前記第2の導電膜は、タングステン及
び多結晶シリコンのうちから選ばれた1種を材料として
形成されたものである。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, the second conductive film is formed using one material selected from tungsten and polycrystalline silicon.

【0031】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一態
様例においては、前記第2の工程の後、前記第3の工程
の前に、前記開孔の内壁に前記第1の絶縁膜と材質の異
なる第4の絶縁膜を形成する第9の工程を更に有し、前
記第3の工程において、前記第4の絶縁膜を介して前記
第2の絶縁膜を形成し、前記第6の工程において、前記
第4の絶縁膜と共に前記第2の絶縁膜を除去する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, after the second step and before the third step, the first insulating film and the material are formed on the inner wall of the opening. A ninth step of forming a fourth insulating film different from the first step, wherein, in the third step, the second insulating film is formed via the fourth insulating film; In the method, the second insulating film is removed together with the fourth insulating film.

【0032】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一態
様例は、前記第3の工程の後、前記第4の工程の前に、
前記開孔内で少なくとも前記半導体基板の表面を覆うよ
うに導電性の第1の下地膜を形成する第10の工程と、
前記第6の工程の後、前記第7の工程の前に、前記空隙
の内面を覆うように導電性の第2の下地膜を形成する第
11の工程と、前記第7の工程の後、前記第8の工程の
前に、前記第3の絶縁膜を覆うように導電性の第3の下
地膜を形成する第12の工程とを更に有する。
In one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, after the third step and before the fourth step,
A tenth step of forming a conductive first base film so as to cover at least a surface of the semiconductor substrate in the opening;
After the sixth step, before the seventh step, an eleventh step of forming a conductive second base film so as to cover the inner surface of the gap, and after the seventh step, And a twelfth step of forming a conductive third base film so as to cover the third insulating film before the eighth step.

【0033】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一態
様例においては、前記第2の工程の後、前記第3の工程
の前に、前記開孔の内壁に前記第1の絶縁膜と材質の異
なる第4の絶縁膜を形成する第9の工程を更に有し、前
記第3の工程において、前記第4の絶縁膜を介して前記
第2の絶縁膜を形成し、前記第6の工程において、前記
第4の絶縁膜のみを前記開孔の内壁のみに残す。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, after the second step and before the third step, the first insulating film and the material are formed on the inner wall of the opening. A ninth step of forming a fourth insulating film different from the first step, wherein, in the third step, the second insulating film is formed via the fourth insulating film; In the above, only the fourth insulating film is left only on the inner wall of the opening.

【0034】本発明の半導体記憶装置の製造方法の一態
様例は、前記第3の工程の後、前記第4の工程の前に、
前記開孔内で少なくとも前記半導体基板の表面を覆うよ
うに導電性の第1の下地膜を形成する第13の工程と、
前記第7の工程の後、前記第8の工程の前に、前記第3
の絶縁膜を覆うように導電性の第2の下地膜を形成する
第14の工程とを更に有する。
One embodiment of the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention is as follows: after the third step and before the fourth step,
A thirteenth step of forming a conductive first base film so as to cover at least a surface of the semiconductor substrate in the opening;
After the seventh step and before the eighth step, the third
And a fourteenth step of forming a conductive second base film so as to cover the insulating film.

【0035】[0035]

【作用】本発明の半導体記憶装置においては、層間絶縁
膜に形成された開孔内に下部電極(第1の導電膜)が立
設され、この下部電極を覆うように高誘電体の容量絶縁
膜が形成されている。通常、メモリセル部の周辺回路部
との段差は主に下部電極の高さに律則されるが、本発明
では下部電極が開孔内に収められており、開孔の上方に
は存しないため、十分な段差低減が図られる。更に、キ
ャパシタの容量は容量絶縁膜を介した下部電極と上部電
極(第2の導電膜)の対向面積、即ち下部電極の表面積
に依存しており、当該下部電極は開孔内に存するために
その表面積は比較的小さいが、容量絶縁膜が例えばTa
25 やBaSrTiO3 、PZT、SrBi2 Ta2
9 とSrBi2 Nb2 9 とを含む超格子(いわゆる
Y−1)の如き高誘電体からなるため、十分な容量が得
られる。
In the semiconductor memory device according to the present invention, a lower electrode (first conductive film) is provided upright in an opening formed in an interlayer insulating film, and a high-dielectric-capacitance insulating material is provided so as to cover the lower electrode. A film is formed. Usually, the step of the memory cell portion from the peripheral circuit portion is mainly governed by the height of the lower electrode. However, in the present invention, the lower electrode is housed in the opening and does not exist above the opening. Therefore, a sufficient reduction in the level difference is achieved. Further, the capacitance of the capacitor depends on the area of the lower electrode and the upper electrode (second conductive film) facing each other via the capacitive insulating film, that is, the surface area of the lower electrode. Although its surface area is relatively small, the capacitance insulating film is made of, for example, Ta.
2 O 5 , BaSrTiO 3 , PZT, SrBi 2 Ta 2
Since it is made of a high dielectric substance such as a superlattice (so-called Y-1) containing O 9 and SrBi 2 Nb 2 O 9 , a sufficient capacitance can be obtained.

【0036】即ち、本発明の半導体記憶装置において
は、メモリセル部の周辺回路部との段差をほぼ限界まで
大幅に低減しつつも、キャパシタの十分な容量を確保す
ることが可能となる。
That is, in the semiconductor memory device of the present invention, it is possible to secure a sufficient capacitance of the capacitor while greatly reducing the level difference between the memory cell portion and the peripheral circuit portion almost to the limit.

【0037】本発明の半導体記憶装置の製造方法におい
ては、層間絶縁膜となる第1の絶縁膜に形成された開孔
内に下部電極となる第1の導電膜が立設するように形成
し、この下部電極を覆うように高誘電体の容量絶縁膜を
形成する。ここで、下部電極を開孔内に立設形成する際
には、第1の絶縁膜上の第1の導電膜をエッチング等に
より除去し、開孔内のみに第1の導電膜からなる下部電
極を所定形状に自己整合的に形成するため、パターニン
グ工程が省略されることになる。
In the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, a first conductive film serving as a lower electrode is formed so as to stand in an opening formed in a first insulating film serving as an interlayer insulating film. Then, a high-dielectric capacitance insulating film is formed so as to cover the lower electrode. Here, when the lower electrode is formed upright in the opening, the first conductive film on the first insulating film is removed by etching or the like, and the lower electrode made of the first conductive film is formed only in the opening. Since the electrodes are formed in a predetermined shape in a self-aligned manner, the patterning step is omitted.

【0038】また、本発明では下部電極を開孔内に収
め、開孔の上方には形成しないため、十分な段差低減が
図られる。更に、キャパシタの容量は容量絶縁膜となる
第3の絶縁膜を介した下部電極と第2の導電膜からなる
上部電極の対向面積、即ち下部電極の表面積に依存して
おり、当該下部電極は開孔内に存するためにその表面積
は比較的小さいが、第3の絶縁膜が例えばTa25
Ba1-x Srx TiO3、PZT、SrBi2 Ta2
9 とSrBi2 Nb2 9 とを含む超格子(いわゆるY
−1)の如き高誘電体からなるため、十分な容量が得ら
れる。
Further, in the present invention, since the lower electrode is accommodated in the opening and is not formed above the opening, a sufficient step reduction can be achieved. Further, the capacitance of the capacitor depends on the area of the lower electrode facing the upper electrode made of the second conductive film, ie, the surface area of the lower electrode via the third insulating film serving as a capacitive insulating film. The third insulating film is made of, for example, Ta 2 O 5 , Ba 1-x Sr x TiO 3 , PZT, or SrBi 2 Ta 2 O, although its surface area is relatively small because it exists in the opening.
9 and SrBi 2 Nb 2 O 9 (so-called Y
Since it is made of a high dielectric substance as in -1), a sufficient capacitance can be obtained.

【0039】即ち、本発明においては、煩雑なパターニ
ング工程を省いて工程短縮化が図られるのみならず、メ
モリセル部の周辺回路部との段差をほぼ限界まで大幅に
低減しつつも、十分な容量が確保されたキャパシタを有
する半導体記憶装置を製造方法することが可能となる。
That is, in the present invention, not only the complicated patterning step is omitted but the process is shortened, but also the level difference between the memory cell section and the peripheral circuit section is substantially reduced to the limit, It becomes possible to manufacture a semiconductor memory device having a capacitor whose capacity is ensured.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体記憶装
置及びその製造方法の具体的な実施形態について、図面
を参照しながら詳細に説明する。この実施形態において
は、半導体記憶装置としてアクセストランジスタ及びメ
モリキャパシタを有し、このメモリキャパシタが実質的
にビット線の上層に形成される所謂COB(Capacitor
Over Bitline)構造のDRAMを例示し、その構成を製
造方法とともに説明する。図1〜図7は、この実施形態
のDRAMの製造方法を工程順に示す概略断面図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a so-called COB (Capacitor) in which an access transistor and a memory capacitor are provided as a semiconductor memory device, and the memory capacitor is formed substantially above a bit line.
An example of a DRAM having an Over Bitline structure will be described, and the configuration thereof will be described together with a manufacturing method. 1 to 7 are schematic sectional views showing a method for manufacturing a DRAM of this embodiment in the order of steps.

【0041】先ず、図1(a)に示すように、例えばp
型のシリコン半導体基板1の上に、素子分離構造として
所謂LOCOS法によりフィールド酸化膜3を形成して
素子形成領域2を画定する。なお、このフィールド酸化
膜3の代わりに、フィールドシールド素子分離法によ
り、絶縁膜内に導電膜が埋設されてなり、この導電膜に
より直下のシリコン半導体基板の部位を所定電位に固定
して素子分離を行うフィールドシールド素子分離構造を
形成してもよい。また、シリコン半導体基板1にトレン
チ溝を穿ち、絶縁体を埋め込んだシャロウ・トレンチ型
素子分離構造を形成することも可能である。
First, as shown in FIG.
A field oxide film 3 is formed as a device isolation structure on a silicon semiconductor substrate 1 of a mold by a so-called LOCOS method to define a device formation region 2. Instead of the field oxide film 3, a conductive film is buried in the insulating film by a field shield element isolation method, and a portion of the silicon semiconductor substrate immediately below is fixed at a predetermined potential by the conductive film to perform element isolation. May be formed. Further, it is possible to form a shallow trench type element isolation structure in which a trench is formed in the silicon semiconductor substrate 1 and an insulator is buried.

【0042】次いで、フィールド酸化膜3により互いに
分離されて相対的に画定された素子形成領域2のシリコ
ン半導体基板1の表面に熱酸化を施してシリコン酸化膜
を形成し、続いてCVD法により不純物がドープされた
多結晶シリコン膜を、更にこの多結晶シリコン膜上にシ
リコン酸化膜を順次堆積形成する。
Next, the surface of the silicon semiconductor substrate 1 in the element formation region 2 which is separated and relatively defined by the field oxide film 3 is subjected to thermal oxidation to form a silicon oxide film. Is formed, and a silicon oxide film is sequentially formed on the polycrystalline silicon film.

【0043】次いで、シリコン酸化膜、多結晶シリコン
膜及びシリコン酸化膜をフォトリソグラフィー及びそれ
に続くドライエッチングによりパターニングして、素子
形成領域2にシリコン酸化膜、多結晶シリコン膜及びシ
リコン酸化膜を電極形状に残してゲート酸化膜4、ゲー
ト電極5及びそのキャップ絶縁膜10を形成する。
Next, the silicon oxide film, the polycrystalline silicon film and the silicon oxide film are patterned by photolithography and subsequent dry etching, and the silicon oxide film, the polycrystalline silicon film and the silicon oxide film To form a gate oxide film 4, a gate electrode 5, and a cap insulating film 10 thereof.

【0044】次いで、パターニングに用いたフォトレジ
ストを灰化処理して除去した後、キャップ絶縁膜10上
を含む全面にCVD法によりシリコン酸化膜を堆積形成
し、このシリコン酸化膜の全面を異方性エッチングし
て、ゲート酸化膜4、ゲート電極5及びキャップ絶縁膜
10の側面にのみシリコン酸化膜を残してサイドウォー
ル6を形成する。
Next, after the photoresist used for patterning is removed by incineration, a silicon oxide film is deposited and formed on the entire surface including the cap insulating film 10 by CVD, and the entire surface of the silicon oxide film is anisotropically formed. Etching is performed to form sidewalls 6 while leaving the silicon oxide film only on the side surfaces of the gate oxide film 4, the gate electrode 5, and the cap insulating film 10.

【0045】次いで、キャップ絶縁膜10及びサイドウ
ォール6をマスクとして、ゲート電極5の両側のシリコ
ン半導体基板1の表面領域に、加速エネルギーが30〜
150keV程度、ドーズ量が1×1014〜1×1015
/cm2 程度の条件でイオン注入により不純物を導入
し、ソース/ドレインとなる一対の不純物拡散層7を形
成し、ゲート電極5及び一対の不純物拡散層7を有する
アクセストランジスタを完成させる。
Then, using the cap insulating film 10 and the side walls 6 as masks, the acceleration energy of 30 to
150 keV, dose amount is 1 × 10 14 to 1 × 10 15
An impurity is introduced by ion implantation under the condition of about / cm 2 to form a pair of impurity diffusion layers 7 serving as a source / drain, and an access transistor having the gate electrode 5 and the pair of impurity diffusion layers 7 is completed.

【0046】次いで、図1(b)に示すように、フィー
ルド酸化膜3を含むシリコン半導体基板1の全面にCV
D法によりホウ燐酸珪酸塩ガラス(BPSG)等を堆積
形成し、層間絶縁膜8を形成する。
Then, as shown in FIG. 1B, CV is applied to the entire surface of the silicon semiconductor substrate 1 including the field oxide film 3.
Borophosphate silicate glass (BPSG) or the like is deposited and formed by the method D to form the interlayer insulating film 8.

【0047】次いで、層間絶縁膜8に一方の不純物拡散
層7(ドレインとなる)と導通するビット線(不図示)
をパターン形成し、この層間絶縁膜8(及びビット線)
上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜11をCVD法
により膜厚50nm程度に堆積形成する。続いて、層間
絶縁膜11及び層間絶縁膜8をフォトリソグラフィー及
びそれに続くドライエッチングによりパターニングし
て、アクセストランジスタの他方の不純物拡散層7(ソ
ースとなる)の表面の一部を露出させるストレージコン
タクト12を形成する。このストレージコンタクト12
は、深さ0.5μm〜1.0μm程度に形成されること
になる。
Next, a bit line (not shown) electrically connected to one of the impurity diffusion layers 7 (to be a drain) in the interlayer insulating film 8.
Is patterned to form an interlayer insulating film 8 (and bit lines).
An interlayer insulating film 11 made of a silicon oxide film is deposited thereon by CVD to a thickness of about 50 nm. Subsequently, the interlayer insulating film 11 and the interlayer insulating film 8 are patterned by photolithography and subsequent dry etching to expose a part of the surface of the other impurity diffusion layer 7 (to be a source) of the access transistor. To form This storage contact 12
Is formed to a depth of about 0.5 μm to 1.0 μm.

【0048】次いで、図1(c)に示すように、ストレ
ージコンタクト12の内壁面を含む層間絶縁膜11上に
CVD法により膜厚10nm程度のシリコン窒化膜13
及び膜厚20nm〜50nm程度のシリコン酸化膜14
を順次形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, a silicon nitride film 13 having a thickness of about 10 nm is formed on the interlayer insulating film 11 including the inner wall surface of the storage contact 12 by the CVD method.
And a silicon oxide film 14 having a thickness of about 20 nm to 50 nm.
Are sequentially formed.

【0049】次いで、図2に示すように、ストレージコ
ンタクト12内以外の層間絶縁膜8の表面が露出するま
で、シリコン酸化膜14及びシリコン酸化膜13を異方
性ドライエッチングし、不純物拡散層7(ソースとな
る)の表面の一部を再び露出させるとともに、ストレー
ジコンタクト12の側壁面のみにシリコン窒化膜13及
びシリコン酸化膜14を残して、これら両者からなるサ
イドウォール15を形成する。なお、シリコン酸化膜1
4の代わりにBPSG膜を形成し、同様の工程を経てB
PSG膜からなるサイドウォールを形成してもよい。後
述するように、サイドウォール15を除去することを考
慮すれば、BPSG膜から当該サイドウォールを形成し
た方がよい場合もある。
Next, as shown in FIG. 2, the silicon oxide film 14 and the silicon oxide film 13 are subjected to anisotropic dry etching until the surface of the interlayer insulating film 8 other than the inside of the storage contact 12 is exposed. A portion of the surface of the (source) is again exposed, and a sidewall 15 composed of both is formed while leaving the silicon nitride film 13 and the silicon oxide film 14 only on the side wall surface of the storage contact 12. The silicon oxide film 1
4 and a BPSG film is formed.
A sidewall made of a PSG film may be formed. As will be described later, in consideration of removing the sidewall 15, it may be better to form the sidewall from the BPSG film.

【0050】次いで、図3に示すように、スパッタ法又
はCVD法により、ストレージコンタクト12内のサイ
ドウォール15の表面を含む全面に窒化チタン(Ti
N)/チタン(Ti)の2層構造膜21(図示の例では
便宜上1層として記載)を膜厚50〜100nm程度に
形成する。続いて、CVD法により、2層構造膜21を
介してストレージコンタクト12を埋め込むようにタン
グステン膜16を膜厚500nm程度に形成する。ここ
で、タングステン膜16の代わりに、白金や酸化ルテニ
ウム、TiN等を材料して導電膜を成膜しても好適であ
る。
Next, as shown in FIG. 3, titanium nitride (Ti) is formed on the entire surface including the surface of the sidewall 15 in the storage contact 12 by sputtering or CVD.
An N) / titanium (Ti) two-layer structure film 21 (shown as a single layer for convenience in the illustrated example) is formed to a thickness of about 50 to 100 nm. Subsequently, a tungsten film 16 is formed to a thickness of about 500 nm by a CVD method so as to bury the storage contact 12 via the two-layer structure film 21. Here, instead of the tungsten film 16, it is preferable to form a conductive film using platinum, ruthenium oxide, TiN, or the like.

【0051】次いで、図4に示すように、サイドウォー
ル15の一部が露出するまでタングステン膜16を化学
機械研磨法(CMP法)により研磨し、ストレージコン
タクト12内のみにタングステン膜16を残す。このと
き、ストレージコンタクト12内でソースとなる不純物
拡散層7と接続されたメモリキャパシタの下部電極であ
るストレージノード電極17が、パターニングを用いる
ことなく自己整合的に形成されることになる。
Next, as shown in FIG. 4, the tungsten film 16 is polished by a chemical mechanical polishing method (CMP method) until a part of the side wall 15 is exposed, and the tungsten film 16 is left only in the storage contact 12. At this time, the storage node electrode 17, which is the lower electrode of the memory capacitor connected to the impurity diffusion layer 7 serving as the source in the storage contact 12, is formed in a self-aligned manner without using patterning.

【0052】続いて、図5に示すように、フッ酸を用い
た第1の洗浄、引き続く熱リン酸を用いた第2の洗浄を
行う。ここで、第1の洗浄によりサイドウォール15を
構成するシリコン酸化膜14がシリコン窒化膜13を残
してストレージコンタクト12内から除去され、続く第
2の洗浄により残存したシリコン窒化膜13が除去され
て、ストレージコンタクト12の側壁面とストレージノ
ード電極17との間に空隙12aが形成される。なお、
この方法の代わりに、フッ酸気相洗浄を行うことによ
り、シリコン酸化膜14及びシリコン窒化膜13を連続
して除去してもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 5, a first cleaning using hydrofluoric acid is performed, followed by a second cleaning using hot phosphoric acid. Here, the silicon oxide film 14 constituting the sidewall 15 is removed from the inside of the storage contact 12 by leaving the silicon nitride film 13 by the first cleaning, and the remaining silicon nitride film 13 is removed by the subsequent second cleaning. A space 12 a is formed between the side wall surface of storage contact 12 and storage node electrode 17. In addition,
Instead of this method, the silicon oxide film 14 and the silicon nitride film 13 may be continuously removed by performing hydrofluoric acid vapor phase cleaning.

【0053】次いで、図6に示すように、スパッタ法又
はCVD法により、空隙12a内の表面を含む全面にT
iN膜22を膜厚50〜100nm程度に形成する。続
いて、CVD法により、空隙12a内の表面、即ち、ス
トレージコンタクト12内でTiN膜22を介したスト
レージノード電極17の表面及びTiN膜22を介した
ストレージコンタクト12の内壁面を覆うように高誘電
体膜(強誘電体膜)、ここではTa25 膜(タンタル
オキサイド膜)を膜厚10nm〜30nm程度に堆積さ
せて容量絶縁膜18を形成する。この場合、容量絶縁膜
18としては、従来から容量絶縁膜として用いられてい
るONO膜等に比して誘電率の高い絶縁膜、例えばTa
25 膜以外にも、Ba1-x Srx TiO3 膜やPZT
(ジルコン酸チタン鉛)、SrBi2 Ta2 9 とSr
Bi2 Nb2 9 とを含む超格子(いわゆるY−1)等
を材料として成膜しても好適である。
Next, as shown in FIG. 6, the entire surface including the surface in the gap 12a is formed by sputtering or CVD.
The iN film 22 is formed to a thickness of about 50 to 100 nm. Subsequently, the CVD method is used to cover the surface in the gap 12a, that is, the surface of the storage node electrode 17 via the TiN film 22 and the inner wall surface of the storage contact 12 via the TiN film 22 in the storage contact 12. A dielectric film (ferroelectric film), here, a Ta 2 O 5 film (tantalum oxide film) is deposited to a thickness of about 10 nm to 30 nm to form the capacitor insulating film 18. In this case, as the capacitor insulating film 18, an insulating film having a higher dielectric constant than an ONO film or the like conventionally used as a capacitor insulating film, for example, Ta is used.
In addition to the 2 O 5 film, a Ba 1-x Sr x TiO 3 film or PZT
(Titanium lead zirconate), SrBi 2 Ta 2 O 9 and Sr
It is also preferable to form a film using a superlattice containing Bi 2 Nb 2 O 9 (so-called Y-1) or the like.

【0054】次いで、図7に示すように、スパッタ法又
はCVD法により、容量絶縁膜18を覆うように全面に
TiN膜23を膜厚50〜100nm程度に形成する。
続いて、CVD法により、ストレージコンタクト12内
でストレージノード電極17を容量絶縁膜18を介して
覆い、ストレージコンタクト12内の空隙12aを充填
するように、層間絶縁膜11上にタングステン膜を膜厚
200nm〜500nm程度に形成する。ここで、タン
グステン膜の代わりに、例えば多結晶シリコン膜を成膜
しても好適である。
Next, as shown in FIG. 7, a TiN film 23 is formed to a thickness of about 50 to 100 nm on the entire surface so as to cover the capacitor insulating film 18 by a sputtering method or a CVD method.
Then, a tungsten film is formed on the interlayer insulating film 11 by CVD so as to cover the storage node electrode 17 in the storage contact 12 via the capacitor insulating film 18 and fill the void 12a in the storage contact 12. It is formed to have a thickness of about 200 nm to 500 nm. Here, for example, a polycrystalline silicon film is preferably formed instead of the tungsten film.

【0055】次いで、タングステン膜にフォトリソグラ
フィー及びそれに続くドライエッチングを施して、メモ
リキャパシタの上部電極である所定形状のセルプレート
電極19を形成して、ストレージノード電極17、容量
絶縁膜18及びセルプレート電極19を有し、ストレー
ジノード電極17とセルプレート電極19がストレージ
コンタクト12内で容量結合するように構成されるメモ
リキャパシタを完成させる。
Next, photolithography and subsequent dry etching are performed on the tungsten film to form a cell plate electrode 19 having a predetermined shape, which is the upper electrode of the memory capacitor. The storage node electrode 17, the capacitor insulating film 18, and the cell plate electrode A memory capacitor having an electrode 19 and configured so that the storage node electrode 17 and the cell plate electrode 19 are capacitively coupled in the storage contact 12 is completed.

【0056】しかる後、図示は省略したが、更なる層間
絶縁膜の形成、コンタクト孔の形成やそれに続く配線層
の形成、メモリセル部の周辺回路部の形成(この周辺回
路部はメモリセル部とともに順次形成される場合が多
い。)等の諸工程を経て、DRAMを完成させる。
Thereafter, although not shown, further formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole and subsequent formation of a wiring layer, and formation of a peripheral circuit portion of a memory cell portion (this peripheral circuit portion is a memory cell portion And the like are often formed sequentially.), Etc., to complete the DRAM.

【0057】上述のように、本発明の実施形態によれ
ば、層間絶縁膜8及び平坦化層11に形成されたストレ
ージコンタクト12内にストレージノード電極17が立
設するように形成し、このストレージノード電極17を
覆うように高誘電体の容量絶縁膜18を形成する。ここ
で、ストレージノード電極17をストレージコンタクト
12内に立設形成する際には、平坦化層11上のタング
ステン膜16をエッチング等により除去し、ストレージ
コンタクト12内のみにストレージノード電極17を所
定形状に自己整合的に形成するため、パターニング工程
が省略されることになる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the storage node electrode 17 is formed so as to stand in the storage contact 12 formed on the interlayer insulating film 8 and the planarization layer 11. A high-dielectric capacity insulating film 18 is formed so as to cover the node electrode 17. Here, when the storage node electrode 17 is formed upright in the storage contact 12, the tungsten film 16 on the planarization layer 11 is removed by etching or the like, and the storage node electrode 17 is formed only in the storage contact 12 in a predetermined shape. In this case, the patterning step is omitted.

【0058】また、本実施形態のDRAMによれば、層
間絶縁膜8及び平坦化層11に形成されたストレージコ
ンタクト12内にストレージノード電極17が立設さ
れ、このストレージノード電極17を覆うように高誘電
体の容量絶縁膜18が形成されている。通常、メモリセ
ル部の周辺回路部との段差は主にストレージノード電極
の高さに律則されるが、この実施形態ではストレージノ
ード電極17がストレージコンタクト12内に収められ
ており、ストレージコンタクト12の上方にはストレー
ジノード電極が存しないため、前記段差はストレージノ
ード電極17とセルプレート電極19とを加えた膜厚分
である50nm程度となる。従来の前記段差が1μm程
度であることを考慮するに、本実施形態によれば十分な
段差低減が得られることになる。更に、メモリキャパシ
タの容量は容量絶縁膜を介したストレージノード電極と
セルプレート電極の対向面積、即ちストレージノード電
極の表面積に依存しており、本実施形態ではストレージ
ノード電極17はストレージコンタクト12内に存する
ためにその表面積は比較的小さいが、容量絶縁膜18が
Ta25 やBa1-x Srx TiO3 、PZT、SrB
2 Ta2 9 とSrBi2 Nb2 9 とを含む超格子
(いわゆるY−1)の如き高誘電体からなるため、十分
な容量が得られる。
According to the DRAM of this embodiment, the storage node electrode 17 is provided upright in the storage contact 12 formed on the interlayer insulating film 8 and the planarization layer 11 so as to cover the storage node electrode 17. A high dielectric capacity insulating film 18 is formed. Normally, the level difference between the memory cell portion and the peripheral circuit portion is mainly governed by the height of the storage node electrode. In this embodiment, the storage node electrode 17 is accommodated in the storage contact 12, and the storage contact 12 Since the storage node electrode does not exist above the gate electrode, the step is about 50 nm, which is the thickness of the storage node electrode 17 plus the cell plate electrode 19. In consideration of the fact that the conventional step is about 1 μm, a sufficient reduction in the step can be obtained according to the present embodiment. Furthermore, the capacitance of the memory capacitor depends on the area of the storage node electrode and the cell plate electrode facing each other via the capacitance insulating film, that is, the surface area of the storage node electrode. In this embodiment, the storage node electrode 17 is located inside the storage contact 12. The capacitance insulating film 18 is made of Ta 2 O 5 , Ba 1-x Sr x TiO 3 , PZT or SrB.
Since consisting i 2 Ta 2 O 9 and SrBi 2 Nb 2 O 9 and such high dielectric superlattice comprising (a so-called Y-1), sufficient capacity is obtained.

【0059】即ち、本実施形態においては、煩雑なパタ
ーニング工程を省いて工程短縮化が図られるのみなら
ず、メモリセル部の周辺回路部との段差をほぼ限界まで
大幅に低減しつつも、メモリキャパシタの十分な容量を
確保することが可能となる。
That is, in the present embodiment, not only a complicated patterning step can be omitted to shorten the process, but also the memory cell portion and the peripheral circuit portion can be greatly reduced in level to almost the limit, and It is possible to secure a sufficient capacity of the capacitor.

【0060】このDRAMによれば、更なる微細化及び
高集積化が実行されても、メモリキャパシタを小さく且
つ高さを低く抑えて段差の発生を抑止しつつ、十分なメ
モリセル容量を確保して高い信頼性を実現することが可
能となる。
According to this DRAM, even if further miniaturization and higher integration are performed, a sufficient memory cell capacity is secured while suppressing the occurrence of steps by reducing the size and height of the memory capacitor. And high reliability can be realized.

【0061】(変形例)ここで、本実施形態の変形例に
ついて説明する。この変形例では、本実施形態とほぼ同
様にDRAMを製造するが、数工程に若干相違がある点
で異なる。なお、本実施形態のDRAMと同一の構成部
材等については同符号を記して説明を省略する。
(Modification) Here, a modification of the present embodiment will be described. In this modification, a DRAM is manufactured almost in the same manner as in the present embodiment, but differs in that there are some differences in several steps. Note that the same components as those of the DRAM of the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0062】先ず、本実施形態の場合と同様に、図1〜
図4の各工程を経て、ストレージコンタクト12内のみ
にタングステン膜16をし、ストレージコンタクト12
内でソースとなる不純物拡散層7と接続されたメモリキ
ャパシタの下部電極であるストレージノード電極17を
パターニングを用いることなく自己整合的に形成する。
First, as in the case of this embodiment, FIGS.
After each step of FIG. 4, the tungsten film 16 is formed only in the storage contact 12,
A storage node electrode 17, which is a lower electrode of a memory capacitor connected to the impurity diffusion layer 7 serving as a source therein, is formed in a self-aligned manner without using patterning.

【0063】続いて、図8に示すように、フッ酸を用い
た洗浄を行い、サイドウォール15を構成するシリコン
酸化膜14をシリコン窒化膜13のみを残してストレー
ジコンタクト12内から除去する。この場合、洗浄時間
を調節することで、ストレージコンタクト12内にシリ
コン窒化膜13のみを残存させる所望の結果が得られ
る。
Subsequently, as shown in FIG. 8, cleaning using hydrofluoric acid is performed to remove the silicon oxide film 14 constituting the sidewall 15 from the storage contact 12 while leaving only the silicon nitride film 13. In this case, by adjusting the cleaning time, a desired result that only the silicon nitride film 13 remains in the storage contact 12 can be obtained.

【0064】次いで、図9に示すように、CVD法によ
り、空隙12a内の表面、即ち、ストレージコンタクト
12内でストレージノード電極17の表面及びシリコン
窒化膜13を介したストレージコンタクト12の内壁面
を覆うように高誘電体膜(強誘電体膜)、ここではTa
25 膜(タンタルオキサイド膜)を膜厚10nm〜3
0nm程度に堆積させて容量絶縁膜18を形成する。B
PSG膜からなる層間絶縁膜8やシリコン酸化膜からな
る層間絶縁膜11は、Ta25 膜との密着性に劣るた
め、本実施形態では下地膜22を介してTa25 膜を
形成した。それに対して、この変形例ではストレージコ
ンタクト12の内壁面にシリコン窒化膜13が残存して
いるため、下地膜22の形成が不要となり、工程数が削
減されることになる。
Next, as shown in FIG. 9, the surface within the gap 12a, that is, the surface of the storage node electrode 17 and the inner wall surface of the storage contact 12 via the silicon nitride film 13 in the storage contact 12, are formed by the CVD method. A high dielectric film (ferroelectric film) such as Ta
2 O 5 film (tantalum oxide film) with a thickness of 10 nm to 3
The capacitor insulating film 18 is formed by being deposited to a thickness of about 0 nm. B
An interlayer insulating film 11 made of the interlayer insulating film 8 and the silicon oxide film of PSG film, it has poor adhesion to the the Ta 2 O 5 film, forming a the Ta 2 O 5 film through the base film 22 in this embodiment did. On the other hand, in this modification, since the silicon nitride film 13 remains on the inner wall surface of the storage contact 12, the formation of the base film 22 becomes unnecessary, and the number of steps is reduced.

【0065】次いで、図10に示すように、スパッタ法
により、容量絶縁膜18を覆うように全面にTiN膜2
3を膜厚50〜100nm程度に形成する。続いて、C
VD法により、ストレージコンタクト12内でストレー
ジノード電極17を容量絶縁膜18を介して覆い、スト
レージコンタクト12内の空隙12aを充填するよう
に、平坦化層11上にタングステン膜を膜厚200nm
〜500nm程度に形成する。ここで、タングステン膜
の代わりに、例えば多結晶シリコン膜を成膜しても好適
である。
Next, as shown in FIG. 10, a TiN film 2 is formed on the entire surface so as to cover the capacitance insulating film 18 by sputtering.
3 is formed to a thickness of about 50 to 100 nm. Then, C
By a VD method, a 200 nm-thick tungsten film is formed on the planarization layer 11 so as to cover the storage node electrode 17 in the storage contact 12 via the capacitor insulating film 18 and fill the void 12 a in the storage contact 12.
It is formed to about 500 nm. Here, for example, a polycrystalline silicon film is preferably formed instead of the tungsten film.

【0066】続いて、タングステン膜にフォトリソグラ
フィー及びそれに続くドライエッチングを施して、メモ
リキャパシタの上部電極である所定形状のセルプレート
電極19を形成して、ストレージノード電極17、容量
絶縁膜18及びセルプレート電極19を有し、ストレー
ジノード電極17とセルプレート電極19がストレージ
コンタクト12内で容量結合するように構成されるメモ
リキャパシタを完成させる。
Subsequently, photolithography and subsequent dry etching are performed on the tungsten film to form a cell plate electrode 19 having a predetermined shape as an upper electrode of the memory capacitor, and the storage node electrode 17, the capacitor insulating film 18, and the cell A memory capacitor having a plate electrode 19 and configured so that the storage node electrode 17 and the cell plate electrode 19 are capacitively coupled in the storage contact 12 is completed.

【0067】しかる後、図示は省略したが、更なる層間
絶縁膜の形成、コンタクト孔の形成やそれに続く配線層
の形成、メモリセル部の周辺回路部の形成(この周辺回
路部はメモリセル部とともに順次形成される場合が多
い。)等の諸工程を経て、DRAMを完成させる。
Thereafter, although not shown, further formation of an interlayer insulating film, formation of a contact hole and subsequent formation of a wiring layer, formation of a peripheral circuit portion of a memory cell portion (this peripheral circuit portion is a memory cell portion And the like are often formed sequentially.), Etc., to complete the DRAM.

【0068】この変形例によれば、本実施形態の場合と
同様に、層間絶縁膜8及び平坦化層11に形成されたス
トレージコンタクト12内にストレージノード電極17
が立設するように形成し、このストレージノード電極1
7を覆うように高誘電体の容量絶縁膜18を形成する。
ここで、ストレージノード電極17をストレージコンタ
クト12内に立設形成する際には、平坦化層11上のタ
ングステン膜16をエッチング等により除去し、ストレ
ージコンタクト12内のみにストレージノード電極17
を所定形状に自己整合的に形成するため、パターニング
工程が省略されることになる。
According to this modification, the storage node electrode 17 is formed in the storage contact 12 formed on the interlayer insulating film 8 and the planarization layer 11 as in the case of the present embodiment.
Are formed so as to stand, and the storage node electrode 1 is formed.
The capacitor insulating film 18 of a high dielectric is formed so as to cover.
Here, when the storage node electrode 17 is formed upright in the storage contact 12, the tungsten film 16 on the planarization layer 11 is removed by etching or the like, and the storage node electrode 17 is formed only in the storage contact 12.
Is formed in a predetermined shape in a self-aligned manner, so that the patterning step is omitted.

【0069】また、変形例のDRAMによれば、層間絶
縁膜8及び平坦化層11に形成されたストレージコンタ
クト12内にストレージノード電極17が立設され、こ
のストレージノード電極17を覆うように高誘電体の容
量絶縁膜18が形成されている。通常、メモリセル部の
周辺回路部との段差は主にストレージノード電極の高さ
に律則されるが、この実施形態ではストレージノード電
極17がストレージコンタクト12内に収められてお
り、ストレージコンタクト12の上方にはストレージノ
ード電極が存しないため、前記段差はストレージノード
電極17とセルプレート電極19とを加えた膜厚分であ
る500nm程度となる。従来の前記段差が1μm程度
であることを考慮するに、本実施形態によれば十分な段
差低減が得られることになる。更に、メモリキャパシタ
の容量は容量絶縁膜を介したストレージノード電極とセ
ルプレート電極の対向面積、即ちストレージノード電極
の表面積に依存しており、本実施形態ではストレージノ
ード電極17はストレージコンタクト12内に存するた
めにその表面積は比較的小さいが、容量絶縁膜18がT
25 やBa1-x Srx TiO3 、PZT、SrBi
2 Ta2 9 とSrBi2 Nb2 9 とを含む超格子
(いわゆるY−1)の如き高誘電体からなるため、十分
な容量が得られる。
According to the DRAM of the modified example, the storage node electrode 17 is provided upright in the storage contact 12 formed on the interlayer insulating film 8 and the planarization layer 11, and the storage node electrode 17 is formed so as to cover the storage node electrode 17. A dielectric capacitance insulating film 18 is formed. Normally, the level difference between the memory cell portion and the peripheral circuit portion is mainly governed by the height of the storage node electrode. In this embodiment, the storage node electrode 17 is accommodated in the storage contact 12, and the storage contact 12 Since the storage node electrode does not exist above the gate electrode, the level difference is about 500 nm, which is the film thickness of the sum of the storage node electrode 17 and the cell plate electrode 19. In consideration of the fact that the conventional step is about 1 μm, a sufficient reduction in the step can be obtained according to the present embodiment. Furthermore, the capacitance of the memory capacitor depends on the area of the storage node electrode and the cell plate electrode facing each other via the capacitance insulating film, that is, the surface area of the storage node electrode. In this embodiment, the storage node electrode 17 is located inside the storage contact 12. Although the surface area is relatively small because of the existence of
a 2 O 5 , Ba 1-x Sr x TiO 3 , PZT, SrBi
Since consisting such high dielectric superlattices (so-called Y-1) containing a 2 Ta 2 O 9 and SrBi 2 Nb 2 O 9, sufficient capacity is obtained.

【0070】即ち、変形例においては、煩雑なパターニ
ング工程を省いて工程短縮化が図られるのみならず、メ
モリセル部の周辺回路部との段差をほぼ限界まで大幅に
低減しつつも、メモリキャパシタの十分な容量を確保す
ることが可能となる。
That is, in the modification, not only the complicated patterning step can be omitted to shorten the process, but also the step of the memory cell portion from the peripheral circuit portion can be substantially reduced to the limit, while the memory capacitor portion can be reduced. Sufficient capacity can be secured.

【0071】このDRAMによれば、更なる微細化及び
高集積化が実行されても、メモリキャパシタを小さく且
つ高さを低く抑えて段差の発生を抑止しつつ、十分なメ
モリセル容量を確保して高い信頼性を実現することが可
能となる。
According to this DRAM, even if further miniaturization and higher integration are performed, a sufficient memory cell capacity is secured while suppressing the occurrence of steps by reducing the size and height of the memory capacitor. And high reliability can be realized.

【0072】なお、この実施形態やその変形例では、C
OB構造のDRAMについて説明したが、本発明はこれ
に限定されることなく、例えばメモリキャパシタが実質
的にビット線の下層に形成されている所謂CUB(Capa
citor Under Bitline )構造のDRAMにも適用可能で
ある。
In this embodiment and its modifications, C
Although the DRAM having the OB structure has been described, the present invention is not limited to this. For example, a so-called CUB (Capa) in which a memory capacitor is formed substantially below a bit line.
It is also applicable to DRAMs having a citor under bitline) structure.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明によれば、近時の要求である半導
体素子の更なる微細化及び高集積化に応えて、キャパシ
タを小さく且つ高さを低く抑えて段差の発生を抑止しつ
つも、十分な蓄積容量を確保して高い信頼性を実現する
ことが可能となる。
According to the present invention, in response to recent demands for further miniaturization and higher integration of semiconductor devices, the size of the capacitor is reduced and the height is reduced to suppress the occurrence of steps. In addition, it is possible to secure a sufficient storage capacity and realize high reliability.

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

【図1】本発明の実施形態におけるDRAMの製造方法
を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a method of manufacturing a DRAM according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】図1に引き続き、本発明の実施形態におけるD
RAMの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 2 is a continuation of FIG. 1 showing D in an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a RAM in the order of steps.

【図3】図2に引き続き、本発明の実施形態におけるD
RAMの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 3 is a continuation of FIG. 2 showing D in the embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a RAM in the order of steps.

【図4】図3に引き続き、本発明の実施形態におけるD
RAMの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 4 is a continuation of FIG. 3 showing D in the embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a RAM in the order of steps.

【図5】図4に引き続き、本発明の実施形態におけるD
RAMの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 5 is a continuation of FIG. 4 showing D in the embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a RAM in the order of steps.

【図6】図5に引き続き、本発明の実施形態におけるD
RAMの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 6 is a continuation of FIG. 5 showing D in the embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a RAM in the order of steps.

【図7】図6に引き続き、本発明の実施形態におけるD
RAMの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
FIG. 7 is a continuation of FIG. 6 showing D in the embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a RAM in the order of steps.

【図8】本発明の実施形態におけるDRAMの製造方法
の変形例の主要工程を示す概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing main steps of a modification of the DRAM manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図9】図8に引き続き、本発明の実施形態におけるD
RAMの製造方法の変形例の主要工程を示す概略断面図
である。
FIG. 9 is a continuation of FIG. 8 showing D in the embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing main steps of a modification of the method of manufacturing a RAM.

【図10】図9に引き続き、本発明の実施形態における
DRAMの製造方法の変形例の主要工程を示す概略断面
図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a main step of a modification of the method of manufacturing the DRAM according to the embodiment of the present invention, following FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン半導体基板 2 素子形成領域 3 フィールド酸化膜 4 ゲート酸化膜 5 ゲート電極 6,15 サイドウォール 7 不純物拡散層 8 層間絶縁膜 11 平坦化膜 12 ストレージコンタクト 13 シリコン窒化膜 14 シリコン酸化膜 16 タングステン膜 17 ストレージノード電極 18 容量絶縁膜 19 セルプレート電極 21 TiN/Tiの2層構造膜 22,23 TiN膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon semiconductor substrate 2 Element formation area 3 Field oxide film 4 Gate oxide film 5 Gate electrode 6, 15 Side wall 7 Impurity diffusion layer 8 Interlayer insulating film 11 Flattening film 12 Storage contact 13 Silicon nitride film 14 Silicon oxide film 16 Tungsten film Reference Signs List 17 storage node electrode 18 capacitance insulating film 19 cell plate electrode 21 two-layer structure film of TiN / Ti 22, 23 TiN film

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゲート及び一対の不純物拡散層を有する
アクセストランジスタと、下部電極と上部電極とが容量
絶縁膜を介して対向して容量結合するメモリキャパシタ
とを備えた半導体記憶装置であって、 前記下部電極は、前記アクセストランジスタを覆う層間
絶縁膜を穿って一方の前記不純物拡散層に通じる開孔内
で前記一方の前記不純物拡散層上に立設され、当該下部
電極の表面が高誘電体からなる前記容量絶縁膜に覆われ
ており、前記開孔内で前記容量絶縁膜を介して前記上部
電極と対向していることを特徴とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor memory device comprising: an access transistor having a gate and a pair of impurity diffusion layers; and a memory capacitor in which a lower electrode and an upper electrode are capacitively coupled to each other via a capacitive insulating film. The lower electrode is erected on the one impurity diffusion layer in an opening communicating with the one impurity diffusion layer by piercing an interlayer insulating film covering the access transistor, and the surface of the lower electrode is made of a high dielectric material. Wherein the semiconductor device is covered with the capacitor insulating film made of, and faces the upper electrode via the capacitor insulating film in the opening.
【請求項2】 前記上部電極は、前記開孔内で前記半導
体基板に対向していることを特徴とする請求項1に記載
の半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said upper electrode faces said semiconductor substrate within said opening.
【請求項3】 前記下部電極は、タングステン、窒化タ
ングステン、白金、窒化チタン、窒化モリブデン、炭化
タングステン及び酸化ルテニウムから選ばれた1種を材
料として形成されたものであることを特徴とする請求項
1又は2に記載の半導体記憶装置。
3. The method according to claim 1, wherein the lower electrode is made of one material selected from the group consisting of tungsten, tungsten nitride, platinum, titanium nitride, molybdenum nitride, tungsten carbide, and ruthenium oxide. 3. The semiconductor memory device according to 1 or 2.
【請求項4】 前記容量絶縁膜は、強誘電体材料を含む
膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項
に記載の半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said capacitor insulating film is a film containing a ferroelectric material.
【請求項5】 前記容量絶縁膜は、Ta25 、Ba
1-x Srx TiO3 、PZT、及びSrBi2 Ta2
9 とSrBi2 Nb2 9 とを含む超格子のうちから選
ばれた1種を材料として形成されたものであることを特
徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体記
憶装置。
5. The capacitor insulating film is formed of Ta 2 O 5 , Ba
1-x Sr x TiO 3 , PZT, and SrBi 2 Ta 2 O
9 and SrBi 2 Nb 2 O 9 and the semiconductor memory according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the one kind selected from the superlattice is one formed as a material containing apparatus.
【請求項6】 前記上部電極は、タングステン及び多結
晶シリコンのうちから選ばれた1種を材料として形成さ
れたものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれ
か1項に記載の半導体記憶装置。
6. The method according to claim 1, wherein the upper electrode is formed using one of tungsten and polycrystalline silicon as a material. Semiconductor storage device.
【請求項7】 少なくとも、前記下部電極と前記容量絶
縁膜との間に導電性の第1の下地膜が、前記上部電極と
前記容量絶縁膜との間に導電性の第2の下地膜がそれぞ
れ形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいず
れか1項に記載の半導体記憶装置。
7. At least a conductive first base film between the lower electrode and the capacitor insulating film, and a conductive second base film between the upper electrode and the capacitor insulating film. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein each of the semiconductor memory devices is formed.
【請求項8】 前記開孔の内壁において、少なくとも前
記半導体基板を直接覆う導電性の第3の下地膜が形成さ
れていることを特徴とする請求項7に記載の半導体記憶
装置。
8. The semiconductor memory device according to claim 7, wherein a conductive third base film that directly covers at least the semiconductor substrate is formed on an inner wall of the opening.
【請求項9】 前記開孔の内壁において、少なくとも前
記半導体基板を直接覆う窒化膜が形成され、当該窒化膜
の表面に前記容量絶縁膜が形成されていることを特徴と
する請求項7に記載の半導体記憶装置。
9. The semiconductor device according to claim 7, wherein a nitride film directly covering at least the semiconductor substrate is formed on an inner wall of the opening, and the capacitor insulating film is formed on a surface of the nitride film. Semiconductor storage device.
【請求項10】 少なくとも、前記下部電極と前記半導
体基板との間に導電性の第4の下地膜が形成されている
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体記憶装置。
10. The semiconductor memory device according to claim 7, wherein a conductive fourth underlayer is formed at least between said lower electrode and said semiconductor substrate.
【請求項11】 半導体領域と、 前記半導体領域上に堆積し、当該半導体領域の表面の一
部を露出させる開孔が形成された層間絶縁膜と、 前記開孔内で前記半導体領域上に立設された第1の導電
膜と、 高誘電体からなり、前記開孔内で前記第1の導電膜を覆
う容量絶縁膜と、 前記容量絶縁膜と前記開孔の側壁面との間の空隙を充填
して前記開孔内で前記容量絶縁膜を介して前記第1の導
電膜を覆い、前記第1の導電膜と容量結合するととも
に、前記層間絶縁膜上に延在する第2の導電膜とを備え
たことを特徴とする半導体記憶装置。
11. A semiconductor region, an interlayer insulating film deposited on the semiconductor region and having an opening formed to expose a part of the surface of the semiconductor region, and standing on the semiconductor region within the opening. A first conductive film provided; a capacitive insulating film made of a high-dielectric material and covering the first conductive film in the opening; and a gap between the capacitive insulating film and a side wall surface of the opening. To cover the first conductive film in the opening through the capacitive insulating film via the capacitive insulating film, and capacitively couple with the first conductive film, and extend on the interlayer insulating film. And a film.
【請求項12】 前記第1の導電膜は、タングステン、
窒化タングステン、白金、窒化チタン、窒化モリブデ
ン、炭化タングステン及び酸化ルテニウムから選ばれた
1種を材料として形成されたものであることを特徴とす
る請求項11に記載の半導体記憶装置。
12. The first conductive film is made of tungsten,
The semiconductor memory device according to claim 11, wherein the semiconductor memory device is formed using one material selected from tungsten nitride, platinum, titanium nitride, molybdenum nitride, tungsten carbide, and ruthenium oxide.
【請求項13】 前記容量絶縁膜は、強誘電体材料を含
む膜であることを特徴とする請求項11又は12に記載
の半導体記憶装置。
13. The semiconductor memory device according to claim 11, wherein said capacitor insulating film is a film containing a ferroelectric material.
【請求項14】 前記容量絶縁膜は、Ta25 、Ba
1-x Srx TiO3、PZT、及びSrBi2 Ta2
9 とSrBi2 Nb2 9 とを含む超格子のうちから選
ばれた1種を材料として形成されたものであることを特
徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の半導
体記憶装置。
14. The capacitor insulating film is made of Ta 2 O 5 , Ba
1-x Sr x TiO 3 , PZT, and SrBi 2 Ta 2 O
14. The semiconductor memory according to claim 11, wherein the semiconductor memory is formed using one material selected from a superlattice containing 9 and SrBi 2 Nb 2 O 9. apparatus.
【請求項15】 前記第2の導電膜は、タングステン及
び多結晶シリコンのうちから選ばれた1種を材料として
形成されたものであることを特徴とする請求項11〜1
4のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。
15. The semiconductor device according to claim 11, wherein the second conductive film is formed using one material selected from tungsten and polycrystalline silicon.
5. The semiconductor memory device according to any one of 4.
【請求項16】 少なくとも、前記下部電極と前記容量
絶縁膜との間に導電性の第1の下地膜が、前記上部電極
と前記容量絶縁膜との間に導電性の第2の下地膜がそれ
ぞれ形成されていることを特徴とする請求項11〜15
のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。
16. At least a conductive first base film between the lower electrode and the capacitor insulating film, and a conductive second base film between the upper electrode and the capacitor insulating film. 16. Each of them is formed.
7. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項17】 前記開孔の内壁において、少なくとも
前記半導体基板を直接覆う導電性の第3の下地膜が形成
されていることを特徴とする請求項16に記載の半導体
記憶装置。
17. The semiconductor memory device according to claim 16, wherein a conductive third base film directly covering at least the semiconductor substrate is formed on an inner wall of the opening.
【請求項18】 前記開孔の内壁において、少なくとも
前記半導体基板を直接覆う窒化膜が形成され、当該窒化
膜の表面に前記容量絶縁膜が形成されていることを特徴
とする請求項16に記載の半導体記憶装置。
18. The semiconductor device according to claim 16, wherein a nitride film directly covering at least the semiconductor substrate is formed on an inner wall of the opening, and the capacitor insulating film is formed on a surface of the nitride film. Semiconductor storage device.
【請求項19】 ゲート及び一対の不純物拡散層を有す
るアクセストランジスタと、下部電極と上部電極とが誘
電体膜を介して対向して容量結合するメモリキャパシタ
とを備えた半導体記憶装置の製造方法において、 前記アクセストランジスタを覆う第1の絶縁膜を形成す
る第1の工程と、 前記第1の絶縁膜上をパターニングして、前記アクセス
トランジスタの一方の前記不純物拡散層の表面の一部を
露出させる開孔を形成する第2の工程と、 前記開孔の内壁面のみを覆う第2の絶縁膜を形成する第
3の工程と、 前記開孔内を前記第2の絶縁膜を介して埋め込むように
前記第1の絶縁膜上に第1の導電膜を形成する第4の工
程と、 前記第1の絶縁膜上の前記第1の導電膜を前記第2の絶
縁膜が露出するように除去し、前記開孔内に前記第1の
導電膜を残す第5の工程と、 前記第2の絶縁膜を除去して前記第1の導電膜と前記開
孔の内壁面との間に空隙を形成し、前記開孔内で前記一
方の前記不純物拡散層上に立設されるように前記第1の
導電膜を残して下部電極を形成する第6の工程と、 前記下部電極の表面を覆うように、高誘電体からなる第
3の絶縁膜を形成する第7の工程と、 前記開孔内の前記空隙を埋め込むように前記第1の絶縁
膜上に第2の導電膜を形成した後、前記第2の導電膜を
加工して、前記下部電極を前記第3の絶縁膜を介して覆
うとともに前記第1の絶縁膜上で延在する上部電極を形
成する第8の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. A method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising: an access transistor having a gate and a pair of impurity diffusion layers; and a memory capacitor in which a lower electrode and an upper electrode are capacitively opposed to each other via a dielectric film. A first step of forming a first insulating film covering the access transistor; and patterning the first insulating film to expose a part of the surface of the impurity diffusion layer of one of the access transistors. A second step of forming an opening, a third step of forming a second insulating film covering only an inner wall surface of the opening, and filling the opening through the second insulating film. Forming a first conductive film on the first insulating film, and removing the first conductive film on the first insulating film so that the second insulating film is exposed. And the first hole in the opening. A fifth step of leaving a conductive film, and forming a gap between the first conductive film and the inner wall surface of the opening by removing the second insulating film; A sixth step of forming a lower electrode while leaving the first conductive film so as to be erected on the impurity diffusion layer, and a third step made of a high-dielectric material covering a surface of the lower electrode. A seventh step of forming an insulating film, and after forming a second conductive film on the first insulating film so as to fill the gap in the opening, processing the second conductive film An eighth step of forming an upper electrode extending over the first insulating film while covering the lower electrode with the third insulating film interposed therebetween. .
【請求項20】 前記第5の工程において、前記第2の
絶縁膜の一部が露出するまで化学機械研磨法により前記
第1の導電膜を研磨除去することを特徴とする請求項1
9に記載の半導体記憶装置の製造方法。
20. The method according to claim 1, wherein in the fifth step, the first conductive film is polished and removed by a chemical mechanical polishing method until a part of the second insulating film is exposed.
10. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to item 9.
【請求項21】 前記第1の導電膜は、タングステン、
窒化タングステン、白金、窒化チタン、窒化モリブデ
ン、炭化タングステン及び酸化ルテニウムから選ばれた
1種を材料として形成されたものであることを特徴とす
る請求項19又は20に記載の半導体記憶装置の製造方
法。
21. The first conductive film is made of tungsten,
21. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 19, wherein the semiconductor memory device is formed using one material selected from tungsten nitride, platinum, titanium nitride, molybdenum nitride, tungsten carbide, and ruthenium oxide. .
【請求項22】 前記容量絶縁膜は、強誘電体材料を含
む膜であることを特徴とする請求項19〜21のいずれ
か1項に記載の半導体記憶装置の製造方法。
22. The method according to claim 19, wherein the capacitive insulating film is a film containing a ferroelectric material.
【請求項23】 前記第3の絶縁膜は、Ta25 、B
1-x Srx TiO 3 、PZT、及びSrBi2 Ta2
9 とSrBi2 Nb2 9 とを含む超格子のうちから
選ばれた1種を材料として形成されたものであることを
特徴とする請求項19〜22のいずれか1項に記載の半
導体記憶装置の製造方法。
23. The third insulating film is formed of TaTwo OFive , B
a1-xSrxTiO Three , PZT, and SrBiTwoTaTwo
O9And SrBiTwoNbTwoO9From the superlattice containing
That it is formed from one selected material
23. A half as claimed in any one of claims 19 to 22, characterized in that
A method for manufacturing a conductor storage device.
【請求項24】 前記第2の導電膜は、タングステン及
び多結晶シリコンのうちから選ばれた1種を材料として
形成されたものであることを特徴とする請求項19〜2
3のいずれか1項に記載の半導体記憶装置の製造方法。
24. The method according to claim 19, wherein the second conductive film is formed by using one material selected from tungsten and polycrystalline silicon.
3. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 3.
【請求項25】 前記第2の工程の後、前記第3の工程
の前に、前記開孔の内壁に前記第1の絶縁膜と材質の異
なる第4の絶縁膜を形成する第9の工程を更に有し、 前記第3の工程において、前記第4の絶縁膜を介して前
記第2の絶縁膜を形成し、前記第6の工程において、前
記第4の絶縁膜と共に前記第2の絶縁膜を除去すること
を特徴とする請求項19〜24のいずれか1項に記載の
半導体記憶装置の製造方法。
25. A ninth step of forming a fourth insulating film of a different material from the first insulating film on the inner wall of the opening after the second step and before the third step. In the third step, the second insulating film is formed via the fourth insulating film, and in the sixth step, the second insulating film is formed together with the fourth insulating film. 25. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 19, wherein the film is removed.
【請求項26】 前記第3の工程の後、前記第4の工程
の前に、前記開孔内で少なくとも前記半導体基板の表面
を覆うように導電性の第1の下地膜を形成する第10の
工程と、 前記第6の工程の後、前記第7の工程の前に、前記空隙
の内面を覆うように導電性の第2の下地膜を形成する第
11の工程と、 前記第7の工程の後、前記第8の工程の前に、前記第3
の絶縁膜を覆うように導電性の第3の下地膜を形成する
第12の工程とを更に有することを特徴とする請求項2
5に記載の半導体記憶装置の製造方法。
26. A method according to claim 26, further comprising: forming a conductive first underlayer so as to cover at least a surface of the semiconductor substrate in the opening before the fourth step after the third step. An eleventh step of, after the sixth step and before the seventh step, forming an electrically conductive second base film so as to cover an inner surface of the gap; and After the step and before the eighth step, the third
A twelfth step of forming a conductive third base film so as to cover said insulating film.
6. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to item 5.
【請求項27】 前記第2の工程の後、前記第3の工程
の前に、前記開孔の内壁に前記第1の絶縁膜と材質の異
なる第4の絶縁膜を形成する第9の工程を更に有し、 前記第3の工程において、前記第4の絶縁膜を介して前
記第2の絶縁膜を形成し、前記第6の工程において、前
記第4の絶縁膜のみを前記開孔の内壁のみに残すことを
特徴とする請求項19〜24のいずれか1項に記載の半
導体記憶装置の製造方法。
27. A ninth step of forming a fourth insulating film made of a different material from the first insulating film on the inner wall of the opening after the second step and before the third step. In the third step, the second insulating film is formed with the fourth insulating film interposed therebetween, and in the sixth step, only the fourth insulating film is covered with the opening. 25. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 19, wherein the semiconductor memory device is left only on the inner wall.
【請求項28】 前記第3の工程の後、前記第4の工程
の前に、前記開孔内で少なくとも前記半導体基板の表面
を覆うように導電性の第1の下地膜を形成する第13の
工程と、 前記第7の工程の後、前記第8の工程の前に、前記第3
の絶縁膜を覆うように導電性の第2の下地膜を形成する
第14の工程とを更に有することを特徴とする請求項2
7に記載の半導体記憶装置の製造方法。
28. After the third step and before the fourth step, a thirteenth conductive layer is formed to cover at least the surface of the semiconductor substrate in the opening. And after the seventh step and before the eighth step, the third step
Forming a conductive second base film so as to cover said insulating film.
8. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to item 7.
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