JPS61222255A - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置の製造方法

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JPS61222255A
JPS61222255A JP60064394A JP6439485A JPS61222255A JP S61222255 A JPS61222255 A JP S61222255A JP 60064394 A JP60064394 A JP 60064394A JP 6439485 A JP6439485 A JP 6439485A JP S61222255 A JPS61222255 A JP S61222255A
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JP
Japan
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capacitor
dielectric film
type
silicon
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP60064394A
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English (en)
Inventor
Noriaki Sato
佐藤 典章
Masayuki Takeda
正行 武田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体基板面に絶縁膜をマスクに選択エピタキシャル成
長法により半導体層よりなる突起部を形成し、該突起部
を含む半導体基板面の一部に誘電体膜を形成し、該誘電
体膜上にキャパシタの対向電極を配設することによって
、同一平面積当たりのキャパシタ容量を増し、かくして
1トランジスタ・1キヤパシタ構造の半導体記憶装置の
信顛度を高める。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体記憶装置の製造方法に係り、特に1トラ
ンジスタ・1キヤパシタ構造の半導体記憶装置のキャパ
シタ容量の増大を図る製造方法に関する。
1トランジスタ・1キヤパシタ構造のメモリ・セルはダ
イナミック型の随時書込み読出し可能な半導体メモリ(
D−RAM)の記憶素子として用いられるが、該D−R
AMの大容量化即ち高密度高集積化に伴ってセル面積が
大幅に縮小されてきている。
そのため該メモリ・セルにおけるキャパシタの実効面積
が縮小され、該キャパシタに蓄積される情報電荷量が減
少して、情報の読出し精度の低下やα線によるソフトエ
ラーに対する耐性の低下等の問題を生じており、単位平
面積光たりの実効キャパシタ容量を増大し得るメモリ・
セルの製造方法が要望されている。
〔従来の技術〕
第4図は従来からD−RAMに一般に用いられている、
平面構造のキャパシタを有する、1トランジスタ・1キ
ヤパシタ型メモリ・セルの側断面を示した図である。
図中、11はp型シリコン基板、12はフィールド酸化
膜、13は誘電体膜、14はキャパシタの対向電極(セ
ルプレート)、15はゲート酸化膜、16はゲート電極
(ワード線)、17はn3型ソース・ドレイン領域、1
8は蓄積ノードとなるn+型領領域19は層間絶縁膜、
20はコンタクト窓、21はビット配線を示す。
このような平面キャパシタ構造のメモリ・セルにおいて
は、高集積化が進んでセル面積が縮小された際には、キ
ャパシタの誘電体膜13を薄くしてキャパシタ容量即ち
情報電荷蓄積容量の増大が図られる。然しこの場合キャ
パシタの耐圧低下や電流リーク即ち情報電荷のリークを
生ずるので、誘電体膜13を極度に薄くして電荷蓄積容
量の大幅な増大を図ることは困難である。
そこで電荷蓄積容量を更に増大せしめる構造として従来
提供されたのが第5図に側断面構造を示すトレンチ・キ
ャパシタ型の1トランジスタ・lキャパシタ型メモリ・
セルである。
第5図において、22はトレンチ(溝)を示し、他の符
号は第3図と同一対象物を示している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記トレンチ・キャパシタ型のセルは前記平面キャパシ
タ型のセルに比べて、情報電荷の蓄積容量を大幅に増大
出来るという利点を有する。
然しながら、該トレンチ・キャパシタ型のセルにおいて
セル面積を縮小し且つ電荷蓄積容量を増大させようとす
る際には、極めて狭い開口寸法で且つ深いトレンチ22
を形成しなければならないので、該トレンチの内面に誘
電体用酸化膜13を形成する際の熱酸化工程においてト
レンチ底部への酸化性ガスの供給が不充分になる。
そのため、トレジチ22の底部特にその端部において誘
電体膜13の膜厚が極度に薄くなって、耐圧の低下やリ
ーク電流の増大等を生じ、該メモリ・セルの信頼度が低
下するという問題があった。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図は本発明の方法の原理を示す側断面図である。
上記問題点は同図に示すように、半導体基板1上に絶縁
膜を形成し、該絶縁膜に開孔を形成し、該開孔内に表出
する半導体基板1上に選択的に半導体層をエピタキシャ
ル成長させて該半導体基板1上に半導体層よりなる突起
部2を形成し、該突起部2の表面に誘電体膜3を形成し
、該誘電体膜3上に該誘電体膜3を介して該半導体層の
突起部2に接するキャパシタの対向電極4を形成する工
程を含む本発明による半導体記憶装置の製造方法によっ
て解決される。
〔作用〕
即ち本発明の方法は、半導体基板上に選択エピタキシャ
ル成長技術によって単結晶半導体層よりなる所望の断面
積及び高さを有する突起を形成し、該突起の表面にキャ
パシタを形成し、これによって単位平面積光たりの実効
キャパシタ容量の大幅な増大を図るものである。
突起部上に誘電体膜が形成されるので、誘電体膜形成面
への酸化性ガスの供給は十分になり、該誘電体膜の厚さ
が各部一様に形成されるので該誘電体膜の品質が向上す
る。従って該キャパシタの耐圧低下やリーク電流は防止
され、メモリ・セルの信頼度が向上する。
〔実施例〕
以下本発明を第2図(a)乃至(g)に示す工程断面図
及び第3図に示す模式平面図を参照し、実施例について
具体的に説明する。
第2図(a)参照 本発明の方法により1トランジスタ・1キヤパシタ型の
メモリ・セルを形成する際には、例えば10Ω値程度の
比抵抗を有するp型シリコン基板11上に、通常の選択
酸化法によりフィールド酸化膜12を形成した後、 該基板上に化学気相成長(CVD)法により、厚さ例え
ば1〜2μm程度の二酸化シリコン(SiO□)マスク
膜22を形成し、 通常のフォトリソグラフィ技術によりキャパシタ形成領
域に例えば3×3μm口程度の開孔23を形成する。
第2図(bl参照 次いで選択エピタキシャル成長技術により前記Si0g
マスク膜22の開孔23の底部に表出しているp型シリ
コン基板11面に該開孔23の上面に達する厚さにp型
車結晶シリコン層24を成長させる。
上記選択エピタキシャル成長の条件は例えば、反応ガス
及び流量 トリクロルシラン(SiHCI+)−4000cc /
分ジボラン(BH,)    −20cc/分水素(H
2)       −s〜1oβ/分ガス圧     
   ・−・ I Torr成長温度        
−・−1000℃である。
第2図(C)参照 次いで弗酸系の液によるウェット・エツチング手段によ
りSiO□マスク膜22を除去し、p型シリコン基板1
1表面のキャパシタ形成領域にp型シリコン・エピタキ
シャル層24よりなり、3×3μm口。
高さ1〜2μm程度のp型シリコン突起体124を残留
形成せしめる。
第2図(d)参照 次いで熱酸化法により、シリコン表出面即ちp型シリコ
ン突起体124及びシリコン基板11面に、厚さ例えば
200人程堆積SiO2誘電体膜13を形成する。
なお上記p型シリコン突起体124の表面積は例えば高
さを2μm程度にした場合、平面構造の3〜4倍程度に
増加する。従ってキャパシタの実効電荷蓄積容量も大幅
に増大し得る。
そして更に、上記熱酸化に際してのSiO□誘電体膜1
3形成面は凸面状を有するので形成面の各部への酸化性
ガスの供給は十分に行われ、且つ形成面が基板より欠陥
密度の低いエピタキシャル成長層であるので、突起体1
24表面の各部には欠陥の極めて少ない良質な一様な厚
さのSiO□誘電体膜13が形成される。
次いで該基板上にCVD法により厚さ例えば3000〜
4000人程度の第1の多堆積シリコン層PAを形成し
、 ガス拡散法等により該第1の多結晶シリコン層間にn型
不純物を導入して導電性を付与する。
第2図(e)参照 次いで四弗化炭素(CF(、)  十酸素(02)より
なるエツチング・ガスを用いるリアクティブ・イオンエ
ツチング(RIE)法等により第1の多結晶シリコン層
PAのパターンニングを行って該第1の多結晶シリコン
層PAよりなるキャパシタの対向電極即ちセルプレート
14を形成し、 次いで表出しているSing誘電体膜13を弗酸系の液
によるウェット・エツチング手段等により除去する。
第2図(f)参照 次いで通常通り熱酸化法により表出シリコン基板11面
に厚さ例えば300〜350人程度のゲー堆積化膜15
を形成し、 次いでCVD法により厚さ例えば5000〜6000人
程度の第2の多堆積シリコン層PBを形成し、該第2の
多結晶シリコン層PBに不純物導入により導電性を付与
した後、 前記同様のりソグラフィ手段によりパターンニングを行
って第2の多結晶シリコン層PRよりなるゲート電極(
ワードvA) 16を形成し、該ゲート電極16をマス
クにし砒素(As)を高濃度にイオン注入し、 所定のアニール処理を施して、 電荷蓄積のノードとなるn゛型領領域(n+型)−ド領
域)18及びn゛型ソース・ドレイン領域17を形成す
る。
なお上記アニール処理は、後の工程において層間絶縁膜
をリフローする際の熱処理で兼ねる場合が多い。
第2図(勢参照 次いで通゛常通りCVD法により燐珪酸ガラス(P S
 C)よりなる眉間絶縁膜19を形成し、該層間絶縁膜
19にn゛型ソース・ドレイン領域17を表出するコン
タクト窓20を形成し、次いで通常の配線形成技術によ
り、該眉間絶縁膜19上に前記コンタクト窓20におい
てソース・ドレイン領域17に接するアルミニウム等の
ビット配線21を形成し、 以後回示しないが、カバー絶縁膜の形成等がなされて本
発明に係わる1トランジスタ・1キヤパシタ型メモリ・
セルが完成する。
第3図は上記実施例により形成した1トランジスタ・1
キヤパシタ型メモリ・セルの模式平面図である。図中、
各符号は第2図と同」対象物を示している。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明の方法によれば、1トランジス
タ・1キヤパシタ型メモリ・セルにおけるキャパシタの
、″単位面積当たりの実効的な情報電荷蓄積容量を平面
構造に比べ大幅に増大せしめ得るので、情報の信転度を
損なわずにセル面積を縮小することが可能になる。
また、キャパシタの誘電体膜の欠陥を減少し、且つ膜厚
を均一化することが出来るので、キャパシタに蓄積され
た情報電荷のリーク量が大幅に減少せしめられる。
従って本発明は、1トランジスタ・1キヤパシタ型メモ
リ・セルを用いるD−RAM等の集積度の向上及び信顛
度の向上に有効である。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の方法の原理を示す側断面図、第2図(
a)乃至(aは本発明の方法の一実施例を示す工程断面
図、 第3図は本発明の一実施例の模式平面図、第4図は従来
の平面構造キャパシタを有する1トランジスタ・1キヤ
パシタ型メモリ・セルの模式側断面、 第5図はトレンチ・キャパシタ型の1トランジスタ・1
キヤパシタ型メモリ・セルの模式側断面図である。 図において、 1は半導体基板、 2は半導体層よりなる突起部、 3は誘電体膜、 4は対向電極、 11はp型シリコン基板、 13はSin、誘電体膜、 。 14は対向電極(セルプレート) 18はn+型ノード領域、 22は5in2マスク膜、 24はp型車結晶シリコン層、 124はp型シリコン突起体 を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体基板(1)上に絶縁膜を形成し、該絶縁膜に開孔
    を形成し、該開孔内に表出する半導体基板(1)上に選
    択的に半導体層をエピタキシャル成長させて該半導体基
    板(1)上に半導体層よりなる突起部(2)を形成し、 該突起部(2)の表面に誘電体膜(3)を形成し、該誘
    電体膜(3)上に該誘電体膜(3)を介して該半導体層
    の突起部(2)に接するキャパシタの対向電極(4)を
    形成する 工程を含むことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法
JP60064394A 1985-03-28 1985-03-28 半導体記憶装置の製造方法 Pending JPS61222255A (ja)

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