JPS63234555A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPS63234555A JPS63234555A JP62069519A JP6951987A JPS63234555A JP S63234555 A JPS63234555 A JP S63234555A JP 62069519 A JP62069519 A JP 62069519A JP 6951987 A JP6951987 A JP 6951987A JP S63234555 A JPS63234555 A JP S63234555A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/37—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は半導体装置に関するもので、例えばDRAM
におけるメモリセルキャパシタとして使用されるもので
ある。
におけるメモリセルキャパシタとして使用されるもので
ある。
(従来の技術)
従来、DRAMのメモリセルに使用される溝型キャパシ
タは、例えば第3図に示すように構成されている。第3
図において、11はP型のシリコン基板、12はこのシ
リコン基板11の表面に形成された溝、Uはこの溝の主
表面に沿って形成されデータを電荷として保持するため
のキャパシタ、旦はデータの書込みおよび読出しを行な
うための転送ゲートで、上記キャパシタ旦は、上記溝1
2内のシリコン基板11表面に形成されたN+型の拡散
層15を一方の電極、ポリシリコン層16を他方の電極
、シリコン酸化膜17.シリコン窒化膜18.シリコン
酸化l!19の三層構造膜をキャパシタ絶縁膜として構
成される。また、上記転送ゲート旦は、上記N+型型数
散層5をドレイン、N+型型数散層20ソース、ポリシ
リコン層21をゲート電極として構成される。そして、
上記ポリシリコン層16上には層間絶縁膜22が形成さ
れている。
タは、例えば第3図に示すように構成されている。第3
図において、11はP型のシリコン基板、12はこのシ
リコン基板11の表面に形成された溝、Uはこの溝の主
表面に沿って形成されデータを電荷として保持するため
のキャパシタ、旦はデータの書込みおよび読出しを行な
うための転送ゲートで、上記キャパシタ旦は、上記溝1
2内のシリコン基板11表面に形成されたN+型の拡散
層15を一方の電極、ポリシリコン層16を他方の電極
、シリコン酸化膜17.シリコン窒化膜18.シリコン
酸化l!19の三層構造膜をキャパシタ絶縁膜として構
成される。また、上記転送ゲート旦は、上記N+型型数
散層5をドレイン、N+型型数散層20ソース、ポリシ
リコン層21をゲート電極として構成される。そして、
上記ポリシリコン層16上には層間絶縁膜22が形成さ
れている。
上記キャパシタ絶縁膜となる三層構造膜の形成は、まず
シリコン基板11の主表面に形成された溝12の表面を
熱酸化してシリコン酸化膜11を形成し、このシリコン
酸化膜17上に例えばLPCVD法によりシリコン窒化
膜18を形成した後、このシリコン窒化膜18の表面を
熱酸化してシリコン酸化膜19を形成することにより行
なう。このような三層構造膜を使用するのは、シリコン
窒化膜18は比誘電率が大きく同一のパターン面積であ
れば大きな容量のキャパシタが形成できるという利点を
有する反面、リーク電流が大きいという欠点を持ってい
るためである。すなわち、シリコン窒化膜18とシリコ
ン酸化膜17.19と組合わせることによって、大きな
容量で且つリーク電流が少ないという優れた特性のキャ
パシタを得ている。
シリコン基板11の主表面に形成された溝12の表面を
熱酸化してシリコン酸化膜11を形成し、このシリコン
酸化膜17上に例えばLPCVD法によりシリコン窒化
膜18を形成した後、このシリコン窒化膜18の表面を
熱酸化してシリコン酸化膜19を形成することにより行
なう。このような三層構造膜を使用するのは、シリコン
窒化膜18は比誘電率が大きく同一のパターン面積であ
れば大きな容量のキャパシタが形成できるという利点を
有する反面、リーク電流が大きいという欠点を持ってい
るためである。すなわち、シリコン窒化膜18とシリコ
ン酸化膜17.19と組合わせることによって、大きな
容量で且つリーク電流が少ないという優れた特性のキャ
パシタを得ている。
しかし、上述した構造のキャパシタは、キャパシタ電極
16の下には溝12の内側にも外側にも耐酸化性絶縁膜
としてのシリコン窒化膜18が存在するため、上記層間
絶縁膜22をポリシリコン層16の酸化によって形成し
ようとするとゲートエツジ16aが厚く酸化されず、形
成したポリシリコン酸化膜(層間絶縁膜)22のオーバ
ーハング形状の原因となってゲート耐圧が低下するとい
う欠点がある。
16の下には溝12の内側にも外側にも耐酸化性絶縁膜
としてのシリコン窒化膜18が存在するため、上記層間
絶縁膜22をポリシリコン層16の酸化によって形成し
ようとするとゲートエツジ16aが厚く酸化されず、形
成したポリシリコン酸化膜(層間絶縁膜)22のオーバ
ーハング形状の原因となってゲート耐圧が低下するとい
う欠点がある。
(発明が解決しようとする問題点)
上述したように、キャパシタ絶縁膜としてシリコン窒化
膜を含む従来の半導体装置では、層間絶縁膜をキャパシ
タ電極となるポリシリコン層の酸化によって形成すると
ゲートエツジが酸化されず、形成した層間絶縁膜のオー
バーハング形状の原因となってゲート耐圧が低下する欠
点がある。
膜を含む従来の半導体装置では、層間絶縁膜をキャパシ
タ電極となるポリシリコン層の酸化によって形成すると
ゲートエツジが酸化されず、形成した層間絶縁膜のオー
バーハング形状の原因となってゲート耐圧が低下する欠
点がある。
この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、層間絶縁膜のゲートエツジに
おけるオーバーハング形状の発生によるゲート耐圧の低
下を防止できる半導体装置を提供することである。
その目的とするところは、層間絶縁膜のゲートエツジに
おけるオーバーハング形状の発生によるゲート耐圧の低
下を防止できる半導体装置を提供することである。
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
すなわち、この発明においては、上記の目的を達成する
ために、溝の内面および溝の半導体基板表面と接するコ
ーナー部の少なくとも一部に形成され、シリコン酸化膜
以上の比誘電率を有し且つ電子またはホールのトラップ
が大きい材質からなる絶縁膜と、この絶縁膜に接して上
記溝の外部の半導体基板上に形成されるシリコン酸化膜
とからキャパシタ絶縁膜を構成し、キャパシタ電極を上
記溝の外部の半導体基板上に形成されるシリコン酸化膜
上にゲートエツジがくるように形成している。
ために、溝の内面および溝の半導体基板表面と接するコ
ーナー部の少なくとも一部に形成され、シリコン酸化膜
以上の比誘電率を有し且つ電子またはホールのトラップ
が大きい材質からなる絶縁膜と、この絶縁膜に接して上
記溝の外部の半導体基板上に形成されるシリコン酸化膜
とからキャパシタ絶縁膜を構成し、キャパシタ電極を上
記溝の外部の半導体基板上に形成されるシリコン酸化膜
上にゲートエツジがくるように形成している。
(作用)
上記のように構成することにより、ゲートエツジ部のキ
ャパシタ絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成しているの
で、キャパシタ電極となるポリシリコン層を熱酸化して
層間絶縁膜(ポリシリコン酸化膜)を形成する場合に、
ポリシリコン酸化膜のオーバーハング形状の形成を防止
できゲート耐圧の低下を防止できる。しかも、電界が集
中し易い溝型キャパシタのコーナー部にはシリコン酸化
膜以上の比誘電率を有し且つ電子またはホールのトラッ
プが大きい材質からなる絶縁膜を形成しているので、キ
ャパシタ絶縁膜を単層のシリコン酸化膜で形成した場合
よりも高耐圧化でき、且つ同一面積であれば大きな容量
が得られる。
ャパシタ絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成しているの
で、キャパシタ電極となるポリシリコン層を熱酸化して
層間絶縁膜(ポリシリコン酸化膜)を形成する場合に、
ポリシリコン酸化膜のオーバーハング形状の形成を防止
できゲート耐圧の低下を防止できる。しかも、電界が集
中し易い溝型キャパシタのコーナー部にはシリコン酸化
膜以上の比誘電率を有し且つ電子またはホールのトラッ
プが大きい材質からなる絶縁膜を形成しているので、キ
ャパシタ絶縁膜を単層のシリコン酸化膜で形成した場合
よりも高耐圧化でき、且つ同一面積であれば大きな容量
が得られる。
6一
(実施例)
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第1図はこの発明の概念について説明するための
もので、溝型キャパシタの構成のみを示している。図に
おけるP型シリコン基板(半導体基板)23の主表面に
は溝24が形成され、この溝24に沿ったシリコン基板
23の表面領域には、キャパシタの一方のN極となるN
+型の拡散層25が形成される。上記溝24内のシリコ
ン基板23の表面、およびこの溝24とシリコン基板2
3の表面とのコーナー部には、シリコン酸化膜以上の比
誘電率を有し且つ電子またはホールのトラップが大きい
材質からなる絶縁膜26が形成される。この絶縁膜26
としては、例えばシリコン窒化膜、シリコン窒化膜を含
む多層構造膜等の耐酸化性膜や、タンタル酸化物等のよ
うに化学的に不安定な高誘電物質でも良い。また、上記
シリコン基板23の表面上には、上記絶縁M26と接し
てシリコン酸化膜27が選択的に形成されており、この
シリコン酸化膜21と上記絶縁膜26とがキャパシタ絶
縁膜となっている。
する。第1図はこの発明の概念について説明するための
もので、溝型キャパシタの構成のみを示している。図に
おけるP型シリコン基板(半導体基板)23の主表面に
は溝24が形成され、この溝24に沿ったシリコン基板
23の表面領域には、キャパシタの一方のN極となるN
+型の拡散層25が形成される。上記溝24内のシリコ
ン基板23の表面、およびこの溝24とシリコン基板2
3の表面とのコーナー部には、シリコン酸化膜以上の比
誘電率を有し且つ電子またはホールのトラップが大きい
材質からなる絶縁膜26が形成される。この絶縁膜26
としては、例えばシリコン窒化膜、シリコン窒化膜を含
む多層構造膜等の耐酸化性膜や、タンタル酸化物等のよ
うに化学的に不安定な高誘電物質でも良い。また、上記
シリコン基板23の表面上には、上記絶縁M26と接し
てシリコン酸化膜27が選択的に形成されており、この
シリコン酸化膜21と上記絶縁膜26とがキャパシタ絶
縁膜となっている。
そして、上記シリコン酸化膜27と上記絶縁膜26とか
ら成るキャパシタ絶縁膜上にキャパシタの他方の電極と
なるポリシリコン層28が形成される。なお、29は素
子間を分離するためのフィールド絶縁膜である。
ら成るキャパシタ絶縁膜上にキャパシタの他方の電極と
なるポリシリコン層28が形成される。なお、29は素
子間を分離するためのフィールド絶縁膜である。
このような構成によれば、キャパシタ電極28のゲート
エツジ部の絶縁膜をシリコン酸化膜27で形成している
ので耐酸化性膜はゲートエツジに存在せず、キャパシタ
電極28を熱酸化して層間絶縁膜を形成してもオーバー
ハング形状は形成されずゲート耐圧の低下を防止できる
。また、電界が集中し易い溝型キャパシタのコーナー部
にはシリコン酸化膜以上の比誘電率を有し且つ電子また
はホールのトラップが大きい材質からなる絶縁膜26を
形成しているので、キャパシタ絶縁膜を単層のシリコン
酸化膜で形成した場合よりも高耐圧化でき、且つ同一面
積であれば大きな容量が得られる。
エツジ部の絶縁膜をシリコン酸化膜27で形成している
ので耐酸化性膜はゲートエツジに存在せず、キャパシタ
電極28を熱酸化して層間絶縁膜を形成してもオーバー
ハング形状は形成されずゲート耐圧の低下を防止できる
。また、電界が集中し易い溝型キャパシタのコーナー部
にはシリコン酸化膜以上の比誘電率を有し且つ電子また
はホールのトラップが大きい材質からなる絶縁膜26を
形成しているので、キャパシタ絶縁膜を単層のシリコン
酸化膜で形成した場合よりも高耐圧化でき、且つ同一面
積であれば大きな容量が得られる。
次に、第2図(a)〜(h)を参照しつつ上記第1図に
示したキャパシタの製造方法を説明する。
示したキャパシタの製造方法を説明する。
ここでは上記絶縁11926として「シリコン酸化膜/
シリコン窒化膜/シリコン酸化膜」という三層構造膜を
形成する場合を例に取って説明する。但し、この図では
キャパシタの一方の電極となる拡散層25の形成工程を
省略している。
シリコン窒化膜/シリコン酸化膜」という三層構造膜を
形成する場合を例に取って説明する。但し、この図では
キャパシタの一方の電極となる拡散層25の形成工程を
省略している。
まず、(a)図に示すように、P型のシリコン基板23
上に例えばLOCO8法により素子分離用のフィールド
絶縁膜29を形成し、このフィールド絶縁膜29で分離
された素子領域のシリコン基板23上にシリコン酸化膜
27を形成する。
上に例えばLOCO8法により素子分離用のフィールド
絶縁膜29を形成し、このフィールド絶縁膜29で分離
された素子領域のシリコン基板23上にシリコン酸化膜
27を形成する。
次に(b)図に示すように全面にポリシリコン層30を
デポジション形成し、このポリシリコン層30に例えば
リンをドープした後、熱酸化を行なって表面にポリシリ
コン酸化膜31を形成する。続いて、上記ポリシリコン
酸化膜31上にシリコン窒化膜32をデポジション形成
し、このシリコン窒化膜32上に溝形成用のマスク材と
なるCVD−8i 02膜33を形成する。
デポジション形成し、このポリシリコン層30に例えば
リンをドープした後、熱酸化を行なって表面にポリシリ
コン酸化膜31を形成する。続いて、上記ポリシリコン
酸化膜31上にシリコン窒化膜32をデポジション形成
し、このシリコン窒化膜32上に溝形成用のマスク材と
なるCVD−8i 02膜33を形成する。
そして、上記CVD−8i 02 HIJ33(Dバタ
ーニングを行ない、このパターニングされたCVD−8
iO2膜33をマスクとしてRIEを行なってシリコン
基板23をエツチング除去して溝24を形成する。その
後、マスク材として用いた上記CVD−8i02膜33
をエツチングして除去すると(C)図に示すようになる
。
ーニングを行ない、このパターニングされたCVD−8
iO2膜33をマスクとしてRIEを行なってシリコン
基板23をエツチング除去して溝24を形成する。その
後、マスク材として用いた上記CVD−8i02膜33
をエツチングして除去すると(C)図に示すようになる
。
続いて、(d)図に示すように上記シリコン窒化1M!
32をマスクとして上記溝24内を熱酸化してシリコン
酸化膜34を形成し、この溝24内の上記シリコン酸化
膜34上にシリコン窒化膜35を堆積形成する。次に、
上記シリコン窒化膜35の表面を高温で熱酸化して酸化
膜36を形成する。続いて、上記溝24を埋込むように
全面にポリシリコン層37を形成し、このポリシリコン
層31にリンをドープする。
32をマスクとして上記溝24内を熱酸化してシリコン
酸化膜34を形成し、この溝24内の上記シリコン酸化
膜34上にシリコン窒化膜35を堆積形成する。次に、
上記シリコン窒化膜35の表面を高温で熱酸化して酸化
膜36を形成する。続いて、上記溝24を埋込むように
全面にポリシリコン層37を形成し、このポリシリコン
層31にリンをドープする。
次に、(e)図に示すように上記ポリシリコン層37の
エッチバックを行ない、残存されたポリシリコン層37
′の表面を熱酸化する。
エッチバックを行ない、残存されたポリシリコン層37
′の表面を熱酸化する。
続いて、上記シリコン窒化膜32をCDEにより除去し
た後、ポリシリコン酸化膜31をNH4Fを用いて除去
するとポリシリコン層30が露出され、(f)図に示す
ようになる。
た後、ポリシリコン酸化膜31をNH4Fを用いて除去
するとポリシリコン層30が露出され、(f)図に示す
ようになる。
次に、全面にポリシリコン層38をデポジション形成し
、このポリシリコン層38にリンをドープすると(1図
に示すようになる。
、このポリシリコン層38にリンをドープすると(1図
に示すようになる。
その後、上記ポリシリコン層30.38のパターニング
を行なって、(h)図に示すような溝型キャパシタを完
成する。
を行なって、(h)図に示すような溝型キャパシタを完
成する。
このような製造方法によれば、溝の内側と外側にそれぞ
れ異なる性質の絶縁膜を自己整合的に形成できる。この
絶縁膜の形成時に、まず一方の絶縁膜を形成してからP
EPによりその一部を除去し、他方の絶縁膜を形成する
ようにしても良いのはもちろんである。
れ異なる性質の絶縁膜を自己整合的に形成できる。この
絶縁膜の形成時に、まず一方の絶縁膜を形成してからP
EPによりその一部を除去し、他方の絶縁膜を形成する
ようにしても良いのはもちろんである。
このようにして形成された溝型キャパシタでは、ゲート
エツジ30aにはシリコン窒化膜等の酸化されにくい絶
縁膜が露出しておらず、キャパシタ電極としてのポリシ
リコン層30.38を酸化して層間絶縁膜を形成する場
合、ゲートエツジの形状は単層のシリコン酸化膜をキャ
パシタ絶縁膜とするキャパシタと同じになる。従って、
溝内および溝とシリコン基板表面とのコーナー部に形成
する絶縁膜の選択の幅が広がり、シリコン窒化膜のよう
な耐酸化性膜でも、酸化雰囲気中で膜質の変わってしま
う物質、例えばタンタル酸化物等も使用可能である。
エツジ30aにはシリコン窒化膜等の酸化されにくい絶
縁膜が露出しておらず、キャパシタ電極としてのポリシ
リコン層30.38を酸化して層間絶縁膜を形成する場
合、ゲートエツジの形状は単層のシリコン酸化膜をキャ
パシタ絶縁膜とするキャパシタと同じになる。従って、
溝内および溝とシリコン基板表面とのコーナー部に形成
する絶縁膜の選択の幅が広がり、シリコン窒化膜のよう
な耐酸化性膜でも、酸化雰囲気中で膜質の変わってしま
う物質、例えばタンタル酸化物等も使用可能である。
なお、上記実施例ではキャパシタの一方の電極を拡散層
25で形成したが、この拡散層25は形成せずに電圧の
印加によってシリコン基板に形成された反転層をキャパ
シタの一方の電極として用いるようにしても良い。また
、キャパシタの他方の電極をポリシリコン層で形成する
場合について説明したが、金属シリサイド層を用いても
良いのはもちろんである。
25で形成したが、この拡散層25は形成せずに電圧の
印加によってシリコン基板に形成された反転層をキャパ
シタの一方の電極として用いるようにしても良い。また
、キャパシタの他方の電極をポリシリコン層で形成する
場合について説明したが、金属シリサイド層を用いても
良いのはもちろんである。
[発明の効果]
以上説明したように、この発明によれば、層間絶縁膜の
ゲートエツジにおけるオーバーハング形状の発生による
ゲート耐圧の低下を防止できる半導体装置が得られる。
ゲートエツジにおけるオーバーハング形状の発生による
ゲート耐圧の低下を防止できる半導体装置が得られる。
第1図はこの発明の一実施例に係わる半導体装置の構成
を示す断面図、第2図は上記第1図の半導体装置の製造
方法について説明するための断面図、第3図は従来の半
導体装置の構成を示す断面図である。 23・・・シリコン基板(半導体基板)、26・・・絶
縁膜、27・・・シリコン酸化膜、28・・・ポリシリ
コン層(キャパシタ電極)。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 特開口UG3−234555 (5)第2図 第3図
を示す断面図、第2図は上記第1図の半導体装置の製造
方法について説明するための断面図、第3図は従来の半
導体装置の構成を示す断面図である。 23・・・シリコン基板(半導体基板)、26・・・絶
縁膜、27・・・シリコン酸化膜、28・・・ポリシリ
コン層(キャパシタ電極)。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 特開口UG3−234555 (5)第2図 第3図
Claims (4)
- (1)半導体基板に溝を形成し、この溝内の半導体基板
表面に形成した絶縁膜をキャパシタ絶縁膜とし、このキ
ャパシタ絶縁膜上に形成した多結晶シリコン層または金
属シリサイド層をキャパシタ電極とする半導体装置にお
いて、前記キャパシタ絶縁膜は前記溝の内面および溝の
半導体基板表面と接するコーナー部の少なくとも一部に
形成されシリコン酸化膜以上の比誘電率を有し且つ電子
またはホールのトラップが大きい材質からなる絶縁膜と
、この絶縁膜に接して前記溝の外部の半導体基板上に形
成されるシリコン酸化膜とから成り、前記キャパシタ電
極は前記溝の外部の半導体基板上に形成されるシリコン
酸化膜上にゲートエッジがくるように形成したことを特
徴とする半導体装置。 - (2)前記シリコン酸化膜以上の比誘電率を有し且つ電
子またはホールのトラップが大きい材質からなる絶縁膜
は、シリコン窒化膜であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の半導体装置。 - (3)前記シリコン酸化膜以上の比誘電率を有し且つ電
子またはホールのトラップが大きい材質からなる絶縁膜
は、シリコン窒化膜を含む多層構造膜から成ることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 - (4)前記シリコン酸化膜以上の比誘電率を有し且つ電
子またはホールのトラップが大きい材質からなる絶縁膜
は、タンタル酸化物から成ることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62069519A JPS63234555A (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62069519A JPS63234555A (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63234555A true JPS63234555A (ja) | 1988-09-29 |
Family
ID=13405051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62069519A Pending JPS63234555A (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63234555A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005354080A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Samsung Electronics Co Ltd | Mimキャパシタ及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-03-24 JP JP62069519A patent/JPS63234555A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005354080A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Samsung Electronics Co Ltd | Mimキャパシタ及びその製造方法 |
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