JPS63278363A - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JPS63278363A JPS63278363A JP62112365A JP11236587A JPS63278363A JP S63278363 A JPS63278363 A JP S63278363A JP 62112365 A JP62112365 A JP 62112365A JP 11236587 A JP11236587 A JP 11236587A JP S63278363 A JPS63278363 A JP S63278363A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/31—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
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- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
シタの信頼性を低下することなく、微細化が可能な半導
体記憶装置に関する。
)の高集積化は、目覚しい速度で実現されており、現在
の主流は64にビットから256にビットへと移り、I
MビットdRAMの量産も始まっている。この高集積化
は素子寸法の微細化により達成されてきた。しかし、微
細化に伴うキャパシタ(容量)の減少のために、S /
N比の低下やα線による信号反転(いわゆるソフトエ
ラー)等の弊害が顕在化し、信頼性の上で大きな問題に
なっている。このためキャパシタ容量を増加させる目的
で、基板に堀った溝壁を利用する溝堀り型キャパシタセ
ル(トレンチキャパシタセル)、あるいはアイ・イー・
イー・イー、インターナショナル・エレクトロン・デバ
イシス・ミーティング・テクニカル・ダイジェスト(I
EEE、 Int、 ElectronDevices
MeetingTech、 Dig、) pp348
−351. Dec(1978)におけるKoyana
gi、 Sunami、 HashimotoおよびA
Shikawaらによる’ Novel high d
ensity。
A M ’と題する文献などで論じられている、容量部
を積上げ方式にした積上げ型キャパシタセル(スタック
ド・キャパシタセル)などが、従来の平面型キャパシタ
に代るものとして期待されるようになってきた。これら
のうち、後者の積上が型キャパシタは、溝堀リキャパシ
タと違って、基板に微細な溝を堀るという高度な技術を
必要としないため、今後さらに素子の微細化が要求され
た時のキャパシタ構造として注目されている。第3図に
従来の積上げ型キャパシタを有する、ciRAMの断面
図を示す。その製造方法を簡単に説明する。まず、単結
晶基板3−1上に素子間を絶縁分離するための酸化膜3
−2を選択的に成長させる。つぎに、トランジスタのゲ
ート酸化膜3−3を成長させる。ゲート電極3−4とし
て不純物を含む多結晶シリコンを堆積させ、それを加工
したのちこのグー1〜電極3−4および素子間分離酸化
膜3−2をマスクにイオン打込み法等を用いて、拡散層
3−5および3−6を形成する。つぎに、拡散層3−6
の領域上に不純物を含む多結晶シリコン3−8を堆積さ
せ加工する事により、キャパシタ下部電極3−8を形成
する。この時、キャパシタ下部電極3−8はゲート電極
3−4や素子間分離酸化膜3−2の上にも形成されるた
め、従来の平面だけを利用する平面型キャパシタに比べ
てキャパシタ面積を大きくすることが可能である。なお
、ゲート電極3−4は酸化膜等の層間絶縁膜3−7でお
おっている。
上に酸化膜等を形成しキャパシタ絶縁膜3−9とする。
レート電極3−10を形成し。
ンジスタの拡散層3−5の一部が露出するようにコンタ
クト孔3−12を開口した後に、データ線となる導電体
層3−13を形成する。
形成するプレーナ型dRAMセルに比ベキャパシタ容量
を大きくする事がn(能となる。
以下に述べる2つの理由により、キャパシタ下部電極3
−8を十分に大きくすることができず、素子の微細化と
とともにキャパシタ容量が低下してしまうという問題が
顕著に起こり、さらに高集積なメモリー回路を構成する
事が困難であった。すなわち、第1に上記データ線3−
13と拡散層3−5とを電気的に接続するためには、コ
ンタクト孔3−12が必要である。またコンタクト孔3
−12とプレート電極3−10との間には加工合せの余
裕を考慮しなければならない。そのため、コンタクト孔
3−12および合せ余裕に必要な部分を避けてプレート
電極3−10を形成することが必要であり、面積を大き
くすることができないという事情による。
際に、プレート電極3−10が露出し、その結果データ
線3−13とプレート電極3−10がショートするのを
防ぐために必要となる。
シタ下部電極3−8は、プレート電極3−10に完全に
覆われている必要があり、キャパシタ下部電極3−8は
、加工合せ余裕分だけ、プレ−ト電極3−10より小さ
くする必要がある。従って上記の理由によりキャパシタ
下部電極3−8を大きくすることができず、結果的にキ
ャパシタ容量が小さくなってしまうという問題があった
ゆ一方、キャパシタ容量は、キャパシタ絶縁膜厚に反比
例するため、上記従来の積上げ容量形キャパシタセルを
用いてより高集積なメモリー回路を構成し、かつ必要な
キャパシタ容量を確保するためには、キャパシタ絶縁膜
3−9をさらに薄膜化するという手段も考えられる。し
かし、キャパシタ絶縁膜3−9を薄膜化すると、リーク
電流の増大等によりキャパシタの信頼性が低下してしま
うという問題があり実用的ではない。
ャパシタ容量の大きな半導体記憶装置を提供することに
ある。
キャパシタセルで問題となった、プレート電極(第3図
、3−10)とコンタクト孔(第3図、3−12)及び
プレート電極(第3図、3−13)とキャパシタ下部電
極(第3図、3−8)との間の加工合せ余裕が不要とな
る構造としている。以下第1図を用いて詳細に説明する
0本発明においては、キャパシタ下部電極1−16.キ
ャパシタ絶縁膜1−17.プレート電極1−18からな
るキャパシタをデ・−タ線1−12上部に層間絶縁膜1
−13を介して配置し、コンタクト孔1−14を形成す
ることによりキャパシタ下部電極1−16と拡散層1−
6との間に導通を得ている。
−12は素子間分離領域、1−3はゲート酸化膜、1−
4はゲート電極、1−5は拡散層、1−7.1−1.0
は層間絶縁膜、1−11はコンタクト孔である。第1図
に示したようなオ(M造とすることにより、コンタクト
孔1−11がプレート電極1−18内部に開口部を持つ
ことはなく、プレート電極1−18とコンタクト孔1−
11とは位置的に全く非干渉であり、加工合せ余裕を考
慮する必要がない。従って、プレート電極1−18はセ
ルのほぼ全面に一体で形成できる。そのため、プレート
電極1−18とキャパシタ下部電極1−16の加工合せ
余裕も不要である6以上の理由により、キャパシタ下部
電極1−16を極めて大きく設計することができる。
大きくすることが可能であり、キャパシタ絶縁膜を薄膜
化せずに、十分なキャパシタ容量を確保することができ
る。従って、信頼性を低下させる事なく、より微細化す
ることができる。
−1に素子間を電気的に分離するためのSiO2膜を、
公知のLOCO8法等により成長させ、素子間分離酸化
膜2−2とする。次に1通常の熱酸化法を用いて、ゲー
ト酸化膜2−3を成長させ、その上部に低抵抗多結晶シ
リコン及び、SiO2膜をCVD法により堆積し、通常
のリソグラフィー及びドライエツチング技術を用いて加
工することにより、ゲート電極2−4及び層間絶縁膜2
−7を形成する。この後、CVD法により、S’xOx
膜を全面に堆積させ、異方性ドライエツチングを施す事
により側壁絶縁膜2−19を形成した後、基板2−1と
導電型の異なる拡散層2−5.2−6をイオン打込み法
等を用いて自己整合的に形成する。この後熱処理を施す
事により、導入された不純物を活性化させる。拡散層2
−5゜2−6に公知の電界緩知型の拡散層構造を用いる
ことも可能である。
−6の一部を露出させるコンタクト孔を開け、低抵抗多
結晶シリコンをCVD法により堆積させ。
電体層2−8.2−9を形成する。その後全体をCVD
法により厚い5iOz膜でおおった後、通常のりソグラ
フイ及びドライエツチング技術によりコンタクト孔2−
11を形成し、一方の導電体層2−9の一部のみを露出
させる。ここで、データ線2−12となる導電体層をC
VD法あるいはスパッタ法等により形成し、リソグラフ
ィ及びドライエツチング法によりパターニングする。
達するコンタクト孔を形成する方法も可能であるが、コ
ンタクト孔と拡散層の合せ余裕を小さくできる点で、本
図に示した方式の方が優れている。またデータ線材料と
して、本実施例では低抵抗多結晶シリコンを用いたが、
AQなどの低抵抗金属、Wなど高融点金属、そのシリコ
ン化合物もしくはこれらの積λグ膜を用いることも可能
である。
グラフィ及びドライエツチング技術によりコンタクト孔
2−14を形成し、導電体層2−8の一部を露出させる
。本発明の構造においては、データ線2−12とコンタ
クト孔2−14とが平面的に重なり合わないことが重要
である。これを実現する1つの方法として、第2図に示
したようにレイアウト的に重複を許しても、コンタクト
孔2−14形成の際に重なり合う部分のデータ線を除去
する方法がある。また他の方法として、レイアウトを第
6図のようにすることで、重複しない構造とする方法も
ある。
る事により、第2図(d)に示すように、コンタクト孔
2−14の側壁部にのみ層間絶縁膜2−15を残す。そ
の後、キャパシタ下部電極2−16となる。低抵抗多結
晶シリコンをCVD法により堆積させる。この時、堆積
させる低抵抗多結晶シリコンの膜厚をコンタクト・孔2
−14の半径より小さくすれば、キャパシタ下部電極2
−16は、コンタクト孔内部に窪みを持ち、この窪みも
キャパシタ面積として利用できるので都合が良い。
ライエツチング技術により、キャパシタ下部電極2−1
6をパターニングする。このキャパシタ下部型w2−1
6の表面上にキャパシタ絶縁膜2−17を形成する。キ
ャパシタ絶縁膜として、本実施例では、多結晶シリコン
を熱酸化法で酸化することにより形成したS i 02
膜を用いたが、CVD法で形成した5iaNa膜、五酸
化タンタルなどの高誘電率絶縁膜もしくはこれらの積層
膜も利用可能である。最後に、プレート電極2−18と
なる低抵抗多結晶シリコンをCVD法により全面に形成
する。この後、必要に応じてメモリアレー周辺で、プレ
ート電極2−18に開口部を持つコンタクト孔を設け、
データ線2−12及びゲート電極2−4をプレート電f
@2−18の上部に取り出し、周辺回路との接続を行う
。以上の工程により本発明の半導体記憶装置が完成する
。
、プレート電極2−18に低抵抗多結晶シリコンを用い
たが、この一方あるいは両方の電極材料として、 A
Q g A uなとの低抵抗金属あるいは、Wなどの高
融点金属、そのシリコン化合物もしくは、これらの積層
膜を用いることも可能である。
を、また、第5図には、従来の積上げ型キャパシタセル
のレイアウト図をそれぞれ概略図で示した。第4図、第
5図とも2交点セルの場合を示したが、本発明は1交点
セルにも適用可能である。なお、両図とも、合せ余裕、
線幅、スペース幅は同じである。
のような開口部が必要でない。これは、キャパシタ部を
データ線の上部まで持上げた本発明の構造により、従来
の積上げ型キャパシタセルに見られた。プレート電極5
−5とコンタクト孔5−6との合せを考慮する必要がな
くなった為である。これにより、キャパシタ下部電極4
−4は、隣接するセルのキャパシタ下部電極に影響をお
よぼさない範囲内で大きくできる為、同じセル面積でも
キャパシタ面積を著しく大きくすることが可能である。
面積は、キャパシタ下部電極の側壁部を考慮に入れても
、セル面積の60膜程度にしか達していない。これに対
し、本発明によれば、キャパシタ面積は、セル面積の1
30%以上に達し、キャパシタ面積は2倍以上の増加が
可能である。実際に、第4図のレイアウトに従って試作
した結果、キャパシタ面積は、セル面積の140%に達
しており5本発明の効果が確認された。
、第2図(a)から(e)は第1図に示した本発明の半
導体装置を製造するため工程図、面レイアウト図、第5
図は、従来構造の半導体記憶装置の平面レイアラ1−図
である。 1−1・・・半導体単結晶基板、1−2・・・素子間分
離酸化膜、1−3・・・ゲート酸化膜、1−4・・・ゲ
ート電極、1−5・・・拡散層、1−6・・・拡散層、
1−7・・・層間絶縁膜、1−10・・・層間絶縁膜、
1−11・・・コンタクト孔、1−12・・・データ線
、1−13・・・層間絶縁膜、1−14・・・コンタク
ト孔、1−16・・・キャパシタ下部電極、1−17・
・・キャパシタ絶縁膜、1−18・・・プレート電極。 代理人 弁理士 小川勝馬′ \ 第 1 図 12図 (α) (ら)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、一つスイッチング用トランジスタと、一つの電荷蓄
積用キャパシタを最小単位とする半導体記憶装置におい
て、該電荷蓄積用キャパシタの少なくとも一部がデータ
線上部に配置されていることを特徴とする半導体記憶装
置。 2、上記電荷蓄積用キャパシタの一方の電極と、上記ス
イッチング用トランジスタの一方の拡散層とを接続する
ためのコンタクト孔と、データ線とが平面的に重なる部
分を持たないことを特徴とする、特許請求の範囲第1記
載の半導体記憶装置。 3、上記データ線が、上記コンタクト孔の周囲を囲んで
配線されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
もしくは第2項記載の半導体記憶装置。 4、上記コンタクト孔内部を該電荷蓄積用キャパシタの
一部として使用することを特徴とする、特許請求の範囲
第1項ないしは第3項記載の半導体記憶装置。 5、上記電荷蓄積用キャパシタの一方の電極が、メモリ
セルの全面を実質的に覆つていることを特徴とする、特
許請求の範囲第1項ないしは第4項記載の半導体記憶装
置。
Priority Applications (1)
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Related Child Applications (2)
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JP8244463A Division JP2839874B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 半導体記憶装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63278363A true JPS63278363A (ja) | 1988-11-16 |
JP2741857B2 JP2741857B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=14584865
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62112365A Expired - Lifetime JP2741857B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 半導体記憶装置 |
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JP (1) | JP2741857B2 (ja) |
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