JP2744457B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に高集積化に好適なダイナミックランダ
ムアクセスメモリ(DRAM)として、微細で蓄積容量が大
きな半導体装置およびその製造方法に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fine semiconductor device having a large storage capacity and a method for manufacturing the same as a dynamic random access memory (DRAM) particularly suitable for high integration. .
DRAM(Dynamic Randam Access Memory)は3年で4倍
の集積度向上を実現してきており、すでにメガビット級
メモリの量産も行われている。上記高集積化は、主に素
子寸法の微細化に支えられて達成されてきた。しかしな
がら、素子微細化に伴う蓄積容量の減少のために、信号
対雑音(SN)比の低下や、α線の入射による信号反転
(ソフトエラー)等の問題が顕在化し、信頼性の維持が
課題になっている。DRAM (Dynamic Randam Access Memory) has achieved a fourfold improvement in integration in three years, and mass production of megabit-class memories has already been carried out. The high integration has been achieved mainly supported by miniaturization of element dimensions. However, due to the decrease in storage capacitance due to miniaturization of elements, problems such as a decrease in signal-to-noise (SN) ratio and signal inversion (soft error) due to the incidence of α-rays have become apparent, and maintaining reliability has been an issue. It has become.
このため、蓄積容量が増加できるメモリセルとして、
特開昭63−58958号に記載されているように、蓄積容量
部を数層に積層する形のメモリセル構造、および特開昭
63−209157号に記載されているように、容量体の側壁に
よる側面容量成分を利用する構造が提案されている。Therefore, as a memory cell whose storage capacity can be increased,
As described in JP-A-63-58958, a memory cell structure in which storage capacitance portions are stacked in several layers,
As described in JP-A-63-209157, there has been proposed a structure utilizing a side capacitance component due to a side wall of a capacitor.
上記従来技術によるメモリセルを第2図に示す。この
構造のメモリセルは、電荷蓄積電極を幾重にも積層する
ことによって、理論的には蓄積容量をいくらでも増大す
ることができる。しかしながら、露光装置の焦点深度等
の現実における製造技術の能力を考えると、大きな段差
を生じることは好ましくない。上記蓄積容量部に許され
る段差は、0.3μm技術を用いる64メガDRAMでは0.5μm
程度であろう。すなわち、第2図に示す構造の場合は、
各電極の厚さを0.1μmとすると、蓄積電極が2枚、プ
レート電極3枚が限界であると考えられる。この電極枚
数で構成できる蓄積電極とプレート電極の対向面の面数
は最大4面である。64メガDRAMではセル面積が1μm2程
度と推定される。かりに1×1μm2をそのまま蓄積容量
に使えたと仮定し、上下電極の接続用に40%の無効領域
があるものと仮定すると、第2図に示す構造でキャパシ
タとして有効な面積は 1μm×1μm×4面×0.6=2.4μm2 (1) と得られる。FIG. 2 shows the above-mentioned conventional memory cell. The memory cell of this structure can theoretically increase the storage capacity by stacking multiple charge storage electrodes. However, in view of the actual capability of the manufacturing technology such as the depth of focus of the exposure apparatus, it is not preferable to generate a large step. The step allowed in the storage capacitor is 0.5 μm in a 64 mega DRAM using a 0.3 μm technology.
Will be about. That is, in the case of the structure shown in FIG.
If the thickness of each electrode is 0.1 μm, it is considered that the limit is two storage electrodes and three plate electrodes. The number of opposing surfaces of the storage electrode and the plate electrode which can be constituted by this number of electrodes is a maximum of four. The cell area is estimated to be about 1 μm 2 in a 64 mega DRAM. Assuming that 1 × 1 μm 2 can be used as it is as a storage capacitor and that there is a 40% ineffective area for connecting the upper and lower electrodes, the effective area as a capacitor in the structure shown in FIG. 2 is 1 μm × 1 μm × 4 faces × 0.6 = 2.4 μm 2 (1)
また、上記構造を実現するには、少なくとも2回の蓄
積電極(材料)の被着工程と、少なくとも2回の電極間
絶縁膜の形成工程と、少なくとも1回以上の上下電極接
続用加工工程、キャパシタ絶縁膜形成工程、およびプレ
ート電極形成工程等が必要になり、工程が非常に多くな
るという問題を有する。Further, in order to realize the above structure, at least two deposition steps of the storage electrode (material), at least two formation steps of the inter-electrode insulating film, at least one processing step of connecting the upper and lower electrodes, A step of forming a capacitor insulating film, a step of forming a plate electrode, and the like are required, resulting in a problem that the number of steps is extremely large.
一方、第1図に示す本発明は工程数を減らし、かつ、
大面積の蓄積容量を形成することが可能である。例え
ば、上記同様1×1μm2で厚さ0.5μmの蓄積容量を形
成する場合に、厚さ0.1μmの電極を用いると、蓄積容
量の全表面積はつぎのように計算できる(接続部が存在
しないので無効領域はない)。On the other hand, the present invention shown in FIG. 1 reduces the number of steps and
It is possible to form a large area storage capacitor. For example, in the case of forming a storage capacitor of 1 × 1 μm 2 and a thickness of 0.5 μm in the same manner as described above, if electrodes having a thickness of 0.1 μm are used, the total surface area of the storage capacitor can be calculated as follows (because there is no connection portion, There is no invalid area).
外壁側面成分 (高さ)0.4μm×1μm×4=1.6μm2 (2) 内壁側面成分 (高さ)0.3μm×(1−0.1×2)μm×4=0.96μm2
(3) 平面面積成分 1μm×1μm=1μm2 (4) したがって、合計はつぎのように考えられる。Outer wall side surface component (height) 0.4 μm × 1 μm × 4 = 1.6 μm 2 (2) Inner wall side surface component (height) 0.3 μm × (1-0.1 × 2) μm × 4 = 0.96 μm 2
(3) Planar area component 1 μm × 1 μm = 1 μm 2 (4) Therefore, the total is considered as follows.
1.6+0.96+1=3.56μm2 (5) 構造が簡単で工程も短いにもかかわらず、第2図に示
したメモリセルに較べ50%大きな蓄積容量表面積を実現
することができる。1.6 + 0.96 + 1 = 3.56 μm 2 (5) Although the structure is simple and the process is short, a storage capacitor surface area 50% larger than that of the memory cell shown in FIG. 2 can be realized.
蓄積容量の面積を増加させることがDRAMの最大の課題
であり、この課題を達成するためには、上記のように、
平面面積成分を倍化するよりも周辺側壁成分を倍化した
方がよい。何故なら、DRAMは世代ごとにセル面積および
蓄積容量面積が1/3に縮小するが、蓄積容量の周辺長、
すなわち周辺面積成分は にしか縮小しないからである。縮小比が小さな周辺面積
成分を倍化する方が、面積増大効果は大きい。Increasing the area of storage capacitance is the biggest challenge for DRAM, and to achieve this challenge, as described above,
It is better to double the peripheral side wall component than to double the plane area component. This is because DRAMs reduce the cell area and storage capacity area by 1/3 for each generation, but the peripheral length of storage capacity,
That is, the peripheral area component is This is because they only shrink. Doubling the peripheral area component having a small reduction ratio has a greater area increasing effect.
すなわち、本発明では壁状の蓄積電極構造を用い、そ
の外壁および内壁を蓄積容量として用いることにより、
セルの微細化に対しても面積が減りにくい構造をとり、
その製造方法を得るものである。That is, in the present invention, a wall-shaped storage electrode structure is used, and the outer and inner walls thereof are used as storage capacitors.
With a structure in which the area is not easily reduced even with miniaturization of cells,
It is to obtain a manufacturing method.
本発明では、上記のように壁状の蓄積電極構造を用い
るため、壁の外壁および内壁を容量として活用すること
により、側壁の占有面積を約2倍に倍化することができ
る。さらに、壁を同心円状に増やすことによって、より
以上の側壁面積成分を増加することができる。In the present invention, since the wall-shaped storage electrode structure is used as described above, the occupied area of the side wall can be doubled by utilizing the outer wall and the inner wall of the wall as capacitors. Further, by increasing the number of walls concentrically, it is possible to further increase the side wall area component.
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。第1
図は本発明による半導体装置の第1実施例を示す断面
図、第3図(a)〜(j)は上記実施例の製造工程をそ
れぞれ示す図、第4図は本発明の第2実施例を示す断面
図、第5図(a)および(b)は上記実施例の製造方法
をそれぞれ示す図、第6図はレイアウトの一例を示す
図、第7図はレイアウトの他の例を示す図、第8図は本
発明の第3実施例を示す断面図である。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First
FIGS. 3A to 3J are cross-sectional views showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, FIGS. 3A to 3J are diagrams showing manufacturing steps of the above-described embodiment, respectively, and FIG. 4 is a second embodiment of the present invention. 5, (a) and (b) are views showing the manufacturing method of the above embodiment, FIG. 6 is a view showing an example of the layout, and FIG. 7 is a view showing another example of the layout. FIG. 8 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
第1実施例 第1図において、ワード線14およびビット線16上に蓄
積電極18を積み上げた構造を有しているため、蓄積電極
間スペースを除けば、蓄積電極18の平面面積を最大限に
大きくすることができる。さらに、上記蓄積電極18に壁
状の構造を採用した結果、壁の内壁表面をも蓄積容量と
して用いることができるため、蓄積容量の増大が可能で
ある。First Embodiment In FIG. 1, since the storage electrodes 18 are stacked on the word lines 14 and the bit lines 16, the plane area of the storage electrodes 18 can be maximized except for the space between the storage electrodes. Can be bigger. Furthermore, as a result of adopting a wall-shaped structure for the storage electrode 18, the inner wall surface of the wall can be used as a storage capacitor, so that the storage capacity can be increased.
第3図(a)〜(j)は上記第1図に示した第1実施
例の構造を製造するための、、それぞれの工程を示す図
である。つぎに第3図に用いて製造方法を説明する。ま
ず、10Ωcmの比抵抗をもつp型(100)面方位のSi基板1
1上に、アイソレーション12とゲート酸化膜13を第3図
(a)のように形成する。つぎにりんを1020cm-3程度以
上にドープした多結晶Si14とSiO2とをCVD法(Chemical
Vapor Deposition法)で被着したのち、図示していない
がレジストパタンをマスクに、これらSiO2と多結晶Siと
を異方性ドライエッチング法によってそれぞれ加工し、
第3図(b)に示すように、ワード線14(多結晶Si)お
よびSiO2層31を形成する。多結晶Siの厚さは150nm、SiO
2層31の厚さは200nmである。3 (a) to 3 (j) are views showing respective steps for manufacturing the structure of the first embodiment shown in FIG. Next, the manufacturing method will be described with reference to FIG. First, a p-type (100) oriented Si substrate 1 having a specific resistance of 10 Ωcm
On FIG. 1, an isolation 12 and a gate oxide film 13 are formed as shown in FIG. Then polycrystalline Si14 SiO 2 and a CVD method doped with phosphorus than about 10 20 cm -3 (Chemical
After deposition by the Vapor Deposition method, these SiO 2 and polycrystalline Si are processed by anisotropic dry etching using a resist pattern (not shown) as a mask.
As shown in FIG. 3B, a word line 14 (polycrystalline Si) and an SiO 2 layer 31 are formed. Polycrystalline Si thickness 150nm, SiO
The thickness of the two layers 31 is 200 nm.
ワード線14をマスクしてn+拡散層113を第3図(c)
に示すようにイオン打ち込み法で形成する。つぎに厚さ
100nmのSiO2をCVD法によって被着して異方性ドライエッ
チングにより加工し、ワード線側壁のSiO232を形成す
る。その後、厚さ50nmのSiO233をCVD法によって被着す
る。将来ビット線を拡散層に接触させる領域上を、図示
しないがレジストをマスクにして異方性ドライエッチン
グで加工し、上記n+拡散層113の所望の部分を第3図
(d)のように露出させる。つぎに、りんを1020cm-3程
度ドープした多結晶Si(poly Si)34とSiO235とを、第
3図(e)に示すようにCVD法によって被着する。図示
されていないが、レジストパタンをマスクとして上記Si
O235と多結晶Si34とをそれぞれ加工し、第3図(f)に
示すように上面をSiO235で被覆されたビット線を形成す
る。厚さ100nmのSiO236、厚さ200nmのSiN437、厚さ150n
mのSiO2をそぞれCVD法を用いて被着する。このとき、Si
O236によって第3図(g)に示す領域A(将来蓄積電極
とn+拡散層とが接触する領域)が埋まってしまわないよ
うに注意が必要である。64メガDRAMを想定した本実施例
では、SiO236の厚さは200nm以下にすべきである。ま
た、Si3N437の厚さは上記領域Aがほぼ完全に埋まり、
その表面をほぼ平坦にするにはほぼ100nm以上の膜厚が
必要であり、本実施例の場合にはSi3N4の厚さを100nm以
上にする。最後に被着するSiO238の厚さは、既に被着し
たSiO236とSi3N437との厚さの合計が壁状蓄積電極の壁
の高さになるように、あるいは多少のマージンを追加し
た値に等しくなるように設定する。The word line 14 is masked to form the n + diffusion layer 113 in FIG.
As shown in FIG. Next thickness
100 nm of SiO 2 is deposited by CVD and processed by anisotropic dry etching to form SiO 2 32 on the side walls of the word lines. Thereafter, SiO 2 33 having a thickness of 50 nm is deposited by a CVD method. A region where the bit line is to be brought into contact with the diffusion layer in the future is processed by anisotropic dry etching using a resist as a mask (not shown), and a desired portion of the n + diffusion layer 113 is formed as shown in FIG. Expose. Next, polycrystalline Si (poly Si) 34 and SiO 2 35 doped with about 10 20 cm −3 of phosphorus are deposited by a CVD method as shown in FIG. Although not shown, the resist pattern is used as a mask to form the Si
O 2 35 and polycrystalline Si 34 are processed to form bit lines whose upper surfaces are covered with SiO 2 35, as shown in FIG. 3 (f). 100 nm thick SiO 2 36, 200 nm thick SiN 4 37, 150 n thick
Each of m 2 SiO 2 is deposited using a CVD method. At this time,
Note that the O 2 36 Figure 3 regions shown in (g) A (region where the future storage electrode and the n + diffusion layer contact) is not Shimawa filled is required. In this embodiment assuming a 64-Mega DRAM, the thickness of SiO 2 36 should be 200 nm or less. Further, the thickness of Si 3 N 4 37 is such that the region A is almost completely filled,
In order to make the surface almost flat, a film thickness of about 100 nm or more is required. In the case of this embodiment, the thickness of Si 3 N 4 is made 100 nm or more. The thickness of the finally deposited SiO 2 38 is set so that the sum of the thicknesses of the already deposited SiO 2 36 and Si 3 N 4 37 is equal to the height of the wall of the wall-shaped storage electrode, or a little. Set to be equal to the added margin.
つぎに図示されていないが、レジストパタンをマスク
としてSiO238、Si3N437、SiO236、SiO233を、異方性ド
ライエッチングを用いてそれぞれエッチングしA部の基
板を露出させる。この時、第3図(g)でも明らかなよ
うに、Si3N437はA部、すなわちワード線14の隙間に埋
まり、エッチングしなければならない実質的な膜厚は厚
い。このため、下地SiO233に対して、エッチングの選択
比が高いSi3N4エッチング技術が必要である。具体的に
は、Si3N4のエッチングにCF3+O2、CH2F2、CHF3、CH
3F、CH4+F2などのプラズマを用いたプラズマエッチン
グ技術が好ましい。これらのガスを用いた場合には、Si
O2に対してSi3N4のエッチングスピードが10倍程度以上
であり、下地SiO233にはほとんどダメージ(削れ)を与
えることなしにSi3N437の加工をすることが可能であ
る。Then, although not shown, the SiO 2 38, Si 3 N 4 37, SiO 2 36, and SiO 2 33 are each etched using anisotropic dry etching using the resist pattern as a mask, thereby exposing the substrate of the portion A. . At this time, as apparent from FIG. 3 (g), the Si 3 N 4 37 is buried in the portion A, that is, in the gap between the word lines 14, and the substantial film thickness to be etched is large. For this reason, an Si 3 N 4 etching technique having a high etching selectivity with respect to the underlying SiO 2 33 is required. Specifically, CF 3 + O 2 to etch the Si 3 N 4, CH 2 F 2, CHF 3, CH
3 F, a plasma etching technique using plasma, such as CH 4 + F 2 are preferred. When these gases are used, Si
The etching speed of Si 3 N 4 is about 10 times or more that of O 2 , and it is possible to process Si 3 N 4 37 without giving any damage (sharpening) to the underlying SiO 2 33 .
これらの膜の加工が終了したのち、りんを1020cm-3程
度ドープした多結晶Si39をCVD法で被着する。膜厚は100
nmを用いた。この膜厚はSiO236、Si3N437、SiO238等の
凹みを完全に埋めない厚さにする。その後、1μmの厚
さのレジストを塗布し、膜厚分+αのエッチングを施す
ことによって、第3図(h)に示すように凹部にレジス
ト131を埋める。つづいて異方性ドライエッチングを用
いて、多結晶Si39をエッチングする。エッチング量は多
結晶Si39の膜厚分よりやや多い程度にする。つぎにHF水
溶液によってSiO238をエッチングし、さらにりん酸水溶
液によってSi3N437をエッチングする。りん酸の温度を1
60℃〜180℃程度に選ぶと100nm程度のSi3N437が数分〜
数10分で、第3図(i)に示すようにエッチングでき
る。最後にキャパシタ絶縁膜132とプレート電極133を形
成する。本実施例ではキャパシタ絶縁膜としてSiO2を用
いているが、Ta2O5、Si3N4などの絶縁膜、あるいはこれ
らの複合膜が使えることはいうまでもない。さらにKNO3
や他の強誘電体材料も使用可能である。また、プレート
電極133として本実施例ではりんを拡散した多結晶Siを
用いたが、W、Mo、WSi2、MoSi2の他、各種金属材料、
金属シリサイド材料を使うことができる。After the processing of these films is completed, polycrystalline Si39 doped with about 10 20 cm -3 of phosphorus is deposited by a CVD method. The film thickness is 100
nm was used. This film thickness is set so as not to completely fill the depressions such as SiO 2 36, Si 3 N 4 37, and SiO 2 38. Thereafter, a resist having a thickness of 1 μm is applied, and the resist 131 is buried in the recess as shown in FIG. Subsequently, the polycrystalline Si39 is etched using anisotropic dry etching. The etching amount is slightly larger than the thickness of the polycrystalline Si39. Next, SiO 2 38 is etched with an HF aqueous solution, and Si 3 N 4 37 is further etched with a phosphoric acid aqueous solution. Phosphoric acid temperature 1
If you choose about 60 ℃ ~ 180 ℃, about 100 nm Si 3 N 4 37 will be several minutes ~
In several tens of minutes, etching can be performed as shown in FIG. Finally, a capacitor insulating film 132 and a plate electrode 133 are formed. In the present embodiment, SiO 2 is used as the capacitor insulating film, but it goes without saying that an insulating film such as Ta 2 O 5 or Si 3 N 4 or a composite film thereof can be used. More KNO 3
And other ferroelectric materials can be used. In this embodiment, polycrystalline Si in which phosphorus is diffused is used as the plate electrode 133. However, in addition to W, Mo, WSi 2 and MoSi 2 , various metal materials,
Metal silicide materials can be used.
第2実施例 第4図に示す第2実施例は、蓄積電極18の壁状部分を
同心円状に2重に形成した例を示す。第1図に示した第
1実施例に比較して、約50%増しの蓄積容量を作ること
が可能である。Second Embodiment The second embodiment shown in FIG. 4 shows an example in which the storage electrode 18 has a double wall concentrically. Compared to the first embodiment shown in FIG. 1, it is possible to make the storage capacity about 50% higher.
第5図(a)および(b)は上記第2実施例に示した
半導体装置の製造方法を示す図で、上記第5図(a)の
前段階として、第3図(a)〜(g)の工程を行うと実
施しやすい。すなわち第3図(g)に示す工程ののち、
SiO238、Si3N437、SiO236を異方性ドライエッチングに
よってそれぞれエッチングし、引き続きりんを1020cm-3
程度ドープした多結晶Si39をCVD法によって被着する。
厚さは50nmとした。つぎに厚さ80nmのSiO251をCVD法に
よって被着し、さらに異方性ドライエッチング法でエッ
チングすることにより、凹部内壁にSiO2を残す。続いて
りんを1020cm-3程度ドープした多結晶Si52を、第5図
(a)に示すようにCVD法で膜厚を50nmに被着した。異
方性ドライエッチング法を用いて、多結晶Si52と多結晶
Si39をエッチングする。多結晶Siのエッチング量は100n
m+αとする。αは隣接凹部に残る多結晶Siどうしが、
第5図(b)に示すようにショートしない程度の厚さと
する。FIGS. 5 (a) and 5 (b) are views showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in the second embodiment, and FIGS. 3 (a) to 3 (g) are prior to FIG. 5 (a). The step ()) is easy to carry out. That is, after the step shown in FIG.
SiO 2 38, Si 3 N 4 37, and SiO 2 36 were respectively etched by anisotropic dry etching, and phosphorus was successively added to 10 20 cm −3.
Lightly doped polycrystalline Si39 is deposited by CVD.
The thickness was 50 nm. Next, SiO 2 51 having a thickness of 80 nm is applied by a CVD method, and is further etched by an anisotropic dry etching method to leave SiO 2 on the inner wall of the concave portion. Subsequently, polycrystalline Si52 doped with about 10 20 cm -3 of phosphorus was applied to a thickness of 50 nm by a CVD method as shown in FIG. Polycrystalline Si52 and polycrystalline using anisotropic dry etching
Etch Si39. Polycrystalline Si etching amount is 100n
m + α. α is the polycrystalline Si remaining in the adjacent recess,
As shown in FIG. 5B, the thickness is set so as not to cause a short circuit.
その後、キャパシタ絶縁膜とプレート電極とを形成す
ると、第4図に示した第2実施例と等価な構造ができあ
がる。Thereafter, when a capacitor insulating film and a plate electrode are formed, a structure equivalent to the second embodiment shown in FIG. 4 is completed.
また、本実施例は壁を同心円状に2重にした例を示し
ているが、第5図に示すようにSiO2のデポジション、ド
ライエツチング、多結晶Siデポジションを繰り返すこと
で、3重、4重に壁を作ることも原理的に可能である。
ただし、この場合に各膜厚は凹部が完全に埋まらないよ
うに薄膜化しなければならない。Further, this embodiment is shown an example of double wall concentrically, by repeating deposition of SiO 2 as shown in FIG. 5, dry Etsu quenching, the polycrystalline Si deposition, triple In principle, it is also possible to make a quadruple wall.
However, in this case, each film thickness must be reduced so that the concave portion is not completely filled.
第6図は本発明による半導体装置の一レイアウトを示
す図である。第1図あるいは第4図に示した第1実施例
または第2実施例では、ビット線16を蓄積電極より前に
形成するために、上記ビット線の配線部分は、蓄積電極
が基板に接する部分を避ける必要がある。したがって、
本実施例ではビット線はメモリセル領域の上方(第6図
の上方)に形成している。また、本実施例では蓄積電極
65形成用のレイアウトパタンを、穴パタン(指定した領
域の内側がエッチングされるパタン)で示してある。FIG. 6 is a diagram showing one layout of the semiconductor device according to the present invention. In the first or second embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 4, since the bit line 16 is formed before the storage electrode, the wiring portion of the bit line is a portion where the storage electrode is in contact with the substrate. Need to be avoided. Therefore,
In this embodiment, the bit lines are formed above the memory cell area (upper in FIG. 6). In this embodiment, the storage electrode
The layout pattern for forming 65 is indicated by a hole pattern (a pattern in which the inside of a specified region is etched).
なお、図における61は活性領域、62はゲート電極(ワ
ード線)、63はビットコンタクト穴、64はビット線で、
66は蓄積電極65が基板に接する部分をそれぞれ示してい
る。In the figure, 61 is an active region, 62 is a gate electrode (word line), 63 is a bit contact hole, 64 is a bit line,
Reference numeral 66 denotes a portion where the storage electrode 65 is in contact with the substrate.
上記穴パタンは一般的に加工時の穴太り現象が起きや
すいため、隣接する穴パタンとの距離が完成時に狭くな
る。すなわち、本来ならば穴パタン間の距離はリソグラ
フィ技術の解像限度以下にはできないが、上記のような
加工時の穴太り現象を利用することによって、実質的な
穴パタン距離を縮めることができる。その分だけ穴パタ
ンを大きくすることができ、穴の内側に形成する蓄積電
極を大きくできる。Since the hole pattern generally tends to cause a hole thickening phenomenon at the time of processing, the distance between adjacent hole patterns is narrowed upon completion. That is, the distance between the hole patterns cannot be less than the resolution limit of the lithography technology, but the substantial hole pattern distance can be reduced by utilizing the hole thickening phenomenon at the time of processing as described above. . The hole pattern can be enlarged accordingly, and the storage electrode formed inside the hole can be enlarged.
第7図は他のレイアウト例を示す図である。この例で
は、ワード線と活性領域とで形成されるトランジスタの
チャネルや拡散層の領域(これを活性領域61という)
を、ワード線62やビット線64に対して斜めに配置するこ
とによって、ビット線64を素直にレイアウトしながら
も、蓄積電極が基板に接する部分66をビット線64の隙間
にレイアウトできた例である。FIG. 7 is a diagram showing another layout example. In this example, a transistor channel formed by a word line and an active region or a region of a diffusion layer (this is referred to as an active region 61)
Is arranged obliquely with respect to the word lines 62 and the bit lines 64, so that the portion 66 where the storage electrode is in contact with the substrate can be laid out in the gap between the bit lines 64 while the bit lines 64 are laid out in a straightforward manner. is there.
上記第6図および第7図で示したレイアウトでは、蓄
積電極を基板に触れさせるための絶縁膜のエッチングマ
スクが、そのまま蓄積電極形成マスクに用いられてい
る。従来、別々のマスクパタン、別々のマスク工程が必
要であったのに比較し、マスクパタンやマスク工程等が
簡略化できるのが本発明の特徴でもある。In the layouts shown in FIGS. 6 and 7, the etching mask of the insulating film for making the storage electrode contact the substrate is used as it is as the storage electrode formation mask. A feature of the present invention is that the mask pattern, the mask process, and the like can be simplified as compared with the case where separate mask patterns and separate mask steps are conventionally required.
第3実施例 第8図に示す第3実施例は、ビット線16を蓄積電極18
の形成以降に形成する場合の例を示す。ビット線16を後
から形成しても、壁状蓄積電極18は問題なく形成でき
る。Third Embodiment A third embodiment shown in FIG.
An example in the case of forming after the formation of is shown. Even if the bit line 16 is formed later, the wall-shaped storage electrode 18 can be formed without any problem.
上記の本発明実施例ではnチャネル型のメモリセルに
関して説明したが、pチャネル型のメモリセルにも適用
可能であることはいうまでもない。Although the embodiment of the present invention has been described with reference to an n-channel type memory cell, it is needless to say that the present invention can be applied to a p-channel type memory cell.
さらに、本発明の実施例では、折り曲げビート線(2
交点/ビット)方式の例を示しているが、オープンビッ
ト(1交点/ビット)方式に適用可能なことはいうまで
もない。Further, in the embodiment of the present invention, the bent beat line (2
Although an example of an intersection / bit method is shown, it is needless to say that the present invention can be applied to an open bit (one intersection / bit) method.
また、容量形成に限って本発明を用いることによっ
て、同一面積でも、より大きな蓄積容量値をもつキャパ
シタが形成できることはいうまでもない。In addition, it goes without saying that by using the present invention only for forming a capacitor, a capacitor having a larger storage capacitance value can be formed even with the same area.
上記のように本発明による半導体装置およびその製造
方法は、蓄積電極をもつ1トランジスタと1キャパシタ
型の半導体装置において、上記蓄積電極領域の周部が薄
い壁状の同心状に2重以上に形成されて、上記壁の内壁
および外壁が蓄積電極を形成していることにより、微細
なセル面積内に、従来の構造に比較してより大きな容量
値をもつ蓄積容量を形成する効果がある。このため、集
積度が高いメモリを形成することができる。As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, in a one-transistor and one-capacitor type semiconductor device having a storage electrode, the peripheral portion of the storage electrode region is formed in a thin wall shape concentrically in two or more layers. Since the inner wall and the outer wall of the wall form the storage electrode, there is an effect of forming a storage capacitor having a larger capacitance value in a fine cell area as compared with the conventional structure. Therefore, a memory with a high degree of integration can be formed.
また、蓄積容量形成時に、従来に較べマスクパタン使
用回数を1回減らすことが可能であるため、工程短縮の
効果を有する。In addition, the number of times the mask pattern is used can be reduced by one at the time of formation of the storage capacitor as compared with the conventional case, so that the process can be shortened.
第1図は本発明による半導体装置の第1実施例を示す断
面図、第2図は従来の半導体装置の断面図、第3図
(a)〜(j)は上記第1実施例の製造工程をそれぞれ
示す図、第4図は本発明の第2実施例を示す断面図、第
5図(a)および(b)は上記第2実施例の製造方法を
それぞれ示す図、第6図はレイアウトの一例を示す図、
第7図はレイアウトの他の例を示す図、第8図は本発明
の第3実施例を示す断面図である。 14……ワード線、16……ビット線 18,65……蓄積電極、19……キャパシタ絶縁膜FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device, and FIGS. 3 (a) to 3 (j) show manufacturing steps of the first embodiment. 4, FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention, FIGS. 5 (a) and (b) are diagrams showing a manufacturing method of the second embodiment, respectively, and FIG. 6 is a layout. Diagram showing an example of
FIG. 7 is a view showing another example of the layout, and FIG. 8 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention. 14 ... word line, 16 ... bit line 18,65 ... storage electrode, 19 ... capacitor insulating film
Claims (6)
シタ型の半導体装置において、上記蓄積電極領域の周部
が薄い壁状の同心状に2重以上に形成されて、上記壁の
内壁および外壁が蓄積電極を形成していることを特徴と
する半導体装置。In a one-transistor and one-capacitor type semiconductor device having a storage electrode, a peripheral portion of the storage electrode region is formed as a thin wall concentrically in two or more layers, and an inner wall and an outer wall of the wall are formed. A semiconductor device comprising a storage electrode.
O2、Si3N4、Ta2O5あるいはこれらの複合膜を用いること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載した半導体装
置。2. The capacitor according to claim 1, wherein said insulating film material comprises Si.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein O 2 , Si 3 N 4 , Ta 2 O 5 or a composite film thereof is used.
は、論理演算を主たる目的とするLSI内部に、組み込ま
れたことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2
項のいずれかに記載した半導体装置。3. The capacitor according to claim 1, wherein said capacitor having said thin-walled storage electrode is incorporated in an LSI mainly for performing a logical operation.
A semiconductor device according to any one of the above items.
体装置において、活性領域がワード線とビット線の両方
に対して斜めにレイアウトされ、上記蓄積電極の容量を
形成する面が基板表面に対して垂直方向に形成されてい
ることを特徴とする半導体装置。4. A semiconductor device having a storage electrode extending over a bit line, wherein the active region is laid out obliquely with respect to both the word line and the bit line, and the surface forming the capacitance of the storage electrode is formed on the substrate surface. A semiconductor device formed in a direction perpendicular to the semiconductor device.
成する工程と、SiO2およびSi3N4を被着して、ワード線
間の少なくとも一部の基板上またはワード線の少なくと
も一部を含む領域に延在した穴パタンマスクを用いて、
上記Si3N4およびSiO2の順にエッチングして穴パタンを
形成する工程と、その後、導電性薄膜を被着し、上記導
電性薄膜で覆われた穴内にレジストを埋める工程と、上
記穴の内壁表面を残して上記導電性薄膜をエッチングす
る工程と、つぎにSi3N4をエッチングしたのち、キャパ
シタ絶縁膜とプレート電極を形成する工程とを有する半
導体装置の製造方法。5. A step of forming a word line substantially surrounded by an insulating film, and depositing SiO 2 and Si 3 N 4 on at least a part of a substrate between the word lines or at least a portion of the word line. Using a hole pattern mask extending to the area including a part,
A step of forming a hole pattern by etching in the order of Si 3 N 4 and SiO 2 , and thereafter, applying a conductive thin film, and filling a resist in a hole covered with the conductive thin film, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of etching the conductive thin film while leaving the inner wall surface; and a step of forming a capacitor insulating film and a plate electrode after etching Si 3 N 4 .
にSiO2を被着したのち、続く穴パタン形成時に、まず上
記SiO2をエッチングし、導電性薄膜形成後に上記SiO2を
除去する工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
5項に記載した半導体装置の製造方法。6. A step of forming the hole pattern is, Si 3 N 4 After depositing the SiO 2 on the time of the subsequent hole pattern formation, the SiO 2 etching First, the SiO 2 after the conductive thin film formed 6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of removing the semiconductor device.
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US08/072,482 US5374576A (en) | 1988-12-21 | 1993-06-03 | Method of fabricating stacked capacitor cell memory devices |
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