JP2842770B2 - Semiconductor integrated circuit and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、情報を保持するため
のキャパシタおよび電源ノイズ除去のためのキャパシタ
の双方を備えたDRAM(Dynamic Random Access Memo
ry)等の半導体集積回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DRAM (Dynamic Random Access Memory) having both a capacitor for holding information and a capacitor for removing power supply noise.
ry).
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より半導体集積回路内に形成される
キャパシタとして、基板およびポリシリコンからなる電
極間にSiO2膜を介挿させたMOS構造のキャパシタ
が知られている。このMOS構造のキャパシタは、下部
電極としてのSi基板に熱酸化処理を施すことによりそ
の表面にSiO2膜を形成し、このSiO2膜上に上部電
極としてのポリシリコンなどの導体層を積層させること
により得られる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a capacitor formed in a semiconductor integrated circuit, a capacitor having a MOS structure in which an SiO 2 film is interposed between a substrate and an electrode made of polysilicon has been known. In this MOS structure capacitor, an SiO 2 film is formed on the surface of a Si substrate as a lower electrode by subjecting the substrate to a thermal oxidation treatment, and a conductive layer such as polysilicon as an upper electrode is laminated on the SiO 2 film. It can be obtained by:
【0003】そして、この種のキャパシタは、DRAM
等においては、記憶すべき情報に対応した電圧を保持す
るためのメモリセルキャパシタとして用いられる。[0003] This type of capacitor is a DRAM.
And the like, it is used as a memory cell capacitor for holding a voltage corresponding to information to be stored.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体集積
回路は、その内部のトランジスタ等がスイッチング動作
するのに伴って電源およびグランド間にノイズが発生す
るが、特にDRAM等においては、このノイズを吸収す
る電源バイパスキャパシタが必要になる。ここで、上部
電極たる上記ポリシリコン層を電源Vccへ接続し、下
部電極たるSi基板をグランドVssに接続すれば、MO
S構造のキャパシタにより電源バイパスキャパシタを構
成することができる。By the way, in a semiconductor integrated circuit, noise is generated between a power supply and a ground as a transistor or the like in the semiconductor integrated circuit performs a switching operation. Particularly, in a DRAM or the like, this noise is absorbed. Requires a power supply bypass capacitor. If the polysilicon layer as the upper electrode is connected to the power supply Vcc and the Si substrate as the lower electrode is connected to the ground Vss, the MO
A power supply bypass capacitor can be formed by the capacitor having the S structure.
【0005】しかしながら、上述したMOS構造のキャ
パシタにおいて、下部電極たるSi基板は、MOSトラ
ンジスタの反転層であるため、シート抵抗は一般に数K
Ω/□と高くなっている。従って、この種のキャパシタ
は、電極自体が有する抵抗が比較的高いため、電源バイ
パスキャパシタとして使用した場合にノイズを十分に除
去することができないという問題がある。However, in the above-mentioned MOS-structured capacitor, since the Si substrate as the lower electrode is an inversion layer of the MOS transistor, the sheet resistance is generally several K.
It is as high as Ω / □. Therefore, this type of capacitor has a problem that since the electrode itself has a relatively high resistance, it cannot sufficiently remove noise when used as a power supply bypass capacitor.
【0006】また、MOS構造のキャパシタの誘電体膜
は、上述の通りSi基板を熱酸化して形成することによ
り得られるSiO2膜が一般的に利用されるが、このよ
うにして得られるSiO2膜には通常2個/cm2程度の
割合で欠陥が存在する。従って、電源バイパスキャパシ
タ等の比較的大きな容量を得るべく電極面積の広いキャ
パシタを形成する場合、またはDRAMのメモリセルキ
ャパシタ等のように多数のキャパシタをSi基板上に形
成する場合に欠陥を含んだキャパシタが形成される確率
は極めて高いものとなり、このように欠陥のあるキャパ
シタが形成されることにより、半導体集積回路の製造歩
留りが低下するという問題があった。As the dielectric film of a capacitor having a MOS structure, an SiO 2 film obtained by thermally oxidizing a Si substrate as described above is generally used. The two films usually have defects at a rate of about 2 defects / cm 2 . Therefore, when a capacitor having a large electrode area is formed to obtain a relatively large capacitance such as a power supply bypass capacitor, or when a large number of capacitors such as a memory cell capacitor of a DRAM are formed on a Si substrate, defects are included. The probability of forming a capacitor becomes extremely high, and there is a problem that the production yield of a semiconductor integrated circuit is reduced by forming a defective capacitor in this manner.
【0007】また、特に電源バイパスキャパシタは電源
電圧が直接印加されるものであるため高耐圧のものが必
要である。しかし、メモリセルキャパシタとして使用さ
れるようなMOS構造のキャパシタは、耐圧がそれ程高
くなく、電源バイパスキャパシタとして不適当なもので
あると言わざるを得ない。In particular, the power supply bypass capacitor requires a high withstand voltage since the power supply voltage is directly applied thereto. However, a capacitor having a MOS structure used as a memory cell capacitor does not have such a high withstand voltage, and therefore cannot be said to be inappropriate as a power supply bypass capacitor.
【0008】ここで電極間に介挿する誘電体膜の膜厚を
厚くすれば、MOS構造キャパシタの耐圧を高くするこ
とができる。しかし、MOS構造キャパシタを電源バイ
パスキャパシタとして用いる場合には、急峻なスイッチ
ングノイズを除去する必要上、その容量を高くする必要
があり、そのためにはキャパシタの電極の面積を大きく
しなければならない。しかしながら、上述の通りMOS
構造キャパシタにおける絶縁膜は欠陥率が高いため、電
源バイパスキャパシタとしての使用に耐える大容量のM
OS構造キャパシタを形成することは困難であり、未だ
実用に致っていない。Here, by increasing the thickness of the dielectric film interposed between the electrodes, the withstand voltage of the MOS structure capacitor can be increased. However, when a MOS structure capacitor is used as a power supply bypass capacitor, it is necessary to remove steep switching noise, and it is necessary to increase the capacitance. For this purpose, the area of the capacitor electrode must be increased. However, as mentioned above, MOS
Since the insulating film in the structured capacitor has a high defect rate, a large capacity M that can be used as a power supply bypass capacitor is used.
It is difficult to form an OS structure capacitor, and it is not yet practical.
【0009】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、大幅に工程数を増加させることなく大容量
かつ高耐圧の電源バイパスキャパシタとメモリセルキャ
パシタとを備えた半導体集積回路を提供することを目的
としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a semiconductor integrated circuit having a large capacity, high withstand voltage power supply bypass capacitor and a memory cell capacitor without significantly increasing the number of steps. It is intended to be.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
記憶すべき情報に対応した電圧が印加されるメモリ用上
部電極およびメモリ用下部電極と、該メモリ用上部電極
および該メモリ用下部電極間に積層された高誘電体膜を
含むメモリ用絶縁膜とにより構成されるメモリセルキャ
パシタと、各々が電源およびグランドのいずれか一方に
接続されるバイパスキャパシタ用上部電極およびバイパ
スキャパシタ用下部電極と、該上部電極および該下部電
極間に積層されたバイパスキャパシタ用絶縁膜およびそ
の上層に付加されたバイパスキャパシタ用誘電体膜とに
より構成される電源バイパスキャパシタとが、同一半導
体基板上に形成されてなり、前記バイパスキャパシタ用
上部電極およびバイパスキャパシタ用下部電極は、少な
くともポリシリコンを含む導電体であって前記メモリ用
上部電極およびメモリ用下部電極と各々同一工程により
形成されたものであり、前記バイパスキャパシタ用絶縁
膜および前記メモリ用絶縁膜は同一工程において形成さ
れたものであることを特徴とする半導体集積回路を要旨
とする。請求項2に係る発明は、前記メモリ用絶縁膜お
よび前記バイパスキャパシタ用絶縁膜は複合絶縁膜であ
ることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路を要
旨とする。請求項3に係る発明は、メモリセル用トラン
ジスタの形成された半導体基板上に、各々少なくともポ
リシリコンを含む導体膜からなる電極であって、該メモ
リセル用トランジスタに接続されるメモリ用下部電極
と、電源またはグランドの一方に接続されるバイパスキ
ャパシタ用下部電極とを形成する工程と、前記メモリ用
下部電極およびバイパスキャパシタ用下部電極の上に高
誘電体膜を含む絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に
おける前記バイパスキャパシタ用下部電極に対応した領
域にバイパスキャパシタ用誘電体膜を形成する工程と、
各々少なくともポリシリコンを含む導体膜からなる電極
であって、前記絶縁膜を挟んで前記メモリ用下部電極に
対向するメモリ用上部電極と、前記絶縁膜および前記バ
イパスキャパシタ用誘電体膜を挟んで前記バイパスキャ
パシタ用下部電極に対向し電源またはグランドの他方に
接続されるバイパスキャパシタ用上部電極とを形成する
工程とを具備することを特徴とする半導体集積回路の製
造方法を要旨とする。The invention according to claim 1 is
An upper electrode for memory and a lower electrode for memory to which a voltage corresponding to information to be stored is applied; an insulating film for memory including a high dielectric film laminated between the upper electrode for memory and the lower electrode for memory; , A bypass capacitor upper electrode and a bypass capacitor lower electrode each connected to one of a power supply and a ground, and a bypass capacitor laminated between the upper electrode and the lower electrode. A power supply bypass capacitor composed of an insulating film and a dielectric film for a bypass capacitor added thereto is formed on the same semiconductor substrate, and the upper electrode for the bypass capacitor and the lower electrode for the bypass capacitor are A conductor containing at least polysilicon, wherein the memory upper electrode and the memory The semiconductor integrated circuit is formed by the same process as that of the lower electrode, and the insulating film for the bypass capacitor and the insulating film for the memory are formed in the same process. . The gist of the invention according to claim 2 is that the memory insulating film and the bypass capacitor insulating film are composite insulating films. The invention according to claim 3 is an electrode comprising a conductor film containing at least polysilicon on a semiconductor substrate on which a memory cell transistor is formed, wherein the memory lower electrode is connected to the memory cell transistor. Forming a lower electrode for a bypass capacitor connected to one of a power supply or a ground, and forming an insulating film including a high dielectric film on the lower electrode for a memory and the lower electrode for a bypass capacitor; Forming a bypass capacitor dielectric film in a region of the insulating film corresponding to the bypass capacitor lower electrode;
An electrode made of a conductor film containing at least polysilicon, wherein the memory upper electrode facing the memory lower electrode with the insulating film interposed therebetween, and the memory upper electrode with the insulating film and the dielectric film for the bypass capacitor interposed therebetween. Forming a bypass capacitor upper electrode that faces the bypass capacitor lower electrode and is connected to the other of the power supply and the ground.
【0011】[0011]
【作用】上記請求項1または2に係る半導体集積回路
は、メモリセルキャパシタを形成するのに必要な工程に
対して大きな工程追加を行うことなく製造することがで
き、しかも、電源バイパスキャパシタとして高容量かつ
高耐圧のものを高信頼度で得ることができる。請求項1
および2に係る半導体集積回路は、各々請求項3に係る
製造方法により製造することができる。The semiconductor integrated circuit according to claim 1 or 2 can be manufactured without adding a large number of steps to the steps required for forming a memory cell capacitor. A capacitor having a high capacity and a high withstand voltage can be obtained with high reliability. Claim 1
Each of the semiconductor integrated circuits according to the first and second aspects can be manufactured by the manufacturing method according to the third aspect.
【0012】[0012]
【実施例】以下、図面を参照し本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明を適用したDRAMのスタック形メモ
リセルの断面図を示すものである。同図において、中央
から左側の部分には記憶すべき情報の書込み/読出しの
制御を行うためのMOSトランジスタが図示されてお
り、右側の部分にはこのMOSトランジスタを介し充放
電の行われるメモリセルキャパシタが図示されている。
まず、MOSトランジスタの構成に関して説明する。図
1において、1は低濃度のP型不純物がドープされたS
i基板である。2は各々MOSトランジスタのソース、
ドレインとして形成された高濃度N型不純物拡散領域、
3は素子分離用SiO2膜、4は層間絶縁膜である。5
はポリシリコン層であり、これらのポリシリコン層のう
ち上記MOSトランジスタのソース−ドレイン間に挟ま
れた位置にあるポリシリコン層はMOSトランジスタの
ゲート電極を構成しており、メモリセルのワード線とし
て用いられる。9はAl(アルミニウム)などの導体膜
によるメモリセルのデータ線であり、その一部が上記高
濃度N型不純物拡散層2の一方に接続されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a stacked memory cell of a DRAM to which the present invention is applied. In the figure, a MOS transistor for controlling writing / reading of information to be stored is shown in a portion on the left side from the center, and a memory cell on which charging / discharging is performed via this MOS transistor is shown on the right side. A capacitor is shown.
First, the configuration of the MOS transistor will be described. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes S doped with a low concentration P-type impurity.
i-substrate. 2 is the source of each MOS transistor,
A high-concentration N-type impurity diffusion region formed as a drain,
Reference numeral 3 denotes an element isolation SiO 2 film, and reference numeral 4 denotes an interlayer insulating film. 5
Is a polysilicon layer. Of these polysilicon layers, a polysilicon layer interposed between the source and the drain of the MOS transistor constitutes a gate electrode of the MOS transistor and serves as a word line of a memory cell. Used. Reference numeral 9 denotes a data line of a memory cell made of a conductive film such as Al (aluminum), a part of which is connected to one of the high-concentration N-type impurity diffusion layers 2.
【0013】次にメモリセルキャパシタの構成について
説明する。図1において、6は下部電極であり、ポリシ
リコンにリンあるいはヒ素などをドープした導体層によ
り構成されている。この下部電極6の一部は上記高濃度
N型不純物拡散領域2に接続されている。7はメモリセ
ルキャパシタの絶縁膜であり、下部電極6を覆うように
積層されている。この絶縁膜7は、少なくとも高誘電体
膜が介挿された多層構造をなすものであり、その詳細に
ついては図2に示す。8は絶縁膜7上に積層されたメモ
リセルキャパシタの上部電極であり、リンあるいはヒ素
などをドープしたポリシリコンにより構成されている。Next, the configuration of the memory cell capacitor will be described. In FIG. 1, reference numeral 6 denotes a lower electrode, which is formed of a conductor layer in which polysilicon is doped with phosphorus or arsenic. A part of the lower electrode 6 is connected to the high concentration N-type impurity diffusion region 2. Reference numeral 7 denotes an insulating film of the memory cell capacitor, which is laminated so as to cover the lower electrode 6. This insulating film 7 has a multilayer structure in which at least a high dielectric film is interposed, and details thereof are shown in FIG. Reference numeral 8 denotes an upper electrode of the memory cell capacitor laminated on the insulating film 7, and is made of polysilicon doped with phosphorus or arsenic.
【0014】このような構成において、ワード線5に正
電圧が印加されることによりその直下にあるSi基板1
の表面に反転層が形成されると、データ線9を介して一
方の高濃度N型不純物拡散領域2に印加された電圧が反
転層を介して他方の高濃度N型不純物拡散領域2に印加
され、この結果、下部電極6、絶縁膜7および上部電極
8からなるメモリセルキャパシタが記憶すべき情報に対
応した電圧レベルまで充電される。このようにして情報
の書込みが行われる。また、情報の読出しも、上記と同
様にワード線5に正電圧が印加されることにより行われ
るが、この場合、メモリセルキャパシタに充電された電
圧が上記とは逆の経路を経てデータ線9に読み出され
る。In such a configuration, when a positive voltage is applied to the word line 5, the Si substrate 1 immediately below the word line 5 is applied.
When the inversion layer is formed on the surface of the semiconductor device, the voltage applied to one high-concentration N-type impurity diffusion region 2 via the data line 9 is applied to the other high-concentration N-type impurity diffusion region 2 via the inversion layer. As a result, the memory cell capacitor including the lower electrode 6, the insulating film 7, and the upper electrode 8 is charged to a voltage level corresponding to information to be stored. Information is written in this manner. Reading of information is also performed by applying a positive voltage to the word line 5 in the same manner as described above. In this case, the voltage charged in the memory cell capacitor passes through the data line 9 via the reverse path. Is read out.
【0015】次に図2を参照し上記メモリセルキャパシ
タの詳細な構成について説明する。同図に示す通り、メ
モリセルキャパシタは、下部電極6および上部電極8間
に、下部SiO2膜71、高誘電体膜72および上部S
iO2膜73を積層させてなる複合絶縁膜7を介挿した
構造となっている。ここで、下部SiO2膜71は、下
部電極6が表面が酸素を含んだ雰囲気中にさらされ自然
酸化されることにより形成されたものであり、20Å程
度の厚さを有する。また、高誘電体膜72は、この下部
SiO2膜71上にCVD(化学的気相成長)法などに
より推積された厚さ約80ÅのSi3N4などによる膜で
ある。上部SiO2膜73は、高誘電体膜72を酸化す
ることにより得られ、約20Åの厚さを有している。Next, a detailed configuration of the memory cell capacitor will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the memory cell capacitor includes a lower SiO 2 film 71, a high dielectric film 72 and an upper S
It has a structure in which a composite insulating film 7 formed by laminating iO 2 films 73 is interposed. Here, the lower SiO 2 film 71 is formed by exposing the lower electrode 6 to an atmosphere containing oxygen and being naturally oxidized, and has a thickness of about 20 °. The high dielectric film 72 is a film made of Si 3 N 4 having a thickness of about 80 ° deposited on the lower SiO 2 film 71 by a CVD (chemical vapor deposition) method or the like. The upper SiO 2 film 73 is obtained by oxidizing the high dielectric film 72 and has a thickness of about 20 °.
【0016】この構造のメモリセルキャパシタは7V程
度の耐圧が得られる。これに対し、上部電極8には通常
電源電圧Vccの1/2の電圧が印加されるので、電源
電圧Vccが5Vである場合、メモリセルキャパシタへ
の最大印加電圧は2.5Vとなる。従って、本構造のメ
モリセルキャパシタは、上記最大印加電圧に比して十分
に高い耐圧を有していると言え、DRAMとして信頼性
の高いものを構成することができる。The memory cell capacitor having this structure can withstand a voltage of about 7 V. On the other hand, since a voltage of 通常 of the power supply voltage Vcc is normally applied to the upper electrode 8, when the power supply voltage Vcc is 5V, the maximum applied voltage to the memory cell capacitor is 2.5V. Therefore, it can be said that the memory cell capacitor having this structure has a sufficiently high withstand voltage as compared with the maximum applied voltage, and a highly reliable DRAM can be configured.
【0017】図3は本発明を適用したDRAMの電源バ
イパスキャパシタの構成を示す断面図である。前掲図1
において示したメモリセル内の各構成要素との対応を明
瞭にするため、この図3において、図1に示された各要
素に対応する各要素には図1において使用した符号と同
じ符号が付されている。FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a power supply bypass capacitor of a DRAM to which the present invention is applied. Fig. 1
In FIG. 3, each element corresponding to each element shown in FIG. 1 is assigned the same reference numeral as that used in FIG. Have been.
【0018】図3に示すように、本電源バイパスキャパ
シタは、素子分離用SiO2膜3の上に、上記メモリセ
ルキャパシタにおけるものと同一工程にて形成される下
部電極6と、同じく同一工程にて形成される下部SiO
2膜71、高誘電体膜72および上部SiO2膜73から
なる複合絶縁膜7と、本電源バイパスキャパシタ用に特
に付加された工程により形成される耐圧向上のための上
部SiO2膜74と、上記メモリセルキャパシタにおけ
るものと同一工程にて形成される上部電極8とを積層さ
れた構成となっている。そして、上部電極8の上部に
は、SiO2などによる絶縁膜が形成され、下部電極
6、上部電極8の配線用電極10がAl(アルミニウ
ム)などにより形成されている。下部電極6および上部
電極8は、各々電源Vccまたはグランドのいずれか一
方に接続されている。As shown in FIG. 3, the present power supply bypass capacitor has a lower electrode 6 formed on the element isolating SiO 2 film 3 in the same step as that of the memory cell capacitor, and is formed in the same step. Formed lower SiO
A composite insulating film 7 composed of two films 71, a high dielectric film 72 and an upper SiO 2 film 73, and an upper SiO 2 film 74 for improving withstand voltage formed by a process added especially for the power supply bypass capacitor; The structure is such that the upper electrode 8 formed in the same step as that of the memory cell capacitor is laminated. An insulating film made of SiO 2 or the like is formed on the upper electrode 8, and the lower electrode 6 and the wiring electrode 10 of the upper electrode 8 are formed of Al (aluminum) or the like. The lower electrode 6 and the upper electrode 8 are each connected to either the power supply Vcc or the ground.
【0019】ここで、複合絶縁膜7における下部SiO
2膜71は、下部電極6の表面が自然酸化されることに
よって形成された厚さ10〜20Å程度のSiO2膜で
あり、上記メモリセルキャパシタの下部SiO2膜71
が形成される工程において同時に形成される。また、複
合絶縁膜7における高誘電体膜72は、40〜120Å
の範囲の厚さのSi3N4膜であり、上記メモリセルキャ
パシタにおける高誘電体膜72がCVD法などにより堆
積される際に同時に堆積される。同じく上部SiO2膜
73もメモリセルキャパシタにおける上部SiO2膜7
3と同時に形成される。Here, the lower SiO 2 in the composite insulating film 7 is
The 2 film 71 is a SiO 2 film having a thickness of about 10 to 20 ° formed by natural oxidation of the surface of the lower electrode 6, and the lower SiO 2 film 71 of the memory cell capacitor.
Are formed at the same time in the step where is formed. The high dielectric film 72 in the composite insulating film 7 has a thickness of 40 to 120 °.
A the Si 3 N 4 film thickness ranging from, at the same time be deposited in high dielectric film 72 in the memory cell capacitor is deposited by a CVD method. Similarly, the upper SiO 2 film 73 is the upper SiO 2 film 7 in the memory cell capacitor.
3 and formed at the same time.
【0020】複合絶縁膜7上のSiO2膜74は、CV
D法などにより、上部SiO2膜73と合わせた膜厚が
50〜600Åになるように推積させる。このSiO2
膜74は、電源バイパスキャパシタとして要求される耐
圧を得るべく特に積層されるものである。ここで、Si
O2膜73および74を合せた膜厚を50Åとした場合
の耐圧は3V以上になる。一方、この膜厚を600Å以
上にすると電源バイパスキャパシタ自体の容量の低下を
招く。そこで、上記の通り、SiO2膜74は、上部S
iO2膜73と合わせた膜厚が50〜600Åの範囲に
なるように積層する。The SiO 2 film 74 on the composite insulating film 7 has a CV
By the D method or the like, the deposition is performed so that the film thickness combined with the upper SiO 2 film 73 becomes 50 to 600 °. This SiO 2
The film 74 is particularly laminated to obtain a withstand voltage required as a power supply bypass capacitor. Where Si
When the combined film thickness of the O 2 films 73 and 74 is 50 °, the breakdown voltage is 3 V or more. On the other hand, if the thickness is set to 600 ° or more, the capacity of the power supply bypass capacitor itself is reduced. Therefore, as described above, the SiO 2 film 74 is
Lamination is performed so that the film thickness combined with the iO 2 film 73 is in the range of 50 to 600 °.
【0021】<製造方法>本実施例に係るDRAMのメ
モリセルキャパシタおよび電源バイパスキャパシタに相
当する部分の製造方法を説明すると以下の通りである。 (1)メモリセル用MOSトランジスタを図1に示すよ
うにSi基板1上に形成した後、ポリシリコンを含む導
体膜を積層させ、かつ、そのパターニングを行い、MO
Sトランジスタの高濃度N型不純物拡散領域2に接続さ
れるメモリセルキャパシタ用の下部電極6(図1参照)
と、電源バイパスキャパシタ用の下部電極6(図3参
照)とを形成する。 (2)次に上記メモリセルキャパシタ用の下部電極6の
表面および上記バイパスキャパシタ用の下部電極6の表
面に厚さ10〜20Å程度の下部SiO2膜71を自然
酸化により形成し、その上にSi3N4膜などによる高誘
電体膜72をCVD法などにより堆積させる。そして、
高誘電体膜72の上に上部SiO2膜73を形成する。
このようにしてメモリセルキャパシタの電極間絶縁膜お
よび電源バイパスキャパシタの電極間絶縁膜の一部とし
ての複合絶縁膜7が形成される。 (3)次にSiO2をCVD法などにより堆積させた
後、そのパターニングを行い、電源バイパスキャパシタ
用の下部電極6の上方に対応した領域にSiO2膜74
を形成する。 (4)そして、ポリシリコンを含む導体膜を積層させた
後、そのパターニングを行い、メモリセルキャパシタ用
の下部電極6に対向する上部電極8と、電源バイパスキ
ャパシタ用の下部電極6に対向した上部電極8とを形成
する。<Manufacturing Method> A method of manufacturing a portion corresponding to the memory cell capacitor and the power supply bypass capacitor of the DRAM according to the present embodiment will be described below. (1) After a MOS transistor for a memory cell is formed on a Si substrate 1 as shown in FIG. 1, a conductor film containing polysilicon is laminated, and its patterning is performed.
Lower electrode 6 for a memory cell capacitor connected to high-concentration N-type impurity diffusion region 2 of an S transistor (see FIG. 1)
And a lower electrode 6 for a power supply bypass capacitor (see FIG. 3). (2) Next, a lower SiO 2 film 71 having a thickness of about 10 to 20 ° is formed on the surface of the lower electrode 6 for the memory cell capacitor and the surface of the lower electrode 6 for the bypass capacitor by natural oxidation. A high dielectric film 72 such as a Si 3 N 4 film is deposited by a CVD method or the like. And
An upper SiO 2 film 73 is formed on the high dielectric film 72.
Thus, the composite insulating film 7 as a part of the inter-electrode insulating film of the memory cell capacitor and the inter-electrode insulating film of the power supply bypass capacitor is formed. (3) Next, after depositing SiO 2 by the CVD method or the like, patterning is performed, and the SiO 2 film 74 is formed in a region corresponding to the upper side of the lower electrode 6 for the power supply bypass capacitor.
To form (4) Then, after laminating a conductor film containing polysilicon, patterning is performed to form an upper electrode 8 facing the lower electrode 6 for the memory cell capacitor and an upper electrode facing the lower electrode 6 for the power supply bypass capacitor. An electrode 8 is formed.
【0022】<本実施例の効果>以上説明した通り、本
実施例における電源バイパスキャパシタは、下部電極
6、高誘電体膜からなる複合絶縁膜7および上部電極8
の形成工程については、メモリセルキャパシタにおける
各層の形成工程と共用し、耐圧向上のためのSiO2膜
74の形成工程のみを追加することにより形成すること
ができるので、大きな工程増を招くことなく、高容量か
つ高耐圧のものを高信頼度で製造することができる。<Effects of the present embodiment> As described above, the power supply bypass capacitor of the present embodiment includes the lower electrode 6, the composite insulating film 7 made of a high dielectric film, and the upper electrode 8.
Can be formed by adding only the step of forming the SiO2 film 74 for improving the withstand voltage, which is common to the step of forming each layer in the memory cell capacitor. High capacity and high withstand voltage products can be manufactured with high reliability.
【0023】また、上記実施例において採用したメモリ
セルキャパシタおよび電源バイパスキャパシタ等のキャ
パシタは、電極がいずれもポリシリコンをその一部とす
るものであり、シート抵抗は2〜60Ω/□である。こ
れに対し、従来使用されていたMOS構造キャパシタは
一方の電極がMOSトランジスタの反転チャネルが形成
されるSi基板表面であり、シート抵抗は数100〜数
KΩ/□であった。このため、本実施例において採用し
たキャパシタは、従来のMOS構造キャパシタに比して
周波数応答が改善されており、特にノイズ低減用として
有用である。また、絶縁膜として特に複合絶縁膜を形成
する場合には、欠陥率を極端に小さくすることができ、
近年、高速化されている半導体集積回路に設ける電源バ
イパスキャパシタとして有用である。The electrodes of the capacitors such as the memory cell capacitor and the power supply bypass capacitor employed in the above-described embodiment all have polysilicon as a part thereof, and have a sheet resistance of 2 to 60 Ω / □. On the other hand, in the conventional MOS structure capacitor, one electrode is the surface of the Si substrate on which the inversion channel of the MOS transistor is formed, and the sheet resistance is several hundred to several KΩ / □. Therefore, the capacitor adopted in this embodiment has improved frequency response as compared with the conventional MOS structure capacitor, and is particularly useful for noise reduction. In particular, when a composite insulating film is formed as the insulating film, the defect rate can be extremely reduced,
In recent years, it is useful as a power supply bypass capacitor provided in a semiconductor integrated circuit whose speed has been increased.
【0024】<他の実施例> (1)本発明に係るキャパシタは、絶縁膜としては種々
のものを用いることが可能であり、例えばSi3N4の代
わりにTa2O5、SrTiO3あるいはPZTなどを用
いてもよい。 (2)Si3N4はCVD法ではなく、下部電極6をN2
雰囲気で高温にさらす熱窒化法で形成することも可能で
ある。上記実地例においてキャパシタの電極間の複合絶
縁膜はSiO2−Si3N4−SiO2の3層構造であった
が、この場合、絶縁膜はSi3N4−SiO2となる。 (3)上記実施例では耐圧向上のための絶縁膜としてS
iO2膜74を形成したが、かかる絶縁膜の材料はSi
O2に限定されるものでなく、例えばSi3N4などの高
耐圧の材料であれば適用可能である。<Other Embodiments> (1) A capacitor according to the present invention can use various insulating films, for example, Ta 2 O 5 , SrTiO 3 or Si 3 N 4 instead of Si 3 N 4. PZT or the like may be used. (2) Si 3 N 4 is not a CVD method, the lower electrode 6 N 2
It is also possible to form by a thermal nitridation method that exposes to a high temperature in an atmosphere. In the above practical example, the composite insulating film between the electrodes of the capacitor has a three-layer structure of SiO 2 —Si 3 N 4 —SiO 2 , but in this case, the insulating film is Si 3 N 4 —SiO 2 . (3) In the above embodiment, S is used as the insulating film for improving the breakdown voltage.
Although the iO 2 film 74 was formed, the material of the insulating film was Si.
The material is not limited to O 2 , and any material having a high withstand voltage such as Si 3 N 4 is applicable.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、メモリセルキャパシタを形成するのに必要な工程に
対して大きな工程追加を行うことなく電源バイパスキャ
パシタを有する半導体集積回路を製造することができる
という効果がある。また、本発明に係る半導体集積回路
は、電源バイパスキャパシタとして高容量かつ高耐圧の
ものを有するので、高性能でありかつ信頼度が高いとい
う利点がある。As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture a semiconductor integrated circuit having a power supply bypass capacitor without adding a large step to the steps required for forming a memory cell capacitor. There is an effect that can be. Further, the semiconductor integrated circuit according to the present invention has a high capacity and a high withstand voltage as the power supply bypass capacitor, and thus has an advantage of high performance and high reliability.
【図1】 この発明をDRAMに適用した実施例におけ
るメモリセル部分の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a memory cell portion in an embodiment in which the present invention is applied to a DRAM.
【図2】 同DRAMのメモリセル部分におけるメモリ
セルキャパシタの詳細な構成を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a detailed configuration of a memory cell capacitor in a memory cell portion of the DRAM.
【図3】 同DRAMの電源バイパスキャパシタ部分の
構成を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a power supply bypass capacitor portion of the DRAM.
1…Si基板、2…高濃度N型不純物拡散領域、3…素
子分離用SiO2膜、4…層間絶縁膜、5…ワード線、
6…下部電極、7…高誘電体膜を含む複合絶縁膜、71
…下部SiO2膜 72…高誘電体膜、73…上部SiO2膜、74…Si
O2膜、8…上部電極。1 ... Si substrate, 2 ... high-concentration N-type impurity diffusion region, 3 ... isolation SiO 2 film, 4 ... interlayer insulation film, 5 ... word lines,
6 lower electrode, 7 composite insulating film including high dielectric film, 71
... lower SiO 2 film 72 ... high-dielectric film, 73 ... upper SiO 2 layer, 74 ... Si
O 2 film, 8: upper electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−190792(JP,A) 特開 平4−145623(JP,A) 特開 平5−121654(JP,A) 特開 平5−102424(JP,A) 特開 平5−235265(JP,A) 特開 平5−235275(JP,A) 特開 平3−22470(JP,A) 特開 平5−102426(JP,A) 特開 昭61−218155(JP,A) 特開 平4−237157(JP,A) 特開 昭62−35662(JP,A) 特開 昭60−211969(JP,A) 特開 平1−239964(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/04 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/108────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-190792 (JP, A) JP-A-4-145623 (JP, A) JP-A-5-121654 (JP, A) JP-A-5-190654 102424 (JP, A) JP-A-5-235265 (JP, A) JP-A-5-235275 (JP, A) JP-A-3-22470 (JP, A) JP-A-5-102426 (JP, A) JP-A-61-218155 (JP, A) JP-A-4-237157 (JP, A) JP-A-62-35662 (JP, A) JP-A-60-211969 (JP, A) JP-A-1-239964 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 27/04 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/108
Claims (3)
れるメモリ用上部電極およびメモリ用下部電極と、該メ
モリ用上部電極および該メモリ用下部電極間に積層され
た高誘電体膜を含むメモリ用絶縁膜とにより構成される
メモリセルキャパシタと、 各々が電源およびグランドのいずれか一方に接続される
バイパスキャパシタ用上部電極およびバイパスキャパシ
タ用下部電極と、該上部電極および該下部電極間に積層
されたバイパスキャパシタ用絶縁膜およびその上層に付
加されたバイパスキャパシタ用誘電体膜とにより構成さ
れる電源バイパスキャパシタとが、同一半導体基板上に
形成されてなり、 前記バイパスキャパシタ用上部電極およびバイパスキャ
パシタ用下部電極は、少なくともポリシリコンを含む導
電体であって前記メモリ用上部電極およびメモリ用下部
電極と各々同一工程により形成されたものであり、 前記バイパスキャパシタ用絶縁膜および前記メモリ用絶
縁膜は同一工程において形成されたものであることを特
徴とする半導体集積回路。1. A memory comprising an upper electrode for memory and a lower electrode for memory to which a voltage corresponding to information to be stored is applied, and a high dielectric film laminated between the upper electrode for memory and the lower electrode for memory. A memory cell capacitor including a memory insulating film; an upper electrode for a bypass capacitor and a lower electrode for a bypass capacitor each connected to one of a power supply and a ground; and a stack between the upper electrode and the lower electrode. A power supply bypass capacitor composed of the formed bypass capacitor insulating film and the bypass capacitor dielectric film added thereto, formed on the same semiconductor substrate, wherein the bypass capacitor upper electrode and the bypass capacitor are formed. The lower electrode is a conductor containing at least polysilicon and is Electrodes and has been formed by the lower electrode and the respective same process memory, the bypass capacitor insulating film and the memory insulating film semiconductor integrated circuit, characterized in that formed in the same step.
キャパシタ用絶縁膜は複合絶縁膜であることを特徴とす
る請求項1記載の半導体集積回路。2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said memory insulating film and said bypass capacitor insulating film are composite insulating films.
半導体基板上に、各々少なくともポリシリコンを含む導
体膜からなる電極であって、該メモリセル用トランジス
タに接続されるメモリ用下部電極と、電源またはグラン
ドの一方に接続されるバイパスキャパシタ用下部電極と
を形成する工程と、 前記メモリ用下部電極およびバイパスキャパシタ用下部
電極の上に高誘電体膜を含む絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜における前記バイパスキャパシタ用下部電極
に対応した領域にバイパスキャパシタ用誘電体膜を形成
する工程と、 各々少なくともポリシリコンを含む導体膜からなる電極
であって、前記絶縁膜を挟んで前記メモリ用下部電極に
対向するメモリ用上部電極と、前記絶縁膜および前記バ
イパスキャパシタ用誘電体膜を挟んで前記バイパスキャ
パシタ用下部電極に対向し電源またはグランドの他方に
接続されるバイパスキャパシタ用上部電極とを形成する
工程とを具備することを特徴とする半導体集積回路の製
造方法。3. An electrode made of a conductive film containing at least polysilicon on a semiconductor substrate on which a memory cell transistor is formed, wherein: a lower electrode for memory connected to the transistor for memory cell; Forming a lower electrode for a bypass capacitor connected to one of the grounds; forming an insulating film including a high dielectric film on the lower electrode for the memory and the lower electrode for the bypass capacitor; Forming a dielectric film for a bypass capacitor in a region corresponding to the lower electrode for a bypass capacitor, wherein the electrodes are made of a conductive film containing at least polysilicon, and the lower electrode for a memory is sandwiched between the insulating films. And a memory upper electrode opposed to the insulating film and the dielectric film for the bypass capacitor. Forming a bypass capacitor upper electrode opposed to the bypass capacitor lower electrode and connected to the other of the power supply and the ground.
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