JPH03230561A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH03230561A
JPH03230561A JP2026604A JP2660490A JPH03230561A JP H03230561 A JPH03230561 A JP H03230561A JP 2026604 A JP2026604 A JP 2026604A JP 2660490 A JP2660490 A JP 2660490A JP H03230561 A JPH03230561 A JP H03230561A
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JP
Japan
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film
capacitor
conductive film
forming
lower electrode
Prior art date
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JP2026604A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Onoda
小野田 宏
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特
に、任意の記憶情報のランダムな入出力が可能、な高集
積化に適した半導体装置およびその製造方法に関する。
[従来の技術] 従来、半導体装置の中で、記憶情報のランダムな入出力
が可能なものとしてDRAM (Dynamic  R
andom  Access  Mem。
ry)が−船釣に知られている。このDRAMは、ここ
3年間で集積度が4倍に向上し、既にIMから4Mへと
移行している。一般にDRAMは、多数の記憶情報を記
憶する記憶領域であるメモリセルアレイと、外部との入
出力に必要な周辺回路とから構成されている。
第3図は、従来のD RA Mのメモリセルを示した断
面図である。第3図を参照して、メモリセルは、シリコ
ン基板1と、シリコン基板1上に形成された素子分離の
ための素子分離酸化膜2と、素子分離酸化膜2に隣接し
てシリコン基板1上に形成された不純物拡散層6と、シ
リコン基板】の不純物拡散層6に隣接する領域上にゲー
ト酸化膜3を介して形成されたゲート電極4と、ゲート
電極4上およびその側面に形成された絶縁のための絶縁
膜5と、不純物拡散層6に接続され素子分離酸化膜2お
よび絶縁膜5上に形成されたキャパシタ下部電極17と
、キャパシタ下部電極17上およびその側面に形成され
たキャパシタ誘電膜8と、キャパシタ誘電膜8上に形成
されたキャパシタ上部電極20とを含む。
また、DRAMのメモリセルは、その信号電荷蓄積用の
キャパシタ構造によって、いくつかのタイプに分けるこ
とができるが、第3図に示したものはいわゆるスタック
ドタイプのメモリセルである。このタイプのメモリセル
では、素子分離酸化膜2およびゲート電極4上にまで延
在された2層の導電膜(キャパシタ下部電極17および
キャパシタ上部電極20)とその間に形成された誘電膜
(キャパシタ誘電膜8)とからキャパシタが構成されて
いる。したがって、DRAMの高集積化に伴ってメモリ
セルサイズが縮小された場合には、キャパシタ面積も同
時に縮小されることとなる。
[発明が解決しようとする課題] 前述のように、DRAMの高集積化に伴ってメモリセル
が縮小された場合には、キャパシタの面積も同時に縮小
されることとなる。しかし、記憶領域としてのDRAM
の安定動作および信頼性を考慮すると、メモリセルサイ
ズか縮小されても1ビツトのメモリセルに蓄える電荷量
をほぼ一定に維持する必要がある。そのための方法とし
て、キャパシタの誘電膜を薄くする方法か考えられるが
、この誘電膜を薄くするという方法は、誘電膜を薄くす
ることにより誘電膜の信頼性か劣化するという問題点か
ある。
そこで、従来の改良方法として、キャパシタの誘電膜を
薄くすることなくキャパシタの下部電極を厚くして表面
積を増加させる方法が考えられる。
第4図はこの従来の改良されたスタックドタイプのメモ
リセルを示した断面図である。第4図を参照して、第3
図に示したメモリセルと比較して、この第4図に示した
メモリセルでは、キャパシタ下部電極27の厚みか増加
している。この結果、キャパシタ誘電膜8およびキャパ
シタ上部電極20もキャパシタ下部電極27の厚みを増
した分だけ長くなり、キャパシタ全体として利用できる
表面積が増加し、キャパシタ容量が増加することとなる
。すなわち、キャパシタ下部電極27およびキャパシタ
誘電膜8ならびにキャパシタ上部電極20により構成さ
れるキャパシタの横方向の長さは従来と変わらないので
、平面上での面積を増やすことなく容量手段として利用
できる面積が増加できる。
しかし、このキャパシタの下部電極を厚(して表面積を
増加させる方法では、下部電極を厚くすることによって
生じる高段差部での下部電極パターン形成が困難になる
という問題点があった。すなわち、下部電極の厚みが増
して高段差になった分だけエツチング時間が増加し、こ
の結果、エツチングレートのばらつきによるオーバエツ
チングの度合いが従来に比べて激しくなるという不都合
が生じる。オーバエツチングが激しくなると半導体装置
自体の信頼性が低下するという問題が新たに生じる。
つまり、従来においては、DRAMの集積化に伴ってメ
モリセルサイズが縮小された場合に下部電極のパターン
形成上の困難性を伴うことなくキャパシタ容量を確保す
ることは困難であった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、メモリセルサイズが縮小された場合にも下部
電極のパターン形成上の困難性を伴うことなくキャパシ
タ容量を確保することのできる半導体装置およびその製
造方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 第1請求項における発明は、第1導電型の半導体基板の
素子分離領域に隣接して形成された第2導電型の不純物
領域と、半導体基板の不純物領域に隣接する領域上に第
1の絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、少な(と
も不純物領域上に形成された第1の導電膜と少なくとも
その第1の導電膜上に形成された上方に延びる複数の突
起部を有する高融点金属シリサイド層とその高融点金属
シリサイド層上に形成された第2の絶縁膜とその第2の
絶縁膜上に形成された第2の導電膜とを有する容量手段
とを含む。
第2請求項における発明は、少なくとも不純物領域上に
容量手段の下部電極となる第1の導電膜を形成するステ
ップと、その第1の導電膜の上に高融点金属層を形成す
るステップと、第1の導電膜および高融点金属層に熱処
理を加えて第1の導電膜上に上方に延びる複数の突起部
を有する高融点金属シリサイド層を形成するステップと
、少なくとも高融点金属シリサイド層上に容量手段の誘
電膜となる第2の絶縁膜を形成するステップと、第2の
絶縁膜上に容量手段の上部電極となる第2の導電膜を形
成するステップとを含む。
[作用] 第1請求項に係る発明では、第2導電型の不純物領域が
第1導電型の半導体基板の素子分離領域に隣接して形成
され、ゲート電極が半導体基板の不純物領域に隣接する
領域上に第1の絶縁膜を介して形成され、容量手段か、
少なくとも不純物領域上に形成された第1の導電膜と少
なくともその第1の導電膜上に形成された上方に延びる
複数の突起部を有する高融点金属シリサイド層とその高
融点金属ンリサイド層上に形成された第2の絶縁膜とそ
の第2の絶縁膜上に形成された第2の導電膜とから構成
される。つまり、容量手段を構成する第1の導電膜上に
上方に延びる複数の突起部を有する高融点金属シリサイ
ド層が形成されるので、平面上での面積を増やすことな
く容量手段として利用できる面積が増加されるとともに
容量手段の下部電極となる第1の導電膜の厚みを増加す
る必要もない。
第2請求項に係る発明では、少な(とも不純物領域上に
容量手段の下部電極となる第1の導電膜が形成され、そ
の第1の導電膜上に高融点金属層が形成され、第1の導
電膜および高融点金属層に熱処理か加えられて第1の導
電膜上に上方に延びる複数の突起部を有する高融点金属
シリサイド層か形成され、少なくともその高融点金属シ
リサイド層上に容量手段の誘電膜となる第2の絶縁膜が
形成され、その第2の絶縁膜上に容量手段の上部電極と
なる第2の導電膜が形成される。つまり、容量手段の下
部電極となる第1の導電膜およびその上に形成された高
融点金属層が熱処理されて第1の導電膜上に上方に延び
る複数の突起部を有する高融点金属シリサイド層が形成
されるので、平面上での面積を増やすことなく容量手段
として利用できる面積が増加されるとともに容量手段の
下部電極となる第1の導電膜の厚みを増加する必要がな
い。
[発明の実施例コ 第1図は本発明の一実施例を示したDRAMのメモリセ
ルの断面図である。第1図を参照して、メモリセルは、
シリコン基板1と、シリコン基板1上に形成された素子
分離のための素子分離酸化膜2と、素子分離酸化膜2に
隣接してシリコン基板1上に形成された不純物拡散層6
と、不純物拡散層6に隣接してシリコン基板1上にゲー
ト酸化膜3を介して形成されたゲート電極4と、ゲート
電極4上およびその側面に形成された絶縁のための絶縁
膜5と、不純物拡散層6に接続され素子分離酸化膜2お
よび絶縁膜5上に形成されたポリシリコン膜7と、ポリ
シリコン膜7上に形成された複数の突起部を有するチタ
ンシリサイド膜8bと、チタンシリサイド膜8b上に形
成された窒化シリコン膜9と、窒化シリコン膜9上に形
成されたポリシリコン膜10とを含む。
このように、ポリシリコン膜7上に形成されたチタンシ
リサイド膜8bが複数の突起部を有するので、従来の平
面状の下部電極に比べて表面積が増加する。したがって
、ポリンリコン7.チタンシリサイド膜8b、窒化シリ
コン膜9およびポリシリコン膜10から構成されるキャ
パシタがキャパシタ面積として利用できる面積が増加し
この結果キャパシタ容量を増加させることかできる。ま
た、この構造では、キャパシタの下部電極を構成するポ
リシリコン膜7の厚みが従来と変わらないため、従来の
下部電極の厚みを増した場合に生じる高段差部での下部
電極のパターン形成上の困難性もない。したがって、本
実施例では、DRAMの集積化に伴ってメモリセルサイ
ズが縮小化された場合にも下部電極のパターン形成上の
困難性を伴うことな(DRAMの安定動作および信頼性
の要求を満たすのに十分なキャパシタ容量を確保するこ
とができる。さらに、数工程の製造プロセスを追加する
のみで、製法上の困難性を解消することができる。
第2八図ないし第2D図は、第1図に示したDRAMの
メモリセルの製造プロセスを説明するための断面構造図
である。第2A図ないし第2D図を参照して製造プロセ
スについて説明する。まず、第2A図に示すように、シ
リコン基板1上に素子分離酸化膜2.不純物拡散層6.
ゲート酸化膜3゜ゲート電極4および絶縁膜5を形成す
る。このDRAMのアクセストランジスタおよび素子分
離酸化膜2を形成する方法の詳細は、従来から一般に知
られているので省略する。次に、第2B図に示すように
、シリコン基板1上の全面にポリシリコン膜7をCVD
法で形成する。そして、ポリシリコン膜7上にチタン膜
8aをスパッタ蒸着する。
第2C図に示すように、窒素雰囲気中で900°Cの熱
処理を行なう。これによりチタンシリサイド膜8bが形
成されるが、このチタンシリサイド膜8bには凝集現象
か生じており、その表面は複数の突起部か形成された形
状となる。次に、第2D図に示すようにフォトリソグラ
フィ法およびドライエツチング法を用いてキャパシタ下
部電極が形成される以外の部分を除去する。そして、第
1図に示すようにチタンシリサイド膜8b上に窒化シリ
コン膜9を形成した後、窒化シリコン膜9上にポリシリ
コン膜10を形成する。そして、フォトリソグラフィ法
およびドライエツチング法を用いてキャパシタ上部電極
となるポリシリコン膜および誘電膜となる窒化シリコン
膜9を最終的に形成する以外の部分を除去する。なお、
本実施例では、キャパシタの誘電膜として窒化シリコン
膜9を用いたが、本発明はこれに限らず、熱酸化膜、酸
化タンタル膜、あるいはこれらの複合膜を用いてもよい
。また、本実施例では、高融点金属としてチタンを用い
たが、本発明はこれに限らず、他の高融点金属やタング
ステン、モリブデン、コバルトなとを用いても同様の効
果が得られる。さらに、本実施例では、スタックドタイ
プのキャパシタを例に挙げて説明したが、本発明はこれ
に限らず、下部電極に相当する部分がシリコン基板であ
ればプレーナ型やトレンチ型のキャパシタでも同様の効
果が得られる。
[発明の効果] 第1請求項における発明では、容量手段を構成する第1
の導電膜上に上方に延びる複数の突起部を有する高融点
金属シリサイド層を形成することにより、平面上での面
積を増加することなく容量手段として利用できる面積が
増加されるとともに容量手段の下部電極となる策1の導
電膜の厚みを増す必要がないので、メモリセルサイズが
縮小された場合にも下部電極のパターン形成上の困難性
を伴うことなくキャパシタ容量を確保することのできる
半導体装置を提供し得るに到った。
第2請求項における発明では、容量手段の下部電極とな
る第1の導電膜およびその上に形成された高融点金属層
を熱処理して第1の導電膜上に上方に延びる複数の突起
部を有する高融点金属シリサイド層を形成することによ
り、平面上での面積を増加することなく容量手段として
利用できる面積が増加されるとともに容量手段の下部電
極となる第1の導電膜の厚みを増す必要がないので、メ
モリセルサイズが縮小された場合にも下部電極のパター
ン形成上の困難性を伴うことなくキャパシタ容量を確保
することのできる半導体装置の製造方法を提供し得るに
到った。
【図面の簡単な説明】
第1−図は本発明の一実施例を示したDRAMのメモリ
セルの断面図、第2八図ないし第2D図は第1図に示し
たDRAMのメモリセルの製造プロセスを説明するため
の断面構造図、第3図は従来のスタックドタイプのメモ
リセルの断面図、第4図は従来の改良されたスタックド
タイプのメモリセルの断面図である。 図において、1はシリコン基板、2は素子分離酸化膜、
3はゲート酸化膜、4はケート電極、5は絶縁膜、6は
不純物拡散層、7はポリシリコン膜、8bはチタンシリ
サイド膜、9は窒化シリコン膜、 10はポリシリコン膜である。 なお、 図中同一符号は同一、 または相当部分を 示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板の素子分離領域に隣接し
    て形成された第2導電型の不純物領域と、前記半導体基
    板の前記不純物領域に隣接する領域上に第1の絶縁膜を
    介して形成されたゲート電極と、 少なくとも前記不純物領域上に形成された第1の導電膜
    と少なくとも該第1の導電膜上に形成された上方に延び
    る複数の突起部を有する高融点金属シリサイド層と該高
    融点金属シリサイド層上に形成された第2の絶縁膜と該
    第2の絶縁膜上に形成された第2の導電膜とを有する容
    量手段とを含む、半導体装置。
  2. (2)第1導電型の半導体基板の素子分離領域に隣接し
    て第2導電型の不純物領域が形成され、前記半導体基板
    の前記不純物領域に隣接する領域上に第1の絶縁膜を介
    してゲート電極が形成される半導体装置の製造方法であ
    って、 少なくとも前記不純物領域上に容量手段の下部電極とな
    る第1の導電膜を形成するステップと、前記第1の導電
    膜上に高融点金属層を形成するステップと、 前記第1の導電膜および前記高融点金属層に熱処理を加
    えて前記第1の導電膜上に上方に延びる複数の突起部を
    有する高融点金属シリサイド層を形成するステップと、 少なくとも前記高融点金属シリサイド層上に容量手段の
    誘電膜となる第2の絶縁膜を形成するステップと、 前記第2の絶縁膜上に容量手段の上部電極となる第2の
    導電膜を形成するステップとを含む、半導体装置の製造
    方法。
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