JPH03230562A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacture thereofInfo
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- JPH03230562A JPH03230562A JP2026605A JP2660590A JPH03230562A JP H03230562 A JPH03230562 A JP H03230562A JP 2026605 A JP2026605 A JP 2026605A JP 2660590 A JP2660590 A JP 2660590A JP H03230562 A JPH03230562 A JP H03230562A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
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人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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and in particular to a semiconductor device suitable for high integration that allows random manual output of arbitrary storage information and its manufacturing method. Regarding the manufacturing method.
[従来の技術]
近年、半導体装置は、コンピュータなどの情報機器の目
覚しい普及によってその需要が急速に拡大している。ま
た、機能的には大規模の記憶容量をHし、かつ、高速動
作か可能なものが要求されている。これに伴なって、半
導体装置の高集積化および高速応答性ならびに高信頼性
に関する技術開発が進められている。[Background Art] In recent years, the demand for semiconductor devices has been rapidly expanding due to the remarkable spread of information devices such as computers. Furthermore, in terms of functionality, there is a demand for a device that has a large storage capacity and is capable of high-speed operation. Along with this, technological development regarding higher integration, high-speed response, and high reliability of semiconductor devices is progressing.
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 (Dyn amic Ra
ndom Access Memory)が−前曲
に知られている。この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。Among semiconductor devices, DRAM (Dynamic RAM) is one that can randomly input and output storage information.
ndom Access Memory) is known to the previous song. This DRAM is composed of a memory cell array, which is a storage area for storing a large amount of storage information, and peripheral circuits necessary for input/output with the outside.
第4図は、従来のDRAMの構成を示すブロック図であ
る。第4図を参照して、DRAM50は、記憶情報のデ
ータ信号を蓄積するだめのメモリセルアレイ5]と、単
位記憶回路を構成するメモリセルを選択するためのアド
レス信号を外部から受するためのロウアンドカラムアド
レスバッファ52と、そのアドレス信号を解読すること
によってメモリセルを指定するためのロウデコーダ53
およびカラムデコーダ54と、指定されたメモリセルに
蓄積された信号を増幅して読出すセンスリフレッシュア
ンプ55と、データ入出力のためのブタインバッファ5
6およびデータアウトバッファ57と、クロック信号を
発生するためのクロックジェネレータ58とを含む。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional DRAM. Referring to FIG. 4, a DRAM 50 includes a memory cell array 5 for accumulating data signals of storage information, and a row for externally receiving address signals for selecting memory cells constituting a unit memory circuit. AND column address buffer 52 and a row decoder 53 for specifying a memory cell by decoding its address signal.
and a column decoder 54, a sense refresh amplifier 55 that amplifies and reads out the signal stored in a designated memory cell, and a pig-in buffer 5 for data input/output.
6 and a data out buffer 57, and a clock generator 58 for generating a clock signal.
半導体チップ上で大きな面積を占めるメモリセルアレイ
51は、単位記憶情報を蓄積するためのメモリセルがマ
トリックス状に複数個配列−されて形成されている。The memory cell array 51, which occupies a large area on a semiconductor chip, is formed by arranging a plurality of memory cells in a matrix for storing unit storage information.
第5図は、従来のメモリセルアレイの構成を説明するた
めの等価回路図である。第5図を参照して、メモリセル
アレイ51は、1個のMOS (Metal 0xi
de Sem1ccrnducto「)トランジスタ
21と、これに接続された1個のキャパシタ22とから
構成されている。これは、いイつゆる1トランジスタ1
キヤパシタ型のメモリセルである。このタイプのメモリ
セルは構造か簡+11なだめ、メモリセルアレイの集積
度を向上させることか容易であり、大容量のDRAMに
広く用いられている。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram for explaining the configuration of a conventional memory cell array. Referring to FIG. 5, memory cell array 51 includes one MOS (Metal Oxygen
It consists of a transistor 21 and one capacitor 22 connected to it.
It is a capacitor type memory cell. This type of memory cell has a simple structure and is easy to improve the degree of integration of the memory cell array, and is widely used in large-capacity DRAMs.
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、その1つに、たとえば、特公昭60−27
84号公報に示されたいわゆるスタックドタイプのメモ
リセルがある。Furthermore, DRAM memory cells can be divided into several types depending on their capacitor structure for storing signal charges.
There is a so-called stacked type memory cell disclosed in Japanese Patent No. 84.
第6図は上述の公報に記載された従来のスタックドタイ
プのメモリセルの断面図である。第6図を参照して、ス
タックドタイプのメモリセルは、半導体基板1と、半導
体基板上に所定の間隔を隔てて形成された不純物領域9
a、9bと、不純物領域9aおよび9bの中央に位置し
ゲート酸化膜3aを介して形成されたゲート電極4aと
、不純物領域9b上に直接接続されたキャパシタの下部
電極11と、下部電極11上に形成された誘電体層16
と、誘電体層16上に形成されたキャパシタの上部電極
17とを含む。上部電極17上には絶縁膜18を介して
ビット線19bが接続されており、不純物層9aの開口
部にもビット線19aが直接接続されている。このタイ
プのメモリセルでは、ワード線あるいは素子分離領域上
にまで延在された2層の導電膜およびその間の誘電膜か
らキャパシタが構成されている。したがって、DRAM
の高集積化に伴なってメモリセルサイズが縮小された場
合、キャパシタ面積も同時に縮小される。FIG. 6 is a sectional view of a conventional stacked type memory cell described in the above-mentioned publication. Referring to FIG. 6, a stacked type memory cell includes a semiconductor substrate 1 and an impurity region 9 formed on the semiconductor substrate at a predetermined interval.
a, 9b, a gate electrode 4a located at the center of impurity regions 9a and 9b and formed through gate oxide film 3a, a lower electrode 11 of the capacitor directly connected to impurity region 9b, and a lower electrode 11 on lower electrode 11. dielectric layer 16 formed on
and an upper electrode 17 of a capacitor formed on the dielectric layer 16. A bit line 19b is connected to the upper electrode 17 via an insulating film 18, and the bit line 19a is also directly connected to the opening of the impurity layer 9a. In this type of memory cell, a capacitor is constructed from two layers of conductive films extending over word lines or element isolation regions and a dielectric film between them. Therefore, DRAM
When the memory cell size is reduced due to higher integration, the capacitor area is also reduced at the same time.
[発明が解決しようとする課題]
前述のように、DRAMの高集積化に伴なってメモリセ
ルが縮小された場合には、キャパシタの面積も同時に縮
小されることになる。しかし、記憶領域としてのDRA
Mの安定動作および信頼性の観点から、メモリセルサイ
ズが縮小されても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。そのための手段とし
ては、キャパシタの誘電膜を薄くする方法とキャパシタ
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。ところが、誘電膜を薄くする方法では、誘電膜の
信頼性が劣化するという問題があり、また、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では、厚
くすることによって生しる高段差部でのド部電極のパタ
ーン形成か困難になるという問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, when memory cells are reduced in size as DRAMs become more highly integrated, the area of capacitors is also reduced at the same time. However, DRA as a storage area
From the viewpoint of stable operation and reliability of M, it is necessary to maintain the amount of charge stored in a 1-bit memory cell almost constant even if the memory cell size is reduced. Possible means for this purpose include thinning the dielectric film of the capacitor and increasing the surface area by thickening the lower electrode of the capacitor. However, the method of making the dielectric film thinner has the problem of deteriorating the reliability of the dielectric film, and the method of increasing the surface area by making the lower electrode of the capacitor thicker has the problem of reducing the high level difference caused by increasing the thickness. There was a problem in that it was difficult to form a pattern for the dome electrode.
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、スタックドキャパシタにおいて、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
の困難を伴なうことなくキャパシタ容量を確保すること
のできる、高集積化に適した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。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to increase the capacitance of a stacked capacitor without the difficulty of patterning the lower electrode even when the memory cell size is reduced. An object of the present invention is to provide a semiconductor device suitable for high integration and a method for manufacturing the same, which can ensure high integration.
[課題を解決するための手段]
この発明における半導体装置は、第1導電型の半導体基
板の素子分離領域に囲まれた表面領域において所定の間
隔を隔てて形成された少なくとも2つの第2導電型の不
純物領域と、それら2つの不純物領域間の半導体基板上
に第1の絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、ゲー
ト電極の上部および側壁部分に形成された第2の絶縁膜
と、2つの不純物領域のうちの一方の不純物領域上に形
成された信号伝達線と、2つの不純物領域のうちの他方
の不純物領域上に接続され少なくともその端部が第2の
絶縁膜上に形成された第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第3の絶縁膜とその第3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
を含み、その容量手段が第2の絶縁膜のうちの側壁部分
を利用してその容量を増加させるようにしたことを特徴
とする。[Means for Solving the Problems] A semiconductor device according to the present invention includes at least two second conductivity type semiconductor substrates formed at a predetermined interval in a surface region surrounded by an element isolation region of a first conductivity type semiconductor substrate. an impurity region, a gate electrode formed on the semiconductor substrate between the two impurity regions via a first insulating film, and a second insulating film formed on the upper and sidewall portions of the gate electrode; A signal transmission line formed on one of the two impurity regions is connected to the other impurity region of the two impurity regions, and at least an end thereof is formed on the second insulating film. a capacitor having a first conductive film, at least a third insulating film formed on the first conductive film, and a second conductive film formed on the third insulating film; The capacitor means is characterized in that the capacitance is increased by utilizing the side wall portion of the second insulating film.
この発明における半導体装置の製造方法は、第1導電型
の半導体基板上に素子分離領域を形成する工程と、素子
分離領域で囲まれた半導体基板の主表面上に第1の絶縁
膜を形成する工程と、第1の絶縁膜上および素子骨N領
域上にゲート電極を形成するための第1の導電層を形成
する工程と、第1の導電層上に第2の絶縁膜を形成し、
かつ、少なくともゲート電極となる部分上に形成される
第2の絶縁膜の膜厚が素子分離領域上に形成される第2
の絶縁膜の膜厚より厚くなるように形成する工程と、素
子分離領域に囲まれた半導体基板の主表面上のゲート電
極が形成される領域以外の領域に少なくとも2つの第2
導電型の不純物領域を形成する工程と、2つの不純物領
域のうちの一方の不純物領域上および少なくとも第2の
絶縁膜の側壁部分上に第1の導電膜を形成する工程と、
少なくとも第1の導電膜上に第3の絶縁膜を形成する工
程と、第3の絶縁膜上に第2の導電膜を形成する工程と
、2つの不純物領域のうちの他方の不純物領域上に信号
伝達線を形成する工程とを含む。The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of forming an element isolation region on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and forming a first insulating film on the main surface of the semiconductor substrate surrounded by the element isolation region. a step of forming a first conductive layer for forming a gate electrode on the first insulating film and on the element bone N region; forming a second insulating film on the first conductive layer;
In addition, the thickness of the second insulating film formed on at least the portion that will become the gate electrode is the same as that of the second insulating film formed on the element isolation region.
and forming at least two second insulating films in a region other than the region where the gate electrode is formed on the main surface of the semiconductor substrate surrounded by the element isolation region.
a step of forming a conductive type impurity region; a step of forming a first conductive film on one of the two impurity regions and on at least a sidewall portion of the second insulating film;
a step of forming a third insulating film on at least the first conductive film; a step of forming a second conductive film on the third insulating film; and a step of forming a third insulating film on at least the first conductive film; forming a signal transmission line.
[作用]
この発明にかかる半導体装置では、第1導電型の半導体
基板の素子分離領域に囲まれた表面領域において所定の
間隔を隔てて少なくとも2つの第2導電型の不純物領域
が形成され、その2つの不純物領域間の半導体基板上に
第1の絶縁膜を介してゲート電極か形成され、そのゲー
ト電極の上部および側壁部分に第2の絶縁膜が形成され
、また、2つの不純物領域のうちの一方の不純物領域上
に信号伝達線が形成され、他方の不純物領域上に接続さ
れ少なくともその端部が第2の絶縁膜上に形成された第
1の導電膜とその第1の導電膜上に形成された第3の絶
縁膜とその第3の絶縁膜上に形成された第2の導電膜と
から容量手段が構成され、その容量手段によって第2の
絶縁膜のうちの側壁部分が利用されて容量が増加される
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す必要がない。[Function] In the semiconductor device according to the present invention, at least two impurity regions of the second conductivity type are formed at a predetermined interval in a surface region surrounded by the element isolation region of the semiconductor substrate of the first conductivity type. A gate electrode is formed on the semiconductor substrate between the two impurity regions via a first insulating film, a second insulating film is formed on the top and sidewall portions of the gate electrode, and one of the two impurity regions is A signal transmission line is formed on one impurity region, and a first conductive film is connected to the other impurity region and has at least an end formed on the second insulating film; A capacitive means is constituted by a third insulating film formed on the third insulating film and a second conductive film formed on the third insulating film, and the side wall portion of the second insulating film is utilized by the capacitive means. Since the capacitance is increased by increasing the capacitance, the area that can be used as the capacitor means is increased without increasing the area on the plane, and there is no need to increase the thickness of the first conductive film serving as the lower electrode of the capacitor means.
この発明にかかる半導体装置の製造方法では、第1導電
型の半導体基板上に素子分離領域か形成され、その素子
分離領域で囲まれた半導体基板の主表面上に第1の絶縁
膜か形成され、その第1の絶縁膜上および素子分離領域
上にゲート電極を形成するための第1の導電層か形成さ
れ、その第1の導電層上に第2の絶縁膜が形成され、か
つ、少なくともケート電極となる部分上に形成される第
2の絶縁膜の膜厚か素子分離領域上に形成される第2の
絶縁11便の膜厚より厚くなるように形成され、素子分
離領域に囲まれた半導体基板の主表面上のゲート電極か
形成される領域以外の領域に少なくとも2つの第2導電
型の不純物領域が形成され、その形成された2つの不純
物領域のうちの一方の不純物領域上および少なくとも第
2の絶縁膜の側壁部分上に第]の導電膜が形成され、少
なくとも第1の導電膜上に第3の絶縁膜が形成され、第
3の絶縁膜上に第2の導電膜が形成され、2つの不純物
領域のうちの他方の不純物領域上に信号伝達線が形成さ
れる。つまり、少なくともゲート電極となる部分上に形
成される第2の絶縁膜の膜厚が素子分離領域上に形成さ
れる第2の絶縁膜の膜厚より厚くなるように形成されて
そのゲート電極となる部分上に形成された第2の絶縁膜
の少なくとも側壁部分上に第1の導電膜が形成されるの
で、ゲート電極となる部分上に形成される第2の絶縁膜
の膜厚を増した分だけ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す必要
がない。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an element isolation region is formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a first insulating film is formed on the main surface of the semiconductor substrate surrounded by the element isolation region. , a first conductive layer for forming a gate electrode is formed on the first insulating film and the element isolation region, a second insulating film is formed on the first conductive layer, and at least The thickness of the second insulating film formed on the portion that will become the gate electrode is thicker than the thickness of the second insulating film formed on the element isolation region, and the second insulating film is surrounded by the element isolation region. At least two impurity regions of the second conductivity type are formed in a region other than the region where the gate electrode is formed on the main surface of the semiconductor substrate, and on one of the two formed impurity regions and A conductive film is formed on at least the sidewall portion of the second insulating film, a third insulating film is formed on at least the first conductive film, and a second conductive film is formed on the third insulating film. A signal transmission line is formed on the other of the two impurity regions. In other words, the second insulating film formed on at least the portion that will become the gate electrode is formed so that it is thicker than the second insulating film formed on the element isolation region, and the gate electrode Since the first conductive film is formed on at least the sidewall portion of the second insulating film formed on the portion that will become the gate electrode, the thickness of the second insulating film formed on the portion that will become the gate electrode is increased. The area that can be used as the capacitor means is increased without increasing the area on the plane, and there is no need to increase the thickness of the first conductive film serving as the lower electrode of the capacitor means.
[発明の実施例]
第1A図は、本発明の一実施例によるDRAMのスタッ
クドタイプのメモリセルの断面構造図である。第1B図
は第1A図に示したメモリセルの平面レイアウト図であ
る。第1A図および第1B図を参照して、メモリセルは
、1個のアクセストランジスタ21と1個のキャパシタ
22とから構成されている。このメモリセルは、半導体
基板1の表面に形成された素子分離領域2によって隣接
するメモリセルと絶縁分離されている。[Embodiment of the Invention] FIG. 1A is a cross-sectional structural diagram of a stacked type memory cell of a DRAM according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a plan layout diagram of the memory cell shown in FIG. 1A. Referring to FIGS. 1A and 1B, the memory cell is composed of one access transistor 21 and one capacitor 22. This memory cell is insulated and isolated from adjacent memory cells by an element isolation region 2 formed on the surface of a semiconductor substrate 1.
アクセストランジスタ21は、半導体基板1の表面に形
成された不純物領域6a、9aおよび6b 9bと、不
純物領域6a、9aおよび6b9bの間に位置し薄いゲ
ート酸化膜3を介して形成されたケート電極4aとを含
む。The access transistor 21 includes impurity regions 6a, 9a, and 6b9b formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and a gate electrode 4a located between the impurity regions 6a, 9a, and 6b9b through a thin gate oxide film 3. including.
キャパシタ22は、多結晶シリコンなどの導電材料から
なる下部電極15と、下部電極15上に形成された窒化
膜および酸化膜の積層膜あるいはタンタル酸化膜等の誘
電材料からなる誘電体層16と、誘電体層16上に形成
された多結晶シリコンなどの導電材料からなる上部電極
17とを含む。The capacitor 22 includes a lower electrode 15 made of a conductive material such as polycrystalline silicon, a dielectric layer 16 formed on the lower electrode 15 and made of a dielectric material such as a laminated film of a nitride film and an oxide film or a tantalum oxide film, and an upper electrode 17 made of a conductive material such as polycrystalline silicon formed on the dielectric layer 16.
下部電極15はアクセストランジスタ21のソースある
いはドレイン領域6b、9bに接続されている。ビット
線19bは絶縁膜18からなる層間膜の上に形成されて
おり、アクセストランジスタ21のソースあるいはドレ
イン領域6a、9aと直接あるいは導電層(ビット線)
19aを介して接続されている。The lower electrode 15 is connected to the source or drain region 6b, 9b of the access transistor 21. The bit line 19b is formed on an interlayer film made of the insulating film 18, and is directly connected to the source or drain region 6a, 9a of the access transistor 21 or in a conductive layer (bit line).
19a.
また、アクセストランジスタ21のゲート電極4a上の
絶縁膜8aの厚みを厚くしてその側壁部分および上部に
キャパシタ22の下部電極11を形成する。これにより
絶縁膜8aの厚みが増した分たけキャパシタ面積を増や
すことが可能となる。Further, the thickness of the insulating film 8a on the gate electrode 4a of the access transistor 21 is increased, and the lower electrode 11 of the capacitor 22 is formed on the sidewall portion and upper part thereof. This makes it possible to increase the area of the capacitor by the increased thickness of the insulating film 8a.
したがって、平面上から見た面積を変えることなく容易
にキャパシタ面積を変えることなく容易にキャパシタ面
積を増やすことができメモリセルサイズが縮小されても
十分な容量を確保することができる。なお、素子分離領
域2上にもゲート電極4bが形成されておりゲート電極
4b上に絶縁膜8bが形成されている。絶縁膜8b上の
右側部分には窒化膜からなる絶縁膜10が形成され、そ
の窒化膜10上の一部分および絶縁膜8b上にはキャパ
シタ22の下部電極11が形成されている。Therefore, the capacitor area can be easily increased without changing the capacitor area without changing the area seen from a plane, and a sufficient capacity can be ensured even if the memory cell size is reduced. Note that a gate electrode 4b is also formed on the element isolation region 2, and an insulating film 8b is formed on the gate electrode 4b. An insulating film 10 made of a nitride film is formed on the right side of the insulating film 8b, and a lower electrode 11 of the capacitor 22 is formed on a part of the nitride film 10 and on the insulating film 8b.
第2A図ないし第2N図は、第1A図に示したメモリセ
ルの製造プロセスを説明するための断面構造図である。FIGS. 2A to 2N are cross-sectional structural views for explaining the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 1A.
第2A図ないし第2N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、半導体基
板1表面の所定領域にLOCO3法を用いて素子分離領
域2を形成する。次に、第2B図に示すように、半導体
基板1の表面を熱酸化して、素子分離領域2で囲まれた
半導体基板1の表面に酸化膜3を形成する。減圧CVD
法により、リンをドープした多結晶シリコンの導電膜4
を酸化膜3上に形成し、さらに、減圧CVD法によって
酸化膜からなる絶縁膜5を、素子分離領域2の上部に相
当する部分より酸化膜3の上部に相当する部分の方が膜
厚が厚くなるように形成する。絶縁膜5をウェットエツ
チングやドライエツチングなどの等方性エツチングで全
面をエツチングして必要な膜厚の絶縁膜5を得る。The manufacturing process will be described with reference to FIGS. 2A to 2N. First, as shown in FIG. 2A, an element isolation region 2 is formed in a predetermined region of the surface of the semiconductor substrate 1 using the LOCO3 method. Next, as shown in FIG. 2B, the surface of the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form an oxide film 3 on the surface of the semiconductor substrate 1 surrounded by the element isolation region 2. Low pressure CVD
A conductive film 4 of polycrystalline silicon doped with phosphorus is formed by
is formed on the oxide film 3, and further, an insulating film 5 made of an oxide film is formed using a low pressure CVD method so that the part corresponding to the upper part of the oxide film 3 is thicker than the part corresponding to the upper part of the element isolation region 2. Form it so that it is thick. The entire surface of the insulating film 5 is etched by isotropic etching such as wet etching or dry etching to obtain the insulating film 5 of a required thickness.
第2C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酸化膜3.導電膜4および絶
縁膜5の所定部分を残して除去する。As shown in FIG. 2C, the oxide film 3 is etched using photolithography and dry etching. The conductive film 4 and the insulating film 5 are removed except for predetermined portions.
これにより、アクセストランジスタおよびワード線のゲ
ート酸化膜3とゲート電極4a、4bとが形成される。As a result, gate oxide film 3 and gate electrodes 4a and 4b of the access transistor and word line are formed.
次に第2D図に示すように、ゲート電極4a、4bとそ
れらの上部に形成された絶縁膜5a、5bとをマスクに
して、イオン注入法によって半導体基板1の表面に比較
的低濃度の不純物領域6a、6bを形成する。第2E図
に示すように、減圧CVD法により、酸化膜からなる絶
縁膜7を半導体基板1の全面に形成する。次に、第2F
図に示すように、異方性エツチング法により、絶縁膜7
を選択的に除去し、ゲート電極4a、4bの上部および
側壁部に絶縁膜8a、8bを形成する。次に、第2G図
に示すように、ゲート電極4a、4bおよびその上側部
分の絶縁膜8a、8bをマスクとして、イオン注入法に
より半導体基板1の表面に比較的高濃度の不純物領域9
a、9bが形成される。この結果、いわゆるLDD構造
のトランジスタが形成されるが、アクセストランジスタ
の構造はLDD構造でなくてもよく、他の構造であって
もよい。次に、第2H図に示すように、減圧CVD法に
より、窒化膜からなる絶縁膜10を半導体基板1上に形
成し続いて通常のフォトリソグラフィ法およびエツチン
グ法を用いてキャパシタの下部電極が接続されるソース
・ドレイン領域6b、9bの部分の窒化膜10を選択的
に除去する。次に、第21図に示すように、減圧CVD
法により多結晶ンリコンからなる導電膜11を半導体基
板1上に全面に形成し通常のフォトリソグラフィ法およ
びエツチング法を用いてソース・ドレイン領域6b、6
bおよび上記窒化膜10に延在する部分を除いて導電膜
11を選択的に除去する。次に、第2J図に示すように
、CVD法により酸化膜からなる絶縁膜12を半導体基
板l上の全面に形成した後、導電膜11が内在する開口
部13を形成する。続いて、第2に図に示すように、減
圧CVD法により、多結晶シリコンからなる導電膜14
を全面に形成する。次に、第2L図に示すように、異方
性エツチング法により、絶縁膜12上の導電膜14を除
去する。この結果、開口部13の側壁には四角柱状の導
電膜が残り、導電膜11と合わせてキャパシタの下部電
極15か形成される。第2M図に示すように、絶縁膜1
2を除去した後減圧CVD法により窒化膜を半導体基板
1の全面に形成し半導体基板1を酸素雰囲気中で熱処理
する。これにより、窒化膜の一部を酸化させてキャパシ
タの誘電膜16を形成する。Next, as shown in FIG. 2D, using the gate electrodes 4a, 4b and the insulating films 5a, 5b formed on them as masks, a relatively low concentration of impurities is implanted into the surface of the semiconductor substrate 1 by ion implantation. Regions 6a and 6b are formed. As shown in FIG. 2E, an insulating film 7 made of an oxide film is formed over the entire surface of the semiconductor substrate 1 by low pressure CVD. Next, the 2nd F
As shown in the figure, the insulating film 7 is etched by anisotropic etching.
is selectively removed to form insulating films 8a and 8b on the upper and sidewall portions of gate electrodes 4a and 4b. Next, as shown in FIG. 2G, using the gate electrodes 4a, 4b and the insulating films 8a, 8b above them as masks, a relatively high concentration impurity region 9 is implanted into the surface of the semiconductor substrate 1 by ion implantation.
a, 9b are formed. As a result, a transistor having a so-called LDD structure is formed, but the structure of the access transistor does not have to be an LDD structure, and may have another structure. Next, as shown in FIG. 2H, an insulating film 10 made of a nitride film is formed on the semiconductor substrate 1 by low-pressure CVD, and then the lower electrode of the capacitor is connected using ordinary photolithography and etching. Then, the nitride film 10 in the source/drain regions 6b and 9b is selectively removed. Next, as shown in FIG. 21, low pressure CVD
A conductive film 11 made of polycrystalline silicon is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by a method, and source/drain regions 6b, 6 are formed using a normal photolithography method and an etching method.
The conductive film 11 is selectively removed except for portions b and extending to the nitride film 10. Next, as shown in FIG. 2J, after an insulating film 12 made of an oxide film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate l by the CVD method, an opening 13 in which the conductive film 11 resides is formed. Next, as shown in the figure, a conductive film 14 made of polycrystalline silicon is formed by low pressure CVD.
is formed on the entire surface. Next, as shown in FIG. 2L, the conductive film 14 on the insulating film 12 is removed by anisotropic etching. As a result, a square columnar conductive film remains on the side wall of the opening 13, and together with the conductive film 11, the lower electrode 15 of the capacitor is formed. As shown in FIG. 2M, the insulating film 1
After removing 2, a nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by low pressure CVD method, and the semiconductor substrate 1 is heat-treated in an oxygen atmosphere. As a result, a portion of the nitride film is oxidized to form the dielectric film 16 of the capacitor.
減圧CVD法により、多結晶シリコンからなる導電膜1
7を半導体基板1上の全面に形成する。そして、キャパ
シタ22を形成する以外の部分を除去する。次に、第2
N図に示すように、CVD法により酸化膜からなる絶縁
膜18を半導体基板1上の全面に形成する。ビット線1
9aと、アクセストランジスタのソース−ドレイン領域
6a、9aとの接続部分の絶縁膜18を通常のフォトリ
ングラフィ法およびエツチング法により選択的に除去す
る。次に、CVD法により絶縁膜18の上記開口部に選
択的にタングステン膜19aを形成して上記開口部をタ
ングステン膜19aで埋める。Conductive film 1 made of polycrystalline silicon is formed by low pressure CVD method.
7 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1. Then, portions other than those forming the capacitor 22 are removed. Next, the second
As shown in Figure N, an insulating film 18 made of an oxide film is formed over the entire surface of the semiconductor substrate 1 by the CVD method. bit line 1
The insulating film 18 at the connection portion between the access transistor 9a and the source-drain regions 6a, 9a of the access transistor is selectively removed by ordinary photolithography and etching. Next, a tungsten film 19a is selectively formed in the opening of the insulating film 18 by the CVD method, and the opening is filled with the tungsten film 19a.
さらに、スパッタ法を用いてタングステンシリサイドか
らなる導電膜を全面に被着する。その後、通常のフォト
リソグラフィ法とエツチング法により所定の形状にパタ
ーニングすることによりビット線19bを形成する。Furthermore, a conductive film made of tungsten silicide is deposited over the entire surface using a sputtering method. Thereafter, the bit line 19b is formed by patterning into a predetermined shape using ordinary photolithography and etching methods.
なお、本実施例では、ビット線19aとして、タングス
テンシリサイド膜を示したが、本発明はこれに限らず、
多結晶シリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜、TiN
膜あるいはこれらの膜を交互に重ねた複合膜であっても
よい。また、ビット線19bとして、スパッタ法により
披青されたタングステンシリサイド膜を示したが、本発
明はこれに限らず、多結晶シリコン膜、金属シリサイド
膜、金属膜、TiN膜あるいはこれらの膜を交互に重ね
た複合膜であってもよい。さらに、本実施例では、ビッ
ト線19bは、ビット線19 aを介してアクセストラ
ンジスタのソース・トレイン領域6a、9aに接続され
るものを示したか、本発明はこれに限らず、ビット線1
9aを介さすに直接ビット線19bをソース・トレイン
領域6a。Note that in this embodiment, a tungsten silicide film is shown as the bit line 19a, but the present invention is not limited to this.
Polycrystalline silicon film, metal silicide film, metal film, TiN
It may be a membrane or a composite membrane in which these membranes are stacked alternately. Further, although a tungsten silicide film formed by sputtering is shown as the bit line 19b, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. It may also be a composite membrane layered on top of each other. Further, in this embodiment, the bit line 19b is connected to the source train regions 6a, 9a of the access transistors via the bit line 19a, but the present invention is not limited to this.
The bit line 19b is directly connected to the source train region 6a via the bit line 9a.
9aに接続するものであってもよい。また、本実施例で
は、絶縁膜5a、5bを形成する方法として、厚い絶縁
膜5を形成した後ウェットエツチングやドライエツチン
グなどの等方性エツチングにより必要膜厚とした後、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
形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、等方性
エツチングなどを用いることなく、ゲート電極上に厚い
酸化膜などの絶縁膜を残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形成してもよい。さ
らに、絶縁膜5a、5bを形成する際に、そのまま必要
膜厚を堆積するようにしてもよい。また、本実施例では
、キャパシタの下部電極の形状として第1A図に示した
ように四角柱状のものを形成したが、本発明はこれに限
らず、円筒状、十字形などでも同様の効果が得られる。It may be connected to 9a. In addition, in this embodiment, as a method for forming the insulating films 5a and 5b, after forming the thick insulating film 5, isotropic etching such as wet etching or dry etching is performed to achieve the required film thickness, and then photolithography and dry etching are performed. Although an example in which the gate electrode is formed using an etching method is shown, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. It may also be formed using a dry etching method. Furthermore, when forming the insulating films 5a and 5b, the required film thickness may be deposited as is. Further, in this embodiment, the shape of the lower electrode of the capacitor is formed into a rectangular prism shape as shown in FIG. can get.
また、本実施例では、素子分離領域に厚い酸化膜を形成
するLOCO5法の例を示したが、本発明はこれに限ら
ず、他の分離方法でもはく、たとえばフィールドシール
ド法でも同様の効果が得られる。Further, in this embodiment, an example of the LOCO5 method is shown in which a thick oxide film is formed in the element isolation region, but the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by using other isolation methods, such as the field shield method. is obtained.
第3図は、本発明の第2の実施例を示したDRAMのメ
モリセルの断面構造図である。第3図を参照して、第1
A図に示した実施例との相違点は、キャパシタの下部電
極のうち四角柱状の電極部分を形成せずに下部電極1ま
たけで構成するようにしたものである。これによっても
第1A図に示した第1の実施例と同様の効果が得られる
。FIG. 3 is a cross-sectional structural diagram of a DRAM memory cell showing a second embodiment of the present invention. Referring to Figure 3,
The difference from the embodiment shown in FIG. A is that the lower electrode of the capacitor does not have a rectangular columnar electrode portion, but is constructed by spanning one lower electrode. This also provides the same effect as the first embodiment shown in FIG. 1A.
[発明の効果]
第1請求項に記載の発明によれば、ゲート電極の上部お
よび側壁部分に形成された第2の絶縁膜のうちの側壁部
分を利用して容量手段の容量を増加させることにより平
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
る面積か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、スタックド
キャパシタにおいて、メモリ・セルサイズか縮小された
場合にも下部電極のパターン形成上の困・難を伴なうこ
となくキャパシタ容量を確保することのできる、高集積
化に適した半導体装置を提供し得るに至った。[Effects of the Invention] According to the invention described in the first claim, the capacitance of the capacitor means is increased by using the side wall portion of the second insulating film formed on the upper and side wall portions of the gate electrode. This increases the area that can be used as a capacitor without increasing the planar area, and there is no need to increase the thickness of the first conductive film that serves as the lower electrode of the capacitor. It has now become possible to provide a semiconductor device suitable for high integration, which can ensure capacitor capacity without any difficulty in patterning the lower electrode even when the size is reduced.
第2請求項にかかる発明によれば、少なくともゲート電
極となる部分上に形成される第2の絶縁膜の膜厚を、素
子分離領域上に形成される第2の絶縁膜の膜厚より厚く
なるように形成し、そのゲート電極となる部分上に形成
された第2の絶縁膜の少なくとも側壁部分上に第1の導
電膜を形成することにより、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
す必要がないので、スタックドキャパシタにおいて、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
ン形成上の困難を伴なうことなくキャパシタ容量を確保
することのできる、高集積化に適した半導体装置の製造
方法を提供し得るに至った。According to the second aspect of the invention, the thickness of the second insulating film formed on at least the portion that will become the gate electrode is made thicker than the thickness of the second insulating film formed on the element isolation region. By forming the first conductive film on at least the side wall portion of the second insulating film formed on the portion that will become the gate electrode, the capacitive means can be formed without increasing the planar area. Since the area available for use as a capacitor is increased and there is no need to increase the thickness of the first conductive film, which serves as the lower electrode of the capacitor, patterning of the lower electrode becomes easier even when the memory cell size is reduced in a stacked capacitor. It has now been possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device suitable for high integration, which can ensure capacitor capacity without the above-mentioned difficulties.
第1A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1B図喝第1A図に示したメモリセル
の平面レイアウト図、第2A図ないし第2N図は第1A
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図は本発明の第2の実施例
を示したメモリセルの断面図、第4図は従来のDRAM
のブロック図、第5図は従来のメモリセルの構成を説明
するための等価回路図、第6図は従来のスタックトタイ
ブのメモリセルの断面図である。
図において、1は半導体基板、2は素子分離領域、3は
ゲート酸化膜、4a、4bはゲート電極、6a、6bは
不純物領域、8a、8bは絶縁膜、9a、9bは不純物
領域、11,1.5は下部電極、]6は誘電膜、17は
上部電極、18は絶縁膜、19a、19bはビット線、
21はアクセストランジスタ、22はキヤパシタである
。
tJお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1A is a sectional view of a DRAM memory cell showing an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a plan layout diagram of the memory cell shown in FIG. 1A, and FIGS.
A cross-sectional structural diagram for explaining the manufacturing process of the DRAM memory cell shown in the figure, FIG. 3 is a cross-sectional diagram of a memory cell showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a conventional DRAM
5 is an equivalent circuit diagram for explaining the configuration of a conventional memory cell, and FIG. 6 is a sectional view of a conventional stacked type memory cell. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is an element isolation region, 3 is a gate oxide film, 4a, 4b are gate electrodes, 6a, 6b are impurity regions, 8a, 8b are insulating films, 9a, 9b are impurity regions, 11, 1.5 is a lower electrode,] 6 is a dielectric film, 17 is an upper electrode, 18 is an insulating film, 19a and 19b are bit lines,
21 is an access transistor, and 22 is a capacitor. In the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (2)
た表面領域において所定の間隔を隔てて形成された少な
くとも2つの第2導電型の不純物領域と、 前記2つの不純物領域間の前記半導体基板上に第1の絶
縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電極
の上部および側壁部分に形成された第2の絶縁膜と、 前記2つの不純物領域のうちの一方の不純物領域上に形
成された信号伝達線と、 前記2つの不純物領域のうちの他方の不純物領域上に接
続され、少なくともその端部が前記第2の絶縁膜上に形
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
形成された第3の絶縁膜と該第3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み、 前記容量手段は前記第2の絶縁膜のうち側壁部分を利用
してその容量を増加させるようにしたことを特徴とする
、半導体装置。(1) at least two impurity regions of a second conductivity type formed at a predetermined interval in a surface region surrounded by an element isolation region of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and the impurity regions between the two impurity regions. a gate electrode formed on a semiconductor substrate via a first insulating film; a second insulating film formed on the upper and sidewall portions of the gate electrode; and one impurity region of the two impurity regions. a signal transmission line formed on the second insulating film; and a first conductive film connected to the other of the two impurity regions and having at least an end thereof formed on the second insulating film. capacitor means having a third insulating film formed on the first conductive film and a second conductive film formed on the third insulating film, the capacitor means having a third insulating film formed on the first conductive film; A semiconductor device characterized in that a side wall portion of an insulating film is used to increase its capacitance.
する工程と、 前記素子分離領域で囲まれた前記半導体基板の主表面上
に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上
および前記素子分離領域上にゲート電極を形成するため
の第1の導電層を形成する工程と、 前記第1の導電層上に第2の絶縁膜を形成し、かつ、少
なくとも前記ゲート電極となる部分上に形成される前記
第2の絶縁膜の膜厚が前記素子分離領域上に形成される
前記第2の絶縁膜の膜厚より厚くなるように形成する工
程と、 前記素子分離領域に囲まれた前記半導体基板の主表面上
の前記ゲート電極が形成される領域以外の領域に少なく
とも2つの第2導電型の不純物領域を形成する工程と、 前記2つの不純物領域のうちの一方の不純物領域上およ
び少なくとも前記第2の絶縁膜の側壁部分上に第1の導
電膜を形成する工程と、 少なくとも前記第1の導電膜上に第3の絶縁膜を形成す
る工程と、 前記第3の絶縁膜上に第2の導電膜を形成する工程と、 前記2つの不純物領域のうちの他方の不純物領域上に信
号伝達線を形成する工程とを含む、半導体装置の製造方
法。(2) forming an element isolation region on a semiconductor substrate of a first conductivity type; forming a first insulating film on the main surface of the semiconductor substrate surrounded by the element isolation region; forming a first conductive layer for forming a gate electrode on the first insulating film and on the element isolation region; forming a second insulating film on the first conductive layer; forming the second insulating film formed on the portion that will become the gate electrode so that it is thicker than the second insulating film formed on the element isolation region; forming at least two impurity regions of a second conductivity type in a region other than the region where the gate electrode is formed on the main surface of the semiconductor substrate surrounded by an element isolation region; forming a first conductive film on one of the impurity regions and on at least a sidewall portion of the second insulating film; forming a third insulating film on at least the first conductive film; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a second conductive film on the third insulating film; and forming a signal transmission line on the other of the two impurity regions.
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JPH03230562A true JPH03230562A (en) | 1991-10-14 |
| JP2996409B2 JP2996409B2 (en) | 1999-12-27 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61176148A (en) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory device |
| JPS63226955A (en) * | 1987-03-16 | 1988-09-21 | Nec Corp | Manufacture of capacitive element |
| JPH0223657A (en) * | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Sharp Corp | Semiconductor memory device |
-
1990
- 1990-02-06 JP JP2026605A patent/JP2996409B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0223657A (en) * | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Sharp Corp | Semiconductor memory device |
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