JPH04214666A - 半導体メモリ素子の製造方法 - Google Patents

半導体メモリ素子の製造方法

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JPH04214666A
JPH04214666A JP2401637A JP40163790A JPH04214666A JP H04214666 A JPH04214666 A JP H04214666A JP 2401637 A JP2401637 A JP 2401637A JP 40163790 A JP40163790 A JP 40163790A JP H04214666 A JPH04214666 A JP H04214666A
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film
transistor
silicon oxide
oxide film
silicon
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Tsukasa Doi
土居 司
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体メモリ素子の製
造方法に関し、より詳しくはスタック型メモリセルを有
する半導体メモリ素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高集積化の先端を走るダイナミック・ラ
ンダム・アクセス・メモリ(以下、DRAMと称す。)
は、3年毎に4倍の割合で記憶容量が増大しており、今
後、16Mb,64Mb,256Mbと順次容量が増大
して行くと予想される。このような集積度の向上を図る
うえで、DRAMの記憶単位であるメモリセルを縮小し
ていく必要がある。一方、放射線によるソフトエラーを
防止すると共に、十分なS/N比の信号を確保するため
には、メモリセル内の電荷蓄積容量はある最低値以上を
保たねばならない。そこで、図6に示すように、半導体
基板11の表面に形成したMOSトランジスタT上に電
荷蓄積用のキャパシタCを3次元的に積層するスタック
型メモリセルが開発されている。このメモリセルは、従
来、次のようにして作製されている。まず、P型シリコ
ン基板11の表面に、ゲート酸化膜11aを覆うゲート
電極12、N(+)型のドレイン領域13およびソース
領域14からなるLDD(ライトリ・ドープト・ドレイ
ン)構造のトランジスタTが形成される。図6中、15
はサイド・ウォール絶縁膜、13a,14aはN(−)
型領域、16は素子分離領域を示している。12’は隣
接するトランジスタのゲート電極である。次に、LPC
VD(減圧気相成長)法により層間絶縁膜(SiO2膜
)17が堆積され、この層間絶縁膜17のうち上記トラ
ンジスタTのソース領域14上の部分にコンタクトホー
ル18が開口される。次に、LPCVD法により滑らか
な上面19aを有する多結晶シリコン層が均一な厚さで
堆積され、所定のパターンに加工されてキャパシタCの
下部電極19が形成される。次に、LPCVD法により
絶縁膜が均一な厚さで堆積され、上記下部電極19の上
面19aおよび側面19bを覆うキャパシタ絶縁膜20
が形成される。さらにこの上に、LPCVD法により多
結晶シリコン層が均一な厚さで堆積され、所定のパター
ンに加工されて、キャパシタCの上部電極21が形成さ
れる。この上部電極21はキャパシタ絶縁膜20を挟ん
で下部電極19の上面19aおよび側面19bと対向す
る。次に、層間絶縁膜22が堆積され、積層された層間
絶縁膜17,22のうち上記トランジスタTのドレイン
領域13上の部分にコンタクトホール24が開口される
。最後に、このコンタクトホール24を通してドレイン
領域13につながるビット線23が形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記スタッ
ク型メモリセルはキャパシタCの下部電極19の上面1
9aに電荷の大部分が蓄積されるため、セル面積を縮小
させて16Mb,64Mbと高集積化する際に、それに
伴って下部電極19の上面19aの面積を縮小させると
、蓄積電荷量が急激に減少して必要最低量を保つことが
困難となる。
【0004】そこで、この発明の目的は、限られたセル
面積でもってスタック型メモリセルの電荷蓄積容量を増
加させることができる半導体メモリ素子の製造方法を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の半導体メモリ素子の製造方法は、半導体
基板表面に形成したトランジスタ上に、このトランジス
タの端子に一方の電極がつながるキャパシタを積層して
メモリセルを作製する半導体メモリ素子の製造方法であ
って、上記半導体基板表面に形成した上記トランジスタ
上に、層間絶縁膜を堆積する工程と、上記層間絶縁膜上
にシリコン窒化膜を堆積し、このシリコン窒化膜の表面
を熱酸化する工程と、テトラ・エトキシ・シラン−オゾ
ン系を材料とする常圧化学気相成長法により、上記表面
を熱酸化したシリコン窒化膜上に、波状に粗れた表面形
状を有するシリコン酸化膜を堆積する工程と、積層され
た上記層間絶縁膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸化
膜のうち上記トランジスタのソース領域上の部分にコン
タクトホールを開口する工程と、減圧気相成長法により
上記シリコン酸化膜の表面に均一な厚さの多結晶シリコ
ン膜を堆積し、堆積した多結晶シリコン膜をパターン加
工して、上記コンタクトホールを通して上記ソース領域
につながり、上記トランジスタ上に上記シリコン酸化膜
の表面形状を反映させた状態で延在する上記一方の電極
を形成する工程と、上記シリコン酸化膜とシリコン窒化
膜との両方または上記シリコン酸化膜のみをエッチング
して除去して、上記一方の電極のうち上記トランジスタ
上に延在する部分を下面が離間した状態で上記半導体基
板上に突出させる工程と、上記一方の電極の上面,側面
および下面を覆うキャパシタ絶縁膜を形成する工程と、
上記キャパシタ絶縁膜を挟んで上記一方の電極の上面,
側面および下面に対向する上部電極を形成する工程とを
有することを特徴としている。
【0006】
【作用】この発明により作製されたスタック型メモリ素
子は、キャパシタを構成する一方の電極の上面,側面,
下面がそれぞれ他方の電極と対向する状態となる。した
がって、セル面積が限られた条件下で、従来法により作
製されたスタック型メモリセルに比して電荷蓄積容量を
増大させることが可能となる。しかも、上記一方の電極
の上面および下面を波状に粗れた状態に仕上げているの
で、上記両電極の対向面積がさらに増大して、さらに電
荷蓄積容量を増大させられる。
【0007】
【実施例】以下、この発明の半導体メモリ素子の製造方
法を実施例により詳細に説明する。
【0008】■まず、図1に示すように、従来と同様に
、P型シリコン基板11の表面に、ゲート酸化膜11a
を覆うゲート電極12,N(+)型のドレイン領域13
およびソース領域14からなるLDD構造のトランジス
タTを形成する。図中、15はサイド・ウォール絶縁膜
、13a,14aはN(−)型領域、16は素子分離領
域を示している。
【0009】■次に、図2に示すように、LPCVD法
により、上記基板11上にSiO2からなる層間絶縁膜
17を堆積する。
【0010】■続いて、LPCVD法により、上記層間
絶縁膜17上にシリコン窒化膜(Si3N4膜)34を
堆積する。このSi3N4膜34の表面34aを熱酸化
して、表面34aに図示しない薄いSiO2膜を形成す
る。
【0011】■次に、テトラ・エトキシ・シラン(TE
OS)−オゾンを材料とする常圧CVD法により、上記
Si3N4膜34の表面34a上にシリコン酸化膜(ノ
ンドープSiO2膜)35を堆積する。ここで、TEO
S−オゾン系の常圧CVD法の性質により、ノンドープ
SiO2膜35の表面35aは波状に粗れた形状となる
。すなわち、熱酸化膜上でオゾン濃度を高くして膜成長
を行うと、成長された膜の表面の凹凸が増すのである。
【0012】■次に、図3に示すように、積層された上
記層間絶縁膜17,Si3N4膜34およびSiO2膜
35のうち上記トランジスタTのソース領域14上の部
分にコンタクトホール28を開口する。
【0013】■次に、LPCVD法により上記SiO2
膜35の表面35aにこの表面35aの形状を反映させ
た状態で均一な厚さの多結晶シリコン膜を堆積する。堆
積した多結晶シリコン膜を所定のパターンに加工して下
部電極(キャパシタCの一方の電極)29を形成する。 この下部電極29は、上記コンタクトホール28を通し
て上記ソース領域14につながり、上記トランジスタT
で上面29aおよび下面29cに上記SiO2膜35の
表面形状を反映させた状態に形成される。
【0014】■次に、上記SiO2膜35とSi3N4
膜34の両方をエッチングして除去する。これにより、
上記下部の電極29のうち上記トランジスタT上に延在
する部分と素子領域16上に延在する部分とを下面29
cが離間した状態で上記基板11上に突出させる。
【0015】■次に、図4に示すように、LPCVD法
により、上記下部電極29の上面29a,側面29bお
よび下面29cを覆うキャパシタ絶縁膜20を形成する
【0016】■次に、LPCVD法により、上記キャパ
シタ絶縁膜20を挟んで上記下部の電極29の上面29
a,側面29bおよび下面29cに対向する上部電極2
1を形成する。これにより、上記トランジスタTのソー
ス領域14につながるキャパシタCが形成される。
【0017】最後に、層間絶縁膜22堆積し、積層され
た層間絶縁膜17,22のうち上記トランジスタTのド
レイン領域13上の部分にコンタクトホール24を開口
する。そして、このコンタクトホール24を通してドレ
イン領域13とつながるビット線23を形成する。
【0018】このようにして作製したスタック型メモリ
セルは、キャパシタCを構成する下部電極29の上面2
9a,側面29b,下面29cがそれぞれ上部電極21
と対向した状態となる。したがって、従来法により作製
されたスタック型メモリセルに比して、限られたセル面
積でもって電荷蓄積容量を増加させることができる。し
かも、下部電極29の上面29aおよび下面29cを波
状に粗れた状態にしているので、下部電極29,上部電
極21の対向面積をさらに増大でき、さらに電荷蓄積容
量を増大することができる。
【0019】なお、上に説明した例では、ビット線23
を最後に形成したが、これに限られるものではない。図
5中に破線で示すように、層間絶縁膜17を形成する途
中にビット線23を形成しても良い。
【0020】また、工程■においてSiO2膜35とS
i3N4膜34の両方をエッチングして除去したが、S
iO2膜35のみをエッチングして除去し、図5に示す
ようにSi3N4膜はそのまま残すようにしても良い。
【0021】
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体メモリ素子の製造方法は、半導体基板表面に形成し
たトランジスタ上に、このトランジスタの端子に一方の
電極がつながるキャパシタを積層してメモリセルを作製
する半導体メモリ素子の製造方法であって、上記半導体
基板表面に形成した上記トランジスタ上に、層間絶縁膜
を堆積する工程と、上記層間絶縁膜上にシリコン窒化膜
を堆積し、このシリコン窒化膜の表面を熱酸化する工程
と、テトラ・エトキシ・シラン−オゾン系を材料とする
常圧化学気相成長法により、上記表面を熱酸化したシリ
コン窒化膜上に、波状に粗れた表面形状を有するシリコ
ン酸化膜を堆積する工程と、積層された上記層間絶縁膜
、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜のうち上記トラ
ンジスタのソース領域上の部分にコンタクトホールを開
口する工程と、減圧気相成長法により上記シリコン酸化
膜の表面に均一な厚さの多結晶シリコン膜を堆積し、堆
積した多結晶シリコン膜をパターン加工して、上記コン
タクトホールを通して上記ソース領域につながり、上記
トランジスタ上に上記シリコン酸化膜の表面形状を反映
させた状態で延在する上記一方の電極を形成する工程と
、上記シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との両方または
上記シリコン酸化膜のみをエッチングして除去して、上
記一方の電極のうち上記トランジスタ上に延在する部分
を下面が離間した状態で上記半導体基板上に突出させる
工程と、上記一方の電極の上面,側面および下面を覆う
キャパシタ絶縁膜を形成する工程と、上記キャパシタ絶
縁膜を挟んで上記一方の電極の上面,側面および下面に
対向する上部電極を形成する工程とを有しているので、
限られたセル面積でもってスタック型メモリセルの電荷
蓄積容量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  この発明の一実施例の半導体メモリ素子の
製造方法を説明する工程図である。
【図2】  この発明の一実施例の半導体メモリ素子の
製造方法を説明する工程図である。
【図3】  この発明の一実施例の半導体メモリ素子の
製造方法を説明する工程図である。
【図4】  この発明の一実施例の半導体メモリ素子の
製造方法を説明する工程図である。
【図5】  他の実施例の製造方法により作製した半導
体メモリ素子を示す図である。
【図6】  従来の製造方法により作製した半導体メモ
リ素子を示す図である。
【符号の説明】
11  P型シリコン基板 12  ゲート電極 13  ドレイン領域 13a,14a  N(−)型領域 14  ソース領域 15  サイドウォール絶縁膜 16  素子分離領域 17,22  層間絶縁膜 20  キャパシタ絶縁膜 21  上部電極 22  ビット線 29  下部電極 C    キャパシタ T    トランジスタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板表面に形成したトランジス
    タ上に、このトランジスタの端子に一方の電極がつなが
    るキャパシタを積層してメモリセルを作製する半導体メ
    モリ素子の製造方法であって、上記半導体基板表面に形
    成した上記トランジスタ上に、層間絶縁膜を堆積する工
    程と、上記層間絶縁膜上にシリコン窒化膜を堆積し、こ
    のシリコン窒化膜の表面を熱酸化する工程と、テトラ・
    エトキシ・シラン−オゾン系を材料とする常圧化学気相
    成長法により、上記表面を熱酸化したシリコン窒化膜上
    に、波状に粗れた表面形状を有するシリコン酸化膜を堆
    積する工程と、積層された上記層間絶縁膜、シリコン窒
    化膜およびシリコン酸化膜のうち上記トランジスタのソ
    ース領域上の部分にコンタクトホールを開口する工程と
    、減圧気相成長法により上記シリコン酸化膜の表面に均
    一な厚さの多結晶シリコン膜を堆積し、堆積した多結晶
    シリコン膜をパターン加工して、上記コンタクトホール
    を通して上記ソース領域につながり、上記トランジスタ
    上に上記シリコン酸化膜の表面形状を反映させた状態で
    延在する上記一方の電極を形成する工程と、上記シリコ
    ン酸化膜とシリコン窒化膜との両方または上記シリコン
    酸化膜のみをエッチングして除去して、上記一方の電極
    のうち上記トランジスタ上に延在する部分を下面が離間
    した状態で上記半導体基板上に突出させる工程と、上記
    一方の電極の上面,側面および下面を覆うキャパシタ絶
    縁膜を形成する工程と、上記キャパシタ絶縁膜を挟んで
    上記一方の電極の上面,側面および下面に対向する上部
    電極を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
    メモリ素子の製造方法。
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