JPH04264767A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH04264767A
JPH04264767A JP3026004A JP2600491A JPH04264767A JP H04264767 A JPH04264767 A JP H04264767A JP 3026004 A JP3026004 A JP 3026004A JP 2600491 A JP2600491 A JP 2600491A JP H04264767 A JPH04264767 A JP H04264767A
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film
electrode film
cylindrical electrode
spacer
cylindrical
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Takehiro Urayama
浦山 丈裕
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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】本発明は半導体装置とその製造方
法に係り、特にダイナミックMOSメモリセルのキャパ
シタの構造と形成方法に関するものである。
【0002】ダイナミックMOSメモリ(以下、MOS
 DRAMと略称する)は1個のMOSセルと1個のキ
ャパシタから構成されているが、半導体装置の高集積化
に伴いセルが微細化するのに対して、キャパシタの容量
を出来るだけ大きくすることが望まれている。
【0003】以上のような状況から微小な領域内に大容
量のキャパシタを形成することが可能な半導体装置及び
その製造方法が要望されている。
【0004】
【従来の技術】従来の半導体装置について図7により、
半導体装置の製造方法について図8により詳細に説明す
る。
【0005】MOS DRAMにおいてはキャパシタの
容量を増加するため、図7に示すような側断面図を有す
るスタックドキャパシタセル構造が採られており、フィ
ールド酸化膜22で画定された半導体基板21の表面に
ゲ−ト酸化膜23を介してゲート電極24を設け、その
両側の半導体基板21にソース25とドレイン26とを
設け、その表面を被覆する絶縁膜27の表面に下部電極
膜28を形成しており、この下部電極膜28を被覆する
キャパシタ絶縁膜29を介して上部電極膜30を被着形
成してキャパシタを形成している。
【0006】このようなポリシリコンからなる下部電極
膜28と上部電極膜30が、シリコン酸化膜からなるキ
ャパシタ絶縁膜29を介して対向する構造のキャパシタ
を備えたメモリセルは、スタックドキャパシタセル(s
tacked capacitor cell)と称せ
られており、図8に示すような工程順に製造している。
【0007】まず、図8(a) に示すように、p型の
半導体基板21上にLOCOS法によつて選択的にフィ
ールド酸化膜22を形成し、化学気相成長 (CVD)
法によってゲ−ト酸化膜23を介して導電性のポリシリ
コン膜からなるゲ−ト電極24を形成し、イオン注入に
よりn型のソ−ス領域25及びドレイン領域26を形成
し、これらの表面にシリコン酸化膜からなる膜厚300
0Å程度の絶縁膜27を被着形成し、コンタクトホール
27a を開口する。
【0008】つぎに図8(b) に示すように、この絶
縁膜27の表面に導電性のポリシリコン膜をCVD法に
より被着形成し、パタ−ンニングしてキャパシタの下部
電極膜28を形成する。
【0009】ついで図8(c) に示すように、この下
部電極膜28の表面に膜厚50〜100 Åのシリコン
窒化膜からなるキャパシタ絶縁膜29を被着形成し、そ
の表面に導電性のポリシリコン膜からなる上部電極膜3
0を被着形成し、キャパシタ絶縁膜29と上部電極膜3
0とを同時にパタ−ンニングしてキャパシタを形成する
。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の半
導体装置及びその製造方法においては、MOS DRA
Mのメモリセルが16MB,64MB となり極めて高
集積化されるのに伴なってメモリセルを形成する領域は
益々小さくなり、それに応じてキャパシタを形成する領
域も小さくなるため対向する電極の面積が小さくなり、
キャパシタの容量が不足してメモリ動作の信頼性が低下
するという問題点があった。
【0011】本発明は以上のような状況から、MOS 
DRAMのキャパシタの容量を増大させることが可能と
なる半導体装置及びその製造方法の提供を目的としたも
のである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
キャパシタ絶縁膜を介して下部電極と上部電極とが対向
するキャパシタを具備する半導体装置であって、この下
部電極が、下部電極膜と接続する単一または複数の円筒
型電極膜とから構成され、この上部電極が、前記円筒型
電極膜の表面を被覆するキャパシタ絶縁膜を介してこの
円筒型電極膜に対向して設けられてなるように構成する
。
【0013】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上の絶縁膜の表面に形成した下部電極膜の表面に円
柱状の第1のスペーサ膜を形成する工程と、この第1の
スペーサ膜及びこの下部電極膜の表面に第1の円筒型電
極膜を被着形成する工程と、この第1の円筒型電極膜の
全表面に第2のスペーサ膜を被着形成した後、この第2
のスペーサ膜の異方性のエッチングを行ってこの第1の
円筒型電極膜の垂直部の側壁にサイドウォールを形成す
る工程と、このサイドウオール及びこの第1の円筒型電
極膜の全表面に第2の円筒型電極膜を被着形成し、この
第2の円筒型電極膜の全表面に第3のスペーサ膜を被着
形成した後、この第3のスペーサ膜の異方性のエッチン
グを行い、この第2の円筒型電極膜の垂直部の側壁にサ
イドウォールを形成する工程と、このサイドウオール及
びこの第2の円筒型電極膜の全表面に第3の円筒型電極
膜を被着形成した後、この絶縁膜が露出するまでこの下
部電極膜、第1の円筒型電極膜、第2の円筒型電極膜、
第3の円筒型電極膜の異方性のエッチングを行う工程と
、この第1のスペーサ膜、二つのサイドウォールをエッ
チングして除去する工程と、この絶縁膜、第1の円筒型
電極膜、第2の円筒型電極膜、第3の円筒型電極膜の表
面にキャパシタ絶縁膜を被着形成し、このキャパシタ絶
縁膜の表面に上部電極膜を被着形成する工程とを含むよ
うに構成する。
【0014】
【作用】即ち本発明においては半導体装置の下部電極を
、下部電極膜と接続する単一の円筒状または同心円の複
数の円筒型電極膜とから構成し、この下部電極の表面に
キャパシタ絶縁膜を介して上部電極膜を設ける構造にし
ており、このような構造の半導体装置を製造するために
、円筒型電極膜の表面に形成したスペーサ膜の異方性エ
ッチング処理を行って、これらの円筒型電極膜の側壁に
サイドウオールを形成する工程を複数回行い、最後に異
方性エッチングによりこれらの円筒型電極膜の上部を除
去した後、このサイドウォールをエッチングにより除去
し、このサイドウォールの除去部分の下部電極の表面に
キャパシタ絶縁膜を介して上部電極膜を被着形成するの
で、対向面積が広く、容量の大きなキャパシタを具備す
るMOS DRAMのメモリセルを製造することが可能
となる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の同心円状の3つの円筒型電極
膜からなる下部電極を形成する一実施例について図1〜
図6により詳細に説明する。
【0016】図1は本発明の半導体装置のメモリセルの
構造を示す側断面図、図2〜図6は本発明による半導体
装置の製造方法の一実施例を工程順に示す側断面図であ
る。図1に示すようにフィールド酸化膜2で画定された
半導体基板1の表面にゲ−ト酸化膜3を介してゲート電
極4を設け、その両側の半導体基板1にソース5とドレ
イン6とを設け、その表面を被覆する絶縁膜7の表面に
下部電極膜8を形成している。この下部電極膜8には複
数の円筒型電極膜、即ち第1の円筒型電極膜10,第2
の円筒型電極膜12,第3の円筒型電極膜14が接続し
て形成されており、この表面を被覆するキャパシタ絶縁
膜15を介して上部電極膜16を被着形成してキャパシ
タを形成している。
【0017】以下、本実施例の半導体装置の製造方法を
工程順に図2〜図6を参照して詳細に説明する。まず図
2(a) に示すように従来法と同様に、p型の半導体
基板1上にLOCOS法によつて選択的にフィールド酸
化膜2を形成し、化学気相成長 (CVD)法によって
ゲ−ト酸化膜3を介して導電性のポリシリコン膜からな
るゲート電極4を形成し、イオン注入によりn型のソー
ス5及びドレイン6を形成し、これらの表面にシリコン
酸化膜からなる膜厚 3,000Å程度の絶縁膜7を被
着形成する。
【0018】つぎに図2(b) に示すように、絶縁膜
7に設けた開口窓7aを含む表面に導電性のポリシリコ
ン膜からなる膜厚1,000〜2,000Åの下部電極
膜8をCVD法により被着する。この開口窓7aはソー
ス5と下部電極膜8とを接続する窓である。
【0019】ついで図2(c) に示すように、この下
部電極膜8の上に膜厚 5,000〜10,000Åの
シリコン酸化膜をCVD法により被着し、このシリコン
酸化膜をリソグラフィ技術によってパターンニングして
円柱状の第1のスペーサ膜9を形成する。
【0020】ここで図3(a) に示すように、この第
1のスペーサ膜9を含む絶縁膜7上に、膜厚1,000
〜2,000Åの導電性のポリシリコン膜からなる第1
の円筒型電極膜10をCVD法により被着する。この場
合、第1の円筒型電極膜10は第1のスペーサ膜9の周
囲を被覆して図示のように凸型に形成される。
【0021】ついで図3(b) に示すように、この第
1の円筒型電極膜10の表面に膜厚 1,000〜2,
000 Åのシリコン酸化膜からなる第2のスペーサ膜
11をCVD法によって被着する。
【0022】そして図4(a) に示すように、RIE
法によりこの第2のスペーサ膜11の異方性エッチング
を行い、凸型の第1の円筒型電極膜10の側壁にのみこ
の第2のスペーサ膜11を円筒状のサイドウォール11
a として残存させた後、このサイドウォール11a 
を含む第1の円筒型電極膜10の表面に、膜厚1,00
0〜2,000Åの導電性のポリシリコン膜からなる第
2の円筒型電極膜12をCVD法により被着する。
【0023】つぎに図4(b) に示すように、この第
2の円筒型電極膜12の表面に膜厚 1,000〜2,
000 Åのシリコン酸化膜からなる第3のスペーサ膜
13をCVD法によって被着する。
【0024】そして図5(a) に示すように、RIE
法によりこの第3のスペーサ膜13の異方性エッチング
を行い、第2の円筒型電極膜12の側壁にのみこの第3
のスペーサ膜13を円筒状のサイドウォール13a と
して残存させた後、このサイドウォール13a を含む
第2の円筒型電極膜12の表面に、膜厚1,000〜2
,000Åの導電性のポリシリコン膜からなる第3の円
筒型電極膜14をCVD法により被着する。
【0025】ついで図5(b) に示すように、導電性
のポリシリコン膜からなる第1の円筒型電極膜10、第
2の円筒型電極膜12、第3の円筒型電極膜14及び下
部電極膜8を同時に、RIE法による異方性のエッチン
グを行い、円柱状の第1のスペーサ膜9、サイドウォー
ル11a 、サイドウォール13a の上部を露出させ
る。
【0026】つぎに図6(a) に示すように、このシ
リコン酸化膜からなる第1のスペーサ膜9、サイドウォ
ール11a 、サイドウォール13a を同時に弗酸系
溶液を用いたウェットエッチングによって除去する。
【0027】最後に図6(b) に示すように、上記の
露出させた円筒状の第1の円筒型電極膜10、第2の円
筒型電極膜12及び第3の円筒型電極膜14の全表面に
膜厚50〜100 Åのシリコン窒化膜からなるキャパ
シタ絶縁膜15を形成し、このキャパシタ絶縁膜15の
全表面に導電性のポリシリコン膜からなる上部電極膜1
6を被着し、このキャパシタ絶縁膜15と上部電極膜1
6とを同時にパタ−ンニングしてキャパシタを完成する
。この際、キャパシタ絶縁膜15及び上部電極膜16は
CVD法によって被着させるので被覆性が良く、狭い溝
状の部分まで確実に被覆させることができる。
【0028】上記のような製造方法によれば、導電性の
ポリシリコン膜からなる下部電極膜8と接続した第1の
円筒型電極膜10、第2の円筒型電極膜12、第3の円
筒型電極膜14の表面積が極めて大きくなるので、キャ
パシタの容量を著しく増加させることが可能となる。従
って、本発明により製造したMOS DRAMのMOS
メモリセルは微小な領域に集積度の高いメモリ素子を微
細に形成すると同時に、極めて大容量のキャパシタを形
成させることができる。
【0029】本実施例においては円筒型電極膜を3個用
いているが、円筒型電極膜の数は3個に限定されるもの
ではない。
【0030】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によりMOS DRAMのMOSメモリを製造すれば、
形成領域が微小化してメモリ素子が微細化しても、キャ
パシタの容量を増大させることが可能となるので、高速
化,高信頼化などの半導体装置の性能向上に顕著に寄与
する利点があり、著しい経済的及び、信頼性向上の効果
が期待できる半導体装置及びその製造方法の提供が可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の半導体装置のメモリセルの構造を
示す側断面図、
【図2】  本発明による半導体装置の製造方法の一実
施例を工程順に示す側断面図(1) 、
【図3】  本発明による半導体装置の製造方法の一実
施例を工程順に示す側断面図(2) 、
【図4】  本発明による半導体装置の製造方法の一実
施例を工程順に示す側断面図(3) 、
【図5】  本発明による半導体装置の製造方法の一実
施例を工程順に示す側断面図(4) 、
【図6】  本発明による半導体装置の製造方法の一実
施例を工程順に示す側断面図(5) 、
【図7】  従来の半導体装置のメモリセルの構造を示
す側断面図、
【図8】  従来の半導体装置の製造方法を工程順に示
す側断面図、
【符号の説明】
1は半導体基板、 2はフィールド酸化膜、 3はゲ−ト酸化膜、 4はゲート電極、 5はソース、 6はドレイン、 7は絶縁膜、 7aは開口窓、 8は下部電極膜、 9は第1のスペーサ膜、 10は第1の円筒型電極膜、 11は第2のスペーサ膜、 11a はサイドウォール、 12は第2の円筒型電極膜、 13は第3のスペーサ膜、 13a はサイドウォール、 14は第3の円筒型電極膜、 15はキャパシタ絶縁膜、 16は上部電極膜、

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  キャパシタ絶縁膜を介して下部電極と
    上部電極とが対向するキャパシタを具備する半導体装置
    であって、前記下部電極が、下部電極膜(8) と接続
    する単一または複数の円筒型電極膜(10,12,14
    )とから構成され、前記上部電極が、前記円筒型電極膜
    (10,12,14)の表面を被覆するキャパシタ絶縁
    膜(15)を介して前記円筒型電極膜(10,12,1
    4)と対向して設けられてなることを特徴とする半導体
    装置。
  2. 【請求項2】  半導体基板(1) 上の絶縁膜(7)
     の表面に形成した下部電極膜(8) の表面に円柱状
    の第1のスペーサ膜(9) を形成する工程と、該第1
    のスペーサ膜(9) 及び前記下部電極膜(8) の表
    面に第1の円筒型電極膜(10)を被着形成する工程と
    、該第1の円筒型電極膜(10)の全表面に第2のスペ
    ーサ膜(11)を被着形成した後、該第2のスペーサ膜
    (11)の異方性のエッチングを行って前記第1の円筒
    型電極膜(10)の垂直部の側壁にサイドウォール(1
    1a) を形成する工程と、該サイドウオール(11a
    ) 及び前記第1の円筒型電極膜(10)の全表面に第
    2の円筒型電極膜(12)を被着し、該第2の円筒型電
    極膜(12)の全表面に第3のスペーサ膜(13)を被
    着形成した後、該第3のスペーサ膜(13)の異方性の
    エッチングを行い、前記第2の円筒型電極膜(12)の
    垂直部の側壁にサイドウォール(13a) を形成する
    工程と、該サイドウオール(13a) 及び前記第2の
    円筒型電極膜(12)の全表面に第3の円筒型電極膜(
    14)を被着形成した後、前記絶縁膜(7) が露出す
    るまで前記下部電極膜(8) 、第1の円筒型電極膜(
    10)、第2の円筒型電極膜(12)、第3の円筒型電
    極膜(14)の異方性のエッチングを行う工程と、前記
    第1のスペーサ膜(9) 、サイドウォール(11a)
     、サイドウォール(13a) をエッチングして除去
    する工程と、前記絶縁膜(7) 、第1の円筒型電極膜
    (10)、第2の円筒型電極膜(12)、第3の円筒型
    電極膜(14)の表面にキャパシタ絶縁膜(15)を被
    着形成し、該キャパシタ絶縁膜(15)の表面に上部電
    極膜(16)を被着形成する工程と、を含むことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】  請求項2記載の半導体装置の製造方法
    において、前記第1のスペーサ膜(9) を角柱状とし
    、前記の第1の円筒型電極膜(10)、第2のスペーサ
    膜(11)、第2の円筒型電極膜(12)、第3のスペ
    ーサ膜(13)、第3の円筒型電極膜(14)を角筒型
    とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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