JPH05183126A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH05183126A
JPH05183126A JP3359820A JP35982091A JPH05183126A JP H05183126 A JPH05183126 A JP H05183126A JP 3359820 A JP3359820 A JP 3359820A JP 35982091 A JP35982091 A JP 35982091A JP H05183126 A JPH05183126 A JP H05183126A
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film
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Hideji Miyake
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的はスタックト容量型DRAMに
おいて、電荷蓄積電極とコンタクトとの位置ずれや電荷
蓄積電極のサイドエッチによってコンタクト孔内の電極
に微少な穴が形成されることを防止することである。 【構成】 電荷蓄積電極9とトランジスタのソース領域
5とのコンタクト孔の側壁はゲート電極上の層間絶縁膜
6とは異なり、この絶縁膜6及び電極9のエッチングに
対してエッチレートの小さな保護膜8で被われている。 【効果】 電荷蓄積電極とコンタクトとの位置ずれ、蓄
積電極のサイドエッチがあっても、コンタクト孔内に微
少な孔が形成されにくく、またFIN構造の場合に層間
絶縁膜がエッチングされることがないので、電極とコン
タクトのマージンを小さくすることができ、メモリセル
を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置に関し、
特にスタックト容量型ダイナミックランダムアクセスメ
モリ(以下、DRAM)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のスタックト容量型DRAMの製造
工程について図面を参照して説明する。図9〜図11は
従来のスタックト容量型DRAMのビット線に垂直な断
面について製造工程を示すものである。
【0003】P型半導体基板1上の能動素子領域以外の
領域に周知の選択酸化技術を用いてフィールド酸化膜2
を形成した後トランジスタのしきい値電圧調整用のイオ
ン注入を行い、ゲート酸化膜3,ゲートポリシリコン電
極4を形成する。トランジスタのソース・ドレイン領域
に周知のLDD構造となるように、リン(P)及びヒ素
(AS)を注入することにより、N型拡散層5を形成す
る。その後全面に層間絶縁膜となる酸化シリコン膜6を
成長することにより、図9の構造を得る。
【0004】フォトリソグラフィ技術を用いて電荷蓄積
電極とトランジスタのソース領域を接続するためのコン
タクト孔21を酸化シリコン膜6に形成し、全面に電荷
蓄積電極となる多結晶シリコン膜19を成長させた後、
フォトリソグラフィ技術を用いて電荷蓄積電極パターン
にフォトレジスト20をパターニングし、図10に示す
構造を得る。
【0005】続いてフォトレジスト20をマスクにし
て、多結晶シリコン膜19をエッチングすることによ
り、電荷蓄積電極9を形成し図11に示す構造を得る。
その後、容量絶縁膜、容量対向電極を形成することによ
り、スタックト型容量が形成され、ビット線及びワード
線となる配線層を形成することによりDRAMが完成す
る。
【0006】スタックト容量型DRAMのセル容量を大
きくするために種々のメモリセルが提案されているが、
このうちFIN構造セルと呼ばれるスタックト容量型D
RAMのビット線に垂直な断面について製造工程を示し
たものが図12〜図15である。
【0007】既に説明した従来工程と全く同様にしてト
ランジスタを形成した後、図12に示すように第1の層
間絶縁膜となる酸化シリコン膜6、第2の層間絶縁膜と
なる窒化シリコン膜7、及び酸化シリコン膜17を連続
して堆積する。次に、電荷蓄積電極とトランジスタのソ
ース領域を接続するためのコンタクト孔を上記各膜6,
7,17に形成し、ポリシリコン膜19を堆積し、マス
ク20をパターニングする(図13参照)。
【0008】次に、ポリシリコン膜19をパターニング
して電荷蓄積電極を形成する。この状態でフッ酸を用い
てエッチングすることにより、酸化シリコン膜17のみ
を除去することにより図14の構造を得る。最後に、図
15に示すように、容量絶縁膜10と対向電極11を形
成する。この構造では、コンタクト部以外の電荷蓄積電
極の裏面にも容量を形成することができるので、セル容
量を大きくすることが可能である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来のスタッ
クト容量型DRAMでは、電荷蓄積電極とトランジスタ
のソース領域とのコンタクト孔21と、電荷蓄積電極9
との相対位置関係をマスク20形成時の目合わせによっ
て決定しているため、電荷蓄積電極がコンタクト孔に対
して位置ズレした場合や、電荷蓄積電極のエッチング時
にサイドエッチが生じた場合には、図11に示すように
コンタクト孔内の電荷蓄積電極9に微少な孔21aが形
成され、電界集中によりこの領域の容量絶縁膜に高電界
が加わるという問題点があった。
【0010】また図12〜図15に示したFIN構造の
場合には、図16に示すように電荷蓄積電極のパターニ
ング時に位置ずれやサイドエッチがあった場合には、酸
化シリコン膜17のエッチング時に窒化シリコン膜7の
下方の層間絶縁膜と成るべき酸化シリコン膜6もエッチ
ングされてしまうという問題点があった。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願発明の要旨は、半導
体基板の表面に形成されたソース・ドレイン領域を有す
る転送トランジスタと、上記ソース領域と接続され、半
導体基板の表面上方に設けられたスタックト型容量体と
で構成された記憶セルを含む半導体記憶装置において、
前記スタックト型容量体の電荷蓄積電極は上記ソース領
域上の層間絶縁膜に形成されたコンタクト孔を介してソ
ース領域と接続されており、上記コンタクト孔を画成す
る上記層間絶縁膜の壁は保護膜で被われており、該保護
膜は上記電荷蓄積電極よりエッチング比の小さい材料で
形成されていることである。
【0012】
【発明の作用】上記保護膜は層間絶縁膜よりエッチング
比の小さな材料で形成されているので、電荷蓄積電極の
パターニング時にサイドエッチを防止する。
【0013】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1〜図2は本発明の一実施例のスタックト
容量型DRAMを示す。図1はワード線に垂直な方向の
断面図、図2は図1のA−A’におけるビット線に垂直
な方向の断面図である。図3〜図8は図1〜図2に示し
たスタックト容量型DRAMの製造方法を示している。
【0014】以下、製造工程にしたがい本発明の一実施
例について説明する。P型シリコン基板1上の能動素子
領域以外の領域に、周知の選択酸化技術を用いて厚さ5
00nm程度のフィールド酸化膜2を形成する。トランジ
スタのしきい値電圧調整用にボロンをイオン注入した
後、約15nmのゲート酸化膜3、厚さ約300nmのゲー
トポリシリコン電極4を形成し、トランジスタのソー
ス,ドレイン領域に周知のLDD構造となるように、リ
ン(P)およびヒ素(AS)を注入してN型拡散層5を
形成する。このようにしてトランジスタが形成され、図
3に示した構造を得る。
【0015】その後、全面に約200nmの酸化シリコン
膜6、約30nmの窒化シリコン膜7、約200nmの酸化
シリコン膜17を連続して成長して図4の構造を得る。
【0016】フォトリソグラフィ技術を用いて、電荷蓄
積電極とトランジスタのソースとの接続のためのコンタ
クト孔50を開孔した後、全面に約50nmの窒化シリコ
ン膜18を成長し図5に示した構造を得る。
【0017】この状態で全面を異方性エッチングを用い
てエッチバックとすると、前記コンタクト孔50の側壁
には窒化シリコン膜8が形成される。また、このエッチ
ングによるエッチレートは窒化シリコン膜よりも酸化シ
リコン膜の方が大きいため、酸化シリコン膜17はコン
タクト孔の側壁の窒化膜8よりも凹んだ形状になる。続
いて約150nmの多結晶シリコン膜19を成長し、層抵
抗が約60Ω/□になるようにリン拡散し、図6の構造
を得る。
【0018】フォトリソグラフィ技術を用いて、多結晶
シリコン膜19を所望のパターンにパターニングし電荷
蓄積電極9を形成する。図6に示したように、コンタク
ト孔の側壁を被う窒化膜8が酸化シリコン膜17よりも
突出しているので、多結晶シリコン19のエッチング時
にサイドエッチが生じても、図16に示したようなコン
タクト孔内の電荷蓄積電極の多結晶シリコンに、微少な
穴が形成される可能性は小さくなっている。
【0019】続いて、フッ酸でエッチングすることによ
り、酸化シリコン膜17をエッチングして図7の構造を
得るが、このときコンタクト孔の側壁は窒化シリコン膜
8で被われているため、酸化シリコン膜17のエッチン
グ時に層間絶縁膜となる酸化シリコン膜6は決してエッ
チングされることはない。
【0020】その後、酸化膜に換算した膜厚が6nm程度
の窒化シリコン膜を含む容量絶縁膜10を形成し、厚さ
150nm程度の多結晶シリコン膜を成長し、リン拡散に
よって層抵抗を60Ω/□程度にした後、所望のパター
ンにパターニングすることにより、容量対向電極11を
形成し図8に示す構造を得る。
【0021】この後、層間絶縁膜,配線接続のためのコ
ンタクト孔、配線層の形成を繰り返すことによって図1
〜図2に示すスタックト容量空DRAMが完成する。
【0022】このFIN構造では前述したように、コン
タクト部以外の電荷蓄積電極の裏面にも容量を形成する
ことができるので、同一のマスクパターンを用いても、
セル容量の値を約1.5倍に大きくすることができる。
【0023】図17は本発明を図9〜図11に示した通
常のスタックト容量型DRAMに適用した実施例であ
る。コンタクト孔の側壁の窒化シリコン膜8と酸化シリ
コン膜6との高さの差は、あらかじめ成長する酸化シリ
コン膜6の膜厚とコンタクト孔の側壁の窒化膜のエッチ
バック時間とにより、酸化膜と窒化膜のエッチレートの
差により調節することができるので、本実施例のように
窒化膜8の高さを高くすることにより、電荷蓄積電極と
なる多結晶シリコンのエッチング時に、コンタクト孔内
の多結晶シリコンにサイドエッチが入らないようにする
ことができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスタック
ト容量型DRAMは、電荷蓄積電極とトランジスタのソ
ースとを接続するコンタクト孔の側壁が、トランジスタ
のゲート電極直上にある層間絶縁膜とは異なり、ゲート
電極のエッチングに対してエッチレートの小さな材料か
らなる保護膜で被われているので、電荷蓄積電極がコン
タクト孔に対して目ずれした場合や電荷蓄積電極のエッ
チング時に、サイドエッチが生じた場合でもコンタクト
孔内に微少な穴が形成されにくく、またFIN構造の場
合には層間絶縁膜がエッチングされるのを防ぐことがで
きるので、電荷蓄積電極とコンタクトとのマージンを小
さくすることができ、メモリセルを小さくすることがで
きるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す断面図である。
【図2】図1のA−A’線断面図である。
【図3】第1実施例の工程を示す断面図である。
【図4】第1実施例の他の工程を示す断面図である。
【図5】第1実施例の他の工程を示す断面図である。
【図6】第1実施例の他の工程を示す断面図である。
【図7】第1実施例の他の工程を示す断面図である。
【図8】第1実施例の他の工程を示す断面図である。
【図9】従来例の工程を示す断面図である。
【図10】従来例の他の工程を示す断面図である。
【図11】従来例の他の工程を示す断面図である。
【図12】他の従来例の工程を示す断面図である。
【図13】他の従来例の他の工程を示す断面図である。
【図14】他の従来例の他の工程を示す断面図である。
【図15】他の従来例の他の工程を示す断面図である。
【図16】従来例の欠点を示す断面図である。
【図17】本発明の第2実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5 N型拡散層 6 第1の層間絶縁膜 7 第2の層間絶縁膜 8 コンタクト孔側壁絶縁膜 9 電荷蓄積電極 10 容量絶縁膜 11 容量対向電極 12 第3の層間絶縁膜 13 WSiビット線 14 第4の層間絶縁膜 15 アルミワード線 17 酸化シリコン膜 18 窒化シリコン膜 19 多結晶シリコン膜 20 フォトレジスト 21 コンタクト孔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表面に形成されたソース・
    ドレイン領域を有する転送トランジスタと、上記ソース
    領域と接続され、半導体基板の表面上方に設けられたス
    タックト型容量体とで構成された記憶セルを含む半導体
    記憶装置において、前記スタックト型容量体の電荷蓄積
    電極は上記ソース領域上の層間絶縁膜に形成されたコン
    タクト孔を介してソース領域と接続されており、上記コ
    ンタクト孔を画成する上記層間絶縁膜の壁は保護膜で被
    われており、該保護膜は上記電荷蓄積電極よりエッチン
    グ比の小さい材料で形成されていることを特徴とする半
    導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 上記層間絶縁膜はエッチング比の小さい
    材料で形成された第2保護膜で被われており、上記層間
    絶縁膜と第2保護膜は上記転送トランジスタのゲート電
    極を被っており、上記電荷蓄積電極はゲート電極の上方
    に延在しゲート電極上の第2保護膜から離隔しており、
    上記スタックト型容量体は電荷蓄積電極の表面を被う容
    量絶縁膜と、該容量絶縁膜を介して電荷蓄積電極に対向
    しゲート電極上方では第2保護膜と容量絶縁膜との間に
    も延在した対向電極をさらに有する請求項1記載の半導
    体記憶装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0321062A (ja) * 1989-06-19 1991-01-29 Toshiba Corp 半導体記憶装置
JPH03211764A (ja) * 1990-01-16 1991-09-17 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体メモリ用キャパシタ電極の製造方法

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