JPH0666437B2 - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JPH0666437B2
JPH0666437B2 JP62288510A JP28851087A JPH0666437B2 JP H0666437 B2 JPH0666437 B2 JP H0666437B2 JP 62288510 A JP62288510 A JP 62288510A JP 28851087 A JP28851087 A JP 28851087A JP H0666437 B2 JPH0666437 B2 JP H0666437B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 メモリ・セルの平面に於ける面積を小さくした場合にも
スタックト・キャパシタの容量を充分に確保できるよう
な構造にした半導体記憶装置に関し、 メモリ・キャパシタに於ける蓄積電極の構造に簡単な改
変を加えることで、メモリ・キャパシタの平面的な面積
が縮小化されても全体としての面積は充分に広く採るこ
とができるようにして必要なキャパシティを確保できる
ようにすることを目的とし、 半導体基板上の絶縁膜に形成されメモリ・キャパシタに
於ける蓄積電極がコンタクトする窓と、該窓の周囲を囲
むように形成され前記蓄積電極の一部をなす第一の導電
膜と、該第一の導電膜の少なくとも内側周にコンタクト
すると共に前記窓にコンタクトし前記蓄積電極の一部を
なす第二の導電膜とを備えてなるように、また、半導体
基板を覆う絶縁膜上にメモリ・キャパシタに於ける蓄積
電極の一部となる第一の導電膜を形成する工程と、次い
で、該第一の導電膜のパターニング及び前記絶縁膜のパ
ターニングを行って前記蓄積電極が前記半導体基板とコ
ンタクトする為の窓を形成する工程と、次いで、該窓内
及び前記第一の導電膜を覆い前記メモリ・キャパシタに
於ける蓄積電極の一部となる第二の導電膜を形成する工
程と、次いで、該第二の導電膜及び前記第一の導電膜の
パターニングを行って蓄積電極を形成する工程とが含ま
れてなるように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、メモリ・セルの平面に於ける面積を小さくし
た場合にもスタックト・キャパシタの容量を充分に確保
できるような構造にした半導体記憶装置に関する。
〔従来の技術〕
第18図はダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ
(dynamic random access memory:DRAM)の構造を説
明する為の要部切断側面図を表している。
図に於いて、1はp型シリコン半導体基板、2は二酸化
シリコンからなるフィールド絶縁膜、3は二酸化シリコ
ンからなるゲート絶縁膜、41,42,43は多結晶シリコンか
らなるゲート電極(ワード線)、51Aはn+型ソース領
域、61A,61Bはn+型ドレイン領域、7は二酸化シリコン
からなる層間絶縁膜、81A,81Bは多結晶シリコンからな
るスタックト・キャパシタに於ける蓄積電極、91A,91B
は二酸化シリコンからなるスタックト・キャパシタに於
ける誘電体膜、101は多結晶シリコンからなるセル・プ
レートと呼ばれるスタックト・キャパシタに於ける対向
電極、11は二酸化シリコンからなる層間絶縁膜、121
高融点金属シリサイド(例えば、ポリサイド:polysid
e)からなるビット線、13は燐珪酸ガラス(phosphosili
cate glass:PSG)からなる層間絶縁膜、14はゲート電
極と共にワード線の一部をなす電極・配線をそれぞれ示
している。
このDRAMでは、例えば、ゲート電極41とソース両51とド
レイン領域61Aとで一つのメモリ・セルに於けるトラン
スファ・ゲート・トランジスタをなし、電極81Aと誘電
体膜91Aと電極101とで前記メモリ・セルに於けるメモリ
・キャパシタをなし、電極81Aがドレイン領域61Aにコン
タクトすることでトランスファ・ゲート・トランジスタ
とメモリ・キャパシタとが結合され、トランスファ・ゲ
ート・トランジスタのオン・オフでメモリ・キャパシタ
に情報電荷の出し入れや蓄積を行うものであり、このよ
うなことは、1トランジスタと1メモリ・キャパシタか
らなるメモリ・セルをもつ標準的なDRAMでは並べて変わ
りないところであって、現在の半導体記憶装置に於ける
主流をなすものである。尚、ドレイン領域61B、電極
81B、誘電体膜91Bなどは前記説明したメモリ・セルに隣
接するメモリ・セルの一部を構成するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
近年、半導体装置は更に微細化される傾向にあり、前記
したDRAMに於いても例外ではなく、微細化が進行するに
つれ、メモリ・セルの平面的な面積の縮小化を要求され
ている。その場合、メモリ・セルの面積が例えば10〔μ
m2〕程度以下になると、最早、従来通りの構造ではメモ
リ・キャパシタ容量を確保することが不可能になる。
然しながら、前記したようなスタックト・メモリ・キャ
パシタを有するメモリ・セルは、その電極がコンタクト
する拡散領域の面積が小さく、従って、情報電荷の保持
時間が長く、また、α線など放射線に起因するソフト・
エラーに対する耐性が高いなど多くの利点があり、メモ
リ・セルを縮小化した場合にも、このスタックト・メモ
リ・キャパシタ方式を採用できれば大変好ましいことで
ある。
本発明は、メモリ・キャパシタに於ける蓄積電極の構造
に簡単な改変を加えることで、メモリ・キャパシタの平
面的な面積が縮小化されても全体としての面積は充分に
広く採ることができるようにして必要なキャパシティを
確保できるようにする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に依る半導体記憶装置に於いては、半導体基板
(例えばp型シリコン半導体基板1)上の絶縁膜(例え
ば層間絶縁膜7)に形成されメモリ・キャパシタに於け
る蓄積電極がコンタクトする窓(例えば窓8A或いは8B及
び7A)と、該窓の周囲を囲むように形成され前記蓄積電
極の一部をなす第一の導電膜(例えば第一の導電膜81A
や81Bなど)と、該第一の導電膜の少なくとも内側周に
コンタクトすると共に前記窓にコンタクトし前記蓄積電
極の一部をなす第二の導電膜(例えば第二の導電膜151A
や151Bなど)とを備えてなるように、また、半導体基板
を覆う絶縁膜上にメモリ・キャパシタに於ける蓄積電極
の一部となる第一の導電膜を形成する工程と、次いで、
該第一の導電膜のパターニング及び前記絶縁膜のパター
ニングを行って前記蓄積電極が前記半導体基板とコンタ
クトする為の窓を形成する工程と、次いで、該窓内及び
前記第一の導電膜を覆い前記メモリ・キャパシタに於け
る蓄積電極の一部となる第二の導電膜を形成する工程
と、次いで、該第二の導電膜及び前記第一の導電膜のパ
ターニングを行って蓄積電極を形成する工程とが含まれ
てなるように構成する。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、従来に比較してメモリ・キ
ャパシタの平面的な面積が縮小された場合であっても、
全体として面積は変わりないか、寧ろ増大させることが
可能となり、スタックト・メモリ・キャパシタの利点、
即ち、蓄積電極がコンタクトする拡散領域の面積が小さ
いことに依る利点は更に向上させることができ、そし
て、そのようなメモリ・キャパシタを構成するの必要な
技術は、メモリ・キャパシタに於ける蓄積電極の形状を
改変するのみであり、従来から多用されているもので充
分に対処することができ、その実施は極めて容易であ
る。
〔実施例〕
第1図乃至第13図は本発明一実施例を解説する為の工程
要所に於ける半導体記憶装置の図であり、第1図は要部
平面図、第2図乃至第7図は第1図に見られる線X−X
に沿う要部切断側面図、第8図乃至第13図は第1図に見
られる線Y−Yに沿う要部切断側面図をそれぞれ表し、
以下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚、第18図に
於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ
意味を持つものとし、また、ここで、各図に関する注意
事項を記述しておくと、第1図は綜合的な図であるか
ら、特に挙げなくても、各工程に亙って常に参照するも
のとし、そして、第1図に表されている範囲と他の図に
表されているそれとは必ずしも一致していない。
第2図及び第8図参照 (1) 通常の技法を適用することに依り、p型シリコ
ン半導体基板1にフィールド絶縁膜2、ゲート絶縁膜
3、多結晶シリコンからなるゲート電極41,42,43、n+
ソース領域(図示せず)、n+型ドレイン領域61A、二酸
化シリコンからなる層間絶縁膜7を形成する。尚、ゲー
ト絶縁膜42及び43は紙面の反対側に位置するトランスフ
ァ・ゲート・トランジスタに於けるものである。
第3図及び第9図参照 (2) 化学気相成長(chemical vapor deposition:
CVD)法を適用することに依り、厚さ例えば0.2〔μm〕
の多結晶シリコン膜8を成長させる。
この多結晶シリコン膜8はメモリ・キャパシタに於ける
蓄積電極を構成する為の第一層目導電膜となるべきもの
である。
第4図及び第10図参照 (3) 通常のフォト・リソグラフィ技術を適用するこ
とに依り、多結晶シリコン膜8を選択的にエッチング
し、メモリ・キャパシタの蓄積電極コンタクト窓8Aを開
口する。
(4) 引き続き同じマスクを用いて層間絶縁膜7の選
択的エッチングを行い、窓8Aを基板1の表面、従って、
ドレイン領域61Aの表面まで貫通させる。
ここで留意すべきは、第10図から明らかなように、窓8A
のY方向に於ける実質的なエッジはフィールド絶縁膜2
のエッジで画定されていることである。若し、Y方向の
エッジを層間絶縁膜7に形成した窓のエッジに依存する
のであれば、窓のエッジはフィールド絶縁膜2のエッジ
より内側に形成する必要があり、その分だけ活性領域、
例えばドレイン領域61Aを大型に形成しなければならな
い。本実施例で行っている技法は、Y方向にセンス増幅
器などが配設され、ビット線ピッチを狭小化する必要が
ある場合に大変有効な手段である。
第5図及び第11図参照 (5) 再びCVD法を適用することに依り、厚さ例えば
0.1〔μm〕の多結晶シリコン膜15を成長させ、次い
で、POCl3をソース・ガスとし、温度800〔℃〕にして、
n型不純物、即ち、燐(P)の導入を行って導電性化す
る。
この多結晶シリコン膜15はメモリ・キャパシタに於ける
蓄積電極を構成する為の第二層目導電膜となるべきもの
であり、その一部がドレイン領域61Aにコンタクトし、
且つ、第一層目の導電膜である多結晶シリコン膜8とも
コンタクトしていることは図示の通りである。
第6図及び第12図参照 (6) 通常のフォト・リソグラフィ技術を適用するこ
とに依り、多結晶シリコン膜15及び多結晶シリコン膜8
のパターニングを行い、蓄積電極を構成する第一の導電
膜81A,81Bなど、そして、同じく第二の導電膜151A,151B
などを形成する。
このようにして形成された蓄積電極に於ける表面は、か
なり起伏が多い、従って、面積が大きいものとなってい
る。
第7図及び第13図参照 (7) 熱酸化性を適用することに依り、湿性雰囲気中
に第二の導電膜151Aなどの面に二酸化シリコン膜を形成
してメモリ・キャパシタの誘電体膜91A,91Bなどとす
る。
(8) この後、セル・プレートと呼ばれる対向電極を
同じく多結晶シリコンで形成してメモリ・キャパシタを
完成する。
本発明を実施する場合、蓄積電極は或る程度厚い方が好
ましく、後えば、メモリ・セル面積が7〔μm2〕である
とき、蓄積電極の膜厚を従来の約二倍である0.5〔μ
m〕にすると、メモリ・キャパシタの側面積と平面積が
略等しくなり、従って、メモリ・キャパシタの平面積が
かなり縮小されたものとなった場合でも、蓄積電極の膜
厚を厚くすることでキャパシティを従来通りに維持で
き、しかも、前記実施例に依ると、面積はは更に20
〔%〕以上も増加させることができるものである。
第14図乃至第17図は他の実施例を解説する為の工程要所
に於ける半導体記憶装置の図であり、第1図に見られる
線X−Xに沿う要部切断側面図をそれぞれ表し、第1図
乃至第13図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示す
か或いは同じ意味を持つものとする。尚、この実施例で
は、蓄積電極を構成する第一の導電膜である多結晶シリ
コン膜8を形成するまでの工程は第1図乃至第13図につ
いて説明した実施例と変わりない為、その次の工程から
説明するものとし、また、第1図乃至第13図について説
明したさきの実施例を第一実施例と呼ぶことにする。
第14図参照 (1) 通常のフォト・リソグラフィ技術を適用するこ
とに依り、多結晶シリコン膜8を選択的にエッチング
し、メモリ・キャパシタの蓄積電極コンタクト窓8Bを開
口する。
この場合、留意すべきは、窓8Bは、第一実施例に於いて
形成した蓄積電極コンタクト窓8Aに比較すると大型であ
って、トランスファ・ゲート・トランジスタの上にまで
及ぶように形成されていることであり、このようにする
と、蓄積電極表面の起伏は更に多くなり、第一実施例に
比較し、表面積は増加させることが可能である。
(2) 窓8Bを形成した際に用いたマスクを除去してか
ら、改めてマスクを形成し、層間絶縁膜7の選択的エッ
チングを行い、窓7Aを形成してドレイン領域61Aに於け
る表面の一部を露出させる。
この場合も、第一実施例について説明したように、窓7A
のY方向に於ける実質的なエッジはフィールド絶縁膜2
のエッジで画定されるようにする。
第15図参照 (3) CVD法を適用することに依り、厚さ例えば0.1
〔μm〕の多結晶シリコン膜15を成長させ、そして、PO
Cl3をソース・ガスとし、温度800〔℃〕にて、n型不純
物、即ち、Pの導入を行って導電性化する。
この多結晶シリコン膜15は、第一実施例について説明し
たように、メモリ・キャパシタに於ける蓄積電極を構成
する為の第二層目導電膜となるべきものであり、その一
部がドレイン領域61Aにコンタクトし、且つ、第一層目
の導電膜である多結晶シリコン膜8ともコンタクトして
いる。
第16図参照 (6) 通常のフォト・リソグラフィ技術を適用するこ
とに依り、多結晶シリコン膜15及び多結晶シリコン膜8
のパターニングを行い、蓄積電極を構成する第一の導電
膜81A,81Bなど、そして、同じく第二の導電膜151A,151B
などを形成する。
第17図参照 (7) 熱酸化法を適用することに依り、湿性雰囲気中
にて第二の導電膜151Aなどの表面に二酸化シリコン膜を
形成してメモリ・キャパシタの誘電体膜91A,91Bなどと
する。
(8) この後、セル・プレートと呼ばれる対向電極を
同じく多結晶シリコンで形成してメモリ・キャパシタを
完成する。
前記説明した第二実施例に依ると、蓄積電極の表面積は
第一実施例に依るメモリ・キャパシタに比較して約30
〔%〕程度も増加する。
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体記憶装置及びその製造方法に依れ
ば、半導体基板表面の絶縁膜にメモリ・キャパシタの蓄
積電極がコンタクトする為の窓を形成し、その周囲に該
蓄積電極の一部をなす第一の導電膜を形成し、その第一
の導電膜に積層され且つ前記窓を介して前記半導体基板
表面とコンタクトする前記蓄積電極の一部をなす第2の
導電膜を形成するようにしている。
前記手段を採ることに依り、従来に比較してメモリ・キ
ャパシタの平面的な面積が縮小された場合であっても、
全体として面積は変わりないか、寧ろ増大させることが
可能となり、スタックト・メモリ・キャパシタの利点、
即ち、蓄積電極がコンタクトする拡散領域の面積が小さ
いことに依る利点は更に向上させることができ、そし
て、そのようなメモリ・キャパシタを構成するのに必要
な技術は、メモリ・キャパシタに於ける蓄積電極の形状
を改変するのみであり、従来から多用されているもので
充分に対処することができ、その実施は極めて容易であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第13図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於ける半導体記憶装置の図であり、第1図は要部
平面図、第2図乃至第7図は第1図に見られる線X−X
に沿う方向に要部切断側面図、第8図乃至第13図は第1
図に見られる線Y−Yに沿う方向の要部切断側面図、第
14図乃至第17図は本発明の他の実施例を説明する為の工
程要所に於ける半導体記憶装置の図であって第1図に見
られる線X−Xに沿う方向の要部切断側面図、18図はDR
AMの構造を説明する為の要部切断側面図をそれぞれ示し
ている。 図に於いて、1はp型シリコン半導体基板、2は二酸化
シリコンからなるフィールド絶縁膜、3は二酸化シリコ
ンからなるゲート絶縁膜、41,42,43は多結晶シリコンか
らなるゲート電極、51Aはn+型ソース領域、61A,61Bはn+
型ドレイン領域、7は二酸化シリコンからなる層間絶縁
膜、8は多結晶シリコン膜、81A,81Bはスタックト・キ
ャパシタに於ける蓄積電極の一部を成す第一の導電膜、
91A,91Bは二酸化シリコンからなるスタックト・キャパ
シタに於ける誘電体膜、101は多結晶シリコンからなる
セル・プレートと呼ばれるスタックト・キャパシタに於
ける対向電極、11は二酸化シリコンからなる層間絶縁
膜、121高融点金属シリサイドからなるビット線、13は
燐珪酸ガラスからなる層間絶縁膜、14はゲート電極と共
にワード線の一部をなす電極・配線、15は多結晶シリコ
ン膜、151A,151Bはスタックト・キャパシタに於ける蓄
積電極の一部を成す第二の導電膜をそれぞれ示してい
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上の絶縁膜に形成されメモリ・
    キャパシタに於ける蓄積電極がコンタクトする窓と、 該窓の周囲を囲むように形成され前記蓄積電極の一部を
    なす第一の導電膜と、 該第一の導電膜の少なくとも内側周にコンタクトすると
    共に前記窓にコンタクトし前記蓄積電極の一部をなす第
    二の導電膜と を備えてなることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】半導体基板を覆う絶縁膜上にメモリ・キャ
    パシタに於ける蓄積電極の一部となる第一の導電膜を形
    成する工程と、 次いで、該第一の導電膜のパターニング及び前記絶縁膜
    のパターニングを行って前記蓄積電極が前記半導体基板
    とコンタクトする為の窓を形成する工程と、 次いで、該窓内及び前記第一の導電膜を覆い前記メモリ
    ・キャパシタに於ける蓄積電極の一部となる第二の導電
    膜を形成する工程と、 次いで、該第二の導電膜及び前記第一の導電膜のパター
    ニングを行って蓄積電極を形成する工程と が含まれてなることを特徴とする半導体記憶装置の製造
    方法。
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