JPH07142601A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH07142601A
JPH07142601A JP5284851A JP28485193A JPH07142601A JP H07142601 A JPH07142601 A JP H07142601A JP 5284851 A JP5284851 A JP 5284851A JP 28485193 A JP28485193 A JP 28485193A JP H07142601 A JPH07142601 A JP H07142601A
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JP
Japan
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capacitor
semiconductor device
manufacturing
oxide film
memory cell
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JP5284851A
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English (en)
Inventor
Atsushi Komatsu
敦史 小松
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 メモリセルを構成するMOS型トランジスタ
のドレインとスタック型キャパシタの容量電極との接続
を良好にして、キャパシタのリーク電流を防止し、高い
ホールド特性を維持できる半導体装置の製造方法を提供
する。 【構成】 P型のシリコン基板1に素子分離の選択酸化
膜2を形成した後に、選択酸化膜2のエッジ部2aを除
去するエッチングを行う。次に、エッチング後のシリコ
ン基板1にMOS型トランジスタのドレイン領域6を拡
張させて形成し、ドレイン領域6とスタック型キャパシ
タの容量電極11との良好な接続を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LSIメモリ等の半導
体装置の製造方法に係り、特にスタック型のメモリセル
のキャパシタのホールド特性を向上させた半導体装置の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体メモリの特性の一つにホールド特
性がある。これは、電気的信号をメモリセルのキャパシ
タにいかに効率良く保持するかを示すものであり、特に
DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の高密度
記憶の半導体メモリにおいては、製品の信頼性を判断す
る上で重要な特性の一つとされている。このホールド特
性を高く維持するとともに、DRAMの高集積化・微細
化を図るためには、キャパシタの占有面積を減らし、か
つ容量Cの値を大きくする要請がある。かかる要請に応
えるメモリセルの構造として、スタック型、トレンチ型
等の様々な容量形状が考案されている。
【0003】以下、従来のDRAMにおけるスタック型
キャパシタの製造方法に関して図面を参照して説明す
る。図4は従来の半導体装置の製造方法の一例を示す半
導体メモリ装置におけるメモリセル部の断面図である。
まず、図4(a)に示すように、P型半導体基板20の
表面上にLOCOS法を用いて選択酸化膜21を形成す
る。
【0004】次に、半導体基板20の露出した表面領域
に、ゲート酸化膜22及びゲート電極23を形成した後
に、イオン注入法を使用してゲート端と選択酸化膜21
端との間、及びゲート端とゲート端との間の半導体基板
20の表面にN型拡散層25、26を形成する(図4
(b))。このN型拡散層がMOSトランジスタのドレ
イン領域25及びソース領域26となる。
【0005】次に、CVD法によってウェハ全面を層間
絶縁膜27で覆った後に、ドレイン領域25上方の層間
絶縁膜27及び選択酸化膜21の一部をエッチングして
コンタクト孔28を形成する(図4(c))。次いで、
このコンタクト孔28にN型の不純物を含むポリシリコ
ンを堆積することにより、スタック型キャパシタの一方
の容量電極29が形成される。その後にドレイン領域2
5に隣接して拡散層25aを形成し、この容量電極29
と半導体基板20のドレイン領域25とを電気的に接続
する。更に、この容量電極29の上に酸化シリコン等の
容量絶縁膜30を堆積させるとともに、この容量絶縁膜
30上にポリシリコンから成る他方の容量電極31を堆
積させて、ポリシリコンによる2層の容量電極29、3
1の間に容量絶縁膜30を挟む構造のスタック型キャパ
シタを形成する(図4(d))。
【0006】図5は、上述の拡散層25aの形成状況を
示している。容量電極29の形成後に熱処理を行い、半
導体基板20と接する容量電極29に含まれるN型不純
物29aを半導体基板20に拡散させることにより、N
型拡散層25aを形成する。この熱処理工程を採用する
ことにより、ドレイン領域25も拡張され、容量電極2
9とドレイン領域25とのコンタクトを安定にするオー
バラップ部25bが形成される。このため、N型拡散層
25、25aが不連続となることはなく、安定したドレ
イン領域25、25aを確保できる。
【0007】また、拡散層25aの形成方法のその他の
例としては、図6に示すように、容量電極29のコンタ
クト孔28を開口する工程の後に、イオン注入法により
リン等のN型不純物32をその開口部に注入する方法が
知られている。このイオン注入工程を採用することによ
り、N型拡散層のドレイン領域25が拡張され、上述の
熱処理工程を採用する方法と同様に、オーバラップ部2
5bが形成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体メモ
リ装置等を高集積化する場合には、例えば、図7に示す
ようにスタック型キャパシタを接続するコンタクト孔2
8の径をできるだけ小さくする必要がある。この場合、
上述の熱処理、又はイオン注入によってN型拡散層にオ
ーバラップ部25bを形成する方法では、半導体基板2
0側へのN型不純物29aの供給が不十分となり、ドレ
イン領域25とN型拡散層25aとの間にオフセット部
25cが形成され、或はN型不純物濃度の低下によりそ
の接合耐圧が低下するという問題がある。この結果、キ
ャパシタに蓄積された電荷が、オフセット部25c、或
は接合耐圧劣化部より半導体基板20側にリークし、メ
モリセルのホールド特性が著しく低下することになる。
【0009】本発明は、このような問題を解決するため
に為されたものであり、メモリセルを構成するMOS型
トランジスタの拡散層とスタック型キャパシタの容量電
極との接続を良好にして、リーク電流によるキャパシタ
の放電を防止し、高いホールド特性を維持できる半導体
装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に
素子分離の選択酸化膜を形成する工程と、前記選択酸化
膜のエッジ部を除去処理する工程と、前記エッジ部を除
去した後の半導体基板上に拡散層を形成する工程と、前
記拡散層にコンタクトする一端を有する電極を堆積させ
る工程と、前記電極の他端を容量電極とするキャパシタ
を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0011】また、本発明の実施態様として、ランダム
アクセスメモリ装置の製造に本発明の製造方法を適用す
れば、キャパシタのホールド特性が良く、かつ高集積化
されたDRAMを提供することができる。
【0012】ここで、選択酸化膜のエッジ部とは、LO
COS法における酸化膜形成速度の差異に起因して形成
されるバーズ・ビーク部を称し、LSIメモリ等を製造
する場合に、半導体基板上における素子の有効面積を小
さくする部分として知られている。
【0013】
【作用】本発明の半導体装置の製造方法では、メモリセ
ルの拡散層形成工程に先立って、選択酸化膜のエッジ部
(バーズ・ビーク部)を除去するので、半導体基板上に
形成する素子の有効面積を十分に確保できる。特に、ド
レイン領域の拡散層を十分に拡張できるので、ドレイン
とスタック型キャパシタの容量電極との良好な接続が実
現できる。
【0014】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図1及び図2は、本発明の実施例の製造方法を工
程順に示す半導体装置のメモリセル部の断面図である。
なお、メモリセルは、MOS型トランジスタ及びキャパ
シタからなるスタック型の構造のものである。
【0015】この実施例の方法では、先ず、図1に示す
ように、LOCOS(Local Oxidization of Silicon)
技術を採用してP型シリコン基板1のウェハ表面上に選
択酸化膜2を形成する(図1(a))。なお、この実施
例の方法においては、アクセプターを添加したP型シリ
コン基板1を用いた例を示すが、これに限定するもので
はない。
【0016】次いで、シリコン基板1の表面に一様な厚
さのフォトレジスト膜3をスピナーを用いて回転塗布し
た後に、選択酸化膜2のエッジ部2a、即ちバーズ・ビ
ーク部を除去する(図1(b))。この選択酸化膜2の
エッジ部2aを除去する工程は、メモリセルを形成する
のに十分なシリコン基板1の表面領域を確保するために
採用する。この工程は、フォトレジスト膜3を選択的に
除去し、ドライエッチング技術で選択酸化膜2を異方性
エッチングすることにより行う。
【0017】エッチング後のシリコン基板1の露出領域
に、一般の素子形成工程と同様な方法でゲート酸化膜4
及びゲート電極5を形成する。この後、イオン注入法を
用いてゲート端と選択酸化膜端との間、及びゲート端と
隣接するゲート端との間のシリコン基板1の表面にN型
拡散層6、7を形成する(図1(c))。このN型拡散
層はMOS型トランジスタのドレイン領域6及びソース
領域7を構成する。この結果、除去された選択酸化膜2
のエッジ部2aの下方までドレイン領域6が拡張される
ことになる。
【0018】次に、図2(d)に示すように、CVD技
術を用いてウェハ全面を層間絶縁膜8で覆った後、ドレ
イン領域6の上方の層間絶縁膜8を選択的にエッチング
してコンタクト孔9を形成する(図2(d))。次い
で、コンタクト孔9にN型不純物を含むポリシリコンを
堆積し、スタック型キャパシタの一方の容量電極10を
形成する。この容量電極10の上面に酸化シリコン等の
容量絶縁膜11を堆積し、更に、この容量絶縁膜11の
上面にポリシリコンから成る他方の容量電極12を形成
する。これにより、ポリシリコンによる2層の容量電極
10、12の間に容量絶縁膜11を挟む構造のスタック
型キャパシタが形成される(図2(e))。
【0019】本実施例の製造方法を採用すれば、素子形
成工程の前に選択酸化膜2のエッジ部2aを除去するの
で、キャパシタの容量電極10のコンタクト領域に、予
め拡張されたドレイン領域6を形成させることができ、
ドレイン領域6と成るN型拡散層に生ずるオフセットや
接合耐圧劣化を阻止する。また、このために従来法と比
較して熱処理工程又はイオン注入工程を減らすことがで
きる。
【0020】次に、本発明の製造方法により製造した半
導体装置のホールド特性に関する試験結果について説明
する。図3は、ホールド時間とそのホールド時間経過後
に不良となるメモリセルのビット数との相関を表したグ
ラフである。
【0021】図3のグラフから理解できるように、従来
の製造方法により製造した半導体装置Bでは、2分経過
後から各メモリセルのキャパシタからリーク電流による
放電が発生し、不良ビット数が増加する。更に、ホール
ド時間が5分経過した後には、ほとんどのキャパシタが
放電する。しかし、本発明の製造方法により製造した半
導体装置Aでは、ホールド時間が4分以内であれば、不
良ビットの発生はほとんど見られず、ホールド特性が従
来例と比較して格段に改善されている。従って、この実
施例の半導体装置では、メモリセルに蓄積される電荷を
リフレッシュする頻度を少なくすることも可能となる。
【0022】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の方法によ
れば、拡散層を形成する工程に先立って、選択酸化膜の
エッジ部を除去するので、微細構造の半導体装置におい
ても半導体基板に形成する素子の有効面積が十分に確保
できる。従って、本発明は、半導体装置の高集積化を可
能とした顕著な効果を奏する。また、スタック型メモリ
セルを構成するドレイン領域と容量電極とを良好に接続
できるので、従来の半導体メモリの製造方法で必要とさ
れる熱処理やイオン注入工程を不要にできるという効果
を奏する。
【0023】本発明の方法でランダムアクセスメモリ装
置を製造すれば、特に、ドレイン領域とスタック型キャ
パシタの容量電極との良好な接続が実現でき、リーク電
流によるキャパシタの放電を防止できる。従って、リフ
レッシュの頻度を少なくすることができ、情報記憶保持
に必要な充電電流の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の製造方法の工程部分を順次
に示す半導体装置のメモリセル部の断面図である。
【図2】図1の実施例の製造方法の工程部分に後続する
工程部分順を順次に示す半導体装置のメモリセル部の断
面図である。
【図3】本発明の実施例及び従来方法で製造された半導
体メモリのホールド時間と不良ビット数との相関を表す
グラフである。
【図4】従来の製造方法の工程順を示す半導体装置のメ
モリセル部の断面図である。
【図5】従来の製造方法の改良例を示すための半導体装
置のメモリセル部の断面図である。
【図6】従来の製造方法の他の改良例を示すための半導
体装置のメモリセル部の断面図である。
【図7】従来の製造方法でホールド特性が低下する場合
のメカニズムを示す断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 選択酸化膜 2a エッジ部 3 フォトレジスト膜 4 ゲート酸化膜 5 ゲート電極 6 ドレイン領域(N型拡散層) 7 ソース領域(N型拡散層) 8 層間絶縁膜 9 コンタクト孔 10、12 容量電極 11 容量絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に素子分離の選択酸化膜を
    形成する工程と、前記選択酸化膜のエッジ部を除去処理
    する工程と、前記エッジ部を除去した後の半導体基板上
    に拡散層を形成する工程と、前記拡散層にコンタクトす
    る一端を有する電極を堆積させる工程と、前記電極の他
    端を容量電極とするキャパシタを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。
  2. 【請求項2】 前記半導体装置がランダムアクセスメモ
    リ装置として構成される、請求項1に記載の半導体装置
    の製造方法。
JP5284851A 1993-11-15 1993-11-15 半導体装置の製造方法 Pending JPH07142601A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60149160A (ja) * 1983-07-11 1985-08-06 ナシヨナル・セミコンダクタ−・コ−ポレ−シヨン 高効率ダイナミツクランダムアクセスメモリ−セルとその製造方法
JPH0364967A (ja) * 1989-08-03 1991-03-20 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

Patent Citations (2)

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