JPH0736437B2 - 半導体メモリの製造方法 - Google Patents

半導体メモリの製造方法

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JPH0736437B2
JPH0736437B2 JP60267533A JP26753385A JPH0736437B2 JP H0736437 B2 JPH0736437 B2 JP H0736437B2 JP 60267533 A JP60267533 A JP 60267533A JP 26753385 A JP26753385 A JP 26753385A JP H0736437 B2 JPH0736437 B2 JP H0736437B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野) 本発明は、大容量キャパシタを有する半導体メモリの製
造方法に関するものである。
(発明の背景) 大容量キャパシタを有する半導体メモリの従来の技術と
しては、第2図に示すような積上げ型キャパシタセル
(スタクッド・キャパシタセル)があげられる。これ
は、キャパシタ容量がドレイン領域の広さに限定される
平面型キャパシタ(プレーナ型キャパシタ)と異なり、
ドレインに接続された蓄積電極8をゲート電極4や素子
間分離用絶縁膜の上に形成させるため、ドレイン領域が
狭くても、すなわちセル面積が小さくても大きな容量を
得ることができるというものである。また、ドレイン領
域が小さいため、ドレイン領域と基板との間に形成され
る空乏層の面積を小さくでき、α粒子の影響を余り受け
ないという利点を有している。
ところで、第2図に示した積上げ型キャパシタセルの製
造方法を簡単に説明すると、まず、単結晶基板1上に素
子間を絶縁分離するための酸化膜2を成長させる。つぎ
にトランジスタのゲート酸化膜となる酸化膜3を成長さ
せる。ゲート電極として不純物を含む多結晶シリコン4
を堆積させ、それを加工したのち、イオン打込み法など
を用いてソース5およびドレイン6を自己整合的に形成
する。つぎに電荷蓄積用キャパシタ部を作るために、ド
レイン6の領域上に第2図に示すように不純物を含む多
結晶シリコン8を堆積させる。この時、多結晶シリコン
8はゲート電極4や素子間分離用絶縁膜2の上にも形成
されるため、従来の基板平面だけを利用する平面型キャ
パシタ構造のに比べて面積を大きくすることができる。
なお、ゲート電極4は酸化膜等の絶縁膜7で覆ってい
る。上記のようにして形成した多結晶シリコン8の上に
酸化膜9を形成し、キャパシタの絶縁膜にする。この上
にさらに導電体10を堆積させてキャパシタを完成させて
いる。なお、11は保護膜であり、12はワード線電極、13
はデータ線電極、14はプレート電極を示している。一
方、他の従来技術とし特開昭56-58255号公報および特開
昭56-58254号公報にキャパシタの容量を大きくする構造
およびその製造方法が開示されている。
特開昭56-58255号公報にはMOS型トランジスタのソース
電極に結合され、一部が半導体基板表面に接触し基板の
上方に配置された第1電極と、第1電極の全表面と基板
が選択された表面を覆う誘電体絶縁膜と、誘電体絶縁膜
上に形成された第2電極とで形成されたキャパシタが示
されている。その構成の効果は、基板と第2電極との間
に形成されたいわゆる平面型キャパシタの容量に加えて
第1電極と第2電極の間に形成されるキャパシタの容量
だけ大きくできるというものである。また、特開昭56-5
8254号公報には、キャパシタを形成する方法として半導
体基板の表面に酸化膜およびPSGまたはSi3N4膜を形成
し、それらに開口部を形成し、開口部および全表面に第
1の多結晶シリコン膜を形成し、開口部から所定の距離
だけ延在した領域以外の第1の多結晶シリコンを除去
し、PSGまたはSi3N4膜を全面除去し、第1の多結晶シリ
コン表面およびこの第1の多結晶シリコンから所定の領
域だけ延在した基板表面に誘電体絶縁膜を形成し、誘電
体絶縁膜表面に第2の多結晶シリコン膜を形成する方法
が明示されている。さらに、特開昭59-231851号公報に
は、キャパシタ用下部電極層とキャパシタ用上部電極用
とを1つの単位として複数積み上げたキャパシタが記載
されている。
しかしながら、第2図に示した積上げ型キャパシタでは
第1層の多結晶シリコン8の上面しか利用していないた
め、必ずしも十分容量が得られるわけではなかった。
一方、特開昭56-58255号公報に記載の第2図(b)に示
すようなメモリセルの製造では、まずキャパシタの第2
電極と基板との間で平面型キャパシタ構造の容量を形成
しなければ、第1電極とMOS型トランジスタのソース電
極と結合できない点、および平面型キャパシタ構造の容
量を形成する第2電極が第1電極を覆う構造になるた
め、第1電極が占める基板上の面積は平面型キャパシタ
の面積よりも小さくなくてはならない点から、第1電極
をゲート電極の上に形成することができない構造であ
り、積上げ型キャパシタセルのようなセル面積の縮小が
できないという欠点があった。また、その製造方法を開
示した特開昭56-58245号公報では、キャパシタの第1電
極を形成したのちにゲート電極を形成している点、およ
びキャパシタの第2電極とゲート電極を同時に形成して
いる点から、第1電極をゲート電極の上に形成すること
ができない方法であるため、製造方法においても積上げ
型キャパシタセルのようなセル面積の縮小ができないと
いう欠点があった。さらに、特開昭59-231851号公報の
第3図ではキャパシタ用下部電極層とキャパシタ用上部
電極層とを1つの単位として複数積上げる際に、キャパ
シタ用上部電極層については、複数のキャパシタ用下部
電極層を接続するためのスルーホール領域を逐次設けて
おかなければならなかった。
(発明の目的) 本発明は、上記問題点を解決し、半導体メモリのキャパ
シタの蓄積電極を複数の導電層で形成する際の簡易なプ
レート電極形成方法を得ることを目的とする。
(発明の概要) 本発明は、MOSトランジスタとキャパシタとを有するメ
モリセルを具備してなる半導体メモリの製造方法におい
て、上記MOSトランジスタのゲート電極24と、該ゲート
電極24を覆う第1の絶縁膜25および上記ゲート電極24を
挾むように位置したソース領域26およびドレイン領域27
を形成する第1の工程と、その後、上記MOSトランジス
タの上記ゲート電極24および上記ドレイン領域26の上に
第1の半導体膜28を形成する第2の工程と、その後、上
記第1の半導体膜28上であって上記MOSトランジスタの
上記ゲート電極24およびドレイン領域26の上に第2の絶
縁膜29を形成する第3の工程と、その後、上記ゲート電
極24上の上記第2の絶縁膜29を残存させるとともに、上
記ドレイン領域26の上の上記第2の絶縁膜29をエッチン
グして除去する第4の工程と、その後、上記第1の半導
体膜28および上記MOSトランジスタの上記ドレイン領域2
6に電気的に接続され、かつその一部が上記MOSトランジ
スタの上記ゲート電極24上の上記第2の絶縁膜29を上記
第1の半導体膜28とで挾むように、上記ゲート電極24上
の上記第2の絶縁膜29の上に延在した第2の半導体膜30
を形成する第5の工程と、その後、上記第2の半導体膜
30の上記一部と上記第1の半導体膜28とに挾まれた上記
第2の絶縁膜を除去する第6の工程と、その後、上記第
1の半導体膜28および上記第2の半導体膜30の表面に第
3の絶縁膜31を形成する第7の工程と、その後、上記第
2の半導体膜30の上部および上記第2の半導体膜30の上
記一部と上記第1の半導体膜28との間に、プレート電極
32を形成する第8の工程とを具備することを特徴とす
る。これらの特徴により、ゲート電極上部にキャパシタ
の蓄積電極が延在した、いわゆる積上げ型キャパシタセ
ルにおいて、セル面積を維持しながらさらに容量を大き
くすることができる。
(発明の実施例) つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。第1図
(g)は本発明による半導体メモリのメモリセルの構成
を示し、(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、
(f)、(g)はそれぞれこの順序に製造工程を示して
いる。第1図において、(a)に示したMOSFETは公知の
方法で作成する。ここで、21は第1半導体膜である単結
晶半導体基板、22は素子間分離用酸化膜、23はゲート酸
化膜、24はゲート電極、25は層間絶縁膜、26はドレイ
ン、27はソースである。つぎに第1図(b)に示すよう
に、ドレイン領域26に接し、しかもゲート電極24と素子
間分離用酸化膜22の一部を覆うように、第2半導体膜で
ある第1多結晶シリコン28を公知のLPCVD(Low Pressur
e Chemical Vapor Deposition)法を用いて堆積する。
上記第1多結晶シリコン28はドレイン領域26との間でオ
ーミックな接触ができるようにするため、両者は同一導
電型である必要がある。上記基板の上に第1図(c)に
示すように、公知の方法により第1絶縁膜であるSiO2
等の酸化膜29を堆積したのち、公知のホトリソグラフ法
およびドライエッチング法等の加工技術を用いて、上記
第1多結晶シリコン28の一部だけを露出させる。さらに
第1図(c)に示すように、LPCVD法を用いて上記酸化
膜29上に第2多結晶シリコン30を堆積し、必要部分を残
して他の第2多結晶シリコン30を除去する。なお、第2
多結晶シリコン30の導電型は第1多結晶シリコン28の導
電型と同じにする。つぎに酸化膜29だけを第1図(e)
に示すように選択的に除去する。第1図(e)に示す横
溝の中にある酸化膜29まで十分に除去するためには、完
全に等方的なエッチングができる加工方法を用いること
が望ましく、本実施例ではふっ酸とふっ化アンモニウム
の混合液を用いてエッチングした。等方的な条件が満さ
れるならばドライエッチング方を用いても構わない。
つぎに、酸化性雰囲気で高温熱処理を行うことにより、
上記多結晶シリコン28、30表面全体にキャパシタの誘電
体となる第2絶縁膜の酸化膜31を第1図(f)に示すよ
うに成長させる。そして最後に第1図(f)に示すよう
に、キャパシタの一方の電極となる第4半導体膜の第3
多結晶シリコン32を上記酸化膜31上の全面に堆積させて
キャパシタを完成する。このとき、LPCVD法のように低
圧力下での膜堆積が可能な技術を用いることによって、
第1図(f)に示すような奥が深い横溝の中にも多結晶
シリコン32を隙間なく埋め込むことができる。
(発明の効果) 上記のように本発明による半導体メモリの製造方法は、
MOSトランジスタとキャパシタを有するメモリセルを具
備してなる半導体メモリの製造方法において、上記MOS
トランジスタのゲート電極と、該ゲート電極を覆う第1
の絶縁膜および上記ゲート電極を挾むように位置したソ
ース領域およびドレイン領域を形成する第1の工程と、
その後、上記MOSトランジスタの上記ゲート電極および
上記ドレイン領域の上に第1の半導体膜を形成する第2
の工程と、その後、上記第1の半導体膜上であって上記
MOSトランジスタの上記ゲート電極および上記ドレイン
領域の上に、第2の絶縁膜を形成する第3の工程と、そ
の後、上記ゲート電極上の上記2の絶縁膜を残存させる
とともに、上記ドレイン領域の上の上記第2の絶縁膜を
エッチングして除去する第4の工程と、その後、上記第
1の半導体膜および上記MOSトランジスタの上記ドレイ
ン領域に電気的に接続され、かつその一部が上記MOSト
ランジスタの上記ゲート電極上の上記第2の絶縁膜を上
記第1の半導体とで挾むように、上記ゲート電極上の上
記第2の絶縁膜の上に延在した第2の半導体膜を形成す
る第5の工程と、その後、上記第2の半導体膜の上記一
部と上記第1の半導体膜上に挾まれた上記第2の絶縁膜
を除去する第6の工程と、その後、上記第1の半導体膜
および第2の半導体膜の表面に第3の絶縁膜を形成する
第7の工程と、その後、上記第2の半導体膜の上部およ
び第2の半導体膜の上記一部と上記第1の半導体膜との
間に、プレート電極を形成する第8の工程とを具備する
ことによって、蓄積電極とプレートとを積層したキャパ
シタを有するメモリセルをより簡単に形成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体メモリを示す図で、(a)
〜(g)はそれぞれ製造工程を示し、第2図は従来の積
上げ型キャパシタセルを示す断面図である。
【符号の説明】
21……第1半導体膜(基板)、28……第2半導体膜 29……第1絶縁膜、30……第3半導体膜 31……第2絶縁膜、32……第4半導体膜
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/108 7210−4M H01L 27/10 325 M

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MOSトランジスタとキャパシタを有するメ
    モリセルを具備してなる半導体メモリの製造方法におい
    て、上記MOSトランジスタのゲート電極と、該ゲート電
    極を覆う第1の絶縁膜および上記ゲート電極を挾むよう
    に位置したソース領域およびドレイン領域を形成する第
    1の工程と、その後、上記MOSトランジスタの上記ゲー
    ト電極および上記ドレイン領域の上に第1の半導体膜を
    形成する第2の工程と、その後、上記第1の半導体膜上
    であって上記MOSトランジスタの上記ゲート電極および
    上記ドレイン領域の上に、第2の絶縁膜を形成する第3
    の工程と、その後、上記ゲート電極上の上記第2の絶縁
    膜を残存させるとともに、上記ドレイン領域の上の上記
    第2の絶縁膜をエッチングして除去する第4の工程と、
    その後、上記第1の半導体膜および上記MOSトランジス
    タの上記ドレイン領域に電気的に接続され、かつその一
    部が上記MOSトランジスタの上記ゲート電極上の上記第
    2の絶縁膜を上記第1の半導体膜とで挾むように、上記
    ゲート電極上の上記第2の絶縁膜の上に延在した第2の
    半導体膜を形成する第5の工程と、その後、上記第2の
    半導体膜の上記一部と上記第1の半導体膜上に挾まれた
    上記第2の絶縁膜を除去する第6の工程と、その後、上
    記第1の半導体膜および上記第2の半導体膜の表面に第
    3の絶縁膜を形成する第7の工程と、その後、上記第2
    の半導体膜の上部および第2の半導体膜の上記一部と上
    記第1の半導体膜との間に、プレート電極を形成する第
    8の工程とを具備することを特徴とする半導体メモリの
    製造方法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載した半導体メ
    モリの製造方法において、上記第2の半導体膜は多結晶
    シリコンからなり、上記第7の工程において上記多結晶
    シリコンを酸化することにより、上記第2の半導体膜表
    面に上記第3の絶縁膜を形成することを特徴とする半導
    体メモリの製造方法。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項または第2項のいず
    れかに記載した半導体メモリの製造方法において、上記
    第8工程でLPCVD法により上記第2の半導体膜の上記一
    部と上記ゲート電極との間に、多結晶シリコンからなる
    プレート電極を形成することを特徴とする半導体メモリ
    の製造方法。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項ないし第3項のいず
    れかに記載した半導体メモリの製造方法において、上記
    第2の絶縁膜はシリコン酸化膜であることを特徴とする
    半導体メモリの製造方法。
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