JPH08148657A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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- JPH08148657A JPH08148657A JP6309868A JP30986894A JPH08148657A JP H08148657 A JPH08148657 A JP H08148657A JP 6309868 A JP6309868 A JP 6309868A JP 30986894 A JP30986894 A JP 30986894A JP H08148657 A JPH08148657 A JP H08148657A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 半導体基板30上の最表面に設けられた絶縁層
31に開口部41が形成され、この開口部及び絶縁層31上に
被着された誘電体膜24と、この誘電体膜下に設けられた
第1の電極40と、誘電体膜24上に設けられた第2の電極
28とによってオンチップキャパシタCAP1、CAP2
が構成されているダイナミックRAM。
【効果】 高誘電率膜の如き誘電率の大きい誘電体膜を
キャパシタに使用する場合でも、デバイスの性能を損な
うことがなく、誘電体膜の機能を良好に保持できるダイ
ナミックRAMを提供することができる。
(57) [Summary] [Structure] The insulating layer provided on the outermost surface of the semiconductor substrate 30.
An opening 41 is formed in the opening 31, and the dielectric film 24 deposited on the opening and the insulating layer 31, the first electrode 40 provided under the dielectric film, and the dielectric film 24 on the dielectric film 24. Second electrode provided
28 and on-chip capacitors CAP1 and CAP2
Dynamic RAM that is configured. [Effect] Even when a dielectric film having a large dielectric constant such as a high dielectric constant film is used for a capacitor, it is possible to provide a dynamic RAM which can maintain a good function of the dielectric film without deteriorating the performance of the device. it can.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置(例えば、
ダイナミックRAM(Random access memory))及びそ
の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device (for example,
The present invention relates to a dynamic RAM (Random access memory) and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、半導体集積回路装置、例えばダイ
ナミックRAMでは、図20に示すような構造のメモリ
セルM−celが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor integrated circuit device, for example, a dynamic RAM, a memory cell M-cel having a structure as shown in FIG. 20 is known.
【0003】即ち、P型ウェル2内に所定深さのトレン
チ状の溝3が設けられ、この溝3には絶縁膜4を介して
N+ 型ポリシリコン層(フィールドプレート)8が充填
されている。なお、ウェル2の下方にはP- 型シリコン
基板が存在するが、図示省略した。That is, a trench-shaped groove 3 having a predetermined depth is provided in the P-type well 2, and the groove 3 is filled with an N + -type polysilicon layer (field plate) 8 via an insulating film 4. There is. Although a P − type silicon substrate exists below the well 2, it is omitted in the drawing.
【0004】そして、溝3の外側(ウェル2に接する
側)の全面に拡散形成されたN+ 型拡散領域5を電極
(ストレージノード)とし、上記のポリシリコン層8を
対向電極、絶縁膜4を誘電体膜とするキャパシタCap
が構成されている。Then, the N + -type diffusion region 5 formed by diffusion over the entire surface outside the groove 3 (the side in contact with the well 2) is used as an electrode (storage node), and the polysilicon layer 8 is used as a counter electrode and an insulating film 4. Cap with a dielectric film
Is configured.
【0005】また、溝3の側方(図面では左側)のP型
ウェル2内の表面には、N+ 型ソース領域6及びN+ 型
ドレイン領域7が所定のパターンに拡散形成されてい
て、これらの間にはゲート酸化膜14を介してワード線
(WL)としてのゲート電極9が設けられ、横型のNチ
ャネルMOSトランジスタ(トランスファゲート)Tr
が構成されている。このトランジスタでは、ソース領域
6に上記のキャパシタCapが接続されている。Further, an N + type source region 6 and an N + type drain region 7 are formed by diffusion in a predetermined pattern on the surface inside the P type well 2 on the side of the groove 3 (on the left side in the drawing). A gate electrode 9 as a word line (WL) is provided between these via a gate oxide film 14, and a lateral N-channel MOS transistor (transfer gate) Tr is provided.
Is configured. In this transistor, the above-mentioned capacitor Cap is connected to the source region 6.
【0006】なお、図20に示す符号において、10はフィ
ールド酸化膜、11は最表面のSiO2 層、12はコンタク
トホール、13はビット線(BL)である。In the reference numerals shown in FIG. 20, 10 is a field oxide film, 11 is an outermost SiO 2 layer, 12 is a contact hole, and 13 is a bit line (BL).
【0007】他方、図21に示す如きメモリセルM−ce
lが知られている(但し、図20に示す部分との対応部分
には、共通符号を付している)。On the other hand, the memory cell M-ce as shown in FIG.
1 is known (however, common parts are assigned to the parts corresponding to those shown in FIG. 20).
【0008】このメモリセルでは、キャパシタCapが
スタック型に構成され、トランスファゲートTrのN+
型ソース領域6にフィン型スタックセルキャパシタCa
pの下部電極のポリシリコン層5が接続され、このポリ
シリコン層上に誘電体膜4が被着され、更にポリシリコ
ン層8(フィールドプレート)が設けられている。In this memory cell, the capacitor Cap is formed in a stack type, and N + of the transfer gate Tr is formed .
Fin type stack cell capacitor Ca in the type source region 6
The polysilicon layer 5 of the p lower electrode is connected, the dielectric film 4 is deposited on this polysilicon layer, and the polysilicon layer 8 (field plate) is further provided.
【0009】なお、図21に示す符号において、15はサイ
ドウォール用絶縁膜、16はパッシベーション用の絶縁
層、17は中間絶縁層、18はコンタクトホールである。In FIG. 21, reference numeral 15 is an insulating film for sidewalls, 16 is an insulating layer for passivation, 17 is an intermediate insulating layer, and 18 is a contact hole.
【0010】上記した図20及び図21のメモリセルではい
ずれも、キャパシタの誘電体膜4として、これまではシ
リコン酸化膜(誘電率は 4.0)やシリコンナイトライド
膜を用いてきた。しかしながら、近い将来、容量の増大
を目的として誘電率が数100にも及ぶ高誘電率膜を用い
るべく種々の材料、構造、製造方法等の研究、開発が行
われている。In both the memory cells shown in FIGS. 20 and 21, the silicon oxide film (having a dielectric constant of 4.0) or the silicon nitride film has been used as the dielectric film 4 of the capacitor. However, in the near future, various materials, structures, manufacturing methods and the like are being researched and developed in order to use a high dielectric constant film having a dielectric constant of several hundreds for the purpose of increasing the capacity.
【0011】このような高誘電率膜、例えばSrTiO
3 膜を誘電体膜として用いる場合、従来のキャパシタで
は次のような欠陥が生じることが判明した。Such a high dielectric constant film, for example, SrTiO 3
It was found that the following defects occur in the conventional capacitor when the three films are used as the dielectric film.
【0012】図20及び図21に示すキャパシタCapは、
誘電体膜4を形成した後に、その上にポリシリコン層8
を成膜し、更に絶縁層17や11を被着しているので、これ
らの成膜時に必ず加熱を伴うことになり、これがメモリ
セルのメモリ機能自体に悪影響を及ぼしたり、誘電体膜
の物性劣化を生じる可能性がある。The capacitor Cap shown in FIGS. 20 and 21 is
After forming the dielectric film 4, a polysilicon layer 8 is formed on the dielectric film 4.
Since the insulating layers 17 and 11 are deposited, heating is always required when these are deposited, which adversely affects the memory function of the memory cell itself and the physical properties of the dielectric film. It may cause deterioration.
【0013】即ち、ポリシリコン層8をCVD(化学的
気相成長法)で形成する際には約800℃の加熱が必要で
あり、また絶縁層17や11を形成する際には、例えば絶縁
層11をボロン及びリンドープドシリケートガラス(BP
SG)で形成するときのリフロー温度は約 850℃である
ため、主として次の(1)及び(2)の問題を生じてし
まう。That is, when the polysilicon layer 8 is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition), heating at about 800 ° C. is required, and when the insulating layers 17 and 11 are formed, for example, insulation is performed. Layer 11 is made of boron- and phosphorus-doped silicate glass (BP
Since the reflow temperature at the time of forming with SG) is about 850 ° C., the following problems (1) and (2) mainly occur.
【0014】(1)高誘電率膜、例えばSrTiO3 膜
中には、SrやTiによる局在準位が存在しているが、
この局在準位が電子等の発生及び再結合中心:G−R
(Generation −Recombination)センターになり、こ
のG−Rセンターにメモリ時の電荷がトラップされて消
滅し、メモリデータが消去される可能性がある。このよ
うなG−Rセンターの現象は、上記した加熱によって生
じ易くなる。(1) Although a localized level due to Sr or Ti exists in a high dielectric constant film, for example, a SrTiO 3 film,
This localized level causes generation of electrons and the like and recombination center: GR
There is a possibility that the memory data will be erased by becoming a (Generation-Recombination) center, and the electric charge at the time of memory is trapped and erased by this GR center. Such a phenomenon of the GR center is likely to occur due to the above heating.
【0015】(2)高誘電率膜は、上記した過度の加熱
によって、その成分である酸素原子が遊離して抜けた
り、Sr、Ba等(更には、第2の電極のPt等)の構
成金属原子が拡散し易くなるため、その物性(特に誘電
率)が変動し、また、メモリセルのトランジスタ性能に
悪影響を与えてしまう。(2) In the high dielectric constant film, oxygen atoms as a component thereof are liberated and eliminated by the above-mentioned excessive heating, or Sr, Ba and the like (further, Pt and the like of the second electrode) are constituted. Since the metal atoms easily diffuse, the physical properties (particularly the dielectric constant) of the metal atoms fluctuate, and the transistor performance of the memory cell is adversely affected.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した高誘電率膜の如き誘電率の大きい誘電体膜をキャパ
シタに使用する場合でも、半導体装置の性能を損なうこ
とがなく、誘電体膜の機能を良好に保持できる半導体装
置、及びその製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to prevent the performance of a semiconductor device from being deteriorated even when a dielectric film having a large dielectric constant such as the above-mentioned high dielectric constant film is used for a capacitor. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device in which the function of a film can be favorably maintained and a manufacturing method thereof.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、半導体
基体上の最表面に設けられた絶縁層に開口部が形成さ
れ、この開口部から前記絶縁層上に被着された誘電体層
と、この誘電体層下に設けられた第1の電極と、前記誘
電体層上に設けられた第2の電極とによって容量素子が
構成されている半導体装置に係るものである。That is, according to the present invention, an opening is formed in an insulating layer provided on the outermost surface of a semiconductor substrate, and a dielectric layer deposited on the insulating layer through the opening. And a first electrode provided under the dielectric layer and a second electrode provided on the dielectric layer, a semiconductor device having a capacitive element.
【0018】本発明の半導体装置によれば、半導体基体
上の最表面に設けられた絶縁層を介して第1の電極−誘
電体層−第2の電極からなる容量素子を構成するので、
この容量素子の誘電体層を半導体装置の製造プロセスの
最終段階で形成できることになり、絶縁層等の形成時の
加熱の影響を受けることなしに容易かつ簡便に形成する
ことができる。こうした容量素子は、半導体基体の最表
面に構成されるので、オンチップキャパシタ(On Chip
Capacitor)と称することができる。According to the semiconductor device of the present invention, since the capacitive element composed of the first electrode-dielectric layer-second electrode is formed via the insulating layer provided on the outermost surface of the semiconductor substrate,
Since the dielectric layer of the capacitive element can be formed at the final stage of the manufacturing process of the semiconductor device, it can be easily and easily formed without being affected by heating when forming the insulating layer and the like. Since such a capacitive element is formed on the outermost surface of the semiconductor substrate, the on-chip capacitor (On Chip Capacitor)
Capacitor).
【0019】従って、誘電体層として上述した高誘電率
膜を使用しても、過度の加熱を受けることはないから、
その膜中にG−Rセンターを生じることはなく(或い
は、その発生を大幅に減少させ)、また、組成変化によ
る誘電率の変動を生じず(或いは、その変動が激減
し)、Sr等の構成金属原子の拡散も生じ難いので、半
導体装置としての例えばメモリ性能を良好に保持するこ
とができる。Therefore, even if the above-mentioned high dielectric constant film is used as the dielectric layer, it is not subjected to excessive heating,
The GR center is not generated in the film (or the generation thereof is significantly reduced), the variation of the dielectric constant due to the composition change is not generated (or the variation is drastically reduced), and Sr or the like is not generated. Since diffusion of constituent metal atoms is also unlikely to occur, for example, memory performance as a semiconductor device can be favorably maintained.
【0020】本発明の半導体装置においては、具体的に
は、半導体素子と、この半導体素子に接続された容量素
子とが半導体基体に設けられ、前記容量素子が、(a)
前記半導体基体上の最表面に設けられた絶縁層に形成さ
れた開口部及び前記絶縁層上に被着された誘電体層と、
(b)この誘電体層下において、前記半導体素子に接続
されるように設けられた第1の電極と、(c)前記誘電
体層上に設けられた第2の電極とによって構成されてい
る。In the semiconductor device of the present invention, specifically, a semiconductor element and a capacitance element connected to the semiconductor element are provided on a semiconductor substrate, and the capacitance element is (a).
An opening formed in an insulating layer provided on the outermost surface of the semiconductor substrate and a dielectric layer deposited on the insulating layer;
(B) Under this dielectric layer, it is composed of a first electrode provided so as to be connected to the semiconductor element, and (c) a second electrode provided on the dielectric layer. .
【0021】この場合、上記の半導体素子が絶縁ゲート
型電界効果トランジスタからなる半導体メモリ素子であ
り、この半導体メモリ素子の一方の拡散領域が半導体基
体上の最表面の絶縁層下に設けられたビット線に接続さ
れると共に、他方の拡散領域が容量素子の第1の電極に
接続され、この第1の電極が前記ビット線と同一工程で
形成されていてよい。In this case, the semiconductor element is a semiconductor memory element composed of an insulated gate field effect transistor, and one diffusion region of the semiconductor memory element is a bit provided under the outermost insulating layer on the semiconductor substrate. The diffusion region may be connected to the line and the other diffusion region may be connected to the first electrode of the capacitive element, and the first electrode may be formed in the same step as the bit line.
【0022】こうした構成にすると、半導体メモリ素子
における容量素子(キャパシタ)とトランジスタとの間
の距離を十分にとれるため、キャパシタ構成物質である
Sr、Ba、Pt等の拡散が生じてもこれがトランジス
タの拡散領域へ到達することがなく(或いは激減し)、
メモリ素子のメモリ機能に悪影響を与えることはない。With such a structure, a sufficient distance can be secured between the capacitive element (capacitor) and the transistor in the semiconductor memory element, so that even if Sr, Ba, Pt, etc., which are the capacitor constituents, are diffused, this is the transistor. Never reach the diffusion area (or decrease sharply),
It does not adversely affect the memory function of the memory element.
【0023】また、本発明の半導体装置において、半導
体基体上の最表面の絶縁層下に第1の配線と第2の配線
とが設けられ、これらの配線の少なくとも一方が容量素
子の第1の電極として兼用され、この第1の電極上に誘
電体層及び第2の電極が設けられることによって容量素
子が構成され、前記第2の電極を介して前記第1の配線
と前記第2の配線との間に前記容量素子が接続されてい
てよい。In the semiconductor device of the present invention, the first wiring and the second wiring are provided under the outermost insulating layer on the semiconductor substrate, and at least one of these wirings is the first of the capacitive element. A capacitive element is formed by also serving as an electrode, and a dielectric layer and a second electrode are provided on the first electrode, and the first wiring and the second wiring are formed via the second electrode. The capacitive element may be connected between and.
【0024】この場合、第1の配線及び第2の配線がそ
れぞれ電源ライン(例えば、第1の配線がVCCライン、
第2の配線がVSS(接地)ライン)であってよい。これ
らの配線間に上記構造の前記容量素子が内蔵されて接続
されることによって、電源が安定化されると共に、そう
した容量素子を別の配線によって外付けする場合に較べ
て配線のインダクタンスが極めて小さくなり、高周波ノ
イズのカッティング特性を向上させることができる。In this case, the first wiring and the second wiring are power supply lines (for example, the first wiring is the V CC line,
The second wiring may be a V SS (ground) line). Since the capacitive element having the above structure is built in and connected between these wirings, the power supply is stabilized, and the inductance of the wiring is extremely small compared to the case where such capacitive element is externally attached by another wiring. Therefore, the cutting characteristic of high frequency noise can be improved.
【0025】本発明の半導体装置によれば、容量素子が
半導体基体上の最表面の絶縁層を介して構成されている
が、その容量素子の第1の電極は、半導体装置の端子電
極としてのボンディングパッドと同一工程で形成されて
いることが望ましい。According to the semiconductor device of the present invention, the capacitance element is formed via the outermost insulating layer on the semiconductor substrate, and the first electrode of the capacitance element serves as the terminal electrode of the semiconductor device. It is desirable to be formed in the same process as the bonding pad.
【0026】また、本発明の半導体装置は、半導体基体
上に容量素子の第1の電極を形成する工程と、この第1
の電極上に前記半導体基体上の最表面の絶縁層を形成す
る工程と、前記第1の電極上において前記絶縁層に開口
部を形成する工程と、この開口部及び前記絶縁層上に前
記容量素子の誘電体層を形成する工程と、この誘電体層
上に前記容量素子の第2の電極を形成する工程とを有す
る製造方法によって製造するのが望ましい。In the semiconductor device of the present invention, the step of forming the first electrode of the capacitor on the semiconductor substrate, and the first step
Forming an outermost surface insulating layer on the semiconductor substrate on the electrode, forming an opening in the insulating layer on the first electrode, and forming the capacitor on the opening and the insulating layer. It is desirable to manufacture by a manufacturing method including a step of forming a dielectric layer of an element and a step of forming a second electrode of the capacitive element on the dielectric layer.
【0027】この製造方法によって、半導体装置の製造
プロセスの最終段階で上記の容量素子を過度の加熱なし
に再現性よく作製することができる。According to this manufacturing method, the above capacitive element can be manufactured with good reproducibility without excessive heating at the final stage of the manufacturing process of the semiconductor device.
【0028】この場合、容量素子の第1の電極を半導体
基体上の中間絶縁層上に形成するのがよい。この中間絶
縁層上には、ボンディングパッドやビットライン等も形
成できる。そして、この中間絶縁層上に最表面の絶縁層
を形成し、この絶縁層において上記の第1の電極上に開
口部を形成し、この開口部及び最表面の絶縁層上に誘電
体層、更には第2の電極を形成して容量素子を構成する
ことができる。この第2の電極は、真空蒸着等によって
形成可能であるが、そのときに誘電体膜の受ける熱はそ
の物性に影響を与えるものではない(熱を受けても 700
℃以下であれば差し支えない)。In this case, the first electrode of the capacitive element is preferably formed on the intermediate insulating layer on the semiconductor substrate. Bonding pads, bit lines, and the like can also be formed on the intermediate insulating layer. An outermost insulating layer is formed on the intermediate insulating layer, an opening is formed on the first electrode in the insulating layer, and a dielectric layer is formed on the opening and the outermost insulating layer. Furthermore, a second electrode can be formed to form a capacitor. This second electrode can be formed by vacuum evaporation or the like, but the heat received by the dielectric film at that time does not affect its physical properties (even if it receives heat,
No problem if it is below ℃).
【0029】こうして、ボンディングパッド形成後に2
工程(誘電体層の形成と第2の電極の形成)を追加する
のみで、キャパシタを作製できるので、その作製が容易
かつ簡便である。Thus, after the bonding pad is formed, 2
Since the capacitor can be produced only by adding the steps (formation of the dielectric layer and formation of the second electrode), the production thereof is easy and simple.
【0030】[0030]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0031】図1〜図16は、本発明をダイナミックRA
Mに適用した実施例を示すものである。1 to 16 show the dynamic RA of the present invention.
9 shows an embodiment applied to M.
【0032】まず、図1及び図2について、本実施例に
よるダイナミックRAMの要部の構成を説明する。First, the structure of the main part of the dynamic RAM according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
【0033】P- 型シリコン基板30の一主面には、フィ
ールド酸化膜10で区画されたメモリセル部M−CEL、
及び入出力部INを含む周辺回路部の一部であるインバ
ータ回路部INVの各素子領域が形成されている。図面
には、これらの各部を構成する半導体素子の一部のみが
示されている。図1は、図4及び図14等に表れるデコー
ダ回路部DECのない断面を示している。On one main surface of the P -- type silicon substrate 30, a memory cell portion M-CEL partitioned by the field oxide film 10,
And each element region of the inverter circuit unit INV which is a part of the peripheral circuit unit including the input / output unit IN. In the drawings, only a part of the semiconductor element forming each of these parts is shown. FIG. 1 shows a section without the decoder circuit portion DEC appearing in FIG. 4 and FIG.
【0034】メモリセル部M−CELでは、MOSトラ
ンジスタからなる2つのトランスファゲートTR1、T
R2と、これらにそれぞれ接続されたオンチップ型のキ
ャパシタCAP1、CAP2とからなるメモリセルが設
けられている。In the memory cell section M-CEL, two transfer gates TR1 and T each composed of a MOS transistor are provided.
A memory cell including R2 and on-chip type capacitors CAP1 and CAP2 connected to them is provided.
【0035】トランスファゲートTR1、TR2におい
ては、P- 型シリコン基板30の一主面に設けたP型ウェ
ル22内に、N+ 型ソース領域26と各トランジスタに共通
のN+ 型ドレイン領域27とが不純物拡散でそれぞれ形成
されている。In the transfer gates TR1 and TR2, an N + type source region 26 and an N + type drain region 27 common to each transistor are formed in a P type well 22 provided on one main surface of a P − type silicon substrate 30. Are formed by impurity diffusion.
【0036】各ソース領域26には、ボロン及びリンドー
プドシリケートガラス(BPSG)等の中間絶縁層37に
設けたコンタクトホール38を介してTiN等の配線40が
2000Å程度の厚みに被着され、この配線上に形成された
SiO2 等の最表面の絶縁層31に設けた開口部41から絶
縁層31上にSrTiO3 等の誘電体膜24が1000Å程度の
厚みに形成され、更にこの誘電体膜上にPt等の導体層
28が1000Å程度の厚みに形成されている。A wiring 40 such as TiN is provided in each source region 26 through a contact hole 38 provided in an intermediate insulating layer 37 such as boron and phosphorus-doped silicate glass (BPSG).
A dielectric film 24 such as SrTiO 3 having a thickness of about 2000 Å is formed on the wiring by depositing a thickness of about 2000 Å and opening 41 provided in the outermost insulating layer 31 such as SiO 2 formed on the wiring. It is formed to a thickness, and a conductor layer such as Pt is further formed on this dielectric film.
28 is formed with a thickness of about 1000Å.
【0037】従って、ソース領域26に接続された配線40
を第1の電極(ストレージノード)、導体層28を第2の
電極(プレート電極)とし、これら両電極間に誘電体膜
24が設けられた構造のオンチップ型のセルキャパシタC
AP1、CAP2が半導体基板30の最表面側に構成され
ることになる。Therefore, the wiring 40 connected to the source region 26
As a first electrode (storage node), the conductor layer 28 as a second electrode (plate electrode), and a dielectric film between these two electrodes.
On-chip type cell capacitor C having a structure provided with 24
AP1 and CAP2 are formed on the outermost surface side of the semiconductor substrate 30.
【0038】また、ソース領域26とドレイン領域27との
間には、ゲート酸化膜34を介してポリシリコンのワード
ライン29(WL、WL’)が設けられ、また、ドレイン
領域27にはSiO2 等の絶縁層37に設けたコンタクトホ
ール32を介してビットライン33(BL)が接続されてい
る。ワードライン29の側部には、サイドウォール用絶縁
膜35が形成されている。A polysilicon word line 29 (WL, WL ') is provided between the source region 26 and the drain region 27 via a gate oxide film 34, and the drain region 27 is made of SiO 2. The bit line 33 (BL) is connected through the contact hole 32 provided in the insulating layer 37. A side wall insulating film 35 is formed on the side of the word line 29.
【0039】一方、このダイナミックRAMの周辺回路
部の一部であるインバータ回路部INVでは、P型ウェ
ル22内にN+ 型拡散領域46及び47が形成され、これらの
両領域間にはゲート酸化膜34を介してポリシリコンのゲ
ート電極44が設けられ、例えばインバータ用のMOSト
ランジスタT1が構成されている。On the other hand, in the inverter circuit section INV which is a part of the peripheral circuit section of this dynamic RAM, N + type diffusion regions 46 and 47 are formed in the P type well 22, and the gate oxidation is performed between these two regions. A gate electrode 44 of polysilicon is provided via the film 34, and for example, a MOS transistor T1 for an inverter is formed.
【0040】このMOSトランジスタの拡散領域46に
は、中間絶縁層37のコンタクトホール48を介してTiN
等の導体層43が被着されて中間絶縁層37上に導かれ、そ
の端部は絶縁層28に設けたスルーホール59に露出し、ボ
ンディングパッドPADとなっている。図1では、その
一例である電源部パッドPADが示されている。In the diffusion region 46 of this MOS transistor, TiN is formed through the contact hole 48 of the intermediate insulating layer 37.
A conductive layer 43 such as the above is deposited and guided onto the intermediate insulating layer 37, and its end portion is exposed in a through hole 59 provided in the insulating layer 28 to form a bonding pad PAD. In FIG. 1, a power supply unit pad PAD, which is an example thereof, is shown.
【0041】そして、この入出力部INとメモリセル部
M−CELとの間には、種々の半導体素子が設けらる
が、図1にはインバータ回路部INVが示されている。
このインバータ回路部INVでは、N型ウェル50内にP
+ 型拡散領域51、52が形成され、これらの両領域間には
ゲート酸化膜34を介してポリシリコンのゲート電極53が
設けられ、MOSトランジスタT2が構成されている。Although various semiconductor elements are provided between the input / output section IN and the memory cell section M-CEL, the inverter circuit section INV is shown in FIG.
In this inverter circuit unit INV, P is provided in the N-type well 50.
The + type diffusion regions 51 and 52 are formed, and a polysilicon gate electrode 53 is provided between these regions via a gate oxide film 34 to form a MOS transistor T2.
【0042】このMOSトランジスタT2の拡散領域51
は、MOSトランジスタT1の拡散領域47とは、中間絶
縁層37のコンタクトホール54、55に被着されたTiN等
の配線56によって接続され、インバータ回路部INVを
構成している。また、トランジスタT2の拡散領域52
は、中間絶縁層37のコンタクトホール57に被着されたT
iN等の配線58によって電源に接続されることもある。
メモリセル部M−CELと周辺回路部(IN及びIN
V)とは、TiN等の導体層33、40、43、56及び58等に
よって接続される。The diffusion region 51 of this MOS transistor T2
Is connected to the diffusion region 47 of the MOS transistor T1 by a wiring 56 such as TiN deposited in the contact holes 54 and 55 of the intermediate insulating layer 37 to form an inverter circuit unit INV. In addition, the diffusion region 52 of the transistor T2
Is T deposited on the contact hole 57 of the intermediate insulating layer 37.
It may be connected to a power supply by a wiring 58 such as iN.
Memory cell unit M-CEL and peripheral circuit unit (IN and IN
V) is connected by conductor layers 33, 40, 43, 56, 58 and the like such as TiN.
【0043】なお、上記したビットライン33(BL)と
各配線40、43、56及び58とは、同一工程でTiN等の同
一材質によって形成されてよいが、これは後述の製造プ
ロセスにおいて詳細に説明する。The bit line 33 (BL) and the wirings 40, 43, 56 and 58 may be formed of the same material such as TiN in the same process, which will be described in detail in the manufacturing process described later. explain.
【0044】図3は、メモリセル部M−CELのメモリ
セルの等価回路図であり、図4は、ダイナミックRAM
の主要部の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a memory cell of the memory cell section M-CEL, and FIG. 4 is a dynamic RAM.
3 is an equivalent circuit diagram of the main part of FIG.
【0045】図4において、ビットライン用及びワード
ライン用の各入力パッドPAD−BL及びPAD−WL
は、それぞれデコーダ部DEC−BL及びDEC−WL
を介してメモリセル部M−CELの各ビットラインB
L、BL’及び各ワードラインWL、WL’に接続され
ている。この場合、各入力パッドからの信号はインバー
タInvによって“1”とその補数の出力が得られ、これ
らの出力はデコーダ部の各NANDゲートに入力され、
この出力がメモリセルに入力される。In FIG. 4, input pads PAD-BL and PAD-WL for bit lines and word lines are provided.
Are decoder units DEC-BL and DEC-WL, respectively.
Through each bit line B of the memory cell unit M-CEL
It is connected to L, BL 'and each word line WL, WL'. In this case, the signal from each input pad is output as "1" and its complement by the inverter Inv, and these outputs are input to each NAND gate of the decoder section.
This output is input to the memory cell.
【0046】次に、本実施例によるダイナミックRAM
の製造プロセスの一例を図5〜図13について説明する。Next, the dynamic RAM according to this embodiment
An example of the manufacturing process will be described with reference to FIGS.
【0047】まず、図5に示すように、P- 型シリコン
基板30の一主面に、フォトレジストマスク(図示せず)
を用いてN型不純物(例えばリン)とP型不純物(例え
ばボロン)を順次イオン注入し、アニールを行ってN型
ウエル50及びP型ウエル22をそれぞれ形成する。First, as shown in FIG. 5, a photoresist mask (not shown) is formed on one main surface of the P -- type silicon substrate 30.
N-type impurities (for example, phosphorus) and P-type impurities (for example, boron) are sequentially ion-implanted by using, and an N-type well 50 and a P-type well 22 are formed by annealing.
【0048】次いで、各ウエル表面に薄い熱酸化膜(図
示せず)を成長させた後、シリコンナイトライド(図示
せず)をマスクするLOCOS法によって素子領域分離
用のフィールド酸化膜10を5000Å程度の厚みに選択的に
成長させる。Then, after growing a thin thermal oxide film (not shown) on the surface of each well, a field oxide film 10 for element region isolation of about 5000 Å is formed by the LOCOS method of masking silicon nitride (not shown). Selectively grow to the thickness of.
【0049】次いで、シリコンナイトライドマスク及び
熱酸化膜を除去した後、表面を洗浄し、図6に示すよう
に、熱酸化によってゲート酸化膜34を約 150Åの厚みに
成長させる。Then, after removing the silicon nitride mask and the thermal oxide film, the surface is washed and, as shown in FIG. 6, the gate oxide film 34 is grown to a thickness of about 150Å by thermal oxidation.
【0050】次いで、図7に示すように、全面にポリシ
リコンをCVD法で2500Å程度の厚みに堆積させ、パタ
ーニングしてポリシリコンゲート電極29(WL、W
L’)、44、53をそれぞれ形成し、更に全面にシリコン
酸化膜をCVD法で堆積させ、全面をエッチングして各
ゲート電極の側部にシリコン酸化物のサイドウォール35
を選択的に形成する。Next, as shown in FIG. 7, polysilicon is deposited on the entire surface by a CVD method to a thickness of about 2500 Å and patterned to form a polysilicon gate electrode 29 (WL, W).
L '), 44 and 53 are respectively formed, a silicon oxide film is further deposited on the entire surface by a CVD method, and the entire surface is etched to form a side wall 35 of silicon oxide on a side portion of each gate electrode.
Are selectively formed.
【0051】次いで、図8に示すように、フォトレジス
トマスク(図示せず)を用いてN型不純物(例えばリ
ン)60とP型不純物(例えばボロン)61を順次イオン注
入し、ゲート電極29、44、53及びサイドウォール35によ
って各不純物をP型ウエル22及びN型ウエル50に選択的
に打ち込み、アニールによってN+ 型拡散領域26、27、
46、47及びP+ 型拡散領域51、52をそれぞれ自己整合的
(セルフアライン)に形成する。Then, as shown in FIG. 8, an N-type impurity (for example, phosphorus) 60 and a P-type impurity (for example, boron) 61 are sequentially ion-implanted using a photoresist mask (not shown) to form a gate electrode 29, Impurities are selectively implanted into the P-type well 22 and the N-type well 50 by the 44 and 53 and the sidewall 35, and the N + -type diffusion regions 26 and 27 are annealed by annealing.
46 and 47 and P + type diffusion regions 51 and 52 are formed in a self-aligned manner.
【0052】次いで、図9に示すように、中間絶縁層と
してのBPSG層37をCVD法によって8000Å程度の厚
みに全面に堆積させ、 850℃程度の温度でリフローして
表面を平坦化し、しかる後に、フォトリソグラフィによ
ってBPSG層37をパターニングし、所定箇所にコンタ
クトホール32、38、48、54、55、57を1μm×1μmの
サイズにそれぞれ形成する。Next, as shown in FIG. 9, a BPSG layer 37 as an intermediate insulating layer is deposited on the entire surface by a CVD method to a thickness of about 8000Å and reflowed at a temperature of about 850 ° C. to flatten the surface, and thereafter, The BPSG layer 37 is patterned by photolithography, and contact holes 32, 38, 48, 54, 55 and 57 are formed at predetermined positions in a size of 1 μm × 1 μm.
【0053】次いで、図10に示すように、TiNをスパ
ッタ法によって2000Å程度の厚みに全面に付着させ、こ
れをフォトリソグラフィでパターニングして各配線33
(BL)、40、43、56、58をそれぞれ形成する。Next, as shown in FIG. 10, TiN is deposited on the entire surface to a thickness of about 2000 Å by a sputtering method, and this is patterned by photolithography to form each wiring 33.
(BL), 40, 43, 56 and 58 are formed respectively.
【0054】次いで、図11に示すように、最表面の絶縁
層としてのシリコン酸化膜(SiO2 層)31をプラズマ
CVD法で4000Å程度の厚みに堆積させ、これをフォト
リソグラフィでパターニングして各開口部41、59をそれ
ぞれ形成する。Then, as shown in FIG. 11, a silicon oxide film (SiO 2 layer) 31 as an outermost insulating layer is deposited by plasma CVD to a thickness of about 4000 Å, and this is patterned by photolithography. The openings 41 and 59 are formed, respectively.
【0055】次いで、図12に示すように、メモリセル部
M−CEL及びインバータ回路部INVの領域に開口O
PNを有し、入出力部INを覆うようにメタルのシャド
ウマスクMを配置し、高誘電率材料であるSrTiO3
24をスパッタリング法(但し、半導体基板30の温度は 5
00℃程度とする。)によって1000Å程度の厚みに堆積さ
せ、SrTiO3 からなる高誘電率膜24をキャパシタの
第1の電極としての配線40に接触させて形成する。Then, as shown in FIG. 12, openings O are formed in the regions of the memory cell portion M-CEL and the inverter circuit portion INV.
A metal shadow mask M having a PN is arranged so as to cover the input / output portion IN, and SrTiO 3 which is a high dielectric constant material is arranged.
24 is a sputtering method (however, the temperature of the semiconductor substrate 30 is 5
The temperature should be around 00 ° C. ) Is deposited to a thickness of about 1000Å and the high dielectric constant film 24 made of SrTiO 3 is formed in contact with the wiring 40 as the first electrode of the capacitor.
【0056】次いで、図13に示すように、同じシャドウ
マスクを用いて、Pt(白金)28を電子ビーム加熱によ
る真空蒸着法(但し、半導体基板30の温度は室温)で厚
さ1000Å程度に高誘電率膜24上にほぼ同一パターンに堆
積させ、キャパシタの第2の電極としてのPt層28を形
成する。ここで使用するシャドウマスクは、図12に示し
たものと別のものであってよい。Then, as shown in FIG. 13, using the same shadow mask, Pt (platinum) 28 was heated to a thickness of about 1000Å by a vacuum evaporation method by electron beam heating (however, the temperature of the semiconductor substrate 30 was room temperature). The Pt layer 28 serving as the second electrode of the capacitor is formed by depositing the dielectric constant film 24 in substantially the same pattern. The shadow mask used here may be different from that shown in FIG.
【0057】このようにして、図1及び図2に示したオ
ンチップキャパシタCAP1及びCAP2をメモリセル
に有するダイナミックRAMを製造することができる。
このダイナミックRAMによれば、半導体基板30上の最
表面に設けられた絶縁層31を介してMOSトランジスタ
TR1、TR2に接続された第1の電極40−誘電体層24
−第2の電極28からなるキャパシタCAP1、CAP2
を構成しているので、次の(A)〜(D)の利点が得ら
れる。In this way, the dynamic RAM having the on-chip capacitors CAP1 and CAP2 shown in FIGS. 1 and 2 in the memory cell can be manufactured.
According to this dynamic RAM, the first electrode 40 connected to the MOS transistors TR1 and TR2 through the insulating layer 31 provided on the outermost surface of the semiconductor substrate 30-the dielectric layer 24.
-Capacitors CAP1, CAP2 consisting of the second electrode 28
The following advantages (A) to (D) are obtained.
【0058】(A)キャパシタCAP1、CAP2の誘
電体層24をダイナミックRAMの製造プロセスの最終段
階で形成できることになり、絶縁層の形成時のリフロー
等による加熱の影響を受けることなしに容易かつ簡便に
形成することができる。(A) Since the dielectric layer 24 of the capacitors CAP1 and CAP2 can be formed at the final stage of the manufacturing process of the dynamic RAM, it is easy and simple without being affected by heating due to reflow when forming the insulating layer. Can be formed.
【0059】(B)従って、誘電体層としてSrTiO
3 高誘電率膜24(誘電率は200)を使用しても、過度の加
熱を受けることはないから、その膜中にG−Rセンター
を生じることはなく(或いは、その発生を大幅に減少さ
せ)、また、組成変化による誘電率の変動も生じない
(或いは、その変動が激減する)から、電荷蓄積機能
(メモリ機能)が良好となる。そして、高誘電率膜24に
よってキャパシタの容量が大幅に増大し、その分キャパ
シタ面積を減らしても十分なメモリ容量が得られ、一層
の高集積化、メモリ性能の向上を期待できる。(B) Therefore, SrTiO 3 is used as the dielectric layer.
3 Even if the high dielectric constant film 24 (dielectric constant is 200) is not subjected to excessive heating, it does not generate GR centers in the film (or significantly reduces the occurrence thereof). In addition, since the variation of the dielectric constant due to the composition change does not occur (or the variation is drastically reduced), the charge storage function (memory function) becomes good. The high dielectric constant film 24 significantly increases the capacitance of the capacitor, and even if the capacitor area is reduced by that amount, a sufficient memory capacitance can be obtained, and further higher integration and improved memory performance can be expected.
【0060】(C)しかも、高誘電率膜24中のSr(B
aTiO3 膜のときはBa)や電極28中のPt等の拡散
も生じ難いので、こうした不純物に敏感なトランジスタ
TR1、TR2の能動領域の性能を保持できる。即ち、
キャパシタCAP1、CAP2を最表面に設けているた
め、これらのキャパシタとトランジスタとの間の距離を
十分にとれ、キャパシタ構成物質であるSr、Ba、P
t等の拡散が生じてもこれがトランジスタの拡散領域へ
到達することがなく(或いは激減し)、メモリ機能に悪
影響を与えることはない。(C) In addition, Sr (B
In the case of the aTiO 3 film, diffusion of Ba) and Pt in the electrode 28 is unlikely to occur, so that the performance of the active regions of the transistors TR1 and TR2 sensitive to such impurities can be maintained. That is,
Since the capacitors CAP1 and CAP2 are provided on the outermost surface, a sufficient distance can be secured between these capacitors and the transistors, and Sr, Ba, P which are the capacitor constituent materials.
Even if diffusion such as t occurs, it does not reach (or drastically decreases) the diffusion region of the transistor, and does not adversely affect the memory function.
【0061】(D)また、キャパシタCAP1、CAP
2を形成するためには、ボンディングパッドPADの形
成後に2工程(誘電体層24の形成と第2の電極28の形
成)を追加するのみでよいから、キャパシタの作製が容
易かつ簡便である。(D) In addition, capacitors CAP1 and CAP
In order to form No. 2, it is only necessary to add two steps (formation of the dielectric layer 24 and formation of the second electrode 28) after the formation of the bonding pad PAD, so that the production of the capacitor is easy and simple.
【0062】次に、本実施例によるダイナミックRAM
を図14及び図15に示す試作チップに組み込み、テストに
供した。Next, the dynamic RAM according to this embodiment
Was incorporated into a prototype chip shown in FIGS. 14 and 15 and subjected to a test.
【0063】図14には、メモリセル部M−CEL−デコ
ーダ回路部DEC−インバータ回路部INV−ボンディ
ングパッドPAD間のレイアウト(例えば、長さ約 100
00μm、幅約1600μm)を概略的に示す。FIG. 14 shows a layout (for example, a length of about 100) between the memory cell section M-CEL-decoder circuit section DEC-inverter circuit section INV-bonding pad PAD.
00 μm, width 1600 μm) is schematically shown.
【0064】ここでは、メモリセル部M−CELは、例
えば横 128行、縦32列の4096ビットのセル配列からなっ
ていてよい。そして、仮想線で囲まれる領域は、上記し
たキャパシタCAPのエリア(具体的には、電極28及び
誘電体膜24の形成領域又はこれらを形成する際に用いる
マスクの領域)である。Here, the memory cell section M-CEL may be composed of a cell array of 4096 bits in 128 rows and 32 columns, for example. The area surrounded by the imaginary line is the area of the capacitor CAP described above (specifically, the area where the electrode 28 and the dielectric film 24 are formed or the area of the mask used when forming these).
【0065】図15は、図14に示したレイアウトのダイナ
ミックRAMの2種類DRAM1、DRAM2を共通基
板上に配置し、その上部にテスト用の各素子(例えば、
単体素子としてのMOSトランジスタ、キャパシタ又は
1ビットのダイナミックRAMセル等)ELを設けたチ
ップTCを示す。In FIG. 15, two kinds of dynamic RAMs of the layout shown in FIG. 14, DRAM1 and DRAM2, are arranged on a common substrate, and test elements (for example,
A chip TC provided with a MOS transistor, a capacitor, a 1-bit dynamic RAM cell, or the like) EL as a single element is shown.
【0066】各DRAM1、DRAM2はそれぞれ、ボ
ンディングパッドPAD−BL1、PAD−WL1、P
AD−BL2、PAD−WL2、デコーダ部DEC−B
L1、DEC−WL1、DEC−BL2、DEC−WL
2、インバータ回路部INV、メモリセル部M−CEL
1、M−CEL2からなっている。Each of the DRAM1 and DRAM2 has bonding pads PAD-BL1, PAD-WL1 and P, respectively.
AD-BL2, PAD-WL2, decoder unit DEC-B
L1, DEC-WL1, DEC-BL2, DEC-WL
2, inverter circuit section INV, memory cell section M-CEL
1 and M-CEL2.
【0067】これらのメモリセルはキャパシタのサイズ
が異なっており、例えばM−CEL1では6×6μm、
M−CEL2では2×2μmとしてよい。また、テスト
用の素子ELも、各ボンディングパッドPAD’やトラ
ンジスタ等の素子部T’を有している。そして、仮想線
OPNは、上記したキャパシタCAPを形成する際に用
いるマスクMの開口を示し、この開口を通してSrTi
O3 やPt等を選択的に付着させることができる。These memory cells differ in the size of the capacitors, for example, in the M-CEL1, 6 × 6 μm,
For M-CEL2, it may be 2 × 2 μm. Further, the test element EL also has each bonding pad PAD ′ and an element portion T ′ such as a transistor. The virtual line OPN indicates the opening of the mask M used when forming the above-mentioned capacitor CAP, and SrTi is passed through this opening.
O 3 and Pt can be selectively attached.
【0068】図16は、図15に示したテスト用のチップT
Cの4個分を単位として例えば6インチの半導体ウエハ
から多数切出し、その1単位に対しメタルのシャドウマ
スクMを位置合わせした状態を示すものである。FIG. 16 shows a test chip T shown in FIG.
It shows a state in which a large number of four Cs are cut out from a semiconductor wafer of, for example, 6 inches, and a metal shadow mask M is aligned with one unit.
【0069】図14及び図15に示したチップにおいて、メ
モリセルのキャパシタの上部電極28(図1参照)に対し
プローブ電極を当てがい、トランジスタTRを介してス
トレージノードに電荷を蓄積させる動作後のリーク電流
を測定したところ、1×10-8A/cm2と極めて僅かであ
り、本実施例のデバイスのメモリ性能は良好であること
が確認された。また、比誘電率もシリコン酸化膜の20倍
という高誘電率の誘電体膜を形成することができた。In the chip shown in FIGS. 14 and 15, after the operation of applying the probe electrode to the upper electrode 28 (see FIG. 1) of the capacitor of the memory cell and storing the charge in the storage node via the transistor TR. When the leak current was measured, it was 1 × 10 −8 A / cm 2, which was extremely small, and it was confirmed that the memory performance of the device of this example was good. In addition, it was possible to form a dielectric film having a high relative dielectric constant of 20 times that of a silicon oxide film.
【0070】図17〜図19は、本発明を電源安定化回路に
適用した実施例を示すものである。17 to 19 show an embodiment in which the present invention is applied to a power supply stabilizing circuit.
【0071】この実施例によれば、半導体集積回路IC
のチップにおいて、SiO2 等の絶縁層75上の各電源パ
ッドPAD−VCC(VCC電源用)及びPAD−GND
(接地用)からの電源ライン70と71との間に、SiO2
等の絶縁層72に設けたスルーホール73、76を介して、電
源ライン70−SrTiO3 高誘電率膜74−Pt層78から
なるキャパシタCAPが接続されている。このキャパシ
タCAPは、この電源を安定化させるためのものであ
る。According to this embodiment, a semiconductor integrated circuit IC
Power supply pads PAD-V CC (for V CC power supply) and PAD-GND on the insulating layer 75 such as SiO 2
Between the power lines 70 and 71 (for grounding), SiO 2
A capacitor CAP including a power supply line 70-SrTiO 3 high dielectric constant film 74-Pt layer 78 is connected via through holes 73 and 76 provided in the insulating layer 72. The capacitor CAP is for stabilizing the power supply.
【0072】このように、パッドPAD−VCCとPAD
−GNDの各配線70−71間に高容量のキャパシタCAP
を接続し、チップ内に内蔵している(図19(A)はその
概略を示す。)ので、電源が安定化するだけでなく、図
19(B)のように別の配線80によって外付けする場合に
比べて配線のインダクタンスが極めて小さくなる。これ
によって、高周波ノイズ81を容易に接地レベルへ逃し、
そのカッティング特性を向上させ、動作周波数を低くで
き、電源の安定化、動作の安定化を図れる。Thus, the pads PAD-V CC and PAD
-High capacity capacitor CAP between each wiring 70-71 of GND
Is connected and is built in the chip (Fig. 19 (A) shows the outline).
The inductance of the wiring becomes extremely smaller than that in the case where the wiring is externally attached by another wiring 80 as shown in FIG. This allows high frequency noise 81 to easily escape to the ground level,
The cutting characteristics can be improved, the operating frequency can be lowered, and the power supply and the operation can be stabilized.
【0073】なお、上記のキャパシタCAPは、上述し
たプロセスと同様のスパッタリング法、蒸着法、フォト
リソグラフィによって作製可能であるが、高誘電率膜74
と導体層78とは互いに異なるシャドウマスクを用いて成
膜する必要がある。或いは、これらは通常のフォトリソ
グラフィで形成してもよい。The above-mentioned capacitor CAP can be manufactured by the same sputtering method, vapor deposition method, or photolithography as the above-mentioned process, but the high dielectric constant film 74 is used.
The conductor layer 78 and the conductor layer 78 must be formed using different shadow masks. Alternatively, they may be formed by ordinary photolithography.
【0074】以上、本発明の実施例を述べたが、上述し
た実施例は本発明の技術的思想に基いて更に変形が可能
である。Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-mentioned embodiments can be further modified based on the technical idea of the present invention.
【0075】例えば、上述したキャパシタCAP1、C
AP2、CAPの断面構造や平面パターン(下層との接
地構造も含む。)、その構成材料等は種々変更してよ
い。誘電体膜の構成材料としては、上述のSrTiO3
以外にも、BaTiO3 、(Ba,Sr)TiO3 、T
a2 O5 等の他の高誘電率膜も使用可能であり、また、
電極又は配線材料もTiN、Pt以外の導電体膜材料、
例えばRuO2 、Al等であってもよい。For example, the above-mentioned capacitors CAP1 and C
The cross-sectional structure of AP2 and CAP, the plane pattern (including the grounding structure with the lower layer), the constituent material thereof, and the like may be variously changed. As the constituent material of the dielectric film, the above-mentioned SrTiO 3 is used.
Besides, BaTiO 3 , (Ba, Sr) TiO 3 , T
Other high dielectric constant films such as a 2 O 5 can also be used, and
The electrode or wiring material is also a conductor film material other than TiN and Pt,
For example, it may be RuO 2 , Al or the like.
【0076】また、誘電体膜として、高誘電率膜ではな
く、例えばPb(Zr,Ti)O3のような強誘電性を
示す膜を用いれば、FRAM(Ferroelectric RA
M)と呼ばれる不揮発性RAMを作製することができ
る。If a ferroelectric film such as Pb (Zr, Ti) O 3 is used as the dielectric film instead of the high dielectric constant film, FRAM (Ferroelectric RA) is used.
A non-volatile RAM called M) can be made.
【0077】また、上述した絶縁層は更に多数に積層さ
れていてよいし、その材質もBPSG、SiO2 をはじ
め種々のものが使用可能である。Further, the above-mentioned insulating layers may be laminated in a large number, and various materials such as BPSG and SiO 2 can be used as the material.
【0078】成膜方法についても、上述した例では、シ
ャドウマスクを用いて、ボンディングパッド領域には高
誘電率膜及び上部電極が形成されないようにしたが、他
のパターニング法、例えばリフトオフ法によって、ボン
ディングパッド領域に剥離層を形成し、この上に誘電体
膜及び上部電極を成膜し、ボンディングパッド領域上の
み剥離層と共に除去することも可能である。その他の方
法も勿論採用してよい。Regarding the film forming method, in the above-described example, the shadow mask is used to prevent the high dielectric constant film and the upper electrode from being formed in the bonding pad region, but other patterning methods such as the lift-off method may be used. It is also possible to form a peeling layer in the bonding pad region, form a dielectric film and an upper electrode on the peeling layer, and remove only the bonding pad region together with the peeling layer. Of course, other methods may be adopted.
【0079】また、本発明は上述したタイプ以外のダイ
ナミックRAM等の半導体メモリ、例えばスタティック
RAM(SRAM)等に適用してよい。その他、上述の
半導体領域の導電型を変えたり、或いは本発明を半導体
メモリの他の箇所や他のデバイスにも適用することがで
きる。図17及び図18に示した内容は、電源安定化のみな
らず、チップ内部の半導体回路においてキャパシタが必
要とされる箇所にも勿論適用できる。The present invention may be applied to a semiconductor memory such as a dynamic RAM other than the type described above, for example, a static RAM (SRAM). In addition, the conductivity type of the above-mentioned semiconductor region can be changed, or the present invention can be applied to other parts of the semiconductor memory or other devices. The contents shown in FIG. 17 and FIG. 18 can be applied not only to power supply stabilization but also to a place where a capacitor is required in a semiconductor circuit inside a chip.
【0080】[0080]
【発明の作用効果】本発明は上述した如く、半導体基体
上の最表面に設けられた絶縁層を介して第1の電極−誘
電体層−第2の電極からなる容量素子を構成するので、
この容量素子の誘電体層を半導体装置の製造プロセスの
最終段階で形成できることになり、絶縁層等の形成時の
加熱の影響を受けることなしに容易かつ簡便に形成する
ことができる。As described above, according to the present invention, since the capacitive element including the first electrode, the dielectric layer and the second electrode is formed via the insulating layer provided on the outermost surface of the semiconductor substrate,
Since the dielectric layer of the capacitive element can be formed at the final stage of the manufacturing process of the semiconductor device, it can be easily and easily formed without being affected by heating when forming the insulating layer and the like.
【0081】従って、誘電体層として高誘電率膜を使用
しても、過度の加熱を受けることはないから、その膜中
にG−Rセンターを生じることはなく(或いは、その発
生を大幅に減少させ)、また、組成変化による誘電率の
変動を生じず(或いは、その変動が激減し)、Sr等の
構成金属原子の拡散も生じ難いので、半導体装置として
の例えばメモリ性能を良好に保持することができる。Therefore, even if a high dielectric constant film is used as the dielectric layer, it is not subjected to excessive heating, so that no GR center is generated in the film (or the occurrence thereof is significantly increased). In addition, since the dielectric constant does not fluctuate (or drastically decreases) due to the composition change, and the diffusion of constituent metal atoms such as Sr does not easily occur, for example, good memory performance as a semiconductor device is maintained. can do.
【図1】本発明の第1の実施例によるオンチップキャパ
シタを有するダイナミックRAMの主要部の断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a dynamic RAM having an on-chip capacitor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同ダイナミックRAMにおけるメモリセルの一
部分の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a part of a memory cell in the dynamic RAM.
【図3】同メモリセルの一部分の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a part of the same memory cell.
【図4】同ダイナミックRAMの主要部の等価回路図で
ある。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a main part of the dynamic RAM.
【図5】同ダイナミックRAMの製造方法の一工程段階
の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a step of the method for manufacturing the same dynamic RAM.
【図6】同ダイナミックRAMの製造方法の他の一工程
段階の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of another process step in the method for manufacturing the dynamic RAM.
【図7】同ダイナミックRAMの製造方法の他の一工程
段階の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of another process step in the method for manufacturing the dynamic RAM.
【図8】同ダイナミックRAMの製造方法の他の一工程
段階の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of another process step in the method for manufacturing the dynamic RAM.
【図9】同ダイナミックRAMの製造方法の他の一工程
段階の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of another process step in the method for manufacturing the dynamic RAM.
【図10】同ダイナミックRAMの製造方法の他の一工程
段階の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of another step in the method for manufacturing the dynamic RAM.
【図11】同ダイナミックRAMの製造方法の他の一工程
段階の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of another process step in the method of manufacturing the dynamic RAM.
【図12】同ダイナミックRAMの製造方法の他の一工程
段階の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of another process step in the method of manufacturing the dynamic RAM.
【図13】同ダイナミックRAMの製造方法の更に他の一
工程段階の断面図である。FIG. 13 is a sectional view of still another process step in the method for manufacturing the dynamic RAM.
【図14】同ダイナミックRAMの主要部のレイアウト図
である。FIG. 14 is a layout diagram of a main part of the same dynamic RAM.
【図15】同レイアウトのダイナミックRAMを組み込ん
だ試作チップのレイアウト図である。FIG. 15 is a layout diagram of a prototype chip incorporating a dynamic RAM having the same layout.
【図16】半導体ウエハから切り出した4個分の同試作チ
ップに対するシャドウマスクの位置関係を示すパターン
図である。FIG. 16 is a pattern diagram showing a positional relationship of a shadow mask with respect to four prototype chips cut out from a semiconductor wafer.
【図17】本発明の他の実施例による半導体ICチップの
主要部の概略平面図である。FIG. 17 is a schematic plan view of a main part of a semiconductor IC chip according to another embodiment of the present invention.
【図18】図17の XVIII−XVIII 線に沿う断面図である。18 is a sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG.
【図19】同半導体ICチップの電源安定化回路を示す概
略図である。FIG. 19 is a schematic diagram showing a power supply stabilizing circuit of the semiconductor IC chip.
【図20】従来のダイナミックRAMにおけるメモリセル
の一部分の断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view of a part of a memory cell in a conventional dynamic RAM.
【図21】従来の他のダイナミックRAMにおけるメモリ
セルの一部分の断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view of a part of a memory cell in another conventional dynamic RAM.
22、50・・・ウエル 24・・・誘電体膜 26、27、46、47、51、52・・・拡散領域 28・・・導体層(第2の電極:上部電極) 29(WL、WL')・・・ワードライン 30・・・半導体基板 31・・・最表面の絶縁層 32、38、48、54、55、57・・・コンタクトホール 33(BL)・・・ビットライン 37・・・中間絶縁層 40・・・配線(第1の電極:下部電極) 41、59・・・開口部 43、56、57・・・配線 M−CEL・・・メモリセル DEC・・・デコーダ回路部 IN・・・入出力部 INV・・・インバータ回路部 CAP1、CAP2、CAP・・・キャパシタ TR1、TR2・・・トランスファゲート PAD・・・ボンディングパッド 22, 50 ... Well 24 ... Dielectric film 26, 27, 46, 47, 51, 52 ... Diffusion region 28 ... Conductor layer (second electrode: upper electrode) 29 (WL, WL ') ・ ・ ・ Word line 30 ・ ・ ・ Semiconductor substrate 31 ・ ・ ・ Outermost surface insulating layer 32, 38, 48, 54, 55, 57 ・ ・ ・ Contact hole 33 (BL) ・ ・ ・ Bit line 37 ・ ・-Intermediate insulating layer 40 ... Wiring (first electrode: lower electrode) 41, 59 ... Openings 43, 56, 57 ... Wiring M-CEL ... Memory cell DEC ... Decoder circuit section IN ... Input / output section INV ... Inverter circuit section CAP1, CAP2, CAP ... Capacitors TR1, TR2 ... Transfer gate PAD ... Bonding pad
───────────────────────────────────────────────────── 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 7735−4M H01L 27/10 621 B (72)発明者 青木 克裕 茨城県稲敷郡美浦村木原2355番地 日本テ キサス・インスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 沼田 乾 茨城県稲敷郡美浦村木原2355番地 日本テ キサス・インスツルメンツ株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 21/822 7735-4M H01L 27/10 621 B (72) Inventor Katsuhiro Aoki Miura, Inashiki-gun, Ibaraki Murakihara 2355 Japan Incorporated by Texas Instruments Incorporated (72) Inventor Ken Numata 2355 Mihara, Miura, Inashiki-gun, Ibaraki Pref. Incorporated by Texas Instruments Incorporated
Claims (8)
層に開口部が形成され、この開口部から前記絶縁層上に
被着された誘電体層と、この誘電体層下に設けられた第
1の電極と、前記誘電体層上に設けられた第2の電極と
によって容量素子が構成されている半導体装置。1. An opening is formed in an insulating layer provided on the outermost surface of a semiconductor substrate, a dielectric layer deposited on the insulating layer through the opening, and a dielectric layer provided below the dielectric layer. A semiconductor device in which a capacitive element is constituted by a first electrode and a second electrode provided on the dielectric layer.
れた容量素子とが半導体基体に設けられ、前記容量素子
が、 (a)前記半導体基体上の最表面に設けられた絶縁層に
形成された開口部及び前記絶縁層上に被着された誘電体
層と、 (b)この誘電体層下において、前記半導体素子に接続
されるように設けられた第1の電極と、 (c)前記誘電体層上に設けられた第2の電極とによっ
て構成されている、請求項1に記載した半導体装置。2. A semiconductor element and a capacitive element connected to the semiconductor element are provided on a semiconductor substrate, and the capacitive element is formed in (a) an insulating layer provided on the outermost surface of the semiconductor substrate. A dielectric layer deposited on the opening and the insulating layer; (b) a first electrode provided below the dielectric layer so as to be connected to the semiconductor element; The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is configured by a second electrode provided on the dielectric layer.
ンジスタからなる半導体メモリ素子であり、この半導体
メモリ素子の一方の拡散領域が半導体基体上の最表面の
絶縁層下に設けられたビット線に接続されると共に、他
方の拡散領域が容量素子の第1の電極に接続され、この
第1の電極が前記ビット線と同一工程で形成されてい
る、請求項2に記載した半導体装置。3. The semiconductor element is a semiconductor memory element composed of an insulated gate field effect transistor, and one diffusion region of the semiconductor memory element is connected to a bit line provided under an insulating layer on the outermost surface of a semiconductor substrate. The semiconductor device according to claim 2, wherein the other diffusion region is connected to the first electrode of the capacitive element, and the first electrode is formed in the same step as the bit line.
の配線と第2の配線とが設けられ、これらの配線の少な
くとも一方が容量素子の第1の電極として兼用され、こ
の第1の電極上に誘電体層及び第2の電極が設けられる
ことによって容量素子が構成され、前記第2の電極を介
して前記第1の配線と前記第2の配線との間に前記容量
素子が接続されている、請求項1に記載した半導体装
置。4. A first substrate under the outermost insulating layer on the semiconductor substrate.
Wiring and a second wiring are provided, at least one of these wirings is also used as the first electrode of the capacitive element, and the dielectric layer and the second electrode are provided on the first electrode. The semiconductor device according to claim 1, wherein a capacitive element is formed, and the capacitive element is connected between the first wiring and the second wiring via the second electrode.
源ラインである、請求項4に記載した半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 4, wherein each of the first wiring and the second wiring is a power supply line.
ッドと同一工程で形成されている、請求項1〜5のいず
れか1項に記載した半導体装置。6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first electrode of the capacitive element is formed in the same step as the bonding pad.
形成する工程と、この第1の電極上に前記半導体基体上
の最表面の絶縁層を形成する工程と、前記第1の電極上
において前記絶縁層に開口部を形成する工程と、この開
口部及び前記絶縁層上に前記容量素子の誘電体層を形成
する工程と、この誘電体層上に前記容量素子の第2の電
極を形成する工程とを有する、請求項1〜6のいずれか
1項に記載した半導体装置の製造方法。7. A step of forming a first electrode of a capacitive element on a semiconductor substrate, a step of forming an outermost insulating layer on the semiconductor substrate on the first electrode, and the first electrode. A step of forming an opening in the insulating layer above, a step of forming a dielectric layer of the capacitive element on the opening and the insulating layer, and a second electrode of the capacitive element on the dielectric layer The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
中間絶縁層上に形成する、請求項7に記載した製造方
法。8. The manufacturing method according to claim 7, wherein the first electrode of the capacitive element is formed on the intermediate insulating layer on the semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6309868A JPH08148657A (en) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6309868A JPH08148657A (en) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148657A true JPH08148657A (en) | 1996-06-07 |
Family
ID=17998270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6309868A Withdrawn JPH08148657A (en) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08148657A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010129690A (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
| JP2010153869A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor device, and patterning method thereof |
-
1994
- 1994-11-18 JP JP6309868A patent/JPH08148657A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010129690A (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
| JP2010153869A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor device, and patterning method thereof |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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