JPH10289986A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH10289986A JPH10289986A JP9097673A JP9767397A JPH10289986A JP H10289986 A JPH10289986 A JP H10289986A JP 9097673 A JP9097673 A JP 9097673A JP 9767397 A JP9767397 A JP 9767397A JP H10289986 A JPH10289986 A JP H10289986A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスク工程を使わずに、微細化に伴いメモリ
セルキャパシタの面積の減少が最小化されるような半導
体装置の製造方法、およびかかる方法で製造された半導
体装置を提供する。 【解決手段】 層間絶縁膜から上方に突出する導体ピラ
ーを形成し、前記導体ピラー上に導体膜を堆積し、導体
ピラーの存在に伴い出現する導体膜の凹凸を利用して、
異方性エッチングにより、導体膜を自己整合的にパター
ニングし、キャパシタ電極を形成する。
セルキャパシタの面積の減少が最小化されるような半導
体装置の製造方法、およびかかる方法で製造された半導
体装置を提供する。 【解決手段】 層間絶縁膜から上方に突出する導体ピラ
ーを形成し、前記導体ピラー上に導体膜を堆積し、導体
ピラーの存在に伴い出現する導体膜の凹凸を利用して、
異方性エッチングにより、導体膜を自己整合的にパター
ニングし、キャパシタ電極を形成する。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に半導体装置に
関し、特にキャパシタを有する半導体装置およびかかる
半導体装置の製造方法に関する。半導体装置、特にDR
AM等のキャパシタを有する半導体記憶装置では、微細
化による記憶容量の増大が年々進行している。特にDR
AMでは、情報がメモリセルキャパシタに電荷の形で蓄
積されるが、微細化の結果メモリセルキャパシタが微細
化してしまうと、キャパシタに蓄積された電荷量が減少
するため、記憶された情報が1と0のどちらであるかの
判別が困難になってしまう。
関し、特にキャパシタを有する半導体装置およびかかる
半導体装置の製造方法に関する。半導体装置、特にDR
AM等のキャパシタを有する半導体記憶装置では、微細
化による記憶容量の増大が年々進行している。特にDR
AMでは、情報がメモリセルキャパシタに電荷の形で蓄
積されるが、微細化の結果メモリセルキャパシタが微細
化してしまうと、キャパシタに蓄積された電荷量が減少
するため、記憶された情報が1と0のどちらであるかの
判別が困難になってしまう。
【0002】そこで、従来より、半導体装置のデバイス
パターンを微細化する一方で、キャパシタンスの減少を
出来るだけ抑制できるDRAMの構造および製造方法が
研究されてきた。
パターンを微細化する一方で、キャパシタンスの減少を
出来るだけ抑制できるDRAMの構造および製造方法が
研究されてきた。
【0003】
【従来の技術】図13(A)〜(C)および図14
(D),(E)は、従来の典型的なDRAMの製造工程
を説明する図である。図13(A)を参照するに、p型
Si基板1上の活性領域にはフィールド酸化膜2Aを含
む酸化膜2が形成され、フィールド酸化膜2Aが活性領
域を画成する。活性領域中には、通常のメモリセルと同
様に、n+ 型拡散領域1A,1B,1Cが形成され、さ
らに前記酸化膜2上にはポリシリコンよりなるゲートパ
ターン3が延在する。
(D),(E)は、従来の典型的なDRAMの製造工程
を説明する図である。図13(A)を参照するに、p型
Si基板1上の活性領域にはフィールド酸化膜2Aを含
む酸化膜2が形成され、フィールド酸化膜2Aが活性領
域を画成する。活性領域中には、通常のメモリセルと同
様に、n+ 型拡散領域1A,1B,1Cが形成され、さ
らに前記酸化膜2上にはポリシリコンよりなるゲートパ
ターン3が延在する。
【0004】ゲートパターン3は酸化膜3Aで覆われ、
その上をBPSGよりなる層間絶縁膜4が覆う。層間絶
縁膜4中には、拡散領域1Bを露出するコンタクトホー
ル4Aが形成され、コンタクトホール4Aを介してポリ
シリコンよりなるビット線パターン5が、拡散領域1B
とコンタクトする。さらに、図13(A)の状態では、
層間絶縁膜4上に、別のBPSGよりなる層間絶縁膜6
が、ビット線パターン5を埋めるように形成される。
その上をBPSGよりなる層間絶縁膜4が覆う。層間絶
縁膜4中には、拡散領域1Bを露出するコンタクトホー
ル4Aが形成され、コンタクトホール4Aを介してポリ
シリコンよりなるビット線パターン5が、拡散領域1B
とコンタクトする。さらに、図13(A)の状態では、
層間絶縁膜4上に、別のBPSGよりなる層間絶縁膜6
が、ビット線パターン5を埋めるように形成される。
【0005】次に、図13(B)の工程において、前記
層間絶縁膜4および6を貫通して、拡散領域1Aあるい
は1Cを露出するコンタクトホール6Aが形成され、さ
らに図13(C)の工程で、前記コンタクトホール6A
を埋めるように、ポリシリコンあるいはアモルファスシ
リコン層7が層間絶縁膜6上に堆積される。図13
(C)の工程では、層7上にさらにレジストパターン8
が形成され、図14(D)の工程で、レジストパターン
8をマスクに層7をパターニングすることにより、キャ
パシタ電極パターン7Aが、層間絶縁膜6上に形成され
る。
層間絶縁膜4および6を貫通して、拡散領域1Aあるい
は1Cを露出するコンタクトホール6Aが形成され、さ
らに図13(C)の工程で、前記コンタクトホール6A
を埋めるように、ポリシリコンあるいはアモルファスシ
リコン層7が層間絶縁膜6上に堆積される。図13
(C)の工程では、層7上にさらにレジストパターン8
が形成され、図14(D)の工程で、レジストパターン
8をマスクに層7をパターニングすることにより、キャ
パシタ電極パターン7Aが、層間絶縁膜6上に形成され
る。
【0006】次に、図14(E)の工程で、前記キャパ
シタ電極パターン7A上に誘電体膜9が形成され、さら
にその上に、ポリシリコン膜10が堆積される。
シタ電極パターン7A上に誘電体膜9が形成され、さら
にその上に、ポリシリコン膜10が堆積される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図15は、図14
(E)のキャパシタ電極パターン7Aの層間絶縁膜6上
における配列を示す平面図である。図15を参照する
に、電極パターン7Aは、正規の矩形形状でなく、角が
丸まった形状を有するのがわかる。これは、微細化によ
りDRAMの集積密度を増大させると同時にメモリセル
キャパシタに十分なキャパシタンスを確保しようとする
と、電極パターン7A相互の間隔が必然的に非常に接近
してしまうため、図13Cの工程で、レジストパパター
ン8を形成する際に、高解像度リソグラフィの解像限界
近辺で露光を行わざるをえないためである。換言する
と、従来は、露光の際の解像限界により、電極パターン
7A相互の間隔が制限されてしまい、DRAMを微細化
した場合、電極パターン7Aの寸法、従って面積を十分
に確保することが困難であった。
(E)のキャパシタ電極パターン7Aの層間絶縁膜6上
における配列を示す平面図である。図15を参照する
に、電極パターン7Aは、正規の矩形形状でなく、角が
丸まった形状を有するのがわかる。これは、微細化によ
りDRAMの集積密度を増大させると同時にメモリセル
キャパシタに十分なキャパシタンスを確保しようとする
と、電極パターン7A相互の間隔が必然的に非常に接近
してしまうため、図13Cの工程で、レジストパパター
ン8を形成する際に、高解像度リソグラフィの解像限界
近辺で露光を行わざるをえないためである。換言する
と、従来は、露光の際の解像限界により、電極パターン
7A相互の間隔が制限されてしまい、DRAMを微細化
した場合、電極パターン7Aの寸法、従って面積を十分
に確保することが困難であった。
【0008】また、図13(A)〜図14(E)に示し
た従来の方法では、レジストパターン8を使うため工程
数が多く、製造費用が増大すると同時に半導体装置の製
造スループットが低下する問題を有していた。そこで、
本発明は上記の課題を解決した半導体装置およびその製
造方法を提供することを概括的課題とする。
た従来の方法では、レジストパターン8を使うため工程
数が多く、製造費用が増大すると同時に半導体装置の製
造スループットが低下する問題を有していた。そこで、
本発明は上記の課題を解決した半導体装置およびその製
造方法を提供することを概括的課題とする。
【0009】本発明のより具体的な課題は、微細化して
もメモリセルキャパシタに十分なキャパシタンスを確保
できる半導体装置の構造およびその製造方法を提供する
ことにある。本発明の更なる課題は、微細化してもメモ
リセルキャパシタに十分なキャパシタンスを確保できる
半導体装置の製造において、メモリセルキャパシタをマ
スク工程なしに形成できる製造方法を提供することにあ
る。
もメモリセルキャパシタに十分なキャパシタンスを確保
できる半導体装置の構造およびその製造方法を提供する
ことにある。本発明の更なる課題は、微細化してもメモ
リセルキャパシタに十分なキャパシタンスを確保できる
半導体装置の製造において、メモリセルキャパシタをマ
スク工程なしに形成できる製造方法を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題
を、請求項1に記載したように、キャパシタを有する半
導体装置の製造方法において、 (A) 基板上に絶縁膜を形成する工程と; (B) 前記絶縁膜から上方に突出するように導電性ピ
ラーを形成する工程と; (C) 前記絶縁膜上に、前記導電性ピラーを覆うよう
に、第1の導電性膜を堆積する工程と: (D) 前記第1の導電性膜に、前記基板の主面に対し
て実質的に垂直に作用する異方性エッチングを適用し、
キャパシタ電極を形成する工程と; (E) 前記キャパシタ電極上に誘電体膜を堆積する工
程と; (F) 前記誘電体膜上に、第2の導電性膜を堆積し、
キャパシタを形成する工程とよりなることを特徴とする
半導体装置の製造方法により、または請求項2に記載し
たように、前記導電性ピラーは、前記絶縁膜を貫通し、
前記基板上に形成された拡散領域に電気的にコンタクト
することを特徴とする請求項1記載の方法により、また
は請求項3に記載したように、前記工程(D)におい
て、異方性エッチングは、前記キャパシタ電極が、隣接
するキャパシタ電極から空間的に分離するまで継続され
ることを特徴とする請求項1または2記載の方法によ
り、または請求項4に記載したように、前記工程(A)
と工程(B)との間に、さらに前記絶縁膜の表面を、前
記絶縁膜に対して作用するエッチングに対してストッパ
となるエッチングストッパ層で覆う工程を設け、前記工
程(D)における異方性エッチングは、前記エッチング
ストッパ層が露出するまで実行されることを特徴とする
請求項1〜3のうち、いずれか一項記載の方法により、
または請求項5に記載したように、さらに、前記電極パ
ターン上に半球状ポリシリコン粒を形成する工程を含
み、前記工程(E)は、前記誘電体膜が、かかる半球状
ポリシリコン粒を覆うように実行されることを特徴とす
る請求項1〜4のうち、いずれか一項記載の方法によ
り、または請求項6に記載したように、キャパシタを有
する半導体装置の製造方法において、基板上に層間絶縁
膜を形成する工程と;前記層間絶縁膜上に、第1の導電
性膜を形成する工程と;前記第1の導電性膜の表面から
上方に突出するように、前記導電性膜および前記層間絶
縁膜を貫通して導電性ピラーを形成する工程と;前記導
電性ピラー上に、第1の絶縁膜を、前記導電性ピラーの
形状に沿って堆積する工程と;前記第1の絶縁膜に、前
記基板主面に対して実質的に垂直に作用する第1の異方
性エッチングを、前記ピラーの頂面および前記第1の導
電性膜が露出するまで適用し、前記第1の絶縁膜によ
り、第1の絶縁スリーブを形成する工程と;前記第1の
異方性エッチング工程の後、前記第1の導電性膜上に、
前記第1の絶縁スリーブおよび前記ピラーの頂面を覆う
ように、第2の導電性膜を堆積する工程と;前記第2の
導電性膜に、前記基板主面に対して実質的に垂直に作用
する第2の異方性エッチングを、前記層間絶縁膜の表面
が露出するまで適用し、前記第1の絶縁スリーブの外側
に第1の導電性スリーブを形成する工程と;前記第1の
絶縁スリーブを選択エッチングにより除去し、前記ピラ
ーおよび前記第1の導電性スリーブを、前記第1の導電
性スリーブが前記ピラーを離間して囲むように残す工程
と;前記ピラーの表面および前記第1の導電性スリーブ
の表面上に誘電体膜を堆積する工程と;前記誘電体膜上
に、対向電極膜を構成する第3の導電性膜を堆積する工
程とよりなることを特徴とする半導体装置の製造方法に
より、または請求項7に記載したように、前記ピラーは
中空スリーブよりなり、前記誘電体膜を堆積する工程
は、前記誘電体膜が、前記中空スリーブの内壁面をも覆
うように実行されることを特徴とする請求項6記載の方
法により、または請求項8に記載したように、前記第2
の異方性エッチング工程の後、前記選択エッチング工程
よりも先に、前記層間絶縁膜上に第4の導電性膜と第2
の絶縁膜とを、前記ピラーおよび前記ピラーを囲む前記
第1の導電性スリーブおよび前記第1の絶縁スリーブを
含むように、順次堆積する工程と、前記第2の絶縁膜に
対して、前記基板主面に対して実質的に垂直に作用する
第3異方性エッチングを、前記第4の導電性膜が露出す
るまで適用し、前記第2の絶縁膜により第2の絶縁スリ
ーブを形成する工程と、前記第4の導電性膜上に、前記
第2の絶縁スリーブと前記第4の導電性膜と前記ピラー
とを含むように、第5の導電性膜を堆積する工程と、前
記第5および第4の導電性膜に対して、前記基板主面に
対して略垂直に作用する異方性エッチング工程を、前記
層間絶縁膜表面が露出するまで順次連続して実行し、前
記第4の導電性膜により、前記前記第1の導電性スリー
ブに密着した第2の導電性スリーブを形成し、前記第2
の絶縁膜により、前記第2の導電性スリーブを囲む第2
の絶縁スリーブを形成し、前記第5の導電性膜により、
前記第2の絶縁スリーブを囲む第3の導電性スリーブを
形成する工程とを含み、前記選択エッチング工程では、
前記第2の絶縁スリーブが、前記第1の絶縁スリーブと
実質的に同時に除去されることを特徴とする請求項6ま
たは7記載の方法により、または請求項9に記載したよ
うに、拡散領域を形成された基板と、前記基板上に形成
された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に形成され、前
記拡散領域を露出するコンタクトホールと、前記コンタ
クトホールを介して前記拡散領域とコンタクトするキャ
パシタとよりなる半導体装置において、前記キャパシタ
は、前記コンタクトホール中を延在し、一端が前記拡散
領域にコンタクトし、他端が前記層間絶縁膜から突出す
る突出部を形成する導電性ピラーと、前記導電性ピラー
の突出部に電気的にコンタクトする蓄積電極と、前記蓄
積電極上に形成されたキャパシタ誘電体膜と、前記キャ
パシタ誘電体膜上に形成された対向電極とよりなること
を特徴とする半導体装置により、または請求項10に記
載したように、前記層間絶縁膜表面には、前記層間絶縁
膜を構成する材料に対するエッチングを実質的に阻止で
きるエッチングストッパ層が形成されていることを特徴
とする請求項9記載の半導体装置により、または請求項
11に記載したように、前記蓄積電極の表面は不規則な
形状を有することを特徴とする請求項9または10記載
の半導体装置により、または請求項12に記載したよう
に、前記導電性ピラーは、内壁面で画成された中空スリ
ーブよりなり、前記キャパシタ誘電体膜は、前記導電性
ピラーの内壁面を覆うことを特徴とする請求項9〜11
のうち、いずれか一項記載の半導体装置により、または
請求項13に記載したように、前記蓄積電極は、前記ピ
ラーの突出部に、密接にコンタクトすることを特徴とす
る請求項9記載の半導体装置により、または請求項14
に記載したように、前記蓄積電極は、前記導電性ピラー
自体および前記導電性ピラーを囲む一または複数の導電
性スリーブよりなり、前記キャパシタ誘電体膜は、前記
導電性ピラー突出部および前記一または複数の導電性ス
リーブ表面を覆うことを特徴とする請求項9記載の半導
体装置により、または請求項15に記載したように、前
記導電性ピラーおよび前記一または複数の導電性スリー
ブは、前記層間絶縁膜表面に形成された導電膜を介して
相互に電気的に接続されることを特徴とする請求項14
記載の半導体装置により、または請求項16に記載した
ように、半導体基板と、前記半導体基板表面上に、チャ
ネル領域に対応してゲート酸化膜を隔てて形成されたワ
ード線電極と、前記半導体基板中に、前記チャネル領域
の一端に対応して形成された第1の拡散領域と、前記半
導体基板中に、前記チャネル領域の他端に対応して形成
された第2の拡散領域と、前記半導体基板上に形成さ
れ、前記ゲート電極および前記第1および第2の拡散領
域を覆う層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に形成され、
前記第1の拡散領域を露出する第1のコンタクトホール
と、前記層間絶縁膜中に形成され、前記第2の拡散領域
を露出する第2のコンタクトホールと、前記第1のコン
タクトホールを介して前記第1の拡散領域とコンタクト
するメモリセルキャパシタと、前記第2のコンタクトホ
ールを介して前記第2の拡散領域とコンタクトするビッ
ト線電極とよりなる半導体装置において、前記メモリセ
ルキャパシタは、前記第1のコンタクトホール中を延在
し、一端が前記第1の拡散領域とコンタクトし、他端が
前記層間絶縁膜上に突出する突出部を形成する導電性ピ
ラーと、前記層間絶縁膜上に形成され、前記ピラーの突
出部に密接にコンタクトする蓄積電極と、前記蓄積電極
を覆うように形成されたキャパシタ誘電体膜と、前記キ
ャパシタ誘電体膜上に形成された対向電極とよりなるこ
とを特徴とする半導体装置により解決する。
を、請求項1に記載したように、キャパシタを有する半
導体装置の製造方法において、 (A) 基板上に絶縁膜を形成する工程と; (B) 前記絶縁膜から上方に突出するように導電性ピ
ラーを形成する工程と; (C) 前記絶縁膜上に、前記導電性ピラーを覆うよう
に、第1の導電性膜を堆積する工程と: (D) 前記第1の導電性膜に、前記基板の主面に対し
て実質的に垂直に作用する異方性エッチングを適用し、
キャパシタ電極を形成する工程と; (E) 前記キャパシタ電極上に誘電体膜を堆積する工
程と; (F) 前記誘電体膜上に、第2の導電性膜を堆積し、
キャパシタを形成する工程とよりなることを特徴とする
半導体装置の製造方法により、または請求項2に記載し
たように、前記導電性ピラーは、前記絶縁膜を貫通し、
前記基板上に形成された拡散領域に電気的にコンタクト
することを特徴とする請求項1記載の方法により、また
は請求項3に記載したように、前記工程(D)におい
て、異方性エッチングは、前記キャパシタ電極が、隣接
するキャパシタ電極から空間的に分離するまで継続され
ることを特徴とする請求項1または2記載の方法によ
り、または請求項4に記載したように、前記工程(A)
と工程(B)との間に、さらに前記絶縁膜の表面を、前
記絶縁膜に対して作用するエッチングに対してストッパ
となるエッチングストッパ層で覆う工程を設け、前記工
程(D)における異方性エッチングは、前記エッチング
ストッパ層が露出するまで実行されることを特徴とする
請求項1〜3のうち、いずれか一項記載の方法により、
または請求項5に記載したように、さらに、前記電極パ
ターン上に半球状ポリシリコン粒を形成する工程を含
み、前記工程(E)は、前記誘電体膜が、かかる半球状
ポリシリコン粒を覆うように実行されることを特徴とす
る請求項1〜4のうち、いずれか一項記載の方法によ
り、または請求項6に記載したように、キャパシタを有
する半導体装置の製造方法において、基板上に層間絶縁
膜を形成する工程と;前記層間絶縁膜上に、第1の導電
性膜を形成する工程と;前記第1の導電性膜の表面から
上方に突出するように、前記導電性膜および前記層間絶
縁膜を貫通して導電性ピラーを形成する工程と;前記導
電性ピラー上に、第1の絶縁膜を、前記導電性ピラーの
形状に沿って堆積する工程と;前記第1の絶縁膜に、前
記基板主面に対して実質的に垂直に作用する第1の異方
性エッチングを、前記ピラーの頂面および前記第1の導
電性膜が露出するまで適用し、前記第1の絶縁膜によ
り、第1の絶縁スリーブを形成する工程と;前記第1の
異方性エッチング工程の後、前記第1の導電性膜上に、
前記第1の絶縁スリーブおよび前記ピラーの頂面を覆う
ように、第2の導電性膜を堆積する工程と;前記第2の
導電性膜に、前記基板主面に対して実質的に垂直に作用
する第2の異方性エッチングを、前記層間絶縁膜の表面
が露出するまで適用し、前記第1の絶縁スリーブの外側
に第1の導電性スリーブを形成する工程と;前記第1の
絶縁スリーブを選択エッチングにより除去し、前記ピラ
ーおよび前記第1の導電性スリーブを、前記第1の導電
性スリーブが前記ピラーを離間して囲むように残す工程
と;前記ピラーの表面および前記第1の導電性スリーブ
の表面上に誘電体膜を堆積する工程と;前記誘電体膜上
に、対向電極膜を構成する第3の導電性膜を堆積する工
程とよりなることを特徴とする半導体装置の製造方法に
より、または請求項7に記載したように、前記ピラーは
中空スリーブよりなり、前記誘電体膜を堆積する工程
は、前記誘電体膜が、前記中空スリーブの内壁面をも覆
うように実行されることを特徴とする請求項6記載の方
法により、または請求項8に記載したように、前記第2
の異方性エッチング工程の後、前記選択エッチング工程
よりも先に、前記層間絶縁膜上に第4の導電性膜と第2
の絶縁膜とを、前記ピラーおよび前記ピラーを囲む前記
第1の導電性スリーブおよび前記第1の絶縁スリーブを
含むように、順次堆積する工程と、前記第2の絶縁膜に
対して、前記基板主面に対して実質的に垂直に作用する
第3異方性エッチングを、前記第4の導電性膜が露出す
るまで適用し、前記第2の絶縁膜により第2の絶縁スリ
ーブを形成する工程と、前記第4の導電性膜上に、前記
第2の絶縁スリーブと前記第4の導電性膜と前記ピラー
とを含むように、第5の導電性膜を堆積する工程と、前
記第5および第4の導電性膜に対して、前記基板主面に
対して略垂直に作用する異方性エッチング工程を、前記
層間絶縁膜表面が露出するまで順次連続して実行し、前
記第4の導電性膜により、前記前記第1の導電性スリー
ブに密着した第2の導電性スリーブを形成し、前記第2
の絶縁膜により、前記第2の導電性スリーブを囲む第2
の絶縁スリーブを形成し、前記第5の導電性膜により、
前記第2の絶縁スリーブを囲む第3の導電性スリーブを
形成する工程とを含み、前記選択エッチング工程では、
前記第2の絶縁スリーブが、前記第1の絶縁スリーブと
実質的に同時に除去されることを特徴とする請求項6ま
たは7記載の方法により、または請求項9に記載したよ
うに、拡散領域を形成された基板と、前記基板上に形成
された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に形成され、前
記拡散領域を露出するコンタクトホールと、前記コンタ
クトホールを介して前記拡散領域とコンタクトするキャ
パシタとよりなる半導体装置において、前記キャパシタ
は、前記コンタクトホール中を延在し、一端が前記拡散
領域にコンタクトし、他端が前記層間絶縁膜から突出す
る突出部を形成する導電性ピラーと、前記導電性ピラー
の突出部に電気的にコンタクトする蓄積電極と、前記蓄
積電極上に形成されたキャパシタ誘電体膜と、前記キャ
パシタ誘電体膜上に形成された対向電極とよりなること
を特徴とする半導体装置により、または請求項10に記
載したように、前記層間絶縁膜表面には、前記層間絶縁
膜を構成する材料に対するエッチングを実質的に阻止で
きるエッチングストッパ層が形成されていることを特徴
とする請求項9記載の半導体装置により、または請求項
11に記載したように、前記蓄積電極の表面は不規則な
形状を有することを特徴とする請求項9または10記載
の半導体装置により、または請求項12に記載したよう
に、前記導電性ピラーは、内壁面で画成された中空スリ
ーブよりなり、前記キャパシタ誘電体膜は、前記導電性
ピラーの内壁面を覆うことを特徴とする請求項9〜11
のうち、いずれか一項記載の半導体装置により、または
請求項13に記載したように、前記蓄積電極は、前記ピ
ラーの突出部に、密接にコンタクトすることを特徴とす
る請求項9記載の半導体装置により、または請求項14
に記載したように、前記蓄積電極は、前記導電性ピラー
自体および前記導電性ピラーを囲む一または複数の導電
性スリーブよりなり、前記キャパシタ誘電体膜は、前記
導電性ピラー突出部および前記一または複数の導電性ス
リーブ表面を覆うことを特徴とする請求項9記載の半導
体装置により、または請求項15に記載したように、前
記導電性ピラーおよび前記一または複数の導電性スリー
ブは、前記層間絶縁膜表面に形成された導電膜を介して
相互に電気的に接続されることを特徴とする請求項14
記載の半導体装置により、または請求項16に記載した
ように、半導体基板と、前記半導体基板表面上に、チャ
ネル領域に対応してゲート酸化膜を隔てて形成されたワ
ード線電極と、前記半導体基板中に、前記チャネル領域
の一端に対応して形成された第1の拡散領域と、前記半
導体基板中に、前記チャネル領域の他端に対応して形成
された第2の拡散領域と、前記半導体基板上に形成さ
れ、前記ゲート電極および前記第1および第2の拡散領
域を覆う層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に形成され、
前記第1の拡散領域を露出する第1のコンタクトホール
と、前記層間絶縁膜中に形成され、前記第2の拡散領域
を露出する第2のコンタクトホールと、前記第1のコン
タクトホールを介して前記第1の拡散領域とコンタクト
するメモリセルキャパシタと、前記第2のコンタクトホ
ールを介して前記第2の拡散領域とコンタクトするビッ
ト線電極とよりなる半導体装置において、前記メモリセ
ルキャパシタは、前記第1のコンタクトホール中を延在
し、一端が前記第1の拡散領域とコンタクトし、他端が
前記層間絶縁膜上に突出する突出部を形成する導電性ピ
ラーと、前記層間絶縁膜上に形成され、前記ピラーの突
出部に密接にコンタクトする蓄積電極と、前記蓄積電極
を覆うように形成されたキャパシタ誘電体膜と、前記キ
ャパシタ誘電体膜上に形成された対向電極とよりなるこ
とを特徴とする半導体装置により解決する。
【0011】以下、本発明の原理を、図1(A)〜
(C)を参照しながら説明する。本発明では、まず図1
(A)の工程において、拡散領域11A,11Bを形成
された半導体基板11上に層間絶縁膜12を堆積し、さ
らに層間絶縁膜12の表面をエッチングストッパ層12
Cにより覆った後、その上に図示しない絶縁膜をさらに
堆積し、前記図示しない絶縁膜および層間絶縁膜12を
貫通して、前記拡散領域11A,11Bをそれぞれ露出
するコンタクトホール12A,12Bを形成する。さら
に、前記コンタクトホール12Aおよび12Bをポリシ
リコン等の導体で充填した後、前記エッチングストッパ
層12C上の絶縁膜を除去することにより、前記層間絶
縁膜12から上方に突出する導電性ピラー12A,12
Bを形成する。さらに、前記導電性ピラー12A,12
Bを覆うように、ポリシリコンあるいはアモルファスシ
リコンよりなる導電性膜13を堆積する。
(C)を参照しながら説明する。本発明では、まず図1
(A)の工程において、拡散領域11A,11Bを形成
された半導体基板11上に層間絶縁膜12を堆積し、さ
らに層間絶縁膜12の表面をエッチングストッパ層12
Cにより覆った後、その上に図示しない絶縁膜をさらに
堆積し、前記図示しない絶縁膜および層間絶縁膜12を
貫通して、前記拡散領域11A,11Bをそれぞれ露出
するコンタクトホール12A,12Bを形成する。さら
に、前記コンタクトホール12Aおよび12Bをポリシ
リコン等の導体で充填した後、前記エッチングストッパ
層12C上の絶縁膜を除去することにより、前記層間絶
縁膜12から上方に突出する導電性ピラー12A,12
Bを形成する。さらに、前記導電性ピラー12A,12
Bを覆うように、ポリシリコンあるいはアモルファスシ
リコンよりなる導電性膜13を堆積する。
【0012】次に、図1(B)の工程において、前記導
電性膜13に対して、前記基板11の主面に実質的に垂
直に作用する異方性エッチングを、前記エッチングスト
ッパ層12Cが露出するまで実行し、前記導電性膜13
を電極パターン13Aおよび13Bに分割する。さら
に、図1(C)の工程において、図1(B)の構造上に
誘電体膜14および導電性膜15を順次堆積することに
より、相互に隣接したキャパシタC1 およびC2 を、コ
ンタクトホール12A,12Bを形成するマスク工程以
外には、何らマスク工程を行うことなく形成することが
できる。パターン13A,13Bは、このようにマスク
工程を行うことなく形成されるため、マスク工程に伴う
アラインメントエラーあるいは露光解像限界の問題を生
じることなく、パターン13A,13B間の間隔Dを、
図13(C)における間隔Dよりも実質的に減少させる
ことができる。
電性膜13に対して、前記基板11の主面に実質的に垂
直に作用する異方性エッチングを、前記エッチングスト
ッパ層12Cが露出するまで実行し、前記導電性膜13
を電極パターン13Aおよび13Bに分割する。さら
に、図1(C)の工程において、図1(B)の構造上に
誘電体膜14および導電性膜15を順次堆積することに
より、相互に隣接したキャパシタC1 およびC2 を、コ
ンタクトホール12A,12Bを形成するマスク工程以
外には、何らマスク工程を行うことなく形成することが
できる。パターン13A,13Bは、このようにマスク
工程を行うことなく形成されるため、マスク工程に伴う
アラインメントエラーあるいは露光解像限界の問題を生
じることなく、パターン13A,13B間の間隔Dを、
図13(C)における間隔Dよりも実質的に減少させる
ことができる。
【0013】
[第1実施例]図2(A)〜(D)および図3(E)〜
(G)は、本発明の第1実施例によるDRAMメモリセ
ルの製造工程を示す。図2(A)を参照するに、p型S
i基板21上の活性領域にはフィールド酸化膜22Aを
含む酸化膜22が形成され、フィールド酸化膜22Aは
活性領域を画成する。活性領域中には、通常のメモリセ
ルと同様に、n+ 型拡散領域21A,21B,21Cが
形成され、さらに前記酸化膜22上にはポリシリコンよ
りなるゲートパターン23が延在する。通常の通り、ゲ
ートパターン23はメモリセルへのワード線パターンを
構成する。
(G)は、本発明の第1実施例によるDRAMメモリセ
ルの製造工程を示す。図2(A)を参照するに、p型S
i基板21上の活性領域にはフィールド酸化膜22Aを
含む酸化膜22が形成され、フィールド酸化膜22Aは
活性領域を画成する。活性領域中には、通常のメモリセ
ルと同様に、n+ 型拡散領域21A,21B,21Cが
形成され、さらに前記酸化膜22上にはポリシリコンよ
りなるゲートパターン23が延在する。通常の通り、ゲ
ートパターン23はメモリセルへのワード線パターンを
構成する。
【0014】ゲートパターン23は酸化膜23Aで覆わ
れ、その上をBPSGよりなる層間絶縁膜24が覆う。
層間絶縁膜24中には、拡散領域21Bを露出するコン
タクトホール24Aが、RF周波数を380kHzとし
た平行平板エッチャー中でCHF3 とCF4 とArの混
合ガスを使ってドライエッチングを行うことにより形成
され、コンタクトホール24Aを介してポリシリコンよ
りなるビット線パターン25が、拡散領域21Bとコン
タクトする。さらに、図2(A)の状態では、層間絶縁
膜24上に、別のBPSGよりなる層間絶縁膜26が、
ビット線パターン25を埋めるように形成され、さらに
層間絶縁膜26上に、膜26のエッチングストッパとし
て作用するエッチングストッパ層27および別の絶縁膜
28が順次堆積される。典型的には、層間絶縁膜24お
よび絶縁膜28はBPSGあるいは高密度プラズマCV
D法により堆積したSiO2 膜より形成され、一方エッ
チングストッパ層27はSiN膜より形成され,典型的
には20nmの厚さに形成される。
れ、その上をBPSGよりなる層間絶縁膜24が覆う。
層間絶縁膜24中には、拡散領域21Bを露出するコン
タクトホール24Aが、RF周波数を380kHzとし
た平行平板エッチャー中でCHF3 とCF4 とArの混
合ガスを使ってドライエッチングを行うことにより形成
され、コンタクトホール24Aを介してポリシリコンよ
りなるビット線パターン25が、拡散領域21Bとコン
タクトする。さらに、図2(A)の状態では、層間絶縁
膜24上に、別のBPSGよりなる層間絶縁膜26が、
ビット線パターン25を埋めるように形成され、さらに
層間絶縁膜26上に、膜26のエッチングストッパとし
て作用するエッチングストッパ層27および別の絶縁膜
28が順次堆積される。典型的には、層間絶縁膜24お
よび絶縁膜28はBPSGあるいは高密度プラズマCV
D法により堆積したSiO2 膜より形成され、一方エッ
チングストッパ層27はSiN膜より形成され,典型的
には20nmの厚さに形成される。
【0015】次に、図2(B)の工程で、レジストを使
った高解像度フォトリソグラフィにより、前記膜24〜
28を貫通して、拡散領域21Aおよび21Cを露出す
るように、コンタクトホール26A,26Bがそれぞれ
形成される。さらに、図2(C)の工程において、前記
コンタクトホール26Aおよび26Bはそれぞれ導電性
ポリシリコンで埋められ、絶縁膜28上に残ったポリシ
リコン膜を選択的に除去することにより、前記コンタク
トホール26A,26Bを埋める導体プラグ27A,2
7Bが得られる。
った高解像度フォトリソグラフィにより、前記膜24〜
28を貫通して、拡散領域21Aおよび21Cを露出す
るように、コンタクトホール26A,26Bがそれぞれ
形成される。さらに、図2(C)の工程において、前記
コンタクトホール26Aおよび26Bはそれぞれ導電性
ポリシリコンで埋められ、絶縁膜28上に残ったポリシ
リコン膜を選択的に除去することにより、前記コンタク
トホール26A,26Bを埋める導体プラグ27A,2
7Bが得られる。
【0016】さらに図2(D)の工程で、図2(C)の
構造をHFあるいは緩衝HF水溶液中でウェットエッチ
ングすることにより、前記絶縁膜28が、前記エッチン
グストッパ層27に対して選択的に除去され、その結果
前記導体プラグ27A,27Bは、前記エッチングスト
ッパ層27から上方に突出する。次に、図3(E)の工
程で、図2(D)の構造上に、導電性アモルファスある
いはポリシリコン膜29を一様に堆積し、さらにこうし
て得られた図3(E)のポリシリコン膜29に対して、
基板21の主面に略垂直な方向に作用する異方性エッチ
ングを、例えばECRエッチング装置を使い、Cl2 と
O2 の混合ガス中で実行する。その際、異方性エッチン
グは、エッチングストッパ層27が露出するまで実行さ
れ、その結果、図3(F)に示すように、導電性膜29
からキャパシタ電極パターン29Aおよび29Bが形成
される。
構造をHFあるいは緩衝HF水溶液中でウェットエッチ
ングすることにより、前記絶縁膜28が、前記エッチン
グストッパ層27に対して選択的に除去され、その結果
前記導体プラグ27A,27Bは、前記エッチングスト
ッパ層27から上方に突出する。次に、図3(E)の工
程で、図2(D)の構造上に、導電性アモルファスある
いはポリシリコン膜29を一様に堆積し、さらにこうし
て得られた図3(E)のポリシリコン膜29に対して、
基板21の主面に略垂直な方向に作用する異方性エッチ
ングを、例えばECRエッチング装置を使い、Cl2 と
O2 の混合ガス中で実行する。その際、異方性エッチン
グは、エッチングストッパ層27が露出するまで実行さ
れ、その結果、図3(F)に示すように、導電性膜29
からキャパシタ電極パターン29Aおよび29Bが形成
される。
【0017】この図3(F)の異方性エッチング工程に
おいては、垂直異方性が支配的ではあるが、横方向への
エッチングも行う、いわゆる準異方性エッチングを使う
ことも可能である。これは、以下に説明する他の実施例
においても同様である。さらに、本実施例では、図3
(F)のキャパシタ電極パターン29Aおよび29B上
に熱酸化膜を形成し、その上にSiN膜30を堆積す
る。さらにSiN膜30の表面を熱酸化した後、前記電
極パターン29A,29Bを覆うように、一様にポリシ
リコン膜31を対向電極として堆積する。かかる構造で
は、前記誘電体膜30は、このようにして形成された上
下の熱酸化膜と共にいわゆるONO構造を形成し、電極
パターン29A,29BはいずれもDRAMメモリセル
キャパシタの蓄積電極を構成する。
おいては、垂直異方性が支配的ではあるが、横方向への
エッチングも行う、いわゆる準異方性エッチングを使う
ことも可能である。これは、以下に説明する他の実施例
においても同様である。さらに、本実施例では、図3
(F)のキャパシタ電極パターン29Aおよび29B上
に熱酸化膜を形成し、その上にSiN膜30を堆積す
る。さらにSiN膜30の表面を熱酸化した後、前記電
極パターン29A,29Bを覆うように、一様にポリシ
リコン膜31を対向電極として堆積する。かかる構造で
は、前記誘電体膜30は、このようにして形成された上
下の熱酸化膜と共にいわゆるONO構造を形成し、電極
パターン29A,29BはいずれもDRAMメモリセル
キャパシタの蓄積電極を構成する。
【0018】かかる方法で形成された蓄積電極パターン
29A,29Bは、いずれもフォトリソグラフィあるい
はマスクプロセスを使わずに形成されるため、パターン
相互の間隔を、露光系の解像度に制約されることなく減
少させることができる。また、本実施例では、高解像度
が必要な露光はコンタクトホール26A,26Bを形成
する際のフォトリソグラフィ工程だけであり、蓄積電極
パターン29A,29Bの露光にはマスク工程は使われ
ないため、半導体装置の製造スループットが大きく向上
する。
29A,29Bは、いずれもフォトリソグラフィあるい
はマスクプロセスを使わずに形成されるため、パターン
相互の間隔を、露光系の解像度に制約されることなく減
少させることができる。また、本実施例では、高解像度
が必要な露光はコンタクトホール26A,26Bを形成
する際のフォトリソグラフィ工程だけであり、蓄積電極
パターン29A,29Bの露光にはマスク工程は使われ
ないため、半導体装置の製造スループットが大きく向上
する。
【0019】以上の説明では、導電性ピラー13A,1
3B、あるいは導電性膜13の堆積は、始めから導電性
不純物を添加されたアモルファスシリコンあるいはポリ
シリコンを使ってなされるものとしたが、本発明はかか
る特定の実施例に限定されるものではなく、例えば非ド
ープアモルファスシリコンあるいはポリシリコンを堆積
し、これに後から不純物を導入して導電性を付与するこ
とも可能である。これは、以下に説明する他の実施例に
ついても同様である。 [第2実施例]図4は、本発明の第2実施例によるDR
AMメモリセルの構成を示す。ただし、図4中、先に説
明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。
3B、あるいは導電性膜13の堆積は、始めから導電性
不純物を添加されたアモルファスシリコンあるいはポリ
シリコンを使ってなされるものとしたが、本発明はかか
る特定の実施例に限定されるものではなく、例えば非ド
ープアモルファスシリコンあるいはポリシリコンを堆積
し、これに後から不純物を導入して導電性を付与するこ
とも可能である。これは、以下に説明する他の実施例に
ついても同様である。 [第2実施例]図4は、本発明の第2実施例によるDR
AMメモリセルの構成を示す。ただし、図4中、先に説
明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。
【0020】図4を参照するに、本実施例では、蓄積電
極パターン29A,29Bの表面には略半球状のポリシ
リコングレイン(HSG; hemispherical grained pol
ysilicon)よりなる粗面構造290が形成され、前記キ
ャパシタ誘電体膜30は、かかる粗面構造290を覆う
ように形成される。粗面構造290を形成することによ
り、蓄積電極パターン29Aあるいは29Bの表面積が
増大し、その結果メモリセルキャパシタのキャパシタン
スが増大する。
極パターン29A,29Bの表面には略半球状のポリシ
リコングレイン(HSG; hemispherical grained pol
ysilicon)よりなる粗面構造290が形成され、前記キ
ャパシタ誘電体膜30は、かかる粗面構造290を覆う
ように形成される。粗面構造290を形成することによ
り、蓄積電極パターン29Aあるいは29Bの表面積が
増大し、その結果メモリセルキャパシタのキャパシタン
スが増大する。
【0021】かかる半球状ポリシリコングレインは、一
般に幾何学的に完全な半球状形状であるわけではなく、
歪んでいたり、マッシュルーム状に、基部がくびれてい
る等、不規則な形状をしているが、本発明では、これら
の不規則なポリシリコングレインも、半球状ポリシリコ
ングレインと称することにする。かかる粗面構造290
は、例えば前記蓄積電極パターンをアモルファスシリコ
ン状態で形成し、その上にポリシリコン膜を、例えばS
iH4 を原料とし約570°Cの温度で堆積することに
より形成される。ポリシリコン膜をアモルファスシリコ
ン膜上に堆積することにより、アモルファスシリコン表
面における不均一な核生成が生じ、その結果半球状のポ
リシリコングレインが、蓄積電極パターン29Aあるい
は29B上に不均一に成長する。かかる粗面構造の形成
については、例えば辰巳他、「半球状グレインポリシリ
コンの形成機構」応用物理第61巻第11号、1992
年に記載されている。 [第3実施例]次に、本発明の第3実施例によるDRA
Mメモリセルの製造方法について、図5(A)〜(C)
および図6(D)〜(F)を参照しながら説明する。た
だし、図5(A)〜(C)および図6(D)〜(F)
中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符
号を付し、説明を省略する。また、本実施例では、先に
説明した構造のうち、拡散領域21Cおよび導体プラグ
27Bを含む部分についてのみ説明を行う。
般に幾何学的に完全な半球状形状であるわけではなく、
歪んでいたり、マッシュルーム状に、基部がくびれてい
る等、不規則な形状をしているが、本発明では、これら
の不規則なポリシリコングレインも、半球状ポリシリコ
ングレインと称することにする。かかる粗面構造290
は、例えば前記蓄積電極パターンをアモルファスシリコ
ン状態で形成し、その上にポリシリコン膜を、例えばS
iH4 を原料とし約570°Cの温度で堆積することに
より形成される。ポリシリコン膜をアモルファスシリコ
ン膜上に堆積することにより、アモルファスシリコン表
面における不均一な核生成が生じ、その結果半球状のポ
リシリコングレインが、蓄積電極パターン29Aあるい
は29B上に不均一に成長する。かかる粗面構造の形成
については、例えば辰巳他、「半球状グレインポリシリ
コンの形成機構」応用物理第61巻第11号、1992
年に記載されている。 [第3実施例]次に、本発明の第3実施例によるDRA
Mメモリセルの製造方法について、図5(A)〜(C)
および図6(D)〜(F)を参照しながら説明する。た
だし、図5(A)〜(C)および図6(D)〜(F)
中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符
号を付し、説明を省略する。また、本実施例では、先に
説明した構造のうち、拡散領域21Cおよび導体プラグ
27Bを含む部分についてのみ説明を行う。
【0022】図5(A)を参照するに、本実施例におけ
る層間絶縁膜26は先に説明した絶縁膜24をも含み、
エッチングストッパ層27と絶縁膜28との間には、ポ
リシリコン導電性膜27Aが形成される。従って、本実
施例では、コンタクトホール26Bは層26,27,2
7Aおよび28を貫通して延在し、前記導体プラグ27
Bは、かかる層26,27,27Aおよび28を貫通す
るコンタクトホール26Bを埋める。
る層間絶縁膜26は先に説明した絶縁膜24をも含み、
エッチングストッパ層27と絶縁膜28との間には、ポ
リシリコン導電性膜27Aが形成される。従って、本実
施例では、コンタクトホール26Bは層26,27,2
7Aおよび28を貫通して延在し、前記導体プラグ27
Bは、かかる層26,27,27Aおよび28を貫通す
るコンタクトホール26Bを埋める。
【0023】次に、図5(B)の工程で、先の図2
(D)の工程と同様に、前記絶縁膜28が導電性膜27
Aに対する選択エッチングにより除去され、さらに前記
導電性膜27A上に、膜27Aから突出する前記導体プ
ラグ27Bを覆うように、SiO 2 膜32がCVD法に
より堆積される。次に、図5(C)の工程で、前記Si
O2 膜32に対して、前記基板21に実質的に垂直に作
用するドライエッチング工程を適用し、導電性膜27A
が露出するまでドライエッチング工程を実行することに
より、ピラー27Bの側壁面にのみ、前記SiO2 膜3
2を、スリーブ32Aの形で残す。
(D)の工程と同様に、前記絶縁膜28が導電性膜27
Aに対する選択エッチングにより除去され、さらに前記
導電性膜27A上に、膜27Aから突出する前記導体プ
ラグ27Bを覆うように、SiO 2 膜32がCVD法に
より堆積される。次に、図5(C)の工程で、前記Si
O2 膜32に対して、前記基板21に実質的に垂直に作
用するドライエッチング工程を適用し、導電性膜27A
が露出するまでドライエッチング工程を実行することに
より、ピラー27Bの側壁面にのみ、前記SiO2 膜3
2を、スリーブ32Aの形で残す。
【0024】さらに、図6(D)の工程で、前記図5
(C)の構造上に、ポリシリコンあるいはアモルファス
シリコンよりなる導電性膜33をCVD法により堆積
し、図6(E)の工程で、前記導電性膜33に対して、
前記基板21の主面に実質的に垂直に作用する異方性エ
ッチングを、前記エッチングストッパ層27が露出する
まで実行し、前記導電性膜33を、前記絶縁スリーブ3
2Aの外側にのみ、導電性スリーブ33Aの形で残す。
(C)の構造上に、ポリシリコンあるいはアモルファス
シリコンよりなる導電性膜33をCVD法により堆積
し、図6(E)の工程で、前記導電性膜33に対して、
前記基板21の主面に実質的に垂直に作用する異方性エ
ッチングを、前記エッチングストッパ層27が露出する
まで実行し、前記導電性膜33を、前記絶縁スリーブ3
2Aの外側にのみ、導電性スリーブ33Aの形で残す。
【0025】次に、図6(F)の工程で、前記図6
(E)の構造をHF水溶液中に浸漬し、絶縁スリーブ3
2Aを溶解・除去する。かかる絶縁スリーブ32Aの除
去の結果、導電性ピラー27Bと導電性スリーブ33A
との間には隙間が形成されるが、本実施例では、前記キ
ャパシタ誘電体膜30が、前記導電性ピラー27Bおよ
び導電性スリーブ30の露出面上に形成される。導電性
ピラー27Bと導電性スリーブ33Aとは、前記導電性
膜27Aの一部を構成していた導電性膜により、電気的
に接続される。
(E)の構造をHF水溶液中に浸漬し、絶縁スリーブ3
2Aを溶解・除去する。かかる絶縁スリーブ32Aの除
去の結果、導電性ピラー27Bと導電性スリーブ33A
との間には隙間が形成されるが、本実施例では、前記キ
ャパシタ誘電体膜30が、前記導電性ピラー27Bおよ
び導電性スリーブ30の露出面上に形成される。導電性
ピラー27Bと導電性スリーブ33Aとは、前記導電性
膜27Aの一部を構成していた導電性膜により、電気的
に接続される。
【0026】さらに、図6(F)の工程では、前記キャ
パシタ誘電体膜30上に、前記空隙を埋めるように、ポ
リシリコンあるいはアモルファスシリコンよりなる前記
導電性膜が、対向電極31として堆積される。同様な構
成のメモリセルキャパシタは、拡散領域21Aに対して
も形成される。本実施例では、メモリセルキャパシタの
表面積、従ってキャパシタンスを、マスク工程を使うこ
となく増大させることができる。 [第4実施例]図7は、本発明の第4実施例によるDR
AMメモリセルの一部を示す。ただし、図7は、先の実
施例と同様に、拡散領域21Cに接続されるメモリセル
キャパシタの構成のみを示す。また、先に説明した部分
に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。
パシタ誘電体膜30上に、前記空隙を埋めるように、ポ
リシリコンあるいはアモルファスシリコンよりなる前記
導電性膜が、対向電極31として堆積される。同様な構
成のメモリセルキャパシタは、拡散領域21Aに対して
も形成される。本実施例では、メモリセルキャパシタの
表面積、従ってキャパシタンスを、マスク工程を使うこ
となく増大させることができる。 [第4実施例]図7は、本発明の第4実施例によるDR
AMメモリセルの一部を示す。ただし、図7は、先の実
施例と同様に、拡散領域21Cに接続されるメモリセル
キャパシタの構成のみを示す。また、先に説明した部分
に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。
【0027】図7を参照するに、本実施例では、導電性
スリーブ33Aの外側に、スリーブ33Aから離間して
別の導電性スリーブ36Aが形成され、前記キャパシタ
誘電体膜30は前記導電性ピラー27Bおよび導電性ス
リーブ33Aの露出表面上のみならず、前記導電性スリ
ーブ36Aの露出表面上にも形成される。ただし、導電
性スリーブ36Aは、前記導電性スリーブ33Aおよび
導電性ピラー27Bに、前記エッチングストッパ層27
上のポリシリコンあるいはアモルファスシリコンよりな
る導電性膜により、電気的に接続されている。また、前
記対向電極31は、前記導電性スリーブ33Aと36A
との間の空隙をも埋めるように堆積される。
スリーブ33Aの外側に、スリーブ33Aから離間して
別の導電性スリーブ36Aが形成され、前記キャパシタ
誘電体膜30は前記導電性ピラー27Bおよび導電性ス
リーブ33Aの露出表面上のみならず、前記導電性スリ
ーブ36Aの露出表面上にも形成される。ただし、導電
性スリーブ36Aは、前記導電性スリーブ33Aおよび
導電性ピラー27Bに、前記エッチングストッパ層27
上のポリシリコンあるいはアモルファスシリコンよりな
る導電性膜により、電気的に接続されている。また、前
記対向電極31は、前記導電性スリーブ33Aと36A
との間の空隙をも埋めるように堆積される。
【0028】本実施例では、メモリセルキャパシタを構
成する導電性スリーブの数を増やすことができ、その結
果キャパシタ誘電体膜の面積、従ってキャパシタンスを
増大させることができる。次に、図7のキャパシタ構造
の製造方法を、図8(A),(B)および図9(C),
(D)を参照しながら説明する。ただし、図面中、先に
説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。
成する導電性スリーブの数を増やすことができ、その結
果キャパシタ誘電体膜の面積、従ってキャパシタンスを
増大させることができる。次に、図7のキャパシタ構造
の製造方法を、図8(A),(B)および図9(C),
(D)を参照しながら説明する。ただし、図面中、先に
説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。
【0029】図8(A)を参照するに、図6(E)の構
造上に、ポリシリコンあるいはアモルファスシリコンよ
りなる導電性膜34およびSiO2 よりなる絶縁膜35
が順次堆積され、さらに図8(B)の工程で、前記絶縁
膜35に対して、前記基板21の主面に実質的に垂直な
方向に作用する異方性エッチングを、前記導電性膜34
が露出するまで作用させる。かかる異方性エッチングの
結果、前記絶縁膜35から絶縁スリーブ35Aが、前記
導電性膜34を外側から囲むように形成される。
造上に、ポリシリコンあるいはアモルファスシリコンよ
りなる導電性膜34およびSiO2 よりなる絶縁膜35
が順次堆積され、さらに図8(B)の工程で、前記絶縁
膜35に対して、前記基板21の主面に実質的に垂直な
方向に作用する異方性エッチングを、前記導電性膜34
が露出するまで作用させる。かかる異方性エッチングの
結果、前記絶縁膜35から絶縁スリーブ35Aが、前記
導電性膜34を外側から囲むように形成される。
【0030】さらに、図9(C)の工程で、図8(B)
の構造上に、さらに別のポリシリコンあるいはアモルフ
ァスシリコンよりなる導電性膜36を堆積し、図9
(D)の工程で、前記導電性膜36およびその下の導電
性膜34に対して、前記基板21の主面に実質的に垂直
に作用する異方性エッチングを、前記エッチングストッ
パ層27が露出するまで実行することにより、図9
(D)の構造が得られる。図9(D)の構造中、前記導
電性膜34は、異方性エッチングの結果、絶縁スリーブ
35Aと導電性スリーブ33Aとにより挟持される導電
性スリーブ34Aを形成し、また導電性膜36は最外部
の導電性スリーブ36Aを形成する。
の構造上に、さらに別のポリシリコンあるいはアモルフ
ァスシリコンよりなる導電性膜36を堆積し、図9
(D)の工程で、前記導電性膜36およびその下の導電
性膜34に対して、前記基板21の主面に実質的に垂直
に作用する異方性エッチングを、前記エッチングストッ
パ層27が露出するまで実行することにより、図9
(D)の構造が得られる。図9(D)の構造中、前記導
電性膜34は、異方性エッチングの結果、絶縁スリーブ
35Aと導電性スリーブ33Aとにより挟持される導電
性スリーブ34Aを形成し、また導電性膜36は最外部
の導電性スリーブ36Aを形成する。
【0031】図9(D)の構造をさらにHF水溶液中に
浸漬し、絶縁スリーブ32A,35Aを選択エッチング
により除去し、こうして得られた構造上に前記誘電体膜
30を堆積し、さらに対向電極31を堆積することによ
り、図7の構造のキャパシタが得られる。 [第5実施例]図10は、本発明の第5実施例によるD
RAMメモリセルの一部を示す。ただし、図10は、先
の実施例と同様に、拡散領域21Cに接続されるメモリ
セルキャパシタの構成のみを示す。また、先に説明した
部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を
省略する。
浸漬し、絶縁スリーブ32A,35Aを選択エッチング
により除去し、こうして得られた構造上に前記誘電体膜
30を堆積し、さらに対向電極31を堆積することによ
り、図7の構造のキャパシタが得られる。 [第5実施例]図10は、本発明の第5実施例によるD
RAMメモリセルの一部を示す。ただし、図10は、先
の実施例と同様に、拡散領域21Cに接続されるメモリ
セルキャパシタの構成のみを示す。また、先に説明した
部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を
省略する。
【0032】図10を参照するに、本実施例によるメモ
リセルキャパシタは図7のメモリセルキャパシタの構成
と同様な構成を有するが、導電性ピラー27Bを中空ス
リーブとした点で異なっている。これに伴い、キャパシ
タ誘電体膜30は導電性ピラーの外側側壁面のみなら
ず、内側側壁面および底面をも覆うように形成される。
かかる構成では、キャパシタ誘電体膜30の面積が増大
するため、キャパシタンスが増大する好ましい特徴が得
られる。
リセルキャパシタは図7のメモリセルキャパシタの構成
と同様な構成を有するが、導電性ピラー27Bを中空ス
リーブとした点で異なっている。これに伴い、キャパシ
タ誘電体膜30は導電性ピラーの外側側壁面のみなら
ず、内側側壁面および底面をも覆うように形成される。
かかる構成では、キャパシタ誘電体膜30の面積が増大
するため、キャパシタンスが増大する好ましい特徴が得
られる。
【0033】図11(A)〜(C)および図12(D)
〜(F)は、図10の構造を形成する方法を示す。ただ
し、図面中、先に説明した部分には同一の参照符号を付
し、説明を省略する。図11(A)を参照するに、本実
施例では、層26〜28を貫通するコンタクトホール2
6B中に、図5(A)の工程における導電性ピラーのか
わりに導電性スリーブ27Bを、前記コンタクトホール
26の内壁面およびコンタクトホール26底部に露出し
た拡散領域21Cの表面を覆うように堆積し、さらに、
図11(B)の工程で、前記絶縁膜28をHF中におけ
る選択エッチングにより除去した後、前記SiO2 膜3
2を、前記導電性スリーブ27Bの内側空間を埋めるよ
うに堆積する。
〜(F)は、図10の構造を形成する方法を示す。ただ
し、図面中、先に説明した部分には同一の参照符号を付
し、説明を省略する。図11(A)を参照するに、本実
施例では、層26〜28を貫通するコンタクトホール2
6B中に、図5(A)の工程における導電性ピラーのか
わりに導電性スリーブ27Bを、前記コンタクトホール
26の内壁面およびコンタクトホール26底部に露出し
た拡散領域21Cの表面を覆うように堆積し、さらに、
図11(B)の工程で、前記絶縁膜28をHF中におけ
る選択エッチングにより除去した後、前記SiO2 膜3
2を、前記導電性スリーブ27Bの内側空間を埋めるよ
うに堆積する。
【0034】さらに、図11(C)の工程で、SiO2
膜に対して、基板21の主面に実質的に垂直な方向に作
用する異方性エッチングを、前記導電性膜27Aが露出
するまで実行し、図11(C)に示す、前記導電性スリ
ーブ27Bの内部がSiO2プラグ32Cで埋められ、
またその外側がSiO2 よりなる絶縁スリーブ32Aで
覆われた構造を得る。
膜に対して、基板21の主面に実質的に垂直な方向に作
用する異方性エッチングを、前記導電性膜27Aが露出
するまで実行し、図11(C)に示す、前記導電性スリ
ーブ27Bの内部がSiO2プラグ32Cで埋められ、
またその外側がSiO2 よりなる絶縁スリーブ32Aで
覆われた構造を得る。
【0035】次に、図12(D)の工程で、図11
(C)の構造上に、ポリシリコンあるいはアモルファス
シリコンよりなる導電性膜33を堆積し、さらに図12
(E)の工程で、導電性膜33に対して、基板21の主
面に実質的に垂直な方向に作用する異方性エッチング
を、前記エッチングストッパ層27が露出するまで実行
し、樹12(E)に示す、前記絶縁スリーブ32Aの外
側に導電性スリーブ33Aが形成された構造を得る。
(C)の構造上に、ポリシリコンあるいはアモルファス
シリコンよりなる導電性膜33を堆積し、さらに図12
(E)の工程で、導電性膜33に対して、基板21の主
面に実質的に垂直な方向に作用する異方性エッチング
を、前記エッチングストッパ層27が露出するまで実行
し、樹12(E)に示す、前記絶縁スリーブ32Aの外
側に導電性スリーブ33Aが形成された構造を得る。
【0036】図12(E)の構造をHF水溶液中に浸漬
し、SiO2 プラグ32Cおよび絶縁スリーブ32Aを
溶解・除去し、さらにキャパシタ誘電体膜30を堆積
し、その上にさらに対向電極31を堆積することによ
り、図12(F)に示す構造が得られる。また、図12
(E)の段階で、図8(A),(B),図9(C),
(D)に示した工程を実行することにより、導電性スリ
ーブ27Bを囲み、導電性スリーブ27Bと共に蓄積電
極を構成する導電性スリーブの数を任意に増やすことが
できる。
し、SiO2 プラグ32Cおよび絶縁スリーブ32Aを
溶解・除去し、さらにキャパシタ誘電体膜30を堆積
し、その上にさらに対向電極31を堆積することによ
り、図12(F)に示す構造が得られる。また、図12
(E)の段階で、図8(A),(B),図9(C),
(D)に示した工程を実行することにより、導電性スリ
ーブ27Bを囲み、導電性スリーブ27Bと共に蓄積電
極を構成する導電性スリーブの数を任意に増やすことが
できる。
【0037】本発明の第3実施例以降の実施例において
は、前記導電性膜27Aが絶縁膜28のエッチングスト
ッパとなるため、必ずしもSiNエッチングストッパ層
27は必要ではなく、省略してもよい。また、本発明で
は、層間絶縁膜24,26はBPSGとしたが、他の平
坦化絶縁膜高密度プラズマ中で堆積したSiO2 、ある
いはポリイミドを使うこともできる。
は、前記導電性膜27Aが絶縁膜28のエッチングスト
ッパとなるため、必ずしもSiNエッチングストッパ層
27は必要ではなく、省略してもよい。また、本発明で
は、層間絶縁膜24,26はBPSGとしたが、他の平
坦化絶縁膜高密度プラズマ中で堆積したSiO2 、ある
いはポリイミドを使うこともできる。
【0038】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載した要旨内において、様々
な変形・変更が可能である。
明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載した要旨内において、様々
な変形・変更が可能である。
【0039】
【発明の効果】請求項1〜4および9,10,13記載
の本発明によれば、キャパシタを有する半導体装置の製
造方法を、(A)基板上に絶縁膜を形成する工程と;
(B)前記絶縁膜から上方に突出するように導電性ピラ
ーを形成する工程と;(C)前記絶縁膜上に、前記導電
性ピラーを覆うように、第1の導電性膜を堆積する工程
と:(D)前記第1の導電性膜に、前記基板の主面に対
して実質的に垂直に作用する異方性エッチングを適用
し、キャパシタ電極を形成する工程と;(E)前記キャ
パシタ電極上に誘電体膜を堆積する工程と;(F)前記
誘電体膜上に、第2の導電性膜を堆積し、キャパシタを
形成する工程とにより実行することにより、多数のキャ
パシタを、マスクプロセスを使うことなく、またマスク
プロセスに伴う解像度の制約なく、自己整合的に、従っ
て最小限の相互間隔で形成することができる。これに伴
い、微細化によるキャパシタ面積、従ってキャパシタン
スの減少を最小限に抑止することができる。また、本発
明ではマスクプロセスを使わないため、半導体装置製造
の際のスループットが大きく向上する。
の本発明によれば、キャパシタを有する半導体装置の製
造方法を、(A)基板上に絶縁膜を形成する工程と;
(B)前記絶縁膜から上方に突出するように導電性ピラ
ーを形成する工程と;(C)前記絶縁膜上に、前記導電
性ピラーを覆うように、第1の導電性膜を堆積する工程
と:(D)前記第1の導電性膜に、前記基板の主面に対
して実質的に垂直に作用する異方性エッチングを適用
し、キャパシタ電極を形成する工程と;(E)前記キャ
パシタ電極上に誘電体膜を堆積する工程と;(F)前記
誘電体膜上に、第2の導電性膜を堆積し、キャパシタを
形成する工程とにより実行することにより、多数のキャ
パシタを、マスクプロセスを使うことなく、またマスク
プロセスに伴う解像度の制約なく、自己整合的に、従っ
て最小限の相互間隔で形成することができる。これに伴
い、微細化によるキャパシタ面積、従ってキャパシタン
スの減少を最小限に抑止することができる。また、本発
明ではマスクプロセスを使わないため、半導体装置製造
の際のスループットが大きく向上する。
【0040】請求項5および11記載の本発明の特徴に
よれば、さらに、前記電極パターン上に半球状ポリシリ
コン粒を形成する工程を行い、前記工程(E)を、前記
誘電体膜が、かかる半球状ポリシリコン粒を覆うように
実行することにより、形成されるキャパシタの表面積お
よびキャパシタンスを増大させることができる。
よれば、さらに、前記電極パターン上に半球状ポリシリ
コン粒を形成する工程を行い、前記工程(E)を、前記
誘電体膜が、かかる半球状ポリシリコン粒を覆うように
実行することにより、形成されるキャパシタの表面積お
よびキャパシタンスを増大させることができる。
【0041】請求項6および14〜15記載の本発明の
特徴によれば、キャパシタを有する半導体装置の製造方
法を、基板上に層間絶縁膜を形成する工程と;前記層間
絶縁膜上に、第1の導電性膜を形成する工程と;前記第
1の導電性膜の表面から上方に突出するように、前記導
電性膜および前記層間絶縁膜を貫通して導電性ピラーを
形成する工程と;前記導電性ピラー上に、第1の絶縁膜
を、前記導電性ピラーの形状に沿って堆積する工程と;
前記第1の絶縁膜に、前記基板主面に対して実質的に垂
直に作用する第1の異方性エッチングを、前記ピラーの
頂面および前記第1の導電性膜が露出するまで適用し、
前記第1の絶縁膜により、第1の絶縁スリーブを形成す
る工程と;前記第1の異方性エッチング工程の後、前記
第1の導電性膜上に、前記第1の絶縁スリーブおよび前
記ピラーの頂面を覆うように、第2の導電性膜を堆積す
る工程と;前記第2の導電性膜に、前記基板主面に対し
て実質的に垂直に作用する第2の異方性エッチングを、
前記層間絶縁膜の表面が露出するまで適用し、前記第1
の絶縁スリーブの外側に第1の導電性スリーブを形成す
る工程と;前記第1の絶縁スリーブを選択エッチングに
より除去し、前記ピラーおよび前記第1の導電性スリー
ブを、前記第1の導電性スリーブが前記ピラーを離間し
て囲むように残す工程と;前記ピラーの表面および前記
第1の導電性スリーブの表面上に誘電体膜を堆積する工
程と;前記誘電体膜上に、対向電極膜を構成する第3の
導電性膜を堆積する工程とより実行することにより、マ
スク工程を使うことなく、キャパシタを構成する蓄積電
極を、導電性ピラーと、前記導電性ピラーを囲む多数の
導電性スリーブより、自己整合的に構成でき、キャパシ
タ誘電体膜の表面積、従ってキャパシタのキャパシタン
スが大きく増大する。
特徴によれば、キャパシタを有する半導体装置の製造方
法を、基板上に層間絶縁膜を形成する工程と;前記層間
絶縁膜上に、第1の導電性膜を形成する工程と;前記第
1の導電性膜の表面から上方に突出するように、前記導
電性膜および前記層間絶縁膜を貫通して導電性ピラーを
形成する工程と;前記導電性ピラー上に、第1の絶縁膜
を、前記導電性ピラーの形状に沿って堆積する工程と;
前記第1の絶縁膜に、前記基板主面に対して実質的に垂
直に作用する第1の異方性エッチングを、前記ピラーの
頂面および前記第1の導電性膜が露出するまで適用し、
前記第1の絶縁膜により、第1の絶縁スリーブを形成す
る工程と;前記第1の異方性エッチング工程の後、前記
第1の導電性膜上に、前記第1の絶縁スリーブおよび前
記ピラーの頂面を覆うように、第2の導電性膜を堆積す
る工程と;前記第2の導電性膜に、前記基板主面に対し
て実質的に垂直に作用する第2の異方性エッチングを、
前記層間絶縁膜の表面が露出するまで適用し、前記第1
の絶縁スリーブの外側に第1の導電性スリーブを形成す
る工程と;前記第1の絶縁スリーブを選択エッチングに
より除去し、前記ピラーおよび前記第1の導電性スリー
ブを、前記第1の導電性スリーブが前記ピラーを離間し
て囲むように残す工程と;前記ピラーの表面および前記
第1の導電性スリーブの表面上に誘電体膜を堆積する工
程と;前記誘電体膜上に、対向電極膜を構成する第3の
導電性膜を堆積する工程とより実行することにより、マ
スク工程を使うことなく、キャパシタを構成する蓄積電
極を、導電性ピラーと、前記導電性ピラーを囲む多数の
導電性スリーブより、自己整合的に構成でき、キャパシ
タ誘電体膜の表面積、従ってキャパシタのキャパシタン
スが大きく増大する。
【0042】請求項7および12記載の本発明によれ
ば、前記ピラーを中空スリーブとすることにより、キャ
パシタのキャパシタンスをさらに増大させることができ
る。請求項8記載の本発明の特徴によれば、前記第2の
異方性エッチング工程の後、前記選択エッチング工程よ
りも先に、前記層間絶縁膜上に第4の導電性膜と第2の
絶縁膜とを、前記ピラーおよび前記ピラーを囲む前記第
1の導電性スリーブおよび前記第1の絶縁スリーブを含
むように、順次堆積し、前記第2の絶縁膜に対して、前
記基板主面に対して実質的に垂直に作用する第3異方性
エッチングを、前記第4の導電性膜が露出するまで適用
して、前記第2の絶縁膜により第2の絶縁スリーブを形
成し、前記第4の導電性膜上に、前記第2の絶縁スリー
ブと前記第4の導電性膜と前記ピラーとを含むように、
第5の導電性膜を堆積し、前記第5および第4の導電性
膜に対して、前記基板主面に対して略垂直に作用する異
方性エッチング工程を、前記層間絶縁膜表面が露出する
まで順次連続して実行して、前記第4の導電性膜によ
り、前記前記第1の導電性スリーブに密着した第2の導
電性スリーブを形成し、前記第2の絶縁膜により、前記
第2の導電性スリーブを囲む第2の絶縁スリーブを形成
し、さらに前記第5の導電性膜により、前記第2の絶縁
スリーブを囲む第3の導電性スリーブを形成し、また、
前記選択エッチング工程において、前記第2の絶縁スリ
ーブを、前記第1の絶縁スリーブと実質的に同時に除去
することにより、前記導電性ピラーを囲む導電性スリー
ブの数を、マスク工程を使うことなく、自己整合的に、
自在に増大させることが可能になる。
ば、前記ピラーを中空スリーブとすることにより、キャ
パシタのキャパシタンスをさらに増大させることができ
る。請求項8記載の本発明の特徴によれば、前記第2の
異方性エッチング工程の後、前記選択エッチング工程よ
りも先に、前記層間絶縁膜上に第4の導電性膜と第2の
絶縁膜とを、前記ピラーおよび前記ピラーを囲む前記第
1の導電性スリーブおよび前記第1の絶縁スリーブを含
むように、順次堆積し、前記第2の絶縁膜に対して、前
記基板主面に対して実質的に垂直に作用する第3異方性
エッチングを、前記第4の導電性膜が露出するまで適用
して、前記第2の絶縁膜により第2の絶縁スリーブを形
成し、前記第4の導電性膜上に、前記第2の絶縁スリー
ブと前記第4の導電性膜と前記ピラーとを含むように、
第5の導電性膜を堆積し、前記第5および第4の導電性
膜に対して、前記基板主面に対して略垂直に作用する異
方性エッチング工程を、前記層間絶縁膜表面が露出する
まで順次連続して実行して、前記第4の導電性膜によ
り、前記前記第1の導電性スリーブに密着した第2の導
電性スリーブを形成し、前記第2の絶縁膜により、前記
第2の導電性スリーブを囲む第2の絶縁スリーブを形成
し、さらに前記第5の導電性膜により、前記第2の絶縁
スリーブを囲む第3の導電性スリーブを形成し、また、
前記選択エッチング工程において、前記第2の絶縁スリ
ーブを、前記第1の絶縁スリーブと実質的に同時に除去
することにより、前記導電性ピラーを囲む導電性スリー
ブの数を、マスク工程を使うことなく、自己整合的に、
自在に増大させることが可能になる。
【0043】請求項16記載の本発明の特徴によれば、
半導体基板と、前記半導体基板表面上に、チャネル領域
に対応してゲート酸化膜を隔てて形成されたワード線電
極と、前記半導体基板中に、前記チャネル領域の一端に
対応して形成された第1の拡散領域と、前記半導体基板
中に、前記チャネル領域の他端に対応して形成された第
2の拡散領域と、前記半導体基板上に形成され、前記ゲ
ート電極および前記第1および第2の拡散領域を覆う層
間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に形成され、前記第1の
拡散領域を露出する第1のコンタクトホールと、前記層
間絶縁膜中に形成され、前記第2の拡散領域を露出する
第2のコンタクトホールと、前記第1のコンタクトホー
ルを介して前記第1の拡散領域とコンタクトするメモリ
セルキャパシタと、前記第2のコンタクトホールを介し
て前記第2の拡散領域とコンタクトするビット線電極と
よりなる半導体装置において、前記メモリセルキャパシ
タを、前記第1のコンタクトホール中を延在し、一端が
前記第1の拡散領域とコンタクトし、他端が前記層間絶
縁膜上に突出する突出部を形成する導電性ピラーと、前
記層間絶縁膜上に形成され、前記ピラーの突出部に密接
にコンタクトする蓄積電極と、前記蓄積電極を覆うよう
に形成されたキャパシタ誘電体膜と、前記キャパシタ誘
電体膜上に形成された対向電極とにより構成することに
より、微細化しても、メモリセルキャパシタのキャパシ
タンスの減少が少ないDRAMメモリセルを、マスク工
程を使うことなく、自己整合的に形成することができ
る。
半導体基板と、前記半導体基板表面上に、チャネル領域
に対応してゲート酸化膜を隔てて形成されたワード線電
極と、前記半導体基板中に、前記チャネル領域の一端に
対応して形成された第1の拡散領域と、前記半導体基板
中に、前記チャネル領域の他端に対応して形成された第
2の拡散領域と、前記半導体基板上に形成され、前記ゲ
ート電極および前記第1および第2の拡散領域を覆う層
間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に形成され、前記第1の
拡散領域を露出する第1のコンタクトホールと、前記層
間絶縁膜中に形成され、前記第2の拡散領域を露出する
第2のコンタクトホールと、前記第1のコンタクトホー
ルを介して前記第1の拡散領域とコンタクトするメモリ
セルキャパシタと、前記第2のコンタクトホールを介し
て前記第2の拡散領域とコンタクトするビット線電極と
よりなる半導体装置において、前記メモリセルキャパシ
タを、前記第1のコンタクトホール中を延在し、一端が
前記第1の拡散領域とコンタクトし、他端が前記層間絶
縁膜上に突出する突出部を形成する導電性ピラーと、前
記層間絶縁膜上に形成され、前記ピラーの突出部に密接
にコンタクトする蓄積電極と、前記蓄積電極を覆うよう
に形成されたキャパシタ誘電体膜と、前記キャパシタ誘
電体膜上に形成された対向電極とにより構成することに
より、微細化しても、メモリセルキャパシタのキャパシ
タンスの減少が少ないDRAMメモリセルを、マスク工
程を使うことなく、自己整合的に形成することができ
る。
【図1】(A)〜(C)は、本発明の原理を説明する図
である。
である。
【図2】(A)〜(D)は、本発明の第1実施例による
半導体装置の製造工程を説明する図(その一)である。
半導体装置の製造工程を説明する図(その一)である。
【図3】(E)〜(G)は、本発明の第1実施例による
半導体装置の製造工程を説明する図(その二)である。
半導体装置の製造工程を説明する図(その二)である。
【図4】本発明の第2実施例による半導体装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【図5】(A)〜(C)は、本発明の第3実施例による
半導体装置の製造工程を説明する図(その一)である。
半導体装置の製造工程を説明する図(その一)である。
【図6】(D)〜(F)は、本発明の第3実施例による
半導体装置の製造工程を説明する図(その二)である。
半導体装置の製造工程を説明する図(その二)である。
【図7】本発明の第4実施例による半導体装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【図8】(A),(B)は、本発明第4実施例による半
導体装置の製造工程を説明する図(その一)である。
導体装置の製造工程を説明する図(その一)である。
【図9】(C),(D)は、本発明第4実施例による半
導体装置の製造工程を説明する図(その二)である。
導体装置の製造工程を説明する図(その二)である。
【図10】本発明の第5実施例による半導体装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図11】(A)〜(C)は、本発明第5実施例による
半導体装置の製造工程を説明する図(その一)である。
半導体装置の製造工程を説明する図(その一)である。
【図12】(D)〜(F)は、本発明第5実施例による
半導体装置の製造工程を説明する図(その二)である。
半導体装置の製造工程を説明する図(その二)である。
【図13】(A)〜(C)は、従来の半導体装置の製造
工程を示す図(その一)である。
工程を示す図(その一)である。
【図14】(D),(E)は、従来の半導体装置の製造
工程を示す図(その二)である。
工程を示す図(その二)である。
【図15】従来の工程で形成したメモリセルキャパシタ
の形状を示す平面図である。
の形状を示す平面図である。
1,11,21 基板 1A,1B,1C,11A,11B,21A,21B,
21C 拡散領域 2,22 ゲート酸化膜 2A,22A フィールド酸化膜 3,23 ゲート電極(ワード線) 3A,23A 絶縁膜 4,6,24,26 層間絶縁膜 5,25 ビット線 6A,12A,12B,26A,26B コンタクトホ
ール 7,13,29 導体層 7A,13A,13B,29A,29B 蓄積電極パタ
ーン 8,14,30 誘電体膜 10,15,31 対向電極 12A,12B,27A,27B 導電性ピラー 12C,27 エッチングストッパ 28 絶縁膜 290 粗面構造 32,35 絶縁膜 32A,35A 絶縁スリーブ 32C 絶縁プラグ 33,34,36 導電性膜 33A,34A,36A 導電性スリーブ
21C 拡散領域 2,22 ゲート酸化膜 2A,22A フィールド酸化膜 3,23 ゲート電極(ワード線) 3A,23A 絶縁膜 4,6,24,26 層間絶縁膜 5,25 ビット線 6A,12A,12B,26A,26B コンタクトホ
ール 7,13,29 導体層 7A,13A,13B,29A,29B 蓄積電極パタ
ーン 8,14,30 誘電体膜 10,15,31 対向電極 12A,12B,27A,27B 導電性ピラー 12C,27 エッチングストッパ 28 絶縁膜 290 粗面構造 32,35 絶縁膜 32A,35A 絶縁スリーブ 32C 絶縁プラグ 33,34,36 導電性膜 33A,34A,36A 導電性スリーブ
Claims (16)
- 【請求項1】 キャパシタを有する半導体装置の製造方
法において、 (A) 基板上に絶縁膜を形成する工程と; (B) 前記絶縁膜から上方に突出するように導電性ピ
ラーを形成する工程と; (C) 前記絶縁膜上に、前記導電性ピラーを覆うよう
に、第1の導電性膜を堆積する工程と: (D) 前記第1の導電性膜に、前記基板の主面に対し
て実質的に垂直に作用する異方性エッチングを適用し、
キャパシタ電極を形成する工程と; (E) 前記キャパシタ電極上に誘電体膜を堆積する工
程と; (F) 前記誘電体膜上に、第2の導電性膜を堆積し、
キャパシタを形成する工程とよりなることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記導電性ピラーは、前記絶縁膜を貫通
し、前記基板上に形成された拡散領域に電気的にコンタ
クトすることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記工程(D)において、異方性エッチ
ングは、前記キャパシタ電極が、隣接するキャパシタ電
極から空間的に分離するまで継続されることを特徴とす
る請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 前記工程(A)と工程(B)との間に、
さらに前記絶縁膜の表面を、前記絶縁膜に対して作用す
るエッチングに対してストッパとなるエッチングストッ
パ層で覆う工程を設け、前記工程(D)における異方性
エッチングは、前記エッチングストッパ層が露出するま
で実行されることを特徴とする請求項1〜3のうち、い
ずれか一項記載の方法。 - 【請求項5】 さらに、前記電極パターン上に半球状ポ
リシリコン粒を形成する工程を含み、前記工程(E)
は、前記誘電体膜が、かかる半球状ポリシリコン粒を覆
うように実行されることを特徴とする請求項1〜4のう
ち、いずれか一項記載の方法。 - 【請求項6】 キャパシタを有する半導体装置の製造方
法において、 基板上に層間絶縁膜を形成する工程と;前記層間絶縁膜
上に、第1の導電性膜を形成する工程と;前記第1の導
電性膜の表面から上方に突出するように、前記導電性膜
および前記層間絶縁膜を貫通して導電性ピラーを形成す
る工程と;前記導電性ピラー上に、第1の絶縁膜を、前
記導電性ピラーの形状に沿って堆積する工程と;前記第
1の絶縁膜に、前記基板主面に対して実質的に垂直に作
用する第1の異方性エッチングを、前記ピラーの頂面お
よび前記第1の導電性膜が露出するまで適用し、前記第
1の絶縁膜により、第1の絶縁スリーブを形成する工程
と;前記第1の異方性エッチング工程の後、前記第1の
導電性膜上に、前記第1の絶縁スリーブおよび前記ピラ
ーの頂面を覆うように、第2の導電性膜を堆積する工程
と;前記第2の導電性膜に、前記基板主面に対して実質
的に垂直に作用する第2の異方性エッチングを、前記層
間絶縁膜の表面が露出するまで適用し、前記第1の絶縁
スリーブの外側に第1の導電性スリーブを形成する工程
と;前記第1の絶縁スリーブを選択エッチングにより除
去し、前記ピラーおよび前記第1の導電性スリーブを、
前記第1の導電性スリーブが前記ピラーを離間して囲む
ように残す工程と;前記ピラーの表面および前記第1の
導電性スリーブの表面上に誘電体膜を堆積する工程と;
前記誘電体膜上に、対向電極膜を構成する第3の導電性
膜を堆積する工程とよりなることを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項7】 前記ピラーは中空スリーブよりなり、前
記誘電体膜を堆積する工程は、前記誘電体膜が、前記中
空スリーブの内壁面をも覆うように実行されることを特
徴とする請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 前記第2の異方性エッチング工程の後、
前記選択エッチング工程よりも先に、前記層間絶縁膜上
に第4の導電性膜と第2の絶縁膜とを、前記ピラーおよ
び前記ピラーを囲む前記第1の導電性スリーブおよび前
記第1の絶縁スリーブを含むように、順次堆積する工程
と、前記第2の絶縁膜に対して、前記基板主面に対して
実質的に垂直に作用する第3異方性エッチングを、前記
第4の導電性膜が露出するまで適用し、前記第2の絶縁
膜により第2の絶縁スリーブを形成する工程と、前記第
4の導電性膜上に、前記第2の絶縁スリーブと前記第4
の導電性膜と前記ピラーとを含むように、第5の導電性
膜を堆積する工程と、前記第5および第4の導電性膜に
対して、前記基板主面に対して略垂直に作用する異方性
エッチング工程を、前記層間絶縁膜表面が露出するまで
順次連続して実行し、前記第4の導電性膜により、前記
前記第1の導電性スリーブに密着した第2の導電性スリ
ーブを形成し、前記第2の絶縁膜により、前記第2の導
電性スリーブを囲む第2の絶縁スリーブを形成し、前記
第5の導電性膜により、前記第2の絶縁スリーブを囲む
第3の導電性スリーブを形成する工程とを含み、前記選
択エッチング工程では、前記第2の絶縁スリーブが、前
記第1の絶縁スリーブと実質的に同時に除去されること
を特徴とする請求項6または7記載の方法。 - 【請求項9】 拡散領域を形成された基板と、前記基板
上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に形成
され、前記拡散領域を露出するコンタクトホールと、前
記コンタクトホールを介して前記拡散領域とコンタクト
するキャパシタとよりなる半導体装置において、 前記キャパシタは、前記コンタクトホール中を延在し、
一端が前記拡散領域にコンタクトし、他端が前記層間絶
縁膜から突出する突出部を形成する導電性ピラーと、前
記導電性ピラーの突出部に電気的にコンタクトする蓄積
電極と、前記蓄積電極上に形成されたキャパシタ誘電体
膜と、前記キャパシタ誘電体膜上に形成された対向電極
とよりなることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項10】 前記層間絶縁膜表面には、前記層間絶
縁膜を構成する材料に対するエッチングを実質的に阻止
できるエッチングストッパ層が形成されていることを特
徴とする請求項9記載の半導体装置。 - 【請求項11】 前記蓄積電極の表面は不規則な形状を
有することを特徴とする請求項9または10記載の半導
体装置。 - 【請求項12】 前記導電性ピラーは、内壁面で画成さ
れた中空スリーブよりなり、前記キャパシタ誘電体膜
は、前記導電性ピラーの内壁面を覆うことを特徴とする
請求項9〜11のうち、いずれか一項記載の半導体装
置。 - 【請求項13】 前記蓄積電極は、前記ピラーの突出部
に、密接にコンタクトすることを特徴とする請求項9記
載の半導体装置。 - 【請求項14】 前記蓄積電極は、前記導電性ピラー自
体および前記導電性ピラーを囲む一または複数の導電性
スリーブよりなり、前記キャパシタ誘電体膜は、前記導
電性ピラー突出部および前記一または複数の導電性スリ
ーブ表面を覆うことを特徴とする請求項9記載の半導体
装置。 - 【請求項15】 前記導電性ピラーおよび前記一または
複数の導電性スリーブは、前記層間絶縁膜表面に形成さ
れた導電膜を介して相互に電気的に接続されることを特
徴とする請求項14記載の半導体装置。 - 【請求項16】 半導体基板と、前記半導体基板表面上
に、チャネル領域に対応してゲート酸化膜を隔てて形成
されたワード線電極と、前記半導体基板中に、前記チャ
ネル領域の一端に対応して形成された第1の拡散領域
と、前記半導体基板中に、前記チャネル領域の他端に対
応して形成された第2の拡散領域と、前記半導体基板上
に形成され、前記ゲート電極および前記第1および第2
の拡散領域を覆う層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に形
成され、前記第1の拡散領域を露出する第1のコンタク
トホールと、前記層間絶縁膜中に形成され、前記第2の
拡散領域を露出する第2のコンタクトホールと、前記第
1のコンタクトホールを介して前記第1の拡散領域とコ
ンタクトするメモリセルキャパシタと、前記第2のコン
タクトホールを介して前記第2の拡散領域とコンタクト
するビット線電極とよりなる半導体装置において、 前記メモリセルキャパシタは、前記第1のコンタクトホ
ール中を延在し、一端が前記第1の拡散領域とコンタク
トし、他端が前記層間絶縁膜上に突出する突出部を形成
する導電性ピラーと、前記層間絶縁膜上に形成され、前
記ピラーの突出部に密接にコンタクトする蓄積電極と、
前記蓄積電極を覆うように形成されたキャパシタ誘電体
膜と、前記キャパシタ誘電体膜上に形成された対向電極
とよりなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9097673A JPH10289986A (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR1019970052211A KR19980079409A (ko) | 1997-04-15 | 1997-10-11 | 반도체 장치 및 그의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9097673A JPH10289986A (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10289986A true JPH10289986A (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=14198544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9097673A Withdrawn JPH10289986A (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10289986A (ja) |
| KR (1) | KR19980079409A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002043437A (ja) * | 2000-07-10 | 2002-02-08 | Samsung Electronics Co Ltd | ストレージノードの形成方法 |
| US6458649B1 (en) | 1999-07-22 | 2002-10-01 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming capacitor-over-bit line memory cells |
| WO2001008159A3 (en) * | 1999-07-22 | 2002-11-07 | Micron Technology Inc | Method of forming memory capacitor contact openings |
| KR100415519B1 (ko) * | 2001-06-29 | 2004-01-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2001358214A (ja) * | 2000-06-15 | 2001-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| KR100699812B1 (ko) * | 2000-08-25 | 2007-03-27 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치의 캐패시터 제조방법 |
-
1997
- 1997-04-15 JP JP9097673A patent/JPH10289986A/ja not_active Withdrawn
- 1997-10-11 KR KR1019970052211A patent/KR19980079409A/ko not_active Ceased
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| KR100415519B1 (ko) * | 2001-06-29 | 2004-01-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조 방법 |
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