JPS6058659A - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置の製造方法

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JPS6058659A
JPS6058659A JP58165889A JP16588983A JPS6058659A JP S6058659 A JPS6058659 A JP S6058659A JP 58165889 A JP58165889 A JP 58165889A JP 16588983 A JP16588983 A JP 16588983A JP S6058659 A JPS6058659 A JP S6058659A
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、ダイナミックRAM(randomacce
ss memory) 、即ち、d−RAMと呼ばれる
半導体記憶装置を製造する方法の改良に関する。
従来技術と問題点 従来、d−RAMに於けるメモリ・キャパシタの耐圧を
向上し、また、容量を大きくする為に種々の開発がなさ
れている。
例えば、シリコン半導体基板上に高耐圧である二酸化シ
リコン(SiOz)膜と高誘電率である酸化タンタル(
Ta20s)膜とを順に形成した2層構造をメモリ・キ
ャパシタに於ける誘電体とし、前記T a 20 g膜
上に高融点金属からなる電極を形成し、高温の熱処理を
行なうことに依り、高耐圧で比較的大きな容量を有する
メモリ・キャパシタを得る技術が知られている。
第1図は高融点金属としてモリブデン(M、o)を用い
た前記メモリ・キャパシタの耐圧を説明する為の線図で
あり、横軸に降伏電圧を、縦軸に頻度をそれぞれ採っで
ある。
このデータを得た条件は次の通りである。
先ず、熱酸化法を適用し、シリコン半導体基板上に厚さ
300C人〕のT a 20 g膜を形成する。
次に、湿性酸化雰囲気中で温度800(’C)の熱処理
に依り厚さ100〔人〕程度の5i02膜を成長させる
。次に、スパッタ法を適用し、MOを厚さ2000 (
人〕程度堆積する。次に、カバーのS i O2膜をC
VD法にて形成する。次に、前記試料を1000(’C
)の温度で30C分〕の熱処理を行なう。次に、カバー
のS i O2膜をエツチングした後、電極をパターニ
ングしてダイオードを形成する。この電極は100〔μ
m〕φであり、負電圧が印加される。尚、前記2N構造
の誘電体膜はS i O2膜の単層に換算すると160
c人〕の膜厚に相当する容量を有している。
第1図のデータから判るように、このメモリ・キャパシ
タの耐圧は極めて高くなっている。そして、高温の熱処
理を行なっても、耐圧の低下がないことから、従来の製
造工程をそのまま適用して高容量密度のメモリ・キャパ
シタを実現することができる。
ところで、この高耐圧かつ高容量のメモリ・キャパシタ
も、当然のことながらトランスファ・ゲート用トランジ
スタと共に製造されなければならず、その面からの問題
が種々発生する。
例えば、前記高融点金属電極は、前記トランスファ・ゲ
ート用トランジスタのゲート絶縁膜を形成する為の酸化
雰囲気中での熱処理を行なうと昇華してしまう。
そこで、これを第2図に関して説明される手段で防止し
ている。
図に於いて、■はシリコン半導体基板、2はフィールド
絶縁膜、3はT a 205膜、4は5i02膜、5は
高融点金属のキャパシタ用電極、6は5i02からなる
眉間絶縁膜、7は5i02股をそれぞれ示している。
図から判るように、この従来技術では、眉間絶縁膜6を
形成した段階で、Ta20g1ji3と5t02膜4と
キャパシタ用電極5と眉間絶縁膜6とをパターニングし
、シリコン半導体基板1に於けるトランスファ・ゲート
用トランジスタを形成する為の領域表面を露出させ、そ
こで、5i02膜7を形成し、そのS i O2膜7を
パターニングして改めて前記トランスファ・ゲート用ト
ランジスタを形成する為の領域表面を露出させている。
そして、この後、行なわれるゲート絶縁膜を形成する為
の酸化雰囲気中の熱処理では、高融点金属からなるキャ
パシタ用電極5の昇華をS i O2膜7に依って抑止
しようとするものである。
このような従来技術に依って、高融点金属のキャパシタ
用電極5が昇華するのを防止するには、多くの工程を必
要とすることが理解されよう。
発明の目的 本発明は、前記従来技術に依るような複雑な工程を採る
ことなく、ゲート絶縁膜形成の為の酸化雰囲気中に於け
る熱処理を行なっても、高融点金属のキャパシタ用電極
が昇華するのを防止することができるようにする。
発明の構成 本発明の半導体記憶装置の製造方法は、シリコン半導体
基板上に元素周期律表の3a族、4a族。
5a族の酸化物からなる高誘電率材料膜を形成し、次い
で、酸化雰囲気中にて熱処理して前記シリコン半導体基
板と前記高誘電率材料膜との界面に二酸化シリコン膜を
形成し、次いで、高融点金属からなる電極膜及び高融点
金属シリサイドからなる電極膜を順に形成し、次いで、
絶縁膜を形成し、次いで、表面から少なくとも前記高融
点金属からなる電極膜までをパターニングして選択的に
除去し、次いで、酸化雰囲気中の熱処理を行なって前記
高融点金属シリサイドからなる電極膜から生成される絶
縁膜で前記パターニングに依って露出された前記高融点
金属からなる電極膜の側面を覆う工程を採っているので
、前記パターニングに依って露出された前記高融点金属
からなる電極膜の側面を保護する為に絶縁膜を別設する
複雑な工程は不要となる。
発明の実施例 第3図乃至第11図は本発明一実施例を説明する為の工
程要所に於ける半導体記憶装置の要部切断側面図であり
、以下、これ等の図を参照しつつ解説する。
第3図参照 ■ シリコン半導体基板11上に通常の技法にて厚さ例
えば1 〔μm〕程度のフィールド絶縁膜12を形成す
る。
■ 高周波スパッタ法にて厚さ例えば50〜2゜O〔人
〕程度のタンタル(Ta)膜を形成する。
高周波スパッタ法の条件としては、加速電圧を2.3 
(KV)とし、圧力4X10−2(Torr〕のアルゴ
ン(Ar)雰囲気を採用した。
第4図参照 ■ 温度500(’C)程度で熱酸化を行ない、前記T
a膜を厚さ110〜440(人〕程度のTa205膜1
3にする。
第5図参照 ■ 湿性酸化雰囲気中で温度800(”C)にして熱処
理を行なう。
これに依り、シリコン半導体基板11とTa205膜1
3との間に5Io2膜I4が厚さ例えば30〜90〔人
〕程度に形成される。
第6図参照 ■ スパッタ法を適用し、高融点金属の電極膜15を厚
さ例えば20(nm)程度にごく薄く形成する。
この材料としては、モリブデン(Mo)、タングステン
(W)、Taを用い、スパッタ雰囲気としてはAr或い
はA r + N 2の混合ガスを用いる。
第7図参照 ■ スパッタ法を適用し、高融点金属シリサイドの電極
111116を厚さ例えば2000 r人〕程度に形成
する。
この材料としては、Mo、W、Ta等の高融点金属のシ
リサイドを使用する。また、スパッタ雰囲気としてはA
r或いはA r + pJ 2の混合ガスを適用して良
い。
第8図参照 ■ 例えば化学気相堆積法(CVD法)を適用し、S 
i O2からなる眉間絶縁膜17を厚さ例えば4000
 C人〕程度に形成する。
第9図参照 ■ 例えばCF 41 CHF 3等をエンチャントと
するドライ・エツチング法を適用して眉間絶縁膜17、
高融点金属シリサイドからなる電極膜16゜高融点金属
からなる電極膜15、Ta205膜13.5fOz膜1
4をパターニングしてシリコン半導体基板11の表面を
選択的に露出させる。第10図参照 ■ 熱酸化法を適用し、トランスファ・ゲート絶縁膜1
8を厚さ例えば400 (人〕程度に形成する。
この際、高融点金属シリサイドからなる電極膜16も酸
化されて絶縁膜工9が生成され、この絶縁1*19は、
前記パターニングに依って露出された高融点金属の電極
膜I5の側面を覆うので、トランスファ・ゲート絶縁膜
18を形成する為の熱酸化を受けても高融点金属の電極
膜15が昇華することはない。
第11図参照 [相] 化学気相堆積法を適用し、多結晶シリコン膜を
形成し、これを通常のフォト・リングラフィ技術にてパ
ターニングしてトランスファ・ゲート電極20を形成す
る。
■ イオン注入法を適用し、例えば砒素(As)を打ち
込んでビット線コンタクト領域22を形成する。尚、こ
の際、同時にトランスファ・ゲート電極20にもAsが
注入される。
0 熱酸化法を適用し、トランスファ・ゲート電極20
の表面に5k02膜21を形成し、これを通常のフォト
・リソグラフィ技術にてパターニングして電極コンタク
ト窓を形成する。
■ 例えば蒸着法にてアルミニウム(/l)膜を形成し
、これを通常のフォト・リソグラフィ技術にてパターニ
ングしビット線23を形成する。
前記実施例の説明から判るように、高融点金属からなる
電極膜15の側面は高融点金属シリサイドの電極1]*
16が酸化されることに依り生成する絶縁膜19で覆わ
れることに依り、昇華することを防止されている。従っ
て、高融点金属の電極膜15がバターニングされること
に依って露出された側面は、そこからの昇華が始まる前
に高融点金属シリサイドからなる電極膜16が酸化され
ることに依り生成する絶縁膜19で覆われる必要があり
、従って、その厚みはごく薄くなければならないが、3
0(nm)以下であれば良い。然し、薄い方が良いとい
いながら、電極膜15は高融点金属シリサイドの電極膜
16とTa205膜工3との反応を抑止するバリア層の
働きもさせなければならないから、10(nm)以上の
厚みは必要である。
発明の効果 本発明の半導体記憶装置の製造方法では、シリコン半導
体基板上に元素周期律表の3a族、4a族+5a族の酸
化物からなる高誘電率材料膜を形成し、次いで、酸化雰
囲気中にて熱処理して前記シリコン半導体基板と前記高
誘電率材料膜との界面に二酸化シリコン膜を形成し、次
いで、高融点金属からなる電極膜及び高融点金属シリサ
イドからなる電極膜を順に形成し、次いで、絶縁膜を形
成し、次いで、表面から少なくとも前記高融点金属から
なる電極膜までをバターニングして選択的に除去し、次
いで、酸化雰囲気中の熱処理を行なって前記高融点金属
シリサイドからなる電極膜から生成される絶縁膜で前記
バターニングに依って露出された前記高融点金属からな
る電極膜の側面を覆う工程を採ることに依り、前記高融
点金属の電極膜は前記高融点金属シリサイドの電極膜か
ら生成される絶縁膜で有効に保護され、酸化雰囲気中で
熱処理を加えられても昇華することはない。
そして、その保護は、前記高融点金属シリサイドの電極
膜から自然発生的に生成さる絶縁膜で行なわれるもので
あるから、従来技術に於けるように絶縁膜を別設する必
要がなく、その工程は著しく簡単になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は高誘電率材料膜上に高融点金属からなる電極膜
を形成して高温熱処理することに依り高耐圧のキャパシ
タが形成されることを説明する為の線図、第2図は従来
例の要部切断側面図、第3図乃至第11図は本発明−実
施例を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置の
要部切断側面図である。 図に於いて、11はシリコン半導体基板、12はフィー
ルド絶縁膜、13はTa205膜、14はS i O2
膜、15は高融点金属からなる電極膜、16は高融点金
属シリサイドからなる電極膜、17は眉間絶縁膜、18
はトランスファ・ゲート絶縁膜、19はS i O2か
らなる絶縁膜、2oは多結晶シリコンからなるトランス
ファ・ゲート電極、21はS i O2膜、22はビッ
ト線コンタクト領域、23はAj2のビ・7ト線である
。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 第1図 r各イ大電圧(Vl 第2図 第5図 第6図 第9図 第10図 第11図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 シリコン半導体基板上に元素周期律表の3a族。 4a族、5a族の酸化物からなる高誘電率材料膜を形成
    し、次いで、酸化雰囲気中にて熱処理して前記シリコン
    半導体基板と前記高誘電率材料膜との界面に二酸化シリ
    コン膜を形成し、次いで、高融点金属からなる電極膜及
    び高融点金属シリサイドからなる電極膜を順に形成し、
    次いで、絶縁膜を形成し、次いで、表面から少なくとも
    前記高融点金属からなる電極膜までをバターニングして
    選択的に除去し、次いで、酸化雰囲気中の熱処理を行な
    って前記高融点金属シリサイドからなる電極膜から生成
    される絶縁膜で前記バターニングに依って露出された前
    記高融点金属からなる電極膜の側面を覆う工程が含まれ
    てなることを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
JP58165889A 1983-09-10 1983-09-10 半導体記憶装置の製造方法 Granted JPS6058659A (ja)

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JPS6058659A true JPS6058659A (ja) 1985-04-04
JPH0351111B2 JPH0351111B2 (ja) 1991-08-05

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63209653A (ja) * 1987-02-27 1988-08-31 ノバ テクノロジ−ズ インコ−ポレイテツド リクライニング可能な車椅子装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63209653A (ja) * 1987-02-27 1988-08-31 ノバ テクノロジ−ズ インコ−ポレイテツド リクライニング可能な車椅子装置

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