JPS6230351A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS6230351A JPS6230351A JP61096255A JP9625586A JPS6230351A JP S6230351 A JPS6230351 A JP S6230351A JP 61096255 A JP61096255 A JP 61096255A JP 9625586 A JP9625586 A JP 9625586A JP S6230351 A JPS6230351 A JP S6230351A
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- oxide film
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法に関するもので、とくに
多層配線構造を有する半導体装置の層間絶縁層の形成方
法に係わるものである。
多層配線構造を有する半導体装置の層間絶縁層の形成方
法に係わるものである。
半導体集積回路の高速化および冒集積化にともなって、
フォトリングラフィ技術もめざましく向上し、集積回路
構造内におけるパターン化層のジオメトリも著しく微細
化している。このように微細化した半導体集積回路のデ
ザインルームを実現するにあたっては、例えば基板上に
形成した導体層に起因するトポグラフィの凹凸を軽減す
べく各種の平担化手法が提案され、実用されている。
フォトリングラフィ技術もめざましく向上し、集積回路
構造内におけるパターン化層のジオメトリも著しく微細
化している。このように微細化した半導体集積回路のデ
ザインルームを実現するにあたっては、例えば基板上に
形成した導体層に起因するトポグラフィの凹凸を軽減す
べく各種の平担化手法が提案され、実用されている。
第4図(a) 、 (bavi多層配線構造を有する半
導体装置を製作するにあたって、そのような段着部軽減
対策のひとつとして、層間絶縁層による平担化を行なう
ようにした従来の方法の一例を示すものである0 この従来の層間絶縁鳥形成性においては、第4図[A)
に示すように、まず適宜の半導体基板101の表面上に
第1の導体層としての導電領域102a、102bを形
成する。これら導電領域102a 、 l 02 b
ri、公知のフォトリングラフィ技術を用いて、例えば
不純物を含んだ多結晶シリコン等により形成するのが普
通である。次に気相成長法を用いて、全面に例えば酸化
膜103を形成する。この気相成長酸化膜103の形成
によって、段差はさらに厳しくなる。しかる後、第4図
FB+に示すように、平担化層として全面にシラノール
とリンの混合溶液を塗布して熱処理を行なうことにより
ガラス化してシリカ膜104を形成し、前記気相成長酸
化膜103の形成によってさらに厳しくなった段差を軽
減する。かくて形成されたシリカ膜110上に第2の導
体層(図示せず)を形成することにより、平担化層間絶
縁層を有する多層配線構造が得られることとなる。
導体装置を製作するにあたって、そのような段着部軽減
対策のひとつとして、層間絶縁層による平担化を行なう
ようにした従来の方法の一例を示すものである0 この従来の層間絶縁鳥形成性においては、第4図[A)
に示すように、まず適宜の半導体基板101の表面上に
第1の導体層としての導電領域102a、102bを形
成する。これら導電領域102a 、 l 02 b
ri、公知のフォトリングラフィ技術を用いて、例えば
不純物を含んだ多結晶シリコン等により形成するのが普
通である。次に気相成長法を用いて、全面に例えば酸化
膜103を形成する。この気相成長酸化膜103の形成
によって、段差はさらに厳しくなる。しかる後、第4図
FB+に示すように、平担化層として全面にシラノール
とリンの混合溶液を塗布して熱処理を行なうことにより
ガラス化してシリカ膜104を形成し、前記気相成長酸
化膜103の形成によってさらに厳しくなった段差を軽
減する。かくて形成されたシリカ膜110上に第2の導
体層(図示せず)を形成することにより、平担化層間絶
縁層を有する多層配線構造が得られることとなる。
上述のようにして得られる多層配線構造を有する半導体
装置において、例えば前記第1の導体層としての導電領
域102a、102bを微細化パターンにより実現する
ためには、これら導電領域102a 、102bを選択
形成するのに異方性エッチ処理法が好んで用いられてい
る。一般に異方性エッチ処理法により形成されたパター
ンは、そのエツジ部における段差が釧くかつ急峻である
。
装置において、例えば前記第1の導体層としての導電領
域102a、102bを微細化パターンにより実現する
ためには、これら導電領域102a 、102bを選択
形成するのに異方性エッチ処理法が好んで用いられてい
る。一般に異方性エッチ処理法により形成されたパター
ンは、そのエツジ部における段差が釧くかつ急峻である
。
こうした段差部は、多層化が促進されて導体層の父差機
会が増大し、あるいは層間コンタクト層の形成数が増加
するに従って、ますます強調されることとなる。例えば
図示の場合、基板101上の導電領域102a、102
bの段差により酸化膜103に生じた段差は、もとの段
差にくらべてさらに厳しくなっている。このような積石
体上にさらに他の中溝体層、例えば上述のように層r=
+絶縁層としてのシリカ膜]04等を堆積させた場合、
このシリカ膜1041dその下層たる前記酸化膜103
に生じた段差部を完全には覆うことができず、このため
、第5図に拡大して示すように、該シリカ膜104には
これら段差部近傍にクラック105や、場合によっては
空洞(キャビティ)106等が発生することがある。
会が増大し、あるいは層間コンタクト層の形成数が増加
するに従って、ますます強調されることとなる。例えば
図示の場合、基板101上の導電領域102a、102
bの段差により酸化膜103に生じた段差は、もとの段
差にくらべてさらに厳しくなっている。このような積石
体上にさらに他の中溝体層、例えば上述のように層r=
+絶縁層としてのシリカ膜]04等を堆積させた場合、
このシリカ膜1041dその下層たる前記酸化膜103
に生じた段差部を完全には覆うことができず、このため
、第5図に拡大して示すように、該シリカ膜104には
これら段差部近傍にクラック105や、場合によっては
空洞(キャビティ)106等が発生することがある。
このように、従来の半導体装置の製造方法は層間絶縁層
を形成する上で問題があり、上記のようなりラックやを
洞の発生により当該中導体装置の動作特性、例えばトラ
ンジスタの場合はそのスレシッルド値等に大幅なバラツ
キが生じて、これが製品の信頼性や歩留りを著しく低下
させることともなっていた。
を形成する上で問題があり、上記のようなりラックやを
洞の発生により当該中導体装置の動作特性、例えばトラ
ンジスタの場合はそのスレシッルド値等に大幅なバラツ
キが生じて、これが製品の信頼性や歩留りを著しく低下
させることともなっていた。
〔問題点を解決しようとするための手段〕故に本発明の
生たる目的は、多層配線構造を有する半導体装置を製作
するに際して、クラックや空洞が発生することのないよ
うに層間絶縁層を形成するようにした#導体装嵌′の蓼
1造方法を提供することKある。
生たる目的は、多層配線構造を有する半導体装置を製作
するに際して、クラックや空洞が発生することのないよ
うに層間絶縁層を形成するようにした#導体装嵌′の蓼
1造方法を提供することKある。
さらに本発明の目的は、多層配線構造を有する半躊体装
値を製作するに際して、クラックや空洞が発生すること
がなく、しかも平担度の高い層間絶縁層を安定に形成す
る方法を提供することにある。
値を製作するに際して、クラックや空洞が発生すること
がなく、しかも平担度の高い層間絶縁層を安定に形成す
る方法を提供することにある。
このような目的を達成すべく本発明は、段茅部を有する
導体層を形成1.た半導体基板を用いて半導体装置を製
作するにあたって、前記導体層の少なくとも前記段差部
上方に多結晶シリコン層を形成し、該多結晶シリコン層
を熱酸化することにより、前記段差部近傍に比較的厚い
スロープ状の領とによって、半導体装置の層間P2縁層
におけるクラックや空洞の発生を防止するようにしたも
のである。
導体層を形成1.た半導体基板を用いて半導体装置を製
作するにあたって、前記導体層の少なくとも前記段差部
上方に多結晶シリコン層を形成し、該多結晶シリコン層
を熱酸化することにより、前記段差部近傍に比較的厚い
スロープ状の領とによって、半導体装置の層間P2縁層
におけるクラックや空洞の発生を防止するようにしたも
のである。
以下、図面を参照して本発明による半導体装置の製造方
法の実施例を説明する。第1図(A) −(Diは、本
発明による半導体装置製造方法の第1の実施例を各工程
順に示したものである。
法の実施例を説明する。第1図(A) −(Diは、本
発明による半導体装置製造方法の第1の実施例を各工程
順に示したものである。
この第1の実施例においては、まず第1図(〜に示すよ
うに、適宜の半導体基板lを用意する。この基板1自体
は、これを例えば単結晶ンリコン等からなる未加工状の
ウェハーの一部としても、あるいはそのような未加工ウ
ェハーの一部上に適宜の絶縁ないし銹電体層や各種不純
物導入層等をすでに形成してなる積層構造体としてもよ
い。この半導体基板l上には上述の従来の方法における
と同様、適宜の不純物を含む多結晶シリコン導体層から
なる導電領域2a 、2bが第1の導体層として形成さ
れている。これらの導電領域2a 、 2bコン層をC
VD法(化学蒸着法)等により一様に被着した後、該層
に異方性エッチ処理を施して形成きれたものである。な
お基板l自体はその表面が必ずしも図示のように平担で
あるとは限らず、従って図示の導電領域2a 、 2b
はこれが必ずしも同一平面上に形成されているとは限ら
ない。また上記導電領域2 a t 2 bt/i%具
体的には例えば各種コンタクトやリード、相互配線層そ
の他基板1上に形成される任意の形式の導電領域からな
るものとする。
うに、適宜の半導体基板lを用意する。この基板1自体
は、これを例えば単結晶ンリコン等からなる未加工状の
ウェハーの一部としても、あるいはそのような未加工ウ
ェハーの一部上に適宜の絶縁ないし銹電体層や各種不純
物導入層等をすでに形成してなる積層構造体としてもよ
い。この半導体基板l上には上述の従来の方法における
と同様、適宜の不純物を含む多結晶シリコン導体層から
なる導電領域2a 、2bが第1の導体層として形成さ
れている。これらの導電領域2a 、 2bコン層をC
VD法(化学蒸着法)等により一様に被着した後、該層
に異方性エッチ処理を施して形成きれたものである。な
お基板l自体はその表面が必ずしも図示のように平担で
あるとは限らず、従って図示の導電領域2a 、 2b
はこれが必ずしも同一平面上に形成されているとは限ら
ない。また上記導電領域2 a t 2 bt/i%具
体的には例えば各種コンタクトやリード、相互配線層そ
の他基板1上に形成される任意の形式の導電領域からな
るものとする。
上記のように第1の導体層としての導電領域2a、2b
を形成した基板に対して、例えば気相成長法等により酸
化膜3を基板全面に形成する。なおこのとき、該酸化膜
3には図示のように前記導電領域2a、2bの段差に起
因する段差部が生じる。この酸化膜3の形成工程までは
、さきに第4図(A) 、 (Blについて述べた従来
のプロセスと実質的に同等である。
を形成した基板に対して、例えば気相成長法等により酸
化膜3を基板全面に形成する。なおこのとき、該酸化膜
3には図示のように前記導電領域2a、2bの段差に起
因する段差部が生じる。この酸化膜3の形成工程までは
、さきに第4図(A) 、 (Blについて述べた従来
のプロセスと実質的に同等である。
本発明によるプロセスにおいては、上記酸化膜形成工程
につづいて、第1図′(B)に示すように核酸化膜3の
全面に多結晶シリコン層4を、例えばCVD法等によ如
形成する。多結晶シリコンは一般に段差部に対してきわ
めて良好な密着性を示し、従ってこの多結晶シリコン層
4自体に9洞が生じることは通常riない。ついで第1
図(qに示すように、熱酸化によシ前記多結晶シリコン
層4を熱酸化物層5に転換する。この熱酸化物層5は、
前記気相成長酸化膜3の段差部近傍における領域が該層
3の他の領域よりもルく形成されるため、熱酸化物層5
ri全体として図示のようにゆるやかな表面トポグラフ
ィを呈し、もとの4を領域2a、2bの段差による影響
が軽減されることとなる。
につづいて、第1図′(B)に示すように核酸化膜3の
全面に多結晶シリコン層4を、例えばCVD法等によ如
形成する。多結晶シリコンは一般に段差部に対してきわ
めて良好な密着性を示し、従ってこの多結晶シリコン層
4自体に9洞が生じることは通常riない。ついで第1
図(qに示すように、熱酸化によシ前記多結晶シリコン
層4を熱酸化物層5に転換する。この熱酸化物層5は、
前記気相成長酸化膜3の段差部近傍における領域が該層
3の他の領域よりもルく形成されるため、熱酸化物層5
ri全体として図示のようにゆるやかな表面トポグラフ
ィを呈し、もとの4を領域2a、2bの段差による影響
が軽減されることとなる。
続いて上記熱酸化物層5上にシラノールおよびリン化合
物を含む溶液をスピン塗覆した後、適宜(400℃ない
し450℃)の温度でベーキング処理することによシガ
ラス化して、第1図pに示すように平担化層間絶縁層と
してのシリカ膜6を形成する。このシリカ膜6はそれ自
体きわめて平担度が高い上に、その下層たる熱酸化物層
5がすでに前述のよりに#I描程度平担化されているた
め、前記したよりな9洞が形成されることriなく、従
ってクラックが発生することもなくなる。かくて上記シ
リカ膜6上にアルはニウム等のメタライズ層よシなる第
2の導体層7を、例えば真空蒸着法やマグネットロンス
パッタ法等を用いて選択的に形成した後、図外の最終工
程を経ることにより、本発明による方法の第1の実施例
のプロセスが完了し、多層配線構造を有する半導体装置
を得ることができる。
物を含む溶液をスピン塗覆した後、適宜(400℃ない
し450℃)の温度でベーキング処理することによシガ
ラス化して、第1図pに示すように平担化層間絶縁層と
してのシリカ膜6を形成する。このシリカ膜6はそれ自
体きわめて平担度が高い上に、その下層たる熱酸化物層
5がすでに前述のよりに#I描程度平担化されているた
め、前記したよりな9洞が形成されることriなく、従
ってクラックが発生することもなくなる。かくて上記シ
リカ膜6上にアルはニウム等のメタライズ層よシなる第
2の導体層7を、例えば真空蒸着法やマグネットロンス
パッタ法等を用いて選択的に形成した後、図外の最終工
程を経ることにより、本発明による方法の第1の実施例
のプロセスが完了し、多層配線構造を有する半導体装置
を得ることができる。
次に、本発明による半導体装置装造方法を、lトランジ
スタlキャパシタ型のメモリセルを大規模集積してなる
。DRAM(ダイナばツク読出し書込み)メモリセルの
製作方法に適用した場合につき説明する。
スタlキャパシタ型のメモリセルを大規模集積してなる
。DRAM(ダイナばツク読出し書込み)メモリセルの
製作方法に適用した場合につき説明する。
第2図は上記構成のDIもλMにおける記憶単位として
のメモリセルlOを示すもので、1個のトランジスタ1
1と同じく1個の干ヤパシタ12との組合せによりm成
されている。このメモリセル10は、複数本のビット線
13と複数本のワード線14とにより形成されたマトリ
、クス状のメモリアレイに設けられた、多数のメモリセ
ルのうちの1個である。該メモリセルll:t、これら
複数本のビット線13と複数本のワード線14のそれぞ
れ1本ずつが交差する点に配置されている。上記トラン
ジスタ11は、典型的にはMOS FET(MO8電
界効果トランジスタ)として構成され、そのゲートは当
該ワード線14に、またドレーンおよびソースの一方は
当該ビット線13にそれぞれ接続されている。さらに、
該トランジスタ11のドレーンおよびソースの他方は、
前記キャパシタ12の他方のN極は接地されている。こ
のような構成としたメモリセルlOの動作原理自体はよ
く知られたものであシ、ここでは説明を省略する。
のメモリセルlOを示すもので、1個のトランジスタ1
1と同じく1個の干ヤパシタ12との組合せによりm成
されている。このメモリセル10は、複数本のビット線
13と複数本のワード線14とにより形成されたマトリ
、クス状のメモリアレイに設けられた、多数のメモリセ
ルのうちの1個である。該メモリセルll:t、これら
複数本のビット線13と複数本のワード線14のそれぞ
れ1本ずつが交差する点に配置されている。上記トラン
ジスタ11は、典型的にはMOS FET(MO8電
界効果トランジスタ)として構成され、そのゲートは当
該ワード線14に、またドレーンおよびソースの一方は
当該ビット線13にそれぞれ接続されている。さらに、
該トランジスタ11のドレーンおよびソースの他方は、
前記キャパシタ12の他方のN極は接地されている。こ
のような構成としたメモリセルlOの動作原理自体はよ
く知られたものであシ、ここでは説明を省略する。
次に第3図(A) −(H)を参照して、上記のように
構成されるDRAMメモリセルを製作するのに本発明に
よる方法を適用した場合の実施例につき、これを本発明
による半導体装置の表遣方法のM2の実施例として説明
する。なお以下の説明では、上記トランジスタ〕1はこ
れを仮にNチャンネル型トランジスタとして記載を進め
る。
構成されるDRAMメモリセルを製作するのに本発明に
よる方法を適用した場合の実施例につき、これを本発明
による半導体装置の表遣方法のM2の実施例として説明
する。なお以下の説明では、上記トランジスタ〕1はこ
れを仮にNチャンネル型トランジスタとして記載を進め
る。
本発明による半導体装置製造方法の第2の実施例におい
てはまず第3図(7!に示すように、P型半導体からな
る基板15の表面に、例えばLOCO8法1択的シリコ
ン酸化法)等によシフイールド酸化物領域16a、16
bを選択的に形成した後、N影領域58を形成し、基板
15の露出面全面にわたって薄い酸化膜17を熱成長さ
せる。領域58はコンデンサの一方の電極である。なお
このとき、前記フィールド酸化物領域16a、16bは
若干その厚みを増すこととなる。例えばCVD法等によ
り薄い窒化膜18を選択的に被着して薄い酸化膜17上
の部分のみとする。なお、これら酸化膜17および窒化
膜18rt、後述するようにその一部によシ前記メモリ
セル10におけるキャパシタ12の誘電体層を形成する
ためのものである。かくして得られた積層体の全面に、
例えばCVD法等によシ、比較的厚い不純物導入多結晶
シリコン層19を被着形成する。第3図(5)はこの時
点における積層体の構造を示すものである。
てはまず第3図(7!に示すように、P型半導体からな
る基板15の表面に、例えばLOCO8法1択的シリコ
ン酸化法)等によシフイールド酸化物領域16a、16
bを選択的に形成した後、N影領域58を形成し、基板
15の露出面全面にわたって薄い酸化膜17を熱成長さ
せる。領域58はコンデンサの一方の電極である。なお
このとき、前記フィールド酸化物領域16a、16bは
若干その厚みを増すこととなる。例えばCVD法等によ
り薄い窒化膜18を選択的に被着して薄い酸化膜17上
の部分のみとする。なお、これら酸化膜17および窒化
膜18rt、後述するようにその一部によシ前記メモリ
セル10におけるキャパシタ12の誘電体層を形成する
ためのものである。かくして得られた積層体の全面に、
例えばCVD法等によシ、比較的厚い不純物導入多結晶
シリコン層19を被着形成する。第3図(5)はこの時
点における積層体の構造を示すものである。
ついで、上記多結晶シリコン層19の全面にフォトレジ
ストをスピン塗覆し、適当なフォトマスクを用いてエッ
チした後レジスト層を除去することにより、該多結晶シ
リコン層19のパターン化およびエッチ処理を行なって
、第3図(均に示すように、前記フィールド領域16a
、16b間の適宜の部位における上記窒化膜18上に導
電領域19を形成する。なお上記エッチ処理は、異方性
エッチモードで行なうのがパターンの微細化上好ましい
。このようにして形成された上記4を領域19は、後述
するように前記キャパシタ12の一方の電極、すなわち
トランジスタ側電極を形成するだめのものであシ、該キ
ャパシタ12の他方の電極、すなわち接地側電極は前記
基板15自体によって形成される。しかる後、熱酸化処
理を行なって、多結晶シリコンの導電領域190表面に
酸化物20を成長させる。このとき、該多結晶シリコン
酸化膜20は導電領域19の上面および側面上に成長す
る。一方、窒化層18上にはほとんど形成されない。し
たがりて、導電領域19の側壁上に形成される酸化膜部
分は、44aで示すように、いわゆるオーバーハング状
を呈す、ることとなる。第3図fBrtこの時点で得ら
れた積層体の構造を示すものである。
ストをスピン塗覆し、適当なフォトマスクを用いてエッ
チした後レジスト層を除去することにより、該多結晶シ
リコン層19のパターン化およびエッチ処理を行なって
、第3図(均に示すように、前記フィールド領域16a
、16b間の適宜の部位における上記窒化膜18上に導
電領域19を形成する。なお上記エッチ処理は、異方性
エッチモードで行なうのがパターンの微細化上好ましい
。このようにして形成された上記4を領域19は、後述
するように前記キャパシタ12の一方の電極、すなわち
トランジスタ側電極を形成するだめのものであシ、該キ
ャパシタ12の他方の電極、すなわち接地側電極は前記
基板15自体によって形成される。しかる後、熱酸化処
理を行なって、多結晶シリコンの導電領域190表面に
酸化物20を成長させる。このとき、該多結晶シリコン
酸化膜20は導電領域19の上面および側面上に成長す
る。一方、窒化層18上にはほとんど形成されない。し
たがりて、導電領域19の側壁上に形成される酸化膜部
分は、44aで示すように、いわゆるオーバーハング状
を呈す、ることとなる。第3図fBrtこの時点で得ら
れた積層体の構造を示すものである。
次に第3図(qに示すように、酸化膜20をマスクとし
て窒化膜18および酸化膜17を選択エツチングし、露
出した基板に新たな酸化膜59を形成する。この後、全
面にわたって低不純物濃度の多結晶シリコン層21を例
えばCVD法等によシ、厚みが好ましくは約500オン
グストロームとなるように被着する。前述のように、多
結晶シリコンは一般に段差部に対してきわめて良好な密
着性を示すため、この多結晶シリコン421自体に空洞
が生じることはない。ついでこの多結晶シリコン層21
に対して熱酸化処理を施すことによシ、第3図(口に示
すように前記酸化膜59.20と一体の酸化物層22を
形成する。この場合、上記多結晶シリコン層21ri熱
酸化によシ十分な淳みに成長して、前記オーバーハング
部44を完全かつ十分な厚みをもって被覆する。このだ
め該オーバーハング部44ば、熱成長により得られる上
記酸化物層22によって、図示のように完全に解消され
ることとなシ、該酸化物層22f’を十分にデバイス平
担化の役割?分担することができることとなるO ついで上記酸化物層22全体に几Ig(反応性イオンエ
、yチング)法による異方性エッチ処理を施す。この異
方性エッチ処理においては、適宜エツチングの終点制御
を行なうことによシ、酸化物層22に対するエッチ作用
がその厚み全体に及んで基板15の表面が露出すること
のないように配慮する。なお異方性工ヴチ法の特性とし
て、酸化物層22の上記段差部における側壁はほとんど
エッチされることがなく、このためエッチ処理後の酸化
物層22は、全体として第3図(りにおいて破線22′
で示すような表面トポグラフィとなる。
て窒化膜18および酸化膜17を選択エツチングし、露
出した基板に新たな酸化膜59を形成する。この後、全
面にわたって低不純物濃度の多結晶シリコン層21を例
えばCVD法等によシ、厚みが好ましくは約500オン
グストロームとなるように被着する。前述のように、多
結晶シリコンは一般に段差部に対してきわめて良好な密
着性を示すため、この多結晶シリコン421自体に空洞
が生じることはない。ついでこの多結晶シリコン層21
に対して熱酸化処理を施すことによシ、第3図(口に示
すように前記酸化膜59.20と一体の酸化物層22を
形成する。この場合、上記多結晶シリコン層21ri熱
酸化によシ十分な淳みに成長して、前記オーバーハング
部44を完全かつ十分な厚みをもって被覆する。このだ
め該オーバーハング部44ば、熱成長により得られる上
記酸化物層22によって、図示のように完全に解消され
ることとなシ、該酸化物層22f’を十分にデバイス平
担化の役割?分担することができることとなるO ついで上記酸化物層22全体に几Ig(反応性イオンエ
、yチング)法による異方性エッチ処理を施す。この異
方性エッチ処理においては、適宜エツチングの終点制御
を行なうことによシ、酸化物層22に対するエッチ作用
がその厚み全体に及んで基板15の表面が露出すること
のないように配慮する。なお異方性工ヴチ法の特性とし
て、酸化物層22の上記段差部における側壁はほとんど
エッチされることがなく、このためエッチ処理後の酸化
物層22は、全体として第3図(りにおいて破線22′
で示すような表面トポグラフィとなる。
このように酸化物層22のエッチを途中オでしか行なわ
ないのは、a工gエッチ処理によって基板15の表面に
ダメージが加わることのないようにするためである。
ないのは、a工gエッチ処理によって基板15の表面に
ダメージが加わることのないようにするためである。
次に前記酸化物14522 K対してウエットエッチ処
理を行なうことにより、第3図(E)に示すように、基
板15上において前記導電領域19から適宜隔てられた
酸化物層22の残りの厚み部分を完全に除去して、基板
15の当該領域における表面を露出させる。この結果、
酸化物層23が残る。以上のようにして当初の酸化物層
22の工、ソチ処理を2工程に分けて行なうことによっ
て、基板15の表面を傷つけることなく、前記全化膜1
7と前記第1の導電領域19を埋め込んだ酸化物層23
を形成することができる。なお、これら2回にわたるエ
ッチ処理により、前記導電領域19の上面における酸化
物層23の厚みはもとの酸化物層22の厚みにくらべて
減少しているが、当初形成する多結晶シリコン層21の
厚みを前述のごとく比較的大きくしであるため(500
オングストロ一ム程度)、なんら支障は生じない。
理を行なうことにより、第3図(E)に示すように、基
板15上において前記導電領域19から適宜隔てられた
酸化物層22の残りの厚み部分を完全に除去して、基板
15の当該領域における表面を露出させる。この結果、
酸化物層23が残る。以上のようにして当初の酸化物層
22の工、ソチ処理を2工程に分けて行なうことによっ
て、基板15の表面を傷つけることなく、前記全化膜1
7と前記第1の導電領域19を埋め込んだ酸化物層23
を形成することができる。なお、これら2回にわたるエ
ッチ処理により、前記導電領域19の上面における酸化
物層23の厚みはもとの酸化物層22の厚みにくらべて
減少しているが、当初形成する多結晶シリコン層21の
厚みを前述のごとく比較的大きくしであるため(500
オングストロ一ム程度)、なんら支障は生じない。
このようにして得られた積層体に対して熱酸化処理を行
なうことにより、基板15の蕗出面に酸化物を成長させ
て、第3図(乃に示すように前記絶縁層と連なる薄いゲ
ート酸化膜24を形成する。
なうことにより、基板15の蕗出面に酸化物を成長させ
て、第3図(乃に示すように前記絶縁層と連なる薄いゲ
ート酸化膜24を形成する。
この酸化膜24V′i、その一部によシ前記メモリセル
10におけるトランジスタ11のゲート領域を形成する
ためのものである。この酸化膜24の熱成長時には、前
記酸化物層23においても同時に若干熱酸化が進行する
結果、該層23の側壁部が酸化膜24に向って比較的ゆ
るやかな斜面となって、その段差部の急峻度が緩和され
ることとなる。
10におけるトランジスタ11のゲート領域を形成する
ためのものである。この酸化膜24の熱成長時には、前
記酸化物層23においても同時に若干熱酸化が進行する
結果、該層23の側壁部が酸化膜24に向って比較的ゆ
るやかな斜面となって、その段差部の急峻度が緩和され
ることとなる。
すなわち前記多結晶シリコン層21は、これが初めて熱
酸化されて酸化物層22を形成する際には前記オ゛−バ
ーハング部44を解消するものとなるとともに、該酸化
物層22がエッチ処理後ふたたび熱酸化されて上記酸化
膜24と一体化する際には、その段差部が軽減されるこ
ととなるのである。
酸化されて酸化物層22を形成する際には前記オ゛−バ
ーハング部44を解消するものとなるとともに、該酸化
物層22がエッチ処理後ふたたび熱酸化されて上記酸化
膜24と一体化する際には、その段差部が軽減されるこ
ととなるのである。
ついで当該積層体の全面にわたって、不純物を含む多結
晶シリコン層を例えばCVD法等により被着した後、そ
のパターン化およびエッチ処理を行なって、前記酸化膜
24上に導電領域25を形成する。この導電領域25に
前記メモリセルlOにおけるトランジスタ11のゲート
電極となるものであυ、前記it領領域9とともに本発
明による半導体装置における第1の導体層を構成するも
のである。次に前記酸化膜24を介して適宜のドナー型
不純物、秒11えばリン等を基板15に選択的に注入ま
たは拡散することにより、該基板15内部の表面近傍に
おいて上記導電領域25の両側に水平方向に相隔てたN
+型領領域26a、z6bを前記4電領域25の両側に
2個所形成する。これらのN−)型領域26a 、26
bは、前記トランジスタ11のドレーンおよびソースを
形成するものである。なお、このN+型領領域26a2
6tll:、上記注入または拡散工程において前記*=
導電領域5をマスクとして使用することにより、自己整
合的にこれら領域26a 、26bを形成することが可
能である。
晶シリコン層を例えばCVD法等により被着した後、そ
のパターン化およびエッチ処理を行なって、前記酸化膜
24上に導電領域25を形成する。この導電領域25に
前記メモリセルlOにおけるトランジスタ11のゲート
電極となるものであυ、前記it領領域9とともに本発
明による半導体装置における第1の導体層を構成するも
のである。次に前記酸化膜24を介して適宜のドナー型
不純物、秒11えばリン等を基板15に選択的に注入ま
たは拡散することにより、該基板15内部の表面近傍に
おいて上記導電領域25の両側に水平方向に相隔てたN
+型領領域26a、z6bを前記4電領域25の両側に
2個所形成する。これらのN−)型領域26a 、26
bは、前記トランジスタ11のドレーンおよびソースを
形成するものである。なお、このN+型領領域26a2
6tll:、上記注入または拡散工程において前記*=
導電領域5をマスクとして使用することにより、自己整
合的にこれら領域26a 、26bを形成することが可
能である。
かくて得られた積層体の全面にわたって熱酸化による酸
化物を成長させて、第3図(Glに示すように前記酸化
物層23および酸化膜24と一体の酸化物層27を形成
する。この酸化物rlli 27は段差部上方において
特に厚く形成されるため、前記したようなりラヴクや突
洞が形成されるおそれがほとんどなく、また前述のよう
に酸化物N23の側壁部が酸化膜24に向って比較的ゆ
るやかな斜面となっているため、酸化物層27部は表面
平担化にも寄与することとなる。なお、この酸化物層2
7の形成により前記酸化物層23.酸化膜24.酸化物
層27からなる層間絶縁層が完成する。
化物を成長させて、第3図(Glに示すように前記酸化
物層23および酸化膜24と一体の酸化物層27を形成
する。この酸化物rlli 27は段差部上方において
特に厚く形成されるため、前記したようなりラヴクや突
洞が形成されるおそれがほとんどなく、また前述のよう
に酸化物N23の側壁部が酸化膜24に向って比較的ゆ
るやかな斜面となっているため、酸化物層27部は表面
平担化にも寄与することとなる。なお、この酸化物層2
7の形成により前記酸化物層23.酸化膜24.酸化物
層27からなる層間絶縁層が完成する。
ついで酸化物層24.27にコンタクトホール60を形
成し、しかる後、所望のパターンの導体層28を本発明
による半導体装置の第2の導体層として形成する。この
第2の導体層28は、例えばアルミニウム等のメタライ
ズ層として、例えば真窒蒸着法やマグネットロンスパッ
タ法等を用いて選択的に形成する。第3図(Hiriこ
のようにして得られた積層体の構造を示すものである。
成し、しかる後、所望のパターンの導体層28を本発明
による半導体装置の第2の導体層として形成する。この
第2の導体層28は、例えばアルミニウム等のメタライ
ズ層として、例えば真窒蒸着法やマグネットロンスパッ
タ法等を用いて選択的に形成する。第3図(Hiriこ
のようにして得られた積層体の構造を示すものである。
以上、本発明による半導体装置の製造方法の実施例につ
いて説明したが、本発明による方法はこれら実施例を適
宜変更して実施することが可能である。例えば、上述の
各実施例においては第1の導体層(第1の実施例におけ
る導電領域2a、2b%または第2の実施例における導
電領域19゜25)ri多結晶シリコンからなり、第2
の導体層(第1の実施例における導体層7、または第2
の実施例における導体層28)riアルミニウム等のメ
タライズ層よシなるものとしたが、本発明による方法は
他の構成とした多層配線構造にも適用しうろことはいう
までもない。また最終的に酸化物層23,24,27か
らなる層間絶縁層を形成する順序については特に限定は
なく、前述のような多結晶シリコン層(第1の実施例に
おける多結晶シリコン層4、または第2の実施例におけ
る多結晶シリコン層21等)を熱酸化する工程を含むも
のであれば、他の絶縁層を形成する工程はこれを省略す
ることとしても、あるいはさらに酸化物層を追加形成す
ることとしてもよい。さらに、段差部を軽減する目的自
体が達せられる限シ、該段差部上方のみに前述のように
して多結晶シリコン層を熱酸化した酸化膜を残存させ、
その他の領域における熱酸化膜はこれをすべて除去する
ようにしてもよい。
いて説明したが、本発明による方法はこれら実施例を適
宜変更して実施することが可能である。例えば、上述の
各実施例においては第1の導体層(第1の実施例におけ
る導電領域2a、2b%または第2の実施例における導
電領域19゜25)ri多結晶シリコンからなり、第2
の導体層(第1の実施例における導体層7、または第2
の実施例における導体層28)riアルミニウム等のメ
タライズ層よシなるものとしたが、本発明による方法は
他の構成とした多層配線構造にも適用しうろことはいう
までもない。また最終的に酸化物層23,24,27か
らなる層間絶縁層を形成する順序については特に限定は
なく、前述のような多結晶シリコン層(第1の実施例に
おける多結晶シリコン層4、または第2の実施例におけ
る多結晶シリコン層21等)を熱酸化する工程を含むも
のであれば、他の絶縁層を形成する工程はこれを省略す
ることとしても、あるいはさらに酸化物層を追加形成す
ることとしてもよい。さらに、段差部を軽減する目的自
体が達せられる限シ、該段差部上方のみに前述のように
して多結晶シリコン層を熱酸化した酸化膜を残存させ、
その他の領域における熱酸化膜はこれをすべて除去する
ようにしてもよい。
第6図に本発明の第3の実施例を示す。この実施例もl
トラメモリセルに適用したものである。
トラメモリセルに適用したものである。
まず、第6図Aに示すように、P型シリコン基板70に
コンデンサの一方の電極として作用するN型領域71を
選択的に形成し、コンデンサの誘電体となるシリコン酸
化膜72およびシリコン窒化膜73を形成する。窒化膜
73の土にコンデンサの他方の電極となる不純物ドープ
の多結晶シリコン層74を選択的に形成し、この後、熱
酸化を施す。この結果、多結晶シリコン層74の表面に
形成されるシリコン酸化膜75はオーバーハング部分7
6をもつ。
コンデンサの一方の電極として作用するN型領域71を
選択的に形成し、コンデンサの誘電体となるシリコン酸
化膜72およびシリコン窒化膜73を形成する。窒化膜
73の土にコンデンサの他方の電極となる不純物ドープ
の多結晶シリコン層74を選択的に形成し、この後、熱
酸化を施す。この結果、多結晶シリコン層74の表面に
形成されるシリコン酸化膜75はオーバーハング部分7
6をもつ。
酸化膜76をマスクにシリコン窒化膜73および酸化膜
72を選択エツチングする。この結果、第6図Bに83
として示される空洞が酸化Jj176の下に形成される
。
72を選択エツチングする。この結果、第6図Bに83
として示される空洞が酸化Jj176の下に形成される
。
この後、第6図Cのように、熱酸化を行なって新しいシ
リコン酸化膜77を形成し、その全面に本発明に従って
多結晶シリコン層72を形成する。
リコン酸化膜77を形成し、その全面に本発明に従って
多結晶シリコン層72を形成する。
熱処理によって多結晶シリコン層78をシリコン酸化膜
に変化させる。この結果、形成された酸化膜79は第6
図りに示すようにオーバーハング部分をもたず、その表
面の段差はゆるやかになる。
に変化させる。この結果、形成された酸化膜79は第6
図りに示すようにオーバーハング部分をもたず、その表
面の段差はゆるやかになる。
異方性リアクティブエツチングにより、第6図りで79
′と示すように、シリコン酸化膜79はその膜厚の途中
までエツチングされる。
′と示すように、シリコン酸化膜79はその膜厚の途中
までエツチングされる。
しかる後、ウェットエツチングを行なって基板70の一
部を露出させる。残った酸化1’A384riもはやオ
ーバーハングをもたない。
部を露出させる。残った酸化1’A384riもはやオ
ーバーハングをもたない。
熱酸化が再び行なわれ、第4図で示したトランジスタ2
6のゲーF =化膜8oを形成する。この状態が第6図
Fに示されている。
6のゲーF =化膜8oを形成する。この状態が第6図
Fに示されている。
次に、ゲート酸化膜80の一部から酸化膜84にかけて
、第6図Gで81として示される多結晶ンリコン層を選
択的に形成し、これをトランジスタ26のゲート酸化膜
とする。ワード線32も多結晶シリコン層で形成される
。N型不純物をイオン注入することにより、多結晶シリ
コン層81に不純物をドープさせ、基板7oにソースお
よびドレインノ一方の1iFJ域82を形成する。この
後、第5図GおよびHで説明したように、全面にシリコ
ン酸化膜を形成し、領域82と接続されるビット線30
を形成する。
、第6図Gで81として示される多結晶ンリコン層を選
択的に形成し、これをトランジスタ26のゲート酸化膜
とする。ワード線32も多結晶シリコン層で形成される
。N型不純物をイオン注入することにより、多結晶シリ
コン層81に不純物をドープさせ、基板7oにソースお
よびドレインノ一方の1iFJ域82を形成する。この
後、第5図GおよびHで説明したように、全面にシリコ
ン酸化膜を形成し、領域82と接続されるビット線30
を形成する。
この実施例では、領域71をトランジスタ26のソース
およびドレインの他方としても使っているので、素子面
積が縮少されるし、多結晶ンリコン層81は段切れなく
形成される。
およびドレインの他方としても使っているので、素子面
積が縮少されるし、多結晶ンリコン層81は段切れなく
形成される。
以上に述べたように、本発明による半導体装置の製造方
法は、段差部を有する導体層を形成した半導体基板を用
いて半導体装置を製作するにあたって、前記導体層の少
なくとも前記段差部上方に多結晶シリコン層を形成し、
該多結晶シリコン層を熱酸化することにより、前記段差
部近傍に比較的厚いスロープ状の領域を有する酸化物絶
縁層を形成するようにしたことを特徴とするものであっ
て、段差のきわめて少ない、あるいはゆるやか1層間絶
縁層を安定に形成することにより、クラックや空洞の発
生を解消することを可能とするものである。また、かり
にプロセスの途中で基板上の導体層近傍にオーバーハン
グ部が形成された場合にも、これが原因となってクラッ
クや空洞が発生することriない。すなわち、基板上の
導体層を覆う下方の絶縁層としての酸化膜にオーパーツ
・ング部が形成された場合には、平担化に寄与すること
を目的として形成した上方のポリシリコン絶縁層は、熱
酸化によυ十分な厚みに成長して、該オーバーハング部
が完全かつ十分な厚みをもって被覆されるため、該上方
のポリシリコン絶縁層は十分にその目的を達成すること
ができることとなる。
法は、段差部を有する導体層を形成した半導体基板を用
いて半導体装置を製作するにあたって、前記導体層の少
なくとも前記段差部上方に多結晶シリコン層を形成し、
該多結晶シリコン層を熱酸化することにより、前記段差
部近傍に比較的厚いスロープ状の領域を有する酸化物絶
縁層を形成するようにしたことを特徴とするものであっ
て、段差のきわめて少ない、あるいはゆるやか1層間絶
縁層を安定に形成することにより、クラックや空洞の発
生を解消することを可能とするものである。また、かり
にプロセスの途中で基板上の導体層近傍にオーバーハン
グ部が形成された場合にも、これが原因となってクラッ
クや空洞が発生することriない。すなわち、基板上の
導体層を覆う下方の絶縁層としての酸化膜にオーパーツ
・ング部が形成された場合には、平担化に寄与すること
を目的として形成した上方のポリシリコン絶縁層は、熱
酸化によυ十分な厚みに成長して、該オーバーハング部
が完全かつ十分な厚みをもって被覆されるため、該上方
のポリシリコン絶縁層は十分にその目的を達成すること
ができることとなる。
以上のごとく、本発明は多層配線構造を有する半導体装
置を製作するに際して、クラックや空洞が発生すること
なく、しかも平担度の高い層間絶縁層を形成することを
可能とするものであシ、これにより各種半導体装置の信
頼性や歩留シを向上させ、ひいてはその高速化および高
集積化に多大な貢献をなすことが期待されるものである
。
置を製作するに際して、クラックや空洞が発生すること
なく、しかも平担度の高い層間絶縁層を形成することを
可能とするものであシ、これにより各種半導体装置の信
頼性や歩留シを向上させ、ひいてはその高速化および高
集積化に多大な貢献をなすことが期待されるものである
。
第1図fA) −(1Nに本発明による半導体装置の製
造方法の第1の実施例を各工程+[に示す概略断面(2
)、第2図ri1トランジスタ1キャパシタ構成のDR
AMメモリセルを示す概略回路図、第3図(N−(5)
はこのようなりRAMメモリセルを製作するのに本発明
による半導体装置の製造方法を適用した第2の実施例を
各工程順に示す概略断面図、第4図(A)、(坊は従来
の半導体装置の製造方法の一例における工程を示す概略
断面図、第5図は第4図(切における円形の枠A内の断
面構造を拡大して示す概略断面図、第6図(Al乃至第
6図(qは本発明の第3の実施例を示す工程断面図であ
る。 1 、15−−−−−−半導体基板、2a、2b、19
゜25・・・・・・第1の導体層、3,5,17,20
゜22.23,24.27・・・・・・酸化物層(膜)
、4゜21・・・・・・多結晶シリコン層、5,21・
・・・・・多結晶シリコン層、6・・・・・・シリカg
、 7 、28−・−・・第2の導体層。 代理人 弁理士 内 原 晋 第 1 ス 第3促 フグ 1θ 躬3図 第4図 第右反 躬 6 図 偽 乙図
造方法の第1の実施例を各工程+[に示す概略断面(2
)、第2図ri1トランジスタ1キャパシタ構成のDR
AMメモリセルを示す概略回路図、第3図(N−(5)
はこのようなりRAMメモリセルを製作するのに本発明
による半導体装置の製造方法を適用した第2の実施例を
各工程順に示す概略断面図、第4図(A)、(坊は従来
の半導体装置の製造方法の一例における工程を示す概略
断面図、第5図は第4図(切における円形の枠A内の断
面構造を拡大して示す概略断面図、第6図(Al乃至第
6図(qは本発明の第3の実施例を示す工程断面図であ
る。 1 、15−−−−−−半導体基板、2a、2b、19
゜25・・・・・・第1の導体層、3,5,17,20
゜22.23,24.27・・・・・・酸化物層(膜)
、4゜21・・・・・・多結晶シリコン層、5,21・
・・・・・多結晶シリコン層、6・・・・・・シリカg
、 7 、28−・−・・第2の導体層。 代理人 弁理士 内 原 晋 第 1 ス 第3促 フグ 1θ 躬3図 第4図 第右反 躬 6 図 偽 乙図
Claims (1)
- (1)段差部を有する導体層を形成した半導体基板を用
いて半導体装置を製作するにあたって、前記導体層の少
なくとも前記段差部上方に多結晶シリコン層を形成し、
該多結晶シリコン層を熱酸化することにより、前記段差
部近傍に酸化物絶縁層を形成するようにしたことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8931685 | 1985-04-25 | ||
| JP60-89316 | 1985-04-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6230351A true JPS6230351A (ja) | 1987-02-09 |
Family
ID=13967255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61096255A Pending JPS6230351A (ja) | 1985-04-25 | 1986-04-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4711699A (ja) |
| JP (1) | JPS6230351A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7544614B2 (en) | 2005-02-24 | 2009-06-09 | Seiko Epson Corporation | Method of forming a coated film, method of forming an electronic device, and method of manufacturing an electron emission element |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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