JP2827728B2 - 半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置およびその製造方法Info
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Classifications
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- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
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Description
造方法に関し、特にダイナミック・ランダム・アクセス
・メモリ(DRAM)のキャパシタ構造および形成方法
に関する。
小されるため、セル蓄積容量とセル面積との比を大きく
するため種々の試みがなされコンタクト孔においては、
微細化が促進している。特にスタックト・キャパシタ型
DRAMでは、セル蓄積容量確保、線間ノイズ対策とし
てビット線上部にキャパシタを形成するC.O.B(キ
ャパシタ・オーバー・ビットライン(Capacito
r Over Bitline)セル構造が16M D
RAMから採用され始め、またコンタクト孔の微細化に
伴い側壁スペーサ型コンタクト孔等が考案されている。
有するスタックト・キャパシタ型DRAMセルの断面
図、図6(a),(b)はその製造工程順断面図であ
る。以下、これらの図を参照して説明する。
S法を用いてフィールド酸化膜2を形成して区画された
素子形成領域にゲート絶縁膜3、ゲート電極4−1…、
を順次形成し、ゲートの両側においてN型不純物を導入
して、ソース・ドレンイン領域5−1,5−2を自己整
合的に形成する。基板上全面に第1の層間絶縁膜7を堆
積し、ソース・ドレイン領域5−2上にコンタクト孔7
を形成し、ビット線8を形成する。第2の層間絶縁膜を
開口し、蓄積電極1と、ソース・ドレイン領域5−2を
電気的に接続するためのコンタクト孔21を形成する。
このとき、フォトリソグラフィー技術の解像度限界のた
め、ソース・ドレイン領域5−2及びゲート電極4−1
に対し、コンタクト孔21は充分なマージンが確保でき
ないため、図6(a)に示すようにフィールド酸化膜2
上にコンタクト孔2が開口されるのでその後コンタクト
孔21内部にN型不純物を導入し、不純物拡散層20を
形成し接合漏れ電流を低減する。ステップガバレッヂの
良好な、絶縁膜を基板上全面に成長させ公知の異方性ド
ライエッチングを施し、コンタクト孔21側面に絶縁性
スペーサ19を形成してコンタクト孔21aを形成す
る。その後、蓄積電極16を所定のパターンに形成し、
キャパシタ絶縁膜17,プレート電極18を順次積層し
パターニングをしてキャパシタを形成する。
6と、ソース・ドレイン領域51を電気的に接続するコ
ンタクト孔21aの形成方法では、コンタクト21aが
高アスペクト比になるのに伴い、蓄積電極16を構成す
るポリシリコン膜6のリンの拡散によるソース・ドレイ
ン領域5−1近傍のP型シリコン基板への不純物拡散が
不充分となり接合漏れ電流が増大するため、コンタクト
孔21開口後、イオン注入を施し不純物拡散層領域20
を形成する必要がある。しかし、コンタクト孔21がゲ
ート電極4−1に掛かるように開口されると、接合漏れ
電流低減のためのインオ注入により、トランジスタ特性
を変動させるため、充分なイオン注入が不可能である。
コンタクト孔21を形成するための異方性ドライエッチ
ングと、コンタクト孔21側面の絶縁性スペーサ19を
形成するための異方性ドライエッチングにより、ソース
・ドレイン領域5−1に結晶欠陥が発生し、接合漏れ電
流を充分低減することが困難なため、ホールド特性が劣
化するという問題点があった
は、半導体基板の表面をゲート絶縁膜を介して選択的に
被覆するゲート電極および前記ゲート電極下部のチャネ
ル領域を挟んで前記半導体基板の表面部に設けられた一
対のソース・ドレイン領域を有するスイッチング用トラ
ンジスタと、前記スイッチング用トランジスタを覆う第
1の層間絶縁膜と、前記第1の層間絶縁膜に設けられた
第1のコンタクト孔を介して前記ソース・ドレイン領域
の一方に接続する前記第1の層間絶縁膜の表面に設けら
れたビット線と、前記第1の層間絶縁膜および前記ビッ
ト線を覆うリフローされたBPSG膜からなる第2の層
間絶縁膜と、前記第2の層間絶縁膜を覆う酸化シリコン
膜からなる第3の層間絶縁膜と、前記第3,第2および
第1の層間絶縁膜を貫通して前記ソース・ドレイン領域
の他方に達する第2のコンタクト孔を介して該ソース・
ドレイン領域に接続し,該第3の層間絶縁膜の表面に選
択的に設けられた蓄積電極を有する電荷蓄積用キャパシ
タとを含むメモリセルを備えた半導体記憶装置におい
て、前記第3の層間絶縁膜の表面に選択的に被着され所
定の開口を有する第1の導電体膜と、前記第1の導電体
膜の前記開口側面に設けられたスペーサと、前記スペー
サ付きの前記開口と自己整合する前記第2のコンタクト
孔と、前記第2のコンタクト孔を埋め、前記スペーサを
覆い,前記第1の導電体膜の上面を選択的に覆う第2の
導電体膜とからなる前記蓄積電極を有しているというも
のである。
半導体基板の表面をゲート絶縁膜を介して選択的に被覆
するゲート電極および前記ゲート電極下部のチャネル領
域を挟んで前記半導体基板の表面部に設けられた一対の
ソース・ドレイン領域を有するスイッチング用トランジ
スタを形成する工程と、前記スイッチング用トランジス
タを覆う第1の層間絶縁膜を堆積する工程と、前記ソー
ス・ドレイン領域の一方に達する第1のコンタクト孔を
前記第1の層間絶縁膜に形成し、該第1のコンタクト孔
を介して該ソース・ドレイン領域の一方に接続するビッ
ト線を該第1の層間絶縁膜の表面に形成する工程と、前
記第1の層間絶縁膜および前記ビット線を覆うBPSG
膜を堆積し、熱処理により該BPSG膜をリフローして
該BPSG膜からなる第2の層間絶縁膜を形成し、該第
2の層間絶縁膜を覆う酸化シリコン膜からなる第3の層
間絶縁膜を形成する工程と、前記第3の層間絶縁膜上全
面に該第3の層間絶縁膜よりエッチングレートが小さい
第1の導電体膜を堆積する工程と、前記第1の導電体膜
上全面に、第1の被膜を形成する工程と、フォトリソグ
ラフィー技術を用いて前記ソース・ドレイン領域の他方
の上部の前記第1の被膜及び前記第1の導電体膜を所定
のパターンに除去し凹部を形成する工程と、前記第3の
層間絶縁膜よりエッチングレートが小さい第2の被膜を
形成し前記凹部の側面にスペーサを形成する工程と、前
記第1の導電体膜及び前記スペーサをマスクとして、前
記ソース・ドレイン領域の他方に達する第2のコンタク
ト孔を開口する工程と、前記第1の導電体膜及び前記ソ
ース・ドレイン領域とオーム接触する第2の導電体膜を
形成する工程と、前記第1の導電体膜及び前記第2の導
電体膜を所定のパターンに同時にエッチング除去して電
荷蓄積用キャパシタの蓄積電極を形成する工程とを有す
るものである。
る。図1は本発明の第1の実施例のスタックトキャパシ
タ型DRAMセルの断面図、図2(a)〜(c),図3
(a),(b)はその製造方法を説明するための工程順
断面図である。
コン基板1上に公知のLOCOS法を用いて分離領域
に、フィールド酸化膜2を形成して区画された素子形成
領域上にゲート絶縁膜3,ポリシリコン等からなるゲー
ト電極4−1,4−2,…を形成する。次にゲート電極
およびフィールド酸化膜をマスクにしてヒ素イオン又は
リンイオンを注入して自己整合的にN+ 型のソース・ド
レイン領域5−1,5−2を形成する。次に気相成長
(CVD)法により第1の層間絶縁膜5として、基板上
全面に酸化シリコン膜を約100nm堆積し、ソース・
ドレイン領域5−2上にコンタクト孔7を開口し、ビッ
ト線8を形成し、第2の層間絶縁膜9としてリフロー性
の高いBPSG膜を400〜600nm程度成長させ熱
処理を施す。その後酸化シリコン膜を約100nm程度
成長させ第3の層間絶縁膜10とする。第3の層間絶縁
膜10上に第1の層間絶縁膜6及び第2,第3の層間絶
縁膜9,10より異方性ドライエッチング次のエッチレ
ートが小さい第1の導電体膜11,例えばポリシリコン
膜を約100〜200nm程度堆積し、ポリシリコン膜
(11)上全面にCVD法を用いて第1の被膜12を酸
化シリコン膜等で形成する。
て、公知の異方性ドライエッチングにより第1の被膜1
2及びポリシリコン膜(11)を順次エッチング除去
し、図2(b)に示すように、凹部13を形成する。第
1及び第2,第3の層間絶縁膜よりエッチングレートが
小さく、ステップカバレッジの良好な導電体膜又は絶縁
膜(第2の被膜)例えばポリシリコン膜や、窒化シリコ
ン膜をCVD法で成長し、第1の被膜12をマスクをし
て異方性ドライエッチングを施し、図2(c)に示すよ
うに、凹部13の内壁部にスペーサ14を形成する。そ
の後、ポリシリコン膜(11),及びスペーサ14をマ
スクにして、全面に異方性ドライエッチングを施こし、
図3(a)に示すように、第1〜第3の層間絶縁膜をエ
ッチング除去し、コンタクト孔15を形成する。このと
き、第1の被膜12も同時にエッチング除去されポリシ
リコン膜(11)ほエッチングレートが小さいため、第
1〜第3の層間絶縁膜を保護する。スペーサ14の高さ
は低くなり、スペーサ14aとなる。
導電体膜16としてポリシリコン膜を約200nm程度
CVD法により成長したのちリン拡散法を施し、フォト
リソグラフィー技術を用いてポリシリコン膜(11),
及びポリシリコン膜(16)を異方性ドライエッチング
により同時にエッチング除去することにより、第1の導
電体膜11a,第2の導電体膜16からなる蓄積電極を
形成し、図1に示すように、蓄積電極を被覆するキャパ
シタ絶縁膜17及びキャパシタ絶縁膜上に、プレート電
極18となるポリシリコン膜を堆積したのちリン拡散を
施し、フォトリグララフィー技術により所定の形にパタ
ーニングを施す。
導電体膜11に孔をあけ、その側面にスペーサを設けた
のちコンタクト孔15を形成するので、コンタクト孔1
5とソース・ドレイン領域5−1とのマージンの確保が
容易となる。また、ソースドレイン領域5−1の周辺部
にエッチング時にダメージが加わるのを避けることがで
きるので接合漏れ電流が低減され、メモリセルのホール
ド特性が改善される。
ルを示す断面図である。
スペーサが突出しているので第2の導電体膜16aの表
面積が大きくなり蓄積容量を大きくできる。このような
構造は、図2(b)における凹部13の側面にスペーサ
14を形成するための異方性ドライエッチングのオーバ
ーエッチング量と、コンタクト孔15を形成するための
異方性ドライエッチングによるスペーサ14のエッチン
グ量より、ポリシリコン膜(11)上に形成する第1の
被膜12の膜厚を厚くすることにより実現できる。
用のキャパシタとスイッチング用トランジスタ間の層間
絶縁膜上に、層間絶縁膜よりエッチングレートの小さい
第1の導電体膜を層間絶縁膜上に形成し、第1導電体膜
上に第1の被膜を形成したのち、スイッチング用トラン
ジスタのソース・ドレイン領域の一方の上方に第1の導
電体膜及び第1の被膜を所定のパターンにエッチング除
去し凹部を形成し、凹部の内壁部に層間絶縁膜よりエッ
チングレートの小さい材料よりなるスペーサを形成し、
スペーサ及び第1の導電体膜をマスクとして一方のソー
ス・ドレイン領域上に微細コンタント孔を開口すること
によりコンタクト孔とソース・ドレイン領域とのマージ
ンが確保され、ソース・ドレイン領域へのエッチングに
よるダメージが緩和されることにより接合漏れ電流が軽
減できる。またスペーサを第1の導電体膜より上方へ突
出させることにより蓄積電極の表面積が増加し、蓄積電
極容量が増大する。以上により、半導体記憶装置のホー
ルド特性が向上する。
示す断面図である。
(c)に分図して示す工程順断面図である。
(a),(b)に分図して示す工程順断面図である。
示す断面図である。
る。
(b)に分図して示す工程順断面図である。
ン膜) 12 第1の被膜 13 凹部 14,14a,14b スペーサ 15 コンタクト孔 16 第2の導電体膜 17,17a キャパシタ絶縁膜 18,18a プレート電極 19 絶縁性スペーサ 20 不純物拡散領域 21,21a コンタクト孔
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板の表面をゲート絶縁膜を介し
て選択的に被覆するゲート電極および前記ゲート電極下
部のチャネル領域を挟んで前記半導体基板の表面部に設
けられた一対のソース・ドレイン領域を有するスイッチ
ング用トランジスタと、前記スイッチング用トランジス
タを覆う第1の層間絶縁膜と、前記第1の層間絶縁膜に
設けられた第1のコンタクト孔を介して前記ソース・ド
レイン領域の一方に接続する前記第1の層間絶縁膜の表
面に設けられたビット線と、前記第1の層間絶縁膜およ
び前記ビット線を覆うリフローされたBPSG膜からな
る第2の層間絶縁膜と、前記第2の層間絶縁膜を覆う酸
化シリコン膜からなる第3の層間絶縁膜と、前記第3,
第2および第1の層間絶縁膜を貫通して前記ソース・ド
レイン領域の他方に達する第2のコンタクト孔を介して
該ソース・ドレイン領域の他方に接続し,該第3の層間
絶縁膜の表面に選択的に設けられた蓄積電極を有する電
荷蓄積用キャパシタとを含むメモリセルを備えた半導体
記憶装置において、 前記第3の層間絶縁膜の表面に選択的に被着され所定の
開口を有する第1の導電体膜と、前記第1の導電体膜の
前記開口側面に設けられたスペーサと、 前記スペーサ付きの前記開口と自己整合する前記第2の
コンタクト孔と、 前記第2のコンタクト孔を埋め、前記スペーサを覆い,
前記第1の導電体膜の上面を自己整合的に覆う第2の導
電体膜とからなる前記蓄積電極を有していることを特徴
とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】 スペーサの高さが第1の導電体膜の厚さ
より大きい請求項1記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】 半導体基板の表面をゲート絶縁膜を介し
て選択的に被覆するゲート電極および前記ゲート電極下
部のチャネル領域を挟んで前記半導体基板の表面部に設
けられた一対のソース・ドレイン領域を有するスイッチ
ング用トランジスタを形成する工程と、前記スイッチング用トランジスタを覆う第1 の層間絶縁
膜を堆積する工程と、前記ソース・ドレイン領域の一方に達する第1のコンタ
クト孔を前記第1の層間絶縁膜に形成し、該第1のコン
タクト孔を介して該ソース・ドレイン領域の一方に接続
するビット線を該第1の層間絶縁膜の表面に形成する工
程と、 前記第1の層間絶縁膜および前記ビット線を覆うBPS
G膜を堆積し、熱処理により該BPSG膜をリフローし
て該BPSG膜からなる第2の層間絶縁膜を形成し、該
第2の層間絶縁膜を覆う酸化シリコン膜からなる第3の
層間絶縁膜を形成する工程と、 前記第3の 層間絶縁膜上全面に該第3の層間絶縁膜より
エッチングレートが小さい第1の導電体膜を堆積する工
程と、 前記第1の導電体膜上全面に、第1の被膜を形成する工
程と、 フォトリソグラフィー技術を用いて前記ソース・ドレイ
ン領域の他方の上部の前記第1の被膜及び前記第1の導
電体膜を所定のパターンに除去し凹部を形成する工程
と、 前記第3の層間絶縁膜よりエッチングレートが小さい第
2の被膜を形成し前記凹部の側面にスペーサを形成する
工程と、 前記第1の導電体膜及び前記スペーサをマスクとして、
前記ソース・ドレイン領域の他方に達する第2のコンタ
クト孔を開口する工程と、 前記第1の導電体膜及び前記ソース・ドレイン領域とオ
ーム接触する第2の導電体膜を形成する工程と、 前記第1の導電体膜及び前記第2の導電体膜を所定のパ
ターンに同時にエッチング除去して電荷蓄積用キャパシ
タの蓄積電極を形成する工程とを有することを特徴とす
る半導体記憶装置の製造方法。
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JPH0653412A JPH0653412A (ja) | 1994-02-25 |
JP2827728B2 true JP2827728B2 (ja) | 1998-11-25 |
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