JPH0284765A - Semiconductor memory device and its manufacture - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/31—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は半導体メモリ装置およびその製造方法に係り
、詳しくは、MIS型ダ型ダイナジックランダムアクセ
スメモリびその製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a MIS type dynamic random access memory and a method of manufacturing the same.
(従来の技術)
MIS型ダ型ダイナジックランダムアクセスメモリ下単
にDRAMと称する)は、約3年でチップ当りの集積ビ
ット数が4倍に増大してきている。(Prior Art) The number of integrated bits per chip of MIS-type dynamic random access memory (hereinafter referred to simply as DRAM) has quadrupled in about three years.
DRAMの高集積化は、テツ!面積の約50%を占める
メモリセルの微細化が中−ポイントとなる。High integration of DRAM is a must! The middle point is miniaturization of memory cells, which occupy about 50% of the area.
16キロビツト以上のDRAMでは、1つのセル(1ビ
ツト)が1個のキャパシタと1個のスイッチングトラン
ジスタから構成される最もシングルなITr/10!セ
ルが用いられてきており、セルを単純に縮小すると、キ
ャパシタの静電容量が減少し、アルファ粒子の入射によ
って記憶情報が反転するソフトエラー現象が顕著になっ
てしまう問題点があった。In a DRAM of 16 kilobits or more, one cell (one bit) consists of one capacitor and one switching transistor, which is the most single ITr/10! Cells have been used for this purpose, and if the cells are simply reduced in size, the capacitance of the capacitor decreases, and the soft error phenomenon in which stored information is reversed due to the incidence of alpha particles becomes noticeable.
そこで、セルを縮小しても大きな静電容量が確保できる
ような工夫が例えば沖電気研究開発13153 [3)
(昭61−7 )PP75〜82に示されるように行
われており、これによれば、キヤ/#シタをフィールド
酸化膜やトランジスタの上に積み上げるように立体的に
形成し、実効的に大きな静電容量を得ている。このよう
なセルは、一般にスタックキャパシタ屋セルと呼ばれて
いる。Therefore, there is a way to ensure a large capacitance even if the cell size is reduced, for example, by Oki Electric Research & Development 13153 [3]
(1986-7) This was done as shown in PP75 to 82.According to this, the capacitors were formed three-dimensionally by stacking them on the field oxide film and transistors, effectively increasing the size of the capacitors. Obtaining capacitance. Such cells are generally called stacked capacitor cells.
このスタッ名キャノぐシタ屋セルの主要構造を、第4図
の断面図を用いて説明する。Pffiシリコン基板1上
に選択的に形成された分離用のフィールド酸化膜2によ
って囲まれたアクティブ領域にスイッチング用のトラン
スファゲートトランジスタが形成されている。このトラ
ンスファグートトランソスタはゲート酸化膜3、ゲート
電極4、一対のN−拡散層5、サイドウオール6および
一対のN+拡散層7から構成されている。ここで、一対
のN+拡散層7はAs (ヒ素)の高濃度ドーグにより
形成されている。そして、とのN手払散層7とN−拡散
層5とでLDD構造のソース・ドレインの拡散層が形成
される。また、ゲート電極4はワード線としても働き、
後述するビット線に対して直角方向に延びている。この
ようなトランスファゲ−トトランジスタやフィールド酸
化膜2上に積み上げるようKして情報記憶用のキャパシ
タが形成されている。このキャノタシタは、不純物(リ
ン)を高濃度に含んだポリシリーンによって形成された
下部電極8、誘電体薄膜9および上部電極1oから形成
されており、下部電極8はコンタクトホール11を通し
てトランスファゲートトランジスタのソース・ドレイン
の一方の拡散層に、 N手払散層7部分で接続されてい
る。上部電極10は固定電位(1/2 vee )に接
続されている。一方、トランスファy−トトランジスタ
のソース・ドレインの他方の拡散層のN手払散層7部分
には、コンタクトホール12を通してビット線13が接
続されている。The main structure of this star cell is explained using the sectional view of FIG. 4. A switching transfer gate transistor is formed in an active region surrounded by an isolation field oxide film 2 selectively formed on a Pffi silicon substrate 1. This transfer transistor is composed of a gate oxide film 3, a gate electrode 4, a pair of N- diffusion layers 5, a sidewall 6, and a pair of N+ diffusion layers 7. Here, the pair of N+ diffusion layers 7 are formed of dope with a high concentration of As (arsenic). Then, the N-type diffusion layer 7 and the N- diffusion layer 5 form a source/drain diffusion layer of an LDD structure. In addition, the gate electrode 4 also functions as a word line,
It extends in a direction perpendicular to a bit line, which will be described later. An information storage capacitor is formed by stacking the transfer gate transistor and the field oxide film 2 on top of each other. This capacitor is formed of a lower electrode 8 made of polysilicon containing a high concentration of impurities (phosphorus), a dielectric thin film 9, and an upper electrode 1o.・Connected to one diffusion layer of the drain through the N-type diffusion layer 7. The upper electrode 10 is connected to a fixed potential (1/2 vee ). On the other hand, a bit line 13 is connected through a contact hole 12 to a portion of the N-type diffusion layer 7 of the other source/drain diffusion layer of the transfer transistor.
そして、このビット線13や前記ゲート電極4およびキ
ヤ/母シタなとは眉間絶縁膜14.15により相互に絶
縁されており、層間絶縁膜14,15には前記コンタク
トホール11.12が形成されている。また、全表面に
はパッジページ曹ン膜16が形成されている。The bit line 13, the gate electrode 4, and the capacitor/base are insulated from each other by a glabella insulating film 14.15, and the contact hole 11.12 is formed in the interlayer insulating film 14, 15. ing. Further, a pad page carbon film 16 is formed on the entire surface.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上記のような従来の構成では、キャノ譬
シタの下部電極8とトランスファゲートトランゾスタの
ソース・ドレインの一方の拡散層との接続において、次
のような問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional configuration as described above, in the connection between the lower electrode 8 of the canister and the diffusion layer of one of the source and drain of the transfer gate transistor, the following happens. There was a problem.
■ キャパシタの下部電極8がN手払散層7に接続され
ているが、高濃度にAaをドーグしたN+拡散層7中で
はP CIJン)の増速拡散が起るため、下部電極8を
形成するポリシリコン中のリンが基板lに拡散し、深い
接合(第4図における符号170部分)を形成してしま
う。■ The lower electrode 8 of the capacitor is connected to the N diffusion layer 7, but since accelerated diffusion of PCIJ occurs in the N+ diffusion layer 7 doped with Aa at a high concentration, the lower electrode 8 is connected to the N diffusion layer 7. Phosphorus in the formed polysilicon diffuses into the substrate l, forming a deep junction (portion 170 in FIG. 4).
このため、基板1中に入射したアルファ粒子によって発
生するキャリアの収集効率が高まり、メモリ情報を破壊
するンフトエラーの発生率が大きくなる。For this reason, the collection efficiency of carriers generated by alpha particles incident on the substrate 1 is increased, and the occurrence rate of phantom errors that destroy memory information is increased.
■ 高濃度に不純物を注入したN手払散層7表面は低温
でも酸化されやすく、キヤパシタの下部電極8と良好な
オーミックコンタクトが得られない。(2) The surface of the N-type dispersion layer 7 into which impurities are implanted at a high concentration is easily oxidized even at low temperatures, and good ohmic contact with the lower electrode 8 of the capacitor cannot be obtained.
この発明は、以上述べたキャノ々シタの下部電極とトラ
ンスフyl’ −’pトランジスタの拡散層との接続に
おける問題点を除去することを目的とする。The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems in the connection between the lower electrode of the canacitor and the diffusion layer of the transfyl'-'p transistor.
CS題を解決するための手段)
この発明では、キヤ・ぐシタの下部電極が接続されるト
ランスファゲートトランジスタの一方の拡散層を低濃度
N型拡散層のみで形成する。Means for Solving the CS Problem) In the present invention, one diffusion layer of the transfer gate transistor to which the lower electrode of the capacitor is connected is formed only of a lightly doped N-type diffusion layer.
また、第3のこの発明では、キャパシタを形成する際、
該中ヤノダシタの下部電極をノンドーグシリコン層で形
成し、その上に誘電体薄膜を形成し、その誘電体薄膜を
通して導電性付与の丸めのヒ素のイオン注入を下部電極
ポリシリコン層に対して“行う。Further, in the third aspect of the present invention, when forming a capacitor,
The lower electrode of the middle layer is formed of a non-doped silicon layer, a dielectric thin film is formed on it, and round arsenic ions are implanted into the lower electrode polysilicon layer through the dielectric thin film to impart conductivity. conduct.
(作用)
上記のようにキヤパシタの下部電極が接続されるトラン
ス7アグートト2ンノスタの一方の拡散層を低濃度N型
拡散層のみで形成すれば、例えキヤ/々シタの下部電極
を形成するポリシリコン層に含まれる不純物がリンであ
っても、該不純物が基板に深く拡散することはなくなり
、深い接合は形成されない。しかも、第3のこの発明の
ように不純物にヒ素を用いれば、ヒ素の拡散係数が小さ
いので、基板に深く拡散されることが一層確実になくな
る。また、前記低濃度Na拡散層によれば、表面に酸化
膜が形成されにくい。さらに第3のこの発明のように、
下部電極ポリシリコン層への不純物ドーピングを、誘電
体薄膜形成後に行うようにすると、該誘電体薄膜形成時
にポリシリコン層表面に形成される自然酸化膜が薄くな
る。(Function) As described above, if one diffusion layer of the transformer 7 agot2 innostar to which the lower electrode of the capacitor is connected is formed of only a low concentration N type diffusion layer, even if the lower electrode of the capacitor is Even if the impurity contained in the silicon layer is phosphorus, the impurity will not diffuse deeply into the substrate, and no deep junction will be formed. Moreover, if arsenic is used as an impurity as in the third aspect of the present invention, since the diffusion coefficient of arsenic is small, it is further ensured that arsenic will not be diffused deeply into the substrate. Further, according to the low concentration Na diffusion layer, an oxide film is hardly formed on the surface. Furthermore, like this third invention,
If the lower electrode polysilicon layer is doped with impurities after forming the dielectric thin film, the natural oxide film formed on the surface of the polysilicon layer during the formation of the dielectric thin film becomes thinner.
(実施例)
以下この発明の実施例を図面金参照して説明する・
第1図はこの発明の半導体メそり装置の一実施例を示す
断面図である。この図において、21はP型シリコン基
板で、この基板21上に選択的に形成された分離用のフ
ィールド酸化膜22で囲まれたアクティブ領域にMIS
型のトランスファゲートトランジスタが形成されている
。このトランスファゲートトランソスタは、基板21表
面に形成されたゲート酸化膜23と1.その上に形成さ
れたr−計電極24、該ゲート電極24両側の基板21
内に形成されたN−拡散層25、前記ゲート電極240
両側面に形成されたサイドウオール26、前記ゲート電
極24片側の基板21内にのみ形成されたN手払散層2
7とで構成されている。とのN+拡散層27が形成され
た側では、N″″拡、散層25とでLDD構造にトラン
スファゲートトランジスタの拡散層が形成されるととく
なる。反対側は、N−拡散層25のみでトランス7アグ
ートト2ンノスタの拡散層が形成される。なお、f−計
電極24はワード線としても働き、後述するピット線に
対して直角方向に延びている。このようなトランスファ
ゲートトランゾスタやフィールド酸化膜22上に積み上
げるようにして更に情報記憶用のキャノダシタが形成さ
れている。このキャノ々シタは、不純物を含んだ4リシ
リコンによって形成された下部電極28、その上に形成
された誘電体薄膜29、その上に形成された上部電極3
0から構成されており、下部電極28は、コンタクトホ
ール31を通して、N手払散層27が形成されていない
側の前記トランジスタのN−拡散層25に接続されてい
る。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an example of a semiconductor mesori device of the present invention. In this figure, reference numeral 21 denotes a P-type silicon substrate, and an MIS is installed in an active area surrounded by a field oxide film 22 for isolation selectively formed on this substrate 21.
A type of transfer gate transistor is formed. This transfer gate transistor consists of a gate oxide film 23 formed on the surface of a substrate 21 and 1. R-meter electrode 24 formed thereon, substrate 21 on both sides of the gate electrode 24
an N- diffusion layer 25 formed within the gate electrode 240;
Sidewalls 26 formed on both sides, N-type dispersion layer 2 formed only in the substrate 21 on one side of the gate electrode 24
It consists of 7. On the side where the N+ diffusion layer 27 is formed, the diffusion layer of the transfer gate transistor is formed in the LDD structure with the N'' diffusion layer 25. On the opposite side, a diffusion layer of the transformer 7 is formed of only the N- diffusion layer 25. Note that the f-meter electrode 24 also functions as a word line and extends in a direction perpendicular to a pit line, which will be described later. A canadacillator for information storage is further formed so as to be stacked on such a transfer gate transistor and field oxide film 22. This canister includes a lower electrode 28 formed of 4-silicon containing impurities, a dielectric thin film 29 formed thereon, and an upper electrode 3 formed thereon.
The lower electrode 28 is connected through the contact hole 31 to the N- diffusion layer 25 of the transistor on the side where the N-type dispersion layer 27 is not formed.
一方、これと反対側に位置するトランスファr −トラ
ンジスタのN2拡散層27には、コンタクトホール32
を通してビット線33が接続されている。そして、この
ビット線33や前記ゲート電極24および午ヤ・9シタ
などは層間絶縁膜34,35により相互に絶縁されてお
り、層間絶縁膜34゜35には前記コンタクトホール3
1,32が形成されている。また、全表面はパッジペー
ジ曹ン膜36で覆われている。On the other hand, a contact hole 32 is provided in the N2 diffusion layer 27 of the transfer r-transistor located on the opposite side.
A bit line 33 is connected through it. The bit line 33, the gate electrode 24, and the contact hole 3 are insulated from each other by interlayer insulating films 34 and 35.
1 and 32 are formed. Further, the entire surface is covered with a pudge page carbon film 36.
このような半導体メモリ装置は、第2図囚〜(6)に示
すこの発明の製造方法の第1の実施例により製造される
。その製造方法を次に説明する。Such a semiconductor memory device is manufactured by the first embodiment of the manufacturing method of the present invention shown in FIG. The manufacturing method will be explained next.
まず、P塁シリコン基板210表面部に選択酸化法など
によりフィールド酸化膜22を選択的に形成する。次に
、そのフィールド酸化膜22で囲まれたアクティブ領域
の基板21表面にゲート酸化膜23を膜厚25nm程度
に形成する。そして、とのゲート酸化膜23上にゲート
電極24を形成する(第2図(4))。このゲート電極
24は、ポリシリコンを基板21上にLPCVD(減圧
化学的気相成長)法により膜厚300nm程度に堆積さ
せた後、該ポリシリコンに導電性を与えるためにリンを
高濃度にドーグし、その後リンドーグのポリシリコンを
通常のホトリソグラフィおよびドライエツチング技術で
/臂ターニングすることにより形成される。First, a field oxide film 22 is selectively formed on the surface of a P-base silicon substrate 210 by a selective oxidation method or the like. Next, a gate oxide film 23 is formed to a thickness of about 25 nm on the surface of the substrate 21 in the active region surrounded by the field oxide film 22. Then, a gate electrode 24 is formed on the gate oxide film 23 (FIG. 2(4)). This gate electrode 24 is made by depositing polysilicon on the substrate 21 to a thickness of about 300 nm by LPCVD (low-pressure chemical vapor deposition), and then doping it with phosphorus at a high concentration to give conductivity to the polysilicon. and then by turning/turning the phosphorus polysilicon using conventional photolithography and dry etching techniques.
次に、ゲート電極24およびフィールド酸化膜22をマ
スクにしてI X 10LS〜5 X 1011013
e”のドーズ量でリンのイオン注入を基板21に対して
行うことにより、ゲート電極24両側の基板21内にN
−拡散層25を形成する。その後、全面にCVD法によ
り酸化膜(SiO!膜)を堆積させ、その酸化膜を異方
性のRIE(リアクティブイオンエツチング)で全面エ
ツチングすることにより、ゲート電極240両側面にサ
イドウオール26を形成する。Next, using the gate electrode 24 and the field oxide film 22 as a mask, IX10LS~5X1011013
By ion-implanting phosphorus into the substrate 21 at a dose of ``e'', N is implanted into the substrate 21 on both sides of the gate electrode 24.
- forming a diffusion layer 25; Thereafter, an oxide film (SiO! film) is deposited on the entire surface using the CVD method, and the oxide film is etched on the entire surface using anisotropic RIE (reactive ion etching) to form sidewalls 26 on both sides of the gate electrode 240. Form.
(第2図(11)
続いて、ゲート電極24片側の基板21表面上をレゾス
トパターン41で覆う。そして、そのレゾストパターン
41とゲート電極24およびサイドウオール26をマス
クとして基板21に対するヒ素のイオン注入をドーズ量
5 X 101IIe+−”で行うことに! リ、前記
レゾストパターン41で覆った側と反対側の基板21内
にのみN+拡散層27を形成する(第2図(c))。こ
こで、周辺回路にCMOS(相補型金属酸化膜半導体)
を用いている場合、Nチャネルトランソスタ用のN+拡
散層とPテヤネルトランソスタ用のP手払散層を別々に
形成するためシソスト/9ターニングを行っているので
、周辺回路のNチャネルトランジスタ用N+拡散層形成
のためのレゾストパターンダと前記片側にのみN+拡散
層27を形成するためのしシスト/々ターニングを同一
ホトマスクで行えば、工程が増大することはない。(FIG. 2 (11)) Next, the surface of the substrate 21 on one side of the gate electrode 24 is covered with a resist pattern 41. Then, using the resist pattern 41, the gate electrode 24, and the sidewall 26 as a mask, arsenic is removed from the substrate 21. The ion implantation was carried out at a dose of 5 x 101IIe+-''! Next, the N+ diffusion layer 27 was formed only in the substrate 21 on the opposite side to the side covered with the resist pattern 41 (FIG. 2(c)). Here, CMOS (complementary metal oxide semiconductor) is used in the peripheral circuit.
When using N-channel transistors, SiSist/9 turning is performed to separately form the N+ diffusion layer for the N-channel transistor and the P-type diffusion layer for the P-channel transistor. If the resist patterning for forming the N+ diffusion layer for the channel transistor and the resist/turning for forming the N+ diffusion layer 27 only on one side are performed using the same photomask, the number of steps will not increase.
次に、レゾストパターン41を除去し、さらにf−ト酸
化膜23の不要部を除去した上で、拡散層25.27上
およびゲート電極24上を含む全表面に眉間絶縁膜34
となる酸化膜をCVD法により堆積させる。そして、そ
の眉間絶縁膜34には、N−拡散層25しか形成されて
いない側において該y拡散層25に貫通するようにコン
タクトホール31を形成する。〔第2図(ト)〕その後
、前記コンタクトホール31を通して底部のN−拡散層
25に接続されるようにキャパシタの下部電極28を層
間絶縁膜34上に形成する(第2図@)。この下部電極
28fi、ポリシリコン層をLPCVD法により膜厚2
00nm程度に全面に堆積させた後、該ポリシリコン層
に導電性を与えるためリンを1×1020〜3 X 1
0”3−”の濃度でドーグし、その後リンドーグのポリ
シリコン層を通常のホトリソグラフィおよびドライエツ
チングでノ々ターニングすることにより形成される。そ
の際、ポリシリコン層が基板21に接続される部分はN
−拡散層25であり、したがってポリシリコン層からの
基板21へのリンの増速拡散や、基板21表面の低温酸
化が抑えられる。Next, after removing the resist pattern 41 and further removing unnecessary parts of the f-t oxide film 23, a glabellar insulating film 34 is formed on the entire surface including the tops of the diffusion layers 25 and 27 and the tops of the gate electrodes 24.
An oxide film is deposited by CVD. A contact hole 31 is formed in the glabellar insulation film 34 so as to penetrate through the y diffusion layer 25 on the side where only the N- diffusion layer 25 is formed. [FIG. 2(G)] Thereafter, the lower electrode 28 of the capacitor is formed on the interlayer insulating film 34 so as to be connected to the bottom N- diffusion layer 25 through the contact hole 31 (FIG. 2@). This lower electrode 28fi is made of polysilicon layer with a film thickness of 2 by LPCVD method.
After depositing the polysilicon layer to a thickness of about 0.00 nm over the entire surface, phosphorus is added at 1×1020 to 3×1 to give conductivity to the polysilicon layer.
It is formed by doping at a concentration of 0"3-" and then repeatedly turning the doped polysilicon layer by conventional photolithography and dry etching. At that time, the portion where the polysilicon layer is connected to the substrate 21 is N
- Diffusion layer 25, thus suppressing accelerated diffusion of phosphorus from the polysilicon layer to the substrate 21 and low-temperature oxidation of the surface of the substrate 21.
その後、下部電極28上を含む全面にキャノクシタの誘
電体薄膜となる窒化シリコン膜42をモノシラン(Si
H,)とアンモニア(N′H4)ガスを用いたLPCV
D法により膜厚10nmに堆積させる。しかる後、窒化
シリコン膜42のリーク電流を減少させる目的で900
〜950℃のウェット酸素雰囲気でアニールを行い、窒
化シリコン膜42の表面に2nm程度の酸化膜(図示せ
ず)を形成する。その後、その酸化膜を表面に有する窒
化シリコン膜42上にキヤ・矛シタの上部電極を形成す
るためのポリシリコン層43を形成する。そして、この
ポリシリコン層43に不純物をドーグした後、該ポリシ
リコン層43と窒化シリコン膜42(表面に酸化膜を有
する)をノ々ターニングすることKより、下部電極38
上から眉間絶縁膜34上に延在するようにキャパシタの
上部電極30と誘電体薄膜29を形成する。(第2図■
)
その後、全面に第2の層間絶縁膜35としてBPSG(
ポロンホスフォシリケートガラス)膜を堆積させる。そ
して、その第2の層間絶縁膜35と前記層間絶縁膜34
にN+拡散層27に貫通するようにコンタクトホール3
2を開け、そのコンタクトホール32を通してN+拡散
層27に接続されるようにビット線33をA/−8t合
金で形成する。Thereafter, a silicon nitride film 42, which will become the dielectric thin film of the canister, is coated on the entire surface including the top of the lower electrode 28 using monosilane (Si).
LPCV using H,) and ammonia (N'H4) gas
The film is deposited to a thickness of 10 nm using the D method. Thereafter, in order to reduce the leakage current of the silicon nitride film 42,
Annealing is performed in a wet oxygen atmosphere at ~950° C. to form an oxide film (not shown) with a thickness of about 2 nm on the surface of the silicon nitride film 42. Thereafter, a polysilicon layer 43 for forming an upper electrode of the capacitor is formed on the silicon nitride film 42 having the oxide film on its surface. After doping the polysilicon layer 43 with impurities, the polysilicon layer 43 and the silicon nitride film 42 (having an oxide film on the surface) are repeatedly turned.
The upper electrode 30 of the capacitor and the dielectric thin film 29 are formed so as to extend from above onto the glabellar insulating film 34 . (Figure 2■
) Thereafter, BPSG (
Deposit a poron phosphosilicate glass) film. Then, the second interlayer insulating film 35 and the interlayer insulating film 34
A contact hole 3 is formed so as to penetrate through the N+ diffusion layer 27.
2 is opened, and a bit line 33 is formed of A/-8t alloy so as to be connected to the N+ diffusion layer 27 through the contact hole 32.
(第2図(2)) 最後に、表面に・9ツシペーシ曹ン膜を形成する。(Figure 2 (2)) Finally, a 9% carbon film is formed on the surface.
第3図(4)〜■はこの発明の製造方法の第2の実施例
で、この製造方法によっても第1図の半導体メモリ装置
を製造できる。FIGS. 3(4) to (3) show a second embodiment of the manufacturing method of the present invention, and the semiconductor memory device shown in FIG. 1 can also be manufactured by this manufacturing method.
この第2の実施例は、キャパシタの下部電極28の形成
法が第2図の第1の実施例と異々る。説明の重複を避け
るため、その相違部分のみを説明することにすると、こ
の第2の実施例では、第3図側に示すように層間絶縁膜
34にコンタクトホール31を開は念後、第3図■に示
すようにノンドープポリシリコン層を用いてキャパシタ
の下部電極28を形成する。続いて、同図に示すように
、下部電極28の表面を含む全面にキャパシタの誘電体
薄膜としての窒化シリコン膜42をLPCVD法で10
nm厚に形成する。そして、この窒化シリコン膜42を
形成した後、この窒化シリコン膜42を通してドーズ量
1x1016cIR″″2程度でヒ素のイオン注入を第
3図側に示すように下部電極(ノンドープポリシリコン
層)28に対して行い、導電性を与える。This second embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 2 in the method of forming the lower electrode 28 of the capacitor. In order to avoid duplication of explanation, only the different parts will be explained. In this second embodiment, as shown in FIG. As shown in FIG. 3, a lower electrode 28 of the capacitor is formed using a non-doped polysilicon layer. Subsequently, as shown in the figure, a silicon nitride film 42 as a dielectric thin film of the capacitor is deposited on the entire surface including the surface of the lower electrode 28 by LPCVD.
Formed to a thickness of nm. After forming this silicon nitride film 42, arsenic ions are implanted into the lower electrode (non-doped polysilicon layer) 28 through this silicon nitride film 42 at a dose of about 1x1016cIR''2 as shown in FIG. to give conductivity.
その後は、第2図の第1の実施例と同様に、窒化シリコ
ン膜42表面の酸化膜形成工程以降の工程を実施する。Thereafter, the steps after the step of forming an oxide film on the surface of the silicon nitride film 42 are performed in the same manner as in the first embodiment shown in FIG.
なお、第3図の第2の実施例では、第2図の第1の実施
例と同一部分に同一符号を付してあり、それにより同一
部分の説明は省略する。In the second embodiment shown in FIG. 3, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG.
(発明の効果)
以上詳細に説明し九ように、この発明によれば、キャパ
シタの下部電極が接続されるトランスファゲートトラン
ジスタの一方の拡散層を低濃度N型拡散層のみで形成し
たので、例え午ヤ/臂シタの下部電極を形成する。fl
リシリーン層に含まれる不純物がリンであっても、該不
純物が基板に深く拡散されるようなことがなくなり、深
い接合が形成されず、したがって、ソフトエラーの発生
率を飛躍的に低減することができる。しかも、ポリシリ
コン層に含まれる不純物としてヒ素を用いれば、ヒ素の
拡散係数が小さいので、基板に深く拡散されることか一
層確実になくなり、よりソフトエラーの発生率を低減す
ることができる。また、前記低濃度N盟拡散層によれば
1表面に酸化膜が形成されにくいので、キャパシタの下
部電極との間に良好なコンタクトを得ることができる。(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention, one diffusion layer of the transfer gate transistor to which the lower electrode of the capacitor is connected is formed only of a low concentration N-type diffusion layer. Form the lower electrode of the armpit/armpit. fl
Even if the impurity contained in the silicone layer is phosphorus, the impurity will not be diffused deeply into the substrate, and deep junctions will not be formed. Therefore, the incidence of soft errors can be dramatically reduced. can. Furthermore, if arsenic is used as an impurity contained in the polysilicon layer, since the diffusion coefficient of arsenic is small, it is further ensured that arsenic will not be diffused deeply into the substrate, and the incidence of soft errors can be further reduced. Further, since an oxide film is hardly formed on one surface of the low concentration N diffusion layer, good contact with the lower electrode of the capacitor can be obtained.
さらに、中ヤ・臂シタの下部電極を形成するポリシリコ
ン層に、キヤ/々シタの誘電体薄膜形成後、導電性を与
えるための不純物ドーピングを行うようにすれば、前記
誘電体薄膜形成時にホリシリコン層表面に形成される自
然酸化膜が薄くなるので、キヤパシタの静電容量のパッ
ツ牟を抑えられる。Furthermore, if the polysilicon layer that forms the lower electrodes of the middle layer and armpit is doped with impurities to impart conductivity after forming the dielectric thin film of the capacitor, it is possible to Since the natural oxide film formed on the surface of the polysilicon layer becomes thinner, the increase in capacitance of the capacitor can be suppressed.
第1図はこの発明の半導体メモリ装置の一実施例を示す
構造断面図、第2図はこの発明の半導体メモリ装置の製
造方法の第1の実施例を示す工程断面図、第3図はこの
発明の製造方法の第2の実施例を示す工程断面図、第4
図は従来のスタック中ヤパシタ型セルの構造断面図であ
る。
21・・・P型シリコン基板、22−・フィールド酸化
膜、23・・・ゲート酸化膜、24・・・ゲート電極、
25・・・N−拡散層、26・・・サイドウオール、2
7−・N+拡散層、28・・・下部電極、29−・誘電
体薄膜、30・・・上部電極、31・・・コンタクトホ
ール、34・−層間絶縁膜。
〜
〜
本分g静槍邑鮪υ目
第1II
蒋p月の第1o製■【ジ「j云のメジ乞」鱈dわがD第
2図
本つ6g月のオLAシみ逢γヌたカエネEパ寸歴」第3
図
イだ一掬(σ)λシーi′遮貌7断面11ff)第4図FIG. 1 is a structural cross-sectional view showing one embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, FIG. 2 is a process cross-sectional view showing the first embodiment of the method for manufacturing the semiconductor memory device of the present invention, and FIG. Process sectional view showing the second embodiment of the manufacturing method of the invention, No. 4
The figure is a cross-sectional view of the structure of a conventional in-stack yapacita type cell. 21... P-type silicon substrate, 22-- field oxide film, 23... gate oxide film, 24... gate electrode,
25... N-diffusion layer, 26... Side wall, 2
7-.N+ diffusion layer, 28--lower electrode, 29--dielectric thin film, 30--upper electrode, 31--contact hole, 34--interlayer insulating film. 〜〜 Duty G Shizuka Ei Tuna υ 1st II Chiang P Yue's 1st O ■ [J "J Yun's Meji Begging" Cod d My D 2nd Picture Book 6g Moon's O LA Shimi Ai γ Nuta Kaene Epa Dictionary” Part 3
Fig. 1 (σ) λ C i' Shield 7 cross-section 11ff)
Claims (3)
ランジスタを形成し、かつこのトランジスタ上に積み上
げてキヤパシタを形成した半導体メモリ装置において、 トランスファゲートトランジスタは、ゲート絶縁膜とゲ
ート電極、および該ゲート電極の両側の基板内に形成さ
れた低濃度N型拡散層およびゲート電極の片側にて基板
内に設けられた高濃度N型拡散層からなり、キャパシタ
は、前記高濃度N型拡散層が形成されていない側の前記
低濃度N型拡散層に接続された下部電極と、その上の誘
電体薄膜、およびその上の上部電極からなることを特徴
とする半導体メモリ装置。(1) In a semiconductor memory device in which an MIS type transfer gate transistor is formed on a P-type semiconductor substrate and a capacitor is formed by stacking the transistor on top of the transistor, the transfer gate transistor has a gate insulating film, a gate electrode, and the gate. The capacitor consists of a low concentration N type diffusion layer formed in the substrate on both sides of the electrode and a high concentration N type diffusion layer provided in the substrate on one side of the gate electrode, and the capacitor is formed by the high concentration N type diffusion layer. 1. A semiconductor memory device comprising: a lower electrode connected to the low concentration N-type diffusion layer on the non-concentrated side; a dielectric thin film above the lower electrode; and an upper electrode above the lower electrode.
、その上にrゲート電極を形成する工程と、 (b)そのゲート電極をマスクとしてゲート電極両側の
基板内に低濃度N型拡散層を形成する工程と、 (c)その後、ゲート電極の側面にサイドウォールを形
成し、さらにゲート電極の片側表面上をマスクで覆った
状態で反対側の基板内にのみ高濃度N型拡散層を形成す
る工程と、 (d)その後、マスクを除去した上で全表面に絶縁膜を
形成し、この絶縁膜には、高濃度N型拡散層が形成され
ていない側の低濃度N型拡散層上でコンタクトホールを
開ける工程と、 (e)そのコンタクトホールを通して底部の前記低濃度
N型拡散層に接続されるようにキャパシタの下部電極を
前記絶縁膜上に形成する工程と、(f)その下部電極上
に誘電体薄膜を形成し、さらにその上にキャパシタの上
部電極を形成する工程とを具備してなる半導体メモリ装
置の製造方法。(2) (a) Forming a gate insulating film on a P-type semiconductor substrate and forming an r gate electrode thereon; (b) Using the gate electrode as a mask, apply low concentration N in the substrate on both sides of the gate electrode. (c) After that, sidewalls are formed on the sides of the gate electrode, and with one surface of the gate electrode covered with a mask, a highly concentrated N-type layer is formed only in the substrate on the opposite side. (d) After that, after removing the mask, an insulating film is formed on the entire surface, and this insulating film has a low concentration N-type layer on the side where the high concentration N-type diffusion layer is not formed. (e) forming a lower electrode of a capacitor on the insulating film so as to be connected to the low concentration N-type diffusion layer at the bottom through the contact hole; f) forming a dielectric thin film on the lower electrode, and further forming an upper electrode of a capacitor thereon.
、その上にゲート電極を形成する工程と、 (b)そのゲート電極をマスクとしてゲート電極両側の
基板内に低濃度N型拡散層を形成する工程と、 (c)その後、ゲート電極の側面にサイドウォールを形
成し、さらにゲート電極の片側表面上をマスクで覆った
状態で反対側の基板内にのみ高濃度N型拡散層を形成す
る工程と、 (d)その後、マスクを除去した上で全表面に絶縁膜を
形成し、この絶縁膜には、高濃度N型拡散層が形成され
ていない側の低濃度N型拡散層上でコンタクトホールを
開ける工程と、 (e)そのコンタクトホールを通して底部の前記低濃度
N型拡散層に接続されるようにキャパシタの下部電極を
ノンドープポリシリコン層で前記絶縁膜上に形成する工
程と、 (f)その下部電極ノンドープポリシリコン層上に誘電
体薄膜を形成する工程と、 (g)その誘電体薄膜を通して下部電極ノンドープポリ
シリコン層に対して導電性付与のためのヒ素のイオン注
入を行う工程と、 (h)その後、誘電体薄膜上にキャパシタの上部電極を
形成する工程とを具備してなる半導体メモリ装置の製造
方法。(3) (a) Forming a gate insulating film on a P-type semiconductor substrate and forming a gate electrode thereon; (b) Using the gate electrode as a mask, form a low concentration N-type film in the substrate on both sides of the gate electrode. (c) After that, sidewalls are formed on the sides of the gate electrode, and with one surface of the gate electrode covered with a mask, high-concentration N-type diffusion is performed only in the substrate on the opposite side. (d) After that, after removing the mask, an insulating film is formed on the entire surface, and this insulating film includes a low concentration N-type diffusion layer on the side where the high concentration N-type diffusion layer is not formed. (e) forming a lower electrode of a capacitor with a non-doped polysilicon layer on the insulating film so as to be connected to the low concentration N-type diffusion layer at the bottom through the contact hole; (f) forming a dielectric thin film on the lower electrode non-doped polysilicon layer; (g) arsenic ions to impart conductivity to the lower electrode non-doped polysilicon layer through the dielectric thin film; A method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising the steps of: performing implantation; and (h) thereafter forming an upper electrode of a capacitor on a dielectric thin film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63000343A JPH0284765A (en) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | Semiconductor memory device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP63000343A JPH0284765A (en) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | Semiconductor memory device and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0284765A true JPH0284765A (en) | 1990-03-26 |
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ID=11471220
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP63000343A Pending JPH0284765A (en) | 1988-01-06 | 1988-01-06 | Semiconductor memory device and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0284765A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06177345A (en) * | 1990-04-04 | 1994-06-24 | Goldstar Electron Co Ltd | Semiconductor memory and its manufacture |
-
1988
- 1988-01-06 JP JP63000343A patent/JPH0284765A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH06177345A (en) * | 1990-04-04 | 1994-06-24 | Goldstar Electron Co Ltd | Semiconductor memory and its manufacture |
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