JP2002329796A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置および半導体装置の製造方法Info
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Abstract
ことができる半導体装置を得る。 【解決手段】 半導体基板上のプラグ2が埋め込まれて
形成された層間絶縁膜1上に下層層間絶縁膜8と、スト
ッパ膜9と、ストッパ膜9のエッチング特性と異なるエ
ッチング特性を有する上層層間絶縁膜4とを順次積層
し、下層層間絶縁膜8、ストッパ膜9および上層層間絶
縁膜4を貫通しプラグ2上に至る開口部10を形成し、
開口部10内の内壁上に導電膜7aを形成し、上層層間
絶縁膜4をストッパ膜9をエッチングストッパとして除
去し、導電膜7aを下部電極7とし、プラグ2に電気的
に接続されたキャパシタを形成するものである。
Description
より筒状構造のキャパシタが倒れたり折れたりすること
なく形成することができる半導体装置および半導体装置
の製造方法に関するものである。
めの容量素子を形成するにあたり、より大きな容量を確
保することが半導体装置の性能を上げるために重要とな
る。容量素子構造には、スタック型、プレーナー型、円
筒型などいろいろな構造がある。図8ないし図10は従
来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。図にお
いて、11は層間絶縁膜、12はこの層間絶縁膜11に
埋め込まれて形成されたプラグで、キャパシタの下部電
極と基板とを電気的に接続する。
シリコン窒化膜にて成る。14は層間絶縁膜、15はレ
ジストマスク、16は開口部の中に埋め込まれたレジス
ト、17はポリシリコン膜にて成るキャパシタの下部電
極である。
造方法について説明する。まず、層間絶縁膜11にプラ
グ12を形成する。次に、ストッパ膜13を積層する。
この際のストッパ膜13は、シリコン窒化膜にて成り、
その膜厚は層間絶縁膜14をエッチングする際に、開口
部が突き抜けないため必要な膜厚をデポする。例えば一
般的な層間絶縁膜の厚みで50nm程度のデポが考えら
れる。
の高さに相当する膜厚分の層間絶縁膜14を積層する。
その後、写真製版プロセスによりレジストマスク15を
パターニングして形成する(図8(a))。次に、ドラ
イエッチングプロセスにて層間絶縁膜14をエッチング
し、開口部20を形成する。このとき、ストッパ膜13
がエッチングストッパと成るようなエッチング条件にて
エッチングを行う。ここでは、例えば、有磁場RIE装
置にてC5F8/Ar/02ガスを用いてエッチングを
行う。
8(b))。次に、開口部20の底部に露出しているス
トッパ膜13をドライエッチングにてエッチングして除
去する(図8(c))。次に、ポリシリコン膜にて成る
導電膜17aを積層する(図9(a))。次に、全面に
レジストを塗布した後、全面露光、現像を行いウエハ表
面のレジストを除去し、開口部20内のみに残存させ
て、開口部20内をレジスト16にて埋め込む(図9
(b))。
導電膜17aをエッチングする。この時、開口部20の
側面および開口部20の底部の導電膜17aはエッチン
グされずに残存する(図10(a))。次に、開口部2
0内に埋め込んだレジスト16を除去する。次に、HF
により層間絶縁膜14をエッチングする。そして、円筒
構造にて成る下部電極17が形成される(図10
(b))。そして、この下部電極17を用いて円筒状の
キャパシタが形成される。
記のように構成されているため、円筒構造の下部電極1
7とプラグ12との密着性が弱いため、キャパシタ形成
時に円筒構造の下部電極17(図10(b)の時点)
が、物理的な要因により、倒れたり、折れたりして剥が
れて異物になり易く、半導体装置の製造の歩留まり低下
の原因になるという問題点があった。またこのことは、
大きな容量を確保するために、円筒構造の高さ方向を高
く形成するに従い、より一層大きな問題となる。
るためになされたもので、円筒構造のキャパシタの物理
的な強度を確保し、半導体装置の製造における歩留まり
を向上することができる半導体装置および半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。
の半導体装置の製造方法は、半導体基板上のプラグが埋
め込まれて形成された層間絶縁膜上に下層層間絶縁膜
と、ストッパ膜と、ストッパ膜のエッチング特性と異な
るエッチング特性を有する上層層間絶縁膜とを順次積層
し、下層層間絶縁膜、ストッパ膜および上層層間絶縁膜
を貫通しプラグ上に至る開口部を形成し、開口部内の内
壁上に導電膜を形成し、上層層間絶縁膜をストッパ膜を
エッチングストッパとして除去し、導電膜を下部電極と
し、プラグに電気的に接続されたキャパシタを形成する
ものである。
置の製造方法は、請求項1において、上層層間絶縁膜と
下層層間絶縁膜とをエッチング特性の異なる膜にて形成
し、開口部形成後で導電膜形成前に、開口部にて露出さ
れた下層層間絶縁膜を所望量ウェットエッチングし、開
口部の下層層間絶縁膜位置に開口部が幅方向に凹んだ凹
部を形成するものである。
置の製造方法は、請求項1において、上層層間絶縁膜お
よび下層層間絶縁膜をエッチング特性が同様な膜にて形
成し、開口部形成後で導電膜形成前に、開口部にて露出
された上層層間絶縁膜および下層層間絶縁膜を所望量ウ
ェットエッチングし、開口部の上層層間絶縁膜位置およ
び下層層間絶縁膜位置に開口部が幅方向に凹んだ凹部を
それぞれ形成するものである。
置の製造方法は、請求項2または請求項3において、下
層層間絶縁膜形成前に、層間絶縁膜上に層間絶縁膜およ
び下層層間絶縁膜のエッチング特性と異なるエッチング
特性を有する下層ストッパ膜を形成し、下層ストッパ膜
はウェットエッチング時においては開口部の底部に残存
させ、ウェットエッチング後で導電膜を形成する前に、
開口部の底部に露出している下層ストッパ膜を除去する
ものである。
置は、層間絶縁膜に埋め込まれて形成されたプラグに電
気的に接続され筒状構造にて成るキャパシタを備えた半
導体装置において、キャパシタの下部電極の外部の、筒
状構造の下部電極の下端から所望高さ位置にストッパ膜
が形成され、キャパシタの上部電極は、筒状構造の下部
電極の内壁上および下部電極の外壁のストッパ膜より上
部位置上に形成されているものである。
置は、請求項5において、筒状構造のキャパシタの、ス
トッパ膜位置より下端側の筒状径が、ストッパ膜位置よ
り上端側の筒状径より大きくなるものである。
置は、請求項5において、筒状構造のキャパシタの、ス
トッパ膜位置の筒状径が、ストッパ膜位置以外の筒状径
より小さくなるものである。
置は、請求項5ないし請求項7のいずれかにおいて、筒
状構造の下部電極の底部以外の層間絶縁膜上に下層スト
ッパ膜が形成されているものである。
この発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法を示す
断面図である。各図において、1は層間絶縁膜、2はこ
の層間絶縁膜1に埋め込まれて形成されたプラグで、キ
ャパシタの下部電極と基板とを電気的に接続する。3は
開口部エッチング時の下層ストッパ膜で例えばシリコン
窒化膜にて成る。4は上層層間絶縁膜、5はレジストマ
スクである。
7はポリシリコン膜にて成るキャパシタの下部電極であ
る。8は下層層間絶縁膜、9は上層層間絶縁膜4と下層
層間絶縁膜8との間に形成されたストッパ膜で、上層層
間絶縁膜4のエッチング特性と異なるエッチング特性を
有し、上層層間絶縁膜4の除去処理時にエッチングスト
ッパとして機能するものである。
の半導体装置の製造方法について説明する。まず、層間
絶縁膜1にプラグ2を形成する。次に、下層ストッパ膜
3を積層する。次に、下層層間絶縁膜8、ストッパ膜9
を順次積層する。この際、下層ストッパ膜3の膜厚は上
層層間絶縁膜4、下層層間絶縁膜8およびストッパ膜9
をエッチングする際に、開口部が突き抜けないために必
要な膜厚をデポする。例えば一般的な層間絶縁膜の厚み
で50nm程度の膜厚が考えられる。
ウェットエッチングによる上層層間絶縁膜4の除去時
に、ストッパとして成り得る程度の膜厚を積層する。例
えば一般的な上層層間絶縁膜4の厚みで20nm程度の
膜厚が考えられる。また、下層ストッパ膜3とストッパ
膜9との間の下層層間絶縁膜8の膜厚は、例えば50n
m以上の膜厚にて形成する例が考えられる。
に、写真製版プロセスによりレジストマスク5をパター
ニングして形成する(図1(a))。次に、ドライエッ
チングプロセスにて上層層間絶縁膜4、ストッパ膜9お
よび下層層間絶縁膜8をエッチングし、開口部10を形
成する(図1(b))。このとき、下層ストッパ膜3が
エッチングストッパと成るようなエッチング条件にてエ
ッチングを行う。ここでは、例えば、有磁場RIE装置
にてC5F8/Ar/02ガスを用いてエッチングを行
う。
(a))。次に、開口部10の底部にある下層ストッパ
膜3をドライエッチングにてエッチングして除去する
(図2(b))。次に、ポリシリコン膜にて成る導電膜
7aを積層する。次に、全面にレジストを塗布した後、
全面露光、現像を行いウエハ表面のレジストを除去し、
開口部10内のみに残存させて、開口部10内をレジス
ト6にて埋め込む(図3(a))。
導電膜7aをエッチングする。この時、開口部10の側
面および開口部10の底部の導電膜7aはエッチングさ
れずに残存する。次に、開口部10内に埋め込んだレジ
スト6を除去する(図3(b))。次に、HFを用いた
ウェットエッチングにより上層層間絶縁膜4をエッチン
グする。この際、ストッパ膜9がエッチングストッパと
成り、それより下層の膜はエッチングされない。そし
て、円筒構造にて成るキャパシタの下部電極7が形成さ
れる(図3(c))。
7はその下部が下層層間絶縁膜8およびストッパ膜9に
て埋め込まれた状態にて形成される。よって、折れや倒
れなどによる剥がれがおこしにくくなる。そして、この
下部電極7を用いて円筒状のキャパシタが形成される。
上部電極は、下部電極7の内壁上および、下部電極7の
外壁のストッパ膜9より上部上に形成され、下部電極7
の外壁のストッパ膜9より下部上には形成されない。
導体装置は、キャパシタの下部電極の底部が下層層間絶
縁膜8にて埋め込まれて形成されるため、物理的な要因
による、キャパシタの折れや倒れ等による剥がれが生じ
ることが低減され、半導体装置の製造の歩留まりを向上
させることができる。
の実施の形態2の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。図において、上記実施の形態1と同様の部分は同
一符号を付して説明を省略する。18は上層層間絶縁膜
4のエッチング特性と異なるエッチング特性を有する下
層層間絶縁膜である。ここでは、上層層間絶縁膜4がn
on−doped酸化膜にて成り、下層層間絶縁膜18
がDoped酸化膜にて成る場合を示す。71は下部電
極で、ストッパ膜9位置より下端側の筒状径が、ストッ
パ膜9位置より上端側の筒状径より大きくなる。
て、図2(a)に示すような開口部10を形成する。次
に、HFによるウェットエッチングを行い下層層間絶縁
膜18をエッチングする。そして、開口部10の側壁の
下方の下層層間絶縁膜18位置に、開口部10が幅方向
に凹んだ凹部10aが形成される(図4(a))。この
際、開口部10の底部には下層ストッパ膜3が形成され
ているため、開口部10より下部にエッチングが進行す
るのは防止されている。次に、開口部10の底部に露出
しエッチングストッパとして使用された、下層ストッパ
膜3をドライエッチングにてエッチングして除去する。
口部10の下部に形成された凹部10a上にも導電膜7
aは積層される(図4(b))。次に、全面にレジスト
を塗布した後、全面露光、現像を行いウエハ表面のレジ
ストを除去し、開口部10内のみに残存させて、開口部
10内にレジストを埋め込む。
導電膜7aをエッチングする。この時、開口部10の側
面および開口部10の底部の導電膜7aはエッチングさ
れずに残存する。次に、開口部10内に埋め込んだレジ
ストを除去する(図5(a))。次に、HFを用いたウ
ェットエッチングにより上層層間絶縁膜4をエッチング
する。この際、ストッパ膜9がエッチングストッパと成
り、それより下層の膜はエッチングされない。そして、
円筒構造にて成るキャパシタの下部電極71が形成され
る(図5(b))。
の形態1と同様に、下部電極71はその下部が下層層間
絶縁膜18およびストッパ膜9にて埋め込まれた状態に
て形成される。これとともに、下部電極71のストッパ
膜9位置より下端側の筒状径は上端側の筒状径より大き
く形成される。よって、下部電極71がストッパ膜9位
置により引っかかりを有し、下部電極71の上部の土台
となる。
こしにくくなる。そして、この下部電極71を用いて円
筒状のキャパシタが形成される。上部電極は、下部電極
71の内壁上および、下部電極71の外壁のストッパ膜
9より上部上に形成され、下部電極71の外壁のストッ
パ膜9より下部上には形成されない。
導体装置は、キャパシタの下部電極の底部が下層層間絶
縁膜18にて埋め込まれて形成され、さらに、下部電極
71のストッパ膜9位置より下端側の筒状径は上端側の
筒状径より大きく形成されているため、物理的な要因に
よる、キャパシタの折れや倒れ等による剥がれが生じる
ことがより一層低減され、半導体装置の製造の歩留まり
をより一層向上することができる。
の実施の形態3の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同
一符号を付して説明を省略する。28は上層層間絶縁膜
4のエッチング特性と同様のエッチング特性を有する下
層層間絶縁膜である。ここでは、上層層間絶縁膜4、下
層層間絶縁膜28共にDoped酸化膜にて成る場合を
示す。72は下部電極で、ストッパ膜9位置の筒状径
が、ストッパ膜9位置以外の筒状径より小さくなる。
て、図2(a)に示すような開口部10を形成する。次
に、HFによるウェットエッチングを行い上層層間絶縁
膜4および下層層間絶縁膜28をエッチングする。そし
て、開口部30の側壁の下層層間絶縁膜28位置および
上層層間絶縁膜4位置に、開口部30が幅方向に凹んだ
凹部30a、30bがそれぞれ形成される(図6
(a))。
パ膜3が形成されているため、開口部30より下部にエ
ッチングが進行するのは防止されている。次に、開口部
30の底部に露出しエッチングストッパとして使用され
た、下層ストッパ膜3をドライエッチングにてエッチン
グして除去する。
口部30の上部および下部に形成された凹部30a、3
0b上にも導電膜7aは積層される(図6(b))。次
に、全面にレジストを塗布した後、全面露光、現像を行
いウエハ表面のレジストを除去し、開口部30内のみに
残存させて、開口部30内をレジストにて埋め込む。
導電膜7aをエッチングする。この時、開口部30の側
面および開口部30の底部の導電膜7aはエッチングさ
れずに残存する。次に、開口部30内に埋め込んだレジ
ストを除去する(図7(a))。次に、HFを用いたウ
ェットエッチングにより上層層間絶縁膜4をエッチング
して除去する。この際、ストッパ膜9がエッチングスト
ッパと成り、それより下層の膜はエッチングされない。
そして、円筒構造にて成るキャパシタの下部電極72が
形成される(図7(b))。
施の形態と同様に、下部電極72はその下部が下層層間
絶縁膜28およびストッパ膜9にて埋め込まれた状態に
て形成される。これとともに、下部電極72のストッパ
膜9位置の筒状径はそれ以外の箇所の筒状径より小さく
形成される。よって、下部電極72がストッパ膜9の上
下位置により引っかかりを有し、下部電極72の上部の
土台となる。よって、折れや倒れなどによる剥がれをお
こしにくくなる。
のキャパシタが形成される。上部電極は、下部電極72
の内壁上および、下部電極72の外壁のストッパ膜9よ
り上側上に形成され、下部電極72の外壁のストッパ膜
9より下側上には形成されない。
導体装置は、キャパシタの下部電極の底部が下層層間絶
縁膜28にて埋め込まれて形成され、さらに、下部電極
72のストッパ膜9位置の筒状径はそれ以外の筒状径よ
り小さく形成されているため、キャパシタの折れや倒れ
等による剥がれが生じることがより一層低減され、半導
体装置の製造の歩留まりをより一層向上させることがで
きる。
れば、半導体基板上のプラグが埋め込まれて形成された
層間絶縁膜上に下層層間絶縁膜と、ストッパ膜と、スト
ッパ膜のエッチング特性と異なるエッチング特性を有す
る上層層間絶縁膜とを順次積層し、下層層間絶縁膜、ス
トッパ膜および上層層間絶縁膜を貫通しプラグ上に至る
開口部を形成し、開口部内の内壁上に導電膜を形成し、
上層層間絶縁膜をストッパ膜をエッチングストッパとし
て除去し、導電膜を下部電極とし、プラグに電気的に接
続されたキャパシタを形成するので、下部電極の下部が
下層層間絶縁膜にて埋め込まれ、物理的な強度を確保す
ることができる半導体装置の製造方法を提供することが
可能となる。
項1において、上層層間絶縁膜と下層層間絶縁膜とをエ
ッチング特性の異なる膜にて形成し、開口部形成後で導
電膜形成前に、開口部にて露出された下層層間絶縁膜を
所望量ウェットエッチングし、開口部の下層層間絶縁膜
位置に開口部が幅方向に凹んだ凹部を形成するので、下
部電極の下部がストッパ膜にて引っかかりを有するた
め、物理的な強度をより一層確保することができる半導
体装置の製造方法を提供することが可能となる。
項1において、上層層間絶縁膜および下層層間絶縁膜を
エッチング特性が同様な膜にて形成し、開口部形成後で
導電膜形成前に、開口部にて露出された上層層間絶縁膜
および下層層間絶縁膜を所望量ウェットエッチングし、
開口部の上層層間絶縁膜位置および下層層間絶縁膜位置
に開口部が幅方向に凹んだ凹部をそれぞれ形成するの
で、下部電極がストッパ膜の上下にて引っかかりを有す
るため、物理的な強度をより一層確保することができる
半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。
項2または請求項3において、下層層間絶縁膜形成前
に、層間絶縁膜上に層間絶縁膜および下層層間絶縁膜の
エッチング特性と異なるエッチング特性を有する下層ス
トッパ膜を形成し、下層ストッパ膜はウェットエッチン
グ時においては開口部の底部に残存させ、ウェットエッ
チング後で導電膜を形成する前に、開口部の底部に露出
している下層ストッパ膜を除去するので、他の箇所に影
響を与えることなく凹部を形成することができる半導体
装置の製造方法を提供することが可能となる。
絶縁膜に埋め込まれて形成されたプラグに電気的に接続
され筒状構造にて成るキャパシタを備えた半導体装置に
おいて、キャパシタの下部電極の外部の、筒状構造の下
部電極の下端から所望高さ位置にストッパ膜が形成さ
れ、キャパシタの上部電極は、筒状構造の下部電極の内
壁上および下部電極の外壁のストッパ膜より上部位置上
に形成されているので、下部電極の下部が下層層間絶縁
膜にて埋め込まれ、物理的な強度を確保することができ
る半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。
項5において、筒状構造のキャパシタの、ストッパ膜位
置より下端側の筒状径が、ストッパ膜位置より上端側の
筒状径より大きくなるので、下部電極の下部がストッパ
膜にて引っかかりを有するため、物理的な強度をより一
層確保することができる半導体装置を提供することが可
能となる。
項5において、筒状構造のキャパシタの、ストッパ膜位
置の筒状径が、ストッパ膜位置以外の筒状径より小さく
なるので、下部電極がストッパ膜の上下にて引っかかり
を有するため、物理的な強度をより一層確保することが
できる半導体装置を提供することが可能となる。
項5ないし請求項7のいずれかにおいて、筒状構造の下
部電極の底部以外の層間絶縁膜上に下層ストッパ膜が形
成されているので、下層ストッパ膜より下層の膜に影響
を最小限にとどめることができる半導体装置を提供する
ことが可能となる。
製造方法を示す断面図である。
製造方法を示す断面図である。
製造方法を示す断面図である。
製造方法を示す断面図である。
製造方法を示す断面図である。
製造方法を示す断面図である。
製造方法を示す断面図である。
ある。
ある。
である。
上層層間絶縁膜、7,71,72 下部電極、7a
導電膜、8,18,28 下層層間絶縁膜、9 ストッ
パ膜、10,30 開口部、10a,30a,30b
凹部。
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体基板上のプラグが埋め込まれて形
成された層間絶縁膜上に下層層間絶縁膜と、ストッパ膜
と、上記ストッパ膜のエッチング特性と異なるエッチン
グ特性を有する上層層間絶縁膜とを順次積層する工程
と、上記下層層間絶縁膜、上記ストッパ膜および上記上
層層間絶縁膜を貫通し上記プラグ上に至る開口部を形成
する工程と、上記開口部内の内壁上に導電膜を形成する
工程と、上記上層層間絶縁膜を上記ストッパ膜をエッチ
ングストッパとして除去する工程と、上記導電膜を下部
電極とし、上記プラグに電気的に接続されたキャパシタ
を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項2】 上層層間絶縁膜と下層層間絶縁膜とをエ
ッチング特性の異なる膜にて形成し、開口部形成後で導
電膜形成前に、上記開口部にて露出された下層層間絶縁
膜を所望量ウェットエッチングし、上記開口部の上記下
層層間絶縁膜位置に上記開口部が幅方向に凹んだ凹部を
形成する工程を備えたことを特徴とする請求項1に記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 上層層間絶縁膜および下層層間絶縁膜を
エッチング特性が同様な膜にて形成し、開口部形成後で
導電膜形成前に、開口部にて露出された上層層間絶縁膜
および下層層間絶縁膜を所望量ウェットエッチングし、
上記開口部の上記上層層間絶縁膜位置および上記下層層
間絶縁膜位置に上記開口部が幅方向に凹んだ凹部をそれ
ぞれ形成する工程を備えたことを特徴とする請求項1に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 下層層間絶縁膜形成前に、層間絶縁膜上
に上記層間絶縁膜および上記下層層間絶縁膜のエッチン
グ特性と異なるエッチング特性を有する下層ストッパ膜
を形成する工程と、上記下層ストッパ膜はウェットエッ
チング時においては開口部の底部に残存させ、上記ウェ
ットエッチング後で導電膜を形成する前に、上記開口部
の底部に露出している上記下層ストッパ膜を除去する工
程を備えたことを特徴とする請求項2または請求項3に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 層間絶縁膜に埋め込まれて形成されたプ
ラグに電気的に接続され筒状構造にて成るキャパシタを
備えた半導体装置において、上記キャパシタの下部電極
の外部の、上記筒状構造の下部電極の下端から所望高さ
位置にストッパ膜が形成され、上記キャパシタの上部電
極は、上記筒状構造の下部電極の内壁上および上記下部
電極の外壁の上記ストッパ膜より上部位置上に形成され
ていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項6】 筒状構造のキャパシタの、ストッパ膜位
置より下端側の筒状径が、上記ストッパ膜位置より上端
側の筒状径より大きくなることを特徴とする請求項5に
記載の半導体装置。 - 【請求項7】 筒状構造のキャパシタの、ストッパ膜位
置の筒状径が、上記ストッパ膜位置以外の筒状径より小
さくなることを特徴とする請求項5に記載の半導体装
置。 - 【請求項8】 筒状構造の下部電極の底部以外の層間絶
縁膜上に下層ストッパ膜が形成されていることを特徴と
する請求項5ないし請求項7のいずれかに記載の半導体
装置。
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---|---|---|---|
JP2001130460A JP2002329796A (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2001130460A JP2002329796A (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
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