JP2565111B2 - Semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor memory device and manufacturing method thereof

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JP2565111B2 JP5259326A JP25932693A JP2565111B2 JP 2565111 B2 JP2565111 B2 JP 2565111B2 JP 5259326 A JP5259326 A JP 5259326A JP 25932693 A JP25932693 A JP 25932693A JP 2565111 B2 JP2565111 B2 JP 2565111B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置及びその
製造方法に関し、特にスタック型容量を有する半導体記
憶装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor memory device having a stack type capacitor and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体記憶装置は、年々高集積化が進ん
でいる。高集積化を実現するためにキャパシタ構造は、
より小さな面積でより大きな容量値を得るために、平面
的な構造から立体的な構造が使われるようになり、その
中でスタック型容量と呼ばれるものがある。従来の半導
体記憶装置及びその製造方法は、例えばIEEE Tr
ansactions on Electron De
vices,VOL,ED−27,No.8,Aug
1980,P.1596〜1601に示すようなものが
ある。
2. Description of the Related Art Semiconductor memory devices have been highly integrated year by year. To achieve high integration, the capacitor structure is
In order to obtain a larger capacitance value in a smaller area, a three-dimensional structure has been used instead of a planar structure, and there is one called a stack type capacitor. A conventional semiconductor memory device and its manufacturing method are disclosed in, for example, IEEE Tr
transactions on Electron De
Vices, VOL, ED-27, No. 8, Aug
1980, p. 1596 to 1601.

【0003】すなわち、図7及び図8に示すように、P
型シリコン基板1にフィールド酸化膜2を形成し、ゲー
ト酸化膜3、第一のポリシリコン膜を順次成長させ、リ
ソグラフィー技術を用いて、第一のポリシリコン膜から
なるワード線(ゲート電極)4をパターニングし、パタ
ーニングされたワード線4とフィールド酸化膜2をマス
クとしてN型不純物イオン(例えばPなど)をイオン注
入してN 型拡散層5を形成し、第一の層間絶縁膜6
を形成する。つづいてN 型拡散層5と下部容量電極
8とを接続するための容量コンタクト7を開孔して、第
二のポリシリコン膜を膜厚4000〜5000Åで全面
に形成し、パターニングすることにより、下部容量電極
8を形成し、下部容量電極8を覆うように、容量絶縁膜
9を膜厚80〜100Åで形成し、さらに容量絶縁膜9
を覆うように上部容量電極10を形成する。つづいて第
二の層間絶縁膜11を形成して、ビット線コンタクト1
2を形成し、最後にビット線13を形成する。
That is, as shown in FIGS. 7 and 8, P
A field oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1, a gate oxide film 3 and a first polysilicon film are sequentially grown, and a word line (gate electrode) 4 made of the first polysilicon film 4 is formed by using a lithography technique. Is patterned, N-type impurity ions (for example, P) are ion-implanted using the patterned word line 4 and field oxide film 2 as a mask to form an N + -type diffusion layer 5, and a first interlayer insulating film 6 is formed.
To form. Subsequently, a capacitor contact 7 for connecting the N + type diffusion layer 5 and the lower capacitor electrode 8 is opened, a second polysilicon film is formed on the entire surface with a film thickness of 4000 to 5000 Å, and patterned. , The lower capacitor electrode 8 is formed, and the capacitor insulating film 9 is formed to have a film thickness of 80 to 100 Å so as to cover the lower capacitor electrode 8.
The upper capacitance electrode 10 is formed so as to cover the. Subsequently, the second interlayer insulating film 11 is formed, and the bit line contact 1 is formed.
2 is formed, and finally the bit line 13 is formed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体記憶
装置及びその製造方法では、半導体記憶装置の高集積化
に伴う素子寸法の縮少に対して、容量電極の表面積が小
さくなるので十分な容量値が得られなくなるという問題
点があった。
In the conventional semiconductor memory device and the manufacturing method thereof, the surface area of the capacitor electrode becomes small with respect to the reduction of the element size accompanying the high integration of the semiconductor memory device, so that a sufficient capacitance is obtained. There was a problem that the value could not be obtained.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に設けられた、容量絶縁膜を下部容量電極と上部容量電
極とで挟んだスタック型キャパシタを有し、スイッチン
グトランジスタの片方の拡散層と前記下部容量電極とが
容量コンタクトで接続されていて、前記容量コンタクト
が前記下部容量電極からはみ出して設けられていること
を特徴とする半導体記憶装置であり、また、P型シリコ
ン基板にフィールド酸化膜を形成し、ゲート酸化膜を形
成し、ワード線を形成し、N 型拡散層を形成し、第
一の層間絶縁膜を形成し、容量コンタクトを形成し、下
部容量電極を前記容量コンタクト内の途中でエッチング
を止めるように形成し、容量絶縁膜を形成し、上部容量
電極を形成し、第二の層間絶縁膜を形成し、ビット線コ
ンタクトを形成し、ビット線を形成することを特徴とす
る半導体記憶装置の製造方法である。
According to the present invention, there is provided a stack type capacitor provided on a semiconductor substrate with a capacitive insulating film sandwiched between a lower capacitive electrode and an upper capacitive electrode, and one diffusion layer of a switching transistor. And the lower capacitance electrode are connected by a capacitance contact, and the capacitance contact is provided so as to extend from the lower capacitance electrode, and field oxidation is performed on a P-type silicon substrate. Forming a film, forming a gate oxide film, forming a word line, forming an N + -type diffusion layer, forming a first interlayer insulating film, forming a capacitance contact, and forming a lower capacitance electrode with the capacitance contact. Forming so as to stop etching in the middle, forming a capacitance insulating film, forming an upper capacitance electrode, forming a second interlayer insulating film, forming a bit line contact, A method of manufacturing a semiconductor memory device is characterized in that a bit line is formed.

【0006】[0006]

【作用】本発明においては、下部容量電極からはみ出し
て容量コンタクトを設けることにより、容量コンタクト
内にも下部容量電極を形成し、容量コンタクト内の下部
容量電極の側壁をも容量電極として利用することにより
容量電極面積を増加させることができるものである。
In the present invention, the lower capacitance electrode is formed in the capacitance contact by providing the capacitance contact so as to extend from the lower capacitance electrode, and the side wall of the lower capacitance electrode in the capacitance contact is also used as the capacitance electrode. The capacitance electrode area can be increased by.

【0007】[0007]

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。 [実施例1]図1〜図3は、本発明の第1の実施例に係
る半導体記憶装置及びその製造方法の断面図で、図4
は、その平面図である。図1〜図3および図4に示すよ
うに、本発明の第1の実施例の半導体記憶装置は、P型
シリコン基板1上に設けられた、下部容量電極8と上部
容量電極10とで容量絶縁膜9を挟んだスタック型キャ
パシタを有し、N 型拡散層5と下部容量電極8とを
接続する容量コンタクト7が下部容量電極8から、図3
及び図4のように、はみ出して設けられ(距離x)、容
量コンタクト7内の下部容量電極8の側壁をもキャパシ
タ面積として利用する構造となっている。即ち、容量コ
ンタクトが前記下部容量電極からはみ出して設けられて
いる、とは前記下部容量電極が前記容量コンタクトの内
側に設けられていることである。また、N 型拡散層
5と容量コンタクト7は、前記N 型拡散層5上に容
量コンタクトを設けるように位置(関係)している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIGS. 1 to 3 are sectional views of a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.
Is a plan view of the same. As shown in FIGS. 1 to 3 and 4, in the semiconductor memory device of the first embodiment of the present invention, the capacitance is formed by the lower capacitance electrode 8 and the upper capacitance electrode 10 provided on the P-type silicon substrate 1. A capacitor contact 7 having a stack type capacitor sandwiching an insulating film 9 and connecting the N + type diffusion layer 5 and the lower capacitor electrode 8 is formed from the lower capacitor electrode 8 to
Further, as shown in FIG. 4, the structure is provided so as to protrude (distance x), and the side wall of the lower capacitance electrode 8 in the capacitance contact 7 is also used as the capacitor area. That is, the capacitive contact is provided so as to extend from the lower capacitive electrode, which means that the lower capacitive electrode is provided inside the capacitive contact. Further, the N + type diffusion layer 5 and the capacitance contact 7 are positioned (related) so that the capacitance contact is provided on the N + type diffusion layer 5.

【0008】また、本発明の第1の実施例の半導体記憶
装置の製造方法は、図1及び図4に示す様に、P型シリ
コン基板1にフィールド酸化膜2を膜厚5000〜60
00Åで形成し、ゲート酸化膜3を形成し、ワード線4
をパターニングし、ワード線4とフィールド酸化膜2を
マスクとしてN型不純物イオン(例えばPなど)をイオ
ン注入してN 型拡散層5を形成し、第一の層間絶縁
膜6を形成し、N 型拡散層5と下部容量電極8とを
接続する容量コンタクト7を形成するためのレジストパ
ターン(フォトレジスト)14を形成する。つづいて、
図2及び図4に示すように、レジストパターン14をマ
スクとしてドライエッチングを行ない容量コンタクト7
を形成し、第二のポリシリコン膜15を膜厚4000〜
5000Åで全面に形成し、下部容量電極8を形成する
ためのレジストパターン16を形成する。
In the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 4, the field oxide film 2 is formed on the P-type silicon substrate 1 to have a film thickness of 5000-60.
00Å, gate oxide film 3 is formed, word line 4
Is patterned, N type impurity ions (for example, P) are ion-implanted using the word line 4 and the field oxide film 2 as a mask to form an N + type diffusion layer 5, and a first interlayer insulating film 6 is formed. A resist pattern (photoresist) 14 for forming a capacitance contact 7 that connects the N + type diffusion layer 5 and the lower capacitance electrode 8 is formed. Continuing,
As shown in FIGS. 2 and 4, dry etching is performed using the resist pattern 14 as a mask to form the capacitor contact 7.
To form a second polysilicon film 15 with a film thickness of 4000 to
A resist pattern 16 for forming the lower capacitor electrode 8 is formed on the entire surface with 5000 Å.

【0009】つづいて、図3及び図4に示すように、レ
ジストパターン16をマスクとして第二のポリシリコン
膜15にドライエッチングを施し、下部容量電極8を形
成する。この時、第二のポリシリコン膜15へのドライ
エッチングは、容量コンタクト7内の途中までエッチン
グが進んだ時点で止める様にして、オーバーエッチング
によってP型シリコン基板1がエッチングされるのを防
ぐ。つづいて、下部容量電極8を覆うように容量絶縁膜
9を膜厚80〜100Åで形成し、さらに容量絶縁膜9
を覆うように上部容量電極10を形成し、第二の層間絶
縁膜11を形成して、ビット線コンタクト12を形成
し、最後にビット線13を形成する。このように、従
来、下部電極は拡散層と接続するためのコンタクトを覆
うように形成されるが、この実施例1では容量コンタク
トの一部を下部容量電極の外側まで広ろげ、下部容量電
極を容量コンタクト内まで掘り下げるように形成するも
のである。ただし、N 型拡散層(基板)が掘れるの
を防ぐため、容量コンタクト内途中まで掘り下げるもの
である。
Subsequently, as shown in FIGS. 3 and 4, the second polysilicon film 15 is dry-etched using the resist pattern 16 as a mask to form the lower capacitor electrode 8. At this time, the dry etching of the second polysilicon film 15 is stopped when the etching progresses to the middle of the capacitance contact 7 to prevent the P-type silicon substrate 1 from being etched by overetching. Subsequently, a capacitive insulating film 9 is formed with a film thickness of 80 to 100Å so as to cover the lower capacitive electrode 8.
Then, an upper capacitance electrode 10 is formed so as to cover the above, a second interlayer insulating film 11 is formed, a bit line contact 12 is formed, and finally a bit line 13 is formed. As described above, conventionally, the lower electrode is formed so as to cover the contact for connecting to the diffusion layer, but in the first embodiment, a part of the capacitive contact is spread to the outside of the lower capacitive electrode to form the lower capacitive electrode. Is formed so as to be dug down into the capacitor contact. However, in order to prevent the N + -type diffusion layer (substrate) from being dug, the N + -type diffusion layer is dug halfway in the capacitance contact.

【0010】[実施例2]次に、本発明の第2の実施例
について図5、図6を参照して説明する。図5は、本発
明の第2の実施例に係る半導体記憶装置及びその製造方
法の断面図で、図6はその平面図である。本発明の第2
の実施例の半導体記憶装置は、容量コンタクト7が下部
容量電極8からはみ出して設けられ(距離x)、かつ、
フィールド酸化膜2が下部容量電極8の内側に設けられ
て(距離y)、下部容量電極8が、容量コンタクト7内
の底部までエッチングされている構造となっている。即
ち、下部容量電極の内側に設けられているとは、前記フ
ィールド酸化膜2の外側に前記下部容量電極8が設けら
れているということである。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 is a sectional view of a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a plan view thereof. Second of the present invention
In the semiconductor memory device of the above embodiment, the capacitor contact 7 is provided so as to protrude from the lower capacitor electrode 8 (distance x), and
The field oxide film 2 is provided inside the lower capacitance electrode 8 (distance y), and the lower capacitance electrode 8 is etched to the bottom of the capacitance contact 7. That is, being provided inside the lower capacitance electrode means that the lower capacitance electrode 8 is provided outside the field oxide film 2.

【0011】また、本発明の第2の実施例の半導体記憶
装置の製造方法は、第1の実施例と同様に下部容量電極
8まで形成する。この時、下部容量電極8は、フィール
ド酸化膜2をエッチングストッパーとして、P型シリコ
ン基板1をエッチングすることなく、オーバーエッチン
グを施すことができ、容量コンタクト7内の底部までエ
ッチングされる。つづいて、第1の実施例と同様にビッ
ト線13まで形成する。この実施例では、フィールド酸
化膜2を下部容量電極8の内側に設けることにより、下
部容量電極8を形成するときにオーバーエッチングを可
能とし、製造マージンを広げることができる。また、下
部容量電極8の側壁が容量コンタクト7内の底部まで形
成されるので、容量電極面積をさらに増加させることが
できる。この実施例2では、容量コンタクト部のフィー
ルドパターンをつめることにより下部容量電極を容量コ
ンタクト内まで掘り下げるときに、フィールド酸化膜が
ストッパーになりN 型拡散層が掘れるのを防ぐこと
ができ、オーバーエッチングが可能となるため、エッチ
ング残りが生じにくくなるものである。
In the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, the lower capacitance electrode 8 is formed as in the first embodiment. At this time, the lower capacitance electrode 8 can be over-etched without etching the P-type silicon substrate 1 using the field oxide film 2 as an etching stopper, and the bottom of the capacitance contact 7 is etched. Subsequently, the bit line 13 is formed as in the first embodiment. In this embodiment, by providing the field oxide film 2 inside the lower capacitance electrode 8, overetching is possible when the lower capacitance electrode 8 is formed, and the manufacturing margin can be widened. Further, since the side wall of the lower capacitance electrode 8 is formed to the bottom of the capacitance contact 7, the capacitance electrode area can be further increased. In the second embodiment, when the lower capacitance electrode is dug down into the capacitance contact by filling the field pattern of the capacitance contact portion, it is possible to prevent the field oxide film from acting as a stopper and digging the N + -type diffusion layer. Since etching becomes possible, etching residue is less likely to occur.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下部容量電極からはみ出して容量コンタクトを設けるこ
とにより、容量コンタクト内にも下部容量電極を形成
し、容量コンタクト内の下部容量電極の側壁をも容量電
極として利用することにより容量電極面積を増加させる
ことができる。このことにより、半導体記憶装置の高集
積化に伴い素子寸法が小さくなっても十分に高い容量値
を確保することができ、また、これにより、セル面積を
増大させることなく、かつ製造工程を複雑にすることな
く、セル容量値を増加させることができるという効果を
奏するものである。
As described above, according to the present invention,
By forming a capacitance contact outside the lower capacitance electrode, a lower capacitance electrode is also formed in the capacitance contact, and the side wall of the lower capacitance electrode in the capacitance contact is also used as the capacitance electrode to increase the capacitance electrode area. You can As a result, it is possible to secure a sufficiently high capacitance value even if the element size becomes smaller due to the higher integration of the semiconductor memory device, and the manufacturing process is complicated without increasing the cell area. It is possible to increase the cell capacitance value without increasing

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1に係る半導体記憶装置とその
製造方法を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施例1に係る半導体記憶装置とそ
の製造方法を示す断面図で[図1]に続くものである。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the semiconductor memory device and the method of manufacturing the same according to the first embodiment of the present invention, which is subsequent to FIG. 1;

【図3】 本発明の実施例1に係る半導体記憶装置とそ
の製造方法を示す断面図で[図2]に続くものである。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the semiconductor memory device and the method for manufacturing the same according to the first embodiment of the present invention, which is subsequent to FIG. 2;

【図4】本発明の実施例1に係る半導体記憶装置とその
製造方法を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing the semiconductor memory device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例2に係る半導体記憶装置とその
製造方法を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例2に係る半導体記憶装置とその
製造方法を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention.

【図7】従来の半導体記憶装置とその製造方法を示す断
面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.

【図8】従来の半導体記憶装置とその製造方法を示す平
面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a conventional semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.シリコン基板 2.フィールド酸化膜 3.ゲート酸化膜 4.ワード線 5.N 型拡散層 6.第一の層間絶縁膜 7.容量コンタクト 8.下部容量電極 9.容量絶縁膜 10.上部容量電極 11.第二の層間絶縁膜 12.ビット線コンタクト 13.ビット線 14、16.フォトレジスト 15.第二のポリシリコン膜1. Silicon substrate 2. Field oxide film 3. Gate oxide film 4. Word line 5. N + type diffusion layer 6. First interlayer insulating film 7. Capacitance contact 8. Lower capacitance electrode 9. Capacitance insulating film 10. Upper capacitance electrode 11. Second interlayer insulating film 12. Bit line contact 13. Bit line 14, 16. Photoresist 15. Second polysilicon film

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上に設けられた、容量絶縁膜
を下部容量電極と上部容量電極とで挟んだスタック型キ
ャパシタを有し、スイッチングトランジスタの片方の拡
散層と前記下部容量電極とが容量コンタクトで接続され
ていて、前記容量コンタクトが前記下部容量電極からは
み出して設けられていることを特徴とする半導体記憶装
置。
1. A stack type capacitor provided on a semiconductor substrate, wherein a capacitive insulating film is sandwiched between a lower capacitance electrode and an upper capacitance electrode, and one diffusion layer of a switching transistor and the lower capacitance electrode are capacitive. A semiconductor memory device, wherein the semiconductor memory device is connected by a contact, and the capacitance contact is provided so as to protrude from the lower capacitance electrode.
【請求項2】 フィールド酸化膜が、前記下部容量電極
の内側に設けられている請求項1記載の半導体記憶装
置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a field oxide film is provided inside the lower capacitance electrode.
【請求項3】 P型シリコン基板にフィールド酸化膜を
形成し、ゲート酸化膜を形成し、ワード線を形成し、N
型拡散層を形成し、第一の層間絶縁膜を形成し、容
量コンタクトを形成し、下部容量電極を前記容量コンタ
クト内の途中でエッチングを止めるように形成し、容量
絶縁膜を形成し、上部容量電極を形成し、第二の層間絶
縁膜を形成し、ビット線コンタクトを形成し、ビット線
を形成することを特徴とする請求項1記載の半導体記憶
装置の製造方法。
3. A field oxide film is formed on a P-type silicon substrate, a gate oxide film is formed, word lines are formed, and N is formed.
A + type diffusion layer is formed, a first interlayer insulating film is formed, a capacitor contact is formed, a lower capacitor electrode is formed so as to stop etching in the middle of the capacitor contact, and a capacitor insulating film is formed. 2. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein an upper capacitor electrode is formed, a second interlayer insulating film is formed, a bit line contact is formed, and a bit line is formed.
【請求項4】 P型シリコン基板にフィールド酸化膜を
形成し、ゲート酸化膜を形成し、ワード線を形成し、N
型拡散層を形成し、第一の層間絶縁膜を形成し、容
量コンタクトを形成し、前記フィールド酸化膜をエッチ
ングストッパーとして、下部容量電極を前記容量コンタ
クト内の底部までエッチングし、容量絶縁膜を形成し、
上部容量電極を形成し、第二の層間絶縁膜を形成し、ビ
ット線コンタクトを形成し、ビット線を形成することを
特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置の製造方法。
4. A field oxide film is formed on a P-type silicon substrate, a gate oxide film is formed, word lines are formed, and N is formed.
A + type diffusion layer is formed, a first interlayer insulating film is formed, a capacitor contact is formed, and the lower capacitor electrode is etched to the bottom of the capacitor contact using the field oxide film as an etching stopper. To form
3. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 2, wherein the upper capacitance electrode is formed, the second interlayer insulating film is formed, the bit line contact is formed, and the bit line is formed.
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