JPH0269975A - 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

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JPH0269975A
JPH0269975A JP63221620A JP22162088A JPH0269975A JP H0269975 A JPH0269975 A JP H0269975A JP 63221620 A JP63221620 A JP 63221620A JP 22162088 A JP22162088 A JP 22162088A JP H0269975 A JPH0269975 A JP H0269975A
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JP
Japan
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film
capacitor electrode
forming
mos transistor
insulating film
Prior art date
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Pending
Application number
JP63221620A
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English (en)
Inventor
Akira Kurosawa
黒澤 景
Hidehiro Watanabe
秀弘 渡辺
Shizuo Sawada
澤田 静雄
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to KR1019890006619A priority patent/KR900019227A/ko
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Priority to US07/353,765 priority patent/US4951175A/en
Publication of JPH0269975A publication Critical patent/JPH0269975A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/31DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/37DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate
    • H10B12/377DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate having a storage electrode extension located over the transistor

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体記憶装置に係り、特に積層型キャパシ
タ・セル構造のダイナミック型RAM(DRAM)の構
造および製造方法に関する。
(従来の技術) DRAMは高集積化の一途を辿り、それに伴ってキャパ
シタ面積が減少して、メモリ内容の誤読出しや放射線に
よるデータ破壊等が大きい問題になっている。この様な
問題を解決するため、キャパシタに様々な構造を持たせ
る提案がなされている。その一つが積層型キャパシタ・
セル構造である。これは、素子分離された半導体基板上
に先ずMOSトランジスタを形成し、その上を絶縁膜で
覆ってこれにコンタクト孔を開け、MOSトランジスタ
のソースまたはドレイン拡散層にコンタクトする下部キ
ャパシタ電極を形成し、更にキャパシタ絶縁膜を介して
上部キャパシタ電極を形成して、メモリセルを構成する
このような積層型キャパシタ・セル構造では。
平面的にはメモリセルの占有面積を増大することなく、
下部キャパシタ電極の表面積を大きくしてキャパシタの
実質的な面積を保証することができる。しかし従来の積
層型キャパシタ・セル構造および製法には、更に高集積
化を進める場合に以下のような問題があった。
先ず、下部キャパシタ電極の表面積を大きくし十分なキ
ャパシタ容量を得るためには、下部キャパシタ電極の側
面を有効に利用すべく、その膜厚を少なくとも3000
人という厚いものとじなげればならない。この様な厚い
下部キャパシタ電極を微細加工するのは困難であり、下
部キャパシタ電極同士の短絡等の原因となる。また下部
キャパシタ電極が厚いと、ビット線コンタクト孔のアス
ペクト比が高くなり、ビット線がコンタクト孔部で薄く
なったり2段切れしたりして不良の原因となる。
また、下部キャパシタ電極をソースまたはドレイン拡散
層とコンタクトさせる場合、接触面積が小さいため2歩
留りよく導通をとるためには界面近傍に高濃度の不純物
イオン注入を行なうことが必要になる。そうするとこの
イオン注入された不純物がその後の熱工程で拡散し、M
OSトランジスタの特性を劣化させたり、隣接セル間の
リーク電流増大の原因となったりする。特に、n型不純
物であるリンを用いた場合その影響が大きい。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来の積層型キャパシタ・セル構造のDR
AMの製造法では、信頼性よく十分なキャパシタ面積を
得ることは未だ不十分であり。
また下部キャパシタ電極のコンタクト部で素子特性を損
うことなく良好なコンタクトをとることが難しい、とい
った問題があった。
本発明は、この様な問題を解決した積層型キャパシタ・
セル構造のDRAMとその製造方法を提供することを目
的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明にかかるDRAMは、MOSトランジスタの上に
絶縁膜を介してキャパシタが積層され。
下部キャパシタ電極が絶縁膜に開けられたコンタクト孔
を介してMOSトランジスタのソースまたはドレイン拡
散層にコンタクトする積層型キャパシタ・セル構造を基
本とする。この基本構造において本発明では、前記コン
タクト孔が前記絶縁膜を貫通した後基板表面から所定深
さの凹部を穿つように構成され、且つ前記絶縁膜上の前
記コンタクト孔の外側に下部キャパシタ電極と同時にパ
タン形成されて下部キャパシタ電極の一部となる下地導
体膜を有することを特徴とする。
本発明のDRAMを製造する方法は、MO8+−ランジ
スタが形成された基板上を第1の絶縁膜で覆い、これに
コンタクト孔を開ける前に下部キャパシタ電極の一部と
なる第1の導体膜を積層形成し、これら第1の絶縁膜と
第1の導体膜の積層膜にコンタクト孔を開ける。このと
きコンタクト孔に露出した基板表面を更に選択エツチン
グして凹部を形成する。そして、MOSトランジスタの
ソースまたはドレイン拡散層とコンタクトする下部キャ
パシタ電極の残部となる第2の導体膜を形成し、この第
2の導体膜からの不純物拡散によってソース、トレイン
拡散層の一部となる拡散層を形成した後、第1および第
2の導体膜を同時にパタニングして下部キャパシタ電極
を形成する。次いでキャパシタ絶縁膜を介して第3の導
体膜により上部キャパシタ電極を形成する。最後に、全
面を第2の絶縁膜で覆い、コンタクト孔を開けてMOS
トランジスタのドレインまたはソース拡散層にコンタク
トするビット線を形成する。
(作用) 本発明の積層型キャパシタ・セル構造では。
下部キャパシタ電極の下地導体膜か、この下部キャパシ
タ電極のコンタクト部外周の絶縁膜上に配設されており
、またコンタクト孔に露出した基板表面には更に凹部が
形成されている。従って、下部キャパシタ電極の表面積
は非常に大きいものとなり、大きいセル・キャパシタ容
量が得られる。
この場合、コンタクト孔部の基板表面には凹部が形成さ
れているから、下部キャパシタ電極の一部となる下地導
体膜の膜厚をそれ程厚いものとしなくても、十分に大き
いキャパシタ面積を得ることができ、従ってビット線や
ビット線コンタクトの加工形成が容易になる。
また本発明の方法では、絶縁膜と第1の導体膜を積層し
た状態で下部キャパシタ電極のコンタクト孔部に凹部を
形成し、第2の導体膜を堆積してこれからの不純物拡散
によりソース、ドレイン拡散層の一部を形成する。従っ
てコンタクト孔か小さいものであったとしても、凹部の
内面をソース。
ドレイン拡散層として利用できるから、十分小さいコン
タクト抵抗が得られる。そしてこの拡散層は、固相拡散
によるものであるため、その後の熱工程による再拡散を
十分小さくして、トランジスタ特性劣化やセル間リーク
は大幅に小さくすることができる。
(実施例) 以下2本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は1本発明の一実施例のDRAMセル構造を示す
断面図である。第2図(a)〜(g)は。
この構造を得る本発明の一実施例の方法によるDRAM
セル製造工程を示す断面図である。このDRAMセルを
製造工程に従って説明すると、第2図(a)に示すよう
に、p型シリコン基板1に例えば選択酸化法により素子
分離酸化膜2を形成する。次いで、熱酸化によるゲート
酸化膜3を150人程変形成し、多結晶シリコン膜の堆
積。
パターニングによりゲート電極4(4+、42)を形成
し、不純物のイオン注入によりソース、ドレイン拡散層
であるn型層5.6を形成する。これにより、メモリセ
ルのMOSトランジスタが得られる。ゲート電極4は、
メモリセル配列の一方向に連続的に配設されて、ワード
線となる。この後第2図(a)に示すように9層間絶縁
膜となるCVD5i02膜(第1の絶縁膜)7を全面に
堆積し2次いで全面に下部キャパシタ電極の一部となる
第1の導体膜として第1の多結晶シリコン膜8を300
0人程度堆積する。
その後第2図(b)に示すように、キャパシタ電極をn
型層6にコンタクトさせるためのコンタクト孔9を開口
し、更に露出した基板表面を深さ1μm程度エツチング
して第2図(C)に示すように凹部10を形成する。そ
して次に第2図(d)に示すように 全面に第2の導体
膜として、厚さ500人程変形薄い第2の多結晶シリコ
ン膜11を堆積する。この多結晶シリコン膜11の堆積
後。
その膜厚と同程度の飛程を持つ加速電圧9例えば60k
eVで ドーズitl x 10” /cm2のヒ素イ
オン注入を行い、この多結晶シリコン膜コ]からの拡散
によりソース、ドレイン層の一部となるn型層12を凹
部10の内面に形成する。更に第2図(e)に示すよう
に、第1.第2の多結晶シリコン膜8,11の積層膜を
同時にパターン形成して、下部キャパシタ電極を得る。
その後、熱酸化により下部キャパシタ電極表面にキャパ
シタ絶縁膜13を形成した後、第3の導体膜として第3
の多結晶シリコン膜14を堆積しこれをパターン形成し
て上部キャパシタ電極を形成する。
この後第2図(g)に示すように全面に層間絶縁膜とし
てCVD5i02膜(第2の絶縁膜)15を堆積し、こ
れにコンタクト孔を形成して。
モリブデン・シリサイド膜、またはA、&膜等によりビ
ット線16を配設して完成する。
この実施例では、積層型キャパシタの下部キャパシタ電
極のコンタクト部の周囲には、下地導体膜が配設され、
しかもそのコンタクト孔部の基板面には凹部が形成され
ているため、非常に大きいキャパシタ面積を得ることが
できる。つまり、下地導体膜の膜厚をそれ程大きくする
ことなく、セル容量を大きくすることができ、DRAM
の信頼性を高いものとすることができる。
またこの実施例によれば、コンタクト孔9の基板露出面
に凹部10を形成することにより、下部上ヤパシタ電極
と基板のコンタクト抵抗を十分小さいものとすることが
でき。特にこの凹部内面に形成される拡散層は、下部キ
ャパシタ電極となる多結晶シリコン膜からの固相拡散に
よるものであり、接合深さや濃度を十分浅く制御するこ
とができ、これによりトランジスタ特性の劣化やセル間
リークの増大を防ぐことができる。以上によりこの実施
例によれば、信頼性の高いDRAMが得られる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、下部キャパシタ電極
の厚みをそれ程大きくすることなく。
小さい占有面積で大きいキャパシタ面積を得ることがで
き、従ってまた。セル間リーク等のない高い信頼性を実
現した積層型キャパシタ構造のDRAMを得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は2本発明の一実施例のDRAM構造を示す断面
図、第2図(a)〜(g)は、そのメモリセル製造工程
を示す断面図である。 1・・・p型シリコン基板、2・・・素子分離酸化膜、
3・・・ゲート絶縁膜、4・・・ゲート電極、5゜6・
・・n型層(ソース、ドレイン拡散層)、7・・・CV
DSiO2膜(第1の絶縁膜)、8−・・第1の導体膜
(第1の多結晶シリコン膜)、9・・・コンタクト孔、
10・・・凹部、11・・・第2の導体膜(第2の多結
晶シリコン膜)、13・・・キャパシタ絶縁膜。 14・・・第3の導体膜(第3の多結晶シリコン膜)1
5−CVD5 i 02膜(第2の絶縁膜)、16・・
・ビット線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板に形成されたMOSトランジスタと、
    このMOSトランジスタが形成された基板上に絶縁膜を
    介して積層され、絶縁膜に開けたコンタクト孔を介して
    下部キャパシタ電極がMOSトランジスタのソースまた
    はドレイン拡散層にコンタクトするキャパシタとからな
    るメモリセルを有する半導体記憶装置において、前記コ
    ンタクト孔は前記絶縁膜を貫通した後基板表面から所定
    深さの凹部を穿つように構成され、前記絶縁膜上の前記
    コンタクト孔の外側に下部キャパシタ電極と同時にパタ
    ーン形成されて下部キャパシタ電極の一部となる下地導
    体膜を有することを特徴とする半導体記憶装置。
  2. (2)MOSトランジスタとキャパシタによりメモリセ
    ルを構成する半導体記憶装置の製造方法であって、素子
    分離領域が形成された半導体基板にMOSトランジスタ
    を形成する工程と、MOSトランジスタが形成された基
    板上を第1の絶縁膜で覆い、続いて下部キャパシタ電極
    の一部となる第1の導体膜を積層形成する工程と、これ
    ら第1の絶縁膜と第1の導体膜の積層膜にコンタクト孔
    を開けて、このコンタクト孔に露出した基板表面をエッ
    チングして凹部を形成する工程と、MOSトランジスタ
    のソースまたはドレイン拡散層にコンタクトして下部キ
    ャパシタ電極の残部となる第2の導体膜を堆積し、この
    第2の導体膜からの不純物拡散により前記凹部内面にソ
    ースまたはドレイン拡散層の一部となる拡散層を形成す
    る工程と、前記第1および第2の導体膜を同時にパター
    ン形成して下部キャパシタ電極を形成する工程と、形成
    された下部キャパシタ電極表面にキャパシタ絶縁膜を介
    して第3の導体膜からなる上部キャパシタ電極を形成す
    る工程と、上部キャパシタ電極が形成された基板上を第
    2の絶縁膜で覆い、これにコンタクト孔を開けてMOS
    トランジスタのドレインまたはソース拡散層にコンタク
    トするビット線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。
  3. (3)MOSトランジスタとキャパシタによりメモリセ
    ルを構成する半導体記憶装置の製造方法であって、素子
    分離領域が形成された半導体基板にMOSトランジスタ
    を形成する工程と、MOSトランジスタが形成された基
    板上を第1の絶縁膜で覆い、続いて下部キャパシタ電極
    の一部となる第1の多結晶シリコン膜を積層形成する工
    程と、これら第1の絶縁膜と第1の多結晶シリコン膜の
    積層膜にコンタクト孔を開けて、このコンタクト孔に露
    出した基板表面をエッチングして凹部を形成する工程と
    、MOSトランジスタのソースまたはドレイン拡散層に
    コンタクトして下部キャパシタ電極の残部となる第2の
    多結晶シリコン膜を堆積する工程と、前記第2の多結晶
    シリコン膜にその膜厚と同程度の飛程を持つ加速電圧で
    不純物をイオン注入し、この第2の多結晶シリコン膜か
    らの不純物拡散により前記凹部内面にソースまたはドレ
    イン拡散層の一部となる拡散層を形成する工程と、前記
    第1および第2の多結晶シリコン膜を同時にパターン形
    成して下部キャパシタ電極を形成する工程と、形成され
    た下部キャパシタ電極表面にキャパシタ絶縁膜を介して
    第3の多結晶シリコン膜からなる上部キャパシタ電極を
    形成する工程と、上部キャパシタ電極が形成された基板
    上を第2の絶縁膜で覆い、これにコンタクト孔を開けて
    MOSトランジスタのドレインまたはソース拡散層にコ
    ンタクトするビット線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。
JP63221620A 1988-05-18 1988-09-05 半導体記憶装置およびその製造方法 Pending JPH0269975A (ja)

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KR1019890006619A KR900019227A (ko) 1988-05-18 1989-05-18 적층형 캐피시터를 갖춘 반도체기억장치 및 그 제조방법
DE3916228A DE3916228C2 (de) 1988-05-18 1989-05-18 Halbleiterspeichervorrichtung mit Stapelkondensatorzellenstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
US07/353,765 US4951175A (en) 1988-05-18 1989-05-18 Semiconductor memory device with stacked capacitor structure and the manufacturing method thereof

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04340764A (ja) * 1991-05-17 1992-11-27 Sharp Corp 半導体装置の製造方法
US5329146A (en) * 1991-12-25 1994-07-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha DRAM having trench type capacitor extending through field oxide

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