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JP3052419B2 - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JP3052419B2
JP3052419B2 JP3115158A JP11515891A JP3052419B2 JP 3052419 B2 JP3052419 B2 JP 3052419B2 JP 3115158 A JP3115158 A JP 3115158A JP 11515891 A JP11515891 A JP 11515891A JP 3052419 B2 JP3052419 B2 JP 3052419B2
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    • 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
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76895Local interconnects; Local pads, as exemplified by patent document EP0896365
    • HELECTRICITY
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    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
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  • Dram (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スタックト・キャパシ
タの容量を充分に確保できるような構造のセルにおい
て、メモリセルの平面積を小さくできる構造にした半導
体記憶装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のスタック型ダイナミック・ランダ
ム・アクセス・メモリ(Dynamic Randam
Access Memory:DRAM)の構造を図
7を用いて説明する。
【0003】図に於いて、1は半導体基板、2はフィー
ルド酸化膜、3はゲート酸化膜、4は多結晶シリコンか
ら成るゲート電極、6は酸化膜から成るサイドウォー
ル、7は不純物拡散層、8、14、16は層間絶縁膜、
9は蓄積電極コンタクト、10は容量蓄積電極の一部を
成す第1の導電膜、11は容量蓄積電極の一部を成す第
2の導電膜、12は容量絶縁膜、13は容量対向電極、
15は高融点金属シリサイドから成るビット線、17は
アルミ配線をそれぞれ示している。
【0004】この半導体記憶装置においては、セルの平
面積を例えば10〔μm2 〕程度以下にした場合でも、
容量蓄積電極10の表面積を充分に広く採ることがで
き、充分なキャパシタ容量を確保できるので、情報電荷
の保持時間が長く、またα線など放射線に起因するソフ
ト・エラーに対する耐性が高いなどの利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体記憶装置
は更に微細化される傾向にあり、微細化が進行するにつ
れ、メモリ・セルの平面的な面積の縮小化を要求されて
いる。その場合、メモリセルの面積が例えば5〔μ
2 〕程度以下になると、容量蓄積電極11とゲート電
極4の電気的絶縁を保つ為に蓄積電極コンタクト9をゲ
ート電極4から十分な間隔(例えば0.3〔μm〕程度
以上)を取って形成することが困難になってくる。ま
た、前記間隔を例えば0.2〔μm〕程度以下に小さく
すると従来の構造では容量蓄積電極11とゲート電極4
の電極的絶縁を保てなくなるという問題点があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、半導体基板上に形成されたゲート酸化膜と、前記ゲ
ート酸化膜上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電
極をマスクとして自己整合的に形成された不純物拡散層
と、前記ゲート電極上面に形成された第1の絶縁膜と、
前記ゲート電極の側面に形成されたサイドウォールと、
前記半導体基板と前記第1の絶縁膜と前記サイドウォー
ルの少なくとも一部を覆う第2の絶縁膜と、前記第2の
絶縁膜の前記不純物拡散層上に形成された窓と、前記窓
に前記サイドウォールに対してセルフアラインで形成さ
れた蓄積電極コンタクトと、前記蓄積電極コンタクトに
形成された前記不純物拡散層とコンタクトする導電膜と
を有し、前記第2の絶縁膜は前記サイドウォールに対し
て選択エッチングが可能な物質であることを特徴とす
る。また、本発明の半導体記憶装置の製造方法は、半導
体基板上にゲート酸化膜を形成する工程と、前記ゲート
酸化膜上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電
極をマスクとして自己整合的に不純物拡散層を形成する
工程と、前記ゲート電極上面に第1の絶縁膜を形成する
工程と、前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成
する工程と、前記半導体基板と前記第1の絶縁膜と前記
サイドウォールの少なくとも一部を覆う第2の絶縁膜を
形成する工程と、前記第2の絶縁膜の前記不純物拡散層
上に窓を形成する工程と、前記第2の絶縁膜を前記サイ
ドウォールに対して選択エッチングすることで前記サイ
ドウォールに対してセルフアラインで蓄積電極コンタク
トを形成する工程と、前記蓄積電極コンタクトに前記不
純物拡散層とコンタクトする導電膜を形成する工程とを
含むことを特徴とする。
【0007】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0008】図1は本発明の一実施例を説明する半導体
装置の要部平面図であり、メモリセルの平面積を例えば
5〔μm2 〕程度以下にする為に蓄積電極コンタクト9
とゲート電極4との間隔を0〔μm〕にした場合の図で
ある。図2ほ図1の断面図である。図に於いて1は半導
体基板2はフィールド酸化膜、3はゲート酸化膜、4は
ゲート電極5は蓄積電極コンタクト9を開孔する際にゲ
ート電極4との電気的絶縁を保つための絶縁膜、6は酸
化膜から成るサイドウォール、7は不純物拡散層、8は
層間絶縁膜10は容量蓄積電極の一部を成す第1の導電
膜、11は容量蓄積電極の一部を成す第2の導電膜、1
2は容量絶縁膜、13は容量対向電極、14,16は層
間絶縁膜、15は高融点金属シリサイドから成るビット
線、17はアルミ配線をそれぞれ示している。
【0009】図3および図4は図1,図2の主要工程に
おける断面図である。まず図3(a)に示すように半導
体基板1の所定の領域を選択酸化法により酸化してフィ
ールド酸化膜2を形成し、続いてゲート酸化膜3さらに
多結晶シリコンから成るゲート電極4、および例えば酸
化膜から成る絶縁膜5を厚さ例えば0.2μmで形成
後、フォトレジスト16をマスクとして絶縁膜5および
ゲート電極4を例えば反応性イオンエッチング(RI
E)によりエッチングする。次に、図3(b)に示すよ
うに、ゲート電極4の側璧に酸化膜からなるサイドウォ
ールを厚さ例えば0.2μmで形成後、層間絶縁膜8を
厚さ例えば0.2μmで形成する。次いで、図3(c)
に示すように層間絶縁膜8上に容量蓄積電極の一部を成
す第1の導電膜である厚さ例えば0.3μmの多結晶シ
リコン10を形成する。次に図3(d)に示すようにフ
ォトレジスト19をマスクとして容量蓄積電極の一部を
成す多結晶シリコン10を反応性イオンエッチング(R
IE)により選択的にエッチング除去する。さらに図3
(e)に示すように同じマスクを用いて層間絶縁膜8を
選択的にエッチングし半導体基板1の表面、つまり不純
物拡散層7の表面を露出させ蓄積電極コンタクト9を形
成する。ここで、蓄積電極コンタクト9のエッジはゲー
ト電極4のエッジと接しており、いわば蓄積電極コンタ
クト9はゲート電極4に対するセルフアラインコンタク
ト(Self Align Contact)になって
いる。また、蓄積電極コンタクト9とゲート電極4との
電極絶縁は層間絶縁膜8を選択的にエッチングする際
に、多少(例えば40%〜50%程度)の過大なエッチ
ングを行なっても、酸化膜から成るサイドウォール6及
び例えば酸化膜から成る絶縁膜5を電気的絶縁が保てる
ように充分な膜厚で形成することにより保つことができ
る。
【0010】次に、図4(a)に示すように容量蓄積電
極の一部を成す第2の導電膜である厚さ例えば0.15
μmの多結晶シリコン11を形成する。次いで図4
(b),(c)に示すようにフォトレジスト20をマス
クとして多結晶シリコン10及び多結晶シリコン11を
選択的にエッチングし容量蓄積電極を形成後、さらに図
4(d)に示すように多結晶シリコンから成る容量対向
電極13を形成する。その後、層間絶縁膜14,16,
ビット線15,アルミ配線17を形成し第2図の半導体
記憶装置の構造を得る。
【0011】図5および図6は本発明の第二実施例を説
明する為の主要工程における断面図である。第1実施例
と同様、まず半導体基板1の所定の領域を選択酸化法に
より酸化してフィールド酸化膜2を形成し、続いてゲー
ト酸化膜3さらに多結晶シリコンから成るゲート電極4
を形成する。その後図5(a)に示すようにフォトレジ
スト13をマスクとしてゲート電極4をRIE法により
エッチングする。次に、図5(b)に示すようにゲート
電極4の側璧に酸化膜から成るサイドウォール6を厚さ
例えば0.2μmで形成後、層間絶縁膜8を厚さ例えば
0.2μmで形成する。次いで、容量蓄積の一部を成す
第1の導電膜である厚さ例えば0.3μmの多結晶シリ
コンを形成しその後フォトレジスト19をマスクとして
容量蓄積電極の一部を成す多結晶シリコン10を反応性
イオンエッチング(RIE)により選択的にエッチング
除去する。さらに、図5(c)ように、同じマスクを用
いて層間絶縁膜8を選択的にエッチングし半導体基板1
の表面、つまり不純物拡散層7の表面を露出させ蓄積電
極コンタクト9を形成する。次に図5(d)に示すよう
に例えばLPCVD(減圧気相成長)による酸化膜から
成る厚さ例えば0.2μmの絶縁膜21を形成後図5
(e)に示すように反応性イオンエッチング(RIE)
により絶縁膜21をエッチバックし酸化膜から成るサイ
ドウォール22を形成する。つまり、蓄積電極コンタク
ト9とゲート電極4との電気的絶縁はこの酸化膜からサ
イドウォール22によって保たれる。
【0012】次いで、図6(a)に示すように容量蓄積
電極の一部を成す第2の導電膜である厚さ例えば0.1
5μmの多結晶シリコン11を形成後フォトレジスト2
0をマスクとして多結晶シリコン10および多結晶シリ
コン11を選択的にエッチングし容量蓄積電極を形成す
る。その後、第1実施例と同様にして、容量対向電極1
2を形成し(図6(b))、さらに層間絶縁膜14,1
6,ビット線15,アルミ配線17を形成して図6
(c)に示すような半導体記憶装置の構造を得る。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明によればスタ
ックト・キャパシタの容量を充分確保できるような構造
のセルにおいて蓄積電極コンタクト9をゲート電極4に
対してセルフアライン(自己整合)で形成できるように
第1にゲート電極4上に厚さ例えば0.2〔μm〕の絶
縁膜5及び0.2〔μm〕程度の酸化膜から成るサイド
ウォール6を設けること、第2に蓄積電極コンタクト9
を開孔後、酸化膜から成る厚さ例えば0.2μmのサイ
ドウォール22を設けることにより蓄積電極コンタクト
9とゲート電極4との間隔を0〔μm〕にすることがで
き、その結果メモリセルの平面積を5〔μm2 〕程度以
下にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す平面図である。
【図2】図1の断面図である。
【図3】図1の主要工程の一部を示す断面図である。
【図4】図1の主要工程の残部を示す断面図である。
【図5】図1の他の例による主要工程の一部を示す断面
図である。
【図6】上記他の例による主要工程の残部を示す断面図
である。
【図7】従来例の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 H01L 21/8242

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に形成されたゲート酸化膜
    と、前記ゲート酸化膜上に形成されたゲート電極と、前
    記ゲート電極をマスクとして自己整合的に形成された不
    純物拡散層と、前記ゲート電極上面に形成された第1の
    絶縁膜と、前記ゲート電極の側面に形成されたサイドウ
    ォールと、前記半導体基板と前記第1の絶縁膜と前記サ
    イドウォールの少なくとも一部を覆う第2の絶縁膜と、
    前記第2の絶縁膜の前記不純物拡散層上に形成された窓
    と、前記窓に前記サイドウォールに対してセルフアライ
    ンで形成された蓄積電極コンタクトと、前記蓄積電極コ
    ンタクトに形成された前記不純物拡散層とコンタクトす
    る導電膜とを有し、前記第2の絶縁膜は前記サイドウォ
    ールに対して選択エッチングが可能な物質であることを
    特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】半導体基板上に形成されたゲート酸化膜
    と、前記ゲート酸化膜上に形成されたゲート電極と、前
    記ゲート電極をマスクとして自己整合的に形成された不
    純物拡散層と、前記ゲート電極上面に形成された第1の
    絶縁膜と、前記ゲート電極の側面に形成されたサイドウ
    ォールと、前記半導体基板と前記第1の絶縁膜と前記サ
    イドウォールの少なくとも一部を覆う第2の絶縁膜と、
    前記第2の絶縁膜の前記不純物拡散層上に形成された窓
    と、前記窓に前記サイドウォールに対してセルフアライ
    ンで形成された蓄積電極コンタクトと、前記窓の側壁に
    形成された第2のサイドウォールと、前記蓄積電極コン
    タクトに形成された前記不純物拡散層とコンタクトする
    導電膜とを有し、前記第2の絶縁膜は前記サイドウォー
    ルに対して選択エッチングが可能な物質であることを特
    徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】半導体基板上にゲート酸化膜を形成する工
    程と、前記ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する工程
    と、前記ゲート電極をマスクとして自己整合的に不純物
    拡散層を形成する工程と、前記ゲート電極上面に第1の
    絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート電極の側面にサイ
    ドウォールを形成する工程と、前記半導体基板と前記第
    1の絶縁膜と前記サイドウォールの少なくとも一部を覆
    う第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜の
    前記不純物拡散層上に窓を形成する工程と、前記第2の
    絶縁膜を前記サイドウォールに対して選択エッチングす
    ることで前記サイドウォールに対してセルフアラインで
    蓄積電極コンタクトを形成する工程と、前記蓄積電極コ
    ンタクトに前記不純物拡散層とコンタクトする導電膜を
    形成する工程とを含むことを特徴とする半導体記憶装置
    の製造方法。
  4. 【請求項4】半導体基板上にゲート酸化膜を形成する工
    程と、前記ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する工程
    と、前記ゲート電極をマスクとして自己整合的に不純物
    拡散層を形成する工程と、前記ゲート電極上面に第1の
    絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート電極の側面にサイ
    ドウォールを形成する工程と、前記半導体基板と前記第
    1の絶縁膜と前記サイドウォールの少なくとも一部を覆
    う第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜の
    前記不純物拡散層上に窓を形成する工程と、前記第2の
    絶縁膜を前記サイドウォールに対して選択エッチングす
    ることで前記サイドウォールに対してセルフアラインで
    蓄積電極コンタクトを形成する工程と、前記窓の側壁に
    第2のサイドウォールを形成する工程と、前記蓄積電極
    コンタクトに前記不純物拡散層とコンタクトする導電膜
    を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体記憶装
    置の製造方法。
JP3115158A 1991-05-21 1991-05-21 半導体記憶装置及びその製造方法 Expired - Lifetime JP3052419B2 (ja)

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