JPS5816341B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor deviceInfo
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- JPS5816341B2 JPS5816341B2 JP51139296A JP13929676A JPS5816341B2 JP S5816341 B2 JPS5816341 B2 JP S5816341B2 JP 51139296 A JP51139296 A JP 51139296A JP 13929676 A JP13929676 A JP 13929676A JP S5816341 B2 JPS5816341 B2 JP S5816341B2
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- oxide film
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- 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
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- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、1トランジスタ1キヤパシタのダイナミッ
ク型メモリ素子の製造方法に係るもので、特にスイッチ
ングトランジスタのゲート電極とキャパシタ電極の多結
晶シリコンが重なり合っている二重多結晶シリコン構造
をもつメモリ素子の特性改善をはかった半導体装置の製
造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a one-transistor, one-capacitor dynamic memory element, and particularly relates to a method for manufacturing a dynamic memory element having one transistor and one capacitor, and particularly relates to a method for manufacturing a dynamic memory element having one transistor and one capacitor, and particularly relates to a method for manufacturing a dynamic memory element having one transistor and one capacitor, and particularly relates to a method for manufacturing a dynamic memory element having one transistor and one capacitor. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device that improves the characteristics of a memory element having a structure.
1トランジスタ1キヤパシタのダイナミック型メモリ素
子は高集積化に適しており、将来の大容量メモリの主流
になるといわれている。Dynamic memory elements with one transistor and one capacitor are suitable for high integration, and are said to become the mainstream of large-capacity memories in the future.
キャパシタ電極に第1層の多結晶シリコン、ゲート電極
に第2層の多結晶シリコンを用いた2重多結晶シリコン
構造をもつメモリ素子は高集積性をさらに進めるもので
、活発な開発が行われている。Memory elements with a double polycrystalline silicon structure, in which the first layer of polycrystalline silicon is used for the capacitor electrode and the second layer of polycrystalline silicon for the gate electrode, are being actively developed to further advance high integration. ing.
以下従来の2重多結晶シリコン構造をもつメモリ素子の
製造方法の一例を述べ、次いでこの発明による2重多結
晶シリコン構造をもつメモリ素子の製造方法について説
明する。An example of a conventional method for manufacturing a memory device having a double polycrystalline silicon structure will be described below, followed by a description of a method for manufacturing a memory device having a double polycrystalline silicon structure according to the present invention.
第1図〜第3図は従来のものの製造工程を説明するため
の断面図である。FIGS. 1 to 3 are cross-sectional views for explaining the manufacturing process of a conventional device.
Si基板を用いたnチャンネルMO8FETをスイッチ
ングトランジスタとして用いる場合は、p形シリコン基
板1にシリコン窒化膜を用いた選択酸化法によりフィー
ルド酸化膜2を形成し、このフィールド酸化膜2以外の
シリコン面が露出した部分にキャパシタの電極間絶縁物
となるべきシリコン酸化膜3を形成した後、キャパシタ
電極となる第1層の多結晶シリコン膜4を成長させる。When using an n-channel MO8FET using a Si substrate as a switching transistor, a field oxide film 2 is formed on a p-type silicon substrate 1 by a selective oxidation method using a silicon nitride film, and the silicon surface other than this field oxide film 2 is After forming a silicon oxide film 3 to serve as an interelectrode insulator of a capacitor on the exposed portion, a first layer of polycrystalline silicon film 4 to serve as a capacitor electrode is grown.
この場合、不純物は多結晶シリコン膜4の成長中にドー
プしても、または成長後拡散法などでドープしてもよい
。In this case, the impurity may be doped during the growth of the polycrystalline silicon film 4 or by a diffusion method after growth.
次にプラズマガスによるエツチングなどを多結晶シリコ
ン膜4に施してキャパシタ電極を形成する。Next, the polycrystalline silicon film 4 is subjected to etching using plasma gas to form a capacitor electrode.
つづいてMOSFETを形成すべき部分のp型シリコン
基板10表面を露出させた後、MOSFETのゲート酸
化膜5を形成する(第1図)。Subsequently, after exposing the surface of the p-type silicon substrate 10 where a MOSFET is to be formed, a gate oxide film 5 of the MOSFET is formed (FIG. 1).
次にMOSFETのゲート電極となる第2層の多結晶シ
リコン膜6を成長し、これをエツチングによりゲート電
極部分を形成し、さらにドレインとなるべき部分の多結
晶シリコン膜6およびゲート酸化膜5を除去した後、不
純物のリンを拡散してドレイン拡散層7を形成する(第
2図)。Next, a second layer of polycrystalline silicon film 6 that will become the gate electrode of the MOSFET is grown, and this is etched to form the gate electrode portion, and then the polycrystalline silicon film 6 and gate oxide film 5 that will become the drain are grown. After removal, phosphorus as an impurity is diffused to form a drain diffusion layer 7 (FIG. 2).
最後に上積み酸化膜8を形成した後、この酸化膜8にコ
ンタクトホールを開孔し、A1配線9を施せば1トラン
ジスタ1キヤパシタのメモリ素子が得られる(第3図)
。Finally, after forming an overlying oxide film 8, a contact hole is opened in this oxide film 8 and an A1 wiring 9 is formed, thereby obtaining a memory element with one transistor and one capacitor (Fig. 3).
.
上述の2重多結晶シリコン構造をもつメモリ素子はゲー
ト電極とキャパシタ電極が重なり合っているために、従
来の1層多結晶シリコン構造をもつメモリ素子で必要で
あったソース拡散領域が不要となるため高集積化が可能
となる。In the memory element with the double polycrystalline silicon structure mentioned above, the gate electrode and the capacitor electrode overlap, so the source diffusion region required in the conventional memory element with the single layer polycrystalline silicon structure is unnecessary. High integration becomes possible.
しかし、第3図に示す2重多結晶シリコン構造をもつメ
モリ素子にお℃・て問題となるのは重なり合った多結晶
シリコン間の絶縁性である。However, a problem with the memory element having the double polycrystalline silicon structure shown in FIG. 3 is the insulation between the overlapping polycrystalline silicones.
この多結晶シリコン間の絶縁耐圧は使用条件を考えると
60V以上あることが要求される。Considering the usage conditions, the dielectric strength voltage between the polycrystalline silicon is required to be 60 V or more.
第1層、第2層の多結晶シリコン膜4,6間の絶縁膜は
第1図〜第3図の製造方法のところで示したようにスイ
ッチングトランジスタのゲート酸化膜5の形成によって
第1層の多結晶シリコン膜4上に形成されるものである
。The insulating film between the first and second polycrystalline silicon films 4 and 6 is formed by forming the gate oxide film 5 of the switching transistor as shown in the manufacturing method of FIGS. 1 to 3. It is formed on the polycrystalline silicon film 4.
スイッチングトランジスタを高速度化するためにはスイ
ッチングトランジスタのゲート長りを短くしなければな
らないが、ゲート長しが短くなるとMOSFETのしき
い値電圧VTHが急激に低下するといういわゆるショー
トチャンネル効果が生じる。In order to increase the speed of a switching transistor, it is necessary to shorten the gate length of the switching transistor, but when the gate length is shortened, a so-called short channel effect occurs in which the threshold voltage VTH of the MOSFET rapidly decreases.
これを防ぐ有効な手段の1つとしてゲート酸化膜5を薄
くする方法が一般的によく行われている。As one of the effective means for preventing this, a method of thinning the gate oxide film 5 is commonly used.
例えばL−1μmのトランジスタではゲート酸化膜5の
膜厚を250λ程度にしなげればならないともいわれて
いる。For example, it is said that for a transistor of L-1 μm, the thickness of the gate oxide film 5 should be approximately 250λ.
このようにスイッチングトランジスタのゲート酸化膜5
の膜厚が薄℃・と絶縁耐圧も非常に低く、所望の値を得
ることが困難である。In this way, the gate oxide film 5 of the switching transistor
The thickness of the film is small at °C, and the dielectric strength voltage is also very low, making it difficult to obtain the desired value.
またゲート酸化膜5の膜厚が薄く、1層であるのでピン
ホールが発生し易く、ピンホールがある場合、第1層、
第2層の多結晶シリコン膜4,6が、短絡し致命的な不
良をひき起す。In addition, since the gate oxide film 5 is thin and consists of one layer, pinholes are likely to occur.
The second layer polycrystalline silicon films 4 and 6 are short-circuited, causing a fatal defect.
この発明はかかる従来の2重多結晶シリコン構造をもつ
メモリ素子の欠点を、改良するためになされたものであ
り、第1層、第2層の多結晶シリコン間の絶縁耐圧の向
上およびピンホール数の減少を目的とするものである。This invention was made to improve the drawbacks of such conventional memory elements having a double polycrystalline silicon structure, and improves the dielectric strength between the first layer and the second layer of polycrystalline silicon and eliminates pinholes. The purpose is to reduce the number of
以下この発明について詳細に説明する。This invention will be explained in detail below.
第4図〜第11図はこの発明の一実施例の製造工程を示
す断面図で、まずp形シリコン基板1に選択酸化法によ
り厚℃・フィールド酸化膜2を形成する(第4図)。4 to 11 are cross-sectional views showing the manufacturing process of an embodiment of the present invention. First, a field oxide film 2 having a thickness of 0.degree. C. is formed on a p-type silicon substrate 1 by selective oxidation (FIG. 4).
次℃・で、フィールド酸化膜2以外のシリコン面が露出
した部分にメモリ素子のキャパシタ部分の電極間絶縁物
となるべきシリコン酸化膜3を形成した後、第1層の多
結晶シリコン膜4を形成する。After forming a silicon oxide film 3 to serve as an interelectrode insulator in the capacitor part of the memory element on the exposed silicon surface other than the field oxide film 2 at a temperature of Form.
この場合、不純物は多結晶シリコン成長中にドープして
も、成長後拡散法などでドープしてもよい(第5図)。In this case, the impurity may be doped during the growth of the polycrystalline silicon or by a diffusion method after the growth (FIG. 5).
その後、第1層の多結晶シリコン膜4上にシリコン窒化
膜10をCVD法などで形成する(第6図)。Thereafter, a silicon nitride film 10 is formed on the first layer polycrystalline silicon film 4 by a CVD method or the like (FIG. 6).
このシリコン窒化膜10の膜厚は1000λ以上あれば
第1層、第2層の多結晶シリコン膜間の絶縁耐圧は充分
保証される。If the thickness of the silicon nitride film 10 is 1000λ or more, the dielectric strength between the first layer and the second layer of polycrystalline silicon films is sufficiently guaranteed.
このあとレジスト11をマスクにCF4などのプラズマ
ガス中でシリコン窒化膜10、第1層の多結晶シリコン
膜4のエツチングを行う(第7図)。Thereafter, the silicon nitride film 10 and the first layer polycrystalline silicon film 4 are etched in a plasma gas such as CF4 using the resist 11 as a mask (FIG. 7).
レジスト11の除去後、シリコン酸化膜3を除去し、ス
イッチングトランジスタが形成されるべき部分のp形シ
リコン基板10表面を露出させる(第8図)。After removing the resist 11, the silicon oxide film 3 is removed to expose the surface of the p-type silicon substrate 10 where a switching transistor is to be formed (FIG. 8).
次にMOSFETのゲート酸化膜5を形成する。Next, a gate oxide film 5 of the MOSFET is formed.
この場合、第1層の多結晶シリコン膜4上のシリコン窒
化膜10も表面が酸化され薄い酸化膜が形成される。In this case, the surface of the silicon nitride film 10 on the first layer polycrystalline silicon film 4 is also oxidized to form a thin oxide film.
このため、シリコン窒化膜10にピンホールがあったと
してもシリコン窒化膜上に薄い酸化膜があることにより
、ピンホール数は減少スる(第9図)。Therefore, even if there are pinholes in the silicon nitride film 10, the number of pinholes is reduced due to the presence of the thin oxide film on the silicon nitride film (FIG. 9).
このあと第2層の多結晶シリコン膜6を成長し、さらに
この多結晶シリコン膜6をエツチングしゲート電極部分
を形成し、次いでドレインとなるべき部分のゲート酸化
膜5および第2層の多結晶シリコン膜6を除去した後、
不純物リンを拡散してドレイン拡散層7を形成する(第
10図)。Thereafter, a second layer of polycrystalline silicon film 6 is grown, and this polycrystalline silicon film 6 is further etched to form a gate electrode portion, and then a gate oxide film 5 is formed on the portion that will become the drain and a second layer of polycrystalline silicon film 6 is grown. After removing the silicon film 6,
Drain diffusion layer 7 is formed by diffusing impurity phosphorus (FIG. 10).
最後に上積み酸化膜8にコンタクトホールを開孔し、A
I配線9を施せば1トランジスタ1キヤパシタのメモリ
素子が得られる(第11図)。Finally, a contact hole is opened in the overlying oxide film 8, and A
By providing the I wiring 9, a memory element having one transistor and one capacitor can be obtained (FIG. 11).
以上説明したようにこの発明は、第1層の多結晶シリコ
ン膜と第2層の多結晶シリコン膜の間に1000Å以上
の厚さをもつシリコン窒化膜を形成したので、ゲート酸
化膜の膜厚に関係なく所定の第1層、第2層の多結晶シ
リコン膜の絶縁耐圧が得られる。As explained above, in the present invention, a silicon nitride film having a thickness of 1000 Å or more is formed between the first layer polycrystalline silicon film and the second layer polycrystalline silicon film. A predetermined dielectric strength voltage of the polycrystalline silicon film of the first layer and the second layer can be obtained regardless of the dielectric strength.
またシリコン窒化膜が酸化されて絶縁膜が形成されるの
で、シリコン窒化膜と酸化膜の2層になるため、ピンホ
ール数が減少する等の利点がある。Further, since the silicon nitride film is oxidized to form an insulating film, there are two layers of the silicon nitride film and the oxide film, which has the advantage of reducing the number of pinholes.
第1図〜第3図は従来の2重多結晶シリコン構造をもつ
メモリ素子の製造方法を説明するための断面図、第4図
〜第11図はこの発明による2重多結晶シリコン構造を
もつメモリ素子の製造工程を説明するための断面図であ
る。
図中、1はD形シリコン基板、2はフィールド酸化膜、
3はシリコン酸化膜、4は第1層の多結晶シリコン膜、
5はゲート酸化膜、6は第2層の多結晶シリコン膜、7
はドレイン拡散層、8は上積み酸化膜、9はAI配線、
10はシリコン窒化膜、11はレジストである。
なお、図中の同一符号は同一または相轟部分を示す。FIGS. 1 to 3 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a memory element having a conventional double polycrystalline silicon structure, and FIGS. 4 to 11 are cross-sectional views having a double polycrystalline silicon structure according to the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of a memory element. In the figure, 1 is a D-type silicon substrate, 2 is a field oxide film,
3 is a silicon oxide film, 4 is a first layer polycrystalline silicon film,
5 is a gate oxide film, 6 is a second layer polycrystalline silicon film, and 7 is a gate oxide film.
is a drain diffusion layer, 8 is an overlying oxide film, 9 is an AI wiring,
10 is a silicon nitride film, and 11 is a resist. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or similar parts.
Claims (1)
造方法において、厚いフィールド酸化膜を有するシリコ
ン基板上に、シリコン酸化膜などの絶縁膜を形成する工
程と、前記シリコン酸化膜上に不純物を含んだ第1層の
多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記第1層の多結
晶シリコン膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前
記シリコン窒化膜および第1層の多結晶シリコン膜を写
真製版工程によりエツチング後、ゲート酸化膜およびゲ
ート電極となるべき第2層の多結晶シリコン膜を形成す
る工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 2 第1層の多結晶シリコン膜上に形成されるシリコン
窒化膜は1000Å以上の厚さを有するものである特許
請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。[Claims] A method for manufacturing a semiconductor device having 11 transistors and 1 capacitor, which includes the steps of: forming an insulating film such as a silicon oxide film on a silicon substrate having a thick field oxide film; and forming an insulating film such as a silicon oxide film on the silicon oxide film. a step of forming a first layer polycrystalline silicon film including the first layer polycrystalline silicon film; a step of forming a silicon nitride film on the first layer polycrystalline silicon film; and a step of forming a silicon nitride film and the first layer polycrystalline silicon film. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of etching by a photolithography process, and then forming a second layer of polycrystalline silicon film to become a gate oxide film and a gate electrode. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon nitride film formed on the first layer polycrystalline silicon film has a thickness of 1000 Å or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51139296A JPS5816341B2 (en) | 1976-11-18 | 1976-11-18 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51139296A JPS5816341B2 (en) | 1976-11-18 | 1976-11-18 | Manufacturing method of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5363879A JPS5363879A (en) | 1978-06-07 |
| JPS5816341B2 true JPS5816341B2 (en) | 1983-03-30 |
Family
ID=15241965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51139296A Expired JPS5816341B2 (en) | 1976-11-18 | 1976-11-18 | Manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5816341B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5512768A (en) * | 1978-07-13 | 1980-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | Manufactureing method of double-layer multi-crystal silicon structure mos type integrated circuit |
| JPS55113323A (en) * | 1979-02-23 | 1980-09-01 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Manufacture of semiconductor device |
| JPS57106064A (en) * | 1980-12-23 | 1982-07-01 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device |
| USRE34535E (en) * | 1983-02-23 | 1994-02-08 | Texas Instruments Incorporated | Floating gate memory with improved dielectric |
| US4949154A (en) * | 1983-02-23 | 1990-08-14 | Texas Instruments, Incorporated | Thin dielectrics over polysilicon |
-
1976
- 1976-11-18 JP JP51139296A patent/JPS5816341B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5363879A (en) | 1978-06-07 |
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