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JPH0750395A - Semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor memory device and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JPH0750395A
JPH0750395A JP5195829A JP19582993A JPH0750395A JP H0750395 A JPH0750395 A JP H0750395A JP 5195829 A JP5195829 A JP 5195829A JP 19582993 A JP19582993 A JP 19582993A JP H0750395 A JPH0750395 A JP H0750395A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
memory device
semiconductor memory
crystalline
lower electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5195829A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Miki
浩史 三木
Yuzuru Oji
譲 大路
Shinichi Taji
新一 田地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5195829A priority Critical patent/JPH0750395A/en
Priority to US08/281,568 priority patent/US5499207A/en
Priority to KR1019940019094A priority patent/KR100333161B1/en
Publication of JPH0750395A publication Critical patent/JPH0750395A/en
Priority to US08/592,464 priority patent/US5736449A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】結晶性絶縁膜を誘電体として用いるコンデンサ
を具備した高集積密度を有する半導体記憶装置を、低い
コストで製造できる構造の半導体記憶装置およびその製
造方法を提供する。 【構成】下部電極が存在しない部分上に形成された絶縁
膜の表面を、イオン打込みなどによって改質して、結晶
性薄膜との反応性を高め、下地電極上には結晶性の高い
絶縁膜、上記改質された表面上には、結晶性の低い絶縁
膜を、それぞれ形成する。 【効果】下地電極が存在しない部分上では、結晶性が失
なわれて誘電率が低下し、隣接する電極間の電気的な結
合を弱められる。この結果結晶性絶縁膜のドライエッチ
ングや別の絶縁物質の形成プロセスが不要になり、高集
積化された半導体装置の製造コストが低減される。
(57) Abstract: [PROBLEMS] To provide a semiconductor memory device having a structure capable of manufacturing a semiconductor memory device having a high integration density, which includes a capacitor using a crystalline insulating film as a dielectric, at a low cost, and a manufacturing method thereof. [Structure] The surface of the insulating film formed on the portion where the lower electrode does not exist is modified by ion implantation or the like to enhance the reactivity with the crystalline thin film, and the insulating film having high crystallinity is formed on the base electrode. An insulating film having low crystallinity is formed on each of the modified surfaces. [Effect] On the portion where the base electrode does not exist, the crystallinity is lost and the dielectric constant is lowered, so that the electrical coupling between the adjacent electrodes is weakened. As a result, the dry etching of the crystalline insulating film and the process of forming another insulating material are not required, and the manufacturing cost of the highly integrated semiconductor device is reduced.

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およびそ
の製造方法に関し、詳しくは、小型大容量のコンデンサ
(容量)を具備した半導体記憶装置およびその製造方法
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 small and large capacity capacitor (capacity) and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】結晶性をもつ薄膜のうち、例えばチタン
酸鉛(PbTiO3)は絶縁性を示し、100程度の比誘
電率と、強誘電性と呼ばれる非線型の電圧-容量特性を
有しているため、半導体記憶装置等のコンデンサ用誘電
体薄膜として開発が行われている。
2. Description of the Related Art Among thin films having crystallinity, for example, lead titanate (PbTiO 3 ) exhibits an insulating property and has a relative dielectric constant of about 100 and a non-linear voltage-capacitance characteristic called ferroelectricity. Therefore, it is being developed as a dielectric thin film for capacitors of semiconductor memory devices and the like.

【0003】コンデンサは、一般に、誘電体薄膜の両面
上にそれぞれ形成された2枚の導電性膜を電極として用
いる2端子素子であるが、半導体記憶装置等では、この
コンデンサを、同一平面上に数多く集積して配置するこ
とが行われている。この場合、隣接するコンデンサ間に
おける電気信号の干渉を防ぎ、かつ寄生容量を減少させ
るためには、対向する2枚の電極にはさまれていない部
分、すなわち、これら2枚の電極の外側の誘電体膜は、
寄生容量を減少させるために、上記結晶性の絶縁薄膜で
はなく、比較的誘電率の低い誘電体、例えばアモルファ
スであるシリコン酸化膜かなることが望ましい。
Generally, a capacitor is a two-terminal element using two conductive films respectively formed on both surfaces of a dielectric thin film as electrodes, but in a semiconductor memory device or the like, this capacitor is placed on the same plane. A lot of them are arranged and arranged. In this case, in order to prevent interference of electric signals between adjacent capacitors and reduce the parasitic capacitance, a portion not sandwiched between two electrodes facing each other, that is, a dielectric outside these two electrodes is used. The body membrane is
In order to reduce the parasitic capacitance, it is desirable to use a dielectric material having a relatively low dielectric constant, for example, an amorphous silicon oxide film, instead of the crystalline insulating thin film.

【0004】そのため、例えばVLSIシステムデザイ
ン1988年5月号116頁から123頁に見られるよ
うに、結晶性の誘電体膜を、下地電極形状に合わせてパ
ターニングし、除去された部分には他の誘電体材料を埋
め込んで、隣接するコンデンサの結晶性誘電体膜を、互
いに分離する方法が提案されている。
Therefore, as shown in, for example, VLSI System Design, May 1988, pages 116 to 123, a crystalline dielectric film is patterned according to the shape of a base electrode, and the removed portion is replaced with another portion. A method has been proposed in which a dielectric material is embedded to separate crystalline dielectric films of adjacent capacitors from each other.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体記憶装
置の高集積化にともなって生じる困難を、上記従来技術
によって解決するのは困難である。
However, it is difficult to solve the difficulties caused by the high integration of the semiconductor memory device by the above conventional technique.

【0006】第1の理由は、結晶性誘電体膜の微細加工
を、高い精度で行なうのが困難であることである。周知
のように、集積密度の増大にともなって加工寸法が著し
く小さくなり、水平方向におけるエッチング量(サイド
エッチング量)が、要求される寸法精度に対して無視で
きなくなったため、エッチングが等方的に進行するウエ
ットエッチングに代って、エッチングが方向性を持つド
ライエッチングが用いらている。
The first reason is that it is difficult to perform fine processing of the crystalline dielectric film with high accuracy. As is well known, as the integration density increases, the processing size becomes significantly smaller, and the etching amount in the horizontal direction (side etching amount) cannot be ignored with respect to the required dimensional accuracy. Instead of the wet etching that progresses, dry etching, which has directional etching, is used.

【0007】このドライエッチングを行なうためには、
揮発性の高いハロゲン化合物を形成できる元素が、構成
元素として被エッチング物に含有されていることが必要
である。しかし、結晶性誘電体膜のうち、特にペロブス
カイト型構造を有する酸化物、例えばチタン酸バリウム
やチタン酸鉛に含まれるバリウムや鉛は、ハロゲン化物
の蒸気圧が低く、ドライエッチングによって所定の形状
に加工するのは困難である。
In order to perform this dry etching,
An element capable of forming a halogen compound with high volatility must be contained in the object to be etched as a constituent element. However, among the crystalline dielectric films, particularly oxides having a perovskite structure, such as barium and lead contained in barium titanate and lead titanate, have a low vapor pressure of halides and are formed into a predetermined shape by dry etching. It is difficult to process.

【0008】第2の理由は、必要なプロセス装置数が増
加し、製造コストが上昇することである。高集積化され
た半導体装置の実現には、製造に使用される各種容器あ
るいは装置を、極度に清浄とすることが必要であるた
め、上記バリウムや鉛などの重金属が付着した半導体ウ
エハを扱う装置は、他のプロセスと共用できない。この
ため、結晶性誘電体薄膜を形成した後のプロセスにおけ
る装置の数が増加して、製造コストが著しく上昇してし
まう。
The second reason is that the number of required process devices is increased and the manufacturing cost is increased. In order to realize a highly integrated semiconductor device, it is necessary to extremely clean various containers or devices used in manufacturing. Therefore, a device for handling semiconductor wafers to which heavy metals such as barium and lead are attached. Cannot be shared with other processes. Therefore, the number of devices in the process after forming the crystalline dielectric thin film is increased, and the manufacturing cost is significantly increased.

【0009】本発明の目的は、上記従来の問題を解決
し、結晶性絶縁膜を有するコンデンサを具備し、高い集
積密度を有する半導体記憶装置およびこの半導体記憶装
置を容易かつ低いコストで製造することのできる、半導
体記憶装置の製造方法を提供することである。
An object of the present invention is to solve the conventional problems described above, to provide a semiconductor memory device having a capacitor having a crystalline insulating film and having a high integration density, and to manufacture this semiconductor memory device easily and at low cost. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor memory device which can be manufactured.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、下部電極と上部電極の間の部分には、結
晶性絶縁膜を介在させ、上記下部電極が存在しない外側
の部分では、表面が解質された例えば二酸化シリコンな
どの絶縁膜の上に、上記結晶性絶縁膜を延在させて、上
記表面が改質された絶縁膜の上に形成された上記結晶性
絶縁膜の、結晶性を低下させるものである。
In order to achieve the above object, the present invention has a crystalline insulating film interposed between a lower electrode and an upper electrode, and an outer portion where the lower electrode does not exist. Of the crystalline insulating film formed on the surface-modified insulating film by extending the crystalline insulating film on the surface-degraded insulating film such as silicon dioxide. , Which lowers the crystallinity.

【0011】上記表面の改質は、例えば下部電極をマス
クとして、上記絶縁膜にイオン打ち込みすることによっ
て、行なうことができる。
The modification of the surface can be carried out, for example, by implanting ions into the insulating film using the lower electrode as a mask.

【0012】[0012]

【作用】表面が改質された絶縁膜は、結晶性薄膜との反
応性が著しく高くなる。そのため、絶縁膜の表面を改質
した後、結晶性絶縁膜を全面に形成すると、下部電極上
に形成された部分は、そのまま高い結晶性が保持される
が、上記表面が改質された絶縁膜上に形成された結晶性
絶縁膜は、結晶性が著しく低下し、それにともなって油
田率が著しく低下して、寄生容量の増大が防止される。
The function of the insulating film whose surface is modified is extremely high with the crystalline thin film. Therefore, if the surface of the insulating film is modified and then the crystalline insulating film is formed on the entire surface, the portion formed on the lower electrode retains high crystallinity as it is. The crystallinity of the crystalline insulating film formed on the film is remarkably lowered, and accordingly, the oil field rate is remarkably lowered to prevent the parasitic capacitance from increasing.

【0013】すなわち、第1図に示したように、結晶性
絶縁膜のうち、下部電極104が存在しない部分、すな
わち表面が改質された絶縁膜105が、露出されている
部分上に形成された部分は、結晶性絶縁膜と絶縁膜10
5の間の相互反応によって結晶性が低下する。そのた
め、この部分の結晶性絶縁膜103は、本来の高誘電率
と非線型容量特性を示さなくなって、誘電率も1/10
以下に低下する。
That is, as shown in FIG. 1, a portion of the crystalline insulating film where the lower electrode 104 does not exist, that is, an insulating film 105 whose surface has been modified is formed on the exposed portion. The crystalline part and the insulating film 10
The crystallinity decreases due to the mutual reaction between 5. Therefore, the crystalline insulating film 103 in this portion does not exhibit the original high dielectric constant and nonlinear capacitance characteristic, and the dielectric constant is 1/10.
It drops below.

【0014】結晶性絶縁膜のうち、下部電極104上に
形成された部分102は、高誘電率および非線型性を示
し、コンデンサとしての性能は低下しない。
Of the crystalline insulating film, the portion 102 formed on the lower electrode 104 exhibits a high dielectric constant and nonlinearity, and the performance as a capacitor does not deteriorate.

【0015】すなわち、本発明によれば、下部電極10
4上に形成された結晶性絶縁膜102の結晶性、高誘電
率および非線型容量特性を損なうことなしに、下部電極
104の外側の、下部電極104が形成されていない部
分上の結晶性絶縁膜103の特性のみを、自己整合的に
選択的に変えることができる。その結果、上記従来技術
では必要だった結晶性絶縁膜のドライエッチング、ある
いは他の絶縁膜を形成するための工程が不要になり、高
集積化された各種半導体装置を、従来よりはるかに低い
コストで製造することが出来る。
That is, according to the present invention, the lower electrode 10
4 on the outer side of the lower electrode 104 without impairing the crystallinity, high dielectric constant and non-linear capacitance characteristics of the crystalline insulating film 102 formed on Only the properties of the film 103 can be selectively changed in a self-aligned manner. As a result, the dry etching of the crystalline insulating film or the step of forming another insulating film, which is required in the above-described conventional technology, is not required, and various highly integrated semiconductor devices can be manufactured at a much lower cost than before. Can be manufactured in.

【0016】[0016]

【実施例】図1は、本発明のコンデンサの一実施例を示
す断面図であリ、このコンデンサを形成するためのプロ
セスを、図2〜図4によって説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the capacitor of the present invention, and the process for forming this capacitor will be described with reference to FIGS.

【0017】まず、図2(a)に示したように、コンデ
ンサに印加される電圧を制御するための素子(図示せ
ず)が形成されてある半導体層201を、周知の方法を
用いて形成した。この半導体層201としては、例えば
コンデンサを駆動させるための電界効果トランジスタが
形成されてある、半導体基板を用いることが出来る。
First, as shown in FIG. 2A, a semiconductor layer 201 on which an element (not shown) for controlling the voltage applied to the capacitor is formed is formed by a known method. did. As the semiconductor layer 201, for example, a semiconductor substrate on which a field effect transistor for driving a capacitor is formed can be used.

【0018】この半導体層201の上面には、コンデン
サに接続されるべき上記素子の電極端子(図示せず)の
上面が露出されている。
On the upper surface of the semiconductor layer 201, the upper surfaces of the electrode terminals (not shown) of the above-mentioned element to be connected to the capacitor are exposed.

【0019】次にコンデンサの下部電極と上記電極端子
を互いに絶縁するための絶縁膜203を形成した。この
絶縁膜203としては、本実施例では、常圧CVD法で
形成された酸化シリコン膜を用いたが、コンデンサの下
部電極と酸化シリコン膜203との界面の平坦性を向上
させるために、例えばホウ素や燐等を加えて、絶縁膜の
高温での流動性を高め、熱処理を行なってもよい。
Next, an insulating film 203 is formed to insulate the lower electrode of the capacitor and the electrode terminal from each other. In this embodiment, a silicon oxide film formed by the atmospheric pressure CVD method is used as the insulating film 203. However, in order to improve the flatness of the interface between the lower electrode of the capacitor and the silicon oxide film 203, for example, Heat treatment may be performed by adding boron, phosphorus, or the like to increase the fluidity of the insulating film at high temperatures.

【0020】次に上記絶縁膜203に接続用孔を形成
し、コンデンサの下部電極と上記電極端子とを接続する
導電性プラグ203を形成した。この導電性プラグ20
3は、減圧CVD法を用いてタングステンや窒化チタン
を堆積し、上記接続用孔内を充填して形成した。タング
ステンの代わりに窒化チタンを堆積してもよい。
Next, a connection hole was formed in the insulating film 203, and a conductive plug 203 for connecting the lower electrode of the capacitor and the electrode terminal was formed. This conductive plug 20
No. 3 was formed by depositing tungsten or titanium nitride using the low pressure CVD method and filling the inside of the connection hole. Titanium nitride may be deposited instead of tungsten.

【0021】次に、下部電極となるべき導電体層204
を形成した。この導電体層204の材質は、その上に堆
積される結晶性絶縁膜の材質によって異なるが、例えば
上記結晶性絶縁膜がジルコニウム酸チタン酸鉛(PZ
T)膜である場合は、白金と窒化チタンの積層膜や、白
金とタンタルの積層膜が好ましい。
Next, the conductor layer 204 to be the lower electrode
Was formed. The material of the conductor layer 204 varies depending on the material of the crystalline insulating film deposited on the conductive layer 204. For example, the crystalline insulating film may be lead zirconate titanate (PZ).
In the case of the T) film, a laminated film of platinum and titanium nitride or a laminated film of platinum and tantalum is preferable.

【0022】下部電極を所定の形状に加工するためのホ
トレジスト膜からなるマスク層205を形成した後、図
2(b)に示したように、アルゴンイオンミリングによ
って、上記導電体層204の露出された部分を除去し、
下部電極204を形成した。この際、エッチング時間を
長くして、下地である絶縁膜203の露出された部分が
若干エッチされるようにした。この工程を終えた段階
で、残ったマスク層205の膜厚は、少なくとも200
nmであるようにした。上記マスク層205としては、
半導体装置の形成に用いられる、周知の各種ホトレジス
トを用いることが出来る。
After forming a mask layer 205 made of a photoresist film for processing the lower electrode into a predetermined shape, the conductor layer 204 is exposed by argon ion milling, as shown in FIG. 2B. The removed part,
The lower electrode 204 was formed. At this time, the etching time was lengthened so that the exposed portion of the insulating film 203 as the base was slightly etched. At the stage where this process is completed, the remaining mask layer 205 has a film thickness of at least 200.
to be nm. As the mask layer 205,
Various well-known photoresists used for forming a semiconductor device can be used.

【0023】次に、加速電圧40kV、打込み量1×1
17/cm2という条件で、シリコン原子をイオン打込み
し、図3(a)に示したように、絶縁膜203の表面か
ら深さ約100nmの領域に、シリコン原子を多く含む
層206を形成した。この際の打ち込み種としては、シ
リコン以外にも、ハロゲン原子、望ましくはフッ素ある
いは塩素を含む打ち込み種を用いることができ、後の工
程で形成される結晶性絶縁膜の結晶化を抑制するために
有効である。
Next, the acceleration voltage is 40 kV and the driving amount is 1 × 1.
A silicon atom is ion-implanted under the condition of 0 17 / cm 2 , and as shown in FIG. 3A, a layer 206 containing many silicon atoms is formed in a region of a depth of about 100 nm from the surface of the insulating film 203. did. As the implanting species at this time, in addition to silicon, a implanting species containing a halogen atom, preferably fluorine or chlorine can be used, and in order to suppress crystallization of a crystalline insulating film formed in a later step. It is valid.

【0024】図3(b)にに示したように、上記マスク
層205を除去した後、図4(a)に示したように、結
晶性絶縁膜を全面に形成した。本実施例では、結晶性絶
縁膜として、MOCVDによってチタン酸鉛を100n
m堆積して形成した。チタン酸鉛は、アルゴンをキャリ
アガスとして、140℃に加熱したPb(DPM)2および
30℃に加熱したTi(i−OC374を反応容器内
に導入するとともに、酸素を1000cc/分の流量で
供給し、原料を酸化した。基板温度は550℃とした。
After removing the mask layer 205 as shown in FIG. 3B, a crystalline insulating film was formed on the entire surface as shown in FIG. 4A. In this embodiment, 100 n of lead titanate is used as the crystalline insulating film by MOCVD.
m deposited. As lead titanate, Pb (DPM) 2 heated to 140 ° C. and Ti (i-OC 3 H 7 ) 4 heated to 30 ° C. were introduced into the reaction vessel while using argon as a carrier gas, and oxygen was added at 1000 cc / It was supplied at a flow rate of minutes to oxidize the raw material. The substrate temperature was 550 ° C.

【0025】図4(a)から明らかなように、Siのイ
オン打込みによって形成された、上記Siを多く含む層
206上に形成されたチタン酸鉛膜208は、層206
内に含まれるSiがチタン酸鉛膜208中を拡散するた
め、結晶化が妨げられ、誘電率は10〜20程度であっ
た。Siを多く含む層206上に形成された、チタン酸
鉛膜208におけるこのような特異な現象は、鉛の存在
下でシリコンが増速酸化されたために生じたものと考え
られる。
As is apparent from FIG. 4A, the lead titanate film 208 formed on the Si-rich layer 206 formed by Si ion implantation is the layer 206.
Since Si contained therein diffuses in the lead titanate film 208, crystallization is hindered and the dielectric constant is about 10-20. Such a peculiar phenomenon in the lead titanate film 208 formed on the layer 206 containing a large amount of Si is considered to be caused by the accelerated oxidation of silicon in the presence of lead.

【0026】上記シリコン打ち込みエネルギーを200
keVまで高くすると、改質される層208が、下部絶
縁層絶縁膜203を通過して上記素子が形成されてある
層201に達して、上記層201内に形成されている素
子の特性が劣化してしまう。また、Siイオンが、イオ
ン打込みのマスク層205を通過して、下部電極204
に到達し、マスク層205を除去した後にも、下部電極
204内にSiが残るため、下部電極204上に堆積さ
れたチタン酸鉛膜207も結晶性が劣化してしまう。
The above silicon implantation energy is 200
When the voltage is increased to keV, the layer 208 to be modified passes through the lower insulating layer insulating film 203 and reaches the layer 201 in which the element is formed, and the characteristics of the element formed in the layer 201 deteriorate. Resulting in. Further, Si ions pass through the ion-implanted mask layer 205, and the lower electrode 204
Since Si remains in the lower electrode 204 even after the mask layer 205 is removed, the crystallinity of the lead titanate film 207 deposited on the lower electrode 204 also deteriorates.

【0027】さらに、チタン酸鉛撒207の膜厚を50
0nm程度に大きくすると、上記結晶化抑制の効果は小
さくなる。これは、Siを打ち込まれた表面改質層20
6から供給されるシリコンの量が、厚いチタン酸鉛膜2
07に対して不足するためである。チタン酸鉛膜207
のうち、下部電極204上に堆積された部分207の誘
電率は150程度であり、容量の電圧依存性は、非線型
特性とヒステリシス特性を示した。
Further, the film thickness of lead titanate 207 is set to 50.
If the thickness is increased to about 0 nm, the effect of suppressing the crystallization is reduced. This is the surface modification layer 20 in which Si is implanted.
The amount of silicon supplied from 6 is the thick lead titanate film 2
This is because there is a shortage with respect to 07. Lead titanate film 207
Of these, the dielectric constant of the portion 207 deposited on the lower electrode 204 was about 150, and the voltage dependence of the capacitance showed a non-linear characteristic and a hysteresis characteristic.

【0028】次に、MOCVD法によって白金膜を堆積
して、上部電極209を形成し、図4(b)に示す半導
体装置が形成された。
Next, a platinum film was deposited by the MOCVD method to form the upper electrode 209, and the semiconductor device shown in FIG. 4B was formed.

【0029】なお、上記表面の改質が行われず、Siを
多く含む層208が形成されない場合は、下部電極20
4と絶縁膜203上では、チタン酸鉛の堆積速度が異な
るので、絶縁膜203上には、表面の凹凸が顕著で導電
性の高い層が形成される場合があり、これに起因して、
隣接するコンデンサ間に電気的絶縁不良が起こることが
あった。しかし、本発明では、上記のように、絶縁膜2
03の表面にSiを多く含む層208が形成されるの
で、このような導電性の高い層がその上に形成されるこ
とはなく、隣接するコンデンサ間に電気的絶縁不良が起
こる恐れはない。
When the surface is not modified and the layer 208 containing a large amount of Si is not formed, the lower electrode 20 is formed.
4 and the insulating film 203 have different lead titanate deposition rates, so that a layer having significant surface irregularities and high conductivity may be formed on the insulating film 203.
Poor electrical insulation sometimes occurred between adjacent capacitors. However, in the present invention, as described above, the insulating film 2
Since a layer 208 containing a large amount of Si is formed on the surface of 03, such a highly conductive layer is not formed thereon, and there is no fear of electrical insulation failure between adjacent capacitors.

【0030】本発明において、上記シリコン原子がパー
セントオーダー添加されると、明確な効果が得られたの
で、上記シリコン原子のイオン打ち込み量は、ほぼ10
15cm~3以上とすればよい。また、上記絶縁膜の表面を
改質するための手段としては、上記イオン打込みの代わ
りに、コンデンサの下部電極204をパターンして形成
した後、水素雰囲気中で1000℃、30分程度の熱処
理を行なって、露出された下部絶縁膜203の表面を還
元してもよい。また、絶縁膜203の表面を改質する代
りに、あらかじめ下部絶縁膜203形成の最終段階にお
いて、絶縁膜の組成を故意に変化させても、同様な効果
を得ることもできる。改質された表面に形成された血漿
性絶縁膜中のシリコンイオンやハロゲンイオンの濃度
は、ほぼ1パーセント(原子数で)以上であると、好ま
しい結果が得られる。
In the present invention, when the silicon atoms are added in the percent order, a clear effect is obtained, so that the ion implantation amount of the silicon atoms is about 10.
It may be 15 cm to 3 or more. As a means for modifying the surface of the insulating film, instead of the above-mentioned ion implantation, a lower electrode 204 of the capacitor is patterned and formed, and then heat treatment is performed at 1000 ° C. for about 30 minutes in a hydrogen atmosphere. Then, the exposed surface of the lower insulating film 203 may be reduced. Further, instead of modifying the surface of the insulating film 203, the same effect can be obtained by intentionally changing the composition of the insulating film in the final stage of forming the lower insulating film 203. A desirable result is obtained when the concentration of silicon ions and halogen ions in the plasma insulating film formed on the modified surface is approximately 1% (in number of atoms) or more.

【0031】本発明は、特に高い集積密度を有する半導
体装置に有効であるが、高い集積密度を必要としない半
導体装置、例えばアナログICに用いられる大容量コン
デンサにも適用可能である。
The present invention is particularly effective for a semiconductor device having a high integration density, but is also applicable to a semiconductor device which does not require a high integration density, for example, a large capacity capacitor used in an analog IC.

【0032】また、図1では、コンデンサに印加される
電圧を制御する素子は、上記層201内に含まれている
例を示したが、適当な配線層を設けることにより、同一
平面上に形成することも可能である。
Further, in FIG. 1, the element for controlling the voltage applied to the capacitor is shown as an example included in the layer 201, but it is formed on the same plane by providing an appropriate wiring layer. It is also possible to do so.

【0033】[0033]

【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明に
よれば、互いに隣接する結晶性絶縁膜を用いたコンデン
サ間の干渉および寄生容量の増加を効果的に防止し、高
集積化および製造コストの低減に有効である。
As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to effectively prevent the interference between capacitors using the crystalline insulating films adjacent to each other and increase the parasitic capacitance, and to achieve high integration and manufacturing. It is effective in reducing costs.

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

【図1】本発明の一実施例を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示す工程図。FIG. 2 is a process drawing showing an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例を示す工程図。FIG. 3 is a process drawing showing an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例を示す工程図。FIG. 4 is a process drawing showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…上部電極、 102…結晶性絶縁膜、 103
…非結晶性化絶縁膜、104…下部電極、 105…層
間絶縁膜、 106…電極接続用プラグ、107、2
01…素子を含む層、 202…接続プラ
グ、203…絶縁膜、 204…下部電極白金、 2
05…マスク層、206…改質層、 207…結晶性
チタン酸鉛膜、208…非結晶性チタン酸鉛、 209
…上部電極。
101 ... Upper electrode, 102 ... Crystalline insulating film, 103
... Amorphized insulating film, 104 ... Lower electrode, 105 ... Interlayer insulating film, 106 ... Electrode connecting plugs, 107, 2
01 ... Layer containing element, 202 ... Connection plug, 203 ... Insulating film, 204 ... Platinum for lower electrode, 2
05 ... Mask layer, 206 ... Modified layer, 207 ... Crystalline lead titanate film, 208 ... Amorphous lead titanate, 209
… Upper electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/8242 27/108 29/78 21/8247 29/788 29/792 7514−4M H01L 29/78 301 M 371 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication location H01L 21/8242 27/108 29/78 21/8247 29/788 29/792 7514-4M H01L 29 / 78 301 M 371

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】コンデンサを駆動するための素子が形成さ
れてある半導体層上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜
の所定領域上に形成された所定の形状を有する下部電極
と、上記絶縁膜の露出された表面と上記下部電極の上に
連続して形成された結晶性絶縁膜と、当該結晶性絶縁膜
上に形成された上部電極を具備し、上記絶縁膜のうち、
上記下部電極がその上に形成されていない部分は改質さ
れた表面を有し、当該改質された表面上に形成された上
記結晶性絶縁膜の結晶性と誘電率は、上記下部電極上に
形成された上記結晶性絶縁膜の結晶性と誘電率より低い
ことを特徴とする半導体記憶装置。
1. An insulating film formed on a semiconductor layer on which an element for driving a capacitor is formed, a lower electrode having a predetermined shape formed on a predetermined region of the insulating film, and the insulating film. A crystalline insulating film continuously formed on the exposed surface of the film and the lower electrode, and an upper electrode formed on the crystalline insulating film, wherein:
A portion where the lower electrode is not formed has a modified surface, and the crystallinity and the dielectric constant of the crystalline insulating film formed on the modified surface are different from those on the lower electrode. A semiconductor memory device having a crystallinity and a dielectric constant lower than that of the above-mentioned crystalline insulating film formed in.
【請求項2】上記結晶性絶縁膜はチタン酸バリウム若し
くはチタン酸鉛からなることを特徴とする請求項1記載
の半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the crystalline insulating film is made of barium titanate or lead titanate.
【請求項3】上記絶縁膜は二酸化シリコンからなり、上
記改質された層は、シリコンの酸化数が減少した層であ
ることを特徴とする請求項1若しくは2に記載の半導体
記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the insulating film is made of silicon dioxide, and the modified layer is a layer in which the oxidation number of silicon is reduced.
【請求項4】上記改質された表面は、イオン打込みされ
た層であることを特徴とする請求項1から3のいずれか
に記載の半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the modified surface is an ion-implanted layer.
【請求項5】上記改質された表面は、シリコンを他の部
分より多く含んでいることを特徴とする請求項3若しく
は4記載の半導体記憶装置。
5. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the modified surface contains more silicon than other portions.
【請求項6】上記絶縁膜は二酸化シリコンからなり、上
記改質された表面は、二酸化シリコンが還元された層で
あることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載
の半導体記憶装置。
6. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the insulating film is made of silicon dioxide, and the modified surface is a layer obtained by reducing silicon dioxide. .
【請求項7】上記半導体層は、MOSトランジスタが形
成されてある半導体基板であることを特徴とする請求項
1から6のいずれかに記載の半導体記憶装置。
7. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is a semiconductor substrate on which a MOS transistor is formed.
【請求項8】素子が形成されてある半導体層の表面上に
絶縁膜を形成する工程と、当該絶縁膜上に導電性膜を形
成する工程と、当該導電性膜の不要部分を除去して所望
の形状を有する下部電極を形成し、さらに上記絶縁膜の
露出された部分を所望深さだけエッチする工程と、上記
絶縁膜の露出された領域を改質する工程と、結晶性絶縁
物を堆積して、上記改質された絶縁膜の表面上に、上記
下部電極上に形成された上記結晶性絶縁膜よりも結晶性
および誘電率が低い膜を形成する工程と、上部電極を形
成する工程を含むことを特徴とする半導体記憶装置の製
造方法。
8. A step of forming an insulating film on a surface of a semiconductor layer on which an element is formed, a step of forming a conductive film on the insulating film, and removing an unnecessary portion of the conductive film. Forming a lower electrode having a desired shape, etching the exposed portion of the insulating film to a desired depth, modifying the exposed region of the insulating film, and removing the crystalline insulator. Forming a film having a crystallinity and a dielectric constant lower than that of the crystalline insulating film formed on the lower electrode on the surface of the modified insulating film, and forming an upper electrode A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising the steps of:
【請求項9】上記絶縁膜の露出された領域を改質する工
程は、イオン打込みによって行なわれることを特徴とす
る請求項8に記載の半導体記憶装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 8, wherein the step of modifying the exposed region of the insulating film is performed by ion implantation.
【請求項10】シリコンがイオン打ち込みされることを
特徴とする請求項9に記載の半導体記憶装置の製造方
法。
10. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 9, wherein silicon is ion-implanted.
【請求項11】7a族元素がイオン打ち込みされること
を特徴とする請求項9に記載の半導体記憶装置の製造方
法。
11. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 9, wherein the group 7a element is ion-implanted.
【請求項12】上記絶縁膜の露出された領域を改質する
工程は、上記絶縁膜の露出された領域を還元することに
よって行なわれることを特徴とする請求項8に記載の半
導体記憶装置の製造方法。
12. The semiconductor memory device according to claim 8, wherein the step of modifying the exposed region of the insulating film is performed by reducing the exposed region of the insulating film. Production method.
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US08/281,568 US5499207A (en) 1993-08-06 1994-07-28 Semiconductor memory device having improved isolation between electrodes, and process for fabricating the same
KR1019940019094A KR100333161B1 (en) 1993-08-06 1994-08-02 Semiconductor memory and improved manufacturing method with improved insulation between electrodes
US08/592,464 US5736449A (en) 1993-08-06 1996-01-26 Semiconductor memory device having improved isolation between electrodes, and process for fabricating the same

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5940677A (en) * 1997-10-17 1999-08-17 Oki Electric Industry Co., Ltd. Fabricating method for semiconductor device

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