JP2000150803A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2000150803A
JP2000150803A JP11065504A JP6550499A JP2000150803A JP 2000150803 A JP2000150803 A JP 2000150803A JP 11065504 A JP11065504 A JP 11065504A JP 6550499 A JP6550499 A JP 6550499A JP 2000150803 A JP2000150803 A JP 2000150803A
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JP
Japan
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capacitor
insulating film
manufacturing
forming
temperature
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JP11065504A
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Japanese (ja)
Inventor
Kan Ogata
完 緒方
Junichi Tsuchimoto
淳一 土本
Yutaka Inaba
豊 稲葉
Kiyoshi Mori
喜代志 森
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lower the temperature of the heat treatment required for the formation of a capacitor without degrading the characteristics of the capacitor in a method for manufacturing semiconductor device by which a semiconductor device provided with the capacitor is manufactured. SOLUTION: After the lower electrode 30 of a capacitor is formed, a nitride film is formed on the electrode 30 by the CVD method as the insulating film 32 of the capacitor. After the formation of the insulating film 32, the film 32 is oxidized in a wet state within the temperature range of 700-760 deg.C. Then the upper electrode 34 of the capacitor is formed on the insulating film 32. The process of forming the insulating film 32 includes a step of raising the temperature of a silicon wafer to the reactive temperature of the CVD method in an ammonia atmosphere.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、特に、キャパシタを備える半導体装置を微
細化するうえで好適な半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device suitable for miniaturizing a semiconductor device having a capacitor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、キャパシタを備える半導体装置
の従来の製造方法を説明するためのフローチャートを示
す。従来の製造方法では、先ず、シリコンウェハ上に、
キャパシタの下部電極膜が成膜される(ステップ1
0)。本ステップでは、具体的には、不純物としてリン
を含むポリシリコンを、CVDによりシリコンウェハ上
に堆積させる処理が行われる。次に、写真製版およびド
ライエッチングにより、下部電極膜を適当にパターニン
グすることにより、キャパシタの下部電極が形成される
(ステップ12)。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a flowchart for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor device having a capacitor. In the conventional manufacturing method, first, on a silicon wafer,
A lower electrode film of the capacitor is formed (Step 1)
0). In this step, specifically, a process of depositing polysilicon containing phosphorus as an impurity on a silicon wafer by CVD is performed. Next, the lower electrode film is appropriately patterned by photolithography and dry etching to form a lower electrode of the capacitor (step 12).

【0003】下部電極の上部には、キャパシタの絶縁膜
として窒化膜が成膜される(ステップ14)。本ステッ
プでは、具体的には、ジクロルシラン(SiH2Cl
2)とアンモニア(NH3)とを原料として、下部電極
の上部にCVDにより窒化膜を堆積させる処理が行われ
る。図8は、絶縁膜(窒化膜)の堆積工程で実行される
一連の処理を示す。図8に示す如く、絶縁膜の堆積工程
では、反応炉の真空引き、シリコンウェハ温度の昇温処
理、CVDによる窒化膜の成膜処理、および、パージ処
理が連続的に実行される。従来の製造方法において、上
述した真空引き、昇温処理、および、パージ処理は、全
て窒素雰囲気中で実行される。
A nitride film is formed on the lower electrode as a capacitor insulating film (step 14). In this step, specifically, dichlorosilane (SiH2Cl
Using 2) and ammonia (NH3) as raw materials, a process of depositing a nitride film on the upper portion of the lower electrode by CVD is performed. FIG. 8 shows a series of processes performed in the step of depositing an insulating film (nitride film). As shown in FIG. 8, in the insulating film deposition process, the evacuation of the reaction furnace, the process of raising the temperature of the silicon wafer, the process of forming a nitride film by CVD, and the purging process are continuously performed. In the conventional manufacturing method, the above-described evacuation, temperature raising, and purging are all performed in a nitrogen atmosphere.

【0004】絶縁膜の成膜が終了すると、次に、絶縁膜
の表面にウェット酸化が施される(ステップ16)。本
ステップの処理(ウェット酸化)は、絶縁膜を構成する
窒化膜に含まれる欠陥を修復して、キャパシタの電気特
性を改善し、また、キャパシタの信頼性を高めることを
目的として行われる。従来の製造方法において、上記の
ウェット酸化は、水素と酸素とを混合して得られる水蒸
気中でシリコンウェハに800℃乃至900℃程度の熱
を加えることにより行われる。
When the formation of the insulating film is completed, next, wet oxidation is performed on the surface of the insulating film (step 16). The process (wet oxidation) in this step is performed for the purpose of repairing defects contained in the nitride film constituting the insulating film, improving the electrical characteristics of the capacitor, and increasing the reliability of the capacitor. In the conventional manufacturing method, the wet oxidation is performed by applying heat of about 800 ° C. to 900 ° C. to the silicon wafer in water vapor obtained by mixing hydrogen and oxygen.

【0005】下部電極に含まれている不純物を活性化さ
せるためには、シリコンウェハに加熱処理を施す必要が
ある。従来の製造方法によれば、上述したウェット酸化
の過程でシリコンウェハに加えられる熱により、下部電
極の不純物を活性化させることができる。
In order to activate the impurities contained in the lower electrode, it is necessary to heat the silicon wafer. According to the conventional manufacturing method, the impurity of the lower electrode can be activated by the heat applied to the silicon wafer in the above-described wet oxidation process.

【0006】絶縁膜のウェット酸化が終了すると、次
に、絶縁膜の上部に上部電極膜が形成される(ステップ
18)。従来の製造方法において、上部電極膜は、5×
1020個/cm3程度の密度でリンを含むポリシリコン
を堆積させることにより形成される。上部電極膜が形成
されると、次に、写真製版およびドライエッチングによ
り、上部電極膜が適当にパターニングされ、キャパシタ
の上部電極が形成される(ステップ20)。
After the completion of the wet oxidation of the insulating film, an upper electrode film is formed on the insulating film (step 18). In the conventional manufacturing method, the upper electrode film is 5 ×
It is formed by depositing polysilicon containing phosphorus at a density of about 10 20 / cm 3 . After the upper electrode film is formed, the upper electrode film is appropriately patterned by photolithography and dry etching to form an upper electrode of the capacitor (Step 20).

【0007】次いで、上部電極および下部電極に含まれ
ている不純物を十分に活性化させるため、シリコンウェ
ハに、800℃乃至900℃の範囲内で、30分程度の
熱処理が施される(ステップ22)。
Next, in order to sufficiently activate the impurities contained in the upper and lower electrodes, the silicon wafer is subjected to a heat treatment at a temperature in the range of 800 ° C. to 900 ° C. for about 30 minutes (step 22). ).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】半導体装置におけるキ
ャパシタは、シリコンウェハにトランジスタが形成され
た後に製造されることがある。このような状況下で、キ
ャパシタの製造過程において上述したウェット酸化(ス
テップ16)および熱処理(ステップ22)が実行され
ると、トランジスタの近傍に熱が加わり、トランジスタ
の各部に注入されている不純物が拡散する事態が生ず
る。特に、半導体装置の微細化が進み、トランジスタが
十分に小型化されている場合には、その拡散が生ずるこ
とにより、トランジスタが正常に動作できない状態とな
ることがある。
A capacitor in a semiconductor device may be manufactured after a transistor is formed on a silicon wafer. Under such circumstances, when the above-described wet oxidation (step 16) and heat treatment (step 22) are performed in the process of manufacturing the capacitor, heat is applied to the vicinity of the transistor, and impurities implanted into each part of the transistor are removed. Spreading occurs. In particular, when a semiconductor device is miniaturized and a transistor is sufficiently miniaturized, the transistor may not be able to operate normally due to the diffusion.

【0009】また、例えばロジック混載メモリ等のよう
な半導体装置においては、動作の高速化を図るために、
キャパシタの下部に金属製の配線(ワード線、および、
ビット線)を設けることが考えられる。この場合、キャ
パシタの製造過程で、金属配線の耐熱温度を越える温度
がシリコンウェハに加わると、金属配線に不良が生じて
半導体装置が動作できない状態となる。
In a semiconductor device such as a logic embedded memory, for example, in order to increase the operation speed,
Metal wiring (word line and
Bit line) may be provided. In this case, if a temperature exceeding the allowable temperature limit of the metal wiring is applied to the silicon wafer during the manufacturing process of the capacitor, a defect occurs in the metal wiring and the semiconductor device cannot operate.

【0010】上述した理由より、半導体装置を微細化
し、または、高速で動作させるためには、キャパシタの
製造過程で行われる熱処理が可能な限り低温化されるこ
とが望ましい。この点、従来の半導体装置の製造方法
は、未だ改良の余地を残すものであった。
For the reasons described above, in order to miniaturize a semiconductor device or operate it at a high speed, it is desirable that the temperature of the heat treatment performed in the manufacturing process of the capacitor be as low as possible. In this regard, the conventional method for manufacturing a semiconductor device still leaves room for improvement.

【0011】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、キャパシタの特性を損なうことな
く、キャパシタの形成に必要な熱処理の温度を低温化す
ることのできる半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and is intended to manufacture a semiconductor device capable of lowering the heat treatment temperature required for forming a capacitor without deteriorating the characteristics of the capacitor. The aim is to provide a method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
キャパシタを備える半導体装置の製造方法であって、キ
ャパシタの下部電極を形成する工程と、キャパシタの下
部電極の上部に、キャパシタの絶縁膜として、CVDに
より窒化膜を成膜する工程と、絶縁膜の成膜後に、70
0℃乃至760℃の温度範囲内で、前記絶縁膜をウェッ
ト酸化する工程と、前記絶縁膜の上部にキャパシタの上
部電極を形成する工程とを備え、前記窒化膜を成膜する
工程は、シリコンウェハを、アンモニア雰囲気中でCV
D反応温度まで昇温させる工程を含むことを特徴とする
ものである。
According to the first aspect of the present invention,
A method of manufacturing a semiconductor device including a capacitor, comprising: forming a lower electrode of the capacitor; forming a nitride film by CVD as an insulating film of the capacitor on the lower electrode of the capacitor; After film formation, 70
A step of wet-oxidizing the insulating film within a temperature range of 0 ° C. to 760 ° C .; and a step of forming an upper electrode of a capacitor on the insulating film. The wafer is subjected to CV in an ammonia atmosphere.
D. A step of raising the temperature to the reaction temperature.

【0013】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置の製造方法であって、前記ウェット酸化は、水
素対酸素の流量比が1.8:1から1:6の範囲の水蒸
気雰囲気中で行われることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, wherein the wet oxidation is performed by using steam having a flow ratio of hydrogen to oxygen in a range of 1.8: 1 to 1: 6. It is performed in an atmosphere.

【0014】請求項3記載の発明は、キャパシタを備え
る半導体装置の製造方法であって、キャパシタの下部電
極を形成する工程と、キャパシタの下部電極の上部に、
キャパシタの絶縁膜として、CVDにより窒化膜を成膜
する工程と、絶縁膜の成膜後に、700℃乃至760℃
の温度範囲内で、N2Oガスを含む雰囲気中でアニール
を行う工程と、前記絶縁膜の上部にキャパシタの上部電
極を形成する工程と、を備えることを特徴とするもので
ある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a capacitor, comprising: forming a lower electrode of the capacitor;
A step of forming a nitride film by CVD as an insulating film of the capacitor; and 700 ° C. to 760 ° C. after forming the insulating film.
A step of performing annealing in an atmosphere containing an N2O gas within the temperature range described above, and a step of forming an upper electrode of a capacitor on the insulating film.

【0015】請求項4記載の発明は、キャパシタを備え
る半導体装置の製造方法であって、キャパシタの下部電
極を形成する工程と、キャパシタの下部電極の上部に、
キャパシタの絶縁膜を成膜する工程と、前記絶縁膜の上
部に、キャパシタの上部電極を形成する膜として、8×
1020個/cm3以上のリン濃度を有するアモルファス
シリコンを堆積させる工程と、前記アモルファスシリコ
ンの堆積後に、750℃近傍の温度で、1乃至3分の範
囲内でラピッドサーマルアニールを行う工程と、を備え
ることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a capacitor, comprising: forming a lower electrode of the capacitor;
Forming an insulating film of a capacitor; and forming a film for forming an upper electrode of the capacitor on the insulating film by 8 ×
Depositing amorphous silicon having a phosphorus concentration of 10 20 atoms / cm 3 or more, and performing rapid thermal annealing at a temperature near 750 ° C. within 1 to 3 minutes after the deposition of the amorphous silicon; It is characterized by having.

【0016】請求項5記載の発明は、請求項1乃至3の
何れか1項記載の半導体装置の製造方法であって、前記
上部電極を形成する工程は、前記絶縁膜の上部に、8×
1020個/cm3以上のリン濃度を有するアモルファス
シリコンを堆積させる工程を含み、前記アモルファスシ
リコンの堆積後に、750℃近傍の温度で、1乃至3分
の範囲内でラピッドサーマルアニールが実行されること
を特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to third aspects, the step of forming the upper electrode comprises forming an 8 ×
A step of depositing amorphous silicon having a phosphorus concentration of 10 20 / cm 3 or more, wherein rapid thermal annealing is performed at a temperature near 750 ° C. within a range of 1 to 3 minutes after the deposition of the amorphous silicon. It is characterized by the following.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Elements common to the drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0018】実施の形態1.図1は、本発明の実施の形
態1の製造方法で製造される半導体装置10の主要部の
断面図を示す。図1に示す如く、半導体装置10は、シ
リコン基板12を備えている。シリコン基板12には、
その表面領域を複数の領域に区分する複数の分離酸化膜
14と、トランジスタのソース・ドレインとして機能す
る複数の拡散層16が設けられている。
Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view of a main part of a semiconductor device 10 manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor device 10 includes a silicon substrate 12. On the silicon substrate 12,
A plurality of isolation oxide films 14 for dividing the surface region into a plurality of regions and a plurality of diffusion layers 16 functioning as a source / drain of the transistor are provided.

【0019】シリコン基板12の上部には、ゲート酸化
膜18、ワード線20、および、データ線22等が設け
られている。更に、それらの上部には、層間絶縁膜24
が成膜されている。層間絶縁膜24には、シリコン基板
12の拡散層16に開口するコンタクトホール26が設
けられている。コンタクトホール26の内部には、例え
ばドープトポリシリコン等の導電材料で構成されるコン
タクト28が設けられている。
On the silicon substrate 12, a gate oxide film 18, a word line 20, a data line 22, and the like are provided. Further, an interlayer insulating film 24
Is formed. The interlayer insulating film 24 is provided with a contact hole 26 opened in the diffusion layer 16 of the silicon substrate 12. Inside the contact hole 26, a contact 28 made of a conductive material such as doped polysilicon is provided.

【0020】層間絶縁膜24の上部には、コンタクト2
8と電気的に導通する下部電極30が形成されている。
下部電極30は、所定濃度のリンを含むドープトポリシ
リコンで構成されている。下部電極30の表面は、絶縁
膜32により被覆されている。絶縁膜32は、シリコン
窒化膜で構成されている。また、絶縁膜32の上部に
は、上部電極34が形成されている。下部電極30、絶
縁膜32、および、上部電極34は、半導体装置10の
内部でキャパシタを構成している。
The contact 2 is formed on the interlayer insulating film 24.
A lower electrode 30 electrically connected to the lower electrode 8 is formed.
The lower electrode 30 is made of doped polysilicon containing a predetermined concentration of phosphorus. The surface of the lower electrode 30 is covered with an insulating film 32. The insulating film 32 is composed of a silicon nitride film. An upper electrode 34 is formed on the insulating film 32. The lower electrode 30, the insulating film 32, and the upper electrode 34 constitute a capacitor inside the semiconductor device 10.

【0021】下部電極30、絶縁膜32、および、上部
電極34の形成過程では、すなわち、キャパシタの形成
工程では、後述の如く、シリコンウェハを高温に加熱す
る処理が実行される。シリコンウェハが高温に加熱され
ると、拡散層16やシリコン基板12のチャネル領域に
含まれている不純物が拡散してトランジスタの特性を変
化させる。このため、キャパシタの製造過程でシリコン
基板に施される熱処理は、低温であることが望ましい。
本実施形態の製造方法は、キャパシタの特性を損なうこ
となく、キャパシタの製造過程における熱処理の低温化
を可能とした点に特徴を有している。
In the process of forming the lower electrode 30, the insulating film 32, and the upper electrode 34, that is, in the process of forming the capacitor, a process of heating the silicon wafer to a high temperature is performed as described later. When the silicon wafer is heated to a high temperature, impurities contained in the diffusion layer 16 and the channel region of the silicon substrate 12 diffuse to change the characteristics of the transistor. For this reason, it is desirable that the heat treatment applied to the silicon substrate during the manufacturing process of the capacitor be at a low temperature.
The manufacturing method of the present embodiment is characterized in that the temperature of the heat treatment in the manufacturing process of the capacitor can be reduced without deteriorating the characteristics of the capacitor.

【0022】以下、図2乃至図6を参照して、本実施形
態の製造方法の内容を具体的に説明する。図2は、本実
施形態の半導体装置10の製造方法の主要部を説明する
ためのフローチャートを示す。本実施形態の製造方法に
おいては、図2に示す一連の処理が実行されることによ
り、キャパシタが製造される。
Hereinafter, the contents of the manufacturing method of the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart illustrating a main part of the method for manufacturing the semiconductor device 10 according to the present embodiment. In the manufacturing method of the present embodiment, a series of processes shown in FIG. 2 are executed to manufacture a capacitor.

【0023】図2に示す一連の処理においては、先ず、
層間絶縁膜24の上部に、キャパシタの下部電極膜が成
膜される(ステップ10)。本ステップでは、具体的に
は、不純物としてリンを含むポリシリコンを、CVDに
よりシリコンウェハ上に堆積させる処理が行われる。次
に、写真製版およびドライエッチングにより、下部電極
膜を適当にパターニングすることにより、キャパシタの
下部電極30が形成される(ステップ12)。
In a series of processes shown in FIG. 2, first,
A lower electrode film of the capacitor is formed on the interlayer insulating film 24 (Step 10). In this step, specifically, a process of depositing polysilicon containing phosphorus as an impurity on a silicon wafer by CVD is performed. Next, the lower electrode film is appropriately patterned by photolithography and dry etching to form the lower electrode 30 of the capacitor (step 12).

【0024】下部電極30の上部には、キャパシタの絶
縁膜32として窒化膜が成膜される(ステップ36)。
本ステップにおいて、絶縁膜32は、ジクロルシラン
(SiH2Cl2)とアンモニア(NH3)とを原料と
して、CVDにより成膜される。図3は、絶縁膜32
(窒化膜)の堆積工程で実行される一連の処理を示す。
図3に示す如く、絶縁膜の堆積工程では、反応炉の真空
引き、シリコンウェハ温度の昇温処理、CVDによる窒
化膜の成膜処理、および、パージ処理が連続的に実行さ
れる。本実施形態の製造方法は、それらの処理のうち、
シリコンウェハの昇温処理が0.4Torr程度のアンモニ
ア(NH3)雰囲気中で実行される。
A nitride film is formed on the lower electrode 30 as a capacitor insulating film 32 (step 36).
In this step, the insulating film 32 is formed by CVD using dichlorosilane (SiH2Cl2) and ammonia (NH3) as raw materials. FIG. 3 shows an insulating film 32.
A series of processes performed in a (nitride film) deposition process will be described.
As shown in FIG. 3, in the process of depositing the insulating film, the evacuation of the reactor, the process of raising the temperature of the silicon wafer, the process of forming a nitride film by CVD, and the purging process are continuously performed. The manufacturing method of the present embodiment includes, among those processes,
The silicon wafer is heated in an ammonia (NH3) atmosphere of about 0.4 Torr.

【0025】絶縁膜32の成膜が終了すると、次に、絶
縁膜32の表面にウェット酸化が施される(ステップ3
8)。本ステップの処理(ウェット酸化)は、絶縁膜を
構成する窒化膜に含まれる欠陥を修復して、キャパシタ
の電気特性を改善し、また、キャパシタの信頼性を高め
ることを目的として行われる。本実施形態の製造方法に
おいて、上記のウェット酸化は、700℃から760℃
程度の温度範囲に調整され、かつ、水素と酸素とを1.
8:1から1:6の流量比で混合することにより得られ
る水蒸気が満たされた炉内にシリコンウェハを60分間
保持することにより行われる。
When the formation of the insulating film 32 is completed, the surface of the insulating film 32 is subjected to wet oxidation (step 3).
8). The process (wet oxidation) in this step is performed for the purpose of repairing defects contained in the nitride film constituting the insulating film, improving the electrical characteristics of the capacitor, and increasing the reliability of the capacitor. In the manufacturing method of the present embodiment, the wet oxidation is performed at 700 ° C. to 760 ° C.
The temperature is adjusted to a temperature range of about
This is performed by holding the silicon wafer in a furnace filled with steam obtained by mixing at a flow ratio of 8: 1 to 1: 6 for 60 minutes.

【0026】上述したウェット酸化の温度(700℃〜
760℃)は、従来の製造方法で用いられていた温度
(820℃)に比して十分に低い温度である。従って、
本実施形態の製造方法によれば、従来の製造方法に比し
て、キャパシタの製造工程でシリコンウェハに加わる熱
負荷を低減することができる。また、上述した水素と酸
素との流量比(1:6)は、絶縁膜32の表面を適当に
酸化するうえで好適な比率である。このため、本実施形
態の製造方法によれば、絶縁膜32を好適な状態に酸化
して、品質安定性に優れた製造工程を実現することがで
きる。
The above-mentioned wet oxidation temperature (700 ° C.
760 ° C.) is a temperature sufficiently lower than the temperature (820 ° C.) used in the conventional manufacturing method. Therefore,
According to the manufacturing method of the present embodiment, the heat load applied to the silicon wafer in the capacitor manufacturing process can be reduced as compared with the conventional manufacturing method. The above-described flow ratio of hydrogen to oxygen (1: 6) is a suitable ratio for appropriately oxidizing the surface of the insulating film 32. Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, the insulating film 32 is oxidized to a suitable state, and a manufacturing process with excellent quality stability can be realized.

【0027】絶縁膜32のウェット酸化が終了すると、
次に、絶縁膜32の上部に上部電極膜が形成される(ス
テップ40)。本実施形態の製造方法において、上部電
極膜は、絶縁膜32の上部に、8×1020個/cm3
度の密度でリンを含むアモルファスシリコンをCVDに
より堆積させることにより形成される。本実施形態の製
造方法において上部電極膜に付与されるリン濃度(8×
1020個/cm3)は、従来の製造方法で上部電極膜に
付与されるリン濃度(5×1020個/cm3)に比して
十分に高い値である。
When the wet oxidation of the insulating film 32 is completed,
Next, an upper electrode film is formed on the insulating film 32 (Step 40). In the manufacturing method of the present embodiment, the upper electrode film is formed by depositing amorphous silicon containing phosphorus at a density of about 8 × 10 20 / cm 3 on the insulating film 32 by CVD. In the manufacturing method of the present embodiment, the phosphorus concentration (8 ×
10 20 / cm 3 ) is a value sufficiently higher than the phosphorus concentration (5 × 10 20 / cm 3 ) applied to the upper electrode film by the conventional manufacturing method.

【0028】半導体装置を工業的に製造するうえでは、
バッチ式のCVD炉を用いて、100枚を越えるシリコ
ンウェハ上に、同時に上部電極膜を成膜することが要求
される場合がある。このような場合に、ドープトポリシ
リコンを堆積させて上部電極膜34を形成しようとする
と、8×1020個/cm3のような高いリン濃度を得る
ことが困難である。これに対して、本実施形態の製造方
法のように、アモルファスシリコンを堆積させることに
よれば、上述した高いリン濃度を得ることが可能であ
る。
In manufacturing a semiconductor device industrially,
In some cases, it is required to simultaneously form an upper electrode film on more than 100 silicon wafers using a batch type CVD furnace. In such a case, if the upper electrode film 34 is formed by depositing doped polysilicon, it is difficult to obtain a phosphorus concentration as high as 8 × 10 20 / cm 3 . On the other hand, by depositing amorphous silicon as in the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to obtain the above-mentioned high phosphorus concentration.

【0029】上部電極膜が形成されると、次に、写真製
版およびドライエッチングにより、上部電極膜が適当に
パターニングされて上部電極34が形成される(ステッ
プ20)。次いで、上部電極34および下部電極30に
含まれている不純物を活性化させるために、シリコンウ
ェハに熱処理が施される。本実施形態の製造方法では、
上記の熱処理として、シリコンウェハに、N2雰囲気中
で、約750℃の温度で、1から3分程度のRTA(Ra
pid Thermal Anneal)が施される(ステップ42)。上
記の熱処理の条件は、従来の製造方法で用いられる熱処
理の条件(800℃〜900℃、30分)に比して、シ
リコンウェハに与える熱負荷を十分に抑制し得る条件で
ある。
After the upper electrode film is formed, the upper electrode film is appropriately patterned by photolithography and dry etching to form an upper electrode 34 (step 20). Next, a heat treatment is performed on the silicon wafer in order to activate the impurities contained in the upper electrode 34 and the lower electrode 30. In the manufacturing method of the present embodiment,
As the heat treatment, a silicon wafer is subjected to RTA (Ra) for about 1 to 3 minutes at a temperature of about 750 ° C. in an N 2 atmosphere.
pid Thermal Anneal) is performed (step 42). The heat treatment conditions described above are conditions under which the heat load applied to the silicon wafer can be sufficiently suppressed as compared with the heat treatment conditions (800 ° C. to 900 ° C., 30 minutes) used in the conventional manufacturing method.

【0030】図4は、半導体装置の製造条件と、キャパ
シタのTDDB寿命との関係を示す。図4中に符号(1)
を付して表す点は、絶縁膜32の成膜過程(ステップ3
6)で、シリコンウェハをCVD反応温度まで昇温させ
る処理をN2雰囲気中で実行し、かつ、絶縁膜32のウ
ェット酸化(ステップ38)を820℃の温度で実行し
た場合の結果(従来の条件に対する結果)を示す。ま
た、図4中に符号(2)を付して表す点は、シリコンウェ
ハの昇温をN2雰囲気中で実行し、かつ、ウェット酸化
を760℃の温度で実行した場合の結果を示す。更に、
図4中に符号(3)を付して表す点は、シリコンウェハの
昇温をNH3雰囲気中で実行し、かつ、ウェット酸化を
760℃の温度で実行した場合の結果(本実施形態の条
件に対する結果)を示す。
FIG. 4 shows the relationship between the semiconductor device manufacturing conditions and the TDDB life of the capacitor. Symbol (1) in FIG.
The point indicated by a symbol is the process of forming the insulating film 32 (step 3).
6) In the case where the process of raising the temperature of the silicon wafer to the CVD reaction temperature is performed in an N2 atmosphere and the wet oxidation of the insulating film 32 (step 38) is performed at a temperature of 820 ° C. (conventional conditions) Is shown). Points indicated by reference numeral (2) in FIG. 4 show the results when the temperature of the silicon wafer is raised in an N2 atmosphere and the wet oxidation is performed at a temperature of 760 ° C. Furthermore,
The point denoted by reference numeral (3) in FIG. 4 is a result when the temperature of the silicon wafer is raised in an NH3 atmosphere and the wet oxidation is performed at a temperature of 760 ° C. (the condition of the present embodiment). Is shown).

【0031】結果(1)および結果(2)で示されるように、
シリコンウェハの昇温雰囲気がN2で一致する場合は、
ウェット酸化の温度が820℃から760℃に低下する
ことにより、TDDB寿命は約1/10に低下する。こ
れに対して、結果(1)乃至結果(3)で示されるように、シ
リコンウェハの昇温雰囲気をN2からNH3に変更する
と、ウェット酸化の温度が760℃であっても、その温
度が820℃である場合と同等のTDDB寿命を得るこ
とができる。
As shown by the results (1) and (2),
When the temperature rising atmosphere of the silicon wafer matches with N2,
As the temperature of the wet oxidation decreases from 820 ° C. to 760 ° C., the TDDB life is reduced to about 1/10. On the other hand, as shown in results (1) to (3), when the temperature rising atmosphere of the silicon wafer is changed from N2 to NH3, even if the temperature of wet oxidation is 760 ° C., the temperature becomes 820 ° C. It is possible to obtain a TDDB life equivalent to the case where the temperature is ° C.

【0032】このように、絶縁膜32の形成工程におい
てシリコンウェハをNH3雰囲気で昇温させることとす
ると、ウェット酸化の温度を下げても、キャパシタに十
分なTDDB寿命を付与することができる。キャパシタ
のTDDB寿命は、シリコンウェハの昇温雰囲気がNH
3である場合は、ウェット酸化の温度を700℃程度ま
で低下させても十分に確保できることが実験的に確認さ
れている。
As described above, if the temperature of the silicon wafer is raised in the NH3 atmosphere in the process of forming the insulating film 32, a sufficient TDDB life can be provided to the capacitor even when the temperature of wet oxidation is lowered. The TDDB life of the capacitor is as follows.
In the case of 3, it has been experimentally confirmed that a sufficient temperature can be ensured even when the temperature of wet oxidation is reduced to about 700 ° C.

【0033】上述の如く、本実施形態の製造方法では、
絶縁膜32の形成工程においてシリコンウェハがNH3
雰囲気中で昇温されると共に、絶縁膜32のウェット酸
化が700℃〜760℃の温度範囲で実行される。この
ため、本実施形態の製造方法によれば、ウェット酸化の
温度を十分に低温化しつつ、十分なTDDB寿命を有す
るキャパシタを製造することができる。従って、本実施
形態の製造方法によれば、半導体装置10に搭載される
種々の要素に対する熱負荷を抑制しつつ、高い信頼性お
よび耐久性を有するキャパシタを形成することができ
る。
As described above, in the manufacturing method of this embodiment,
In the process of forming the insulating film 32, the silicon wafer
While the temperature is raised in the atmosphere, wet oxidation of the insulating film 32 is performed in a temperature range of 700 ° C. to 760 ° C. Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a capacitor having a sufficient TDDB life while sufficiently lowering the temperature of wet oxidation. Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, a capacitor having high reliability and durability can be formed while suppressing a thermal load on various elements mounted on the semiconductor device 10.

【0034】本実施形態の製造方法において、上部電極
34は、不純物としてリンを含むN型半導体である。こ
のため、上部電極34に接地電位が導かれる場合は、活
性化している不純物の多少に関わらず、絶縁膜32と上
部電極34との境界付近に空乏層が生ずることはない。
一方、上部電極34に正電位が導かれる場合は、活性化
している不純物が少量であると、絶縁膜32と上部電極
34との境界付近に空乏層が生ずる。絶縁膜32と上部
電極34との間にそのような空乏層が生ずると、キャパ
シタの利用効率が低下する。このため、キャパシタを高
い効率で利用するためには、上部電極34内に、活性化
している不純物を多量に含有させることが必要である。
In the manufacturing method of this embodiment, the upper electrode 34 is an N-type semiconductor containing phosphorus as an impurity. Therefore, when the ground potential is led to the upper electrode 34, no depletion layer is generated near the boundary between the insulating film 32 and the upper electrode 34 regardless of the amount of activated impurities.
On the other hand, when a positive potential is introduced to the upper electrode 34, a depletion layer is generated near the boundary between the insulating film 32 and the upper electrode 34 if the amount of activated impurities is small. When such a depletion layer occurs between the insulating film 32 and the upper electrode 34, the utilization efficiency of the capacitor decreases. Therefore, in order to use the capacitor with high efficiency, it is necessary to make the upper electrode 34 contain a large amount of activated impurities.

【0035】図5は、半導体装置の製造条件と、キャパ
シタの利用効率との関係を示す。図5に示す関係は、上
部電極34に+1Vの電位を印加する条件下で、すなわ
ち、キャパシタの利用効率が主に上部電極34内の活性
不純物の濃度により決定される条件下で得られた関係で
ある。図5中に符号(1)を付して表す点は、上部電極3
4のリン濃度が5×1020個/cm3であり、かつ、上
部電極34内部の不純物を活性化させるための熱処理
が、800℃、FA(Furnace Anneal)、30分の条件で
実行された場合の結果(従来の条件に対する結果)を示
す。また、図5中に符号(2)を付して表す点は、上部電
極34のリン濃度が5×1020個/cm3であり、か
つ、熱処理が、800℃、RTA、1分の条件で実行さ
れた場合の結果を示す。更に、図5中に符号(3)を付し
て表す点は、上部電極34のリン濃度が8×1020個/
cm3であり、かつ、熱処理が、750℃、RTA、3
分の条件で実行された場合の結果(本実施形態の条件に
対する結果)を示す。
FIG. 5 shows the relationship between the manufacturing conditions of the semiconductor device and the utilization efficiency of the capacitor. The relationship shown in FIG. 5 is obtained under the condition that a potential of +1 V is applied to the upper electrode 34, that is, under the condition where the utilization efficiency of the capacitor is mainly determined by the concentration of the active impurity in the upper electrode 34. It is. The point denoted by reference numeral (1) in FIG.
The heat treatment for activating the impurities inside the upper electrode 34 was performed at 800 ° C., FA (Furnace Anneal), and 30 minutes for the phosphorus concentration of 5 × 10 20 / cm 3 . The results in the case (results for the conventional conditions) are shown. In FIG. 5, the point indicated by reference numeral (2) is that the phosphorus concentration of the upper electrode 34 is 5 × 10 20 / cm 3 and the heat treatment is performed at 800 ° C., RTA, and 1 minute. Here is the result when executed by Further, the point indicated by reference numeral (3) in FIG. 5 indicates that the phosphorus concentration of the upper electrode 34 is 8 × 10 20 /.
cm 3 and heat treatment at 750 ° C., RTA, 3
The result (result for the condition of the present embodiment) when executed under the minute condition is shown.

【0036】結果(1)および結果(2)で示されるように、
上部電極34のリン濃度が5×10 20個/cm3で一致
する場合は、熱処理の温度が同じ(800℃)であって
も、熱処理の手法がFA30分からRTA1分に変更さ
れることにより、キャパシタの利用効率は約10%低下
する。これに対して、結果(1)および結果(3)で示される
ように、上部電極34のリン濃度を8×1020個/cm
3とすると、熱処理の手法をFA30分からRTA3分
に変更し、更に、熱処理の温度を800℃から750℃
に低下させても、キャパシタの利用効率の低下率を約5
%に抑えることができる。
As shown by the results (1) and (2),
When the phosphorus concentration of the upper electrode 34 is 5 × 10 20Pieces / cmThreeMatches with
If the heat treatment temperature is the same (800 ° C.)
Also changed the heat treatment method from FA 30 minutes to RTA 1 minute.
Approximately 10% reduction in capacitor utilization efficiency
I do. In contrast, results (1) and (3) show
As shown in FIG.20Pieces / cm
ThreeThen, the heat treatment method is changed from FA 30 minutes to RTA 3 minutes.
And heat treatment temperature from 800 ° C to 750 ° C
, The rate of decrease in the use efficiency of the capacitor is about 5%.
%.

【0037】図6は、上部電極34のリン濃度と、キャ
パシタの利用効率との関係を示す。図6に示す関係は、
上部電極34の形成後に、750℃、RTA、3分の条
件で熱処理が行われた場合に得られる関係である。尚、
図6において、キャパシタの利用効率は、従来の製造方
法で得られたキャパシタの効率を基準として表されてい
る。図6に示す如く、上部電極34に対する熱処理が上
記の条件(本実施形態の条件)で行われる場合、キャパ
シタの利用効率は、ほぼリン濃度に比例する。また、図
6に示す結果によれば、リン濃度が8×1020個/cm
3以上である場合は、常に、従来の製造方法で得られた
キャパシタに対して95%以上の利用効率を有するキャ
パシタが得られることが判る。
FIG. 6 shows the relationship between the phosphorus concentration of the upper electrode 34 and the utilization efficiency of the capacitor. The relationship shown in FIG.
This relationship is obtained when heat treatment is performed at 750 ° C., RTA for 3 minutes after the formation of the upper electrode 34. still,
In FIG. 6, the utilization efficiency of the capacitor is represented based on the efficiency of the capacitor obtained by the conventional manufacturing method. As shown in FIG. 6, when the heat treatment for the upper electrode 34 is performed under the above conditions (the conditions of the present embodiment), the utilization efficiency of the capacitor is substantially proportional to the phosphorus concentration. According to the results shown in FIG. 6, the phosphorus concentration was 8 × 10 20 / cm
When the value is 3 or more, it can be seen that a capacitor having a utilization efficiency of 95% or more with respect to the capacitor obtained by the conventional manufacturing method is always obtained.

【0038】このように、上部電極34のリン濃度を8
×1020個/cm3以上とすると、熱処理の条件を低温
化し、かつ、短時間化しても、従来の熱処理条件が用い
られる場合と同等の利用効率を得ることができる。上部
電極34のリン濃度が8×1020個/cm3以上である
場合は、750℃のRTAを1分以上行うことで、所望
の利用効率(従来条件に対する95%以上)が得られる
ことが実験的に確認されている。
As described above, the phosphorus concentration of the upper electrode 34 is set to 8
When it is at least 10 20 / cm 3, it is possible to obtain the same utilization efficiency as when conventional heat treatment conditions are used, even if the heat treatment conditions are lowered and the time is shortened. When the phosphorus concentration of the upper electrode 34 is 8 × 10 20 / cm 3 or more, a desired utilization efficiency (95% or more with respect to the conventional condition) can be obtained by performing RTA at 750 ° C. for 1 minute or more. Confirmed experimentally.

【0039】本実施形態の製造方法では、上述の如く、
上部電極34の堆積工程(ステップ40)で、8×10
20個/cm3のリン濃度が上部電極34に付与されると
共に、その後の熱処理(ステップ42)が、750℃、
RTA、1〜3分の条件で実行される。このため、本実
施形態の製造方法によれば、熱処理の温度を低温化し、
かつ、熱処理の時間を大幅に短縮しつつ、キャパシタの
利用効率を十分に確保することができる。従って、本実
施形態の製造方法によれば、半導体装置10に搭載され
る種々の要素に対する熱負荷を抑制しつつ、所望の電気
特性を有するキャパシタを形成することができる。
In the manufacturing method of the present embodiment, as described above,
In the step of depositing the upper electrode 34 (step 40), 8 × 10
A phosphorus concentration of 20 / cm 3 is applied to the upper electrode 34, and a subsequent heat treatment (step 42) is performed at 750 ° C.
RTA, executed under conditions of 1 to 3 minutes. For this reason, according to the manufacturing method of the present embodiment, the temperature of the heat treatment is lowered,
In addition, it is possible to sufficiently secure the use efficiency of the capacitor while significantly shortening the heat treatment time. Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to form a capacitor having desired electric characteristics while suppressing a thermal load on various elements mounted on the semiconductor device 10.

【0040】ところで、上記の実施形態においては、下
部電極30の表面が平坦に形成されているが、その構造
はこれに限定されるものではない。すなわち、下部電極
30は、例えば、その表面に凹凸を備える粗面構造を有
するものであっても良い。
In the above embodiment, the surface of the lower electrode 30 is formed flat, but the structure is not limited to this. That is, the lower electrode 30 may have, for example, a rough surface structure having irregularities on its surface.

【0041】また、上記の実施形態においては、絶縁膜
32の成膜の後に、水素と酸素とを混合して得られる水
蒸気を用いたウェット酸化(ステップ38)を行うこと
としているが、ウェット酸化の工程に代えて、N2Oガ
スの雰囲気中で、700〜760℃の温度で、60分間
アニール処理を行うこととしても良い。上記のアニール
処理によれば、ステップ38のウェット酸化を行った場
合と同様に、絶縁膜32の欠陥を修復して、キャパシタ
に十分な信頼性を付与し得ることが実験的に確認されて
いる。また、この場合は、絶縁膜32の成膜過程でシリ
コンウェハを昇温する際の雰囲気がN2であっても、す
なわち、その雰囲気がNH3でなくても十分な信頼性が
得られることが実験的に確認されている。このため、ス
テップ38のウェット酸化に代えて上記のアニール処理
を実行する場合には、絶縁膜32の成膜過程におけるシ
リコンウェハの昇温工程を、従来の製造方法と同様にN
2雰囲気中で実行することとしてもよい。
In the above embodiment, after the formation of the insulating film 32, wet oxidation (step 38) using water vapor obtained by mixing hydrogen and oxygen is performed. May be performed in an atmosphere of N 2 O gas at a temperature of 700 to 760 ° C. for 60 minutes. It has been experimentally confirmed that the above-described annealing process can repair defects in the insulating film 32 and provide sufficient reliability to the capacitor, similarly to the case where the wet oxidation in step 38 is performed. . In this case, even if the atmosphere at the time of raising the temperature of the silicon wafer during the process of forming the insulating film 32 is N2, that is, sufficient reliability can be obtained even if the atmosphere is not NH3. Has been confirmed. For this reason, when performing the above-mentioned annealing process instead of the wet oxidation in step 38, the temperature raising step of the silicon wafer in the process of forming the insulating film 32 is performed in the same manner as the conventional manufacturing method.
It may be performed in two atmospheres.

【0042】また、上記の実施形態において、半導体装
置10はワード線20およびデータ線22を備えている
が、これらは、ドープトポリシリコンに限らず、タング
ステン、タングステンシリサイド、チタンナイトライ
ド、または、チタンなどの金属で構成しても良い。上述
の如く、本実施形態の製造方法によれば、キャパシタの
製造過程でシリコンウェハに加わる熱負荷を十分に抑制
することができる。このため、本実施形態の製造方法に
よれば、ワード線20やデータ線22に金属材料が用い
られていても、それらを損傷させることなくキャパシタ
を形成することが可能である。
In the above embodiment, the semiconductor device 10 includes the word line 20 and the data line 22. These are not limited to doped polysilicon, but may be tungsten, tungsten silicide, titanium nitride, or It may be made of a metal such as titanium. As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, the thermal load applied to the silicon wafer during the manufacturing process of the capacitor can be sufficiently suppressed. Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, even if metal materials are used for the word lines 20 and the data lines 22, it is possible to form a capacitor without damaging them.

【0043】また、上記の実施形態においては、絶縁膜
32を構成する窒化膜の原料として、ジクロルシラン
(SiH2Cl2)とアンモニア(NH3)とが用いら
れているが、窒化膜の原料はこれに限定されるものでは
ない。すなわち、窒化膜は、例えば、テトラクロルシラ
ン(SiCl4)とアンモニア(NH3)とを原料とし
て成膜することとしてもよい。
In the above embodiment, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2) and ammonia (NH 3) are used as the raw material of the nitride film forming the insulating film 32, but the raw material of the nitride film is not limited to this. Not something. That is, the nitride film may be formed using, for example, tetrachlorosilane (SiCl4) and ammonia (NH3) as raw materials.

【0044】[0044]

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。請求項1
記載の発明によれば、絶縁膜の成膜時にシリコンウェハ
がアンモニア雰囲気中でCVD温度まで昇温される。こ
の場合、ウェット酸化の温度を700℃から760℃程
度の低温としてもキャパシタの寿命を十分に確保するこ
とができる。従って、本発明の製造方法によれば、ウェ
ット酸化の温度を低温化しつつ、十分な寿命を有するキ
ャパシタを形成することができる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. Claim 1
According to the invention described above, the silicon wafer is heated to the CVD temperature in the ammonia atmosphere during the formation of the insulating film. In this case, the life of the capacitor can be sufficiently ensured even when the temperature of the wet oxidation is as low as about 700 ° C. to 760 ° C. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to form a capacitor having a sufficient life while lowering the temperature of wet oxidation.

【0045】請求項2記載の発明によれば、絶縁膜のウ
ェット酸化が、水素対酸素の流量比が1.8:1から
1:6の範囲の水蒸気雰囲気中で行われる。ウェット酸
化が上記の雰囲気中で実行されると、絶縁膜の表面に適
切な厚さで酸化層を形成することができる。このため、
本発明によれば、安定した品質のキャパシタを高い歩留
まりで製造することができる。
According to the second aspect of the present invention, the wet oxidation of the insulating film is performed in a steam atmosphere in which the flow ratio of hydrogen to oxygen is in the range of 1.8: 1 to 1: 6. When wet oxidation is performed in the above atmosphere, an oxide layer having an appropriate thickness can be formed on the surface of the insulating film. For this reason,
According to the present invention, a capacitor of stable quality can be manufactured with a high yield.

【0046】請求項3記載の発明によれば、絶縁膜の成
膜後に、N2Oガス中で、700℃から760℃程度の
アニール処理が実行される。上記のアニール処理によれ
ば、絶縁膜にウェット酸化を施した場合と同等の効果を
得ることができる。このため、本発明によれば、キャパ
シタの製造過程でシリコンウェハに加わる熱を抑制しつ
つ、十分な寿命を有するキャパシタを形成することがで
きる。
According to the third aspect of the present invention, after the formation of the insulating film, an annealing process at about 700 ° C. to 760 ° C. is performed in N 2 O gas. According to the above-described annealing treatment, the same effect as when wet oxidation is performed on the insulating film can be obtained. Therefore, according to the present invention, it is possible to form a capacitor having a sufficient life while suppressing heat applied to the silicon wafer during the manufacturing process of the capacitor.

【0047】請求項4記載の発明によれば、上部電極に
8×1020個/cm3を越える濃度でリンイオンが混入
される。この場合、750℃程度の温度で1〜3分程度
のRTAを行うことで、上部電極に所望の電気的特性を
付与することができる。このため、本発明によれば、上
部電極の熱処理温度を低温化しつつ、所望の電気特性を
有するキャパシタを高い歩留まりで製造することができ
る。
According to the fourth aspect of the present invention, phosphorus ions are mixed into the upper electrode at a concentration exceeding 8 × 10 20 / cm 3 . In this case, desired electrical characteristics can be imparted to the upper electrode by performing RTA at a temperature of about 750 ° C. for about 1 to 3 minutes. Therefore, according to the present invention, it is possible to manufacture a capacitor having desired electric characteristics at a high yield while lowering the heat treatment temperature of the upper electrode.

【0048】請求項5記載の発明によれば、絶縁膜を処
理する際の温度、および、上部電極を処理する際の温度
を共に低温化しつつ、安定した特性を有するキャパシタ
を製造することができる。このため、本発明の製造方法
によれば、キャパシタと共に半導体装置に搭載される他
の構成部品に対して大きな熱負荷を加えることなく所望
の特性を有するキャパシタを高い歩留まりで製造するこ
とができる。
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to manufacture a capacitor having stable characteristics while lowering both the temperature for processing the insulating film and the temperature for processing the upper electrode. . Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, a capacitor having desired characteristics can be manufactured at a high yield without applying a large thermal load to other components mounted on the semiconductor device together with the capacitor.

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

【図1】 本発明の実施の形態1の製造方法で製造され
る半導体装置の主要部を表す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a main part of a semiconductor device manufactured by a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態1の製造方法を説明する
ためのフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態1の製造方法において、
絶縁膜の成膜時に実行される一連の処理の内容を説明す
るための図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a diagram for explaining the contents of a series of processes performed when forming an insulating film.

【図4】 半導体装置の製造方法とキャパシタのTDD
B寿命との関係を表す図である。
FIG. 4 shows a method of manufacturing a semiconductor device and TDD of a capacitor.
It is a figure showing the relationship with B life.

【図5】 半導体装置の製造方法とキャパシタの利用効
率との関係を表す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a method of manufacturing a semiconductor device and utilization efficiency of a capacitor.

【図6】 上部電極のリン濃度とキャパシタの利用効率
との関係を表す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a phosphorus concentration of an upper electrode and a utilization efficiency of a capacitor.

【図7】 従来の半導体装置の製造方法を説明するため
のフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図8】 従来の製造方法において、絶縁膜の成膜時に
実行される一連の処理の内容を説明するための図であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining the contents of a series of processes performed at the time of forming an insulating film in a conventional manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体装置、 20 ワード線、 22 デ
ータ線、 30 下部電極、 32 絶縁膜、
34 上部電極。
Reference Signs List 10 semiconductor device, 20 word line, 22 data line, 30 lower electrode, 32 insulating film,
34 Upper electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 豊 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 森 喜代志 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5F038 AC05 AC09 AC16 DF05 EZ16 EZ17 EZ20 5F058 BA11 BC08 BF02 BF24 BF30 BF55 BF63 BH01 BH03 BJ01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yutaka Inaba 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Mori 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo 3 F term (reference) 5F038 AC05 AC09 AC16 DF05 EZ16 EZ17 EZ20 5F058 BA11 BC08 BF02 BF24 BF30 BF55 BF63 BH01 BH03 BJ01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 キャパシタを備える半導体装置の製造方
法であって、 キャパシタの下部電極を形成する工程と、 キャパシタの下部電極の上部に、キャパシタの絶縁膜と
して、CVDにより窒化膜を成膜する工程と、 絶縁膜の成膜後に、700℃乃至760℃の温度範囲内
で、前記絶縁膜をウェット酸化する工程と、 前記絶縁膜の上部にキャパシタの上部電極を形成する工
程とを備え、 前記窒化膜を成膜する工程は、シリコンウェハを、アン
モニア雰囲気中でCVD反応温度まで昇温させる工程を
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor device having a capacitor, comprising: forming a lower electrode of the capacitor; and forming a nitride film by CVD as an insulating film of the capacitor on the lower electrode of the capacitor. A step of wet-oxidizing the insulating film within a temperature range of 700 ° C. to 760 ° C. after the formation of the insulating film; and a step of forming an upper electrode of a capacitor on the insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step of forming a film includes a step of raising a temperature of a silicon wafer to a CVD reaction temperature in an ammonia atmosphere.
【請求項2】 前記ウェット酸化は、水素対酸素の流量
比が1.8:1から1:6の範囲の水蒸気雰囲気中で行
われることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製
造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the wet oxidation is performed in a steam atmosphere having a flow ratio of hydrogen to oxygen in a range of 1.8: 1 to 1: 6. .
【請求項3】 キャパシタを備える半導体装置の製造方
法であって、 キャパシタの下部電極を形成する工程と、 キャパシタの下部電極の上部に、キャパシタの絶縁膜と
して、CVDにより窒化膜を成膜する工程と、 絶縁膜の成膜後に、700℃乃至760℃の温度範囲内
で、N2Oガスを含む雰囲気中でアニールを行う工程
と、 前記絶縁膜の上部にキャパシタの上部電極を形成する工
程と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A method for manufacturing a semiconductor device having a capacitor, comprising: forming a lower electrode of the capacitor; and forming a nitride film by CVD as an insulating film of the capacitor on the lower electrode of the capacitor. A step of performing annealing in an atmosphere containing N 2 O gas within a temperature range of 700 ° C. to 760 ° C. after forming the insulating film; and a step of forming an upper electrode of the capacitor on the insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項4】 キャパシタを備える半導体装置の製造方
法であって、 キャパシタの下部電極を形成する工程と、 キャパシタの下部電極の上部に、キャパシタの絶縁膜を
成膜する工程と、 前記絶縁膜の上部に、キャパシタの上部電極を形成する
膜として、8×1020個/cm3以上のリン濃度を有す
るアモルファスシリコンを堆積させる工程と、 前記アモルファスシリコンの堆積後に、750℃近傍の
温度で、1乃至3分の範囲内でラピッドサーマルアニー
ルを行う工程と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A method for manufacturing a semiconductor device having a capacitor, comprising: forming a lower electrode of the capacitor; forming an insulating film of the capacitor on the lower electrode of the capacitor; Depositing amorphous silicon having a phosphorus concentration of 8 × 10 20 / cm 3 or more as a film for forming an upper electrode of the capacitor on the upper part; Performing a rapid thermal anneal within a range of 3 to 3 minutes.
【請求項5】 前記上部電極を形成する工程は、前記絶
縁膜の上部に、8×1020個/cm3以上のリン濃度を
有するアモルファスシリコンを堆積させる工程を含み、 前記アモルファスシリコンの堆積後に、750℃近傍の
温度で、1乃至3分の範囲内でラピッドサーマルアニー
ルが実行されることを特徴とする請求項1乃至3の何れ
か1項記載の半導体装置の製造方法。
5. The step of forming the upper electrode includes a step of depositing amorphous silicon having a phosphorus concentration of 8 × 10 20 / cm 3 or more on the insulating film, and after depositing the amorphous silicon. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the rapid thermal annealing is performed at a temperature near 750 ° C. within a range of 1 to 3 minutes.
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