JP2003023103A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP2003023103A
JP2003023103A JP2001205870A JP2001205870A JP2003023103A JP 2003023103 A JP2003023103 A JP 2003023103A JP 2001205870 A JP2001205870 A JP 2001205870A JP 2001205870 A JP2001205870 A JP 2001205870A JP 2003023103 A JP2003023103 A JP 2003023103A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
semiconductor device
manufacturing
oxide film
polysilicon film
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
JP2001205870A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Yamamoto
山本  和彦
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co 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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2001205870A priority Critical patent/JP2003023103A/en
Publication of JP2003023103A publication Critical patent/JP2003023103A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for stably manufacturing a memory cell capacitor having roughened polysilicon electrode having sufficient strength and a superior electric characteristic. SOLUTION: A silicon oxidized film 102 and a doped polysilicon film 103 are deposited on a silicon substrate 101. The doped polysilicon film 103 is immersed in diluted hydrofluoric acid and hydrogen peroxide water and a silicon oxidized film 104 is formed on a surface. An amorphous silicon film 105 is deposited on the silicon oxidized film 104. Then, a roughened polysilicon film 106 is formed on the surface of the amorphous silicon film 105. The roughened polysilicon film 106 is heat-treated in a phosphine gas atmosphere being phosphorus hydroxide obtained by diluting the roughened polysilicon film 106 by hydrogen gas. Phosphorus is doped by heat diffusion. Then, the memory capacitor including above processes is manufactured.

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、DRAM(ダイナ
ミック・ランダム・アクセス・メモリー)のメモリセル
キャパシタの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a memory cell capacitor of DRAM (Dynamic Random Access Memory).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、DRAMデバイスは高集積・大容
量化を目指して、狭いメモリセル占有面積で大きなキャ
パシタンス容量値を実現する必要がある。そこで特開平
5−110023号公報や特開平5−175456号公
報に示されているように、容量値を増やす方法として、
ポリシリコン下部電極の表面を粗面化して表面積を増大
し、容量値を増やす試みがなされてきた。
2. Description of the Related Art In recent years, DRAM devices have been required to realize a large capacitance value with a small memory cell occupation area in order to achieve high integration and large capacity. Therefore, as disclosed in JP-A-5-110023 and JP-A-5-175456, as a method of increasing the capacitance value,
Attempts have been made to increase the capacitance value by roughening the surface of the polysilicon lower electrode to increase the surface area.

【0003】以下、図2を用いて従来のメモリセルキャ
パシタの製造方法を説明する。
A conventional method of manufacturing a memory cell capacitor will be described below with reference to FIG.

【0004】始めに図2(a)に示すように、シリコン
基板201を950℃、ウェット酸素中で酸化し、厚さ
100nmのシリコン酸化膜202を形成し、その上に
SiH4ガスを用いた減圧CVD法にて隙間のないドー
プドポリシリコン膜203を100nm堆積させる。
First, as shown in FIG. 2A, a silicon substrate 201 is oxidized at 950 ° C. in wet oxygen to form a silicon oxide film 202 having a thickness of 100 nm, and SiH 4 gas is used thereon. A doped polysilicon film 203 having a gap of 100 nm is deposited by a low pressure CVD method.

【0005】その後、ドープドポリシリコン膜203、
シリコン酸化膜202、シリコン基板201を一度、C
VDチャンバー外に取り出し、ドープドポリシリコン膜
203の表面に厚さ数Åの自然酸化膜204を形成す
る。そして、再びCVDチャンバー内に導入し、自然酸
化膜204を挟んでドープドポリシリコン膜203上に
アモルファスシリコン膜205を100nm堆積させ
る。
After that, the doped polysilicon film 203,
Once the silicon oxide film 202 and the silicon substrate 201 are
It is taken out of the VD chamber and a natural oxide film 204 having a thickness of several Å is formed on the surface of the doped polysilicon film 203. Then, the film is again introduced into the CVD chamber, and an amorphous silicon film 205 is deposited to 100 nm on the doped polysilicon film 203 with the natural oxide film 204 interposed therebetween.

【0006】次に図2(b)に示すように真空雰囲気中
でアモルファスシリコン膜205をアニールして表面か
らマイグレーションを起こし、粗面化ポリシリコン膜2
06を形成する。この時、マイグレーションは、ドープ
ドポリシリコン膜203表面の自然酸化膜204で止ま
るので、ドープドポリシリコン膜203には及ばない。
その後、粗面化ポリシリコン膜206の内部にAsをイ
オン注入して電気的な導通を得るとともに、イオン注入
によりドープドポリシリコン膜203表面の自然酸化膜
204を破壊する。
Next, as shown in FIG. 2B, the amorphous silicon film 205 is annealed in a vacuum atmosphere to cause migration from the surface, so that the roughened polysilicon film 2 is formed.
06 is formed. At this time, since the migration stops at the natural oxide film 204 on the surface of the doped polysilicon film 203, it does not reach the doped polysilicon film 203.
Then, As is ion-implanted into the roughened polysilicon film 206 to obtain electrical conduction, and the natural oxide film 204 on the surface of the doped polysilicon film 203 is destroyed by ion implantation.

【0007】最後に図2(c)に示すようにキャパシタ
絶縁膜としてシリコン窒化膜208と上部電極としてド
ープドポリシリコン膜209を堆積し、キャパシタ構造
を形成する。
Finally, as shown in FIG. 2C, a silicon nitride film 208 as a capacitor insulating film and a doped polysilicon film 209 as an upper electrode are deposited to form a capacitor structure.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の方
法では界面に形成される自然酸化膜204の膜厚や膜質
は、ドープドポリシリコン膜203を大気曝露した条件
に左右されるため安定して同じ特性を得ることが難しい
という課題を有していた。
However, in this conventional method, the film thickness and film quality of the natural oxide film 204 formed at the interface are stable because they depend on the conditions of exposing the doped polysilicon film 203 to the atmosphere. However, it has been difficult to obtain the same characteristics.

【0009】例えば大気曝露の時間が短い場合や、大気
中の雰囲気が低温、低湿度であった場合は、形成される
自然酸化膜204膜厚は非常に薄く、粗面化を行うアモ
ルファスシリコン膜205は下層のドープドポリシリコ
ン膜203の結晶配向性の影響を受けた粗面化の度合い
の弱い粗面化ポリシリコン膜206となってしまう。す
なわち、シリコン原子の再拡散は生じることなく十分な
粗面化表面形状を得ることはできない。
For example, when the time of exposure to the atmosphere is short, or when the atmosphere in the atmosphere is low temperature and low humidity, the film thickness of the natural oxide film 204 formed is very thin and the amorphous silicon film for roughening the surface. 205 is a roughened polysilicon film 206 which is affected by the crystal orientation of the lower doped polysilicon film 203 and has a low degree of roughening. That is, it is not possible to obtain a sufficiently roughened surface shape without re-diffusion of silicon atoms.

【0010】逆に、大気曝露の時間が長い場合や、大気
曝露中の雰囲気が高温、高湿度であった場合、形成され
る自然酸化膜の膜厚は厚くなる。このとき最上層のアモ
ルファスシリコン膜205は粗面化するが、界面に膜厚
の厚いシリコン酸化膜が形成されているため、後工程の
フッ酸洗浄によってリフトオフして粗面化ポリシリコン
膜206が剥離してしまう。
On the contrary, when the exposure time to the atmosphere is long, or when the atmosphere during the exposure to the atmosphere is high temperature and high humidity, the film thickness of the natural oxide film formed becomes thick. At this time, the uppermost amorphous silicon film 205 is roughened, but since a thick silicon oxide film is formed at the interface, the roughened polysilicon film 206 is lifted off by hydrofluoric acid cleaning in a later step. It peels off.

【0011】一方、ドープドポリシリコン膜203の堆
積に用いたCVDチャンバーを利用して、ドープドポリ
シリコン膜203の堆積後に同一チャンバー内にドライ
酸素を導入して自然酸化膜204を形成する方法では、
自然酸化膜204の膜厚が1.5nmから4nmと膜厚
が厚くなる。
On the other hand, using the CVD chamber used for depositing the doped polysilicon film 203, dry oxygen is introduced into the same chamber after depositing the doped polysilicon film 203 to form the natural oxide film 204. Then
The film thickness of the natural oxide film 204 increases from 1.5 nm to 4 nm.

【0012】したがってリフトオフによる粗面化ポリシ
リコン膜206の剥離が問題となる。さらには界面に形
成される自然酸化膜204を除去する際にも、イオン注
入技術を適用しているが、大きさと形状にばらつきのあ
る粗面化ポリシリコン膜206内部にドーパントを均一
に導入することは困難である。さらには自然酸化膜20
4膜厚が厚いので十分に自然酸化膜204を除去するこ
とができず、リフトオフによる剥離の問題に加えて、キ
ャパシタンス容量に抵抗成分が加味されるという電気的
特性上の課題も発生する。
Therefore, peeling of the roughened polysilicon film 206 due to lift-off becomes a problem. Further, the ion implantation technique is applied when removing the natural oxide film 204 formed on the interface, but the dopant is uniformly introduced into the roughened polysilicon film 206 having variations in size and shape. Is difficult. Furthermore, the natural oxide film 20
Since the 4th film is thick, the natural oxide film 204 cannot be removed sufficiently, and in addition to the problem of peeling due to lift-off, there is a problem in electrical characteristics that a resistance component is added to the capacitance capacitance.

【0013】そこで本発明の目的は、上記課題を鑑みて
なされたものであり、十分な強度と優れた電気的特性を
有する粗面化ポリシリコン電極を、安定して製造できる
方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a method capable of stably producing a roughened polysilicon electrode having sufficient strength and excellent electrical characteristics. Is.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明に係わる半導体装
置の製造方法は、半導体基板上にドープドポリシリコン
膜を堆積して下部電極を形成する工程と、ドープドポリ
シリコン膜の表面にシリコン酸化膜をウェット処理によ
り形成する工程と、シリコン酸化膜上にアモルファスシ
リコン膜を堆積する工程と、アモルファスシリコン膜を
表面に凹凸のある粗面化ポリシリコン膜に改質する工程
と、粗面化ポリシリコン膜と前記シリコン酸化膜にN型
不純物をドーピングし、同時にシリコン酸化膜を還元除
去する工程とを備えたことを特徴とするものである。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of depositing a doped polysilicon film on a semiconductor substrate to form a lower electrode, and a step of forming a silicon film on the surface of the doped polysilicon film. A step of forming an oxide film by a wet process, a step of depositing an amorphous silicon film on the silicon oxide film, a step of modifying the amorphous silicon film into a roughened polysilicon film having irregularities on the surface, and a roughening And a step of doping the polysilicon film and the silicon oxide film with an N-type impurity and simultaneously reducing and removing the silicon oxide film.

【0015】本発明によれば、ドープドポリシリコン電
極上にシリコン酸化膜を形成する際に、ポリシリコン電
極が大気曝露にさらされることがない。
According to the present invention, when the silicon oxide film is formed on the doped polysilicon electrode, the polysilicon electrode is not exposed to the atmosphere.

【0016】なお本発明の半導体装置の製造方法におい
て、シリコン酸化膜の膜厚は0.3nm以上かつ1.4
nm以下であることがより好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the silicon oxide film has a thickness of 0.3 nm or more and 1.4 or more.
More preferably, it is not more than nm.

【0017】なお本発明の半導体装置の製造方法におい
て、シリコン酸化膜をウェット処理により形成する工程
は、ドープドポリシリコン膜を過酸化水素に浸水させる
ことがより好ましい。
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is more preferable that the step of forming the silicon oxide film by the wet treatment is to immerse the doped polysilicon film in hydrogen peroxide.

【0018】なお本発明の半導体装置の製造方法におい
て、シリコン酸化膜をウェット処理により形成する工程
は、ドープドポリシリコン膜に希釈フッ酸に浸水し、続
いて過酸化水素に浸水させることがより好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the silicon oxide film by the wet treatment may be performed by dipping the doped polysilicon film in diluted hydrofluoric acid and then in hydrogen peroxide. preferable.

【0019】なお本発明の半導体装置の製造方法におい
て、ドープドポリシリコン膜はN型不純物を1E20
(1/cm3)以上を導入することがより好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the doped polysilicon film contains 1E20 N-type impurities.
It is more preferable to introduce (1 / cm 3 ) or more.

【0020】なお本発明の半導体装置の製造方法におい
て、ドープドポリシリコン膜に導入するN型不純物はリ
ンであることがより好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is more preferable that the N-type impurity introduced into the doped polysilicon film is phosphorus.

【0021】なお本発明の半導体装置の製造方法におい
て、粗面化ポリシリコン膜と前記シリコン酸化膜にN型
不純物をドーピングする工程は、水素化リンと水素の混
合雰囲気中で熱処理することがより好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step of doping the roughened polysilicon film and the silicon oxide film with an N-type impurity may be performed by heat treatment in a mixed atmosphere of phosphorus hydride and hydrogen. preferable.

【0022】なお本発明の半導体装置の製造方法におい
て、水素化リンと水素の混合雰囲気中で熱処理する工程
は、水素ガスを1%で希釈した水酸化リン雰囲気中で処
理することがより好ましい。
In the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the heat treatment in the mixed atmosphere of phosphorus hydride and hydrogen is more preferably performed in a phosphorus hydroxide atmosphere in which hydrogen gas is diluted with 1%.

【0023】なお本発明の半導体装置の製造方法におい
て、粗面化ポリシリコン膜と前記シリコン酸化膜にN型
不純物をドーピングする工程は、不純物濃度が3E20
(1/cm3)以上であることがより好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step of doping the roughened polysilicon film and the silicon oxide film with N-type impurities has an impurity concentration of 3E20.
It is more preferably (1 / cm 3 ) or more.

【0024】なお本発明の半導体装置の製造方法におい
て、粗面化ポリシリコン膜と前記シリコン酸化膜に導入
するN型不純物はリンであることがより好ましい。
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is more preferable that the N-type impurity introduced into the roughened polysilicon film and the silicon oxide film is phosphorus.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図1を
用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0026】初めに図1(a)に示すようにシリコン基
板101を1000℃で水蒸気を含む酸素雰囲気中でア
ニール処理を行い、シリコン酸化膜102を形成する。
シリコン酸化膜102の膜厚は、例えば100nmであ
る。
First, as shown in FIG. 1A, the silicon substrate 101 is annealed at 1000 ° C. in an oxygen atmosphere containing water vapor to form a silicon oxide film 102.
The film thickness of the silicon oxide film 102 is, for example, 100 nm.

【0027】続いて、シリコン酸化膜102上に減圧C
VD法を用いてドープドポリシリコン膜103を堆積す
る。ドープドポリシリコン膜103の膜厚は、50nm
で、堆積条件は、原料ガスにシラン(SiH4)ガスと
フォスフィン(PH3)ガスを用い、堆積温度が500
℃以上である。また、N型不純物であるリンの濃度は導
電性を得るために、1E20(1/cm3)以上が必要
である。これ以下のリン濃度の場合にはキャパシタ動作
時に電極が空乏化し、十分な容量が得られないという問
題が生じる。このとき、ドープドポリシリコン膜103
の表面にはシリコン酸化膜を含む自然酸化膜が形成され
る。
Subsequently, a reduced pressure C is formed on the silicon oxide film 102.
A doped polysilicon film 103 is deposited by using the VD method. The thickness of the doped polysilicon film 103 is 50 nm
The deposition conditions are as follows: silane (SiH 4 ) gas and phosphine (PH 3 ) gas are used as source gases, and the deposition temperature is 500.
℃ or above. Further, the concentration of phosphorus, which is an N-type impurity, needs to be 1E20 (1 / cm 3 ) or more in order to obtain conductivity. When the phosphorus concentration is lower than this, the electrode is depleted during the operation of the capacitor, and a problem arises in that a sufficient capacitance cannot be obtained. At this time, the doped polysilicon film 103
A natural oxide film including a silicon oxide film is formed on the surface of the.

【0028】続いて、800℃、30分の窒素雰囲気中
で熱処理を行い、ドープドポリシリコン膜103を完全
に結晶化させる。結晶化により膜は緻密化し、フッ酸の
侵食に対して耐性を持たせることができる。なおドープ
ドポリシリコン膜103の堆積温度が550℃以上の場
合には、すでに結晶化しているために、この熱処理は不
要である。
Subsequently, heat treatment is performed at 800 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere to completely crystallize the doped polysilicon film 103. Crystallization densifies the film and makes it resistant to hydrofluoric acid attack. When the deposition temperature of the doped polysilicon film 103 is 550 ° C. or higher, this heat treatment is unnecessary because it has already been crystallized.

【0029】次に、図1(b)に示すように、ドープド
ポリシリコン膜103を希釈フッ酸(HF:H2O=
1:300)に浸して表面の自然酸化膜を含むシリコン
酸化膜を完全にエッチング除去し、連続して過酸化水素
水に浸して表面に改めてシリコン酸化膜104を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 1B, the doped polysilicon film 103 is diluted with hydrofluoric acid (HF: H 2 O =).
1: 300) to completely etch away the silicon oxide film including the natural oxide film on the surface, and continuously immerse in the hydrogen peroxide solution to form the silicon oxide film 104 again on the surface.

【0030】過酸化水素水の濃度は1:40、液温は7
0℃である。シリコン酸化膜の膜厚は0.3nm以上か
つ1.4nm以下である。シリコン酸化膜104の膜厚
が0.3nm未満の場合には、シリコン酸化膜104上
に堆積するシリコン膜がドープドポリシリコン膜103
の結晶性に影響されて結晶化し、シリコンの表面拡散が
できなくなるので、粗面化表面を得ることができない。
一方、シリコン酸化膜104の膜厚が1.5nm以上の
場合には、膜厚が厚すぎてフッ酸洗浄によるリフトオフ
や電気的特性上の課題が発生する。
The concentration of hydrogen peroxide water is 1:40, and the liquid temperature is 7
It is 0 ° C. The thickness of the silicon oxide film is 0.3 nm or more and 1.4 nm or less. When the film thickness of the silicon oxide film 104 is less than 0.3 nm, the silicon film deposited on the silicon oxide film 104 is the doped polysilicon film 103.
The surface roughness of silicon cannot be obtained because it is crystallized under the influence of the crystallinity and the surface diffusion of silicon becomes impossible.
On the other hand, when the film thickness of the silicon oxide film 104 is 1.5 nm or more, the film thickness is too large and problems such as lift-off due to hydrofluoric acid cleaning and electrical characteristics occur.

【0031】本発明の特徴であるこの工程により、シリ
コン酸化膜104の膜厚は制御良く形成することができ
る。したがって大気曝露によってシリコン酸化膜104
を形成する場合に比べて再現性がよい。
By this step, which is a feature of the present invention, the film thickness of the silicon oxide film 104 can be formed with good control. Therefore, the silicon oxide film 104 is exposed to the atmosphere.
Reproducibility is better than that in the case of forming.

【0032】さらにウェット酸化は、ドライ酸素によっ
て形成するよりも薄膜のシリコン酸化膜104を形成し
やすい。またウェット酸化は室温に近い温度で形成する
ので、高温で処理しなければならないドライ酸化法に比
べて熱履歴による素子の劣化が少ないという利点もあ
る。
Furthermore, wet oxidation is more likely to form a thin silicon oxide film 104 than formation by dry oxygen. Further, since wet oxidation is formed at a temperature close to room temperature, there is also an advantage that element deterioration due to thermal history is less than in a dry oxidation method which requires high temperature treatment.

【0033】続いて、シリコン酸化膜104上に減圧C
VD法を用いてアモルファスシリコン膜105を堆積さ
せる。アモルファスシリコン膜105の膜厚は、30n
mで、堆積条件は、原料ガスにシラン(SiH4)ガス
を用い、堆積温度は510℃以下である。リンの濃度
は、リンが粗面化するときに阻害要因となるために、2
E20(1/cm3)以下である必要がある。
Subsequently, a reduced pressure C is formed on the silicon oxide film 104.
The amorphous silicon film 105 is deposited by using the VD method. The film thickness of the amorphous silicon film 105 is 30 n
m, the deposition condition is that silane (SiH 4 ) gas is used as the source gas, and the deposition temperature is 510 ° C. or lower. Since the concentration of phosphorus becomes an inhibitory factor when the surface of phosphorus is roughened,
It must be E20 (1 / cm 3 ) or less.

【0034】次に図1(c)に示すようにアモルファス
シリコン膜105を、1E−8(Toor)以下の超高
真空中でアニールを行うと同時にシラン(SiH4)ガス
を供給して表面に核を形成する。すると、そのシリコン
核が中心となってアモルファスシリコン膜105中のシ
リコンが表面拡散して凝集し、粗面化ポリシリコン膜1
06が形成される。
Next, as shown in FIG. 1C, the amorphous silicon film 105 is annealed in an ultrahigh vacuum of 1E-8 (Toor) or less, and at the same time, silane (SiH 4 ) gas is supplied to the surface. Form a nucleus. Then, the silicon nuclei play a central role and the silicon in the amorphous silicon film 105 is surface-diffused and aggregated, and the roughened polysilicon film 1
06 is formed.

【0035】このとき凝集に寄与するシリコン原子は、
アモルファスシリコン膜105中のシリコンに限定さ
れ、下層のドープドポリシリコン膜103やシリコン酸
化膜104のシリコンはそれぞれ結晶化あるいは酸化さ
れているが為に表面拡散しない。この結果、下部電極の
下層の強度は維持される。
At this time, the silicon atoms contributing to aggregation are
It is limited to the silicon in the amorphous silicon film 105, and the silicon in the lower doped polysilicon film 103 and the silicon oxide film 104 are not crystallized or oxidized, but do not diffuse on the surface. As a result, the strength of the lower layer of the lower electrode is maintained.

【0036】続いて粗面化ポリシリコン膜106を水素
ガスで1%に希釈した水酸化リンであるフォスフィン
(PH3)ガス雰囲気中で熱処理し、粗面化ポリシリコ
ン膜106表面中のシリコングレイン内部にドーパント
となるリンを熱拡散によりドーピングする。リンの濃度
は3E20(1/cm3)以上であればよい。熱処理の
温度は700(℃)、圧力は300(Torr)であ
る。
Subsequently, the surface-roughened polysilicon film 106 is heat-treated in a phosphine (PH 3 ) gas atmosphere, which is phosphorus hydroxide diluted to 1% with hydrogen gas, to form silicon grains on the surface of the surface-roughened polysilicon film 106. Phosphorus serving as a dopant is doped inside by thermal diffusion. The phosphorus concentration may be 3E20 (1 / cm 3 ) or more. The temperature of the heat treatment is 700 (° C.) and the pressure is 300 (Torr).

【0037】このときに使用する水素希釈ガスとフォス
フィンの分解で生じる水素のラジカルは、下層のシリコ
ン酸化膜104を還元してシリコンとなし、ドープドポ
リシリコン膜103と粗面化ポリシリコン膜106表面
とを物理的かつ電気的に結合させる。
Hydrogen diluting gas used at this time and hydrogen radicals generated by decomposition of phosphine reduce the lower silicon oxide film 104 to form silicon, and the doped polysilicon film 103 and the roughened polysilicon film 106. Physically and electrically bond with the surface.

【0038】この本発明の特徴であるこの工程により、
イオン注入による破壊除去に比べて粗面化ポリシリコン
膜106に与えるダメージが少なく強固な強度を維持で
きる。さらにシリコン酸化膜は均一に除去できるので、
電気的にも均一な特性を得やすい特長を有する。また再
現性と大量処理の観点からもフォスフィンアニールの方
がイオン注入に比べて低コストで量産性にも優れてい
る。
By this step which is the feature of the present invention,
Compared with destruction and removal by ion implantation, less damage is given to the roughened polysilicon film 106, and strong strength can be maintained. Furthermore, since the silicon oxide film can be removed uniformly,
It has the feature that it is easy to obtain uniform electrical characteristics. From the viewpoints of reproducibility and large-scale processing, phosphine annealing is lower in cost and superior in mass productivity than ion implantation.

【0039】次に図1(d)に示すように、フォトリソ
グラフィーとドライエッチング技術を用いて下部電極部
分をパターニングし、キャパシタ下部電極に加工する。
Next, as shown in FIG. 1D, the lower electrode portion is patterned by using photolithography and dry etching techniques to be processed into a capacitor lower electrode.

【0040】最後に、図1(e)に示すように、キャパ
シタ絶縁膜107としてシリコン窒化膜を減圧CVD法
にて、ジクロロシラン(SiH2Cl2)とアンモニア
(NH 3)を用いて堆積する。膜厚は5nm、堆積温度
は700℃である。
Finally, as shown in FIG.
A low pressure CVD method using a silicon nitride film as the insulating film 107.
At dichlorosilane (SiH2Cl2) And ammonia
(NH 3) Is used to deposit. Film thickness is 5 nm, deposition temperature
Is 700 ° C.

【0041】さらにシリコン窒化膜107を酸素雰囲気
中で熱処理を行いシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の積
層膜を形成する。アニール温度は800℃である。次に
上部電極として、SiH4ガスを用いた減圧CVD法で
ドープドポリシリコン膜108を、堆積温度540℃で
堆積する。膜厚は200nmである。
Further, the silicon nitride film 107 is heat-treated in an oxygen atmosphere to form a laminated film of a silicon nitride film and a silicon oxide film. The annealing temperature is 800 ° C. Next, as an upper electrode, a doped polysilicon film 108 is deposited at a deposition temperature of 540 ° C. by a low pressure CVD method using SiH 4 gas. The film thickness is 200 nm.

【0042】そして図1(e)に示すように、1000
℃、10秒の熱処理を行いリンを活性化し、従来技術を
用いてパターニングし、キャパシタ上部電極に加工す
る。なお本実施形態では下部電極のドライエッチング加
工例を示しているが、ドライエッチングしなくてもキャ
パシタ構造が形成されていることは言うまでもない。
Then, as shown in FIG.
Heat treatment is performed at 10 ° C. for 10 seconds to activate phosphorus, patterning is performed using a conventional technique, and a capacitor upper electrode is processed. Although the present embodiment shows an example of dry etching the lower electrode, it goes without saying that the capacitor structure is formed without dry etching.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば第一のド
ープドシリコン膜を過酸化水素水に浸すことでその表面
にシリコン酸化膜を形成している。したがって大気曝露
によってシリコン酸化膜を形成する場合に比べて再現性
がよい。さらにウェット酸化は、ドライ酸素によって形
成するよりも薄膜のシリコン酸化膜を形成しやすい。ま
たウェット酸化は室温に近い温度で形成するので、高温
で処理しなければならないドライ酸化法に比べて熱履歴
による素子の劣化が少ないという利点もある。
As described above, according to the present invention, the silicon oxide film is formed on the surface of the first doped silicon film by immersing it in the hydrogen peroxide solution. Therefore, the reproducibility is better than that in the case where the silicon oxide film is formed by exposure to the air. Furthermore, wet oxidation is easier to form a thin silicon oxide film than dry oxygen. Further, since wet oxidation is formed at a temperature close to room temperature, there is also an advantage that element deterioration due to thermal history is less than in a dry oxidation method which requires high temperature treatment.

【0044】また、形成されたシリコン酸化膜は水素を
含むフォスフィンガスによって還元除去するので、イオ
ン注入による破壊除去に比べて粗面化粒に与えるダメー
ジが少なく強固な強度を維持できる。また、シリコン酸
化膜は均一に除去できるので、電気的にも均一な特性を
得やすい特長を有する。
Further, since the formed silicon oxide film is reduced and removed by the phosphine gas containing hydrogen, compared to the destructive removal by ion implantation, the roughened grains are less damaged and a strong strength can be maintained. Further, since the silicon oxide film can be uniformly removed, it has a feature that it is easy to obtain electrically uniform characteristics.

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

【図1】本発明の半導体装置の実施の形態における工程
断面図
FIG. 1 is a process sectional view in an embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図2】従来の半導体装置の実施の形態における工程断
面図
2A to 2C are process cross-sectional views in an embodiment of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 シリコン基板 102 シリコン酸化膜 103 ドープドポリシリコン膜 104 シリコン酸化膜 105 アモルファスシリコン膜 106 粗面化ポリシリコン膜 107 キャパシタ絶縁膜 108 ドープドポリシリコン膜 201 シリコン基板 202 シリコン酸化膜 203 ドープドポリシリコン膜 204 自然酸化膜 205 アモルファスシリコン膜 206 粗面化ポリシリコン膜 207 下部電極 208 シリコン窒化膜 209 ドープドポリシリコン膜 101 Silicon substrate 102 Silicon oxide film 103 doped polysilicon film 104 Silicon oxide film 105 amorphous silicon film 106 roughened polysilicon film 107 Capacitor insulating film 108 doped polysilicon film 201 Silicon substrate 202 Silicon oxide film 203 doped polysilicon film 204 Natural oxide film 205 amorphous silicon film 206 roughened polysilicon film 207 Lower electrode 208 Silicon nitride film 209 Doped polysilicon film

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上にドープドポリシリコン膜
を堆積して下部電極を形成する工程と、前記ドープドポ
リシリコン膜の表面にシリコン酸化膜をウェット処理に
より形成する工程と、前記シリコン酸化膜上にアモルフ
ァスシリコン膜を堆積する工程と、前記アモルファスシ
リコン膜を表面に凹凸のある粗面化ポリシリコン膜に改
質する工程と、前記粗面化ポリシリコン膜と前記シリコ
ン酸化膜にN型不純物をドーピングし、同時にシリコン
酸化膜を還元除去する工程とを備えたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
1. A step of depositing a doped polysilicon film on a semiconductor substrate to form a lower electrode, a step of forming a silicon oxide film on the surface of the doped polysilicon film by a wet treatment, and a step of forming the silicon oxide film. A step of depositing an amorphous silicon film on the film, a step of modifying the amorphous silicon film into a roughened polysilicon film having irregularities on the surface, and an N-type conversion of the roughened polysilicon film and the silicon oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of doping impurities and simultaneously reducing and removing the silicon oxide film.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記シリコン酸化膜の酸化膜厚は0.3nm以上かつ
1.4nm以下であることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an oxide film thickness of the silicon oxide film is 0.3 nm or more and 1.4 nm or less.
【請求項3】 請求項1または2に記載の半導体装置の
製造方法において、 前記シリコン酸化膜をウェット処理により形成する工程
は、前記ドープドポリシリコン膜を過酸化水素に浸水さ
せることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the silicon oxide film by a wet process is performed by immersing the doped polysilicon film in hydrogen peroxide. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項4】 請求項1、2または3に記載の半導体装
置の製造方法において、 前記シリコン酸化膜をウェット処理により形成する工程
は、前記ドープドポリシリコン膜を希釈フッ酸に浸水
し、続いて過酸化水素に浸水させることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the silicon oxide film by a wet process is performed by immersing the doped polysilicon film in diluted hydrofluoric acid, A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises immersing water in hydrogen peroxide.
【請求項5】 請求項1または2記載の半導体装置の製
造方法において、 前記ドープドポリシリコン膜はN型不純物を1E20
(1/cm3)以上を導入したことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the doped polysilicon film contains 1E20 N-type impurities.
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein (1 / cm 3 ) or more is introduced.
【請求項6】 請求項5記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記N型不純物はリンであることを特徴とする半導体装
置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the N-type impurity is phosphorus.
【請求項7】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記粗面化ポリシリコン膜と前記シリコン酸化膜にN型
不純物をドーピングする工程は、水素化リンと水素の混
合雰囲気中で熱処理することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of doping the roughened polysilicon film and the silicon oxide film with an N-type impurity is performed in a mixed atmosphere of phosphorus hydride and hydrogen. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises heat treatment.
【請求項8】 請求項7に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記水素化リンと水素の混合雰囲気中で熱処理する工程
は、水素ガスを1%で希釈した水酸化リン雰囲気中で処
理することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the heat treatment in the mixed atmosphere of phosphorus hydride and hydrogen is performed in a phosphorus hydroxide atmosphere in which hydrogen gas is diluted with 1%. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項9】 請求項7に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記粗面化ポリシリコン膜と前記シリコン酸化膜にN型
不純物をドーピングする工程は、不純物濃度が3E20
(1/cm3)以上であることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the step of doping the roughened polysilicon film and the silicon oxide film with an N-type impurity has an impurity concentration of 3E20.
(1 / cm 3 ) or more, A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項10】 請求項8記載の半導体装置の製造方法
において、 前記N型不純物はリンであることを特徴とする半導体装
置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the N-type impurity is phosphorus.
JP2001205870A 2001-07-06 2001-07-06 Method of manufacturing semiconductor device Pending JP2003023103A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001205870A JP2003023103A (en) 2001-07-06 2001-07-06 Method of manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001205870A JP2003023103A (en) 2001-07-06 2001-07-06 Method of manufacturing semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003023103A true JP2003023103A (en) 2003-01-24

Family

ID=19042101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001205870A Pending JP2003023103A (en) 2001-07-06 2001-07-06 Method of manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003023103A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012242211A (en) * 2011-05-18 2012-12-10 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method for pressure detection element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012242211A (en) * 2011-05-18 2012-12-10 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method for pressure detection element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4111427B2 (en) Capacitor manufacturing method for semiconductor device
JPH09298284A (en) Semiconductor capacitor element formation
US6333227B1 (en) Methods of forming hemispherical grain silicon electrodes by crystallizing the necks thereof
JP2817645B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US6169037B1 (en) Semiconductor processing methods
JPH08139278A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH10335607A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH05175456A (en) Manufacture of semiconductor element
WO2007010921A1 (en) Method for oxide film formation, semiconductor device comprising the oxide film, and process for producing the semiconductor device
JP2003023103A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JPH07162002A (en) Manufacture of semiconductor film and manufacture of thin-film transistor
JP3161523B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2917894B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH07221034A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH03234051A (en) Manufacture of capacitive element
JPH01187847A (en) Forming method for capacitor
KR100474538B1 (en) Method for fabricating capacitor of semiconductor device
US20060019461A1 (en) Methods of forming capacitors
JP3078109B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH03240263A (en) Manufacture of capacitance element
JP3439381B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH11176959A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2005252051A (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR0123234B1 (en) Fabricating method of stacked charge storage electrode
JP3157194B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device