JP2004342789A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置および半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004342789A JP2004342789A JP2003136910A JP2003136910A JP2004342789A JP 2004342789 A JP2004342789 A JP 2004342789A JP 2003136910 A JP2003136910 A JP 2003136910A JP 2003136910 A JP2003136910 A JP 2003136910A JP 2004342789 A JP2004342789 A JP 2004342789A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- forming
- layer
- interlayer insulating
- storage node
- insulating layer
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
【課題】容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減する。
【解決手段】多結晶シリコン層の酸化を行うことにより、ストレージノード22上に表面酸化膜23を形成し、ストレージノード22の表面に発生した欠陥Kを表面酸化膜23上に浮き上がらせ、ウェットエッチングにより、ストレージノード22上に形成された表面酸化膜23を除去する。
【選択図】 図2
【解決手段】多結晶シリコン層の酸化を行うことにより、ストレージノード22上に表面酸化膜23を形成し、ストレージノード22の表面に発生した欠陥Kを表面酸化膜23上に浮き上がらせ、ウェットエッチングにより、ストレージノード22上に形成された表面酸化膜23を除去する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、スタック型メモリセルなどに用いられるキャパシタに適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体装置では、例えば、特許文献1に開示されているように、容量絶縁膜を複数回積層することにより、容量絶縁膜の欠陥を低減させる方法がある。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−223660号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、容量絶縁膜を複数回積層する方法では、容量絶縁膜の膜厚が増大し、容量が低下するという問題があった。
そこで、本発明の目的は、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、多結晶シリコン層を含む下部電極と、前記多結晶シリコン層の表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、前記下部電極上に形成された容量絶縁膜と、前記容量絶縁膜上に形成された上部電極とを備えることを特徴とする。
【0006】
これにより、欠陥が除去された下部電極上に容量絶縁膜を積層することができ、下部電極に発生した欠陥に起因して容量絶縁膜に欠陥が成長することを防止することができる。このため、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能となり、容量の低下を抑制しつつ、キャパシタの信頼性を向上させることが可能となる。
【0007】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体基板上に形成されたトランスファーゲートと、前記トランスファーゲートの両側に形成された不純物拡散層と、前記トランスファーゲート上に形成された第1層間絶縁層と、前記第1層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の一方に接続されたビット線と、前記ビット配線上に形成された第2層間絶縁層と、前記第2層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の他方に接続された多結晶シリコン層を含むストレージノードと、前記多結晶シリコン層の表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、前記ストレージノード上に形成された容量絶縁膜と、前記容量絶縁膜上に形成されたセルプレートとを備えることを特徴とする。
【0008】
これにより、欠陥が除去されたストレージノード上に容量絶縁膜を積層することができ、ストレージノードに発生した欠陥に起因して容量絶縁膜に欠陥が成長することを防止することができる。このため、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能となり、スタック型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0009】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体基板上に形成されたトランスファーゲートと、前記トランスファーゲートの両側に形成された不純物拡散層と、前記トランスファーゲート上に形成された第1層間絶縁層と、前記第1層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の一方に接続されたビット線と、前記ビット配線上に形成された第2層間絶縁層と、前記第2層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の他方に接続された多結晶シリコン層を含むストレージノードと、前記多結晶シリコン層上に形成されたポリグレインと、前記多結晶シリコン層および前記ポリグレインの表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、前記ストレージノード上に形成された容量絶縁膜と、前記容量絶縁膜上に形成されたセルプレートとを備えることを特徴とする。
【0010】
これにより、欠陥が除去されたストレージノードおよびポリグレイン上に容量絶縁膜を積層することができ、ストレージノードおよびポリグレインに発生した欠陥に起因して容量絶縁膜に欠陥が成長することを防止することができる。このため、ストレージノード上にポリグレインを設けた場合においても、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能となり、スタック型メモリセルの容量増大を図りつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0011】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体基板に形成されたトレンチと、前記トレンチ表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、前記トレンチ表面に沿って形成された容量絶縁膜と、前記トレンチ表面に沿って前記半導体基板内に形成された第1不純物拡散層と、前記容量絶縁膜を介して前記トレンチ内に埋め込まれた容量プレートと、前記半導体基板上に形成されたワード線と、前記ワード線の一方の側に形成され、前記第1不純物拡散層に接続された第2不純物拡散層と、前記ワード線の他方の側に形成された第3不純物拡散層と、前記ワード線上に形成された層間絶縁層と、前記層間絶縁層上に形成され、前記第3不純物拡散層に接続されたビット線とを備えることを特徴とする。
【0012】
これにより、欠陥が除去されたトレンチの表面上に容量絶縁膜を積層することができ、トレンチに発生した欠陥に起因して容量絶縁膜に欠陥が成長することを防止することができる。このため、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能となり、トレンチ型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、トレンチ型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0013】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、多結晶シリコン層を含む下部電極を絶縁層上に形成する工程と、前記多結晶シリコン層上に表面酸化膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン層上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、前記多結晶シリコン層上に形成された表面酸化膜が除去された下部電極上に容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上に上部電極を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【0014】
これにより、下部電極の表面酸化を行うことで、下部電極の表面に発生した欠陥を表面酸化膜上に浮き上がらせることができ、下部電極の表面に発生した欠陥を除去することができる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、欠陥が除去された下部電極上に容量絶縁膜を積層することができ、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能となる。
【0015】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板上にトランスファーゲートを形成する工程と、前記トランスファーゲートの両側にソース/ドレイン層をそれぞれ形成する工程と、前記トランスファーゲート上に第1層間絶縁層を形成する工程と、前記ドレイン層の表面を露出させる第1開口部を前記第1層間絶縁層に形成する工程と、前記第1開口部を介して前記ドレイン層に接続されたビット配線を前記第1層間絶縁層上に形成する工程と、前記ビット配線上に第2層間絶縁層を形成する工程と、前記ソース層の表面を露出させる第2開口部を前記第2層間絶縁層に形成する工程と、前記第2開口部を介して前記ソース層に接続された多結晶シリコン層を前記第2層間絶縁層上に形成する工程と、前記多結晶シリコン層をパターニングすることにより、前記第2層間絶縁層上にストレージノードを形成する工程と、前記ストレージノード上に表面酸化膜を形成する工程と、前記ストレージノード上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、前記表面酸化膜が除去されたストレージノード上に容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上にセルプレートを形成する工程とを備えることを特徴とする。
【0016】
これにより、ストレージノードの表面酸化を行うことで、ストレージノードの表面に発生した欠陥を表面酸化膜上に浮き上がらせることができ、ストレージノードの表面に発生した欠陥を除去することができる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、欠陥が除去されたストレージノード上に容量絶縁膜を積層することができ、スタック型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0017】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板上にトランスファーゲートを形成する工程と、前記トランスファーゲートの両側にソース/ドレイン層をそれぞれ形成する工程と、前記トランスファーゲート上に第1層間絶縁層を形成する工程と、前記ドレイン層の表面を露出させる第1開口部を前記第1層間絶縁層に形成する工程と、前記第1開口部を介して前記ドレイン層に接続されたビット配線を前記第1層間絶縁層上に形成する工程と、前記ビット配線上に第2層間絶縁層を形成する工程と、前記ソース層の表面を露出させる第2開口部を前記第2層間絶縁層に形成する工程と、前記第2開口部を介して前記ソース層に接続された多結晶シリコン層を前記第2層間絶縁層上に形成する工程と、前記多結晶シリコン層をパターニングすることにより、前記第2層間絶縁層上にストレージノードを形成する工程と、前記ストレージノードの熱処理を行うことにより、前記ストレージノード上にポリグレインを形成する工程と、前記ポリグレインおよび前記ストレージノード上に表面酸化膜を形成する工程と、前記ポリグレインおよび前記ストレージノード上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、前記ポリグレインが形成されたストレージノード上に容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上にセルプレートを形成する工程とを備えることを特徴とする。
【0018】
これにより、ポリグレインが設けられたストレージノードの表面酸化を行うことで、ストレージノードおよびポリグレインの表面に発生した欠陥を表面酸化膜上に浮き上がらせることができ、ストレージノードおよびポリグレインの表面に発生した欠陥を除去することができる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、欠陥が除去されたポリグレインおよびストレージノード上に容量絶縁膜を積層することができ、スタック型メモリセルの容量増大を図りつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0019】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板にトレンチを形成する工程と、前記トレンチが形成された半導体基板上に表面酸化膜を形成する工程と、前記半導体基板上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、前記半導体基板上にワード線を形成する工程と、前記トレンチ表面に第1不純物拡散層を形成する工程と、前記第1不純物拡散層に接続された第2不純物拡散層を前記ワード線の一方の側に形成するとともに、前記ワード線の他方の側に第3不純物拡散層を形成する工程と、前記トレンチ表面に沿って容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜を介して前記トレンチ内に容量プレートを形成する工程と、前記ワード線上に層間絶縁層を形成する工程と、前記第3不純物拡散層の表面を露出させる開口部を前記層間絶縁層に形成する工程と、前記開口部を介して前記第3不純物拡散層に接続されたビット線を前記層間絶縁層上に形成する工程とを備えることを特徴とする。
【0020】
これにより、トレンチの表面酸化を行うことで、トレンチの表面に発生した欠陥を表面酸化膜上に浮き上がらせることができ、トレンチの表面に発生した欠陥を除去することができる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、欠陥が除去されたトレンチの表面上に容量絶縁膜を積層することができ、トレンチ型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、トレンチ型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0021】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記多結晶シリコン層上に表面酸化膜を形成する工程は、空気中放置による自然酸化、過酸化水素水を用いた表面酸化または酸化炉を用いた表面酸化であることを特徴とする。これにより、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、多結晶シリコン層の表面に発生した欠陥を表面酸化膜上に浮き上がらせることができ、多結晶シリコン層の表面に発生した欠陥を除去することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図1〜図3は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【0023】
図1(a)において、半導体基板11には、Nウェル12が形成され、Nウェル12には、Pウェル13が形成されている。そして、LOCOS(LocalOxidation of Silicon)法などの方法により、半導体基板11に形成されたPウェル13に素子分離膜14を形成する。なお、素子分離膜14としては、例えば、熱酸化シリコン膜を用いることができる。
【0024】
次に、図1(b)に示すように、熱酸化などの方法により、Pウェル13上に熱酸化膜を形成した後、CVDなどの方法により、多結晶シリコン層およびタングステンシリサイド層を順次形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、これらタングステンシリサイド層、多結晶シリコン層および熱酸化膜をパターニングすることにより、ゲート酸化膜15a、多結晶シリコン配線15bおよびタングステンシリサイド配線15cから構成されるトランスファーゲート配線15を形成する。
【0025】
そして、トランスファーゲート配線15および素子分離膜14をマスクとして、Pウェル13内にイオン注入を行うことにより、トランスファーゲート配線15の両側に不純物拡散層16a〜16cを形成する。
次に、図1(c)に示すように、CVDなどの方法により、トランスファーゲート配線15が形成されたPウェル13上に層間絶縁膜17を積層する。なお、層間絶縁膜17としては、例えば、BP(ボロン・リン)TEOS酸化膜を用いることができる。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、層間絶縁膜17をパターニングすることにより、不純物拡散層16bの表面を露出させる開口部18を層間絶縁膜17に形成する。
【0026】
そして、CVDなどの方法により、開口部18内が埋め込まれるようにして多結晶シリコン層およびタングステンシリサイド層を層間絶縁膜17上に順次形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、これらタングステンシリサイド層および多結晶シリコン層をパターニングすることにより、不純物拡散層16bに接続された多結晶シリコン配線19aおよびタングステンシリサイド配線19bから構成されるポリビット配線19を層間絶縁膜17上に形成する。
【0027】
次に、図2(a)に示すように、CVDなどの方法により、ポリビット配線19が形成された層間絶縁膜17上に層間絶縁膜20を積層する。なお、層間絶縁膜20としては、例えば、BP(ボロン・リン)TEOS酸化膜を用いることができる。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、層間絶縁膜17、20をパターニングすることにより、不純物拡散層16a、16cの表面をそれぞれ露出させる開口部21を層間絶縁膜17、20に形成する。
【0028】
そして、CVDなどの方法により、開口部21内が埋め込まれるようにしてリンドープ多結晶シリコン層を層間絶縁膜20上に形成する。そして、層間絶縁膜20上に形成されたリンドープ多結晶シリコン層をエッチングすることにより、不純物拡散層16a、16cにそれぞれ接続されたストレージノード22を層間絶縁膜20上に形成する。ここで、ストレージノード22には、微小欠陥や点欠陥などの欠陥Kが発生している。なお、ストレージノード22の膜厚は、例えば、8000Å程度とすることができる。
【0029】
次に、図2(b)に示すように、多結晶シリコン層の酸化を行うことにより、ストレージノード22上に表面酸化膜23を形成する。ここで、ストレージノード22上に表面酸化膜23を形成することにより、ストレージノード22の表面に発生した欠陥Kを表面酸化膜23上に浮き上がらせることができる。なお、ストレージノード22上に表面酸化膜23を形成する方法としては、例えば、大気中放置による自然酸化、過酸化水素水を用いた表面酸化または酸化炉を用いた表面酸化などを用いることができる。
【0030】
次に、図3(a)に示すように、ウェットエッチングにより、ストレージノード22上に形成された表面酸化膜23を除去する。なお、ウェットエッチングを行う際のエッチング液としては、例えば、フッ酸などを用いることができる。
次に、図3(b)に示すように、CVDなどの方法により、表面酸化膜23が除去されたストレージノード22の表面全体を覆うように容量絶縁膜24を積層する。なお、容量絶縁膜24としては、例えば、シリコン窒化膜を用いることができる。また、シリコン窒化膜の表面を酸化するようにしてもよい。
【0031】
そして、CVDなどの方法を用いてノンドープ多結晶シリコン層を容量絶縁膜24上に積層することにより、容量絶縁膜24上にセルプレート25を形成し、セルプレート25とストレージノード22との間でコンデンサを構成する。
これにより、欠陥が除去されたストレージノード22上に容量絶縁膜24を積層することができ、ストレージノード22に発生した欠陥に起因して容量絶縁膜24に欠陥が成長することを防止することができる。このため、容量絶縁膜24の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜24の欠陥を低減することが可能となり、スタック型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0032】
図4は、本発明の一実施形態に係るストレージノード形成後の大気中放置時間とリペアコードとの関係を示す図である。なお、図4の実施形態では、ストレージノード22を形成した後、ストレージノード22を大気中に放置してから、ウェットエッチングにより表面酸化膜23を除去し、容量絶縁膜24を形成した。そして、ストレージノード22が大気中に放置された時間をパラメータとして、リペアコードをカウントした。なお、リペアコードは、FBC(フェールビットカウント)に関連する値を示す。
【0033】
図4において、ストレージノード22の大気中放置時間が増加するに従って、リペアコードが減少することがわかる。そして、ストレージノード22の大気中放置時間が50時間程度以上になると、リペアコードはほぼ一定値で安定することがわかる。
ここで、ストレージノード22の大気中放置時間が増加するに従って、リペアコードが減少するのは、ストレージノード22の大気中放置により、ストレージノード22上に表面酸化膜23が形成され、ストレージノード22の欠陥が減少するためであると考えられる。そして、ストレージノード22の大気中放置時間が50時間程度以上になると、リペアコードがほぼ一定値で安定するのは、ストレージノード22の欠陥層が表面酸化膜23でほぼ完全に酸化され、ストレージノード22の欠陥層がほぼ完全に除去されるためであると考えられる。
【0034】
このため、大気中放置によりストレージノード22上に表面酸化膜23を形成する場合、ストレージノード22を大気中に50時間程度以上放置してから、ウェットエッチングにより表面酸化膜23を除去し、容量絶縁膜24を形成することが好ましい。
図5および図6は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【0035】
図5(a)において、図1および図2(a)と同様の方法により、不純物拡散層36a、36cにそれぞれ接続されたストレージノード42を層間絶縁膜40上に形成する。なお、半導体基板に形成されたPウェル33には素子分離膜34が形成されるとともに、ゲート酸化膜35a、多結晶シリコン配線35bおよびタングステンシリサイド配線35cから構成されるトランスファーゲート配線35が形成されている。そして、トランスファーゲート配線35の両側には不純物拡散層36a〜36cが形成されるとともに、トランスファーゲート配線35上には層間絶縁膜37が形成されている。そして、開口部38を介して不純物拡散層36bに接続され、多結晶シリコン配線39aおよびタングステンシリサイド配線39bから構成されるポリビット配線39が層間絶縁膜37上に形成されている。そして、層間絶縁膜37上には層間絶縁膜40が積層され、開口部41を介して不純物拡散層36a、36cにそれぞれ接続されたストレージノード42が層間絶縁膜40上に形成されている。
【0036】
そして、ストレージノード42を形成した後、例えば、550℃以上の温度でストレージノード42の熱処理を行うことにより、ストレージノード42上にポリグレイン42´を形成し、ストレージノード42の表面積を増加させる。ここで、ストレージノード42およびポリグレイン42´には、微小欠陥や点欠陥などの欠陥Kが発生している。
【0037】
次に、図5(b)に示すように、多結晶シリコン層の酸化を行うことにより、ストレージノード42およびポリグレイン42´上に表面酸化膜43を形成する。ここで、ストレージノード42およびポリグレイン42´上に表面酸化膜43を形成することにより、ストレージノード42およびポリグレイン42´の表面に発生した欠陥Kを表面酸化膜43上に浮き上がらせることができる。なお、ストレージノード42およびポリグレイン42´上に表面酸化膜43を形成する方法としては、例えば、大気中放置による自然酸化、過酸化水素水を用いた表面酸化または酸化炉を用いた表面酸化などを用いることができる。
【0038】
次に、図6(a)に示すように、ウェットエッチングにより、ストレージノード42およびポリグレイン42´上に形成された表面酸化膜43を除去する。なお、ウェットエッチングを行う際のエッチング液としては、例えば、フッ酸などを用いることができる。
次に、図6(b)に示すように、CVDなどの方法により、表面酸化膜43が除去されたストレージノード42およびポリグレイン42´の表面全体を覆うように容量絶縁膜44を積層する。なお、容量絶縁膜44としては、例えば、シリコン窒化膜を用いることができる。また、シリコン窒化膜の表面を酸化するようにしてもよい。
【0039】
そして、CVDなどの方法を用いてノンドープ多結晶シリコン層を容量絶縁膜44上に積層することにより、容量絶縁膜44上にセルプレート45を形成し、セルプレート45とストレージノード42との間でコンデンサを構成する。
これにより、欠陥が除去されたストレージノード42およびポリグレイン42´上に容量絶縁膜44を積層することができ、ストレージノード42およびポリグレイン42´に発生した欠陥に起因して容量絶縁膜44に欠陥が成長することを防止することができる。このため、ストレージノード42上にポリグレイン42´を設けた場合においても、容量絶縁膜44の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜44の欠陥を低減することが可能となり、スタック型メモリセルの容量増大を図りつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0040】
図7および図8は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図7(a)において、LOCOS法などの方法により、半導体基板51に素子分離膜52を形成する。なお、素子分離膜52としては、例えば、熱酸化シリコン膜を用いることができる。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いることにより、半導体基板51にトレンチ53を形成する。ここで、トレンチ53には、微小欠陥や点欠陥などの欠陥Kが発生している。なお、素子分離構造としては、LOCOS構造の他、STI(Shallow Trench Isolation)構造などを用いるようにしてもよい。
【0041】
次に、図7(b)に示すように、半導体基板51の酸化を行うことにより、トレンチ53の表面上に表面酸化膜54を形成する。ここで、トレンチ53の表面上に表面酸化膜54を形成することにより、トレンチ53の表面に発生した欠陥Kを表面酸化膜53上に浮き上がらせることができる。なお、トレンチ53の表面上に表面酸化膜53を形成する方法としては、例えば、大気中放置による自然酸化、過酸化水素水を用いた表面酸化または酸化炉を用いた表面酸化などを用いることができる。
【0042】
次に、図8(a)に示すように、ウェットエッチングにより、トレンチ53の表面上に形成された表面酸化膜53を除去する。なお、ウェットエッチングを行う際のエッチング液としては、例えば、フッ酸などを用いることができる。
次に、図8(b)に示すように、ゲート酸化膜54を介してワード線55を半導体基板51上に形成し、トレンチ53の表面に不純物拡散層56を形成する。そして、不純物拡散層56に接続された不純物拡散層57aをワード線55の一方の側に形成するとともに、ワード線55の他方の側に不純物拡散層57bを形成する。そして、トレンチ53の表面に沿って容量絶縁膜58を形成し、容量絶縁膜58を介してトレンチ53内に容量プレート59を形成する。そして、ワード線55上に層間絶縁層60を形成し、不純物拡散層57bの表面を露出させる開口部61を層間絶縁層60に形成し、開口部61を介して不純物拡散層57bに接続されたビット線62を層間絶縁層60上に形成する。
【0043】
これにより、欠陥が除去されたトレンチ53の表面上に容量絶縁膜58を積層することができ、トレンチ53に発生した欠陥に起因して容量絶縁膜58に欠陥が成長することを防止することができる。このため、容量絶縁膜58の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜58の欠陥を低減することが可能となり、トレンチ型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、トレンチ型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0044】
なお、上述した実施形態では、キャパシタとして用いられる多結晶シリコン膜の欠陥を低減する方法について説明したが、本発明はキャパシタとして用いられる多結晶シリコン膜に限定されることなく、例えば、薄膜トランジスタ(thin film transistor)のゲート電極に用いられる多結晶シリコン膜の欠陥を低減する方法に適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図2】第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図3】第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図4】大気中放置時間とリペアコードとの関係を示す図。
【図5】第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図6】第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図7】第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図8】第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
11、51 半導体基板、12 Nウェル、13、33 Pウェル、14、34、52 素子分離膜、15、35 トランスファーゲート配線、15a、35a、54 ゲート酸化膜、15b、19a、35b、39a 多結晶シリコン配線、15c、19b、35c、39b タングステンシリサイド配線、16a〜16c、36a〜36c、56、57a、57b 不純物拡散層、17、20、37、40、60 層間絶縁膜、18、21、38、41、61 開口部、19、39 ポリビット配線、22、42 ストレージノード、23、43、54 酸化膜、24、44、58 容量絶縁膜、25、45 セルプレート、K 欠陥、42´ ポリグレイン、53 トレンチ、55 ワード線、59 容量プレート、62 ビット線
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、スタック型メモリセルなどに用いられるキャパシタに適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体装置では、例えば、特許文献1に開示されているように、容量絶縁膜を複数回積層することにより、容量絶縁膜の欠陥を低減させる方法がある。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−223660号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、容量絶縁膜を複数回積層する方法では、容量絶縁膜の膜厚が増大し、容量が低下するという問題があった。
そこで、本発明の目的は、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、多結晶シリコン層を含む下部電極と、前記多結晶シリコン層の表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、前記下部電極上に形成された容量絶縁膜と、前記容量絶縁膜上に形成された上部電極とを備えることを特徴とする。
【0006】
これにより、欠陥が除去された下部電極上に容量絶縁膜を積層することができ、下部電極に発生した欠陥に起因して容量絶縁膜に欠陥が成長することを防止することができる。このため、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能となり、容量の低下を抑制しつつ、キャパシタの信頼性を向上させることが可能となる。
【0007】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体基板上に形成されたトランスファーゲートと、前記トランスファーゲートの両側に形成された不純物拡散層と、前記トランスファーゲート上に形成された第1層間絶縁層と、前記第1層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の一方に接続されたビット線と、前記ビット配線上に形成された第2層間絶縁層と、前記第2層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の他方に接続された多結晶シリコン層を含むストレージノードと、前記多結晶シリコン層の表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、前記ストレージノード上に形成された容量絶縁膜と、前記容量絶縁膜上に形成されたセルプレートとを備えることを特徴とする。
【0008】
これにより、欠陥が除去されたストレージノード上に容量絶縁膜を積層することができ、ストレージノードに発生した欠陥に起因して容量絶縁膜に欠陥が成長することを防止することができる。このため、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能となり、スタック型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0009】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体基板上に形成されたトランスファーゲートと、前記トランスファーゲートの両側に形成された不純物拡散層と、前記トランスファーゲート上に形成された第1層間絶縁層と、前記第1層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の一方に接続されたビット線と、前記ビット配線上に形成された第2層間絶縁層と、前記第2層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の他方に接続された多結晶シリコン層を含むストレージノードと、前記多結晶シリコン層上に形成されたポリグレインと、前記多結晶シリコン層および前記ポリグレインの表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、前記ストレージノード上に形成された容量絶縁膜と、前記容量絶縁膜上に形成されたセルプレートとを備えることを特徴とする。
【0010】
これにより、欠陥が除去されたストレージノードおよびポリグレイン上に容量絶縁膜を積層することができ、ストレージノードおよびポリグレインに発生した欠陥に起因して容量絶縁膜に欠陥が成長することを防止することができる。このため、ストレージノード上にポリグレインを設けた場合においても、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能となり、スタック型メモリセルの容量増大を図りつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0011】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、半導体基板に形成されたトレンチと、前記トレンチ表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、前記トレンチ表面に沿って形成された容量絶縁膜と、前記トレンチ表面に沿って前記半導体基板内に形成された第1不純物拡散層と、前記容量絶縁膜を介して前記トレンチ内に埋め込まれた容量プレートと、前記半導体基板上に形成されたワード線と、前記ワード線の一方の側に形成され、前記第1不純物拡散層に接続された第2不純物拡散層と、前記ワード線の他方の側に形成された第3不純物拡散層と、前記ワード線上に形成された層間絶縁層と、前記層間絶縁層上に形成され、前記第3不純物拡散層に接続されたビット線とを備えることを特徴とする。
【0012】
これにより、欠陥が除去されたトレンチの表面上に容量絶縁膜を積層することができ、トレンチに発生した欠陥に起因して容量絶縁膜に欠陥が成長することを防止することができる。このため、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能となり、トレンチ型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、トレンチ型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0013】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、多結晶シリコン層を含む下部電極を絶縁層上に形成する工程と、前記多結晶シリコン層上に表面酸化膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン層上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、前記多結晶シリコン層上に形成された表面酸化膜が除去された下部電極上に容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上に上部電極を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【0014】
これにより、下部電極の表面酸化を行うことで、下部電極の表面に発生した欠陥を表面酸化膜上に浮き上がらせることができ、下部電極の表面に発生した欠陥を除去することができる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、欠陥が除去された下部電極上に容量絶縁膜を積層することができ、容量絶縁膜の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜の欠陥を低減することが可能となる。
【0015】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板上にトランスファーゲートを形成する工程と、前記トランスファーゲートの両側にソース/ドレイン層をそれぞれ形成する工程と、前記トランスファーゲート上に第1層間絶縁層を形成する工程と、前記ドレイン層の表面を露出させる第1開口部を前記第1層間絶縁層に形成する工程と、前記第1開口部を介して前記ドレイン層に接続されたビット配線を前記第1層間絶縁層上に形成する工程と、前記ビット配線上に第2層間絶縁層を形成する工程と、前記ソース層の表面を露出させる第2開口部を前記第2層間絶縁層に形成する工程と、前記第2開口部を介して前記ソース層に接続された多結晶シリコン層を前記第2層間絶縁層上に形成する工程と、前記多結晶シリコン層をパターニングすることにより、前記第2層間絶縁層上にストレージノードを形成する工程と、前記ストレージノード上に表面酸化膜を形成する工程と、前記ストレージノード上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、前記表面酸化膜が除去されたストレージノード上に容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上にセルプレートを形成する工程とを備えることを特徴とする。
【0016】
これにより、ストレージノードの表面酸化を行うことで、ストレージノードの表面に発生した欠陥を表面酸化膜上に浮き上がらせることができ、ストレージノードの表面に発生した欠陥を除去することができる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、欠陥が除去されたストレージノード上に容量絶縁膜を積層することができ、スタック型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0017】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板上にトランスファーゲートを形成する工程と、前記トランスファーゲートの両側にソース/ドレイン層をそれぞれ形成する工程と、前記トランスファーゲート上に第1層間絶縁層を形成する工程と、前記ドレイン層の表面を露出させる第1開口部を前記第1層間絶縁層に形成する工程と、前記第1開口部を介して前記ドレイン層に接続されたビット配線を前記第1層間絶縁層上に形成する工程と、前記ビット配線上に第2層間絶縁層を形成する工程と、前記ソース層の表面を露出させる第2開口部を前記第2層間絶縁層に形成する工程と、前記第2開口部を介して前記ソース層に接続された多結晶シリコン層を前記第2層間絶縁層上に形成する工程と、前記多結晶シリコン層をパターニングすることにより、前記第2層間絶縁層上にストレージノードを形成する工程と、前記ストレージノードの熱処理を行うことにより、前記ストレージノード上にポリグレインを形成する工程と、前記ポリグレインおよび前記ストレージノード上に表面酸化膜を形成する工程と、前記ポリグレインおよび前記ストレージノード上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、前記ポリグレインが形成されたストレージノード上に容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上にセルプレートを形成する工程とを備えることを特徴とする。
【0018】
これにより、ポリグレインが設けられたストレージノードの表面酸化を行うことで、ストレージノードおよびポリグレインの表面に発生した欠陥を表面酸化膜上に浮き上がらせることができ、ストレージノードおよびポリグレインの表面に発生した欠陥を除去することができる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、欠陥が除去されたポリグレインおよびストレージノード上に容量絶縁膜を積層することができ、スタック型メモリセルの容量増大を図りつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0019】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基板にトレンチを形成する工程と、前記トレンチが形成された半導体基板上に表面酸化膜を形成する工程と、前記半導体基板上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、前記半導体基板上にワード線を形成する工程と、前記トレンチ表面に第1不純物拡散層を形成する工程と、前記第1不純物拡散層に接続された第2不純物拡散層を前記ワード線の一方の側に形成するとともに、前記ワード線の他方の側に第3不純物拡散層を形成する工程と、前記トレンチ表面に沿って容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜を介して前記トレンチ内に容量プレートを形成する工程と、前記ワード線上に層間絶縁層を形成する工程と、前記第3不純物拡散層の表面を露出させる開口部を前記層間絶縁層に形成する工程と、前記開口部を介して前記第3不純物拡散層に接続されたビット線を前記層間絶縁層上に形成する工程とを備えることを特徴とする。
【0020】
これにより、トレンチの表面酸化を行うことで、トレンチの表面に発生した欠陥を表面酸化膜上に浮き上がらせることができ、トレンチの表面に発生した欠陥を除去することができる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、欠陥が除去されたトレンチの表面上に容量絶縁膜を積層することができ、トレンチ型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、トレンチ型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0021】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記多結晶シリコン層上に表面酸化膜を形成する工程は、空気中放置による自然酸化、過酸化水素水を用いた表面酸化または酸化炉を用いた表面酸化であることを特徴とする。これにより、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、多結晶シリコン層の表面に発生した欠陥を表面酸化膜上に浮き上がらせることができ、多結晶シリコン層の表面に発生した欠陥を除去することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図1〜図3は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【0023】
図1(a)において、半導体基板11には、Nウェル12が形成され、Nウェル12には、Pウェル13が形成されている。そして、LOCOS(LocalOxidation of Silicon)法などの方法により、半導体基板11に形成されたPウェル13に素子分離膜14を形成する。なお、素子分離膜14としては、例えば、熱酸化シリコン膜を用いることができる。
【0024】
次に、図1(b)に示すように、熱酸化などの方法により、Pウェル13上に熱酸化膜を形成した後、CVDなどの方法により、多結晶シリコン層およびタングステンシリサイド層を順次形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、これらタングステンシリサイド層、多結晶シリコン層および熱酸化膜をパターニングすることにより、ゲート酸化膜15a、多結晶シリコン配線15bおよびタングステンシリサイド配線15cから構成されるトランスファーゲート配線15を形成する。
【0025】
そして、トランスファーゲート配線15および素子分離膜14をマスクとして、Pウェル13内にイオン注入を行うことにより、トランスファーゲート配線15の両側に不純物拡散層16a〜16cを形成する。
次に、図1(c)に示すように、CVDなどの方法により、トランスファーゲート配線15が形成されたPウェル13上に層間絶縁膜17を積層する。なお、層間絶縁膜17としては、例えば、BP(ボロン・リン)TEOS酸化膜を用いることができる。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、層間絶縁膜17をパターニングすることにより、不純物拡散層16bの表面を露出させる開口部18を層間絶縁膜17に形成する。
【0026】
そして、CVDなどの方法により、開口部18内が埋め込まれるようにして多結晶シリコン層およびタングステンシリサイド層を層間絶縁膜17上に順次形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、これらタングステンシリサイド層および多結晶シリコン層をパターニングすることにより、不純物拡散層16bに接続された多結晶シリコン配線19aおよびタングステンシリサイド配線19bから構成されるポリビット配線19を層間絶縁膜17上に形成する。
【0027】
次に、図2(a)に示すように、CVDなどの方法により、ポリビット配線19が形成された層間絶縁膜17上に層間絶縁膜20を積層する。なお、層間絶縁膜20としては、例えば、BP(ボロン・リン)TEOS酸化膜を用いることができる。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、層間絶縁膜17、20をパターニングすることにより、不純物拡散層16a、16cの表面をそれぞれ露出させる開口部21を層間絶縁膜17、20に形成する。
【0028】
そして、CVDなどの方法により、開口部21内が埋め込まれるようにしてリンドープ多結晶シリコン層を層間絶縁膜20上に形成する。そして、層間絶縁膜20上に形成されたリンドープ多結晶シリコン層をエッチングすることにより、不純物拡散層16a、16cにそれぞれ接続されたストレージノード22を層間絶縁膜20上に形成する。ここで、ストレージノード22には、微小欠陥や点欠陥などの欠陥Kが発生している。なお、ストレージノード22の膜厚は、例えば、8000Å程度とすることができる。
【0029】
次に、図2(b)に示すように、多結晶シリコン層の酸化を行うことにより、ストレージノード22上に表面酸化膜23を形成する。ここで、ストレージノード22上に表面酸化膜23を形成することにより、ストレージノード22の表面に発生した欠陥Kを表面酸化膜23上に浮き上がらせることができる。なお、ストレージノード22上に表面酸化膜23を形成する方法としては、例えば、大気中放置による自然酸化、過酸化水素水を用いた表面酸化または酸化炉を用いた表面酸化などを用いることができる。
【0030】
次に、図3(a)に示すように、ウェットエッチングにより、ストレージノード22上に形成された表面酸化膜23を除去する。なお、ウェットエッチングを行う際のエッチング液としては、例えば、フッ酸などを用いることができる。
次に、図3(b)に示すように、CVDなどの方法により、表面酸化膜23が除去されたストレージノード22の表面全体を覆うように容量絶縁膜24を積層する。なお、容量絶縁膜24としては、例えば、シリコン窒化膜を用いることができる。また、シリコン窒化膜の表面を酸化するようにしてもよい。
【0031】
そして、CVDなどの方法を用いてノンドープ多結晶シリコン層を容量絶縁膜24上に積層することにより、容量絶縁膜24上にセルプレート25を形成し、セルプレート25とストレージノード22との間でコンデンサを構成する。
これにより、欠陥が除去されたストレージノード22上に容量絶縁膜24を積層することができ、ストレージノード22に発生した欠陥に起因して容量絶縁膜24に欠陥が成長することを防止することができる。このため、容量絶縁膜24の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜24の欠陥を低減することが可能となり、スタック型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0032】
図4は、本発明の一実施形態に係るストレージノード形成後の大気中放置時間とリペアコードとの関係を示す図である。なお、図4の実施形態では、ストレージノード22を形成した後、ストレージノード22を大気中に放置してから、ウェットエッチングにより表面酸化膜23を除去し、容量絶縁膜24を形成した。そして、ストレージノード22が大気中に放置された時間をパラメータとして、リペアコードをカウントした。なお、リペアコードは、FBC(フェールビットカウント)に関連する値を示す。
【0033】
図4において、ストレージノード22の大気中放置時間が増加するに従って、リペアコードが減少することがわかる。そして、ストレージノード22の大気中放置時間が50時間程度以上になると、リペアコードはほぼ一定値で安定することがわかる。
ここで、ストレージノード22の大気中放置時間が増加するに従って、リペアコードが減少するのは、ストレージノード22の大気中放置により、ストレージノード22上に表面酸化膜23が形成され、ストレージノード22の欠陥が減少するためであると考えられる。そして、ストレージノード22の大気中放置時間が50時間程度以上になると、リペアコードがほぼ一定値で安定するのは、ストレージノード22の欠陥層が表面酸化膜23でほぼ完全に酸化され、ストレージノード22の欠陥層がほぼ完全に除去されるためであると考えられる。
【0034】
このため、大気中放置によりストレージノード22上に表面酸化膜23を形成する場合、ストレージノード22を大気中に50時間程度以上放置してから、ウェットエッチングにより表面酸化膜23を除去し、容量絶縁膜24を形成することが好ましい。
図5および図6は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【0035】
図5(a)において、図1および図2(a)と同様の方法により、不純物拡散層36a、36cにそれぞれ接続されたストレージノード42を層間絶縁膜40上に形成する。なお、半導体基板に形成されたPウェル33には素子分離膜34が形成されるとともに、ゲート酸化膜35a、多結晶シリコン配線35bおよびタングステンシリサイド配線35cから構成されるトランスファーゲート配線35が形成されている。そして、トランスファーゲート配線35の両側には不純物拡散層36a〜36cが形成されるとともに、トランスファーゲート配線35上には層間絶縁膜37が形成されている。そして、開口部38を介して不純物拡散層36bに接続され、多結晶シリコン配線39aおよびタングステンシリサイド配線39bから構成されるポリビット配線39が層間絶縁膜37上に形成されている。そして、層間絶縁膜37上には層間絶縁膜40が積層され、開口部41を介して不純物拡散層36a、36cにそれぞれ接続されたストレージノード42が層間絶縁膜40上に形成されている。
【0036】
そして、ストレージノード42を形成した後、例えば、550℃以上の温度でストレージノード42の熱処理を行うことにより、ストレージノード42上にポリグレイン42´を形成し、ストレージノード42の表面積を増加させる。ここで、ストレージノード42およびポリグレイン42´には、微小欠陥や点欠陥などの欠陥Kが発生している。
【0037】
次に、図5(b)に示すように、多結晶シリコン層の酸化を行うことにより、ストレージノード42およびポリグレイン42´上に表面酸化膜43を形成する。ここで、ストレージノード42およびポリグレイン42´上に表面酸化膜43を形成することにより、ストレージノード42およびポリグレイン42´の表面に発生した欠陥Kを表面酸化膜43上に浮き上がらせることができる。なお、ストレージノード42およびポリグレイン42´上に表面酸化膜43を形成する方法としては、例えば、大気中放置による自然酸化、過酸化水素水を用いた表面酸化または酸化炉を用いた表面酸化などを用いることができる。
【0038】
次に、図6(a)に示すように、ウェットエッチングにより、ストレージノード42およびポリグレイン42´上に形成された表面酸化膜43を除去する。なお、ウェットエッチングを行う際のエッチング液としては、例えば、フッ酸などを用いることができる。
次に、図6(b)に示すように、CVDなどの方法により、表面酸化膜43が除去されたストレージノード42およびポリグレイン42´の表面全体を覆うように容量絶縁膜44を積層する。なお、容量絶縁膜44としては、例えば、シリコン窒化膜を用いることができる。また、シリコン窒化膜の表面を酸化するようにしてもよい。
【0039】
そして、CVDなどの方法を用いてノンドープ多結晶シリコン層を容量絶縁膜44上に積層することにより、容量絶縁膜44上にセルプレート45を形成し、セルプレート45とストレージノード42との間でコンデンサを構成する。
これにより、欠陥が除去されたストレージノード42およびポリグレイン42´上に容量絶縁膜44を積層することができ、ストレージノード42およびポリグレイン42´に発生した欠陥に起因して容量絶縁膜44に欠陥が成長することを防止することができる。このため、ストレージノード42上にポリグレイン42´を設けた場合においても、容量絶縁膜44の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜44の欠陥を低減することが可能となり、スタック型メモリセルの容量増大を図りつつ、スタック型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0040】
図7および図8は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図7(a)において、LOCOS法などの方法により、半導体基板51に素子分離膜52を形成する。なお、素子分離膜52としては、例えば、熱酸化シリコン膜を用いることができる。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いることにより、半導体基板51にトレンチ53を形成する。ここで、トレンチ53には、微小欠陥や点欠陥などの欠陥Kが発生している。なお、素子分離構造としては、LOCOS構造の他、STI(Shallow Trench Isolation)構造などを用いるようにしてもよい。
【0041】
次に、図7(b)に示すように、半導体基板51の酸化を行うことにより、トレンチ53の表面上に表面酸化膜54を形成する。ここで、トレンチ53の表面上に表面酸化膜54を形成することにより、トレンチ53の表面に発生した欠陥Kを表面酸化膜53上に浮き上がらせることができる。なお、トレンチ53の表面上に表面酸化膜53を形成する方法としては、例えば、大気中放置による自然酸化、過酸化水素水を用いた表面酸化または酸化炉を用いた表面酸化などを用いることができる。
【0042】
次に、図8(a)に示すように、ウェットエッチングにより、トレンチ53の表面上に形成された表面酸化膜53を除去する。なお、ウェットエッチングを行う際のエッチング液としては、例えば、フッ酸などを用いることができる。
次に、図8(b)に示すように、ゲート酸化膜54を介してワード線55を半導体基板51上に形成し、トレンチ53の表面に不純物拡散層56を形成する。そして、不純物拡散層56に接続された不純物拡散層57aをワード線55の一方の側に形成するとともに、ワード線55の他方の側に不純物拡散層57bを形成する。そして、トレンチ53の表面に沿って容量絶縁膜58を形成し、容量絶縁膜58を介してトレンチ53内に容量プレート59を形成する。そして、ワード線55上に層間絶縁層60を形成し、不純物拡散層57bの表面を露出させる開口部61を層間絶縁層60に形成し、開口部61を介して不純物拡散層57bに接続されたビット線62を層間絶縁層60上に形成する。
【0043】
これにより、欠陥が除去されたトレンチ53の表面上に容量絶縁膜58を積層することができ、トレンチ53に発生した欠陥に起因して容量絶縁膜58に欠陥が成長することを防止することができる。このため、容量絶縁膜58の膜厚を増加させることなく、容量絶縁膜58の欠陥を低減することが可能となり、トレンチ型メモリセルの容量低下を抑制しつつ、トレンチ型メモリセルのビット不良を低減することが可能となる。
【0044】
なお、上述した実施形態では、キャパシタとして用いられる多結晶シリコン膜の欠陥を低減する方法について説明したが、本発明はキャパシタとして用いられる多結晶シリコン膜に限定されることなく、例えば、薄膜トランジスタ(thin film transistor)のゲート電極に用いられる多結晶シリコン膜の欠陥を低減する方法に適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図2】第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図3】第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図4】大気中放置時間とリペアコードとの関係を示す図。
【図5】第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図6】第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図7】第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図8】第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
11、51 半導体基板、12 Nウェル、13、33 Pウェル、14、34、52 素子分離膜、15、35 トランスファーゲート配線、15a、35a、54 ゲート酸化膜、15b、19a、35b、39a 多結晶シリコン配線、15c、19b、35c、39b タングステンシリサイド配線、16a〜16c、36a〜36c、56、57a、57b 不純物拡散層、17、20、37、40、60 層間絶縁膜、18、21、38、41、61 開口部、19、39 ポリビット配線、22、42 ストレージノード、23、43、54 酸化膜、24、44、58 容量絶縁膜、25、45 セルプレート、K 欠陥、42´ ポリグレイン、53 トレンチ、55 ワード線、59 容量プレート、62 ビット線
Claims (9)
- 多結晶シリコン層を含む下部電極と、
前記多結晶シリコン層の表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、
前記下部電極上に形成された容量絶縁膜と、
前記容量絶縁膜上に形成された上部電極とを備えることを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板上に形成されたトランスファーゲートと、
前記トランスファーゲートの両側に形成された不純物拡散層と、
前記トランスファーゲート上に形成された第1層間絶縁層と、
前記第1層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の一方に接続されたビット線と、
前記ビット配線上に形成された第2層間絶縁層と、
前記第2層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の他方に接続された多結晶シリコン層を含むストレージノードと、
前記多結晶シリコン層の表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、
前記ストレージノード上に形成された容量絶縁膜と、
前記容量絶縁膜上に形成されたセルプレートとを備えることを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板上に形成されたトランスファーゲートと、
前記トランスファーゲートの両側に形成された不純物拡散層と、
前記トランスファーゲート上に形成された第1層間絶縁層と、
前記第1層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の一方に接続されたビット線と、
前記ビット配線上に形成された第2層間絶縁層と、
前記第2層間絶縁層上に形成され、前記不純物拡散層の他方に接続された多結晶シリコン層を含むストレージノードと、
前記多結晶シリコン層上に形成されたポリグレインと、
前記多結晶シリコン層および前記ポリグレインの表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、
前記ストレージノード上に形成された容量絶縁膜と、
前記容量絶縁膜上に形成されたセルプレートとを備えることを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板に形成されたトレンチと、
前記トレンチ表面の欠陥が除去された欠陥除去領域と、
前記トレンチ表面に沿って形成された容量絶縁膜と、
前記トレンチ表面に沿って前記半導体基板内に形成された第1不純物拡散層と、
前記容量絶縁膜を介して前記トレンチ内に埋め込まれた容量プレートと、
前記半導体基板上に形成されたワード線と、
前記ワード線の一方の側に形成され、前記第1不純物拡散層に接続された第2不純物拡散層と、
前記ワード線の他方の側に形成された第3不純物拡散層と、
前記ワード線上に形成された層間絶縁層と、
前記層間絶縁層上に形成され、前記第3不純物拡散層に接続されたビット線とを備えることを特徴とする半導体装置。 - 多結晶シリコン層を含む下部電極を絶縁層上に形成する工程と、
前記多結晶シリコン層上に表面酸化膜を形成する工程と、
前記多結晶シリコン層上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、
前記多結晶シリコン層上に形成された表面酸化膜が除去された下部電極上に容量絶縁膜を形成する工程と、
前記容量絶縁膜上に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。 - 半導体基板上にトランスファーゲートを形成する工程と、
前記トランスファーゲートの両側にソース/ドレイン層をそれぞれ形成する工程と、
前記トランスファーゲート上に第1層間絶縁層を形成する工程と、
前記ドレイン層の表面を露出させる第1開口部を前記第1層間絶縁層に形成する工程と、
前記第1開口部を介して前記ドレイン層に接続されたビット配線を前記第1層間絶縁層上に形成する工程と、
前記ビット配線上に第2層間絶縁層を形成する工程と、
前記ソース層の表面を露出させる第2開口部を前記第2層間絶縁層に形成する工程と、
前記第2開口部を介して前記ソース層に接続された多結晶シリコン層を前記第2層間絶縁層上に形成する工程と、
前記多結晶シリコン層をパターニングすることにより、前記第2層間絶縁層上にストレージノードを形成する工程と、
前記ストレージノード上に表面酸化膜を形成する工程と、
前記ストレージノード上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、
前記表面酸化膜が除去されたストレージノード上に容量絶縁膜を形成する工程と、
前記容量絶縁膜上にセルプレート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。 - 半導体基板上にトランスファーゲートを形成する工程と、
前記トランスファーゲートの両側にソース/ドレイン層をそれぞれ形成する工程と、
前記トランスファーゲート上に第1層間絶縁層を形成する工程と、
前記ドレイン層の表面を露出させる第1開口部を前記第1層間絶縁層に形成する工程と、
前記第1開口部を介して前記ドレイン層に接続されたビット配線を前記第1層間絶縁層上に形成する工程と、
前記ビット配線上に第2層間絶縁層を形成する工程と、
前記ソース層の表面を露出させる第2開口部を前記第2層間絶縁層に形成する工程と、
前記第2開口部を介して前記ソース層に接続された多結晶シリコン層を前記第2層間絶縁層上に形成する工程と、
前記多結晶シリコン層をパターニングすることにより、前記第2層間絶縁層上にストレージノードを形成する工程と、
前記ストレージノードの熱処理を行うことにより、前記ストレージノード上にポリグレインを形成する工程と、
前記ポリグレインおよび前記ストレージノード上に表面酸化膜を形成する工程と、
前記ポリグレインおよび前記ストレージノード上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、
前記ポリグレインが形成されたストレージノード上に容量絶縁膜を形成する工程と、
前記容量絶縁膜上にセルプレート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。 - 半導体基板にトレンチを形成する工程と、
前記トレンチが形成された半導体基板上に表面酸化膜を形成する工程と、
前記半導体基板上に形成された表面酸化膜をウェットエッチングにより除去する工程と、
前記半導体基板上にワード線を形成する工程と、
前記トレンチ表面に第1不純物拡散層を形成する工程と、
前記第1不純物拡散層に接続された第2不純物拡散層を前記ワード線の一方の側に形成するとともに、前記ワード線の他方の側に第3不純物拡散層を形成する工程と、
前記トレンチ表面に沿って容量絶縁膜を形成する工程と、
前記容量絶縁膜を介して前記トレンチ内に容量プレートを形成する工程と、
前記ワード線上に層間絶縁層を形成する工程と、
前記第3不純物拡散層の表面を露出させる開口部を前記層間絶縁層に形成する工程と、
前記開口部を介して前記第3不純物拡散層に接続されたビット線を前記層間絶縁層上に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。 - 前記多結晶シリコン層上に表面酸化膜を形成する工程は、空気中放置による自然酸化、過酸化水素水を用いた表面酸化または酸化炉を用いた表面酸化であることを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003136910A JP2004342789A (ja) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003136910A JP2004342789A (ja) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004342789A true JP2004342789A (ja) | 2004-12-02 |
Family
ID=33526696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003136910A Withdrawn JP2004342789A (ja) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004342789A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013254788A (ja) * | 2012-06-05 | 2013-12-19 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
WO2023010826A1 (zh) * | 2021-08-04 | 2023-02-09 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体结构及其形成方法 |
-
2003
- 2003-05-15 JP JP2003136910A patent/JP2004342789A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013254788A (ja) * | 2012-06-05 | 2013-12-19 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
WO2023010826A1 (zh) * | 2021-08-04 | 2023-02-09 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体结构及其形成方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH05110014A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2007134674A (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
JP2010140997A (ja) | 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 | |
JP2002246460A (ja) | 浅いトレンチアイソレーション構造を有する半導体装置及びその製造方法 | |
JPS607389B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2008262956A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
US20080251824A1 (en) | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof | |
JP5274878B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JPH1065122A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2004342789A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2010262989A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP4322150B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP5190198B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JPH09219459A (ja) | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 | |
JP3241789B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP3129750B2 (ja) | 半導体記憶装置及びその製造方法 | |
WO2005117120A1 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP2006222277A (ja) | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 | |
JP2006294676A (ja) | 半導体装置の製造方法半導体装置 | |
JP2006222447A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP2874816B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2005044885A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2010109049A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP5458547B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
TW591758B (en) | Method of improving the top plate electrode stress inducing voids for 1T SRAM process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060501 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080929 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090612 |