JP2006013042A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特にキャパシタ構造を有する半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a capacitor structure and a manufacturing method thereof.
大容量メモリとして広く用いられるDRAM(Dynamic Random Access Memory)のメモリセル構造のひとつにスタックトキャパシタ構造がある。DRAMをこのようなメモリセル構造とすることにより、メモリセル面積の縮小化に対しても十分なキャパシタ容量を確保することが可能になる。 One of the memory cell structures of DRAM (Dynamic Random Access Memory) widely used as a large capacity memory is a stacked capacitor structure. By adopting such a memory cell structure for the DRAM, it is possible to secure a sufficient capacitor capacity even when the memory cell area is reduced.
さらに近年では、キャパシタを構成する蓄積電極の形状を工夫することにより、その実効面積を増加させ、大容量化を図るといったことも行われるようになっている。例えば、蓄積電極表面を粗面化することにより、その表面積を増加させる方法等が提案されている。 Further, in recent years, by devising the shape of the storage electrode constituting the capacitor, the effective area has been increased to increase the capacity. For example, a method of increasing the surface area by roughening the surface of the storage electrode has been proposed.
蓄積電極表面を粗面化する方法としては、例えば、ウェーハ上にポリシリコンで蓄積電極を複数形成した後、その全面にアモルファスシリコンを形成し、これをエッチバックして各蓄積電極間を分離した後にアニール処理を行って各蓄積電極表面に凹凸状のHSG(Hemi-Spherical Grained)シリコン膜を形成するようにしたものが提案されている(例えば特許文献1参照)。 As a method for roughening the surface of the storage electrode, for example, after forming a plurality of storage electrodes with polysilicon on the wafer, amorphous silicon is formed on the entire surface, and this is etched back to separate each storage electrode. There has been proposed a method in which an annealing process is performed later to form a concavo-convex HSG (Hemi-Spherical Grained) silicon film on the surface of each storage electrode (see, for example, Patent Document 1).
この提案では、HSGシリコン膜による蓄積電極表面の粗面化とともに、全面に凹凸状のHSGシリコン膜を形成した後それをエッチバックして各蓄積電極間を分離した場合に発生する凹凸の消失を防ぎ、表面積減少によるキャパシタ容量の減少を抑えるようにしている。
近年、DRAMの蓄積電極は、単一不純物濃度のドープトアモルファスシリコンを用いて形成されることが多くなっている。しかし、上述のように大容量化を目的としてそのアモルファスシリコン表面にHSGシリコン膜を形成して蓄積電極表面を粗面化する場合、良好な凹凸状のHSGシリコン膜を形成するためには、HSGシリコン膜を形成しないときに比べてアモルファスシリコンの不純物濃度を低くする必要がある。 In recent years, storage electrodes of DRAMs are often formed using doped amorphous silicon having a single impurity concentration. However, when the surface of the storage electrode is roughened by forming an HSG silicon film on the amorphous silicon surface for the purpose of increasing the capacity as described above, in order to form a good concavo-convex HSG silicon film, HSG It is necessary to lower the impurity concentration of amorphous silicon compared to when the silicon film is not formed.
ところが、低不純物濃度のアモルファスシリコンを蓄積電極に用いると、良好なHSGシリコン膜が形成可能になる反面、蓄積電極底部における基板とのコンタクト抵抗が高くなってしまうという問題が生じる。 However, when amorphous silicon having a low impurity concentration is used for the storage electrode, a good HSG silicon film can be formed, but there is a problem that the contact resistance with the substrate at the bottom of the storage electrode is increased.
そのため、高不純物濃度のアモルファスシリコンを下層に、低不純物濃度のアモルファスシリコンを上層に積層して蓄積電極を形成し、その表面にHSGシリコン膜を形成するといった対策も考えられる。しかし、このような積層構造とした場合、高不純物濃度の下層部の側壁には良好なHSGシリコン膜を形成することができず、必要なキャパシタ容量を確保することが難しくなる。 For this reason, a countermeasure may be considered in which a storage electrode is formed by laminating amorphous silicon having a high impurity concentration in the lower layer and amorphous silicon having a low impurity concentration in the upper layer, and an HSG silicon film is formed on the surface thereof. However, in the case of such a laminated structure, a good HSG silicon film cannot be formed on the side wall of the lower layer portion with a high impurity concentration, and it becomes difficult to secure a necessary capacitor capacity.
また、従来のように、HSGシリコン膜の形成前に蓄積電極表面に形成したアモルファスシリコンをエッチバックして各蓄積電極を分離する場合や、あるいは形成後のHSGシリコン膜をエッチバックして各蓄積電極を分離する場合には、そのエッチバックの際に蓄積電極がエッチングされその厚みが予定以上に薄くなる、いわゆる膜減りが発生する可能性もある。蓄積電極にこのような膜減りが発生すれば、当然キャパシタ容量は低下してしまう。 Further, as in the prior art, when the amorphous silicon formed on the surface of the storage electrode is etched back before the HSG silicon film is formed to separate the storage electrodes, or after the formation, the HSG silicon film is etched back to store each storage electrode. When the electrodes are separated, there is a possibility that a so-called film reduction occurs in which the storage electrode is etched during the etch back and the thickness becomes thinner than expected. If such film reduction occurs in the storage electrode, the capacitor capacity naturally decreases.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、コンタクト抵抗が低くかつ良好に粗面化された蓄積電極を有する半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a storage electrode having a low contact resistance and a good roughened surface, and a method for manufacturing the same.
本発明では上記課題を解決するために、図1に例示する構成で実現可能な半導体装置が提供される。本発明の半導体装置は、蓄積電極を有する半導体装置において、複数のアモルファスシリコン層が積層された積層構造と、前記積層構造の側壁に形成されたアモルファスシリコン層と、前記積層構造の最上層のアモルファスシリコン層の表面および前記側壁に形成されたアモルファスシリコン層の表面に形成された凹凸状のシリコン膜と、を備えた蓄積電極を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a semiconductor device that can be realized with the configuration illustrated in FIG. The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a storage electrode, wherein a stacked structure in which a plurality of amorphous silicon layers are stacked, an amorphous silicon layer formed on a side wall of the stacked structure, and an amorphous layer in the uppermost layer of the stacked structure. And a storage electrode including an uneven silicon film formed on the surface of the silicon layer and the surface of the amorphous silicon layer formed on the side wall.
図1に例示する半導体装置は、2層の第1,第2のアモルファスシリコン層2,3が積層された積層構造における最上層の第2のアモルファスシリコン層3の表面と、その積層構造の側壁に形成された第3のアモルファスシリコン層4の表面に、凹凸状のHSGシリコン膜5が形成されて蓄積電極1が構成される。したがって、第1のアモルファスシリコン層2を高不純物濃度にし、第2,第3のアモルファスシリコン層3,4をHSGシリコン膜5が形成可能な低不純物濃度にすれば、低コンタクト抵抗でかつ良好に粗面化された蓄積電極が得られるようになる。
The semiconductor device illustrated in FIG. 1 includes a surface of the uppermost second
また、本発明では、蓄積電極を有する半導体装置の製造方法において、複数のアモルファスシリコン層を積層して積層構造を形成する工程と、前記積層構造の側壁にアモルファスシリコン層を形成する工程と、前記積層構造の最上層のアモルファスシリコン層の表面および前記積層構造の側壁に形成されたアモルファスシリコン層の表面に凹凸状のシリコン膜を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device having a storage electrode, a step of stacking a plurality of amorphous silicon layers to form a stacked structure, a step of forming an amorphous silicon layer on a sidewall of the stacked structure, Forming a concavo-convex silicon film on the surface of the uppermost amorphous silicon layer of the multilayer structure and on the surface of the amorphous silicon layer formed on the sidewall of the multilayer structure. Is provided.
このような半導体装置の製造方法によれば、複数のアモルファスシリコン層を積層した積層構造の側壁に更にアモルファスシリコン層を形成して、積層構造最上層のアモルファスシリコン層表面と積層構造側壁に形成されたアモルファスシリコン層表面に凹凸状のシリコン膜を形成する。そのため、表面に凹凸状のシリコン膜が形成される積層構造最上層および側壁のアモルファスシリコン層の不純物濃度を、積層構造最下層のアモルファスシリコン層の不純物濃度とは独立して設定することができる。したがって、積層構造最下層のアモルファスシリコン層を高不純物濃度にし、積層構造最上層および側壁のアモルファスシリコン層を低不純物濃度にすれば、低コンタクト抵抗でかつ良好に粗面化された蓄積電極が形成されるようになる。 According to such a method of manufacturing a semiconductor device, an amorphous silicon layer is further formed on the side wall of the laminated structure in which a plurality of amorphous silicon layers are laminated, and the amorphous silicon layer surface and the laminated structure side wall are formed on the top layer of the laminated structure. An uneven silicon film is formed on the surface of the amorphous silicon layer. For this reason, the impurity concentration of the uppermost layer of the multilayer structure and the amorphous silicon layer on the side wall where the uneven silicon film is formed on the surface can be set independently of the impurity concentration of the amorphous silicon layer of the lowermost layer of the multilayer structure. Therefore, if the amorphous silicon layer at the bottom of the stacked structure is made high in impurity concentration and the amorphous silicon layer on the top layer of the stacked structure and the amorphous silicon layer on the side walls are made low in impurity concentration, a storage electrode having a low contact resistance and a good rough surface can be formed. Will come to be.
本発明では、複数のアモルファスシリコン層を積層した積層構造の側壁にアモルファスシリコン層を形成し、その積層構造最上層および側壁のアモルファスシリコン層表面に凹凸状のシリコン膜を形成して、半導体装置の蓄積電極を構成する。これにより、低コンタクト抵抗でかつ良好に粗面化された蓄積電極を形成することが可能になり、キャパシタ容量の大きな半導体装置を実現することが可能になる。 In the present invention, an amorphous silicon layer is formed on a sidewall of a laminated structure in which a plurality of amorphous silicon layers are laminated, and an uneven silicon film is formed on the surface of the amorphous silicon layer on the uppermost layer of the laminated structure and the sidewall. A storage electrode is formed. As a result, it is possible to form a storage electrode having a low contact resistance and a well-roughened surface, and a semiconductor device having a large capacitor capacity can be realized.
以下、本発明の実施の形態を、スタックトキャパシタ構造のDRAMを例に、図面を参照して詳細に説明する。
図1はDRAMの蓄積電極の説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking a stacked capacitor structure DRAM as an example.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a storage electrode of a DRAM.
この図1に示す蓄積電極1は、不純物濃度の異なる第1のアモルファスシリコン層2および第2のアモルファスシリコン層3が積層された構造を有し、さらに、これらの側壁には第3のアモルファスシリコン層4が形成されている。そして、積層構造上層の第2のアモルファスシリコン層3および積層構造側壁の第3のアモルファスシリコン層4の表面にHSGシリコン膜5が形成され、表面凹凸状の粗面化された蓄積電極1が構成されている。
The storage electrode 1 shown in FIG. 1 has a structure in which a first
積層構造下層の第1のアモルファスシリコン層2は、その底面が、バルク層間膜6を貫通するコンタクトホール7を介して、基板8に形成されたMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ9のソース/ドレイン9aに接続されている。
The first
ここで、第1のアモルファスシリコン層2は、不純物をドープしたアモルファスシリコン層であり、基板8と電気的にコンタクトするような不純物濃度で形成されている。また、第2,第3のアモルファスシリコン層3,4は、不純物をドープしたアモルファスシリコン層または不純物をドープしていないアモルファスシリコン層であり、それぞれその表面に凹凸状のHSGシリコン膜5が形成可能な不純物濃度で形成されている。
Here, the first
したがって、積層構造の第1,第2のアモルファスシリコン層2,3は、基板8とのコンタクト抵抗およびHSGシリコン膜5の形成容易性を考慮して、それらの不純物濃度が、第2のアモルファスシリコン層3<第1のアモルファスシリコン層2、の関係を満たすように形成されている。
Therefore, the first and second
また、この蓄積電極1の積層構造側壁の第3のアモルファスシリコン層4は、HSGシリコン膜5が形成可能な不純物濃度であって、積層構造上層の第2のアモルファスシリコン層3と同じかまたはそれよりも高く、積層構造下層の第1のアモルファスシリコン層2よりは低い不純物濃度で形成されている。これは、HSGシリコン膜5の形成容易性に加え、後述のエッチバックの際における第2,第3のアモルファスシリコン層3,4のエッチングレートを考慮したものである。
The third amorphous silicon layer 4 on the side wall of the stacked structure of the storage electrode 1 has an impurity concentration capable of forming the
したがって、図1に示した第1,第2,第3のアモルファスシリコン層2,3,4で構成される電極部は、それらの不純物濃度が、第2のアモルファスシリコン層3≦第3のアモルファスシリコン層4<第1のアモルファスシリコン層2、の関係を満たすように形成されている。
Therefore, in the electrode portion composed of the first, second, and third
このように蓄積電極1は、最も高不純物濃度である第1のアモルファスシリコン層2を介して基板8にコンタクトされ、これよりも低不純物濃度である第2,第3のアモルファスシリコン層3,4の表面にHSGシリコン膜5が形成されている。蓄積電極1をこのような構成とすることにより、基板8とのコンタクト抵抗を低く抑えつつ、その表面全体に良好なHSGシリコン膜5を形成することができるようになる。これにより、蓄積電極1の大表面積化が図られ、大きなキャパシタ容量を確保することが可能になる。
Thus, the storage electrode 1 is contacted to the
なお、図1には第1,第2のアモルファスシリコン層2,3の2層を積層した構造を図示したが、積層構造の層数はこれに限定されるものではなく、3層以上積層したものであっても構わない。ただし、その場合には、その最下層のアモルファスシリコン層の不純物濃度とその最上層のアモルファスシリコン層の不純物濃度との間に、上記のような第1,第2のアモルファスシリコン層2,3が有する関係と同様の関係があることを要する。そして、それらの不純物濃度に応じて、上記関係に従い、適当な不純物濃度で第3のアモルファスシリコン層4を形成するようにする。
Although FIG. 1 shows a structure in which two layers of first and second
次に、上記構成を有する蓄積電極1の形成方法の一例を図2から図8を参照して具体的に説明する。
図2はバルク層間膜形成工程の説明図、図3はコンタクトホール形成工程の説明図、図4はアモルファスシリコン第1形成工程の説明図、図5はエッチング工程の説明図、図6はアモルファスシリコン第2形成工程の説明図、図7はエッチバック工程の説明図、図8はHSGシリコン膜形成工程の説明図である。
Next, an example of a method for forming the storage electrode 1 having the above configuration will be specifically described with reference to FIGS.
2 is an explanatory view of a bulk interlayer film forming process, FIG. 3 is an explanatory view of a contact hole forming process, FIG. 4 is an explanatory view of an amorphous silicon first forming process, FIG. 5 is an explanatory view of an etching process, and FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram of the etch back process, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the HSG silicon film forming process.
まず、図2に示すように、p型シリコン基板8aにLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法によりフィールド酸化膜を形成して素子分離8bを形成する。そして、このp型シリコン基板8a上に従来公知の方法でゲート電極9bを形成し、表面領域にソース/ドレイン9aを形成して、MOSトランジスタ9を形成する。
First, as shown in FIG. 2, a field oxide film is formed on a p-
続いて、ビットライン(図示せず。)を形成した後、p型シリコン基板8a上にバルク層間膜6を形成する。バルク層間膜6は、膜厚約50nmのTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)の上に膜厚約1400nmのBPSG(Boro Phospho Silicate Glass)を積層して形成される。その後、このバルク層間膜6をCMP(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化し、そのp型シリコン基板8a表面からの膜厚を約495nmにする。
Subsequently, after forming a bit line (not shown), a
次いで、図3に示すように、平坦化したバルク層間膜6に対し、後に形成する蓄積電極1とp型シリコン基板8aに形成したソース/ドレイン9aとをコンタクトするために用いるコンタクトホール7を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, a
コンタクトホール7は、まず、p型シリコン基板8aに形成したソース/ドレイン9aに対応する領域を開口したパターニングを行った後に、RIE(Reactive Ion Etching)を行って形成する。このエッチングには、平行平板RIEエッチャを用いる。エッチングガス条件はC4F8/CO2/Ar/O2=10sccm/100sccm/400sccm/6sccm(1sccm=1ml/min(0℃,101.3kPa)。以下同じ。)とする。また、圧力は40mTorr(1Torr=133.322Pa。以下同じ。)とし、アノード電極のRF印加電力密度は6.4W/cm2、カソード電極のRF印加電力密度は4.5W/cm2とする。
The
次いで、図4に示すように、全面に第1,第2のアモルファスシリコン層2,3を積層して形成し、その後、蓄積電極1を形成するためのレジストパターニングを行う。第1,第2のアモルファスシリコン層2,3の形成には、例えばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 4, first and second
ここで、第1のアモルファスシリコン層2は、成膜温度530℃で、PH3等を用いてリンイオン(P+)をその濃度が約1.4×1021cm-3となるように膜中に拡散させながら、コンタクトホール7部分のp型シリコン基板8a表面からの膜厚がおよそ650nmとなるように形成する。第1のアモルファスシリコン層2をこのような不純物濃度で形成することにより、ソース/ドレイン9aとのコンタクト抵抗を低く抑えることができるようになる。
Here, the first
この第1のアモルファスシリコン層2の形成に続き、第2のアモルファスシリコン層3を、成膜温度530℃で、P+をドープせずに、第1のアモルファスシリコン層2表面からの膜厚がおよそ100nmとなるように形成する。このように第2のアモルファスシリコン層3には不純物がドープされないため、表面に良好なHSGシリコン膜5を形成するのに最適である。
Following the formation of the first
第1,第2のアモルファスシリコン層2,3の形成後、電極部を構成する積層構造形成用のレジストパターン10を厚さ約0.73μm、幅約0.34μmで形成してパターニングを行う。
After the formation of the first and second
次いで、レジストパターン10をマスクにして、図5に示すように第1,第2のアモルファスシリコン層2,3のエッチングを行う。エッチングにはECR(Electron Cyclotron Resonance)プラズマエッチャを用い、エッチングガス条件はHBr/O2=80sccm/4sccmとする。また、圧力は1.5mTorrとし、マイクロ波電力1.2kW、カソード電極側RF印加電力密度0.14W/cm2としてエッチングを行う。このようなエッチング条件とすることにより、第1,第2のアモルファスシリコン層2,3がその下地のバルク層間膜6に対してエッチング選択性を有し、図5に示したような第1,第2のアモルファスシリコン層2,3の積層構造が形成されるようになる。
Next, using the resist
次いで、図6に示すように、第3のアモルファスシリコン層4を形成する。第3のアモルファスシリコン層4は、例えばプラズマCVD法を用い、図6に示したように、まず全面すなわちエッチング後の第1,第2のアモルファスシリコン層2,3の表面およびバルク層間膜6の表面に形成される。
Next, as shown in FIG. 6, a third amorphous silicon layer 4 is formed. The third amorphous silicon layer 4 is formed by using, for example, a plasma CVD method, as shown in FIG. 6, first of all, that is, the surface of the first and second
この第3のアモルファスシリコン層4は、成膜温度530℃で、PH3等を用いてP+をその濃度が約0.8×1020cm-3となるように膜中に拡散させながら、膜厚およそ50nmで形成する。このように、第3のアモルファスシリコン層4は、その表面にHSGシリコン膜5が形成可能な不純物濃度範囲であって、かつ、第1のアモルファスシリコン層2よりは不純物濃度が低く、第2のアモルファスシリコン層3よりは不純物濃度が高くなるように形成される。
The third amorphous silicon layer 4 has a film forming temperature of 530 ° C., and P + is diffused into the film using PH 3 or the like so that its concentration becomes about 0.8 × 10 20 cm −3 . The film is formed with a thickness of about 50 nm. As described above, the third amorphous silicon layer 4 has an impurity concentration range in which the
次いで、図7に示すように、全面に形成した第3のアモルファスシリコン層4をエッチバックする。エッチバックは、第3のアモルファスシリコン層4の膜厚およそ50nm分に加え、その50%分に当たる量をオーバーエッチングして行う。エッチングにはECRプラズマエッチャを用い、エッチングガス条件はCl2/O2=75sccm/14sccmとする。また、圧力は1.3mTorrとし、マイクロ波電力1.2kW、カソード電極側に65WのRF電力を印加してエッチングを行う。 Next, as shown in FIG. 7, the third amorphous silicon layer 4 formed on the entire surface is etched back. The etch back is performed by overetching the amount corresponding to 50% of the thickness of the third amorphous silicon layer 4 in addition to the thickness of about 50 nm. An ECR plasma etcher is used for etching, and the etching gas condition is Cl 2 / O 2 = 75 sccm / 14 sccm. Etching is performed with a pressure of 1.3 mTorr, a microwave power of 1.2 kW, and an RF power of 65 W applied to the cathode electrode side.
この第3のアモルファスシリコン層4のオーバーエッチングにより、第1,第2,第3のアモルファスシリコン層2,3,4で構成される電極部の隣接するもの同士が分離される。その際、各電極部の側壁には、第3のアモルファスシリコン層4がサイドウォールとして残るようになる。
By the over-etching of the third amorphous silicon layer 4, adjacent ones of the electrode parts constituted by the first, second and third
なお、通常このように第3のアモルファスシリコン層4のオーバーエッチングを行うと、電極部上面の第3のアモルファスシリコン層4の除去後に、その下層にある第2のアモルファスシリコン層3もエッチングされる。しかし、ここでは第2,第3のアモルファスシリコン層3,4の不純物濃度の間に差を設けており、エッチングレートは低不純物濃度の方が小さくなるという性質から、オーバーエッチング時には第2のアモルファスシリコン層3のエッチングレートが急激に低下し、その膜減りを最小限に抑えることが可能になっている。また、第2,第3のアモルファスシリコン層3,4の不純物濃度を同じにした場合でも、第2のアモルファスシリコン層3の方だけ著しくエッチングレートが速くなるということはなく、膜減りを抑えることが可能である。
Normally, when the third amorphous silicon layer 4 is over-etched in this way, after the third amorphous silicon layer 4 on the upper surface of the electrode portion is removed, the second
このように、エッチバックが終了した段階では、第1,第2のアモルファスシリコン層2,3の側壁が、エッチバックされた第3のアモルファスシリコン層4で覆われ、電極部表面にはHSGシリコン膜5が形成可能な表面が露出するようになる。
Thus, at the stage where the etch-back is completed, the sidewalls of the first and second
次いで、図8に示すように、第2,第3のアモルファスシリコン層3,4の表面に、凹凸状のHSGシリコン膜5を形成する。HSGシリコン膜5は、例えばLPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法を用いて形成することができる。
Next, as shown in FIG. 8, an uneven
例えば、まず前処理として、HF等を用いて第2,第3のアモルファスシリコン層3,4の表面にある自然酸化膜を除去し、純水洗浄して乾燥させる。次いで、それを所定のチャンバ内に配置し、He雰囲気中650℃でSiH4を供給して20分間のシーディングを行うことにより、第2,第3のアモルファスシリコン層3,4の表面にアモルファスシリコン/ポリシリコン混相層を形成する。そして、引き続きその温度で、SiH4をPH3に切り替えて60分間のドーピングを行い、その後その温度のままPH3の供給を停止して40分間のアニールを行う。これにより、混相中のポリシリコンを核としてマイグレーションを発生させ、凹凸状のHSGシリコン膜5を形成する。
For example, as a pretreatment, first, a natural oxide film on the surfaces of the second and third
以上の形成方法により、その表面がHSGシリコン膜5によって粗面化された蓄積電極1が形成される。
このように、各層の不純物濃度が、第2のアモルファスシリコン層3≦第3のアモルファスシリコン層4<第1のアモルファスシリコン層2、の関係を満たす蓄積電極1を形成することにより、第1のアモルファスシリコン層2は、接触面積を広くした低不純物濃度の第2,第3のアモルファスシリコン層3,4に接触しているので、蓄積電極1と基板8とのコンタクト抵抗を低く抑えることが可能になる。
By the above formation method, the storage electrode 1 whose surface is roughened by the
In this way, by forming the storage electrode 1 in which the impurity concentration of each layer satisfies the relationship of the second
また、この第1のアモルファスシリコン層2より低不純物濃度の第2,第3のアモルファスシリコン層3,4の表面にHSGシリコン膜5が形成されるため、蓄積電極1の表面全体に良好なHSGシリコン膜5を形成することが可能になる。これにより、蓄積電極1の表面積を増加させることが可能になる。
In addition, since the
さらに、第3のアモルファスシリコン層4は、その不純物濃度が第2のアモルファスシリコン層3の不純物濃度と同じかまたはそれよりも高くなるように形成される。そのため、第3のアモルファスシリコン層4のエッチバックによって第2のアモルファスシリコン層3がエッチングされて電極部が膜減りするのを抑制することが可能になる。
Furthermore, the third amorphous silicon layer 4 is formed so that its impurity concentration is the same as or higher than the impurity concentration of the second
したがって、蓄積電極1と基板8との間のコンタクト抵抗を低く維持しつつ、その表面全体を粗面化して表面積を増加させ、DRAMの大容量化を図ることができるようになる。
Therefore, while maintaining the contact resistance between the storage electrode 1 and the
なお、上記の形成条件は単なる例であって、蓄積電極1の形成に当たっては、DRAMのサイズやデザインルール、要求特性等に応じ、適宜その形成条件を変更することが可能である。 Note that the above formation conditions are merely examples, and when forming the storage electrode 1, the formation conditions can be changed as appropriate according to the size, design rules, required characteristics, and the like of the DRAM.
例えば、第1のアモルファスシリコン層2は、コンタクト要求特性に応じて変化するが、おおよそ1.4×1021cm-3以上の不純物濃度となるように形成する。また、第2のアモルファスシリコン層3は、0cm-3〜1.0×1020cm-3程度の不純物濃度となるように形成する。さらに、第3のアモルファスシリコン層4は、0cm-3〜1.0×1020cm-3程度の不純物濃度であって、第1,第2のアモルファスシリコン層2,3の不純物濃度の間に入るような不純物濃度で形成する。これにより、低コンタクト抵抗かつ良好に粗面化された蓄積電極1を得ることが可能になる。
For example, the first
さらに、例えば、第3のアモルファスシリコン層4は、第2のアモルファスシリコン層3の1.2倍以上程度の不純物濃度となるように形成する。それにより、エッチバックの際に両層の間に有効なエッチングレート差が生じるようになり、第2のアモルファスシリコン層3の過剰なエッチングを抑え、膜減りを抑制することが可能になる。
Further, for example, the third amorphous silicon layer 4 is formed so as to have an impurity concentration of about 1.2 times or more that of the second
1 蓄積電極
2 第1のアモルファスシリコン層
3 第2のアモルファスシリコン層
4 第3のアモルファスシリコン層
5 HSGシリコン膜
6 バルク層間膜
7 コンタクトホール
8 基板
8a p型シリコン基板
8b 素子分離
9 MOSトランジスタ
9a ソース/ドレイン
9b ゲート電極
10 レジストパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
複数のアモルファスシリコン層が積層された積層構造と、
前記積層構造の側壁に形成されたアモルファスシリコン層と、
前記積層構造の最上層のアモルファスシリコン層の表面および前記側壁に形成されたアモルファスシリコン層の表面に形成された凹凸状のシリコン膜と、
を備えた蓄積電極を有することを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device having a storage electrode,
A laminated structure in which a plurality of amorphous silicon layers are laminated;
An amorphous silicon layer formed on a side wall of the laminated structure;
An uneven silicon film formed on the surface of the uppermost amorphous silicon layer of the laminated structure and the surface of the amorphous silicon layer formed on the side wall;
A semiconductor device comprising a storage electrode comprising:
複数のアモルファスシリコン層を積層して積層構造を形成する工程と、
前記積層構造の側壁にアモルファスシリコン層を形成する工程と、
前記積層構造の最上層のアモルファスシリコン層の表面および前記積層構造の側壁に形成されたアモルファスシリコン層の表面に凹凸状のシリコン膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device having a storage electrode,
Laminating a plurality of amorphous silicon layers to form a laminated structure;
Forming an amorphous silicon layer on the side wall of the laminated structure;
Forming a concavo-convex silicon film on the surface of the uppermost amorphous silicon layer of the laminated structure and the surface of the amorphous silicon layer formed on the sidewall of the laminated structure;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
アモルファスシリコンを、前記積層構造を覆って、前記最上層のアモルファスシリコン層と同不純物濃度または前記最上層のアモルファスシリコン層よりも高不純物濃度で形成し、
形成された前記アモルファスシリコンをエッチバックすることにより、前記積層構造の側壁にアモルファスシリコン層を形成することを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。 In the step of forming an amorphous silicon layer on the side wall of the laminated structure,
Amorphous silicon is formed so as to cover the laminated structure and have the same impurity concentration as the uppermost amorphous silicon layer or a higher impurity concentration than the uppermost amorphous silicon layer,
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein an amorphous silicon layer is formed on a side wall of the laminated structure by etching back the formed amorphous silicon.
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JP2004186396A JP2006013042A (en) | 2004-06-24 | 2004-06-24 | Semiconductor device and its manufacturing method |
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