JP2652985B2 - Method for manufacturing semiconductor memory device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor memory device

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JP2652985B2 JP2293959A JP29395990A JP2652985B2 JP 2652985 B2 JP2652985 B2 JP 2652985B2 JP 2293959 A JP2293959 A JP 2293959A JP 29395990 A JP29395990 A JP 29395990A JP 2652985 B2 JP2652985 B2 JP 2652985B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体記憶装置の製造方法に関し、特にダイ
ナミック随時書込み読出しメモリ(以下、DRAMと称す
る)において多結晶シリコンからなるU字型の容量電極
を形成する方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly to a U-shaped capacitor electrode made of polycrystalline silicon in a dynamic random access memory (hereinafter referred to as DRAM). To a method of forming

〔従来の技術〕[Conventional technology]

DRAMの多結晶シリコン容量電極の形成に際しては、従
来多結晶シリコン膜を全面に成長させた上で、これをフ
ォトリソグラフィ技術によりパターニングすることで行
っている。
Conventionally, when forming a polycrystalline silicon capacitor electrode of a DRAM, a polycrystalline silicon film is grown over the entire surface and then patterned by photolithography.

近年、DRAMの大規模集積化に伴い、容量を確保するこ
とを目的として多結晶シリコン容量電極の表面積を稼ぐ
ための工夫が行われている。表面積を稼ぐ方法としては
電極構造を立体にする方法が検討されており、容量電極
の立体化の方法としては、基板にトレンチを形成し、そ
の側壁を電極としてし使用する方法(トレンチ容量)
と、電極用の多結晶シリコン膜を素子の上方向に積上げ
る方法(スタック容量)が用いられている。
In recent years, along with the large-scale integration of DRAM, a device for increasing the surface area of a polycrystalline silicon capacitor electrode has been devised for the purpose of securing a capacity. As a method of increasing the surface area, a method of forming a three-dimensional electrode structure is being studied. As a method of forming a three-dimensional capacitor electrode, a method of forming a trench in a substrate and using the side wall as an electrode (trench capacity)
And a method of stacking a polycrystalline silicon film for an electrode in the upward direction of the device (stack capacitance).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

基板に対する加工が不要となる点ではスタック容量が
有利であるが、スタック容量電極を形成するためには、
素子が形成されて表面の平坦性が低下された状態で多結
晶シリコン膜を成長させ、その上でこの多結晶シリコン
膜をパターニングする必要がある。このため、この多結
晶シリコン膜のパターニングでは、次のような問題が生
じている。
Stack capacitance is advantageous in that processing on the substrate is not required, but in order to form a stack capacitance electrode,
It is necessary to grow a polycrystalline silicon film in a state where the element is formed and the surface flatness is reduced, and then pattern the polycrystalline silicon film. Therefore, the patterning of the polycrystalline silicon film has the following problems.

第一にはリソグラフィ工程において、表面段差の増大
により、段差の上部と下部とでのフォーカスのずれを生
じ、微細寸法のパターニングが困難となっていることが
挙げられる。
First, in a lithography process, an increase in surface steps causes a shift in focus between an upper portion and a lower portion of the steps, making it difficult to pattern fine dimensions.

第二には、多結晶シリコン膜のエッチングの際に段差
の大きな部分でエッチング残りが生じ、電極がショート
するという問題が起こり、歩留りを低下させ、さらにこ
のショートを抑制するために行うオーバーエッチングま
たは等方性のエッチングにより、エッチング中に多結晶
シリコン膜にサイドエッチングが生じ、配線の導通を損
なうことにより前記と同様に歩留まりを低下させる問題
が挙げられる。
Second, during etching of the polycrystalline silicon film, an etching residue occurs in a portion with a large step, causing a problem that an electrode is short-circuited, lowering the yield, and further performing over-etching or etching performed to suppress this short-circuit. The isotropic etching causes a side etching of the polycrystalline silicon film during the etching, thereby impairing the continuity of the wiring, thereby lowering the yield as described above.

本発明の目的は、これらの問題を解消し、スタック容
量のうちでも表面凹凸の影響の少ないU字型の容量電極
を形成する方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve these problems and to provide a method of forming a U-shaped capacitor electrode which is less affected by surface irregularities among stack capacitors.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の半導体記憶装置の製造方法は、半導体記憶素
子を形成する半導体基板上に所要の厚さの第1層間酸化
膜を形成する工程と、この第1層間酸化膜の電極を形成
する箇所に半導体基板の表面を露呈させる溝を形成する
工程と、この溝を含む領域に第1の多結晶シリコン膜を
形成する工程と、この第1の多結晶シリコン膜の表面に
第2の層間酸化膜を形成する工程と、この第2の層間酸
化膜上に前記第1の多結晶シリコン膜に生じた凹部内に
埋設されるように第1の多結晶シリコン膜よりもエッチ
ングレートの大きな第2の多結晶シリコン膜を形成する
工程と、この第2の多結晶シリコン膜、第2の層間酸化
膜、および第1の多結晶シリコン膜をエッチングバック
して前記第1の層間酸化膜の溝内にのみこれら第2の多
結晶シリコン膜、第2の層間酸化膜、及び第1の多結晶
シリコン膜を残す工程と、溝内の第2の多結晶シリコン
膜と第2の層間酸化膜を選択的にエッチング除去する工
程と、前記第1の層間酸化膜を除去する工程とを含んで
いる。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, a step of forming a first interlayer oxide film having a required thickness on a semiconductor substrate on which a semiconductor memory element is formed and a step of forming an electrode of the first interlayer oxide film Forming a groove exposing the surface of the semiconductor substrate, forming a first polycrystalline silicon film in a region including the groove, and forming a second interlayer oxide film on the surface of the first polycrystalline silicon film Forming a second layer having a higher etching rate than that of the first polycrystalline silicon film so as to be buried in a recess formed in the first polycrystalline silicon film on the second interlayer oxide film. A step of forming a polycrystalline silicon film, and etching back the second polycrystalline silicon film, the second interlayer oxide film, and the first polycrystalline silicon film to form a groove in the groove of the first interlayer oxide film. Only these second polycrystalline silicon films, Leaving a second polycrystalline silicon film and a second polycrystalline silicon film in the groove, selectively etching and removing the second polycrystalline silicon film and the second polycrystalline silicon film in the trench; Removing the oxide film.

また、この場合、半導体記憶素子を形成する半導体基
板上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜に開口を設けて前記
半導体基板を露呈する工程と、この開口を含む領域に下
地多結晶シリコン膜を選択的に形成する工程とを含み、
その上で前記した工程を実施する工程としてもよい。
In this case, an insulating film is formed on a semiconductor substrate on which a semiconductor memory element is to be formed, an opening is provided in the insulating film to expose the semiconductor substrate, and a base polycrystalline silicon film is formed in a region including the opening. Selectively forming, and
Then, the above steps may be performed.

〔作用〕[Action]

本発明方法によれば、形成される容量電極は、半導体
基板の上方に向かってU字型に伸びる構成となり、占有
する平面面積に比較して大きな電極面積を得て容量の増
大を図ることが可能となる。
According to the method of the present invention, the formed capacitor electrode is configured to extend in a U-shape toward the upper side of the semiconductor substrate, and it is possible to obtain a large electrode area as compared with the occupied plane area to increase the capacity. It becomes possible.

また、本発明方法では、半導体基板上に設けた厚い第
1の層間酸化膜の溝内に多結晶シリコン膜を埋め込み、
かつこれをエッチングバックする方法であるため、半導
体基板の表面に凹凸が生じている場合でも、その膜形
成、パターニング、エッチング等の工程においてその凹
凸の影響を受けることは殆どない。
In the method of the present invention, a polycrystalline silicon film is buried in a groove of the thick first interlayer oxide film provided on the semiconductor substrate,
In addition, since this is an etching back method, even if the surface of the semiconductor substrate has irregularities, it is hardly affected by the irregularities in processes such as film formation, patterning and etching.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)ないし(i)は本発明の第1実施例を工
程順に説明するための断面図である。
FIGS. 1A to 1I are sectional views for explaining a first embodiment of the present invention in the order of steps.

先ず、第1図(a)のように、シリコン基板1上に選
択酸化法(LOCOS)により素子分離酸化膜2を形成した
後、厚さ2500Åの燐添加したゲート多結晶シリコン膜3
を成長させ、さらにCVD(化学的気相成長)法により酸
化膜4の成膜を行い、これらの膜をRIE(反応性イオン
エッチング)法によりパターニングし、多結晶シリコン
膜でゲートを形成する。
First, as shown in FIG. 1 (a), after an element isolation oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1 by a selective oxidation method (LOCOS), a gate polycrystalline silicon film 3 doped with phosphorus and having a thickness of 2500.degree.
Is grown, and an oxide film 4 is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and these films are patterned by a RIE (Reactive Ion Etching) method to form a gate with a polycrystalline silicon film.

次に、第1図(b)のように、CVD法により厚さ2000
Åの酸化膜5を成膜し、RIEによりこのエッチングバッ
クを行うことで、ゲートの側面にサイドウォールとして
残す。以後、前記酸化膜4と5を酸化膜5で代表して図
示する。
Next, as shown in FIG.
The oxide film 5 of 成膜 is formed, and this etching back is performed by RIE to leave it as a sidewall on the side surface of the gate. Hereinafter, the oxide films 4 and 5 are shown as a representative example of the oxide film 5.

次いで、第1図(c)のように、形成しようとするU
字型容量電極の高さに相当する膜厚12000Åのボロンお
よび燐を添加した第1の層間酸化膜6を全面に成膜し、
熱処理によりリフローする。その後、第1図(d)のよ
うに、リソグラフィ工程およびRIE工程により、電極を
形成する部分の第1層間酸化膜6を選択的にエッチング
除去し、シリコン基板1の表面を露呈させる溝7を形成
する。
Next, as shown in FIG.
A first interlayer oxide film 6 having a film thickness of 12000 ° corresponding to the height of the V-shaped capacitance electrode and doped with boron and phosphorus is formed on the entire surface;
Reflow by heat treatment. Thereafter, as shown in FIG. 1 (d), a portion of the first interlayer oxide film 6 where an electrode is to be formed is selectively etched and removed by a lithography process and an RIE process to form a groove 7 for exposing the surface of the silicon substrate 1. Form.

次に、第1図(e)のように、前記溝7を含む全面に
厚さ2000Åの不純物を添加しない第1の多結晶シリコン
膜8を成長し、さらにこの多結晶シリコン膜8を900℃
の酸化雰囲気中で酸化してその表面に厚さ200Å程度の
不純物拡散防止用の第2の層間酸化膜9を成長する。
Next, as shown in FIG. 1 (e), a first polycrystalline silicon film 8 having a thickness of 2000 .ANG.
Is oxidized in an oxidizing atmosphere to grow a second interlayer oxide film 9 having a thickness of about 200.degree.

次いで、第1図(f)のように、前記溝7内において
第1の多結晶シリコン膜8に形成された凹部内を含む全
面に燐添加した第2の多結晶シリコン膜10を厚さ5000Å
程度成長する。これにより、第1の層間酸化膜6に形成
された溝7は、これらの多結晶シリコン膜により完全に
埋込められる。
Then, as shown in FIG. 1 (f), a second polycrystalline silicon film 10 doped with phosphorus over the entire surface including the concave portion formed in the first polycrystalline silicon film 8 in the trench 7 is formed to a thickness of 5000 .ANG.
Grow to a degree. Thereby, trench 7 formed in first interlayer oxide film 6 is completely buried with these polycrystalline silicon films.

次に、第1図(g)のように、塩素ガスもしくは塩素
を構成元素とする混合ガスを用いたRIE法により燐添加
をした第2の多結晶シリコン膜10をエッチングする。こ
こでは、反応ガスとして塩素(Cl2)を用い、高周波電
力13.56MH2により励起されるRIEを利用した。エッチン
グ条件としては、Cl2の流量を20cc/分とし、圧力を400T
orrに設定した。ここに、200Wの高周波電力を入力し、
5分間のエッチングを行った。この時に得られるエッチ
ング速度は、燐添加多結晶シリコン膜では1500Å/分が
得られる。
Next, as shown in FIG. 1 (g), the second polycrystalline silicon film 10 doped with phosphorus is etched by RIE using chlorine gas or a mixed gas containing chlorine as a constituent element. Here, RIE excited by high-frequency power 13.56 MH 2 was used, using chlorine (Cl 2 ) as a reaction gas. As etching conditions, the flow rate of Cl 2 was 20 cc / min, and the pressure was 400 T.
set to orr. Here, input 200W high frequency power,
Etching was performed for 5 minutes. The etching rate obtained at this time is 1500 ° / min for the phosphorus-doped polycrystalline silicon film.

このエッチング工程に続き、第2の層間酸化膜9のエ
ッチングを行い、さらに第1の多結晶シリコン膜8のエ
ッチングを行う。第2の層間酸化膜9のエッチングは、
稀フッ酸(HF)を用いたウェットエッチングにより行
う。第1の多結晶シリコン膜8のエッチングには、反応
ガスとして六フッ化硫黄(SF6)を用い、高周波電力13.
56MHzにより励起されるRIEを利用した。エッチング条件
としては、SF6の流量を50cc/分とし、圧力を200mTorrに
設定した。ここに、300Wの高周波電力を入力し、1分間
のエッチングを行った。この時に得られるエッチング速
度は、3500Å/分が得られた。これにより、第1の層間
酸化膜6の溝7内に第1の多結晶シリコン膜8がU字状
に残され、この第1の多結晶シリコン膜8の凹部内に第
2の層間酸化膜9と第2の多結晶シリコン膜10の一部が
残される。
Subsequent to this etching step, the second interlayer oxide film 9 is etched, and further the first polycrystalline silicon film 8 is etched. The etching of the second interlayer oxide film 9
This is performed by wet etching using diluted hydrofluoric acid (HF). For the etching of the first polycrystalline silicon film 8, sulfur hexafluoride (SF 6 ) is used as a reaction gas, and high frequency power 13.
Using RIE excited by 56MH z. As the etching conditions, the flow rate of SF 6 to 50 cc / min, the pressure was set to 200 mTorr. Here, 300 W of high frequency power was input, and etching was performed for 1 minute. The etching rate obtained at this time was 3500 ° / min. As a result, the first polysilicon film 8 is left in a U-shape in the groove 7 of the first interlayer oxide film 6, and the second interlayer oxide film is formed in the concave portion of the first polysilicon film 8. 9 and a part of the second polycrystalline silicon film 10 are left.

次に、第1図(h)のように、塩素ガスもしくは塩素
を構成元素とする混合ガスを用いたRIE法、ここでは、
反応ガスとして塩素(Cl2)を用い、高周波電力13.56MH
zにより励起されるRIEを利用して第2の多結晶シリコン
膜10のエッチングバックを行う。エッチング条件として
は、Cl2の流量を20cc/分とし、圧力を400mTorrに設定し
た。ここに、200Wの高周波電力を入力し、5分間のエッ
チングを行った。この時に得られるエッチング速度は、
ノンドープ多結晶シリコン膜では300Å/分、燐添加多
結晶シリコン膜では1500Å/分が得られ、選択比として
は5が得られる。このエッチングバック工程により、第
1の多結晶シリコン膜8内に存在する第2の多結晶シリ
コン膜10が選択的に除去される。
Next, as shown in FIG. 1 (h), an RIE method using chlorine gas or a mixed gas containing chlorine as a constituent element,
Using chlorine (Cl 2 ) as reaction gas, high frequency power 13.56MHZ
Etching back of the second polycrystalline silicon film 10 is performed using RIE excited by z . As etching conditions, the flow rate of Cl 2 was set to 20 cc / min, and the pressure was set to 400 mTorr. Here, high-frequency power of 200 W was input and etching was performed for 5 minutes. The etching rate obtained at this time is
A non-doped polycrystalline silicon film gives 300 ° / min, a phosphorus-doped polycrystalline silicon film gives 1500 ° / min, and a selectivity of 5 is obtained. By this etching back step, the second polycrystalline silicon film 10 existing in the first polycrystalline silicon film 8 is selectively removed.

次いで、第1図(i)のように、稀フッ酸を用いたウ
ェットエッチングにより、第1の層間酸化膜6の成膜膜
厚12000Åに対し8000Å程度エッチングを行い、第1の
多結晶シリコン膜8を露出させる。このエッチングバッ
ク工程により、第1の多結晶シリコン膜8で構成される
U字形多結晶シリコン電極8Aが得られ、この電極に燐の
気相拡散を行うことにより、容量電極が形成される。
Next, as shown in FIG. 1 (i), the first interlayer oxide film 6 is etched by about 8000 ° by wet etching using diluted hydrofluoric acid to form a first polycrystalline silicon film. 8 is exposed. By this etching back step, a U-shaped polycrystalline silicon electrode 8A composed of the first polycrystalline silicon film 8 is obtained, and a capacitor electrode is formed by vapor diffusion of phosphorus to this electrode.

以後、誘電体膜を成長させ、対向電極を形成すること
で容量が形成されるが、その説明は省略する。
Thereafter, a capacitor is formed by growing a dielectric film and forming a counter electrode, but the description is omitted.

このように形成される容量電極8Aは、シリコン基板1
の上方に向かってU字型に伸びる構成であるため、占有
する平面面積に比較して大きな電極面積を得ることがで
き、容量の増大を図ることができる。そして、この容量
電極の形成に際しては、シリコン基板1上に設けた厚い
第1の層間酸化膜6に溝7を形成し、この溝7内に多結
晶シリコン膜8,10を埋め込む方法で形成しているため、
シリコン基板1の表面に凹凸が生じている場合でも、こ
の凹凸の影響を受けることは殆どなく、微細なパターニ
ングを可能とし、かつエッチング残りやオーバエッチン
グによる不具合が生じることはない。
The capacitor electrode 8A formed in this manner is connected to the silicon substrate 1
, A large electrode area can be obtained compared to the occupied plane area, and the capacitance can be increased. In forming this capacitor electrode, a groove 7 is formed in the thick first interlayer oxide film 6 provided on the silicon substrate 1 and polycrystalline silicon films 8 and 10 are formed in the groove 7. Because
Even when the surface of the silicon substrate 1 has irregularities, it is hardly affected by the irregularities, enables fine patterning, and does not cause problems such as residual etching and over-etching.

第2図(a)ないし(g)は本発明第2実施例を工程
順に説明するための断面図である。なお、第1実施例と
同一部分には同一符号を付してある。
2 (a) to 2 (g) are sectional views for explaining a second embodiment of the present invention in the order of steps. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

先ず、第2図(a)のように、シリコン基板1上に選
択酸化法により素子分離酸化膜2を形成した後、厚さ25
00Åの燐添加多結晶シリコン膜3および酸化膜4の成膜
を行い、かつこれらの膜をRIEによりパターニングを行
ないゲートを形成する。そして、この上にCVD法により
厚さ2000Åの酸化膜5′を成膜する。
First, as shown in FIG. 2A, an element isolation oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1 by a selective oxidation method,
A phosphorus-added polycrystalline silicon film 3 and an oxide film 4 are formed with a thickness of 00 °, and these films are patterned by RIE to form a gate. Then, an oxide film 5 'having a thickness of 2000 ° is formed thereon by the CVD method.

次いで、第2図(b)のように、電極を接続する部分
に窓12を開口したレジストマスク11を形成し、これを利
用してRIE法により酸化膜5′のエッチングを行う。こ
れにより前記酸化膜5′は電極接続部分でシリコン基板
1の表面が露呈される。
Next, as shown in FIG. 2 (b), a resist mask 11 having an opening 12 at a portion where the electrode is connected is formed, and the oxide film 5 'is etched by RIE using this. As a result, the surface of the silicon substrate 1 is exposed at the electrode connection portion of the oxide film 5 '.

次いで、第2図(c)のように、ノンドープの下地多
結晶シリコン膜13を厚さ2000Å成膜し、かつ電極接続部
分を含む領域を覆うレジストマスク14を形成し、これを
利用してRIE法により下地多結晶シリコン膜13をエッチ
ングする。
Next, as shown in FIG. 2 (c), a non-doped underlying polycrystalline silicon film 13 is formed to a thickness of 2000.degree., And a resist mask 14 is formed to cover a region including an electrode connection portion. The underlying polycrystalline silicon film 13 is etched by the method.

次に、第2図(d)のように、レジストマスク14を除
去した後、形成しようとするU字形電極の厚さに相当す
る膜厚12000Åを有したボロンおよび燐を添加した第1
層間酸化膜6を成膜し、リフローのための熱処理を行な
う。
Next, as shown in FIG. 2 (d), after removing the resist mask 14, a boron- and phosphorus-containing first film having a film thickness of 12000 ° corresponding to the thickness of the U-shaped electrode to be formed is added.
An interlayer oxide film 6 is formed, and heat treatment for reflow is performed.

その後、第2図(e)のように、前記第1実施例と同
様の工程により、第1層間酸化膜6に溝7を形成し、そ
の上に厚さ2000Åの不純物を添加しない第1多結晶シリ
コン膜8を成長し、この多結晶シリコン膜8を900℃の
酸化雰囲気中で酸化して厚さ200Å程度の第2層間酸化
膜9を形成し、さらに燐添加した第2の多結晶シリコン
膜10を第1多結晶シリコン膜8の凹部を含む全面に厚さ
5000Å程度成長する。
Thereafter, as shown in FIG. 2 (e), a groove 7 is formed in the first interlayer oxide film 6 by the same process as in the first embodiment, and a first polysilicon layer having a thickness of 2000 .ANG. A polycrystalline silicon film 8 is grown, and the polycrystalline silicon film 8 is oxidized in an oxidizing atmosphere at 900 ° C. to form a second interlayer oxide film 9 having a thickness of about 200 °, and a second polycrystalline silicon doped with phosphorus. The film 10 is formed on the entire surface of the first polycrystalline silicon film 8 including the recesses.
Grow about 5000Å.

次いで、第2図(f)のように、燐添加した第2の多
結晶シリコン間10をエッチングバックする。ここでは、
反応ガスとして塩素(Cl2)を用い、高周波電力13.56MH
zにより励起されるRIE法を利用した。エッチング条件と
しては、Cl2の流量を20cc/分とし圧力を400mTorrに設定
した。ここに、200Wの高周波電力を入力し、5分間のエ
ッチングを行った。この時に得られるエッチング速度
は、燐添加多結晶シリコン膜では1500Å/分が得られ
る。次いで、第2層間酸化膜9のエッチングを行い、こ
れに続き第1の多結晶シリコン膜8のエッチングバック
を行う。前記第2層間酸化膜9のエッチングは、稀フッ
酸(HF)を用いたウェットエッチングにより行う。第1
の多結晶シリコン膜8のエッチングバックには、反応ガ
スとして六フッ化硫黄(SF6)を用い、高周波電極13.56
MHzにより励起されるRIE法を利用する。エッチング条件
としては、SF6の流量を50cc/分とし、圧力を200mTorrに
設定した。ここに300Wの高周波電力を入力し、1分間の
エッチングを行った。この時に得られるエッチング速度
は、3500Å/分であった。
Next, as shown in FIG. 2 (f), the second polycrystalline silicon layer 10 doped with phosphorus is etched back. here,
Using chlorine (Cl 2 ) as reaction gas, high frequency power 13.56MHZ
The RIE method excited by z was used. As the etching conditions, the flow rate of Cl 2 was set at 20 cc / min, and the pressure was set at 400 mTorr. Here, high-frequency power of 200 W was input and etching was performed for 5 minutes. The etching rate obtained at this time is 1500 ° / min for the phosphorus-doped polycrystalline silicon film. Next, the second interlayer oxide film 9 is etched, and subsequently, the first polycrystalline silicon film 8 is etched back. The etching of the second interlayer oxide film 9 is performed by wet etching using dilute hydrofluoric acid (HF). First
For the etching back of the polycrystalline silicon film 8, sulfur hexafluoride (SF 6 ) was used as a reaction gas,
To use the RIE method, which is excited by the MH z. As the etching conditions, the flow rate of SF 6 to 50 cc / min, the pressure was set to 200 mTorr. Here, 300 W of high frequency power was input, and etching was performed for 1 minute. The etching rate obtained at this time was 3500 ° / min.

次に、第2図(g)のように、第1の多結晶シリコン
膜8の凹部内に埋込まれている第2の多結晶シリコン膜
10および第1の層間酸化膜9をエッチング除去する。こ
の際、燐を添加した第2の多結晶シリコン膜10を第1の
ノンドープ多結晶シリコン膜8に対し、高い速度でエッ
チングバックするには、塩素ガスもしくは塩素を構成元
素とする混合ガスを用いたRIE法を用いる。ここでは、
反応ガスとして塩素(Cl2)を用い、高周波電力13.56MH
zにより励起されるRIE法を利用した。エッチング条件と
しては、Cl2の流量を20cc/分とし圧力を400mTorrに設定
した。ここに、200Wの高周波電力を入力し5分間のエッ
チングを行った。この時に得られるエッチング速度は、
第1のノンドープ多結晶シリコン膜8では300Å/分、
第2の燐添加多結晶シリコン膜10では1500Å/分が得ら
れ、選択比としては5が得られる。その後、稀フッ酸を
用いたウェットエッチングにより、第1の層間酸化膜6
の成膜膜厚12000Åに対し8000Å程度エッチングを行
い、第1の多結晶シリコン膜8および下地の多結晶シリ
コン膜13を露出させる。これにより、第1の多結晶シリ
コン膜8からなるU字型多結晶シリコン膜電極8Aが得ら
れ、このU字型電極8Aと下地の多結晶シリコン膜で形成
される電極13Aに燐の気相拡散を行うことで容量電極が
形成される。
Next, as shown in FIG. 2 (g), a second polycrystalline silicon film buried in the concave portion of the first polycrystalline silicon film 8 is formed.
10 and the first interlayer oxide film 9 are removed by etching. At this time, in order to etch back the second polycrystalline silicon film 10 doped with phosphorus with respect to the first non-doped polycrystalline silicon film 8 at a high rate, a chlorine gas or a mixed gas containing chlorine as a constituent element is used. The RIE method used is used. here,
Using chlorine (Cl 2 ) as reaction gas, high frequency power 13.56MHZ
The RIE method excited by z was used. As the etching conditions, the flow rate of Cl 2 was set at 20 cc / min, and the pressure was set at 400 mTorr. Here, high-frequency power of 200 W was input and etching was performed for 5 minutes. The etching rate obtained at this time is
300 ° / min for the first non-doped polycrystalline silicon film 8,
In the second phosphorus-doped polycrystalline silicon film 10, 1500 ° / min is obtained, and a selectivity of 5 is obtained. Thereafter, the first interlayer oxide film 6 is formed by wet etching using diluted hydrofluoric acid.
Etching is performed at about 8000 ° for the film thickness of 12000 ° to expose the first polycrystalline silicon film 8 and the underlying polycrystalline silicon film 13. As a result, a U-shaped polycrystalline silicon film electrode 8A composed of the first polycrystalline silicon film 8 is obtained. By performing the diffusion, a capacitor electrode is formed.

この実施例においても、第1実施例と同様の効果を得
ることができるが、さらにこの実施例では、U字型電極
8Aに加え、下地の多結晶シリコン膜からなる電極13Aが
翼状に形成されていることから、この翼部分をも容量電
極に利用することが可能となり、これらの電極8A,13Aを
併せることでさらに大きな容量を得ることが可能とな
る。
In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, but in this embodiment, the U-shaped electrode
In addition to 8A, since the electrode 13A made of the underlying polycrystalline silicon film is formed in a wing shape, it is possible to use this wing portion also as a capacitor electrode, and by combining these electrodes 8A and 13A, A large capacity can be obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、第1の層間酸化膜に形
成した溝内に第1の多結晶シリコン膜を形成し、その表
面に第2の層間酸化膜を形成した上で第2の多結晶シリ
コン膜を形成し、これら第1及び第2の多結晶シリコン
膜と第2の層間酸化膜を順次エッチング除去すること
で、第1の多結晶シリコン膜でU字型をした容量電極を
形成することができる。
As described above, according to the present invention, the first polycrystalline silicon film is formed in the groove formed in the first interlayer oxide film, and the second polycrystalline silicon film is formed on the surface thereof. By forming a crystalline silicon film and sequentially removing the first and second polycrystalline silicon films and the second interlayer oxide film by etching, a U-shaped capacitor electrode is formed from the first polycrystalline silicon film. can do.

このようにして形成された容量電極は、半導体基板の
上方に向かってU字型に伸びる構成であるため、占有す
る平面面積に比較して大きな電極面積を得ることがで
き、容量の増大を図ることができる。
Since the capacitor electrode thus formed has a configuration extending in a U-shape toward the upper side of the semiconductor substrate, a large electrode area can be obtained as compared with the occupied plane area, and the capacitance is increased. be able to.

そして、この容量電極の形成に際しては、半導体基板
上に設けた厚い第1の層間酸化膜の溝内に多結晶シリコ
ン膜を埋め込み、かつこれをエッチングバックする方法
を用いているため、半導体基板の表面に凹凸が生じてい
る場合でも、その膜形成、パターニング、エッチング等
の工程においてその凹凸の影響を受けることは殆どな
く、微細なパターニングを可能とし、かつエッチング残
りやオーバエッチングによる不具合が生じることはな
い。
In forming the capacitor electrode, a method is used in which a polycrystalline silicon film is buried in a groove of a thick first interlayer oxide film provided on the semiconductor substrate and the polycrystalline silicon film is etched back. Even if the surface has irregularities, it is hardly affected by the irregularities in the steps of film formation, patterning, etching, etc., and enables fine patterning, and causes problems due to residual etching and over-etching. There is no.

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

第1図(a)ないし(i)は本発明の第1実施例を工程
順に示す断面図、第2図(a)ないし(g)は本発明の
第2実施例を工程順に示す断面図である。 1……シリコン基板、2……素子分離酸化膜、3……ゲ
ート多結晶シリコン膜、4,5,5′……酸化膜、6……第
1の層間酸化膜、7……溝、8……第1の多結晶シリコ
ン膜、8A……U字型電極、9……第2の層間酸化膜、10
……第2の多結晶シリコン膜、11……レジストマスク、
12……窓、13……下地の多結晶シリコン膜、13A……電
極、14……レジストマスク。
FIGS. 1A to 1I are cross-sectional views showing a first embodiment of the present invention in the order of steps, and FIGS. 2A to 2G are cross-sectional views showing a second embodiment of the present invention in the order of steps. is there. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Element isolation oxide film, 3 ... Gate polycrystalline silicon film, 4, 5, 5 '... Oxide film, 6 ... First interlayer oxide film, 7 ... Groove, 8 ... first polycrystalline silicon film, 8A ... U-shaped electrode, 9 ... second interlayer oxide film, 10
... Second polycrystalline silicon film, 11 resist mask,
12 ... window, 13 ... underlying polycrystalline silicon film, 13 A ... electrode, 14 ... resist mask.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体記憶素子を形成する半導体基板上に
所要の厚さの第1層間酸化膜を形成する工程と、この第
1層間酸化膜の電極を形成する箇所に前記半導体基板の
表面を露呈させる溝を形成する工程と、この溝を含む領
域に第1の多結晶シリコン膜を形成する工程と、この第
1の多結晶シリコン膜の表面に第2の層間酸化膜を形成
する工程と、この第2の層間酸化膜上に前記第1の多結
晶シリコン膜に生じた凹部内に埋設されるように前記第
1の多結晶シリコン膜よりもエッチングレートの大きな
第2の多結晶シリコン膜を形成する工程と、この第2の
多結晶シリコン膜、第2の層間酸化膜、および第1の多
結晶シリコン膜をエッチングバックして前記第1の層間
酸化膜の溝内にのみこれら第2の多結晶シリコン膜、第
2の層間酸化膜、及び第1の多結晶シリコン膜を残す工
程と、溝内の第2の多結晶シリコン膜と第2の層間酸化
膜を選択的にエッチング除去する工程と、前記第1の層
間酸化膜を除去する工程とを含むことを特徴とする半導
体記憶装置の製造方法。
A step of forming a first interlayer oxide film of a required thickness on a semiconductor substrate on which a semiconductor memory element is to be formed, and a step of forming a surface of the semiconductor substrate at a position where an electrode of the first interlayer oxide film is to be formed. Forming a groove to be exposed, forming a first polysilicon film in a region including the groove, and forming a second interlayer oxide film on the surface of the first polysilicon film. A second polycrystalline silicon film having a higher etching rate than the first polycrystalline silicon film so as to be buried in a recess formed in the first polycrystalline silicon film on the second interlayer oxide film And etching back the second polysilicon film, the second interlayer oxide film, and the first polysilicon film to form the second polysilicon film only in the groove of the first interlayer oxide film. A polycrystalline silicon film, a second interlayer oxide film, And a step of leaving the first polycrystalline silicon film, a step of selectively etching and removing the second polycrystalline silicon film and the second interlayer oxide film in the groove, and removing the first interlayer oxide film. And a method for manufacturing a semiconductor memory device.
【請求項2】半導体記憶素子を形成する半導体基板上に
絶縁膜を形成し、この絶縁膜に開口を設けて前記半導体
基板を露呈する工程と、この開口を含む領域に下地多結
晶シリコン膜を選択的に形成する工程と、所要の厚さの
第1層間酸化膜を形成する工程と、この第1層間酸化膜
の電極を形成する箇所に前記下地多結晶シリコン膜を露
呈させる溝を形成する工程と、この溝を含む全面に第1
の多結晶シリコン膜を形成する工程と、この第1の多結
晶シリコン膜の表面に第2の層間酸化膜を形成する工程
と、この第2の層間酸化膜上に前記第1の多結晶シリコ
ン膜に生じた凹部内に埋設されるように前記第1の多結
晶シリコン膜よりもエッチングレートの大きな第2の多
結晶シリコン膜を形成する工程と、この第2の多結晶シ
リコン膜、第2の層間酸化膜、および第1の多結晶シリ
コン膜をエッチングバックして前記第1の層間酸化膜の
溝内にのみこれら第2の多結晶シリコン膜、第2の層間
酸化膜、及び第1の多結晶シリコン膜を残す工程と、溝
内の第2の多結晶シリコン膜と第2の層間酸化膜を選択
的にエッチング除去する工程と、前記第1の層間酸化膜
を除去する工程とを含むことを特徴とする半導体記憶装
置の製造方法。
A step of forming an insulating film on a semiconductor substrate on which a semiconductor memory element is to be formed, providing an opening in the insulating film to expose the semiconductor substrate, and forming a base polycrystalline silicon film in a region including the opening. Selectively forming, forming a first interlayer oxide film having a required thickness, and forming a groove for exposing the underlying polycrystalline silicon film at a position of the first interlayer oxide film where an electrode is to be formed. Process and a first step on the entire surface including the groove.
Forming a second polysilicon film on the surface of the first polysilicon film, forming a second interlayer oxide film on the surface of the first polysilicon film, and forming the first polysilicon film on the second interlayer oxide film. Forming a second polycrystalline silicon film having an etching rate higher than that of the first polycrystalline silicon film so as to be buried in a concave portion formed in the film; Etching back the interlayer oxide film and the first polycrystalline silicon film to form the second polycrystalline silicon film, the second interlayer oxide film, and the first polycrystalline silicon film only in the grooves of the first interlayer oxide film. A step of leaving the polycrystalline silicon film, a step of selectively etching and removing the second polycrystalline silicon film and the second interlayer oxide film in the trench, and a step of removing the first interlayer oxide film. A method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising:
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