JP3027743B2 - Manufacturing method of stacked capacitor for DRAM - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、DRAM(ダイナ
ミックRAM)に使用できるようなスタック状コンデン
サの製造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 for manufacturing a stacked capacitor which can be used for a DRAM (Dynamic RAM).
【0002】[0002]
【従来の技術】素子性能の改善と製造コストの低下を図
ることが半導体産業の主要目的である。これらの目的
は、サブミクロンの領域ではすでに達成され、半導体メ
モリチップの製造に応用されている。サブミクロンの技
術は、容量と抵抗の性能低下を招くが、この技術を使用
すれば、寸法の小さい素子上にも同様に寸法の小さいチ
ップを形成できるうえ、寸法の大きい素子上に形成する
場合と同レベルの集積度が達成できる。すなわち、一定
サイズの基板を使用して、より小さく且つより集積度の
高いチップが大量にえられるわけで、結果としてチップ
一つ当たりの製造コストの低下に繋がる。BACKGROUND OF THE INVENTION Improving device performance and reducing manufacturing costs are major goals of the semiconductor industry. These goals have already been achieved in the sub-micron range and have been applied to the manufacture of semiconductor memory chips. The submicron technology causes a decrease in the performance of capacitance and resistance, but this technology can be used to form similarly small chips on small devices, and when it is formed on large devices. And the same level of integration can be achieved. That is, a large number of smaller and more highly integrated chips can be obtained using a substrate of a certain size, which results in a reduction in manufacturing cost per chip.
【0003】寸法の小さいパターンあるいはサブミクロ
ンのパターンを、スタック状のコンデンサ構造となって
いるDRAM素子の製造に使用して、その容量を増加さ
せるのは困難である。一つのDRAM用メモリセルは、
通常、スタック状のコンデンサ構造を含有し、ゲートト
ランジスタ上に位置し、且つゲートトランジスタのソー
スと連結している。しかしながら、ゲートトランジスタ
の寸法の縮小にともない、スタック状のコンデンサ構造
の寸法も制約を受ける。[0003] It is difficult to increase the capacitance by using a pattern having a small size or a submicron pattern in manufacturing a DRAM device having a stacked capacitor structure. One DRAM memory cell is
It usually contains a stacked capacitor structure, is located on the gate transistor, and is connected to the source of the gate transistor. However, as the size of the gate transistor is reduced, the size of the stacked capacitor structure is also restricted.
【0004】したがって、2つの電極を有し、且つ誘電
層で隔離されたスタック状のコンデンサ構造の容量を増
加させるためには、次のいずれかの方法を採る必要があ
る。すなわち、誘電層の厚さを薄くするか、あるいはコ
ンデンサの表面積を大きくするか、である。前者である
誘電層の厚さを薄くする方法は、超薄誘電層を使用する
場合などには、信頼性および収率方面のリスクが増加す
る。また、後者であるスタック状コンデンサ構造の表面
積を大きくする方法は、その下層にあるゲートトランジ
スタの表面積の大きさに制約を受ける。DRAM技術の
長所は、各チップ上に集積度が約64億個あるいはそれ
以上のメモリセルを形成できることであるが、高集積化
の進展にともない各メモリセル上のゲートトランジスタ
を配置できる面積が小さくなり、結果としてスタック状
コンデンサの占有面積も小さくする必要が生じている。Therefore, in order to increase the capacitance of a stacked capacitor structure having two electrodes and separated by a dielectric layer, it is necessary to adopt one of the following methods. That is, whether to reduce the thickness of the dielectric layer or increase the surface area of the capacitor. The former method of reducing the thickness of the dielectric layer increases the risk in terms of reliability and yield when an ultra-thin dielectric layer is used. Also, the latter method of increasing the surface area of the stacked capacitor structure is limited by the surface area of the underlying gate transistor. The advantage of DRAM technology is that memory cells with a degree of integration of about 6.4 billion or more can be formed on each chip. However, as the degree of integration increases, the area for arranging gate transistors on each memory cell becomes smaller. As a result, it is necessary to reduce the area occupied by the stacked capacitors.
【0005】スタック状コンデンサの寸法縮小と、容量
の維持もしくは増加を同時に図れるような主要方法は、
粗いシリコン層もしくは半球形の粒子が突出した(以下
HSG状と略称)シリコン層を使用することである。例
えば、Thakurらは、米国特許出願公開第5,65
6,531号のなかで、HSG状シリコン層をコンデン
サの下層電極上に形成する工程を開示したが、この方法
には、HSG状シリコン層の形成に使用される非晶質シ
リコン層の堆積に先立ち下層電極に対して実施する、表
面調整工程が含まれていない。非晶質シリコン層を堆積
させる前の事前清浄工程が欠けると、非晶質シリコン層
と下層電極間の密着力低下を招く。Zahurkらは、
米国特許出願公開第5,639,685号のなかで事前
清浄工程を開示したが、この工程は、下層電極として使
用されるポリシリコン層を堆積させる前に実施するもの
であって、HSG状シリコン層の形成に使用される非晶
質シリコン層を堆積させる前に実施するものではない。The main methods for simultaneously reducing the size of a stacked capacitor and maintaining or increasing the capacitance are as follows.
A rough silicon layer or a silicon layer in which hemispherical particles protrude (hereinafter abbreviated as HSG shape) is used. For example, Thakur et al., US Pat.
No. 6,531, there is disclosed a process of forming an HSG-like silicon layer on a lower electrode of a capacitor. This method includes a method of depositing an amorphous silicon layer used for forming an HSG-like silicon layer. It does not include a surface conditioning step, which is performed on the lower electrode in advance. Lack of the pre-cleaning step before depositing the amorphous silicon layer causes a decrease in the adhesion between the amorphous silicon layer and the lower electrode. Zahurk et al.
U.S. Pat. No. 5,639,685 discloses a pre-cleaning step which is performed prior to depositing a polysilicon layer used as an underlying electrode, wherein the HSG-like silicon It is not performed before depositing the amorphous silicon layer used to form the layer.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、HS
G状のシリコンの表層を備えた下層電極を利用すること
により、DRAM素子に適用されるスタック状コンデン
サの表面積の拡大をはかることであり、また、HSG状
シリコン層とその下層のポリシリコン下層電極との間の
密着力に実質的な改善をなすことである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an HS
The use of a lower electrode having a surface layer of G-like silicon is intended to increase the surface area of a stacked capacitor applied to a DRAM device. To make a substantial improvement in the adhesion between them.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】以上の問題点に鑑み、本
発明では、ポリシリコン下層電極基部上にHSG状のシ
リコン層を形成することにより、電極構造の表面積拡大
を図り、ひいてはDRAMコンデンサの容量の増大を図
るものである。本発明の特徴は、すでにパターニングさ
れたポリシリコン下層電極基部上に不純物を大量にドー
プした非晶質シリコン層を堆積させる前に、事前清浄工
程を実施することにある。ここで使用される、大量にド
ープした非晶質シリコン層は、シリコンの移動を防止す
ることができる。また、大量にドープした非晶質シリコ
ン層を形成しないと、HSG状シリコン層とその下層の
シリコン層との界面に自然酸化膜(native oxide)が形
成されてしまって、HSG状シリコン層の剥離現象を招
くことになる。したがって、HSG状のシリコン層の形
成に先だって、先ず事前清浄工程を実施し、その後、大
量にドープしたシリコン層を堆積させることは、自然酸
化膜の生成を阻止でき、その結果、剥離現象が発生する
確率を小さくし、HSG状シリコン層とその下層のシリ
コン層との密着力の低下を抑制することもできる。In view of the above problems, in the present invention, the surface area of the electrode structure is increased by forming an HSG-like silicon layer on the base of the polysilicon lower electrode, thereby increasing the surface area of the DRAM capacitor. The purpose is to increase the capacity. A feature of the present invention is that a pre-cleaning step is performed before depositing a heavily doped amorphous silicon layer on the already patterned polysilicon lower electrode base. The heavily doped amorphous silicon layer used here can prevent the migration of silicon. Unless a heavily doped amorphous silicon layer is formed, a native oxide film is formed at the interface between the HSG-like silicon layer and the underlying silicon layer, and the HSG-like silicon layer is peeled off. This will cause a phenomenon. Therefore, prior to the formation of the HSG-like silicon layer, performing a pre-cleaning step first and then depositing a heavily doped silicon layer can prevent the formation of a natural oxide film, and as a result, a peeling phenomenon occurs. Of the HSG-like silicon layer and the underlying silicon layer can be prevented from lowering.
【0008】また、本発明のもう一つの特徴は、大量に
ドープした非晶質シリコン層を堆積させたのと同一の炉
を使用し、少量だけドープされたか、もしくは全くドー
プされていない非晶質シリコン層を堆積させ、続いてシ
ーディング/アニーリング工程を実施することにより粗
面化されたHSG状表層を得ることにある。Another feature of the present invention is the use of the same furnace on which the heavily doped amorphous silicon layer is deposited, and the use of a lightly doped or undoped amorphous silicon. The purpose of the present invention is to obtain a roughened HSG-like surface layer by depositing a high quality silicon layer and subsequently performing a seeding / annealing step.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明による、HSG状のシリコ
ン層を下層電極表面に形成する方法は、酸性下での事前
清浄工程と;不純物を大量にドープされた薄い非晶質シ
リコン層を形成する工程と;ドープしていない非晶質シ
リコン層あるいは不純物を少量だけドープした非晶質シ
リコン層を形成する工程と;およびアニーリング/シー
ディング工程;の一連の工程よりなることを特徴とす
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method of forming an HSG-like silicon layer on the surface of a lower electrode according to the present invention includes a pre-cleaning step under acidic conditions; and forming a thin amorphous silicon layer heavily doped with impurities. Performing a step of forming an undoped amorphous silicon layer or an amorphous silicon layer doped with a small amount of impurities; and an annealing / seeding step.
【0010】以下、本発明をより詳細に説明する。ま
ず、半導体基板上に、薄いゲート絶縁層と;絶縁層で覆
われたポリシリコンのゲート構造と;不純物を少量だけ
ドープされたソース/ドレイン領域と;該ポリシリコン
ゲート構造の側壁に位置する絶縁隔離壁と;および不純
物を大量にドープされたソース/ドレイン領域と;より
なるゲートトランジスタを形成する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail. First, on a semiconductor substrate, a thin gate insulating layer; a polysilicon gate structure covered with an insulating layer; a source / drain region lightly doped with impurities; and an insulating layer located on a side wall of the polysilicon gate structure. Forming a gate transistor comprising isolation walls; and source / drain regions heavily doped with impurities.
【0011】次に、絶縁層を形成し、平坦化し、続いて
該絶縁層に下層電極用のコンタクトホールを空け、ゲー
トトランジスタのソース領域を露出させる。コンタクト
ホールが完全に満たされ、且つポリシリコン下層電極基
部の一部が絶縁層の表面を覆うように、ポリシリコン下
層電極基部を形成する。希釈されたフッ化水素酸による
事前清浄工程を実施した後、不純物を大量にドープした
薄い非晶質シリコン層を形成し、ついで不純物を全くド
ープしないか、あるいは不純物を少量だけドープした非
晶質シリコン層を形成する。好ましくは、不純物を少量
だけドープした非晶質シリコン層を形成する。続いて、
前記非晶質シリコン層を堆積させたのと同様の炉を使用
し、そのまま、アニーリング/シーディング工程を実施
して、不純物を全くドープしていない非晶質シリコン層
あるいは不純物を少量だけドープされた非晶質シリコン
層を、粗面化されたHSG状のシリコン層に変える。次
に、誘電層をHSG状のシリコン層上に形成し、ついで
その上にポリシリコン層を形成する。このポリシリコン
層のパターニングをおこない、スタック状コンデンサ用
の上層電極を形成する。そして最後に、誘電層、HSG
状のシリコン層、不純物を大量にドープされた薄い非晶
質シリコン層を順にエッチングし、スタック状コンデン
サ用の下層電極構造を形成する。本発明において、付加
的に非晶質シリコン層を堆積させることができるような
幅の狭い下層電極基部を形成するようにすることによ
り、密に配列されたコンデンサ間に短絡現象が生じるの
を防ぐことができる。Next, an insulating layer is formed and planarized. Subsequently, a contact hole for a lower electrode is opened in the insulating layer to expose a source region of the gate transistor. The polysilicon lower electrode base is formed so that the contact hole is completely filled and a part of the polysilicon lower electrode base covers the surface of the insulating layer. After performing a pre-cleaning step with diluted hydrofluoric acid, a thin amorphous silicon layer doped with a large amount of impurities is formed, and then an amorphous silicon layer doped with no impurities or doped with a small amount of impurities is formed. A silicon layer is formed. Preferably, an amorphous silicon layer doped with a small amount of impurities is formed. continue,
Using the same furnace as that for depositing the amorphous silicon layer, an annealing / seeding step is performed as it is, and the amorphous silicon layer which is not doped with impurities at all or the impurity is doped at a small amount. The amorphous silicon layer is changed to a roughened HSG-like silicon layer. Next, a dielectric layer is formed on the HSG-like silicon layer, and then a polysilicon layer is formed thereon. This polysilicon layer is patterned to form an upper electrode for a stacked capacitor. And finally, the dielectric layer, HSG
The silicon layer and the thin amorphous silicon layer heavily doped with impurities are sequentially etched to form a lower electrode structure for a stacked capacitor. In the present invention, a short-circuit phenomenon is prevented from occurring between closely arranged capacitors by forming a lower electrode base having a narrow width so that an amorphous silicon layer can be additionally deposited. be able to.
【0012】本発明のその他の目的および長所をより明
確にするため、以下に好ましい実施の形態を具体例を挙
げて説明する。In order to clarify other objects and advantages of the present invention, preferred embodiments will be described below with reference to specific examples.
【0013】スタック状コンデンサの表面積および容量
の増加を目的とし、下層電極表面上に粗面化されたHS
G状のシリコン層を備えるDRAM用スタック状コンデ
ンサを製造する方法につき、以下に詳細に説明する。本
発明においてDRAMに使用されるゲートトランジスタ
はNチャネルである。しかしながら、本発明により表面
積が増したスタック状コンデンサは、Pチャネルのゲー
トトランジスタにも応用できる。For the purpose of increasing the surface area and capacitance of the stacked capacitor, the roughened HS
A method of manufacturing a stacked capacitor for a DRAM having a G-shaped silicon layer will be described in detail below. The gate transistor used for the DRAM in the present invention is an N-channel. However, the stacked capacitor having the increased surface area according to the present invention can be applied to a P-channel gate transistor.
【0014】図1に示されるように、単結晶方向が〈1
00〉であるようなp形半導体基板1を用いた。次に、
特定のパターンを有した耐酸化絶縁マスク(図中は示さ
れていない)を該半導体基板1の上に形成し、他の素子
領域を保護したうえで、熱酸化によりフィールド酸化膜
2を形成した。この耐酸化絶縁マスクとしては、例えば
窒化シリコンと酸化シリコンとの複合層などが使用でき
る。厚さが2000Å以上5000Å以下のフィールド
酸化膜2を形成した後、複合絶縁マスクを除去した。除
去に際しては、窒化シリコンには熱リン酸溶液、酸化シ
リコンにはフッ化水素酸の緩衝液をそれぞれ使用した。
一連のウェット清浄を施した後、熱酸化法を使用し、温
度750℃以上1050℃以下、酸素蒸気のもとで、酸
化シリコンよりなる厚さ40Å以上200Å以下のゲー
ト絶縁層3を形成した。As shown in FIG. 1, the direction of the single crystal is <1.
00> was used. next,
An oxidation-resistant insulating mask (not shown in the figure) having a specific pattern was formed on the semiconductor substrate 1, and after protecting other element regions, a field oxide film 2 was formed by thermal oxidation. . As the oxidation-resistant insulating mask, for example, a composite layer of silicon nitride and silicon oxide can be used. After forming the field oxide film 2 having a thickness of 2000 to 5000 mm, the composite insulating mask was removed. At the time of removal, a hot phosphoric acid solution was used for silicon nitride, and a buffer solution of hydrofluoric acid was used for silicon oxide.
After performing a series of wet cleaning, a gate insulating layer 3 made of silicon oxide and having a thickness of 40 ° to 200 ° was formed under a temperature of 750 ° C. to 1050 ° C. and oxygen vapor using a thermal oxidation method.
【0015】続いて、減圧CVD法により、温度500
℃以上700℃以下で、厚さ500Å以上4000Å以
下のポリシリコン層4を形成した。このポリシリコン層
は、成長後にヒ素イオンもしくはリンイオンをエネルギ
ー10keV以上80KeV以下でドーズ量1×1013
cm-2 以上1×1016cm-2以下の範囲でイオン注入
してもよいし、またはヒ化水素もしくはリン化水素をシ
ランおよびジシランに混合させて、ポリシリコン層の成
長と同時にドープしてもよい。もし必要であれば、ポリ
サイド(polycide)(金属ケイ化物−ポリシリコン)を
ポリシリコン層4の代わりに使用し、ワード線の抵抗を
低めてもよい。これは、ポリシリコン層の上にタングス
テンケイ化物層またはチタンケイ化物層を形成すること
により達成できる。Subsequently, a temperature of 500
A polysilicon layer 4 having a thickness of 500 to 4000 ° C. was formed at a temperature of 700 ° C. to 700 ° C. This polysilicon layer is formed by depositing arsenic ions or phosphorus ions at an energy of 10 keV or more and 80 keV or less and a dose of 1 × 10 13 after growth.
Ion implantation may be performed in a range of not less than 1 cm −2 and not more than 1 × 10 16 cm −2 , or hydrogen arsenide or hydrogen phosphide may be mixed with silane and disilane and doped simultaneously with the growth of the polysilicon layer. Is also good. If necessary, polycide (metal silicide-polysilicon) may be used in place of the polysilicon layer 4 to lower the word line resistance. This can be achieved by forming a tungsten or titanium silicide layer over the polysilicon layer.
【0016】次に、減圧CVD法もしくはプラズマCV
D法を使用し、酸化シリコンよりなる厚さ600Å以上
2000Å以下の第1の絶縁層5を成長させて、キャッ
プ絶縁層とした。第1の絶縁層5はまた、減圧CVD法
もしくはプラズマCVD法を使用し、厚さ600Å以上
2000Å以下の窒化シリコン層を成長させて形成して
もよい。Next, a low pressure CVD method or a plasma CV
Using method D, a first insulating layer 5 made of silicon oxide and having a thickness of not less than 600 ° and not more than 2000 ° was grown to be a cap insulating layer. The first insulating layer 5 may be formed by growing a silicon nitride layer having a thickness of not less than 600 ° and not more than 2000 ° by using a low pressure CVD method or a plasma CVD method.
【0017】次に、従来技術である光露光および反応性
イオン・エッチング法により、第1の絶縁層5にはCH
F3 を、ポリシリコン層4にはCl2 をそれぞれエッチ
ング剤として使用して、図1に示されるように、第1の
絶縁層5で覆われたポリシリコン層4よりなるポリシリ
コンゲート構造を形成した。そして、プラズマ酸素アッ
シング(plasma oxygen ashing)およびウェット清浄法
を使用し、フォトレジストパターンを除去した。Next, CH 2 is applied to the first insulating layer 5 by the conventional light exposure and reactive ion etching methods.
As shown in FIG. 1, a polysilicon gate structure composed of the polysilicon layer 4 covered with the first insulating layer 5 is formed by using F 3 as the etching agent for the polysilicon layer 4 and Cl 2 as the etching agent. Formed. The photoresist pattern was then removed using plasma oxygen ashing and a wet cleaning method.
【0018】次に、エネルギー5keV以上60KeV
以下で、ドーズ量1×1013cm-2 以上1×1015cm
-2以下の範囲でリンイオンを注入することにより、少量
だけドーピングされたソース/ドレイン領域6を形成し
た。次に、減圧CVD法あるいはプラズマCVD法を使
用し、温度400℃以上850℃以下で、酸化シリコン
よりなる厚さ1500Å以上4000Å以下の第2の絶
縁層を堆積させた。続いて、異方性反応性イオン・エッ
チング法を使用して、第2の絶縁層にエッチングを施
し、ポリシリコン/ポリサイドゲート構造の側壁に絶縁
隔離壁7を形成した。このときCHF3 をエッチング剤
として使用した。なお、絶縁隔離壁7は、窒化シリコン
より形成することもできる。Next, the energy is 5 KeV or more and 60 KeV.
Below, dose amount 1 × 1013cm-2 More than 1 × 1015cm
-2By implanting phosphorus ions in the following range,
To form source / drain regions 6 which are only doped
Was. Next, a low pressure CVD method or a plasma CVD method is used.
At a temperature between 400 ° C and 850 ° C, silicon oxide
Second thickness of not less than 1500 mm and not more than 4000 mm
An edge layer was deposited. Subsequently, anisotropic reactive ion etching
The second insulating layer is etched using a etching method.
And insulation on the sidewalls of the polysilicon / polycide gate structure
An isolation wall 7 was formed. At this time CHFThree The etching agent
Used as The insulating isolation wall 7 is made of silicon nitride
It can also be formed.
【0019】続いて、エネルギー30KeV以上100
KeV以下でドーズ量1×1014cm-2以上5×1016
cm-2以下の範囲でヒ素イオンを注入して、大量にドー
プされたソース/ドレイン領域8を形成した。以上の一
連の工程を実施した結果は図1に示されるとおりであ
る。Subsequently, the energy is 30 KeV or more and 100
At KeV or less, dose amount 1 × 10 14 cm −2 or more and 5 × 10 16
Arsenic ions were implanted in the range of cm −2 or less to form heavily doped source / drain regions 8. The result of performing the above series of steps is as shown in FIG.
【0020】減圧CVD法あるいはプラズマCVD法を
使用し、温度600℃以上800℃以下の状態で、酸化
シリコン、ホウ素リン酸シリケートガラス(BPS
G)、リン酸シリケートガラス(PSG)のいずれかよ
りなる厚さ3000Å以上10000Å以下の第3の絶
縁層20を堆積させた。この第3の絶縁層20は、BP
SG層である場合はテトラエチルオルトシリケート(以
下TEOSと略称)を成長源としてジボランおよびホス
フィンを添加し、PSG層である場合は成長源のTEO
Sにホスフィンのみを添加することにより成長させた。
続いて、化学的機械的研磨法を使用して第3の絶縁層2
0に平坦化処理を施して、さらなる層の堆積やパターン
形成のためにスムーズな表面を提供した。Using a low pressure CVD method or a plasma CVD method, at a temperature of 600 ° C. or more and 800 ° C. or less, silicon oxide, boron phosphate silicate glass (BPS)
G), and a third insulating layer 20 made of any one of phosphate silicate glass (PSG) and having a thickness of 3000 ° to 10,000 ° is deposited. This third insulating layer 20 is made of BP
For an SG layer, diborane and phosphine are added using tetraethylorthosilicate (hereinafter abbreviated as TEOS) as a growth source, and for a PSG layer, TEO as a growth source is used.
Growth was achieved by adding only phosphine to S.
Subsequently, the third insulating layer 2 is formed using a chemical mechanical polishing method.
0 was subjected to a planarization treatment to provide a smooth surface for further layer deposition and patterning.
【0021】次に、CHF3 をエッチング剤とし、従来
技術である光露光および反応性イオン・エッチングの技
術を使用して、第3の絶縁層20に下層電極用のコンタ
クトホール9を開け、大量にドープされたソース/ドレ
イン領域8を露出させた。以上の一連の工程を実施した
結果は図1に示されるとおりである。Next, a contact hole 9 for a lower electrode is opened in the third insulating layer 20 by using CHF 3 as an etching agent and the conventional techniques of light exposure and reactive ion etching to form a large number of holes. The exposed source / drain region 8 is exposed. The result of performing the above series of steps is as shown in FIG.
【0022】図2に示されるように、減圧CVD法を使
用し、温度500℃以上700℃以下の状態で、厚さ1
000Å以上10000Å以下のポリシリコン層を堆積
させ、下層電極用のコンタクトホール9を完全に満たし
た。このポリシリコン層は、シランにヒ化水素またはリ
ン化水素を混合したものでドープしながら形成した。次
に、Cl2 をエッチング剤とし、従来技術である光露光
および反応性イオン・エッチングの技術を使用して、下
層電極用のコンタクトホール9の位置にポリシリコン下
層電極基部10aを、その横に別のポリシリコン下層電
極基部10bを形成した。この構造は図2に示されてい
る。As shown in FIG. 2, using a low pressure CVD method, a temperature of 500.degree.
A polysilicon layer having a thickness of not less than 000 ° and not more than 10,000 ° was deposited to completely fill the contact hole 9 for the lower electrode. This polysilicon layer was formed while doping with a mixture of silane and hydrogen arsenide or hydrogen phosphide. Next, using a conventional technique of light exposure and reactive ion etching using Cl 2 as an etching agent, a polysilicon lower electrode base 10a is placed at the position of the lower electrode contact hole 9 and a polysilicon lower electrode base 10a is formed next to the contact hole 9 for the lower electrode. Another polysilicon lower electrode base 10b was formed. This structure is shown in FIG.
【0023】ポリシリコン下層電極基部10a,10b
の幅は、最終的に必要となる下層電極構造の幅より幅狭
く設定される必要がある。後の工程で、ポリシリコン下
層電極基部10a、10bの両側に非晶質シリコン層が
付加されることになるからである。2つのポリシリコン
下層電極基部に挟まれた空間30aの幅は、この段階で
は1500Å以上4000Å以下であった。そして、プ
ラズマ酸素アッシングおよびウェット清浄法を使用し、
2つのポリシリコン下層電極基部10a、10bを隔離
するために使用されたフォトマスクを除去した。Polysilicon lower electrode bases 10a, 10b
Must be set to be narrower than the width of the lower electrode structure finally required. This is because an amorphous silicon layer will be added to both sides of the polysilicon lower electrode bases 10a and 10b in a later step. At this stage, the width of the space 30a sandwiched between the two polysilicon lower electrode bases was not less than 1500 ° and not more than 4000 °. And using plasma oxygen ashing and wet cleaning methods,
The photomask used to isolate the two polysilicon lower electrode bases 10a, 10b was removed.
【0024】次に、本発明のキーポイントである事前清
浄工程を実施した。先ず、希釈したフ化水素酸溶液(フ
化水素と脱イオン水のモル比が1:100〜200)を
使用し、室温(約25℃)下で事前清浄工程を実施し、
ポリシリコン下層電極基部10a、10bの表面から自
然酸化膜を除去した。続いて、減圧CVD用の炉のなか
で、500℃以上550℃以下の温度下、多量にドーピ
ングされた厚さ50Å以上1000Å以下の非晶質シリ
コン層11を堆積させた。この非晶質シリコン層11
は、リン化水素を添加したシランまたはジシランによる
減圧CVD法により、堆積と同時にドーピングされた。
結果として図3のような、Nタイプの不純物濃度が4×
1020cm-3を超える表面濃度の非晶質シリコン層11
が得られた。飽和に必要な不純物濃度は堆積温度の関数
で表されるため、500℃以上550℃以下の堆積温度
のもとでは、結果として4×1020cm-3以上の不純物
濃度が得られていることになる。Next, a pre-cleaning step, which is a key point of the present invention, was performed. First, a pre-cleaning step is performed at room temperature (about 25 ° C.) using a diluted hydrofluoric acid solution (the molar ratio of hydrogen fluoride to deionized water is 1: 100 to 200),
The natural oxide film was removed from the surfaces of the polysilicon lower electrode bases 10a and 10b. Subsequently, a highly doped amorphous silicon layer 11 having a thickness of 50 ° to 1000 ° was deposited at a temperature of 500 ° C to 550 ° C in a furnace for low pressure CVD. This amorphous silicon layer 11
Was doped simultaneously with deposition by a low pressure CVD method using silane or disilane to which hydrogen phosphide was added.
As a result, as shown in FIG.
Amorphous silicon layer 11 having a surface concentration exceeding 10 20 cm -3
was gotten. Since the impurity concentration required for saturation is expressed as a function of the deposition temperature, an impurity concentration of 4 × 10 20 cm -3 or more should be obtained at a deposition temperature of 500 ° C. to 550 ° C. become.
【0025】HSG状のシリコン層を形成するために実
施するシーディング/アニーリング工程で発生するシリ
コンの移動を防止するには、非晶質シリコン層11に不
純物を大量にドープする必要がある。もし、非晶質シリ
コン層11に少量の不純物しかドープしなかった場合、
シリコンの移動が発生する恐れがある。この非晶質シリ
コン層11をポリシリコン下層電極基部10a、10b
の側壁に堆積させた結果、2つのポリシリコン下層電極
基部に挟まれた空間30bの幅は狭くなった(図3参
照)。In order to prevent the movement of silicon that occurs in the seeding / annealing step performed to form the HSG-like silicon layer, it is necessary to dope the amorphous silicon layer 11 with a large amount of impurities. If the amorphous silicon layer 11 is doped with only a small amount of impurities,
Silicon migration may occur. This amorphous silicon layer 11 is connected to the polysilicon lower electrode bases 10a and 10b.
As a result, the width of the space 30b sandwiched between the two polysilicon lower electrode bases was reduced (see FIG. 3).
【0026】HSG状のシリコン層の種層となる別の非
晶質シリコン層12aを、不純物を大量にドープした非
晶質シリコン層11の堆積に使用したのと同一の減圧C
VD用の炉を使用して、そのまま堆積させた。この非晶
質シリコン層12aは、550℃よりも低い温度で、5
0Å以上500Å以下の厚さに堆積させた。非晶質シリ
コン層12aは、ドーピングなしでも、不純物少量だけ
ドープしても、またはドープ層と非ドープ層との複合で
もよい。ドーピングは、堆積と同時進行して、リン化水
素をシランまたはジシランに混合させることにより行う
ことができる。非晶質シリコン層12aは、この結果、
不純物を含まないか、あるいは4×1020cm-3以下の
不純物濃度とされた。この結果は、図4に示されるとお
りである。この結果、ポリシリコン下層電極基部10
a、10bの間の空間30cの幅は大幅に減少し、14
00Å以上3000Å以下になった。Another amorphous silicon layer 12a serving as a seed layer of the HSG-like silicon layer is formed under the same reduced pressure C as used for depositing the amorphous silicon layer 11 heavily doped with impurities.
Using a furnace for VD, it was deposited as it was. The amorphous silicon layer 12a is formed at a temperature lower than 550 ° C.
It was deposited to a thickness of 0 ° or more and 500 ° or less. The amorphous silicon layer 12a may be undoped, doped with a small amount of impurities, or a composite of a doped layer and an undoped layer. Doping can be performed by mixing hydrogen phosphide with silane or disilane simultaneously with the deposition. As a result, the amorphous silicon layer 12a
The impurities were not contained or the impurity concentration was 4 × 10 20 cm −3 or less. The result is as shown in FIG. As a result, the polysilicon lower electrode base 10
The width of the space 30c between a and 10b is greatly reduced,
It became not less than 00 ° and not more than 3000 °.
【0027】次に、同じ減圧CVD用の炉をそのまま使
用し、キーとなるシーディング/アニーリング工程を実
施し、図5に示されるようなHSG状のシリコン層12
bを形成した。先ず、非晶質シリコン層12a上に、
窒素雰囲気下でシランまたはジシランを使用して、HS
Gの種結晶を形成した。このとき、シラン及びジシラン
によるシーディング濃度は1.0×10-3モル・m-3以
下とし、温度は550℃以上580℃以下、圧力は1ト
ール未満の条件下で、5分以上120分以内でシーディ
ングをおこなった。続いて、窒素のみの雰囲気下、温度
550℃以上580℃以下でアニーリングを120分以
内で実施し、図5に示されるようなHSG状の層12b
を形成した。HSG状のシリコン層12bの下層にある
非晶質シリコン層11から、HSG状のシリコン層12
bに供給される不純物の拡散(ドーピング)により、ア
ニーリング工程においてシリコンの移動が生じるのを防
ぐことができる。もしシリコンの移動が生じると、HS
G状のシリコン層12bの形成に障害が生じる。Next, the same low pressure CVD furnace is used as it is, and a key seeding / annealing step is performed to form an HSG-like silicon layer 12 as shown in FIG.
b was formed. First, on the amorphous silicon layer 12a,
Using silane or disilane under nitrogen atmosphere,
A seed crystal of G was formed. At this time, the seeding concentration with silane and disilane is 1.0 × 10 −3 mol · m −3 or less, the temperature is 550 ° C. or more and 580 ° C. or less, and the pressure is less than 1 Torr and 5 minutes to 120 minutes. Seeding was done within. Subsequently, annealing is performed in a nitrogen-only atmosphere at a temperature of 550 ° C. or more and 580 ° C. or less within 120 minutes to form an HSG-like layer 12b as shown in FIG.
Was formed. From the amorphous silicon layer 11 under the HSG-like silicon layer 12b, the HSG-like silicon layer 12
Diffusion (doping) of the impurity supplied to b can prevent migration of silicon from occurring in the annealing step. If silicon migration occurs, HS
An obstacle occurs in the formation of the G-shaped silicon layer 12b.
【0028】2つのポリシリコン下層電極基部に挟まれ
た空間30cは、はじめにポリシリコン電極基部を幅狭
く形成しておき、その後の非晶質シリコン層の堆積工程
を経ることにより、望ましい幅にまで狭めることができ
た。加えて、HSG状のシリコン層12bのポリシリコ
ン下層電極基部に対する密着力は、大量にドープされた
非晶質シリコン層11を間に挟むことにより改善され
た。The space 30c sandwiched between the two polysilicon lower electrode bases is formed to a desired width by first forming the polysilicon electrode base to be narrow and then performing a subsequent amorphous silicon layer deposition process. I was able to narrow it. In addition, the adhesion of the HSG-like silicon layer 12b to the polysilicon lower electrode base was improved by sandwiching the heavily doped amorphous silicon layer 11 therebetween.
【0029】次に、誘電層13を、HSG状のシリコン
層12b上に形成した。この誘電層13は、ONO(酸
化−窒化シリコン−酸化シリコン)またはNO(酸化−
窒化シリコン)などの、高誘電率の物質よりなる。ON
O層の形成には、先ずHSG状のシリコン層12b上
に、厚さ10Å以上50Å以下の二酸化ケイ素層を成長
させ、ついで厚さ10Å以上60Å以下の窒化シリコン
層を堆積させた。続いて、窒化シリコン層に対して熱酸
化工程を実施して、酸化シリコンの上に酸化窒化シリコ
ン層(silicon oxynitride)を形成した。この酸化窒化
シリコン層は、約40Å以上80Å以下の厚みの酸化ケ
イ素層に等しいものであった。結果は図6に示されると
おりである。Next, a dielectric layer 13 was formed on the HSG-like silicon layer 12b. The dielectric layer 13 is made of ONO (silicon oxide-silicon oxide-silicon oxide) or NO (oxide
It is made of a material having a high dielectric constant, such as silicon nitride. ON
To form the O layer, first, a silicon dioxide layer having a thickness of 10 ° to 50 ° was grown on the HSG-like silicon layer 12b, and then a silicon nitride layer having a thickness of 10 ° to 60 ° was deposited. Subsequently, a thermal oxidation process was performed on the silicon nitride layer to form a silicon oxynitride layer on the silicon oxide. This silicon oxynitride layer was equivalent to a silicon oxide layer having a thickness of about 40 ° to 80 °. The results are as shown in FIG.
【0030】最後に、減圧CVD法等を使用し、500
℃以上700℃以下の温度下で、厚さ500Å以上20
00Å以下のポリシリコン層を堆積させた。ポリシリコ
ン層のドーピングは、リン化水素をシランまたはジシラ
ンに混合させることにより、堆積と同時に行った。次
に、Cl2 をエッチング剤とし、従来技術である光露光
および反応性イオン・エッチングの工程を使用して、ポ
リシリコン層のパターニングを行い、図7に示されるよ
うなポリシリコン上層電極14を形成した。Finally, using a low pressure CVD method or the like,
At a temperature of not less than 700 ° C and not less than 500 ° C
A polysilicon layer of less than 00 ° was deposited. The polysilicon layer was doped simultaneously with the deposition by mixing hydrogen phosphide with silane or disilane. Next, the polysilicon layer is patterned using Cl 2 as an etchant and using the conventional processes of light exposure and reactive ion etching to form a polysilicon upper electrode 14 as shown in FIG. Formed.
【0031】同様のフォトマスク(図示せず)を使用
し、誘電層13にはCHF3 を、HSG状のシリコン層
12bと非晶質シリコン層11にはCl2 をそれぞれエ
ッチング剤として使用してエッチングを続け、下層電極
構造15を完成させた。スタック状のコンデンサ構造1
6を有するDRAMは、ポリシリコン上層電極14と、
誘電層13と、下層電極構造15よりなり、このように
して形成されたスタック状コンデンサ間には、1000
Å以上2000Å以下の幅の空間30dが形成された。
最後に、プラズマ酸素アッシングおよびウェット清浄法
によりフォトレジストを除去した。Using a similar photomask (not shown), CHF 3 is used for the dielectric layer 13 and Cl 2 is used for the HSG-like silicon layer 12b and the amorphous silicon layer 11, respectively. The etching was continued to complete the lower electrode structure 15. Stacked capacitor structure 1
6 has a polysilicon upper electrode 14;
A dielectric layer 13 and a lower electrode structure 15 are provided.
A space 30d having a width of {2000 to 2,000} was formed.
Finally, the photoresist was removed by plasma oxygen ashing and wet cleaning.
【0032】以上に好ましい実施例を開示したが、これ
らは決して本発明の範囲を限定するものではなく、当該
技術分野の当業者ならば誰でも、本発明の思想と領域を
脱しない範囲内で、その形態や細部において各種の変形
がなされうることが理解されよう。While the preferred embodiments have been disclosed above, they are not intended to limit the scope of the invention in any way, and anyone skilled in the art will be able to make the same without departing from the spirit and scope of the invention. It will be understood that various modifications can be made in the form and details.
【図1】下層電極用のコンタクトホールが形成された状
態を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which a contact hole for a lower electrode is formed.
【図2】下層電極がパターニングされた状態を示す断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where a lower electrode is patterned.
【図3】多量にドープされた非晶質シリコン層が堆積さ
れた状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a state in which a heavily doped amorphous silicon layer is deposited.
【図4】HSG状シリコン層形成のための非晶質シリコ
ン層が形成された状態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where an amorphous silicon layer for forming an HSG-like silicon layer is formed.
【図5】HSG状のシリコン層が形成された状態を示す
断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where an HSG-like silicon layer is formed.
【図6】誘電層が形成された状態を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a state where a dielectric layer is formed.
【図7】上層電極が形成された状態を示す断面図であ
る。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state where an upper electrode is formed.
1 p形半導体基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート絶縁層 4 ポリシリコン層 5 第1の絶縁層 6(N) 不純物を少量だけドープされたソース/ド
レイン領域 7 絶縁隔離壁 8(N+) 不純物を大量にドープされたソース/ドレ
イン領域 9 下層電極用のコンタクトホール 10a、10b ポリシリコン下層電極基部 11 不純物を大量にドープされた非晶質シリコン層 12a 非晶質シリコン層 12b HSG状のシリコン層 13 誘電層 14 ポリシリコン上層電極 15 下層電極 16 スタック状コンデンサ 20 第3の絶縁層 30a、30b、30c、30d ポリシリコン電極
基部(あるいは構造)間の空間Reference Signs List 1 p-type semiconductor substrate 2 field oxide film 3 gate insulating layer 4 polysilicon layer 5 first insulating layer 6 (N) source / drain region doped with a small amount of impurity 7 insulating isolation wall 8 (N + ) large amount of impurity Source / drain regions 9 doped with lower electrode 9 contact holes for lower electrode 10a, 10b base of lower electrode of polysilicon 11 amorphous silicon layer heavily doped with impurities 12a amorphous silicon layer 12b HSG-like silicon layer 13 dielectric Layer 14 Polysilicon upper electrode 15 Lower electrode 16 Stacked capacitor 20 Third insulating layer 30a, 30b, 30c, 30d Space between polysilicon electrode bases (or structures)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−5805(JP,A) 特開 平10−56155(JP,A) 特開 平6−204426(JP,A) 特開 平8−306646(JP,A) 特開 平10−112530(JP,A) 特開 平5−67730(JP,A) 特開 平5−90529(JP,A) 特開 平6−5805(JP,A) 特開 平8−298312(JP,A) 特開 平9−298278(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 H01L 21/8242 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-5805 (JP, A) JP-A-10-56155 (JP, A) JP-A-6-204426 (JP, A) JP-A 8- 306646 (JP, A) JP-A-10-112530 (JP, A) JP-A-5-67730 (JP, A) JP-A-5-90529 (JP, A) JP-A-6-5805 (JP, A) JP-A-8-298312 (JP, A) JP-A-9-298278 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 27/108 H01L 21/8242
Claims (29)
を半導体基板上に製造する方法であって、 半導体基板上に下層電極基部を形成する工程と、 酸性下でウエット式の事前洗浄を実施して、前記下層電
極基部の表面の自然酸化膜を除去する工程と、 前記下層電極基部上に不純物をドープした第1の非晶質
シリコン層を堆積させる工程と、 前記第1の非晶質シリコン層上にドープしていないかあ
るいは第1の非晶質シリコン層よりも低い濃度で不純物
をドープした第2の非晶質シリコン層を堆積させる工程
と、 第2の非晶質シリコン層を半球形の粒子が突出したシリ
コン層に転換する工程と、を備える、スタック状コンデ
ンサの製造法。 1. A stacked capacitor for a DRAM device.
A step of forming a lower electrode base on the semiconductor substrate, and performing a wet pre-cleaning under acidic conditions to form the lower electrode.
Removing a native oxide film on the surface of the pole base; and forming a first amorphous layer doped with impurities on the lower electrode base.
Depositing a silicon layer and checking whether the first amorphous silicon layer is doped.
Or impurities at a concentration lower than that of the first amorphous silicon layer.
For depositing a second amorphous silicon layer doped with Pd
And a second amorphous silicon layer having a hemispherical particle protruding.
Converting to a concrete layer.
Sensor manufacturing method.
サを半導体基板上に製造する方法であって、 ゲート絶縁層上に形成されたポリシリコンゲート構造
と、前記半導体基板内に形成されたソース/ドレイン領
域よりなるゲートトランジスタを前記半導体基板上に提
供する工程と; 絶縁層に下層電極用のコンタクトホールを空け、ソース
領域の表面を露出させる工程と; 前記下層電極用のコンタクトホールが完全に満たされる
よう、前記絶縁層の表面に下層電極基部を形成し、この
下層電極基部間に第1の空間を形成する工程と; 酸性下でウェット式の事前清浄を実施し、前記下層電極
基部の表面上の自然酸化膜を除去する工程と; 前記下層電極基部およびその間の前記第1の空間上に不
純物をドープした第1の非晶質シリコン層を堆積させ、
前記下層電極基部間に第2の空間を形成する工程と; 前記第1の非晶質シリコン層上にドープしていないかあ
るいは前記第1の非晶 質シリコン層よりも低い濃度で不
純物をドープした第2の非晶質シリコン層を堆積させ、
前記下層電極基部間に第3の空間を形成する工程と; シーディング/アニーリングを実施し、前記第2の非晶
質シリコン層を半球形の粒子が突出した(HSG状の)
シリコン層に転換する工程と; 前記HSG状のシリコン層上に誘電層を形成する工程
と; 前記誘電層上にポリシリコン層を堆積させる工程と; フォトレジストパターンを形成する工程と;および前記
フォトレジストパターンをフォトマスクとして使用し、
前記ポリシリコン層のパターニングを行い、スタック状
コンデンサのポリシリコン上層電極を形成し、同様に前
記フォトレジストパターンをフォトマスクとして使用
し、前記誘電層、前記HSG状のシリコン層、前記第1
の非晶質シリコン層のパターニングを順に行い、前記ス
タック状コンデンサの下層電極構造を形成し、この下層
電極構造間に第4の空間を形成する工程; とを備える、スタック状コンデンサの製造法。2. A method of manufacturing a stacked capacitor for a DRAM device on a semiconductor substrate, comprising: a polysilicon gate structure formed on a gate insulating layer; and source / drain regions formed in the semiconductor substrate. Providing a gate transistor on the semiconductor substrate, the method including: providing a contact hole for a lower electrode in an insulating layer to expose a surface of a source region; and allowing the contact hole for the lower electrode to be completely filled. Forming a lower electrode base on the surface of the insulating layer and forming a first space between the lower electrode bases; performing a wet pre-cleaning under acidic conditions to form a first space on the surface of the lower electrode base; a step of removing a natural oxide film; not on the lower electrode base and between said first space
Depositing a first doped amorphous silicon layer;
Forming a second space between the lower electrode bases; and do not dope the first amorphous silicon layer.
Rui not at lower concentrations than the first amorphous silicon layer
Depositing a second layer of pure amorphous silicon,
Forming a third space between the lower electrode bases; and performing seeding / annealing so that hemispherical particles protrude (HSG-like) from the second amorphous silicon layer.
Converting to a silicon layer; forming a dielectric layer on the HSG-like silicon layer; depositing a polysilicon layer on the dielectric layer; forming a photoresist pattern; Using the resist pattern as a photomask,
Patterning the polysilicon layer to form a polysilicon upper electrode of the stacked capacitor; similarly using the photoresist pattern as a photomask, forming the dielectric layer, the HSG-shaped silicon layer, the first
Patterning the amorphous silicon layer in order to form a lower electrode structure of the stacked capacitor, and forming a fourth space between the lower electrode structures.
前記第2の非晶質シリコン層の堆積工程、及び前記第2
の非晶質シリコン層の前記HSG状シリコン層への転換
工程は、同一炉内で実施する、請求項1又は2記載のス
タック状コンデンサの製造法。3. The step of depositing the first amorphous silicon layer,
Depositing the second amorphous silicon layer;
Of amorphous silicon layer to HSG-like silicon layer
3. The process according to claim 1, wherein the steps are performed in the same furnace.
Manufacturing method for tacky capacitors .
り、このポリシリコン層が、温度500℃以上700℃
以下で、減圧CVD法を使用して厚さ1000Å以上1
0000Å以下に堆積させ、リン化水素またはヒ化水素
をシランまたはジシランに混合したものを堆積させるこ
とにより、堆積と同時にドープされるポリシリコン層で
ある請求項1〜3のいずれかに記載のスタック状コンデ
ンサの製造法。4. A method according to claim 1, wherein said lower electrode base is made of polysilicon, and said polysilicon layer has a temperature of 500.degree.
Below, using a low pressure CVD method, a thickness of 1000
A stack according to any of the preceding claims , wherein the stack is a polysilicon layer that is doped simultaneously with the deposition by depositing below 0000 ° and depositing a mixture of hydrogen phosphide or hydrogen arsenide in silane or disilane. Manufacturing method of capacitor.
剤とした異方性応性イオン・エッチングをポリシリコン
層に対して行うことにより形成される請求項1〜3のい
ずれかに記載のスタック状コンデンサの製造法。Wherein said lower electrode base portion, an anisotropic refractory ion etching using a Cl 2 as the etching agent is formed by performing the polysilicon layer claims 1-3 Neu
A method for manufacturing a stacked capacitor according to any of the above.
が1500Å以上4000Å以下である請求項2に記載
のスタック状コンデンサの製造法。6. The method according to claim 2 , wherein the width of the first space between the lower electrode bases is not less than 1500 ° and not more than 4000 °.
のウェット式事前清浄工程が、フ化水素と脱イオン水の
体積比が1:100〜200である希釈したフ化水素酸
溶液を使用して実施する請求項1〜3のいずれかに記載
のスタック状コンデンサの製造法。7. The wet pre-cleaning step under acidic condition, which is performed on the base of the lower electrode, comprises the step of removing a diluted hydrofluoric acid solution having a volume ratio of hydrogen fluoride to deionized water of 1: 100 to 200. The method for producing a stacked capacitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the method is used.
VD用の炉を使用し温度500℃以上550℃以下で、
厚さ50Å以上1000Å以下に堆積させ、シランまた
はジシランにリン化水素を混合したものを堆積させるこ
とにより、堆積と同時にドープしたものであり、表面不
純物濃度が、4×1020cm-3以上の飽和レベルにある
請求項1〜3のいずれかに記載のスタック状コンデンサ
の製造法。8. The method according to claim 1, wherein said first amorphous silicon layer is formed under reduced pressure C.
Using a furnace for VD at a temperature of 500 ° C or more and 550 ° C or less,
Deposited at a thickness of 50 ° or more and 1000 ° or less, and a mixture of silane or disilane mixed with hydrogen phosphide, thereby being doped simultaneously with the deposition, and having a surface impurity concentration of 4 × 10 20 cm −3 or more. At saturation level
A method for manufacturing the stacked capacitor according to claim 1 .
VD用の炉を使用し、温度550℃未満で厚さ50Å以
上500Å以下に堆積される請求項1〜3のいずれかに
記載のスタック状コンデンサの製造法。9. The method according to claim 1, wherein the second amorphous silicon layer is formed under a reduced pressure C.
The method for manufacturing a stacked capacitor according to any one of claims 1 to 3 , wherein the deposition is performed at a temperature of less than 550 ° C and a thickness of 50 ° to 500 ° using a furnace for VD.
CVD用の炉を使用し、温度550℃未満で厚さ50Å
以上500Å以下に堆積され、シランまたはジシランに
リン化水素を混合したものを堆積させることにより、堆
積と同時にドープされるもので、表面不純物濃度が4×
1020cm-3以下である請求項1〜3のいずれかに記載
のスタック状コンデンサの製造法。10. The method according to claim 1, wherein the second amorphous silicon layer has a thickness of less than 550.degree.
Deposited at a temperature of not less than 500 ° and mixed with hydrogen phosphide in silane or disilane, thereby being doped simultaneously with the deposition.
10 20 cm -3 or less preparation of a stack capacitor according to claim 1.
D用の炉を使用し、温度550℃以上580℃以下、圧
力が1トール未満の条件で、窒素中の濃度が1.0×1
0-3モル・m-3未満のシランまたはジシランで5分以上
120分以内シーディングし、ついで、窒素のみの雰囲
気下、温度550℃以上580℃以下の条件下で120
分以内アニーリングすることによりえられる請求項1〜
3のいずれかに記載のスタック状コンデンサの製造法。11. The method according to claim 1, wherein the HSG-like silicon layer is formed under a reduced pressure CV.
Using a furnace for D, at a temperature of 550 ° C. or more and 580 ° C. or less and a pressure of less than 1 Torr, the concentration in nitrogen is 1.0 × 1
Seeding with silane or disilane of 0 -3 mol · m -3 or less for 5 minutes or more and 120 minutes or less is performed under a condition of 550 ° C. or more and 580 ° C. or less in an atmosphere containing only nitrogen.
Claim 1 obtained by annealing within minutes
3. The method for manufacturing a stacked capacitor according to any one of 3 .
リコン層よりなり、この酸化窒化シリコン−酸化シリコ
ン層が、先ず、HSG状のシリコン層に熱酸化処理を施
して厚さ10Å以上60Å以下の二酸化シリコン層を形
成し、ついで厚さ10Å以上60Å以下の窒化シリコン
層をこの二酸化シリコン層上に形成し、最後にこの窒化
シリコン層に熱酸化処理を施して前記二酸化シリコン層
上に酸化窒化シリコン層を形成することによりえられ
る、請求項2に記載のスタック状コンデンサの製造法。12. A silicon oxynitride-silicon oxide layer, wherein said silicon oxynitride-silicon oxide layer is formed by first subjecting an HSG-like silicon layer to a thermal oxidation treatment to a thickness of 10 to 60 mm. Forming a silicon dioxide layer, then forming a silicon nitride layer having a thickness of not less than 10 ° and not more than 60 ° on the silicon dioxide layer, and finally subjecting the silicon nitride layer to a thermal oxidation treatment to form a silicon oxynitride layer on the silicon dioxide layer; The method for producing a stacked capacitor according to claim 2 , wherein the method is obtained by forming a layer.
極が、減圧CVD法を使用して厚さ1000Å以上20
00Å以下のポリシリコン層を堆積させ、フォトマスク
として前記フォトレジストパターンを使用し、エッチン
グ剤としてCl2を使用して異方性反応性イオン・エッ
チング工程を実施することによりえられる、請求項2に
記載のスタック状コンデンサの製造法。13. The method according to claim 1, wherein the upper electrode of the stacked capacitor has a thickness of 1000.degree.
3. The method according to claim 2 , wherein the polysilicon layer is obtained by depositing a polysilicon layer having a thickness of not more than 00 ° and performing an anisotropic reactive ion etching process using the photoresist pattern as a photomask and Cl2 as an etchant. A method for manufacturing the stacked capacitor described in the above.
て前記フォトレジストパターンを使用し、前記HSG状
のシリコン層および前記第1の非晶質シリコン層に対
し、エッチング剤としてCl2を使用して、異方性反応
性イオン・エチング工程によるパターニングを実施する
ことによりえられる、請求項2に記載のスタック状コン
デンサの製造法。14. The lower electrode structure according to claim 1, wherein said photoresist pattern is used as a photomask, and said HSG-like silicon layer and said first amorphous silicon layer are formed using Cl 2 as an etching agent. 3. The method for manufacturing a stacked capacitor according to claim 2 , wherein the method is performed by performing patterning by an anisotropic reactive ion etching process.
幅が1000Å以上2000Å以下である、請求項2に
記載のスタック状コンデンサの製造法。15. The width of the fourth space between the lower electrode structure is 1000Å or 2000Å or less, the preparation of a stack capacitor of claim 2.
の事前清浄工程を下層電極基部に対し実施し、次に、同
一の減圧CVD用の炉のなかで非晶質シリコン層の堆積
とシーディング/アニーリング工程を実施することによ
り、該非晶質シリコン層上にHSG状のシリコン層を形
成し、このとき該非晶質シリコン層と該HSG状のシリ
コン層がともに前記下層電極基部上に形成されている、
DRAM用のスタック状コンデンサ構造のための下層電
極構造を半導体基板上に製造する方法であって、 ゲート絶縁層上に形成されたポリシリコンゲート構造
と、前記半導体基板内に形成されたソース/ドレイン領
域よりなるゲートトランジスタを前記半導体基板上に提
供する工程と; 前記ゲートトランジスタの上に絶縁層を堆積させる工程
と; 前記絶縁層に平坦化処理を施す工程と; 前記絶縁層に下層電極用のコンタクトホールを空け、前
記ゲートトランジスタ内のソース領域の表面を露出させ
る工程と; 前記絶縁層の表面に第1のポリシリコン層を堆積させ、
前記下層電極用のコンタクトホールを完全に満たすよう
にする工程と; 前記第1のポリシリコン層のパターニングを行い、ポリ
シリコン下層電極基部を形成し、前記ポリシリコン下層
電極基部間に第1の空間を形成する工程と; 前記希釈されたフッ化水素酸を使用し酸性下で実施する
事前清浄工程と; 前記減圧CVD用の炉のなかで、前記ポリシリコン下層
電極基部上と、前記ポリシリコン下層電極構造の側壁を
含む前記第1の空間上に、不純物を大量にドープした非
晶質シリコン層を堆積させ、前記ポリシリコン下層電極
基部間に第2の空間を形成する工程と; 前記減圧CVD用の炉のなかで、不純物が大量にドープ
された前記非晶質シリコン層上に、不純物が少量だけド
ープされたか、あるいは不純物が全くドープされていな
い非晶質シリコン層を堆積させ、前記ポリシリコン下層
電極基部間に第3の空間を形成する工程と; 前記減圧CVD用の炉のなかでシーディング/アニーリ
ング工程を実施し、不純物が大量にドープされた非晶質
シリコン層上に堆積された、不純物が少量だけドープさ
れたか、あるいは不純物を全くドープされていない非晶
質シリコン層を、前記HSG状のシリコン層に転換する
工程と; 前記HSG状のシリコン層上に誘電層を形成する工程
と; 前記誘電層上に第2のポリシリコン層を堆積させる工程
と; 前記第2のポリシリコン層上にフォトレジストパターン
を形成する工程と; 前記フォトレジストパターンをフォトマスクとして使用
して前記第2のポリシリコン層のパターンニングを行
い、前記DRAMに使用されるスタック状コンデンサの
ポリシリコン上層電極を形成する工程と; 前記フォトレジストパターンをフォトマスクとして使用
し、前記誘電層のパターニングを行う工程と;および、 前記フォトレジストパターンをフォトマスクとして使用
し、前記HSG状のシリコン層と不純物を大量にドープ
された前記非晶質シリコン層のパターニングを行い、前
記ポリシリコン下層電極基部の上の前記HSG状のシリ
コン層と前記不純物が大量にドープされた非晶質シリコ
ン層とからなる下層電極構造を形成し、前記ポリシリコ
ン下層電極構造間に第4の空間を形成する工程; を備える方法。16. A pre-cleaning step under acidic conditions with diluted hydrofluoric acid is performed on the lower electrode base, and then the amorphous silicon layer is deposited and deposited in the same low pressure CVD furnace. By performing a seeding / annealing step, an HSG-like silicon layer is formed on the amorphous silicon layer. At this time, the amorphous silicon layer and the HSG-like silicon layer are both formed on the lower electrode base. Have been
A method for manufacturing a lower electrode structure for a stacked capacitor structure for a DRAM on a semiconductor substrate, comprising: a polysilicon gate structure formed on a gate insulating layer; and a source / drain formed in the semiconductor substrate. Providing a gate transistor comprising a region on the semiconductor substrate; depositing an insulating layer on the gate transistor; performing a planarization process on the insulating layer; Exposing a contact hole and exposing a surface of a source region in the gate transistor; depositing a first polysilicon layer on a surface of the insulating layer;
A step of completely filling the contact hole for the lower electrode; patterning the first polysilicon layer to form a polysilicon lower electrode base, and a first space between the polysilicon lower electrode bases. A pre-cleaning step performed under acidic conditions using the diluted hydrofluoric acid; in the furnace for reduced pressure CVD, on the polysilicon lower electrode base, and on the polysilicon lower layer. Depositing an amorphous silicon layer heavily doped with impurities on the first space including the side wall of the electrode structure to form a second space between the polysilicon lower electrode bases; In a furnace for use, an amorphous silicon layer doped with a small amount of impurities or an Depositing a silicon layer to form a third space between the polysilicon lower electrode bases; performing a seeding / annealing step in the low-pressure CVD furnace; Converting an amorphous silicon layer deposited on the crystalline silicon layer, doped with a small amount of impurities, or not doped with any impurities, into the HSG-like silicon layer; Forming a dielectric layer on the layer; depositing a second polysilicon layer on the dielectric layer; forming a photoresist pattern on the second polysilicon layer; Is used as a photomask to pattern the second polysilicon layer, and a stacked capacitor of the DRAM is used. Forming a silicon upper electrode; patterning the dielectric layer using the photoresist pattern as a photomask; and forming the HSG-like silicon layer using the photoresist pattern as a photomask. The amorphous silicon layer heavily doped with impurities is patterned to comprise the HSG-like silicon layer on the base of the lower polysilicon electrode and the amorphous silicon layer heavily doped with impurities. Forming a lower electrode structure and forming a fourth space between said polysilicon lower electrode structures.
を使用し、温度500℃以上700℃以下で厚さ100
0Å以上10000Å以下に堆積され、シランまたはジ
シランにヒ化水素またはリン化水素を混合したものを堆
積させることにより、堆積と同時にドープすることによ
りえられる請求項16に記載の方法。17. The method according to claim 17, wherein the first polysilicon layer is formed by a low pressure CVD method at a temperature of 500.degree.
17. The method according to claim 16 , wherein the method is performed by depositing a mixture of silane or disilane with hydrogen arsenide or hydrogen phosphide, which is deposited at a temperature of 0 to 10,000, and doped simultaneously with the deposition.
2をエッチング剤した異方性反応性イオン・エッチング
を前記第1のポリシリコン層に対して行うことにより形
成される請求項16に記載の方法。18. The method according to claim 18, wherein said polysilicon lower electrode base is formed of Cl.
The method of claim 16, which is formed by anisotropic reactive ion etching 2 was etchant with respect to the first polysilicon layer.
た第1の空間の幅が、1500Å以上4000Å以下で
ある請求項16に記載の方法。19. The method according to claim 16 , wherein the width of the first space sandwiched between the polysilicon lower electrode bases is not less than 1500 ° and not more than 4000 °.
下で行う前記事前清浄工程が、フッ化水素と脱イオン水
の体積比が1:100〜200であるような酸性溶液を
使用して実施される請求項16に記載の方法。20. The pre-cleaning step, which is performed under acidic conditions using diluted hydrofluoric acid, comprises the step of preparing an acidic solution having a volume ratio of hydrogen fluoride to deionized water of 1: 100 to 200. 17. The method of claim 16 , implemented using.
シリコン層が、前記減圧CVD用の炉を使用し温度55
0℃以上580℃以下で厚さ50Å以上1000Å以下
に堆積され、シランにリンを混合したものを堆積させる
ことにより、堆積と同時にドープしたもので、表面不純
物濃度が4×1020cm-3以上の飽和レベルにある請求
項16に記載の方法。21. The method of claim 19, wherein the amorphous silicon layer doped with a large amount of impurities is heated to a temperature of 55 ° C. by using the low pressure CVD furnace.
Deposited at 0 ° C. or more and 580 ° C. or less to a thickness of 50 ° or more and 1000 ° or less, and doped at the same time as depositing a mixture of silane and phosphorus, and having a surface impurity concentration of 4 × 10 20 cm −3 or more. claims in the saturation level
Item 17. The method according to Item 16 .
た前記ポリシリコン下層電極基部間の第2の空間の幅
が、1400Å以上3000Å以下である請求項16に
記載の方法。22. The method according to claim 16 , wherein a width of the second space between the polysilicon lower electrode bases covered with the first amorphous silicon layer is not less than 1400 ° and not more than 3000 °.
圧CVD用の炉を使用し、温度550℃未満で厚さ50
Å以上500Å以下に堆積されることを特徴とする請求
項16に記載の方法。23. A method according to claim 19, wherein the second amorphous silicon layer is formed by using the low pressure CVD furnace at a temperature of less than 550.degree.
Claims characterized by being deposited in the range of {over 500}
Item 17. The method according to Item 16 .
G状のシリコン層に転換するための前記シーディング/
アニーリング工程が、前記減圧CVD用の炉を使用して
行われ、温度550℃以上580℃以下、圧力1トール
未満、窒素中の濃度が1.0×10-3モル・m-3未満の
シランまたはジシランを使用して5分以上120分以下
実施されるシーディングの段階と、窒素のみの雰囲気
下、温度550℃以上580℃以下の条件下で120分
以内実施されるアニーリングの段階と、を備える請求項
16に記載の方法。24. The method according to claim 24, wherein the second amorphous silicon layer is formed of the HS.
The seeding for converting to a G-like silicon layer /
The annealing step is performed using the furnace for low-pressure CVD, and the temperature is 550 ° C. or higher and 580 ° C. or lower, the pressure is lower than 1 Torr, and the concentration of silane in nitrogen is less than 1.0 × 10 −3 mol · m −3. Or a seeding step performed using disilane for 5 minutes or more and 120 minutes or less, and an annealing step performed for 120 minutes or less under a condition of 550 ° C. or more and 580 ° C. or less in an atmosphere containing only nitrogen. Claims to be provided
The method according to item 16 ,
シリコン層よりなり、この酸化窒化シリコン層−酸化シ
リコン層構造が、先ず、前記HSG状のシリコン層上に
厚さ10Å以上50Å以下の酸化シリコン層を堆積さ
せ、ついで厚さ10Å以上60Å以下の窒化シリコン層
をこの酸化シリコン層上に堆積させ、最後にこの窒化シ
リコン層を酸化させ、この酸化シリコンの上に酸化窒化
シリコン層を形成することによりえられる請求項16に
記載の方法。25. The dielectric layer is composed of a silicon oxynitride layer-a silicon oxide layer, and the silicon oxynitride layer-a silicon oxide layer structure is formed on the HSG-like silicon layer by oxidizing with a thickness of 10 ° to 50 °. Depositing a silicon layer, then depositing a silicon nitride layer having a thickness of 10 to 60 degrees on the silicon oxide layer, and finally oxidizing the silicon nitride layer to form a silicon oxynitride layer on the silicon oxide 17. A method according to claim 16 obtained by:
D法を使用し、温度500℃以上700℃以下で、厚さ
500Å以上2000Å以下に堆積される請求項16に
記載の方法。26. The semiconductor device according to claim 26, wherein the second polysilicon layer is formed under a reduced pressure CV.
17. The method of claim 16 , wherein the method D is used to deposit at a temperature between 500C and 700C and a thickness between 500 and 2000C.
スクとして前記フォトレジストパターンを、前記第2の
ポリシリコン層に対し、エッチング剤としてCl2を使
用して、異方性反応性イオン・エッチング工程を実施す
ることによえられる請求項16に記載の方法。27. An anisotropic reactive ion etching step in which said polysilicon upper layer electrode is formed using said photoresist pattern as a photomask and said second polysilicon layer using Cl 2 as an etchant. 17. The method of claim 16 , wherein the method is performed.
大量にドープされた前記非晶質シリコン層とが、フォト
マスクとして前記フォトレジストパターンを使用し、エ
ッチング剤としてCl2を使用して、異方性反応性イオ
ン・エッチング工程を実施することによりパターニング
され、前記ポリシリコン下層電極基部上の前記HSG状
のシリコン層と不純物を大量にドープされた前記非晶質
シリコン層とからなる下層電極構造を形成する請求項1
6に記載の方法。28. The HSG-like silicon layer and the amorphous silicon layer heavily doped with impurities are different from each other by using the photoresist pattern as a photomask and Cl 2 as an etching agent. A lower electrode structure comprising the HSG-like silicon layer on the polysilicon lower electrode base and the heavily doped amorphous silicon layer patterned by performing an isotropic reactive ion etching process; Claim 1 which forms
7. The method according to 6 .
の幅が1000Å以上2000Å以下である請求項16
に記載の方法。29. The width of the fourth space between the lower electrode structure is 1000Å or more 2000Å less claim 16
The method described in.
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