JP3114803B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3114803B2
JP3114803B2 JP09367654A JP36765497A JP3114803B2 JP 3114803 B2 JP3114803 B2 JP 3114803B2 JP 09367654 A JP09367654 A JP 09367654A JP 36765497 A JP36765497 A JP 36765497A JP 3114803 B2 JP3114803 B2 JP 3114803B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

【0002】本発明は、半導体装置に関し、特にキャパ
シタの容量が増加された半導体装置とその製造方法に関
する。
[0002] The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having an increased capacitance of a capacitor and a method of manufacturing the same.

【0003】[0003]

【従来の技術】[Prior art]

【0004】従来、半導体記憶装置のような半導体装置
の製造方法において、MOSキャパシタの大容量化を実
現するために、MOSキャパシタの蓄積電極表面に凹凸
を形成して、電極の表面積を増加させる方法が用いられ
ている。たとえば特開平4−96366号公報には、平
面上でのMOSキャパシタの面積を増加させることなく
実質的に電極の表面積を増加させ、キャパシタの大容量
化を図る技術が記載されている。
Conventionally, in a method of manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor memory device, in order to increase the capacity of a MOS capacitor, a method of forming irregularities on the surface of a storage electrode of the MOS capacitor to increase the surface area of the electrode is used. Is used. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-96366 discloses a technique for increasing the capacitance of a capacitor by substantially increasing the surface area of an electrode without increasing the area of a MOS capacitor on a plane.

【0005】図5、図6は、特開平4−96366号公
報による従来のスタックトキャパシタ型セルを有する半
導体装置とその製造方法を示している。図5(a)に示
されるように、ポリシリコンからなる厚さ約300nm
の蓄積電極26上に図5(b)に示すように厚さ約1.
2umのホトレジスト28をパターン形成する。反応ガ
スにHBrを用い、60sccmの流量、150mTo
rrの圧力、400WのRFパワーで異方性のRIEが
行われる。これにより図6(a)に示すように、蓄積電
極26の表面を深さ約150nmエッチングし、凹凸を
形成した後アッシング、硫酸及過酸化水素水の混合液に
よる洗浄でホトレジスト28等を除去する。
FIGS. 5 and 6 show a conventional semiconductor device having a stacked capacitor type cell disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-96366 and a method of manufacturing the same. As shown in FIG. 5A, the thickness of the polysilicon is about 300 nm.
As shown in FIG. 5B, a thickness of about 1.
A 2 μm photoresist 28 is patterned. Using HBr as a reaction gas, a flow rate of 60 sccm, 150 mTo
Anisotropic RIE is performed at a pressure of rr and an RF power of 400 W. As a result, as shown in FIG. 6A, the surface of the storage electrode 26 is etched to a depth of about 150 nm to form irregularities. .

【0006】次に図6(b)に示すように容量性絶縁膜
29を形成し、スタックトキャパシタの対向電極30
(セルプレート)として厚さ約150nmの第2のポリ
シリコン膜をパターン化する。
Next, as shown in FIG. 6B, a capacitive insulating film 29 is formed, and a counter electrode 30 of the stacked capacitor is formed.
As a (cell plate), a second polysilicon film having a thickness of about 150 nm is patterned.

【0007】以上の方法を用いることにより、スタック
トキャパシタは平面的にみた面積を拡大することなく実
質的に2倍以上の大面積化、すなわち大容量化を実現す
ることができる。
[0007] By using the above method, the stacked capacitor can realize a larger area, that is, a larger capacity, which is substantially twice or more, without increasing the area in plan view.

【0008】尚、本従来例では厚さ約300nmの蓄積
電極16に約150nmの凹凸すなわち膜厚の50%の
エッチングを行う場合について述べたが、実質的には膜
厚1%から90%の範囲でエッチングを行うことができ
る。すなわち蓄積電極26となるポリシリコン膜へのエ
ッチングの深さを変えることによりセルの容量が制御で
きる。
In this conventional example, the case where the storage electrode 16 having a thickness of about 300 nm is subjected to the etching of about 150 nm unevenness, that is, 50% of the film thickness, is practically 1% to 90% of the film thickness. Etching can be performed in the range. That is, the capacitance of the cell can be controlled by changing the etching depth of the polysilicon film serving as the storage electrode 26.

【0009】[0009]

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

【0010】しかしながら、この従来技術には、次のよ
うな問題点がある。近年の半導体装置に関しては、上述
の従来技術により得られる効果が小さいということであ
る。近年、半導体素子の高密度化、高集積化に伴い、M
OSキャパシタの平面でみた面積を図6(a)に示すよ
うに設計することが困難になってきた。平面的な面積が
小さくなってきているので、ホトリソグラフィー技術に
より凹凸パターンを形成するには限界がある。従って、
蓄積電極表面に凹凸を形成するだけで、表面積を増加さ
せる方法が困難になってきている。
However, this conventional technique has the following problems. For recent semiconductor devices, the effect obtained by the above-described conventional technology is small. In recent years, with the increase in density and integration of semiconductor devices, M
It has become difficult to design the area of the OS capacitor as viewed in a plane as shown in FIG. Since the planar area has been reduced, there is a limit in forming a concavo-convex pattern by photolithography. Therefore,
It has become difficult to increase the surface area only by forming irregularities on the surface of the storage electrode.

【0011】また、蓄積電極26の厚さを厚くした場
合、従来技術による表面積増加による効果はあるが、今
度、上層層間シリコン酸化膜の平坦性が悪化し、上層配
線の形成が困難になるという新たな問題が発生するの
で、実際的ではない。
When the thickness of the storage electrode 26 is increased, there is an effect of increasing the surface area according to the prior art, but the flatness of the upper interlayer silicon oxide film is deteriorated, and it becomes difficult to form the upper wiring. It is not practical because it creates new problems.

【0012】図7に示される第2の従来例においては、
次のような問題点がある。まず、第1の蓄積電極のカバ
レッジの悪さからその後の容量性絶縁膜と対向電極とな
る第2の蓄積電極の成膜が困難であるということであ
る。図7からわかるように容量性絶縁膜を形成するとき
の下地となる第1の蓄積電極が逆テーパーになっている
ために成膜した容量性絶縁膜のカバレッジが悪くなり、
蓄積電極として用をなさなくなることが十分考えられ
る。また、その製法に関しては再現性が悪いということ
である。第1の蓄積電極となるポリシリコンの成長を2
回に分けて行っているが、その2回目の成膜に関しては
接続孔の直径方向の大きさによって容量性絶縁膜及び第
2の蓄積電極を埋め込む為の隙間がなくなってしまうこ
とが十分考えられる。
In the second conventional example shown in FIG.
There are the following problems. First, the poor coverage of the first storage electrode makes it difficult to subsequently form a second storage electrode serving as a capacitive insulating film and a counter electrode. As can be seen from FIG. 7, the coverage of the formed capacitive insulating film deteriorates because the first storage electrode serving as a base when the capacitive insulating film is formed has an inverse taper,
It is fully conceivable that the storage electrode will no longer be used. Further, the reproducibility of the production method is poor. The growth of polysilicon as the first storage electrode is
Although it is performed separately, it is sufficiently conceivable that in the second deposition, there is no gap for embedding the capacitive insulating film and the second storage electrode depending on the diameter of the connection hole. .

【0013】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものである。従って、本発明の目的は、蓄積電極
としてのポリシリコン膜にボイドを形成し、それを利用
することにより、MOSキャパシタの実質的な表面積を
増加させ、キャパシタの大容量化を図ることができる半
導体装置とその製造方法を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems. Therefore, an object of the present invention is to form a void in a polysilicon film as a storage electrode and use the void to increase a substantial surface area of a MOS capacitor and increase the capacity of the capacitor. An object of the present invention is to provide an apparatus and a method of manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0015】本発明の半導体装置は、MOSトランジス
タのソース領域あるいはドレイン領域に達する孔が形成
され、前記MOSトランジスタのゲート電極を覆うよう
に形成された絶縁膜と、前記孔内にボイドを残しながら
前記孔の内面に沿って形成され、前記絶縁膜の前記孔の
周辺に形成され、前記MOSトランジスタのソース領域
あるいはドレイン領域に接続された導電性の蓄積電極
と、前記孔内にボイドを残しながら、前記蓄積電極を覆
うように形成された容量性絶縁膜と、および前記孔内の
ボイドを埋めながら、前記容量性絶縁膜を覆うように形
成された導電性の対向電極とを具備する。
In the semiconductor device of the present invention, a hole reaching the source region or the drain region of the MOS transistor is formed, and an insulating film formed so as to cover a gate electrode of the MOS transistor, and a void is left in the hole. A conductive storage electrode formed along the inner surface of the hole and formed around the hole in the insulating film and connected to a source region or a drain region of the MOS transistor, while leaving a void in the hole; A capacitive insulating film formed to cover the storage electrode, and a conductive counter electrode formed to cover the capacitive insulating film while filling voids in the holes.

【0016】前記蓄積電極は、前記孔の内面に沿って形
成される第1の蓄積電極部と、前記絶縁膜の前記孔の周
辺に形成される第2の蓄積電極部に分けられ、前記第2
の蓄積電極部の厚さは、前記第1の蓄積電極部の厚さよ
り厚い。
The storage electrode is divided into a first storage electrode portion formed along the inner surface of the hole and a second storage electrode portion formed around the hole in the insulating film. 2
Is thicker than the thickness of the first storage electrode section.

【0017】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
ソース領域、ドレイン領域、ゲート電極を有するMOS
トランジスタのゲート電極を覆うように絶縁膜を形成す
るステップと、前記MOSトランジスタの前記ソース領
域あるいは前記ドレイン領域に達するように前記絶縁膜
に孔を形成するステップと、前記孔内にボイドを残しな
がら前記孔の内面に沿って、また前記絶縁膜の前記孔の
周辺に蓄積電極を形成するステップと、前記孔内にボイ
ドを残しながら、前記蓄積電極を覆うように容量性絶縁
膜を形成するステップと、および前記孔内のボイドを埋
めながら、前記容量性絶縁膜を覆うように対向電極を形
成するステップとを具備する。
Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
MOS having source region, drain region and gate electrode
Forming an insulating film so as to cover a gate electrode of the transistor; forming a hole in the insulating film so as to reach the source region or the drain region of the MOS transistor; and leaving a void in the hole. Forming a storage electrode along the inner surface of the hole and around the hole in the insulating film; and forming a capacitive insulating film to cover the storage electrode while leaving a void in the hole. And forming an opposing electrode so as to cover the capacitive insulating film while filling voids in the holes.

【0018】前記蓄積電極を形成するステップは、前記
孔の内面に沿って第1の蓄積電極部を形成するステップ
と、及び 前記絶縁膜の前記孔の周辺に第2の蓄積電極
部を形成するステップとからなり、前記第2の蓄積電極
部の厚さは、前記第1の蓄積電極部の厚さより厚いこと
が望ましい。
The step of forming the storage electrode includes the step of forming a first storage electrode portion along an inner surface of the hole, and the step of forming a second storage electrode portion around the hole in the insulating film. It is preferable that the thickness of the second storage electrode portion is larger than the thickness of the first storage electrode portion.

【0019】また、前記第1の蓄積電極部を形成するス
テップと前記第2の蓄積電極部を形成するステップの少
なくとも一方は、ポリシリコン膜を形成するステップ
と、及び不純物を前記ポリシリコン膜にドープするステ
ップとを具備してもよいし、あるいは 前記第1の蓄積
電極部を形成するステップと前記第2の蓄積電極部を形
成するステップの少なくとも一方は、不純物がドープさ
れたポリシリコン膜を形成するステップを具備してもよ
い。
At least one of the step of forming the first storage electrode section and the step of forming the second storage electrode section includes a step of forming a polysilicon film and a step of forming an impurity in the polysilicon film. Doping may be provided, or at least one of the step of forming the first storage electrode portion and the step of forming the second storage electrode portion may include a step of forming a polysilicon film doped with an impurity. The method may include forming.

【0020】前記蓄積電極を形成するステップは、成長
ガスの供給量を制限して、前記孔が完全には埋まらない
ように成膜速度を制御しながら、化学的気相成長法によ
り前記孔の内面に沿って第1の蓄積電極部を形成するス
テップと、及び前記成長ガスの供給量を制限して、前記
ボイドが完全には埋まらないように成膜速度を制御しな
がら、化学的気相成長法により前記絶縁膜の前記孔の周
辺に第2の蓄積電極部を形成するステップとを具備す
る。
In the step of forming the storage electrode, the amount of the growth gas supplied is controlled and the film formation rate is controlled so that the hole is not completely filled. Forming a first storage electrode portion along an inner surface; and controlling a deposition rate so as not to completely fill the void by limiting a supply amount of the growth gas. Forming a second storage electrode portion around the hole in the insulating film by a growth method.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

【0022】以下に、添付図面を参照して、本発明の半
導体装置について詳細に説明する。
Hereinafter, a semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0023】図1は、本発明の本発明の第1の実施形態
による半導体装置の構造を示す断面図である。図1を参
照して、シリコン半導体基板1上に素子分離用シリコン
酸化膜2が形成されている。半導体基板1と素子分離用
シリコン酸化膜2の上にゲート酸化膜3とゲート電極4
からなるゲート構造が形成されている。半導体基板1上
のゲート構造の両側にはドレイン領域とソース領域11
が形成されている。2つのゲート構造はシリコン酸化膜
の層間絶縁膜5により覆われている。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a silicon oxide film 2 for element isolation is formed on a silicon semiconductor substrate 1. A gate oxide film 3 and a gate electrode 4 are formed on a semiconductor substrate 1 and a silicon oxide film 2 for element isolation.
Is formed. A drain region and a source region 11 are provided on both sides of the gate structure on the semiconductor substrate 1.
Are formed. The two gate structures are covered with an interlayer insulating film 5 of a silicon oxide film.

【0024】2つのゲート構造の間には、半導体基板1
に達する接続孔が形成されている。接続孔の内面は第1
の蓄積電極6により覆われている。シリコン酸化膜5の
接続孔の周辺部には第1の蓄積電極6につながる第2の
蓄積電極7が形成されている。シリコン酸化膜5上の、
第2の蓄積電極7が形成されていない部分と、第2の蓄
積電極7の周囲と、第1の蓄積電極6の表面が容量性絶
縁膜9で覆われている。接続孔内には未充填部が残って
いる。容量性絶縁膜9を覆い、接続孔内の未充填部を充
填するように対向電極(カウンター電極)10が提供さ
れている。
A semiconductor substrate 1 is provided between two gate structures.
Is formed. The inner surface of the connection hole is the first
Is covered with the storage electrode 6. A second storage electrode 7 connected to the first storage electrode 6 is formed around the connection hole of the silicon oxide film 5. On the silicon oxide film 5,
The portion where the second storage electrode 7 is not formed, the periphery of the second storage electrode 7, and the surface of the first storage electrode 6 are covered with the capacitive insulating film 9. An unfilled portion remains in the connection hole. A counter electrode (counter electrode) 10 is provided so as to cover the capacitive insulating film 9 and fill an unfilled portion in the connection hole.

【0025】次に、本発明の第1の実施形態による半導
体装置の製造方法を詳細に説明する。図2と図3は、本
発明の第1の実施形態による半導体装置の断面を工程順
に示している。
Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described in detail. 2 and 3 show cross sections of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【0026】図2(a)において、半導体基板1上に素
子分離用シリコン酸化膜2が形成される。その後、シリ
コン酸化膜とポリシリコン膜が成膜され、フォトリソグ
ラフィー技術を用いてゲート酸化膜3とゲート電極4か
らなるゲート構造が形成される。その後、ゲート構造と
自己整合的に不純物イオンが注入されて、ソース領域、
ドレイン領域11が形成され、またゲート電極4も導電
性となる。その後、半導体基板1の全面にシリコン酸化
膜5が形成される。
In FIG. 2A, an element isolation silicon oxide film 2 is formed on a semiconductor substrate 1. Thereafter, a silicon oxide film and a polysilicon film are formed, and a gate structure including the gate oxide film 3 and the gate electrode 4 is formed by using photolithography technology. After that, impurity ions are implanted in a self-aligned manner with the gate structure to form a source region,
A drain region 11 is formed, and the gate electrode 4 also becomes conductive. Thereafter, a silicon oxide film 5 is formed on the entire surface of semiconductor substrate 1.

【0027】次に、シリコン酸化膜5にソース/ドレイ
ン領域に達する接続孔がエッチングにより形成される。
接続孔を形成した後、化学的気相成長(CVD)法によ
りポリシリコンの第1の蓄積電極6が成膜される。この
とき、成長ガスの供給が制限されることにより接続孔内
にボイドが形成される。このように、本発明では成長ガ
スの供給を律速することよりポリシリコン膜の成膜時に
ボイドを敢えて形成している。
Next, a connection hole reaching the source / drain region is formed in the silicon oxide film 5 by etching.
After forming the connection holes, a first storage electrode 6 of polysilicon is formed by a chemical vapor deposition (CVD) method. At this time, a void is formed in the connection hole by restricting the supply of the growth gas. As described above, in the present invention, voids are intentionally formed during the formation of the polysilicon film by controlling the supply of the growth gas.

【0028】供給律速によるポリシリコン膜の成膜条件
として、具体的には650℃の成膜温度、360scc
mの流量でSiH4が80mTorrの圧力となるよう
に供給される。もちろん成膜条件はこれに限定されるも
のではない。
The conditions for forming the polysilicon film by the supply rate control are, specifically, a film forming temperature of 650 ° C. and 360 scc.
At a flow rate of m, SiH4 is supplied at a pressure of 80 mTorr. Of course, the film forming conditions are not limited to these.

【0029】ここで、ボイドの幅としては、後に形成さ
れる容量性絶縁膜9と対向電極10が形成されることが
できる幅を確保しなければならない。
Here, as the width of the void, it is necessary to ensure a width in which the capacitive insulating film 9 and the counter electrode 10 to be formed later can be formed.

【0030】従来、半導体装置の信頼性を劣化させる要
因になるという理由から、ボイドはあってはならないも
のであった。しかし、近年の半導体素子の高密度化、高
集積化に伴い、接続孔が微細になるにつれ、ボイドが発
生しないようにポリシリコン膜で接続孔を満たすことは
困難になってきている。現在、ボイドが発生しないよう
に接続孔を満たすために反応律速による成膜を余儀なく
され、結果的に成膜速度が低下し、生産性が犠牲になっ
ている。
Conventionally, voids should not be present because they cause deterioration of the reliability of the semiconductor device. However, with the recent increase in density and integration of semiconductor elements, it has become more difficult to fill the connection holes with a polysilicon film so that voids are not generated as the connection holes become finer. At present, a film is required to be formed by a reaction rate control in order to fill a connection hole so as not to generate a void. As a result, a film forming speed is reduced, and productivity is sacrificed.

【0031】本発明では、ボイドを積極的に利用して、
生産性を犠牲にすることなく蓄積電極としてのポリシリ
コン膜を成膜できるばかりでなく、更に蓄積電極となる
ポリシリコン膜の表面積増加により、MOSキャパシタ
の実質的な表面積を増加させ、キャパシタの大容量化を
図っている。
In the present invention, voids are positively utilized,
Not only can the polysilicon film be formed as the storage electrode without sacrificing productivity, but the surface area of the polysilicon film that becomes the storage electrode can be increased, so that the substantial surface area of the MOS capacitor can be increased and the size of the capacitor can be increased. The capacity is being increased.

【0032】この後、第1の蓄積電極6は等方性のエッ
チングによりエッチバックされてシリコン酸化膜5の上
からのぞかれる。この時のエッチバックの量としては、
前記シリコン酸化膜5が表面に出てから約10%のオー
バーエッチングを行うものがよいが、特に限定されるも
のではない。また、等方性エッチングのためのエッチン
グガスとして、具体的にはSF6が用いられる。
After that, the first storage electrode 6 is etched back by isotropic etching and is looked up from above the silicon oxide film 5. As the amount of etch back at this time,
It is preferable to perform over-etching of about 10% after the silicon oxide film 5 comes to the surface, but it is not particularly limited. Further, SF 6 is specifically used as an etching gas for isotropic etching.

【0033】エッチバックされた状態で、イオン注入法
又は拡散法により、不純物イオンとしてリンイオンがド
ープされる。
While being etched back, phosphorus ions are doped as impurity ions by ion implantation or diffusion.

【0034】次に、図2(b)に示すように、第2の蓄
積電極7のためのポリシリコン膜が、第1の蓄積電極6
同様、供給律速により形成される。第2の蓄積電極7を
形成するための条件は、具体的には650℃の成膜温度
で360sccmの流量でSiH4が80mTorrの
圧力となるように供給される。もちろん成膜条件はこれ
に限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 2B, a polysilicon film for the second storage electrode 7 is formed on the first storage electrode 6.
Similarly, it is formed by supply control. Specifically, the conditions for forming the second storage electrode 7 are such that SiH 4 is supplied at a deposition temperature of 650 ° C. at a flow rate of 360 sccm and a pressure of 80 mTorr. Of course, the film forming conditions are not limited to these.

【0035】この時、第1の蓄積電極6の形成時に残さ
れたボイドが新たに第2の蓄積電極7により埋め込まれ
てしまっては本発明の効果がなくなる。従って、ボイド
の全体が第2の蓄積電極7のポリシリコンにより埋めら
れないように第2の蓄積電極7を形成することが必要で
ある。
At this time, if the voids left when the first storage electrode 6 is formed are newly buried by the second storage electrode 7, the effect of the present invention is lost. Therefore, it is necessary to form the second storage electrode 7 so that the entire void is not filled with the polysilicon of the second storage electrode 7.

【0036】その後ホトリソグラフィー技術により、第
2の蓄積電極7上に所望のホトレジスト膜8のパターン
が形成される。続いて、異方性のエッチングにより図3
に示すように、第2の蓄積電極7が第1の蓄積電極6の
ボイド上からなくなるまでエッチングされる。その後、
アッシングが行われ、ホトレジスト膜8を除去する。
Thereafter, a desired pattern of the photoresist film 8 is formed on the second storage electrode 7 by photolithography. Subsequently, FIG.
As shown in (2), the etching is performed until the second storage electrode 7 is no longer above the void of the first storage electrode 6. afterwards,
Ashing is performed to remove the photoresist film 8.

【0037】この供給律速による第2の蓄積電極7の成
膜後、イオン注入法又は拡散法により、不純物としてリ
ンイオンが第2の蓄積電極7にドープされる。
After the film formation of the second storage electrode 7 by the supply control, phosphorus ions are doped as impurities into the second storage electrode 7 by an ion implantation method or a diffusion method.

【0038】次に、図1に示すように、容量性絶縁膜9
が半導体基板1の全面に形成される。このとき、第2の
蓄積電極7の上面だけでなく露出している側面にも容量
性絶縁膜9が形成される。また、接続孔内で第1の蓄積
電極6の表面を覆うように容量性絶縁膜9が形成され
る。このときも、接続孔内にはまだ小さいボイドが残っ
ている。
Next, as shown in FIG.
Is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1. At this time, the capacitive insulating film 9 is formed not only on the upper surface of the second storage electrode 7 but also on the exposed side surfaces. Further, a capacitive insulating film 9 is formed to cover the surface of the first storage electrode 6 in the connection hole. At this time, small voids still remain in the connection holes.

【0039】次に、ポリシリコンからなるスタックトキ
ャパシタの対向電極10が成膜される。対向電極10
は、容量性絶縁膜9の成膜時に残っているボイドを完全
に埋めるように形成される。こうして、図1に示すよう
に、半導体装置が完成する。
Next, a counter electrode 10 of a stacked capacitor made of polysilicon is formed. Counter electrode 10
Are formed so as to completely fill voids remaining when the capacitive insulating film 9 is formed. Thus, the semiconductor device is completed as shown in FIG.

【0040】次に、本発明の第2の実施形態による半導
体装置の製造方法について説明する。図4(a)と
(b)は本発明の第2の実施形態による半導体装置の断
面を工程順に示している。
Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described. 4A and 4B show a cross section of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【0041】まず、図4(a)に示すように、第1の実
施形態と同様に、半導体基板1上に素子分離用シリコン
酸化膜2が形成される。その後、シリコン酸化膜とポリ
シリコン膜が形成され、フォトリソグラフィー技術を用
いてゲート酸化膜3とゲート電極4からなるゲート構造
が形成される。その後、ゲート構造と自己整合的に不純
物イオンが注入されて、ソース領域、ドレイン領域が形
成され、またゲート電極4も導電性となる。その後、半
導体基板1の全面にシリコン酸化膜5が形成される。
First, as shown in FIG. 4A, an element isolation silicon oxide film 2 is formed on a semiconductor substrate 1 as in the first embodiment. Thereafter, a silicon oxide film and a polysilicon film are formed, and a gate structure including a gate oxide film 3 and a gate electrode 4 is formed by using photolithography technology. Thereafter, impurity ions are implanted in a self-aligned manner with the gate structure to form a source region and a drain region, and the gate electrode 4 also becomes conductive. Thereafter, a silicon oxide film 5 is formed on the entire surface of semiconductor substrate 1.

【0042】次に、シリコン酸化膜5にソース/ドレイ
ン領域に達する接続孔がエッチングにより形成される。
接続孔を形成した後、第1の実施形態と同様に、供給律
速によりリンをドープしたポリシリコンの第1の蓄積電
極6Aが成膜される。この供給律速によるポリシリコン
膜の成膜により接続孔内にボイドが形成される。
Next, a connection hole reaching the source / drain region is formed in the silicon oxide film 5 by etching.
After the formation of the connection holes, the first storage electrode 6A of polysilicon doped with phosphorus by the supply rate control is formed as in the first embodiment. A void is formed in the connection hole by the formation of the polysilicon film by the supply control.

【0043】次に、第1の実施形態と同様に、図4
(b)に示すように、第1の蓄積電極6Aとしてのリン
イオンをドープしたポリシリコン膜のボイドを蓄積電極
の表面積としたスタックトキャパシタを形成する。以下
の工程は、第1の実施形態と同様なので説明を省略す
る。
Next, as in the first embodiment, FIG.
As shown in FIG. 2B, a stacked capacitor is formed as the first storage electrode 6A, in which the void of the polysilicon film doped with phosphorus ions is used as the surface area of the storage electrode. Subsequent steps are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.

【0044】尚、この場合、第2の蓄積電極7A及び対
向電極10もリンイオンをドープしたポリシリコン膜で
あってもよいことは明らかであろう。
In this case, it will be apparent that the second storage electrode 7A and the counter electrode 10 may also be polysilicon films doped with phosphorus ions.

【0045】[0045]

【発明の効果】【The invention's effect】

【0046】以上説明したように、本発明の半導体装置
によれば、蓄積電極となるポリシリコンのボイドを形成
し、それをエッチバックすることにより、ボイド形成部
分を蓄積電極の表面積として利用することができる。従
って、キャパシタの大容量化を図ることができる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the voids are used as the surface area of the storage electrodes by forming polysilicon voids to be storage electrodes and etching back the voids. Can be. Therefore, the capacity of the capacitor can be increased.

【0047】また、本発明では、ポリシリコンの成膜は
ボイドの形成のために供給律速により行われるので、蓄
積電極となるポリシリコン膜の成膜速度を落とすことな
く行うことができる。
Further, in the present invention, the polysilicon film is formed by controlling the supply for forming voids, so that the polysilicon film serving as the storage electrode can be formed without lowering the film forming speed.

【0048】さらに、本発明では、蓄積電極となるポリ
シリコン膜の形成時のボイドを利用しているので、MO
Sキャパシタの平面的な電極面積を拡大することなく、
表面積を増加させることができる。従って、本発明は半
導体素子の高密度化、高集積化にも対応できる。
Further, in the present invention, since voids at the time of forming the polysilicon film serving as the storage electrode are used, the MO
Without increasing the planar electrode area of the S capacitor
The surface area can be increased. Therefore, the present invention can cope with higher density and higher integration of the semiconductor element.

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

【図1】本発明の第1の実施形態による半導体装置の構
成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態による製造方法におけ
る半導体装置の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of the semiconductor device in the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第1の実施形態による製造方法におけ
る半導体装置の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of the semiconductor device in the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の第2の実施形態による製造方法におけ
る半導体装置の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor device in a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention;

【図5】第1の従来例の製造方法における半導体装置の
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor device in a manufacturing method according to a first conventional example.

【図6】第1の従来例の製造方法における半導体装置の
断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor device in a manufacturing method according to a first conventional example.

【図7】第2の従来例における半導体装置の断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device in a second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21:半導体基板 2、22:素子分離用シリコン酸化絶縁膜 3、23:ゲート酸化膜 4、24:ゲート電極 5、25:シリコン酸化膜 6:第1の蓄積電極 7:第2の蓄積電極 8、28:ホトレジスト 9、29:容量性絶縁膜 10、30:対向電極 11:ソース/ドレイン領域 6A:第1のリンドープ蓄積電極 7A:第2のリンドープ蓄積電極 26蓄積電極 1, 21: semiconductor substrate 2, 22: silicon oxide insulating film for element isolation 3, 23: gate oxide film 4, 24: gate electrode 5, 25: silicon oxide film 6: first storage electrode 7: second storage Electrodes 8, 28: photoresist 9, 29: capacitive insulating film 10, 30: counter electrode 11: source / drain region 6A: first phosphorus-doped storage electrode 7A: second phosphorus-doped storage electrode 26 storage electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】MOSトランジスタのソース領域あるいは
ドレイン領域に達する孔が形成され、前記MOSトラン
ジスタのゲート電極を覆うように形成された絶縁膜と、 前記孔内に前記孔の内面に沿って形成され、前記MOS
トランジスタの前記ソース領域あるいは前記ドレイン領
域に接続された導電性の蓄積電極と、前記蓄積電極は、
前記ソース領域あるいは前記ドレイン領域に接続された
第1の蓄積電極部と前記第1の蓄積電極部と前記絶縁膜
の上に形成されている第2の蓄積電極部を含み、前記第
1の蓄積電極部の内面に形成される第1空洞部の幅は前
記第2の蓄積電極部の内面に形成される第2空洞部の幅
より狭く、 前記孔内に空洞部を残しながら、前記蓄積電極を覆うよ
うに形成された容量性絶縁膜と、および前記孔内の前
容量性絶縁膜を覆うように形成された導電性の対向電極
とを具備する半導体装置。
1. A source region of a MOS transistor or
A hole reaching the drain region is formed, and the MOS transistor is formed.
An insulating film formed to cover the gate electrode of the transistor;BeforeFormed along the inner surface of the hole,PreviousMOS
TransistorSaidSource area orSaidDrain area
A conductive storage electrode connected to the region,The storage electrode is
Connected to the source region or the drain region
A first storage electrode unit, the first storage electrode unit, and the insulating film
And a second storage electrode portion formed on the
The width of the first cavity formed on the inner surface of the first storage electrode is
The width of the second cavity formed on the inner surface of the second storage electrode unit
Narrower,  In the holeCavityWhile covering the storage electrode.
A capacitive insulating film formed in the hole;BeforeRecord
Conductive counter electrode formed to cover the capacitive insulating film
A semiconductor device comprising:
【請求項2】前記対向電極は、前記孔内の前記第1空洞
部と第2空洞部を埋めるように形成されている請求項1
に記載の半導体装置。
2. The method according to claim 1, wherein the counter electrode is provided in the first cavity in the hole.
2. The device according to claim 1 , wherein the second cavity is formed so as to fill the cavity.
3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】前記第2の蓄積電極部の厚さは、前記第1
の蓄積電極部の厚さより厚い請求項1又は2に記載の半
導体装置。
3. The method according to claim 1, wherein said second storage electrode portion has a thickness equal to said first storage electrode portion.
The semiconductor device according to a thick claim 1 or 2 than the thickness of the storage electrode of the.
【請求項4】ソース領域、ドレイン領域、ゲート電極を
有するMOSトランジスタのゲート電極を覆うように絶
縁膜を形成するステップと、 前記MOSトランジスタの前記ソース領域あるいは前記
ドレイン領域に達するように前記絶縁膜に孔を形成する
ステップと、 前記孔内にボイドが形成されるように前記絶縁膜上に第
1の膜を形成するステップと、前記第1の膜をエッチングバックして前記孔内に第1の
空洞部を残しながら前 記孔の内面に沿って第1の蓄積電
極を形成するステップと、蓄積電極は前記第1の蓄積電
極膜と第2の蓄積電極膜を含み、 前記第1の空洞部の上に第2の空洞部を形成するよう
に、前記絶縁膜と前記第1の蓄積電極膜との上に前記第
2の蓄積電極膜を形成するステップと 、 前記孔内に空洞部を残しながら、前記蓄積電極を覆うよ
うに容量性絶縁膜を形成するステップと、および記容
量性絶縁膜を覆うように対向電極を形成するステップと
を具備する半導体装置の製造方法。
4. A semiconductor device comprising: a source region, a drain region, and a gate electrode;
To cover the gate electrode of the MOS transistor
Forming an edge film, the source region of the MOS transistor or the
Forming a hole in the insulating film to reach the drain region
Steps and a void in the holeSo that is formedThe insulating filmFirst on
One membraneForming;The first film is etched back and a first film is formed in the hole.
While leaving the cavity Along the inner surface of the hole,
Forming a pole, and the storage electrode comprises the first storage electrode.
An electrode film and a second storage electrode film, Forming a second cavity over the first cavity;
And forming the first storage electrode film on the insulating film and the first storage electrode film.
Forming two storage electrode films; Inside the holeCavityWhile covering the storage electrode.
Forming a capacitive insulating film, andPreviousMemoir
Forming a counter electrode so as to cover the quantitative insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
【請求項5】前記第1空洞部の幅は前記第2空洞部の幅
より狭い請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
5. The width of the first cavity is equal to the width of the second cavity.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the width is smaller .
【請求項6】前記第2の蓄積電極の厚さは、前記第1
の蓄積電極の厚さより厚く、前記対向電極は、前記第
1と第2の空洞部を埋めている請求項4又は5に記載の
半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein said second storage electrode film has a thickness equal to said first storage electrode film .
Rather thickness than the thickness of the storage electrode film, the counter electrode, the first
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 , wherein the first and second cavities are filled .
【請求項7】前記第1の蓄積電極と前記第2の蓄積電
膜はポリシリコン膜であり、 不純物を前記第1の蓄積電極膜にドープするステップと
不純物を前記第2の蓄積電極膜にドープするステップの
少なくとも一方更に具備する請求項4乃至6のいずれ
に記載の半導体装置の製造方法。
7. The first storage electrodefilmAnd the second storage power
veryMembranePolysilicon filmAnd  ImpuritiesThe first storage electrode filmDoping the
Doping an impurity into the second storage electrode film.
At least oneToFurtherClaims to be providedAny of 4 to 6
Or13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
【請求項8】前記第1の蓄積電極を形成するステップ
と前記第2の蓄積電極を形成するステップの少なくと
も一方は、 不純物がドープされたポリシリコン膜を形成するステッ
プを具備する請求項4乃至6のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法。
Wherein said at least one of the first storage electrode film is formed forming a second storage electrode film and the step, the claims comprising the step of forming a polysilicon film doped with an impurity 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 4 to 6 .
【請求項9】前記第1の膜を形成するステップは、 成長ガスの供給量を制限して、前記孔が完全には埋まら
ないように成膜速度を制御しながら、化学的気相成長法
により前記孔の内面に沿って第1のを形成するステッ
を含み、 前記第2の蓄積電極膜を形成するステップは、 前記成長ガスの供給量を制限して、前記ボイドが完全に
は埋まらないように成膜速度を制御しながら、化学的気
相成長法により前記絶縁膜と前記第1の蓄積電極膜との
上に第2の蓄積電極部を形成するステップとを具備する
請求項4乃至8のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。
9. The method according to claim 9,First membraneForming a hole in the hole so that the supply of the growth gas is limited so that the hole is completely filled.
Chemical vapor deposition while controlling the deposition rate
The first along the inner surface of the holefilmSteps to form
StepIncluding The step of forming the second storage electrode film includes:  By limiting the supply of the growth gas, the voids are completely
Control the deposition rate so that
The insulating film by the phase growth methodWith the first storage electrode film
aboveForming a second storage electrode unit.
A method for manufacturing the semiconductor device according to claim 4.
Law.
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