JP3486604B2 - 半導体素子のキャパシタ製造方法 - Google Patents

半導体素子のキャパシタ製造方法

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    • HELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術の分野】本発明は、半導体素子のキ
ャパシタ製造方法に関し、特にHSG(HemiSpherical
Grain)工程を適用したキャパシタ製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】半導体素子の高集積化が進行されるに従
い、チップサイズを縮小すると共に大容量メモリを実現
するため、同一の占有面積内でキャパシタが占める面積
を減らし、キャパシタンスを大きく確保しようと努力さ
れている。図3は、従来の製造方法によるキャパシタ構
造を示す断面図である。図3によると、従来のキャパシ
タは大きく、誘電膜50を介してその上下部に上部電極
60とHSG40を有する下部電極30が順次積層され
た構造を有する。半導体基板10にはコンタクトホール
が形成されている層間絶縁膜20が形成されている。 【0003】このような構造のキャパシタは、図4に示
すように以下の10の段階を経て製造される。第1段階
100では、半導体基板10の上に層間絶縁膜20が形
成される。第2段階105では、下部電極が形成される
部分を規定するためのマスクパターンを用いて半導体基
板10の表面のうち所定部分だけが露出するように層間
絶縁膜20が食刻され、絶縁膜20内にコンタクトホー
ルhが形成される。 【0004】第3段階110では、コンタクトホールh
の内部が充分に充填されるように表面が露出した基板1
0の上部と層間絶縁膜20の上に電極物質として高濃度
P型不純物がドーピングされたアモルファスポリシリコ
ン膜が形成される。次いで、下部電極が形成される部分
を規定するマスクパターンを用いてポリシリコン膜を選
択食刻する。その結果、コンタクトホールhを含む層間
絶縁膜20の上の所定部分にポリシリコン材質による下
部電極30が形成される。 【0005】第4段階115では、下部電極30が形成
されている基板10の上に残存するパーティクル成分
(例えば、自然酸化膜などのような汚染物)を除去する
ために第1洗浄工程が実施される。第5段階120で
は、キャパシタの面積を極大化するために下部電極30
のうち表面に露出している部分のみに選択的にHSG4
0が形成される。 【0006】第6段階125では、HSG40が形成さ
れた基板10の上に残存するパーティクル成分を除去す
るために第2洗浄工程が実施される。第7段階130で
は、HSG40の表面濃度を高めるため「高温かつ低
圧」の条件下で180分間、HSG40の内部にPH3
がドーピングされる。第8段階135では、PH3がド
ーピングされた基板10の上に残存するパーティクル成
分を除去するために第3洗浄工程が実施される。 【0007】第9段階140では、HSG40が形成さ
れた下部電極30を含む層間絶縁膜20の上に誘電膜5
0が蒸着される。第10段階145では、誘電膜50の
上に電極物質として高濃度P型不純物がドーピングされ
たアモルファスポリシリコン膜が形成され、上部電極が
形成される部位を規定するマスクパターンを用いてこれ
らを選択食刻し、ポリシリコン材質の下部電極60が形
成され、全行程が完了される。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような工程を適用してキャパシタを製造する場合、素子
製造の際に以下のような問題点が発生する。PH3ドー
ピング工程と誘電膜の形成工程とがそれぞれ異なるプロ
セスチャンバー又は異なる設備内で個別的に実施される
だけでなく、各段階の工程完了毎に別途の洗浄工程が要
求され、工程進行自体が複雑になるという問題が発生す
る。 【0009】又、半導体素子(例えば、DRAM(Dyna
mic Radom Access Memory)素子)の集積度が増加する
に従いセル面積が減少し、下部電極の相互間の間隔が狭
くなる。そのためPH3ドーピング工程の後に実施され
る第3洗浄工程の際、HSG工程により固まっていたシ
リコンの塊が一部の下部電極30の表面から離脱し、キ
ャパシタとキャパシタとの間の層間絶縁膜20上に付着
する現象が発生する。 【0010】そこで、本発明の目的は、キャパシタの製
造の際、HSGを形成した後に実施されるPH3ドーピ
ング工程と誘電膜の形成工程とを枚葉式チャンバ(Shee
t FedChamber)内で真空の状態を維持したまま連続的に
進行することにより、PH3ドーピングを行った後の洗
浄作業による不良の発生、ならびにキャパシタの破損を
防止し、工程が単純化される半導体素子のキャパシタ製
造方法を提供することにある。 【0011】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の請求項1記載の半導体素子のキャパシタ製造
方法によると、半導体基板上に基板の表面の所定部分だ
けが露出するようにコンタクトホールが設けられている
層間絶縁膜を形成する段階と、コンタクトホールを含む
層間絶縁膜の上の所定部分に下部電極を形成する段階
と、下部電極を形成した基板を洗浄する第1洗浄段階
と、形成された下部電極の表面露出部にHSGを形成す
る段階と、HSGが形成された基板を洗浄する第2洗浄
段階と、形成されたHSGの内部にPH3をドーピング
する段階と、ドーピング段階を完了した基板の上に誘電
膜を形成する段階とを含み、ドーピング段階及び誘電膜
形成段階が真空状態を維持したまま連続的に実施され
。 【0012】 【0013】上記の本発明の半導体基板のキャパシタ製
造方法によると、PH3ドーピング段階と誘電膜形成段
階とが真空状態を維持したまま連続的に実施されるの
で、洗浄作業を従来よりも1〜2回減少させることがで
きるので、工程単純化が図られ、かつPH3ドーピング
の後に別途洗浄工程が不要であり、洗浄工程に起因する
工程不良を防止することができる。 【0014】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例について説明する。 (第1実施例)図1は、本発明の第1実施例による半導
体素子のキャパシタ製造方法を示すブロック図である。
図3のに示す半導体素子のキャパシタ構造と図1に示す
ブロック図を参照して第1実施例によるキャパシタの製
造方法を8つの段階に区分して説明する。 【0015】第1段階200では、半導体の基板10の
上に酸化膜材質からなる層間絶縁膜20が形成される。
第2段階205では、下部電極が形成される部分を規定
するマスクパターンを用いて基板10の表面のうち所定
の部分だけが露出するように層間絶縁膜20が選択食刻
され、絶縁膜20の内部にコンタクトホールhが形成さ
れる。 【0016】第3段階210では、コンタクトホールh
の内部を充分に充填するように、基板10の全面に電極
物質である高濃度P型不純物をドーピングしたポリシリ
コン膜が形成される。次いで、下部電極が形成される部
位を規定するマスクパターンを用いてポリシリコン膜が
選択食刻される。その結果、コンタクトホールhを含む
層間絶縁膜20の上の所定部分にポリシリコン材質から
なる下部電極30が形成される。 【0017】第4段階215では、下部電極30が形成
された基板10の上に残存するパーティクル成分(例え
ば、自然酸化膜などのような汚染物)を除去するために
第1洗浄工程が実施される。第5段階220では、キャ
パシタの面積を極大化するため下部電極30の表面露出
部のみに選択的にHSG40が形成される。 【0018】第6段階225では、HSG40の形成が
完了した基板10の上に残存するパーティクル成分を除
去するために第2洗浄工程が実施される。第7段階23
0では、枚葉装備を用いて一つのプロセスチャンバ(い
わゆる、枚葉式チャンバという)内でHSG40の表面
濃度を高めるためにPH3不純物ドーピング工程230
aと誘電膜形成工程230bとが真空状態を維持したま
ま連続的に実施される。 【0019】第8段階235では、誘電膜50の上に高
濃度P型不純物がドーピングされたポリシリコン膜が形
成され、上部電極が形成される部位を規定するマスクパ
ターンを用いてポリシリコン膜と誘電膜50とを選択食
刻し、ポリシリコン材質の上部電極60が形成され、本
工程が完了される。 【0020】このような工程順序に基づいてキャパシタ
が製造される場合、HSGが形成された後に実施される
PH3ドーピング工程と誘電膜形成工程とが枚葉式チャ
ンバ内で真空状態を維持したまま連続的に行われるの
で、PH3ドーピング後の自然酸化膜の成長自体が行わ
れず、PH3ドーピングの工程後に別途に後続洗浄作業
を必要としない。 【0021】このため、PH3ドーピング後に実施され
る洗浄工程に起因して生じる不良(例えば、キャパシタ
とキャパシタと間のHSGを構成するシリコンの塊が離
脱し不要な位置に付着する現象)などの発生を防ぐこと
により、キャパシタ間のブリッジ誘発によるキャパシタ
破損を防止することができる。さらに、キャパシタの製
造のときに要求される洗浄作業を既存よりも削減するこ
とができ、工程が複雑となることを防止できる。 【0022】(第2実施例)図2は、本発明の第2実施
例による半導体素子のキャパシタ製造方法を示すブロッ
ク図である。図3に示すキャパシタ構造と図2に示すブ
ロック図とを参照して第2実施例によるキャパシタ製造
方法を6つの段階に区分して説明する。 【0023】本実施例では、第1実施例と比較するとH
SGの形成とPH3ドーピング工程及び誘電膜形成工程
が全て枚葉式チャンバ内で真空状態を維持したまま実施
される点が異なり、ここでは便宜上第1実施例と同一に
進行される部分は簡略に言及し、これと差別化される部
分を中心に説明する。 【0024】第1段階では、半導体の基板10上に層間
絶縁膜20が形成される。第2段階305では、層間絶
縁膜20の内部にコンタクトホールhが形成される。第
3段階310では、コンタクトホールhを含む層間絶縁
膜20の上の所定部分にポリシリコン材質の下部電極3
0が形成される。 【0025】第4段階315では、下部電極30の形成
が完了した基板10の上に残存するパーティクル成分
(例えば、自然酸化膜などのような汚染物)を除去する
ために洗浄工程が実施される。第5段階320では、枚
葉式チャンバ内で下部電極30の表面露出部にHSG4
0が形成された後(320a)、真空状態維持したまま
PH3不純物ドーピング工程(320b)、ならびに誘
電膜50の形成工程(320c)を連続的に実施する。 【0026】第6段階325では、形成された誘電膜5
0の上に高濃度P型不純物がドーピングされたポリシリ
コン膜が形成され、上部電極が形成される部位を限定す
るマスクパターンを用いてポリシリコン膜と誘電膜50
とを選択食刻し、ポリシリコン材質の上部電極が形成さ
れ、工程の全てが完了する。 【0027】このようにキャパシタを製造する場合、H
SG40の形成、PH3ドーピング及び誘電膜50の形
成を真空状態を維持したまま連続的に実施することがで
きるので、PH3ドーピング工程の後に別途の後続洗浄
作業必要とせず、洗浄作業によって発生するキャパシタ
の破損を防止することができる。又、キャパシタの製造
に要する洗浄作業を既存よりも削減することができるの
で、工程が複雑になることを防止する。 【0028】 【発明の効果】以上、説明したように本発明によると、
半導体基板のキャパシタ製造の際、HSGを形成した後
に実施されるPH3ドーピング工程と誘電膜の形成工程
とを枚葉式チャンバ内で真空状態を維持したまま連続的
に実施することにより、PH3ドーピング工程の後の洗
浄作業に起因して生じる不良を防止し、キャパシタの破
損を抑制し、素子を製造するときに数回の洗浄工程が不
必要になるため、工程の単純化を図り得るという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1実施例による半導体素子のキャパ
シタ製造方法により図3に示すキャパシタを製造する流
れを示すブロック図である。 【図2】本発明の第2実施例による半導体素子のキャパ
シタ製造方法により図3に示すキャパシタを製造する流
れを示すブロック図である。 【図3】一般的な半導体素子のDRAMキャパシタを示
す断面図である。 【図4】従来の半導体素子のキャパシタ製造方法により
図3に示すキャパシタを製造する流れを示すブロック図
である。 【符号の説明】 10 基板 20 層間絶縁膜 30 下部電極 40 HSG 50 誘電膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 権 守永 大韓民国京畿道龍仁市器興邑普羅里450 番地三星アパート104−105 (56)参考文献 特開 平11−176760(JP,A) 特開 平11−274097(JP,A) 特開 平5−275342(JP,A) 特開 平10−284693(JP,A) 特開 平11−284149(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8242 H01L 21/822 H01L 27/04 H01L 27/108

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 半導体基板の上に前記基板の表面の所定
    部分だけが露出するようにコンタクトホールが設けられ
    ている層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成段階と、 前記コンタクトホールを含む前記層間絶縁膜の上の所定
    部分に下部電極を形成する下部電極形成段階と、 前記下部電極が形成されている前記基板を洗浄する第1
    洗浄段階と、 前記下部電極の表面露出部にHSGを形成するHSG形
    成段階と、 前記HSGを形成した前記基板を洗浄する第2洗浄段階
    と、 前記HSGの内部にPH3をドーピングするドーピング
    段階と、 前記ドーピング段階を完了した前記基板の上に誘電膜を
    形成する誘電膜形成段階と、 を含み、 前記ドーピング段階及び前記誘電膜形成段階は、真空状
    態を維持したまま連続的に実施されることを特徴とする
    半導体素子のキャパシタ製造方法。
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