JPH04167465A - Semiconductor memory device production method - Google Patents

Semiconductor memory device production method

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JPH04167465A
JPH04167465A JP2293959A JP29395990A JPH04167465A JP H04167465 A JPH04167465 A JP H04167465A JP 2293959 A JP2293959 A JP 2293959A JP 29395990 A JP29395990 A JP 29395990A JP H04167465 A JPH04167465 A JP H04167465A
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polycrystalline silicon
oxide film
film
interlayer oxide
silicon film
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健司 秋元
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Abstract

PURPOSE:To increase capacity by forming a polycrystalline silicon film, interlayer oxide film, and polycrystalline silicon film in the channel formed on the interlayer oxide film and then etching and removing the latter two films, while forming a U-shaped capacity electrode of the first film. CONSTITUTION:An interlayer oxide film 6 is formed on a semiconductor substrate 1 to a certain height and in the place for this layer's electrode, a channel 7 is formed which exposes the surface of the semiconductor substrate 1. After that, a polycrystalline silicon film 8 is formed over the entire region including the channel 7, an interlayer oxide film 9 is formed on this surface, and a polycrystalline silicon film 10 is formed to fill the recess portion created in the polycrystalline silicon film 8. The polycrystalline silicon film 10, interlayer oxide film 9, and polycrystalline silicon film are then etched back and only left in the channel on interlayer oxide film 6. After the polycrystalline silicon film 10 and interlayer oxide film 9 remaining in the channel are selectively etched, the interlayer oxide film 6 is removed. The resulting capacity electrode 8A is U-shaped and since the electrode area is large compared to the occupied surface area capacity can be increased.

Description

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

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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

近年、DRAMの大規模集積化に伴い、容量を確保する
ことを目的として多結晶シリコン容量電極の表面積を稼
ぐための工夫が行われている。表面積を稼く方法として
は電極構造を立体にする方法が検討されており、容量電
極の立体化の方法としては、基板にトレンチを形成し、
その側壁を電極としてし使用する方法(トレンチ容量)
と、電極用の多結晶シリコン膜を素子の上方向に積上げ
る方法(スタック容量)が用いられている。
In recent years, with the large-scale integration of DRAMs, efforts have been made to increase the surface area of polycrystalline silicon capacitor electrodes in order to secure capacity. As a method to increase the surface area, a method of making the electrode structure three-dimensional is being considered, and one method of making the capacitor electrode three-dimensional is to form a trench in the substrate.
Method of using the sidewall as an electrode (trench capacitance)
A method (stack capacitance) in which polycrystalline silicon films for electrodes are stacked above the element is used.

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

基板に対する加工が不要となる点ではスタック容量が有
利であるが、スタック容量電極を形成するためには、素
子が形成されて表面の平坦性が低下された状態で多結晶
シリコン膜を成長させ、その上でこの多結晶シリコン膜
をパターニングする必要がある。このため、この多結晶
シリコン膜のパターニングでは二次のような問題が生し
ている。
Stacked capacitance is advantageous in that no processing is required on the substrate, but in order to form stacked capacitance electrodes, a polycrystalline silicon film is grown with the element formed and the surface flatness reduced. Thereafter, it is necessary to pattern this polycrystalline silicon film. For this reason, the following problems arise in patterning this polycrystalline silicon film.

第一にはりソゲラフイエ程において、表面段差の増大に
より、段差の上部と下部とでのフォーカスのずれを生じ
、微細寸法のパターニングが困難となっていることが挙
げられる。
Firstly, in the process of glazing, an increase in the surface level difference causes a focus shift between the upper and lower parts of the level difference, making it difficult to pattern with minute dimensions.

第二には、多結晶シリコン膜のエツチングの際に段差の
大きな部分で工・ンチング残りが生じ、電極がショート
するという問題が起こり、歩留りを低下させ、さらにこ
のショートを抑制するために行つオーバーエッチングま
たは等方性のエツチングにより、エツチング中に多結晶
シリコン膜にサイドエツチングが生じ、配線の導通を損
なうことムこより前記と同様に歩留まりを低下させる問
題が挙げられる。
Second, when etching a polycrystalline silicon film, etching remains are created in areas with large steps, causing problems such as shorting of the electrodes, which lowers the yield. Due to over-etching or isotropic etching, side etching occurs in the polycrystalline silicon film during etching, which impairs conductivity of wiring, resulting in the same problem of lowering yield as described above.

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

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

本発明の半導体記憶装置の製造方法は、半導体記憶素子
を形成する半導体基板上に所要の厚さの第1層間酸化膜
を形成する工程と、この第1層間酸化膜の電極を形成す
る箇所に半導体基板の表面を露呈させる溝を形成する工
程と、この溝を含む領域に第1の多結晶シリコン膜を形
成する工程と、この第1の多結晶シリコン膜の表面に第
2の層間酸化膜を形成する工程と、この第2の層間酸化
膜上に前記第1の多結晶シリコン膜に生じた凹部内に埋
設されるように第2の多結晶シリコン膜を形成する工程
と、この第2の多結晶シリコン膜、第2の層間酸化膜、
および第1の多結晶シリコン膜をエツチングバックして
前記第1の層間酸化膜の溝内にのみこれら多結晶シリコ
ン膜等を残す工程と、溝内の第2の多結晶シリコン膜と
第2の層間酸化膜を選択的にエツチング除去する工程と
、前記第1の層間酸化膜を除去する工程とを含んでいる
The method for manufacturing a semiconductor memory device of the present invention includes a step of forming a first interlayer oxide film of a required thickness on a semiconductor substrate forming a semiconductor memory element, and a step of forming an electrode of the first interlayer oxide film. A step of forming a groove exposing the surface of the semiconductor substrate, a step of forming a first polycrystalline silicon film in a region including the groove, and a step of forming a second interlayer oxide film on the surface of the first polycrystalline silicon film. forming a second polycrystalline silicon film on the second interlayer oxide film so as to be buried in the recess formed in the first polycrystalline silicon film; a polycrystalline silicon film, a second interlayer oxide film,
and a step of etching back the first polycrystalline silicon film to leave the polycrystalline silicon film etc. only in the groove of the first interlayer oxide film; The method includes the steps of selectively etching and removing the interlayer oxide film, and removing the first interlayer oxide film.

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

〔作用〕 本発明方法によれば、形成される容量電極は、半導体基
板の上方に向かってU字型に伸びる構成となり、占有す
る平面面積に比較して大きな電極面積を得て容量の増大
を図ることが可能となる。
[Function] According to the method of the present invention, the formed capacitor electrode has a U-shaped configuration extending upward from the semiconductor substrate, and the electrode area is larger than the planar area it occupies, increasing the capacitance. It becomes possible to achieve this goal.

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

〔実施例〕〔Example〕

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

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

先ず、第1図(a)のように、シリコン基板1上に選択
酸化法(LOCO3)により素子分離酸化膜2を形成し
た後、厚さ2500人の燐添加したゲート多結晶シリコ
ンWIt3を成長させ、さらにCvD(化学的気相成長
)法により酸化膜4の成膜を行い、これらの膜をRIE
(反応性イオンエツチング)法によりパターニングし、
多結晶シリコン膜でゲートを形成する。
First, as shown in FIG. 1(a), an element isolation oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1 by a selective oxidation method (LOCO3), and then a gate polycrystalline silicon WIt3 doped with phosphorus is grown to a thickness of 2500 nm. Further, an oxide film 4 is formed by CvD (chemical vapor deposition), and these films are subjected to RIE.
(reactive ion etching) method,
A gate is formed from a polycrystalline silicon film.

次に、第1図(b)のように、CVD法により厚さ20
00人の酸化膜5を成膜し、RIEによりこのエツチン
グバックを行うことで、ゲートの側面にサイドウオール
として残す。以後、前記酸化膜4と5を酸化膜5で代表
して図示する。
Next, as shown in Figure 1(b), a thickness of 20mm
An oxide film 5 of 0.00% is formed and etched back by RIE to leave it as a sidewall on the side surface of the gate. Hereinafter, the oxide films 4 and 5 will be illustrated as an oxide film 5 as a representative.

次いで、第1図(C)のように、形成しようとするU字
型容量電極の高さに相当する膜厚12000人のボロン
および燐を添加した第1の層間酸化膜6を全面に成膜し
、熱処理によりリフローする。
Next, as shown in FIG. 1(C), a first interlayer oxide film 6 doped with boron and phosphorus is formed on the entire surface to a thickness of 12,000 people, which corresponds to the height of the U-shaped capacitor electrode to be formed. Then, it is reflowed by heat treatment.

その後、第1図(d)のように、リソグラフィ工程およ
びRIE工程により、電極を形成する部分の第1層間酸
化WI1.6を選択的にエツチング除去し、シリコン基
板1の表面を露呈させる溝7を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1(d), the first interlayer oxidation WI1.6 in the portion where the electrode is to be formed is selectively etched away by a lithography process and an RIE process, and the groove 7 exposing the surface of the silicon substrate 1 is removed. form.

次に、第1図(e)のように、前記溝7を含む全面に厚
さ2000人の不純物を添加しない第1の多結晶シリコ
ン膜8を成長し、さらにこの多結晶シリコン膜8を90
0°Cの酸化雰囲気中で酸化してその表面に厚さ200
人程変種不純物拡散防止用の第2の層間酸化膜9を成長
する。
Next, as shown in FIG. 1(e), a first polycrystalline silicon film 8 not added with impurities is grown to a thickness of 2000 m on the entire surface including the groove 7, and this polycrystalline silicon film 8 is further grown to a thickness of 90 mn.
It is oxidized in an oxidizing atmosphere at 0°C to form a 200mm thick layer on its surface.
A second interlayer oxide film 9 for preventing the diffusion of variable impurities is grown.

次いで、第1図(f)のように、前記溝7内において第
1の多結晶シリコン膜8に形成された凹部内を含む全面
に燐添加した第2の多結晶シリコンrpj!10を厚さ
5000人程度成長する。これにより、第1の層間酸化
膜6に形成された溝7は、これらの多結晶シリコン膜に
より完全に埋込められる。
Next, as shown in FIG. 1(f), a second polycrystalline silicon rpj! doped with phosphorus is applied to the entire surface of the groove 7, including the recess formed in the first polycrystalline silicon film 8. 10 to a thickness of about 5,000 people. As a result, the groove 7 formed in the first interlayer oxide film 6 is completely filled with these polycrystalline silicon films.

次に、第1図(g)のように、塩素ガスもしくは塩素を
構成元素とする混合ガスを用いたRIE法により燐添加
をした第2の多結晶シリコンsi。
Next, as shown in FIG. 1(g), a second polycrystalline silicon Si is doped with phosphorus by the RIE method using chlorine gas or a mixed gas containing chlorine as a constituent element.

をエツチングする。ここでは、反応ガスとして塩素(C
I□)を用い、高周波電力13.56M H,により励
起されるRIEを利用した。エツチング条件としては、
C1□の流量を20cc/分とし、圧力を400Tor
rに設定した。ここに、200Wの高周波電力を入力し
、5分間のエツチングを行った。この時に得られるエツ
チング速度は、燐添加多結晶シリコン膜では1500人
/分が得られる。
etching. Here, chlorine (C
RIE excited by high frequency power of 13.56 MH was used. The etching conditions are as follows:
The flow rate of C1□ is 20cc/min, and the pressure is 400 Torr.
It was set to r. A high frequency power of 200 W was input here, and etching was performed for 5 minutes. The etching rate obtained at this time is 1500 etching per minute for the phosphorous-doped polycrystalline silicon film.

このエツチング工程に続き、第2の層間酸化膜9のエツ
チングを行い、さらに第1の多結晶シリコンW/、8の
エツチングを行う。第2の層間酸化膜9のエツチングは
、稀フッ酸(HF)を用いたウェットエツチングにより
行う。第1の多結晶シリコン膜8のエツチングには、反
応ガスとして六フフ化硫黄(SF、)を用い、高周波電
力13.56MH2により励起されるRIEを利用した
。エツチング条件としては、SF、の流量を50cc/
分とし、圧力を200mTorrに設定した。ここに、
300Wの高周波電力を入力し、1分間のエツチングを
行った。この時に得られるエツチング速度は、3500
人/分が得られた。これにより、第1の層間酸化膜6の
溝7内に第1の多結晶シリコン膜8がU字状に残され、
この第1の多結晶シリコン膜8の凹部内に第2の層間酸
化膜9と第2の多結晶シリコン膜10の一部が残される
Following this etching step, the second interlayer oxide film 9 is etched, and the first polycrystalline silicon W/, 8 is further etched. Etching of the second interlayer oxide film 9 is performed by wet etching using dilute hydrofluoric acid (HF). The first polycrystalline silicon film 8 was etched using RIE excited by a high frequency power of 13.56 MH2 using sulfur hexafluoride (SF) as a reactive gas. As etching conditions, the flow rate of SF is 50cc/
minutes and the pressure was set at 200 mTorr. Here,
Etching was performed for 1 minute by inputting a high frequency power of 300 W. The etching speed obtained at this time is 3500
Person/minute was obtained. As a result, the first polycrystalline silicon film 8 is left in the groove 7 of the first interlayer oxide film 6 in a U-shape.
A portion of the second interlayer oxide film 9 and the second polycrystalline silicon film 10 are left in the recessed portion of the first polycrystalline silicon film 8.

次に、第1図(h)のように、塩素ガスもしくは塩素を
構成元素とする混合ガスを用いたRIE法、ここでは、
反応ガスとして塩素(C1z)を用い、高周波電力13
.56MH2により励起されるRIEを利用して第2の
多結晶シリコン膜10のエツチングバックを行う。エツ
チング条件としては、C1tの流量を20cc 7分と
し、圧力を400mTorrに設定した。ここに、20
0Wの高周波電力を入力し、5分間のエツチングを行っ
た。この時に得られるエツチング速度は、ノンドープ多
結晶シ+J1711!でハ300人/分、燐添加多結晶
シリコン[’ハ1500人/分が得られ、選択比として
は5が得られる。このエツチングバック工程により、第
1の多結晶シリコン膜8内に存在する第2の多結晶シリ
コン膜10が選択的に除去される。
Next, as shown in FIG. 1(h), the RIE method using chlorine gas or a mixed gas containing chlorine as a constituent element, in this case,
Using chlorine (C1z) as a reaction gas, high frequency power 13
.. The second polycrystalline silicon film 10 is etched back using RIE excited by 56MH2. As etching conditions, the flow rate of C1t was set to 20 cc for 7 minutes, and the pressure was set to 400 mTorr. Here, 20
Etching was performed for 5 minutes by inputting high frequency power of 0W. The etching speed obtained at this time is the non-doped polycrystalline +J1711! In this case, 300 people/min can be obtained, and 1,500 people/minute can be obtained for phosphorous-doped polycrystalline silicon, and a selectivity of 5 can be obtained. Through this etching back step, the second polycrystalline silicon film 10 present within the first polycrystalline silicon film 8 is selectively removed.

次いで、第1図(i)のように、稀フッ酸を用いたウェ
ットエツチングにより、第1の層間酸化膜6の成膜膜厚
12000人に対し5ooo人程度エツチングを行い、
第1の多結晶シリコン膜8を露出させる。このエツチン
グバック工程により、第1の多結晶シリコン膜8で構成
されるU字形多結晶シリコン電極8Aが得られ、この電
極に燐の気相拡散を行うことにより、容量電極が形成さ
れる。
Next, as shown in FIG. 1(i), by wet etching using dilute hydrofluoric acid, the first interlayer oxide film 6 was etched by about 500 mm for a film thickness of 12000 mm.
First polycrystalline silicon film 8 is exposed. Through this etching back step, a U-shaped polycrystalline silicon electrode 8A made of the first polycrystalline silicon film 8 is obtained, and a capacitor electrode is formed by vapor phase diffusion of phosphorus into this electrode.

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

このように形成される容量電極8Aは、シリコン基板1
の上方に向かってU字型に伸びる構成であるため、占有
する平面面積に比較して大きな電極面積を得ることがで
き、容量の増大を図ることができる。そして、この容量
電極の形成に際しては、シリコン基板1上に設けた厚い
第1の層間酸化膜6に溝7を形成し、この溝7内に多結
晶シリコン膜8,10を埋め込む方法で形成しているた
め、シリコン基板1の表面に凹凸が生じている場合でも
、この凹凸の影響を受けることは殆どなく、微細なバタ
ーニングを可能とし、かつエツチング残りやオーバエツ
チングによる不具合が生じることはない。
The capacitor electrode 8A formed in this way is formed on the silicon substrate 1.
Since the structure extends upward in a U-shape, a large electrode area can be obtained compared to the plane area occupied, and the capacitance can be increased. When forming this capacitor electrode, a groove 7 is formed in the thick first interlayer oxide film 6 provided on the silicon substrate 1, and polycrystalline silicon films 8 and 10 are buried in the groove 7. Therefore, even if the surface of the silicon substrate 1 has unevenness, it is hardly affected by the unevenness, and fine patterning is possible, and there are no problems caused by etching residue or over-etching. .

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

先ず、第2図(、a)のように、シリコン基板1上に選
択酸化法により素子分離酸化膜2を形成した後、厚さ2
500人の燐添加多結晶シリコン膜3および酸化膜4の
成膜を行い、かつこれらの膜をRIEによりパターニン
グを行ないゲートを形成する。そして、この上にCVD
法により厚さ2000人の酸化膜5′を成膜する。
First, as shown in FIG. 2(a), an element isolation oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1 by a selective oxidation method, and then a film with a thickness of 2
A phosphorous-doped polycrystalline silicon film 3 and an oxide film 4 are formed by 500 people, and these films are patterned by RIE to form a gate. And on top of this, CVD
An oxide film 5' having a thickness of 2,000 wafers is formed by the method.

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

次いで、第2図(C)ように、ノンドープの下地多結晶
シリコン膜13を厚さ2000人成膜し、かつ電極接続
部分を含む領域を覆うレジストマスク14を形成し、こ
れを利用してRIE法により下地多結晶シリコン膜13
をエツチングする。
Next, as shown in FIG. 2(C), a non-doped base polycrystalline silicon film 13 is deposited to a thickness of 2000 mm, and a resist mask 14 is formed to cover the region including the electrode connection portion, and using this, RIE is performed. The base polycrystalline silicon film 13 is
etching.

次に、第2図(d)のように、レジストマスク14を除
去した後、形成しようとするU字形電極の厚さに相当す
る膜厚12000人を有したボロンおよび燐を添加した
第1層間酸化膜6を成膜し、リフローのための熱処理を
行なう。
Next, as shown in FIG. 2(d), after removing the resist mask 14, the first interlayer doped with boron and phosphorus has a film thickness of 12,000 mm, which corresponds to the thickness of the U-shaped electrode to be formed. An oxide film 6 is formed and heat treatment for reflow is performed.

その後、第2図(e)のように、前記第1実施例と同様
の工程により、第1層間酸化膜6に溝7を形成し、その
上に厚さ2000人の不純物を添加しない第1多結晶シ
リコン膜8を成長し、この多結晶シリコン膜8を900
℃の酸化雰囲気中で酸化して厚さ200人程炭種第2層
間酸化膜9を形成し、さらに燐添加した第2の多結晶シ
リコン膜1oを第1多結晶シリコンWi!8の凹部を含
む全面に厚さ5000人程度成長する。
Thereafter, as shown in FIG. 2(e), a groove 7 is formed in the first interlayer oxide film 6 by a process similar to that of the first embodiment, and a first groove 7 is formed on the first interlayer oxide film 6 to a thickness of 2000 mm without adding impurities. A polycrystalline silicon film 8 is grown, and this polycrystalline silicon film 8 is
A second interlayer oxide film 9 of about 200 carbon atoms in thickness is formed by oxidation in an oxidizing atmosphere at a temperature of 0.degree. It grows to a thickness of about 5,000 people over the entire surface including the 8th concave part.

次いで、第2図(f)のように、燐添加した第2の多結
晶シリコン1110をエツチングバックする。ここでは
、反応ガスとして塩素(CI□)を用い、高周波電力1
3.56MH2により励起されるRIE法を利用した。
Next, as shown in FIG. 2(f), the phosphorous-doped second polycrystalline silicon 1110 is etched back. Here, chlorine (CI□) is used as the reaction gas, and high-frequency power 1
The RIE method excited by 3.56MH2 was used.

エンチング条件としては、CI□の流量を20cc/分
とし圧力を400mTorrに設定した。ここに、20
0Wの高周波電力を入力し、5分間のエツチングを行っ
た。この時に得られるエツチング速度は、燐添加多結晶
シリコン膜では1500人/分が得られる。次いで、第
2層間酸化膜9のエツチングを行い、これに続き第1の
多結晶シリコン膜8のエツチングバックを行う。前記第
2層間酸化膜9のエツチングは、稀フッ酸(HF)を用
いたウェットエツチングにより行う。第1の多結晶シリ
コン膜8のエツチングバックには、反応ガスとして六フ
ッ化硫黄(SF、)を用い、高周波電極13.56MH
2により励起されるRIE法を利用する。エツチング条
件としては、SF、の流量を50cc/分とし、圧力を
200mTorrに設定した。ここに300Wの高周波
電力を入力し、1分間のエツチングを行った。この時に
得られるエツチング速度は、3500人/分であった。
As the enching conditions, the flow rate of CI□ was set to 20 cc/min, and the pressure was set to 400 mTorr. Here, 20
Etching was performed for 5 minutes by inputting high frequency power of 0W. The etching rate obtained at this time is 1500 etching per minute for the phosphorous-doped polycrystalline silicon film. Next, the second interlayer oxide film 9 is etched, and subsequently the first polycrystalline silicon film 8 is etched back. The second interlayer oxide film 9 is etched by wet etching using dilute hydrofluoric acid (HF). For etching back the first polycrystalline silicon film 8, sulfur hexafluoride (SF) is used as a reactive gas, and a high frequency electrode 13.56MH
The RIE method excited by 2 is utilized. As etching conditions, the flow rate of SF was set at 50 cc/min, and the pressure was set at 200 mTorr. A high frequency power of 300 W was input here, and etching was performed for 1 minute. The etching rate obtained at this time was 3500 people/min.

次に、第2図(g)のように、第1の多結晶シリコン膜
8の凹部内に埋込まれている第2の多結晶シリコン膜1
0および第1の層間酸化膜9をエツチング除去する。こ
の際、燐を添加した第2の多結晶シリコン膜10を第1
のノンドープ多結晶シリコン膜8に対し、高い速度でエ
ツチングバックするには、塩素ガスもしくは塩素を構成
元素とする混合ガスを用いたRIE法を用いる。ここで
は、反応ガスとして塩素(C1□)を用い、高周波電力
13.56MH2により励起されるRIE法を利用した
。エツチング条件としては、CLの流量を20cc/分
とし圧力を400 m Torrに設定した。
Next, as shown in FIG. 2(g), a second polycrystalline silicon film 1 is embedded in the recess of the first polycrystalline silicon film 8.
0 and the first interlayer oxide film 9 are removed by etching. At this time, the second polycrystalline silicon film 10 doped with phosphorus is
In order to etch back the non-doped polycrystalline silicon film 8 at a high rate, an RIE method using chlorine gas or a mixed gas containing chlorine as a constituent element is used. Here, chlorine (C1□) was used as a reaction gas, and RIE method was used in which the reaction was excited by high-frequency power of 13.56 MH2. As etching conditions, the flow rate of CL was set at 20 cc/min and the pressure was set at 400 m Torr.

ここに、200Wの高周波電力を入力し5分間のエツチ
ングを行った。この時に得られるエツチング速度は、第
1のノンドープ多結晶シリコン膜8では300人/分、
第2の燐添加多結晶シリコンM10では1500人/分
が得られ、選択比としては5が得られる。その後、稀フ
ッ酸を用いたウェットエツチングにより、第1の層間酸
化膜6の成膜膜厚12000人に対し8000人程度エ
ソチングを行い、第1の多結晶シリコン膜8および下地
の多結晶シリコン膜13を露出させる。これにより、第
1の多結晶シリコン膜8からなるU字型多結晶シリコン
膜電極8Aが得られ、このU字型電極8Aと下地の多結
晶シリコン膜で形成される電極13Aに燐の気相拡散を
行うことで容量電極が形成される。
Here, 200 W of high frequency power was input and etching was performed for 5 minutes. The etching rate obtained at this time is 300 people/min for the first non-doped polycrystalline silicon film 8;
With the second phosphorus-doped polycrystalline silicon M10, a rate of 1,500 people/min is obtained, and a selectivity of 5 is obtained. Thereafter, by wet etching using dilute hydrofluoric acid, the first interlayer oxide film 6 was etched by about 8,000 etchings for a film thickness of 12,000, thereby removing the first polycrystalline silicon film 8 and the underlying polycrystalline silicon film. Expose 13. As a result, a U-shaped polycrystalline silicon film electrode 8A made of the first polycrystalline silicon film 8 is obtained, and a phosphorous vapor phase is applied to this U-shaped electrode 8A and an electrode 13A formed from the underlying polycrystalline silicon film. A capacitive electrode is formed by performing the diffusion.

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

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、第1の層間酸化膜に形成
した溝内に第1の多結晶シリコン膜を形成し、その表面
に第2の層間酸化膜を形成した上で第2の多結晶シリコ
ン膜を形成し、これら多結晶シリコン膜と層間酸化膜を
順次エツチング除去することで、第1の多結晶シリコン
膜でU字型をした容量電極を形成することができる。
As explained above, the present invention involves forming a first polycrystalline silicon film in a groove formed in a first interlayer oxide film, forming a second interlayer oxide film on the surface of the first polycrystalline silicon film, and then forming a second polycrystalline silicon film on the surface of the first polycrystalline silicon film. By forming a crystalline silicon film and sequentially etching and removing the polycrystalline silicon film and interlayer oxide film, a U-shaped capacitor electrode can be formed using the first polycrystalline silicon film.

このようにして形成された容量電極は、半導体基板の上
方に向かってU字型に伸びる構成であるため、占有する
平面面積に比較して大きな電極面積を得ることができ、
容量の増大を図ることができる。
Since the capacitor electrode formed in this way has a U-shaped configuration extending upwards of the semiconductor substrate, it is possible to obtain a large electrode area compared to the planar area it occupies.
Capacity can be increased.

そして、この容量電極の形成に際しては、半導体基板上
に設けた厚い第1の層間酸化膜の溝内に多結晶シリコン
膜を埋め込み、かつこれをエツチングバックする方法を
用いているため、半導体基板の表面に凹凸が生じ、てい
る−場合でも、その膜形成、パターニング、エツチング
等の工程においてその凹凸の影響を受けることは殆どな
く、微細なバターニングを可能とし、かつエツチング残
りゃオーバエツチングによる不具合が生しることはない
When forming this capacitor electrode, a method is used in which a polycrystalline silicon film is buried in the groove of the thick first interlayer oxide film provided on the semiconductor substrate and then etched back. Even if the surface is uneven, the film formation, patterning, etching, etc. processes are hardly affected by the unevenness, making it possible to perform fine patterning, and to avoid problems caused by over-etching if etching remains. will never come to life.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)ないしくi)は本発明の第1実施例を工程
順に示す断面図、第2図(a)ないしくg)は本発明の
第2実施例を工程順に示す断面図である。 1・・・シリコン基板、2・・・素子分離酸化膜、3・
・・ゲート多結晶シリコン膜、4,5.5’・・・酸化
膜、6・・・第1の層間酸化膜、7・・・溝、8・・・
第1の多結晶シリコン膜、8A・・・U字型電極、9川
第2の層間酸化膜、10・・・第2の多結晶シリコン膜
、11・・・レジストマスク、12川窓、13・・・下
地の多結晶シリコン膜、13A・・・電極、14・・・
レジストマスク。 第1図 第2図 第2図 第2図
Figures 1 (a) to i) are cross-sectional views showing the first embodiment of the present invention in the order of steps, and Figures 2 (a) to g) are cross-sectional views showing the second embodiment of the present invention in the order of steps. be. 1... Silicon substrate, 2... Element isolation oxide film, 3.
... Gate polycrystalline silicon film, 4,5.5'... Oxide film, 6... First interlayer oxide film, 7... Groove, 8...
1st polycrystalline silicon film, 8A... U-shaped electrode, 9 Second interlayer oxide film, 10... Second polycrystalline silicon film, 11... Resist mask, 12 Kawamado, 13 ... Base polycrystalline silicon film, 13A... Electrode, 14...
resist mask. Figure 1 Figure 2 Figure 2 Figure 2

Claims (1)

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