JPH04215470A - Manufacture of semiconductor memory - Google Patents

Manufacture of semiconductor memory

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JPH04215470A
JPH04215470A JP2402443A JP40244390A JPH04215470A JP H04215470 A JPH04215470 A JP H04215470A JP 2402443 A JP2402443 A JP 2402443A JP 40244390 A JP40244390 A JP 40244390A JP H04215470 A JPH04215470 A JP H04215470A
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capacitor
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silicon film
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Naoyuki Niimura
新村 尚之
Katsuji Iguchi
勝次 井口
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Abstract

PURPOSE:To prevent the electrical degradation of the insulating film of a capacitor, while maintaining the conductivity of its storage electrode including a columnar or cup-shaped body, a peripheral portion formed around and away from the body, and a bottom formed integrally with the ends of both the body and the peripheral portion, in such a manner that the peripheral portion is kept from containing an excessive impurity concentration to prevent deformation of its surface. CONSTITUTION:A material for a capacitor electrode body 20 and bottom 20b is a first thick polycrystalline silicon film doped with impurity at a predetermined concentration. The material for a peripheral portion is a second thin polycrystalline silicon film doped at a lower concentration than for the first silicon film.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、半導体メモリ素子の
製造方法に関し、より詳しくは、スタック型DRAM(
ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)の製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device, and more specifically, to a method for manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor memory device.
Dynamic random access memory).

【0002】0002

【従来の技術】高集積化の先端を走るDRAMは、3年
毎に4倍の割合で記憶容量が増大しており、今後、16
Mb,64Mb,256Mbと順次増加していくと予想
される。このような集積度の向上を図る上で、DRAM
の記憶単位であるメモリセルを縮小して行く必要がある
。メモリセルを縮小する際、放射線によるソフトエラー
を防止すると共に十分なS/N比を確保するためには、
メモリセル内の電荷蓄積容量はある最低値以上を保たね
ばならない。このため、キャパシタをMOSトランジス
タ上に形成して、面積利用効率を上げたいわゆるスタッ
ク型メモリセルが有望となっている。
[Prior Art] The storage capacity of DRAM, which is at the forefront of highly integrated technology, is increasing at a rate of four times every three years.
It is expected that the number will increase sequentially to Mb, 64 Mb, and 256 Mb. In order to improve the degree of integration, DRAM
It is necessary to reduce the size of the memory cell, which is the unit of storage. When downsizing memory cells, in order to prevent soft errors caused by radiation and ensure a sufficient S/N ratio,
The charge storage capacity within a memory cell must be maintained above a certain minimum value. For this reason, a so-called stacked memory cell in which a capacitor is formed on a MOS transistor to improve area utilization efficiency has become promising.

【0003】しかしながら、このスタック型メモリセル
はセル面積の縮小に伴ってキャパシタ面積が減少するた
め、蓄積電荷容量が急激に減少するという問題がある。 この問題を解決するために、本出願人は先に、限られた
セル面積でもって蓄積電荷容量を増大できる半導体メモ
リ素子を提案した(特願平1−158028号)。この
半導体メモリ素子は、図7に示すように、半導体基板1
1の表面に形成されたトランジスタT上に、このトラン
ジスタTのソース領域15に一方の電極(蓄積電極)1
0がつながるキャパシタCを積層してメモリセルが構成
されている。上記キャパシタCの蓄積電極10は、柱状
(カップ状でも良い)をなす主部6と、この主部6の側
壁6aの外周近傍を離間してリング状に取り巻く外周部
7と、上記主部6の端部と外周部7の端部とを一体に連
結する底部8とからなっている。上記主部6は多結晶シ
リコン膜からなり、底部8はこの多結晶シリコン膜を一
部残してエッチングして形成されている。一方、外周部
7は主部6の膜厚と比較して薄い多結晶シリコン膜から
なっている。上記キャパシタCの他方の電極(上部電極
)25は、絶縁膜24を挟んで上記電極10の主部6,
外周部7および底部8に各々対向する部分からなってい
る。なお、12は選択酸化法で形成したSiO2からな
る素子分離領域、13は熱酸化法で形成したSiO2か
らなるゲート絶縁膜、14は燐(P)ドープ多結晶Si
からなるゲート電極(ワード線)、15,16はそれぞ
れ砒素(As)イオン注入によって形成したN(+)型
のソース領域,ドレイン領域、15a,16aは燐イオ
ン注入によって形成したLDD(ライトリ・ドープト・
ドレイン)構造をなすN−領域、17と18はそれぞれ
キャパシタ下の層間絶縁膜であるSiO2膜とSi3N
4膜、19と27はコンタクトホール、26はビット線
下の層間絶縁膜、28はトランジスタTのドレイン領域
16につながるビット線を示している。この半導体メモ
リ素子は、限られたセル面積でもってキャパシタCの下
部電極10と上部電極20との対向面積を増大させて大
容量化することができ、したがって、16Mbあるいは
それ以上に高集積化する場合にも、必要とされる最低値
以上の電荷蓄積容量を確保することができる。
However, this stacked memory cell has a problem in that the capacitor area decreases as the cell area decreases, so that the storage charge capacity rapidly decreases. In order to solve this problem, the present applicant previously proposed a semiconductor memory device that can increase the storage charge capacity with a limited cell area (Japanese Patent Application No. 1-158028). This semiconductor memory element has a semiconductor substrate 1 as shown in FIG.
On the transistor T formed on the surface of the transistor T, one electrode (storage electrode) 1 is placed in the source region 15 of the transistor T.
A memory cell is constructed by stacking capacitors C connected to each other. The storage electrode 10 of the capacitor C includes a main part 6 having a columnar shape (or a cup shape), an outer peripheral part 7 surrounding the outer periphery of the side wall 6a of the main part 6 in a ring shape, and a peripheral part 7 surrounding the main part 6 in a ring shape. It consists of a bottom part 8 that integrally connects the end part of the outer peripheral part 7 with the end part of the outer peripheral part 7. The main portion 6 is made of a polycrystalline silicon film, and the bottom portion 8 is formed by etching a portion of the polycrystalline silicon film. On the other hand, the outer peripheral portion 7 is made of a polycrystalline silicon film that is thinner than the main portion 6 . The other electrode (upper electrode) 25 of the capacitor C is connected to the main portion 6 of the electrode 10 with an insulating film 24 in between.
It consists of parts facing the outer peripheral part 7 and the bottom part 8, respectively. Note that 12 is an element isolation region made of SiO2 formed by selective oxidation, 13 is a gate insulating film made of SiO2 formed by thermal oxidation, and 14 is a phosphorus (P)-doped polycrystalline Si.
15 and 16 are N(+) type source and drain regions respectively formed by arsenic (As) ion implantation, and 15a and 16a are LDD (lightly doped) gate electrodes formed by phosphorus ion implantation.・
17 and 18 are the SiO2 film and Si3N interlayer insulating film under the capacitor, respectively.
4, 19 and 27 are contact holes, 26 is an interlayer insulating film below the bit line, and 28 is a bit line connected to the drain region 16 of the transistor T. This semiconductor memory element can have a large capacity by increasing the opposing area between the lower electrode 10 and the upper electrode 20 of the capacitor C with a limited cell area, and can therefore be highly integrated to 16 Mb or more. In this case, it is possible to ensure a charge storage capacity greater than the required minimum value.

【0004】上記キャパシタCの蓄積電極10を形成す
る場合、材料として用いる多結晶Siに不純物をドープ
して導電率を高める必要がある。そこで、これまでは、
蓄積電極10を構成する上記主部6,外周部7および底
部8を全て形成した後に不純物拡散を行っていた。その
際、相当量の不純物を拡散して、蓄積電極10全体の導
電性を確保していた。
[0004] When forming the storage electrode 10 of the capacitor C, it is necessary to dope impurities into the polycrystalline Si used as the material to increase the conductivity. Therefore, until now,
After the main portion 6, outer peripheral portion 7, and bottom portion 8 constituting the storage electrode 10 were all formed, impurity diffusion was performed. At that time, a considerable amount of impurities was diffused to ensure the conductivity of the entire storage electrode 10.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蓄積電
極10全体の導電性を確保するために必要な量の不純物
拡散を行うと、上記主部6の膜厚と比較して上記外周部
7は膜厚が薄い(0.1μm程度)ため、主部6が導電
性を確保できたときには、外周部7の体積不純物濃度が
必要以上に多く成り過ぎてしまう。この結果、外周部7
は、高濃度になった粒界の移動により表面が突起の急峻
な形状になる。このため、この上に成膜するキャパシタ
用絶縁膜24の電気的特性に悪影響を及ぼし、リーク電
流や絶縁破壊寿命等を劣化させるという問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when the impurity is diffused in the amount necessary to ensure the conductivity of the entire storage electrode 10, the outer peripheral portion 7 becomes thinner than the thickness of the main portion 6. Since the thickness is thin (approximately 0.1 μm), even when the main portion 6 can ensure conductivity, the volumetric impurity concentration of the outer peripheral portion 7 becomes excessively large than necessary. As a result, the outer peripheral portion 7
In this case, the surface becomes steeply protruded due to movement of highly concentrated grain boundaries. Therefore, there is a problem that the electrical characteristics of the capacitor insulating film 24 formed thereon are adversely affected, and leakage current and dielectric breakdown life are deteriorated.

【0006】そこで、この発明の目的は、柱状またはカ
ップ状をなす主部と、この主部側壁の外周近傍を離間し
て取り巻く外周部と、上記主部の端部と外周部の端部と
を一体に連結する底部とからなる蓄積電極全体の導電性
を確保しつつ、上記外周部の体積不純物濃度が必要以上
に高くならないようにでき、したがってキャパシタ用絶
縁膜の電気的特性の劣化を抑制することができる半導体
メモリ素子の製造方法を提供することにある。
[0006] Accordingly, an object of the present invention is to provide a main part having a columnar or cup shape, an outer peripheral part that surrounds the outer peripheral part of the side wall of the main part at a distance, and an end of the main part and an end of the outer peripheral part. While ensuring the electrical conductivity of the entire storage electrode consisting of the bottom part that connects the capacitors together, it is possible to prevent the volumetric impurity concentration in the outer peripheral part from becoming higher than necessary, thus suppressing the deterioration of the electrical characteristics of the capacitor insulating film. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor memory device that can perform the following steps.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の半導体メモリ素子の製造方法は、半導体
基板表面に形成されたトランジスタと上記トランジスタ
の端子に一方の電極がつながるキャパシタとからなるメ
モリセルを複数個有し、上記キャパシタの上記一方の電
極が、柱状またはカップ状をなす主部と、この主部の側
壁の外周近傍を離間して取り巻く外周部と、上記主部の
端部と外周部の端部とを一体に連結する底部とからなり
、上記キャパシタの他方の電極が絶縁膜を挟んで上記一
方の電極の各部に対向する半導体メモリ素子の製造方法
であって、上記半導体基板表面に上記トランジスタを形
成した後、上記キャパシタの一方の電極材料として上記
基板上に第1の多結晶シリコン膜を形成する工程と、上
記第1の多結晶シリコン膜に所定濃度の不純物をドープ
して導電率を高める工程と、上記一方の電極の主部を形
成すべき領域の周囲の上記第1の多結晶シリコン膜を薄
膜の部分を残して除去して、上記主部の側壁を形成する
工程と、多結晶シリコンに対して選択的にエッチング可
能な材料からなり、上記主部側壁の外周を密着して取り
巻く外周側壁を形成する工程と、上記第1の多結晶シリ
コン膜よりも膜厚が薄い第2の多結晶シリコン膜を上記
半導体基板上に堆積する工程と、上記第2の多結晶シリ
コン膜に所定濃度の不純物をドープして導電率を高める
工程と、この第2の多結晶シリコン膜を反応性イオンエ
ッチング法により加工して、上記外周側壁を密着して取
り巻くと共に端部が上記第1の多結晶シリコン膜の上記
薄膜の部分に連結する外周部を形成する工程と、上記外
周部の周囲の上記薄膜の部分を除去して底部を形成する
工程と、上記外周側壁を腐食剤によって除去する工程と
を有し、この一方の電極の上にキャパシタ用の絶縁膜お
よび他方の電極を順次形成するようにしたことを特徴と
している。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the method for manufacturing a semiconductor memory element of the present invention includes a transistor formed on the surface of a semiconductor substrate and a capacitor whose one electrode is connected to a terminal of the transistor. The capacitor has a plurality of memory cells, and the one electrode of the capacitor has a columnar or cup-shaped main part, an outer circumferential part that surrounds the outer circumference of the side wall of the main part at a distance, and an end of the main part. A method for manufacturing a semiconductor memory element, wherein the other electrode of the capacitor faces each part of the one electrode with an insulating film interposed therebetween, After forming the transistor on the surface of the semiconductor substrate, forming a first polycrystalline silicon film on the substrate as a material for one electrode of the capacitor, and doping impurities at a predetermined concentration in the first polycrystalline silicon film. doping to increase conductivity, and removing the first polycrystalline silicon film around the area where the main part of the one electrode is to be formed, leaving only a thin film part, to form the sidewall of the main part. a step of forming an outer peripheral side wall that is made of a material that can be selectively etched with respect to polycrystalline silicon and tightly surrounds the outer periphery of the main portion side wall; a step of depositing a second polycrystalline silicon film with a thin film thickness on the semiconductor substrate; a step of doping the second polycrystalline silicon film with impurities at a predetermined concentration to increase the conductivity; processing the polycrystalline silicon film by a reactive ion etching method to form an outer peripheral portion closely surrounding the outer peripheral side wall and having an end connected to the thin film portion of the first polycrystalline silicon film; , a step of removing a portion of the thin film around the outer periphery to form a bottom portion, and a step of removing the outer periphery side wall with a corrosive agent, and an insulating film for a capacitor and an insulating film for a capacitor on one of the electrodes. It is characterized in that the other electrode is formed sequentially.

【0008】[0008]

【作用】この発明の半導体メモリ素子の製造方法は、キ
ャパシタの一方の電極(蓄積電極)を構成する主部(お
よび底部)と外周部とをそれぞれ別々に不純物を拡散し
ている。したがって、上記主部と外周部とが最適の体積
不純物濃度になるようにそれぞれの膜厚に応じて不純物
の拡散量を変えることができる。このようにした場合、
上記外周部の体積不純物濃度が必要以上に高くなること
はない。したがって、高濃度粒界の移動によって上記外
周部の形状が損なわれる現象は回避される。したがって
、この上に成膜されるキャパシタ用絶縁膜の電気的特性
が劣化しなくなる。
In the method of manufacturing a semiconductor memory element of the present invention, impurities are separately diffused into the main part (and bottom part) and the outer peripheral part of one electrode (storage electrode) of the capacitor. Therefore, the amount of diffusion of impurities can be changed depending on the thickness of each film so that the main portion and the outer peripheral portion have an optimum volumetric impurity concentration. If you do this,
The volumetric impurity concentration in the outer periphery does not become higher than necessary. Therefore, the phenomenon in which the shape of the outer peripheral portion is damaged due to movement of the high concentration grain boundary is avoided. Therefore, the electrical characteristics of the capacitor insulating film formed thereon will not deteriorate.

【0009】[0009]

【実施例】以下、この発明の半導体メモリ素子の製造方
法を実施例により詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention will be explained in detail below using examples.

【0010】図1乃至図6は一実施例の半導体メモリ素
子の製造方法を工程順に示している。なお、図7に示し
た半導体メモリ素子と同一形状のものを作製するが、メ
モリセルを構成するトランジスタTや素子分離領域12
等は簡単化するため図示していない。
FIGS. 1 to 6 show a method of manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment in the order of steps. Note that although a semiconductor memory element having the same shape as the semiconductor memory element shown in FIG.
etc. are not shown for simplicity.

【0011】■まず、図1に示すように、P型Si基板
11上に上記トランジスタTを形成した後、キャパシタ
下の層間絶縁膜としてSiO2膜17とSi3N4膜1
8とをCVD(化学気相成長)法により順次堆積する。 このSiO2膜17,Si3N4膜18にコンタクトホ
ール19を開口した後、メモリセルを構成するキャパシ
タCの蓄積電極10の材料として第1の多結晶Si膜2
0を全面に堆積する。そして、POCl3を拡散源とし
た固相熱拡散法により、上記多結晶Si膜20に不純物
として所定濃度の燐をドープする。
■First, as shown in FIG. 1, after forming the transistor T on a P-type Si substrate 11, a SiO2 film 17 and a Si3N4 film 1 are formed as an interlayer insulating film under the capacitor.
8 and 8 are sequentially deposited by CVD (chemical vapor deposition). After opening contact holes 19 in the SiO2 film 17 and Si3N4 film 18, a first polycrystalline Si film 2 is formed as a material for the storage electrode 10 of the capacitor C constituting the memory cell.
Deposit 0 on the entire surface. Then, the polycrystalline Si film 20 is doped with phosphorus at a predetermined concentration as an impurity by a solid phase thermal diffusion method using POCl3 as a diffusion source.

【0012】■次に、図2に示すように、SiO2膜2
1を全面に堆積する。リソグラフィ手法によってSiO
2膜21上にレジストを設け、このレジストをマスクと
して、反応性イオンエッチング法によって、上記SiO
2膜21を矩形の電極形状に加工する。上記レジストを
除去した後、上記加工後のSiO2膜21をマスクとし
て、上記多結晶Si膜20を薄膜の部分20bを残して
エッチングして除去する。この第1の多結晶Si膜20
のうち厚膜の部分(まったくエッチングしなかった部分
)は、図7に示した蓄積電極10の主部6に相当してい
る。
■Next, as shown in FIG.
1 is deposited on the entire surface. SiO by lithographic techniques
A resist is provided on the 2 film 21, and using this resist as a mask, the SiO2 film is etched by reactive ion etching.
The two films 21 are processed into a rectangular electrode shape. After removing the resist, using the processed SiO2 film 21 as a mask, the polycrystalline Si film 20 is etched away leaving the thin film portion 20b. This first polycrystalline Si film 20
The thick film portion (the portion that was not etched at all) corresponds to the main portion 6 of the storage electrode 10 shown in FIG.

【0013】■次に、減圧気相成長(LPCVD)法に
よってSiO2膜を全面に堆積して、工程■で形成した
多結晶Si膜20の側壁20a(断差部)の周囲の上記
SiO2膜を反応性イオンエッチング法によって除去す
る。このようにして、図3に示すように、上記多結晶S
i膜20の側壁20aに上記SiO2膜からなる外周側
壁22を形成する。なお、外周側壁22の材料としてS
iO2膜を用いているが、多結晶Siに対して選択的に
エッチング可能であれば他の材料を用いても良い。
[0013] Next, a SiO2 film is deposited on the entire surface by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method, and the SiO2 film around the side wall 20a (offset part) of the polycrystalline Si film 20 formed in step (2) is removed. Removed by reactive ion etching. In this way, as shown in FIG.
On the side wall 20a of the i film 20, an outer peripheral side wall 22 made of the SiO2 film is formed. In addition, as the material of the outer peripheral side wall 22, S
Although an iO2 film is used, other materials may be used as long as they can be selectively etched with respect to polycrystalline Si.

【0014】■次に、図4に示すように、上記多結晶S
i膜20よりも膜厚が薄い第2の多結晶Si膜23を全
面に堆積する。そして、POCl3を拡散源とした固相
熱拡散法により、上記多結晶Si膜に不純物として燐を
ドープする。ここで、ドープする燐の濃度は、この多結
晶Si膜23の抵抗率が上記工程■で不純物拡散した多
結晶Si20の膜とほぼ同じになるように設定する。す
なわち、多結晶Si膜23が多結晶Si膜20に比べて
膜厚が薄い分だけ、工程■の燐ドープよりも不純物の拡
散量を少なくする。
■Next, as shown in FIG. 4, the polycrystalline S
A second polycrystalline Si film 23, which is thinner than the i-film 20, is deposited over the entire surface. Then, the polycrystalline Si film is doped with phosphorus as an impurity by a solid phase thermal diffusion method using POCl3 as a diffusion source. Here, the concentration of phosphorus to be doped is set so that the resistivity of this polycrystalline Si film 23 is approximately the same as that of the polycrystalline Si film 20 into which impurities were diffused in step (2) above. That is, since the polycrystalline Si film 23 is thinner than the polycrystalline Si film 20, the amount of impurity diffusion is made smaller than in the phosphorus doping in step (2).

【0015】■次に、反応性イオンエッチング法によっ
て、上記多結晶Si膜23と上記多結晶Si膜20のう
ち残存した薄膜の部分20bとを上記断差部を除いて完
全にエッチングして除去する。このようにして、図5に
示すように、多結晶Siからなり、上記外周側壁22を
密接して取り巻くと共に下部が上記薄膜の部分20bに
連結するリング状多結晶Si膜23aを形成する。この
多結晶Si膜23aは、図7に示した蓄積電極10の外
周部7に相当している。同時に、この多結晶Si膜23
の外側の領域の上記薄膜の部分20bを除去することに
よって、上記蓄積電極10の底部8をも形成する。
[0015] Next, by reactive ion etching, the polycrystalline Si film 23 and the remaining thin film portion 20b of the polycrystalline Si film 20 are completely etched and removed except for the difference portion. do. In this way, as shown in FIG. 5, a ring-shaped polycrystalline Si film 23a made of polycrystalline Si closely surrounds the outer peripheral side wall 22 and whose lower part is connected to the thin film portion 20b. This polycrystalline Si film 23a corresponds to the outer peripheral portion 7 of the storage electrode 10 shown in FIG. At the same time, this polycrystalline Si film 23
The bottom part 8 of the storage electrode 10 is also formed by removing the portion 20b of the thin film in the outer region.

【0016】■次に、弗化水素酸を含有するエッチング
液を用いて、上記外周側壁22およびSiO2膜21を
除去する。その後、図6に示すように、キャパシタ絶縁
膜24を形成し、キャパシタCの他方の電極として、上
記蓄積電極10の各部に対向し、複数のメモリセルの共
通配線となるプレート電極25を形成する。キャパシタ
絶縁膜24は、LPCVD(減圧化学気相成長法)によ
りSi3N4膜を成長した後、熱酸化法によりこのSi
3N4膜表面を酸化して形成する。すなわち、SiO2
/Si3N4二層膜とする。また、プレート電極25は
、燐ドープ多結晶Siを材料として形成する。
(2) Next, the outer peripheral side wall 22 and the SiO2 film 21 are removed using an etching solution containing hydrofluoric acid. Thereafter, as shown in FIG. 6, a capacitor insulating film 24 is formed, and a plate electrode 25 is formed as the other electrode of the capacitor C, facing each part of the storage electrode 10 and serving as a common wiring for a plurality of memory cells. . The capacitor insulating film 24 is formed by growing a Si3N4 film by LPCVD (low pressure chemical vapor deposition), and then growing this Si by thermal oxidation.
It is formed by oxidizing the surface of the 3N4 film. That is, SiO2
/Si3N4 double layer film. Further, the plate electrode 25 is formed of phosphorus-doped polycrystalline Si.

【0017】このように、この製造方法は、この蓄積電
極10を構成する多結晶Si膜20,23の膜厚に応じ
てそれぞれ不純物拡散を最適の拡散量で行っているので
、蓄積電極10の導電性を確保しつつ高濃度粒界の移動
を防止できる。したがって、外周部7の形状が損なわれ
るのを防止して、キャパシタ絶縁膜24の電気的特性の
劣化を抑制することができる。
As described above, in this manufacturing method, since the impurity diffusion is carried out at the optimum diffusion amount depending on the film thickness of the polycrystalline Si films 20 and 23 constituting the storage electrode 10, the storage electrode 10 is It is possible to prevent movement of high concentration grain boundaries while ensuring conductivity. Therefore, the shape of the outer peripheral portion 7 can be prevented from being damaged, and deterioration of the electrical characteristics of the capacitor insulating film 24 can be suppressed.

【0018】なお、この実施例は、工程■,工程■にお
いて多結晶Si膜20,23への不純物拡散を、いずれ
もPOCl3を拡散源とした固相熱拡散法により行った
が、これに限られるものではない。それぞれイオン打ち
込みによるドーピング法を採用しても良い。
Note that in this example, impurity diffusion into the polycrystalline Si films 20 and 23 in steps (1) and (2) was carried out by the solid phase thermal diffusion method using POCl3 as the diffusion source. It's not something you can do. A doping method by ion implantation may be adopted for each.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体メモリ素子の製造方法は、半導体基板表面に形成さ
れたトランジスタと上記トランジスタの端子に一方の電
極がつながるキャパシタとからなるメモリセルを複数個
有し、上記キャパシタの上記一方の電極が、柱状または
カップ状をなす主部と、この主部の側壁の外周近傍を離
間して取り巻く外周部と、上記主部の端部と外周部の端
部とを一体に連結する底部とからなり、上記キャパシタ
の他方の電極が絶縁膜を挟んで上記一方の電極の各部に
対向する半導体メモリ素子の製造方法であって、上記半
導体基板表面に上記トランジスタを形成した後、上記キ
ャパシタの一方の電極材料として上記基板上に第1の多
結晶シリコン膜を形成する工程と、上記第1の多結晶シ
リコン膜に所定濃度の不純物をドープして導電率を高め
る工程と、上記一方の電極の主部を形成すべき領域の周
囲の上記第1の多結晶シリコン膜を薄膜の部分を残して
除去して、上記主部の側壁を形成する工程と、多結晶シ
リコンに対して選択的にエッチング可能な材料からなり
、上記主部側壁の外周を密着して取り巻く外周側壁を形
成する工程と、上記第1の多結晶シリコン膜よりも膜厚
が薄い第2の多結晶シリコン膜を上記半導体基板上に堆
積する工程と、上記第2の多結晶シリコン膜に所定濃度
の不純物をドープして導電率を高める工程と、この第2
の多結晶シリコン膜からなり、上記外周側壁を密着して
取り巻くと共に端部が上記第1の多結晶シリコン膜の上
記薄膜の部分に連結する外周部を形成する工程と、上記
外周部の周囲の領域の上記薄膜の部分を除去して底部を
形成する工程と、上記外周側壁を腐食剤によって除去す
る工程とを有し、この一方の電極の上にキャパシタ用の
絶縁膜および他方の電極を順次形成するようにしたので
、上記外周部の体積不純物濃度を必要以上に高くするこ
となく、蓄積電極全体の導電性を確保することができる
。したがって、上記外周部の表面で高濃度粒界の移動に
よって形状が損なわれる現象を回避でき、上記キャパシ
タ用の絶縁膜の電気的特性の劣化を抑制することができ
る。
Effects of the Invention As is clear from the above, the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention is capable of manufacturing a plurality of memory cells each consisting of a transistor formed on the surface of a semiconductor substrate and a capacitor having one electrode connected to the terminal of the transistor. The one electrode of the capacitor has a main part having a columnar or cup shape, an outer peripheral part that surrounds the outer peripheral part of the side wall of the main part at a distance, and an end part of the main part and an outer peripheral part. and a bottom part integrally connected to the end part, and the other electrode of the capacitor faces each part of the one electrode with an insulating film interposed therebetween, the method comprising: After forming the transistor, there is a step of forming a first polycrystalline silicon film on the substrate as one electrode material of the capacitor, and doping the first polycrystalline silicon film with impurities at a predetermined concentration to improve conductivity. removing the first polycrystalline silicon film around the region where the main portion of the one electrode is to be formed, leaving only a thin film portion to form a side wall of the main portion; forming an outer peripheral side wall that is made of a material that can be selectively etched with respect to polycrystalline silicon and tightly surrounds the outer periphery of the main portion side wall; and a first polycrystalline silicon film that is thinner than the first polycrystalline silicon film. a step of depositing a second polycrystalline silicon film on the semiconductor substrate; a step of doping the second polycrystalline silicon film with impurities at a predetermined concentration to increase the conductivity;
forming an outer peripheral part made of a polycrystalline silicon film, closely surrounding the outer peripheral side wall and having an end connected to the thin film portion of the first polycrystalline silicon film; a step of removing the thin film portion of the region to form a bottom portion, and a step of removing the outer circumferential side wall with a corrosive agent, and sequentially forming an insulating film for a capacitor on the one electrode and the other electrode. With this structure, the conductivity of the entire storage electrode can be ensured without increasing the volumetric impurity concentration in the outer peripheral portion more than necessary. Therefore, it is possible to avoid a phenomenon in which the shape is damaged due to the movement of high-concentration grain boundaries on the surface of the outer peripheral portion, and it is possible to suppress deterioration of the electrical characteristics of the insulating film for the capacitor.

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

【図1】  この発明の一実施例の半導体メモリ素子の
製造方法を説明する工程図である。
FIG. 1 is a process diagram illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】  この発明の一実施例の半導体メモリ素子の
製造方法を説明する工程図である。
FIG. 2 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図3】  この発明の一実施例の半導体メモリ素子の
製造方法を説明する工程図である。
FIG. 3 is a process diagram illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図4】  この発明の一実施例の半導体メモリ素子の
製造方法を説明する工程図である。
FIG. 4 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図5】  この発明の一実施例の半導体メモリ素子の
製造方法を説明する工程図である。
FIG. 5 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図6】  この発明の一実施例の半導体メモリ素子の
製造方法を説明する工程図である。
FIG. 6 is a process diagram illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図7】  本出願人が先に提案した半導体メモリ素子
の構造を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor memory device previously proposed by the applicant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10   蓄積電極 11   P型Si基板 17,21  SiO2膜 18   Si3N4膜 20   第1の多結晶Si膜(主部)20a  側壁 20b  薄膜の部分(底部) 22   外周側壁 23   第2の多結晶Si膜 23a  リング状多結晶Si膜(外周部)24   
キャパシタ絶縁膜 25   プレート電極 C     キャパシタ
10 Storage electrode 11 P-type Si substrate 17, 21 SiO2 film 18 Si3N4 film 20 First polycrystalline Si film (main part) 20a Side wall 20b Thin film part (bottom) 22 Outer peripheral side wall 23 Second polycrystalline Si film 23a Ring Polycrystalline Si film (outer periphery) 24
Capacitor insulating film 25 Plate electrode C Capacitor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体基板表面に形成されたトランジ
スタと上記トランジスタの端子に一方の電極がつながる
キャパシタとからなるメモリセルを複数個有し、上記キ
ャパシタの上記一方の電極が、柱状またはカップ状をな
す主部と、この主部の側壁の外周近傍を離間して取り巻
く外周部と、上記主部の端部と外周部の端部とを一体に
連結する底部とからなり、上記キャパシタの他方の電極
が絶縁膜を挟んで上記一方の電極の各部に対向する半導
体メモリ素子の製造方法であって、上記半導体基板表面
に上記トランジスタを形成した後、上記キャパシタの一
方の電極材料として上記基板上に第1の多結晶シリコン
膜を形成する工程と、上記第1の多結晶シリコン膜に所
定濃度の不純物をドープして導電率を高める工程と、上
記一方の電極の主部を形成すべき領域の周囲の上記第1
の多結晶シリコン膜を薄膜の部分を残して除去して、上
記主部の側壁を形成する工程と、多結晶シリコンに対し
て選択的にエッチング可能な材料からなり、上記主部側
壁の外周を密着して取り巻く外周側壁を形成する工程と
、上記第1の多結晶シリコン膜よりも膜厚が薄い第2の
多結晶シリコン膜を上記半導体基板上に堆積する工程と
、上記第2の多結晶シリコン膜に所定濃度の不純物をド
ープして導電率を高める工程と、この第2の多結晶シリ
コン膜からなり、上記外周側壁を密着して取り巻くと共
に端部が上記第1の多結晶シリコン膜の上記薄膜の部分
に連結する外周部を形成する工程と、上記外周部の周囲
の上記薄膜の部分を除去して底部を形成する工程と、上
記外周側壁を腐食剤によって除去する工程とを有し、こ
の一方の電極の上にキャパシタ用の絶縁膜および他方の
電極を順次形成するようにしたことを特徴とする半導体
メモリ素子の製造方法。
1. A plurality of memory cells each comprising a transistor formed on a surface of a semiconductor substrate and a capacitor having one electrode connected to a terminal of the transistor, the one electrode of the capacitor having a columnar or cup shape. the other side of the capacitor; A method for manufacturing a semiconductor memory element in which an electrode faces each part of the one electrode with an insulating film interposed therebetween, the transistor being formed on the surface of the semiconductor substrate, and then forming a material on the substrate as one electrode material of the capacitor. a step of forming a first polycrystalline silicon film; a step of doping the first polycrystalline silicon film with impurities at a predetermined concentration to increase its conductivity; Surrounding the above first
removing the polycrystalline silicon film leaving only a thin film portion to form the sidewall of the main portion; forming an outer peripheral side wall that tightly surrounds the semiconductor substrate; depositing a second polycrystalline silicon film thinner than the first polycrystalline silicon film on the semiconductor substrate; A step of doping a silicon film with impurities at a predetermined concentration to increase its conductivity, and a second polycrystalline silicon film that tightly surrounds the outer peripheral side wall and whose end portions are similar to those of the first polycrystalline silicon film. forming an outer peripheral portion connected to the thin film portion; removing a portion of the thin film around the outer peripheral portion to form a bottom portion; and removing the outer peripheral side wall with a corrosive agent. . A method of manufacturing a semiconductor memory element, characterized in that an insulating film for a capacitor and the other electrode are sequentially formed on the one electrode.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04249363A (en) * 1991-01-30 1992-09-04 Samsung Electron Co Ltd High integrated semiconductor memory device and manufacture thereof
JPH07130873A (en) * 1993-11-01 1995-05-19 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
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