JPH04286152A - 半導体メモリの製造方法 - Google Patents

半導体メモリの製造方法

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JPH04286152A
JPH04286152A JP3074721A JP7472191A JPH04286152A JP H04286152 A JPH04286152 A JP H04286152A JP 3074721 A JP3074721 A JP 3074721A JP 7472191 A JP7472191 A JP 7472191A JP H04286152 A JPH04286152 A JP H04286152A
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JP
Japan
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film
polycrystalline
stacked capacitor
polycrystalline silicon
semiconductor memory
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Application number
JP3074721A
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English (en)
Inventor
Masanori Noda
昌敬 野田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体メモリの製造
方法に関し、特に、メモリセルを構成するキャパシタと
してスタックトキャパシタを用いる半導体メモリの製造
に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】高集積のMOSダイナミックRAMとし
て、1個のMOSトランジスタと1個のスタックトキャ
パシタとから成るメモリセルを用いたものが知られてい
る。このスタックトキャパシタは、二層目の多結晶シリ
コン(Si)膜から成る下部電極(電荷蓄積ノード)と
、誘電体膜としての絶縁膜と、三層目の多結晶Si膜か
ら成る上部電極(セルプレート)とにより形成される。 そして、このスタックトキャパシタによれば、同一占有
面積で比べて、従来のプレーナ型メモリセルで用いられ
ている平面構造のキャパシタよりも大きな容量を得るこ
とができる。
【0003】ところが、MOSダイナミックRAMの高
集積化の進展に伴いメモリセルの面積が縮小されるにつ
れて、スタックトキャパシタでも十分に大きな容量を得
ることが困難になってきている。そこで、このスタック
トキャパシタの容量の増大を図る一つの方法として、C
VD法により表面に凹凸を有する多結晶Si膜を形成し
、この多結晶Si膜を用いて下部電極を形成することに
より、表面の凹凸により下部電極の表面積を増大させる
方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
表面に凹凸を有する多結晶Si膜をCVD法により形成
する際には、成長温度を±1℃ないし±2℃程度の範囲
で厳密に制御する必要があり、圧力やガス流量も同様に
厳密に制御する必要がある。このため、このような表面
に凹凸を有する多結晶Si膜をCVD法により直接形成
することは実際には難しかった。従って、この発明の目
的は、容量が大きいスタックトキャパシタを簡単に形成
することができる半導体メモリの製造方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、1個のMOSトランジスタと1個のス
タックトキャパシタとから成るメモリセルを有する半導
体メモリの製造方法において、その結晶粒界に酸化シリ
コン(8b)が形成されている多結晶シリコン膜(8)
を半導体基板(1)上に形成し、酸化シリコン(8b)
をエッチング除去することにより多結晶シリコン膜(8
)を多孔質とし、多孔質とされた多結晶シリコン膜(8
)を熱処理することにより表面に凹凸を有する多結晶シ
リコン膜(8)を形成し、表面に凹凸を有する多結晶シ
リコン膜(8)を用いてスタックトキャパシタの下部電
極を形成するようにしている。
【0006】
【作用】上述のように構成されたこの発明の半導体メモ
リの製造方法によれば、多孔質とされた多結晶シリコン
膜(8)を熱処理することにより形成される、表面に凹
凸を有する多結晶シリコン膜(8)を用いてスタックト
キャパシタの下部電極を形成するようにしているので、
表面の凹凸により下部電極の表面積を増大させることが
できる。しかも、結晶粒界に酸化シリコン(8b)が形
成されている多結晶シリコン膜(8)をCVD法により
形成する際の条件(成長温度、圧力、ガス流量など)の
制御は、表面に凹凸を有する多結晶シリコン膜をCVD
法により直接形成する場合のように厳密に行う必要はな
い。以上により、容量が大きなスタックトキャパシタを
簡単に形成することができる。
【0007】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。この実施例は、スタックトキャパ
シタセル型MOSダイナミックRAMの製造にこの発明
を適用した実施例である。この実施例においては、図1
Aに示すように、まず、例えばp型Si基板1の表面に
熱酸化法によりSiO2 膜のようなフィールド絶縁膜
2を選択的に形成して素子間分離を行った後、このフィ
ールド絶縁膜2で囲まれた活性領域の表面に熱酸化法に
よりSiO2 膜のようなゲート絶縁膜3を形成する。
【0008】次に、CVD法により全面に一層目の多結
晶Si膜を形成し、この多結晶Si膜に例えばリン(P
)のような不純物を熱拡散法やイオン注入法などにより
ドープして低抵抗化した後、この多結晶Si膜をエッチ
ングにより所定形状にパターニングしてワード線WL1
 、WL2 を形成する。なお、これらのワード線WL
1 、WL2 をポリサイド膜により形成する場合には
、上述の不純物がドープされた多結晶Si膜上に高融点
金属シリサイド膜を形成した後にこれらの高融点金属シ
リサイド膜及び多結晶Si膜のパターニングを行う。次
に、ワード線WL1 、WL2 をマスクとしてp型S
i基板1中に例えばPのようなn型不純物を低濃度にイ
オン注入する。次に、CVD法により全面に例えばSi
O2 膜を形成した後、このSiO2 膜を例えば反応
性イオンエッチング(RIE)法により基板表面に対し
て垂直方向にエッチングする。 これによって、ワード線WL1 、WL2 の側壁にサ
イドウォールスペーサ4が形成される。
【0009】次に、サイドウォールスペーサ4及びワー
ド線WL1 、WL2 をマスクとしてp型Si基板1
中に例えばヒ素(As)のようなn型不純物を高濃度に
イオン注入する。この後、注入不純物の電気的活性化の
ための熱処理を行う。これによって、例えばn− 型の
低不純物濃度部5a、6aがサイドウォールスペーサ4
の下側の部分に形成された例えばn+ 型の拡散層5、
6が形成される。ワード線WL1 とこれらの拡散層5
、6とにより、低不純物濃度部6aによりドレイン領域
近傍の電界を緩和するLDD(lightly dop
ed drain)構造のnチャネルMOSトランジス
タが形成される。次に、CVD法により全面に例えばS
iO2 膜のような層間絶縁膜7を形成した後、この層
間絶縁膜7の所定部分をエッチング除去してコンタクト
ホールC1 を形成する。
【0010】次に、例えばシラン(SiH4 )ガスと
二酸化窒素(NO2 )ガスとの混合ガスを反応ガスと
して用いたCVD法により、結晶粒界にSiO2 が形
成された多結晶Si膜8を全面に形成する。図2Aにこ
の多結晶Si膜8の一部を拡大して示す。図2Aにおい
て、符号8aが結晶粒、8bが結晶粒界に形成されたS
iO2 を示す。なお、この結晶粒界にSiO2 8b
が形成された多結晶Si膜8は、半絶縁性多結晶Si(
いわゆるSIPOS)膜と類似のものである。この後、
この多結晶Si膜8に、低抵抗化のための不純物として
例えばPを熱拡散法やイオン注入法などによりドープす
る。なお、この低抵抗化のための不純物のドープは、C
VD法による多結晶Si膜8の成長時に行うようにして
もよい。
【0011】次に、例えばフッ酸(HF)系のエッチン
グ液を用いて多結晶Si膜8をウエットエッチングする
。 これによって、この多結晶Si膜8中の結晶粒界に形成
されているSiO2 8b(図2A)がエッチング除去
され、この多結晶Si膜8は図2Bに示すように多孔質
となる。 なお、多結晶Si膜8を形成する前に層間絶縁膜7上に
例えば窒化シリコン(Si3 N4 )膜(図示せず)
を形成しておき、このSi3 N4 膜上に多結晶Si
膜8を形成するようにするのが好ましい。これは、多結
晶Si膜8のエッチング時に下地がエッチングされない
ようにするためである。
【0012】次に、この多孔質の多結晶Si膜8をエッ
チングにより下部電極の形状にパターニングする。この
後、例えば550〜650℃程度の温度で熱処理を行う
。これによって、多孔質の多結晶Si膜8が、図2Cに
示すように、表面に凹凸を有する多結晶Si膜8となる
。 次に、図1Bに示すように、この多結晶Si膜8上に誘
電体膜としての絶縁膜9を形成する。この絶縁膜9とし
ては、例えば、SiO2 膜とSi3 N4膜とSiO
2 膜との三層膜(ONO膜)やSi3 N4 膜とS
iO2 膜との二層膜(NO膜)などを用いることがで
きる。
【0013】次に、CVD法により全面に三層目の多結
晶Si膜10を形成し、この多結晶Si膜10に例えば
Pのような不純物を熱拡散法やイオン注入法などにより
ドープして低抵抗化した後、この多結晶Si膜10をエ
ッチングにより上部電極の形状にパターニングする。こ
の多結晶Si膜10から成る上部電極と、絶縁膜9と、
多結晶Si膜8から成る下部電極とにより、スタックト
キャパシタが形成される。次に、CVD法により全面に
例えばリンシリケートガラス(PSG)膜のような層間
絶縁膜11を形成した後、この層間絶縁膜11及び層間
絶縁膜7の所定部分をエッチング除去してコンタクトホ
ールC2 を形成する。次に、例えばスパッタ法により
全面に例えばアルミニウム(Al)膜を形成した後、こ
のAl膜をエッチングにより所定形状にパターニングし
てビット線BLを形成する。この後、パッシベーション
膜(図示せず)を形成して、目的とするMOSダイナミ
ックRAMを完成させる。
【0014】以上のように、この実施例によれば、スタ
ックトキャパシタの下部電極、すなわち電荷蓄積ノード
を、表面に凹凸を有する多結晶Si膜8により形成する
ことができるので、スタックトキャパシタの容量の増大
を図ることができる。しかも、この表面に凹凸を有する
多結晶Si膜8をCVD法により形成する際の条件の制
御は、すでに述べた従来の技術のように厳密に行う必要
がないので、このような容量が大きいスタックトキャパ
シタを簡単に形成することができる。
【0015】以上、この発明の一実施例につき具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。例えば、スタックトキャパシタの下部電
極となる多結晶Si膜8をCVD法により形成する際の
反応ガスとしては、例えばSiH4 ガスと酸素(O2
 )ガスとの混合ガスを用いることも可能である。また
、多結晶Si膜8中の結晶粒界に形成されたSiO2 
8bのエッチングは、例えば気相エッチングにより行う
ことも可能である。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
容量が大きなスタックトキャパシタを簡単に形成するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるスタックトキャパシ
タセル型MOSダイナミックRAMの製造方法を説明す
るための断面図である。
【図2】図1に示すスタックトキャパシタセル型MOS
ダイナミックRAMにおけるスタックトキャパシタの下
部電極となる多結晶Si膜の形成方法を説明するための
要部拡大断面図である。
【符号の説明】
1  p型Si基板 2  フィールド絶縁膜 WL1   ワード線 WL2   ワード線 5  拡散層 6  拡散層 8  多結晶Si膜 9  絶縁膜 10  多結晶Si膜 C1   コンタクトホール C2   コンタクトホール BL  ビット線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  1個のMOSトランジスタと1個のス
    タックトキャパシタとから成るメモリセルを有する半導
    体メモリの製造方法において、その結晶粒界に酸化シリ
    コンが形成されている多結晶シリコン膜を半導体基板上
    に形成し、上記酸化シリコンをエッチング除去すること
    により上記多結晶シリコン膜を多孔質とし、上記多孔質
    とされた上記多結晶シリコン膜を熱処理することにより
    表面に凹凸を有する多結晶シリコン膜を形成し、上記表
    面に凹凸を有する多結晶シリコン膜を用いて上記スタッ
    クトキャパシタの下部電極を形成するようにしたことを
    特徴とする半導体メモリの製造方法。
JP3074721A 1991-03-14 1991-03-14 半導体メモリの製造方法 Pending JPH04286152A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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