JPH0488665A - Semiconductor device provided with charge storage capacitor and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は積層型の電荷蓄積容量を備えた半導体装置及び
その製造方法に関し、特に半導体装置の高集積化に好適
の電荷蓄積容量を備えた半導体装置及びその製造方法に
関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device equipped with a stacked charge storage capacitor and a method for manufacturing the same, and particularly to a semiconductor device equipped with a charge storage capacitor suitable for high integration of semiconductor devices. The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method.
口従来の技術]
近時、シリコン半導体デバイスの高密度化及び高集積化
は急速な進歩を遂げている。そして、現在、0.8μm
程度の設計ルールで4メガピツ)DRAM (Dyna
mic Random Access Memory)
及び1メガビツトS RAM (Static Ran
dom AccessMe+*ory )等のV L
3 工(Very Large ScaleInteg
rated C1rcuit )が商品化されている。[Background Art] In recent years, rapid progress has been made in increasing the density and integration of silicon semiconductor devices. And currently, 0.8μm
4 megapixels) DRAM (Dyna
mic Random Access Memory)
and 1 Mbit S RAM (Static Ran
V L such as dom AccessMe+*ory)
3.Very Large ScaleInteg
rated C1rcuit) has been commercialized.
また、0.5μm設計ルールで16メガビツ)DRAM
及び4メガビットSRAMのようなULSI(Ultr
a Large 5cale Integrated
C1rcuit)が研究開発されており、これらのUL
S Iの実用化が検討されている。In addition, 16 Mbit) DRAM with 0.5 μm design rule
and ULSI (Ultr
a Large 5cale Integrated
C1rcuit) is being researched and developed, and these UL
The practical application of SI is being considered.
このような高密度及び大容量の半導体デバイスにおいて
は、平面上での素子の微細化と共に、縦方向の有効活用
、即ち素子の3次元化が必要になってくる。この場合に
、能動素子の3次元化に比して、抵抗及び容量等の受動
素子の3次元化の方が容易であり、現在、抵抗及び容量
を3次元化して形成した半導体デバイスが商品化されて
いる。In such high-density and large-capacity semiconductor devices, it is necessary to miniaturize the elements on a plane and to make effective use of the vertical direction, that is, to make the elements three-dimensional. In this case, it is easier to make passive elements such as resistors and capacitors three-dimensional than active elements, and semiconductor devices formed by making resistors and capacitors three-dimensional are currently being commercialized. has been done.
ところで、DRAMの高密度化には電荷蓄積容量の3次
元化が必要であり、現在、1メガビー/ )DRAM及
び4メガビットDRAM等において、トレンチ構造型又
はスタック構造型の容量が実用化されている。しかし、
0.5乃至0.6μmの設計ルールによる16メガビツ
)DRAM及びそれ以上に設計ルールが厳しい64メガ
ピツ)DRAMの場合には、容量絶縁膜の誘電率の増大
化、容量電極構造の改良又は多層化が必要になってくる
といわれている。このような容量の構造としてフィン構
造([EDM Tech、 Dig、第592頁、19
88年発行)及びシリンダー構造(VLSI Symp
、 第69頁、1989年発行)が提案されている。Incidentally, increasing the density of DRAM requires three-dimensional charge storage capacity, and currently, trench structure type or stack structure type capacitors are being put into practical use in 1 Mb/2 DRAM, 4 Mbit DRAM, etc. . but,
In the case of 16 megabit DRAM with a design rule of 0.5 to 0.6 μm and 64 megabit DRAM with even stricter design rules, increasing the dielectric constant of the capacitor insulating film, improving the capacitor electrode structure, or increasing the number of layers. It is said that this will become necessary. Fin structure ([EDM Tech, Dig, p. 592, 19
published in 1988) and cylinder structure (VLSI Symp.
, p. 69, published in 1989) is proposed.
しかしながら、これらのフィン構造及びシリンダー構造
の容量を備えた半導体装置を実用化する場合には、容量
下部電極の構造が複雑であるため、容量絶縁膜及び容量
対向電極を前記容量下部電極の表面上に均一に形成する
ことが極めて困難であると共に、容量下部電極パターン
のアスペクト比が大きくなるため、配線に必要な層間絶
縁膜の平坦化が困難であるという問題点がある。従って
、これらの構造は実用化されていない。However, when putting into practical use a semiconductor device having a capacitance with a fin structure or a cylinder structure, the capacitor insulating film and the capacitor counter electrode are placed on the surface of the capacitor lower electrode because the structure of the capacitor lower electrode is complicated. There are problems in that it is extremely difficult to uniformly form the capacitor lower electrode pattern, and the aspect ratio of the capacitor lower electrode pattern becomes large, making it difficult to planarize the interlayer insulating film required for wiring. Therefore, these structures have not been put into practical use.
第7図は、従来の電荷蓄積容量を備えた半導体装置の1
例を示す断面図である(IEEE Trans。FIG. 7 shows one of the conventional semiconductor devices equipped with a charge storage capacitor.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example (IEEE Trans.
Electron Devices、 Vol、ED−
27、第1586頁、1980年発行)。Electron Devices, Vol, ED-
27, p. 1586, published in 1980).
シリコン半導体基板41の表面には、シリコン酸化膜4
2が形成されており、このシリコン酸化膜42には開口
部が選択的に設けられている。この開口部の半導体基板
41の表面には、不純物が導入された拡散領域43が選
択的に設けられている。そして、シリコン酸化膜42上
には、前記開口部を埋め込んで、シリコン膜44が所定
のパターンで形成されている。このシリコン膜44には
、不純物が高濃度で導入されている。このシリコン膜4
4上を含むシリコン酸化膜42上には、容量絶縁膜4B
が形成されている。そして、この容量絶縁膜46上には
、対向電極47が形成されている。A silicon oxide film 4 is formed on the surface of the silicon semiconductor substrate 41.
2 is formed, and openings are selectively provided in this silicon oxide film 42. A diffusion region 43 into which impurities are introduced is selectively provided on the surface of the semiconductor substrate 41 in this opening. A silicon film 44 is formed in a predetermined pattern on the silicon oxide film 42, filling the opening. Impurities are introduced into this silicon film 44 at a high concentration. This silicon film 4
A capacitor insulating film 4B is formed on the silicon oxide film 42 including the top of 4B.
is formed. A counter electrode 47 is formed on this capacitive insulating film 46.
この半導体装置においては、シリコン膜44が容量下部
電極であり、この容量下部電極、容量絶縁膜4B及び対
向電極47により、電荷蓄積容量が構成されている。In this semiconductor device, the silicon film 44 is a capacitor lower electrode, and the capacitor lower electrode, the capacitor insulating film 4B, and the counter electrode 47 constitute a charge storage capacitor.
次に、この半導体装置の製造方法について説明する。Next, a method for manufacturing this semiconductor device will be explained.
先ず、シリコン半導体基板41の表面に素子分離用のシ
リコン酸化膜42を厚く形成し、このシリコン酸化膜4
2に選択的に開口部を設ける。その後、この開口部を埋
め込むと共に、シリコン酸化膜42上に所定のパターン
で、例えばリンを1020ato■S/CDl3の濃度
で含有するポリシリコンからなるシリコン膜44を形成
する。そして、このシリコン膜44から基板41表面に
リンを拡散させて、拡散領域43を選択的に形成する。First, a thick silicon oxide film 42 for element isolation is formed on the surface of a silicon semiconductor substrate 41, and this silicon oxide film 4
2 is selectively provided with an opening. Thereafter, this opening is filled and a silicon film 44 made of polysilicon containing, for example, phosphorus at a concentration of 1020 ato S/CD13 is formed on the silicon oxide film 42 in a predetermined pattern. Then, phosphorus is diffused from this silicon film 44 to the surface of the substrate 41 to selectively form a diffusion region 43.
次いで、シフJコン膜44を被覆するようにして、容量
絶縁膜4eを形成する。その後、この容量絶縁膜46上
に不純物を導入したポリシリコン等を被着して、容量対
向電極47を形成する。これにより上述の半導体装置が
完成する。Next, a capacitor insulating film 4e is formed to cover the Schiff J-con film 44. Thereafter, polysilicon or the like doped with impurities is deposited on the capacitor insulating film 46 to form a capacitor counter electrode 47. As a result, the above-described semiconductor device is completed.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、上述した従来の半導体装置は、高密度化
及び微細化に伴って、以下に示す問題点が顕在化してき
た。即ち、シリコン酸化膜42に設ける開口部の開口寸
法の縮小化に伴って開口部のアスペクト比が大きくなる
ため、シリコン膜44を形成するためのリン等の有効不
純物を含有するポリシリコンを開口部に埋め込んで形成
することが困難である。また、容量絶縁膜46を薄膜化
すると、容量絶縁膜46との接触面で容量下部電極の反
転現象が発生し、このため電荷蓄積容量の容量値が低下
してしまう。これを回避するためには、容量下部電極で
あるシリコン膜44に含有している有効不純物の濃度を
高くする必要があるが、不純物濃度が高いポリシリコン
をアスペクト比が大きい開口部に埋め込むことは極めて
困難である。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional semiconductor device described above, the following problems have become apparent as density increases and miniaturization increases. That is, as the size of the opening provided in the silicon oxide film 42 is reduced, the aspect ratio of the opening increases, so polysilicon containing effective impurities such as phosphorus for forming the silicon film 44 is used in the opening. It is difficult to embed and form the Further, when the capacitor insulating film 46 is made thinner, an inversion phenomenon of the capacitor lower electrode occurs at the contact surface with the capacitor insulating film 46, resulting in a decrease in the capacitance value of the charge storage capacitor. In order to avoid this, it is necessary to increase the concentration of effective impurities contained in the silicon film 44, which is the capacitor lower electrode, but it is not possible to bury polysilicon with a high impurity concentration into the opening with a large aspect ratio. It is extremely difficult.
更に、高密度化しつつ所定の容量値を確保するためには
、基板表面における単位面積当たりの容量下部電極の表
面積を大きくする必要があるが、従来は容量と他の容l
又は他の素子との間の間隔を縮小することが困難であり
、このために高密度化が阻害されてしまう。Furthermore, in order to secure a predetermined capacitance value while increasing the density, it is necessary to increase the surface area of the capacitor lower electrode per unit area on the substrate surface, but conventionally, the surface area of the capacitor lower electrode per unit area on the substrate surface has to be increased.
Alternatively, it is difficult to reduce the distance between the elements and other elements, which impedes higher density.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
所定の容量値を確保できると共に、電荷蓄積容量と他の
電荷蓄積容量又は素子等との間の間隔を縮小することが
でき、半導体装置を従来に比してより一層高密度化でき
る電荷蓄積容量を備えた半導体装置及びその製造方法を
提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such problems, and includes:
A charge storage capacitor that can secure a predetermined capacitance value, reduce the distance between the charge storage capacitor and other charge storage capacitors or elements, and enable semiconductor devices to be made more densely packed than before. An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
[課題を解決するための手段]
本発明に係る電荷蓄積容量を備えた半導体装置は、半導
体基板上に絶縁膜を介して設けられた下部電極、この下
部電極の側面及び上面を被覆する誘電体膜並びにこの誘
電体膜上に形成された対向電極により構成された電荷蓄
積容量を備えた半導体装置において、前記下部電極が、
第1のシリコン膜と、この第1のシリコン膜の側面及び
上面を被覆し前記第1のシリコン膜に電気的に接続され
た第2のシリコン膜とにより構成されていることを特徴
とする。[Means for Solving the Problems] A semiconductor device equipped with a charge storage capacitor according to the present invention includes a lower electrode provided on a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and a dielectric material covering the side and upper surfaces of the lower electrode. In a semiconductor device including a charge storage capacitor constituted by a film and a counter electrode formed on the dielectric film, the lower electrode comprises:
It is characterized by being composed of a first silicon film and a second silicon film that covers the side and top surfaces of the first silicon film and is electrically connected to the first silicon film.
本発明に係る電荷蓄積容量を備えた半導体装置の製造方
法は、半導体基板の表面に絶縁膜を形成する工程と、こ
の絶縁膜に選択的に開口部を設ける工程と、この開口部
を埋め込むと共に前記絶縁膜上に所定のパターンで第1
のシリコン膜を形成する工程と、この第1のシリコン膜
の側面及び上面にポリシリコンを選択成長させて第2の
シリコン膜を形成する工程と、を有することを特徴とす
る。A method of manufacturing a semiconductor device with a charge storage capacitor according to the present invention includes a step of forming an insulating film on the surface of a semiconductor substrate, a step of selectively forming an opening in the insulating film, and a step of filling the opening. A first pattern is formed on the insulating film in a predetermined pattern.
The method is characterized by comprising the steps of forming a silicon film, and forming a second silicon film by selectively growing polysilicon on the side and top surfaces of the first silicon film.
[作用コ
本発明においては、容量下部電極が第1及び第2のシリ
コン膜により構成されている。従って、例えば、第1の
シリコン膜を開口部における被覆性が優れた選択エピタ
キシャル成長、選択ポリシリコン成長又は無定形シリコ
ン成長等の方法で形成し、第2のシリコン膜を選択ポリ
シリコン成長により形成することにより、基板表面に形
成された拡散領域と下部容量電極とを確実に接続するこ
とができると共に、容量と他の容量又は他の素子との間
隔を縮小することができる。また、例えば第2のシリコ
ン膜の不純物濃度を高くすることにより、誘電体膜(容
量絶縁膜)と容量下部電極との接触面における前記反転
現象を回避できる。従って、半導体装置の高密度化が可
能になる。[Operations] In the present invention, the capacitor lower electrode is constituted by the first and second silicon films. Therefore, for example, the first silicon film is formed by a method such as selective epitaxial growth, selective polysilicon growth, or amorphous silicon growth that provides excellent coverage in the opening, and the second silicon film is formed by selective polysilicon growth. As a result, the diffusion region formed on the substrate surface and the lower capacitor electrode can be reliably connected, and the distance between the capacitor and another capacitor or other element can be reduced. Further, for example, by increasing the impurity concentration of the second silicon film, the reversal phenomenon at the contact surface between the dielectric film (capacitor insulating film) and the capacitor lower electrode can be avoided. Therefore, it becomes possible to increase the density of semiconductor devices.
この場合に、第2のシリコン膜とき電体膜との間にタン
グステン等の高融点金属又は窒化チタン若しくは窒化タ
ングステン等のバリアメタル膜を設けることにより、誘
電体膜と第2のシリコン膜との直接の接触が防止され、
前記第2のシリコン膜の不純物濃度を高濃度にしなくて
も、反転現象に起因する容量値の低下を回避することが
できる。In this case, by providing a high melting point metal such as tungsten or a barrier metal film such as titanium nitride or tungsten nitride between the second silicon film and the electric film, the dielectric film and the second silicon film can be separated. direct contact is prevented;
Even if the impurity concentration of the second silicon film is not made high, it is possible to avoid a decrease in the capacitance value due to the inversion phenomenon.
また、本発明方法においては、容量下部電極を、第1の
シリコン膜で開口部を埋め込む工程と、この第1のシリ
コン膜の上面及び側面にポリシリコンを選択成長させて
第2のシリコン膜を形成する工程との2つの工程に分け
て形成する。これにより、上述の構造の電荷蓄積容量を
備えた半導体装置を容易に製造することができる。In addition, in the method of the present invention, the capacitor lower electrode is formed by filling the opening with a first silicon film, and selectively growing polysilicon on the top and side surfaces of the first silicon film to form a second silicon film. The formation process is divided into two steps. Thereby, a semiconductor device having a charge storage capacitor having the above-described structure can be easily manufactured.
第1のシリコン膜を、例えば気相成長(以下、CVDと
いう)法による選択エピタキシャル成長により形成する
と、開口部を確実に埋め込むことができると共に、第1
のシリコン膜を極めて微細に形成することができる。こ
のため、第1のシリコン膜はCVD法による選択エピタ
キシャル成長により形成することが好ましい。When the first silicon film is formed, for example, by selective epitaxial growth using a vapor phase growth (hereinafter referred to as CVD) method, the opening can be reliably filled, and the first
It is possible to form extremely fine silicon films. For this reason, the first silicon film is preferably formed by selective epitaxial growth using the CVD method.
口実施例コ
次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第1図は本発明の第1の実施例に係る電荷蓄積容量を備
えた半導体装置を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device equipped with a charge storage capacitor according to a first embodiment of the present invention.
P型シリコン半導体基板1の表面にはシリコン酸化膜2
が比較的厚く形成されている。このシリコン酸化膜2に
は開口部が選択的に設けられており、この開口部の基板
1の表面にはN“型拡散領域3が形成されている。また
、前記開口部を埋め込むと共にシリコン酸化膜2上に所
定のパターンでシリコン膜(第1のシリコン膜)4が形
成されている。このシリコン膜4にはヒ素又はリンが1
Q15乃至10′8atoms/cm3の濃度で導入さ
れテイル。A silicon oxide film 2 is formed on the surface of the P-type silicon semiconductor substrate 1.
is relatively thick. An opening is selectively provided in this silicon oxide film 2, and an N" type diffusion region 3 is formed on the surface of the substrate 1 in this opening. Furthermore, while filling the opening, silicon oxide A silicon film (first silicon film) 4 is formed in a predetermined pattern on the film 2.Arsenic or phosphorus is added to this silicon film 4 in a predetermined pattern.
The tail was introduced at a concentration of Q15 to 10'8 atoms/cm3.
このシリコン膜4の側面及び上面には不純物が導入され
た選択ポリシリコン膜(第2のシリコン膜)5が被着さ
れている。この選択ポリシリコン膜5にはヒ素又はリン
がxol&乃至1020atol++s/Cm3の濃度
で導入されている。そして、この選択ポリシリコン5上
を含むシリコン酸化膜2上には、シリコン窒化膜又はタ
ンタル酸化膜等の高誘電率材料膜からなる容量絶縁膜6
が形成されており、この容量絶縁膜6上には不純物が導
入されたポリシリコン又は金属材料からなる対向電極7
が形成されている。A selective polysilicon film (second silicon film) 5 doped with impurities is deposited on the side and top surfaces of this silicon film 4. Arsenic or phosphorus is introduced into this selective polysilicon film 5 at a concentration of xol& to 1020 atol++s/Cm3. A capacitor insulating film 6 made of a high dielectric constant material film such as a silicon nitride film or a tantalum oxide film is formed on the silicon oxide film 2 including the selected polysilicon 5.
is formed, and on this capacitive insulating film 6 is a counter electrode 7 made of polysilicon or metal material doped with impurities.
is formed.
本実施例においては、容量下部電極がシリコン膜4及び
選択ポリシリコン膜5により構成されており、選択ポリ
シリコン膜5の不純物濃度が1018乃至101020
ato/cm’と高いため、容量絶縁膜6の膜厚を薄く
しても、容量下部電極と容量絶縁膜6との接触面におけ
る反転現象を回避できる。In this embodiment, the capacitor lower electrode is composed of a silicon film 4 and a selective polysilicon film 5, and the impurity concentration of the selective polysilicon film 5 is 1018 to 101020.
Since it is as high as ato/cm', an inversion phenomenon at the contact surface between the capacitor lower electrode and the capacitor insulating film 6 can be avoided even if the film thickness of the capacitor insulating film 6 is made thin.
第2図は上述の半導体装置の製造方法を示す断面図、第
3図は同じくその平面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the above-described semiconductor device, and FIG. 3 is a plan view thereof.
先ず、P型シリコン基板1上に素子分離用のシリコン酸
化膜2を比較的厚く形成した後、このシリコン酸化膜2
に選択的に開口部2aを設ける。First, after forming a relatively thick silicon oxide film 2 for element isolation on a P-type silicon substrate 1, this silicon oxide film 2 is
An opening 2a is selectively provided in the opening 2a.
次に、この開口部2aから基板表面にヒ素等をイオン注
入してN1型拡散領域(図示せず)を形成する。その後
、開口部2aにおいて露出した基板1を成長の種とする
選択エピタキシャル成長若しくは選択ポリシリコン成長
、通常のポリシリコン成長又は無定形シリコン成長によ
り、ヒ素又はリンを1015乃至1018atoIls
/am’の濃度で含有スルシリコン膜4を形成する。な
お、無定形シリコン成長によりシリコン膜4を形成した
場合には、このシリコン膜4に熱処理を施して、シリコ
ンをポリシリコンに変換する。また、ポリシリコン成長
及び無定形シリコン成長によりシリコン膜4を形成する
ときには、バターニングに際して公知の微細加工技術を
使用する。Next, arsenic or the like is ion-implanted into the substrate surface through this opening 2a to form an N1 type diffusion region (not shown). Thereafter, arsenic or phosphorus is grown at 1015 to 1018 atoIls by selective epitaxial growth, selective polysilicon growth, normal polysilicon growth, or amorphous silicon growth using the substrate 1 exposed in the opening 2a as a growth seed.
A silicon-containing film 4 is formed at a concentration of /am'. Note that when the silicon film 4 is formed by amorphous silicon growth, this silicon film 4 is subjected to heat treatment to convert silicon into polysilicon. Further, when forming the silicon film 4 by polysilicon growth and amorphous silicon growth, a known microfabrication technique is used for patterning.
次に、CVD法によりこのシリコン膜4の表面上にのみ
、ヒ素又はリンを1018乃至11)20atoms/
cs+3の濃度で含有するポリシリコンをtoo。Next, by CVD method, arsenic or phosphorus is added only on the surface of this silicon film 4 at 1018 to 11)20 atoms/
Too much polysilicon containing at a concentration of cs+3.
乃至5000人の厚さに選択成長させて選択ポリシリコ
ン膜5を形成する。A selective polysilicon film 5 is formed by selectively growing the polysilicon film 5 to a thickness of 5,000 to 5000 nm.
次いで、第1図に示すように、全面にシリコン窒化膜又
はタンタル酸化膜等の高誘電率材料を被着して、容量絶
縁膜6を形成する。その後、この容量絶縁膜6上に不純
物が導入されたポリシリコン又は金属材料を被着して対
向電極7を形成する。Next, as shown in FIG. 1, a capacitor insulating film 6 is formed by depositing a high dielectric constant material such as a silicon nitride film or a tantalum oxide film on the entire surface. Thereafter, polysilicon or a metal material doped with impurities is deposited on the capacitor insulating film 6 to form a counter electrode 7.
上述の如く、本実施例においては開口部2aに露aした
半導体基板1を種とする選択エピタキシャル成長又は選
択ポリシリコン成長によりシリコン膜4を形成するか、
又はポリシリコン成長若しくは無定形シリコン成長等に
よりシリコン膜を形成した後このシリコン膜を微細加工
技術により成形してシリコン膜4を形成する。このため
、開口部のアスペクト比が大きい場合でも、この開口部
を良好な状態で埋め込むことができる。また、このシリ
コン膜4の側面及び上面にポリシリコンを選択成長させ
てポリシリコン膜5を形成するため、複数個の電荷蓄積
容量を形成する場合に、第3図に示すように、各容量の
下部電極間を極めて接近して形成することができる。こ
れにより、基板表面の単位面積当たりの容量下部電極の
表面積を、従来に比して約50%増加させることができ
る。As described above, in this embodiment, the silicon film 4 is formed by selective epitaxial growth or selective polysilicon growth using the semiconductor substrate 1 exposed in the opening 2a as a seed;
Alternatively, after forming a silicon film by polysilicon growth, amorphous silicon growth, etc., this silicon film is molded by microfabrication technology to form the silicon film 4. Therefore, even if the aspect ratio of the opening is large, the opening can be filled in a good condition. Furthermore, since the polysilicon film 5 is formed by selectively growing polysilicon on the side and top surfaces of the silicon film 4, when a plurality of charge storage capacitors are formed, as shown in FIG. The lower electrodes can be formed very close to each other. As a result, the surface area of the capacitive lower electrode per unit area of the substrate surface can be increased by about 50% compared to the conventional method.
第4図(a)乃至(h)は本発明をDRAMに適用した
第2の実施例に係る半導体装置の製造方法を工程順に示
す断面図である。FIGS. 4(a) to 4(h) are cross-sectional views showing, in order of steps, a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment in which the present invention is applied to a DRAM.
先ず、第4図(a)に示すように、P型シリコン半導体
基板11の表面に選択的にチャネルストッパー域12を
形成し、このチャネルストッパー域12上にシリコン酸
化膜13を形成する。First, as shown in FIG. 4(a), a channel stopper region 12 is selectively formed on the surface of a P-type silicon semiconductor substrate 11, and a silicon oxide film 13 is formed on this channel stopper region 12.
次に、第4図(b)に示すように、基板11上にゲート
酸化膜14を形成し、このゲート酸化膜14上に、リン
を含有するポリシリコン又はシリサイド等によりゲート
電極15を選択的に形成する。そして、このゲート電極
15をマスクとして、基板11の表面にリンをイオン注
入して、拡散領域1θを比較的浅く形成する。その後、
ゲート電極15の側部及び上部に、シリコン酸化物等か
らなるスペーサ17を形成する。Next, as shown in FIG. 4(b), a gate oxide film 14 is formed on the substrate 11, and a gate electrode 15 is selectively formed on the gate oxide film 14 using polysilicon containing phosphorus, silicide, or the like. to form. Using this gate electrode 15 as a mask, phosphorus ions are implanted into the surface of the substrate 11 to form a relatively shallow diffusion region 1θ. after that,
Spacers 17 made of silicon oxide or the like are formed on the sides and above the gate electrode 15.
次に第4図(C)に示すように、ゲート電極15及びス
ペーサ17をマスクとして基板11の表面にヒ素又はリ
ンをイオン注入した後、熱処理を施すことにより、拡散
領域18を比較的深く形成する。この熱処理により基板
11の表面が酸化される。Next, as shown in FIG. 4C, arsenic or phosphorus is ion-implanted into the surface of the substrate 11 using the gate electrode 15 and spacer 17 as a mask, and then heat treatment is performed to form a relatively deep diffusion region 18. do. This heat treatment oxidizes the surface of the substrate 11.
次に、第4図(d)に示すように、拡散領域18上に開
口部を選択的に設ける。その後、リンを1016乃至1
01017ato/cm’の濃度で含をするポリシリコ
ンにより、前記開口部を埋め込むと共に、スペーサ17
上に所定のパターンでポリシリコン膜19を形成する。Next, as shown in FIG. 4(d), openings are selectively provided on the diffusion region 18. After that, increase the phosphorus from 1016 to 1
The opening is filled with polysilicon containing a concentration of 01017ato/cm', and the spacer 17 is
A polysilicon film 19 is formed thereon in a predetermined pattern.
この場合に、ポリシリコンに含有されるリンの不純物濃
度が比較的低いため、開口部のアスペクト比が大きい場
合も、ポリシリコン膜成膜時の膜被覆性の劣化を抑制し
つつ、開口部を埋め込むことができる。In this case, since the impurity concentration of phosphorus contained in polysilicon is relatively low, even if the aspect ratio of the opening is large, the opening can be formed while suppressing deterioration of film coverage during polysilicon film formation. Can be embedded.
次に、第4図(e)に示すように、第1の実施例と同様
にCVD法を使用し、ポリシリコン膜19を被覆するよ
うにして、リンを1018乃至1020atlls/C
va3の濃度で含有するポリシリコンを選択成長させて
、選択ポリシリコン膜20を形成する。Next, as shown in FIG. 4(e), using the CVD method as in the first embodiment, the polysilicon film 19 is coated with phosphorus at 1018 to 1020 atlls/C.
A selective polysilicon film 20 is formed by selectively growing polysilicon containing a concentration of va3.
次に、第4図(f)に示すように、全面に容量絶縁膜2
1を形成する。この容量絶縁膜21は、シリコン窒化膜
を形成しその表面を熱酸化させるか、又はシリコンオキ
ンナイトライド膜により、シリコン酸化膜換算で約50
人の厚さに形成する。Next, as shown in FIG. 4(f), a capacitive insulating film 2 is formed over the entire surface.
form 1. This capacitive insulating film 21 is formed by forming a silicon nitride film and thermally oxidizing its surface, or by using a silicon nitride film, which has a film density of approximately 50% in terms of silicon oxide film.
Form to the thickness of a person.
次に、第4図(g)に示すように、容量絶縁膜21上に
対向電極22を形成し、この対向電極22及び容量絶縁
膜21をパターニングする。Next, as shown in FIG. 4(g), a counter electrode 22 is formed on the capacitor insulating film 21, and the counter electrode 22 and the capacitor insulating film 21 are patterned.
次いで、第4図(h)に示すように、全面に層間絶縁膜
23を形成し、この眉間絶縁膜23の表面から拡散領域
18に到達する開口部を選択的に設ける。そして、この
開口部を埋め込むと共に層間膜23上に所定の配線パタ
ーンで電極配線24を形成する。このようにして、DR
AMを製造することができる。Next, as shown in FIG. 4(h), an interlayer insulating film 23 is formed on the entire surface, and openings reaching the diffusion region 18 from the surface of the glabellar insulating film 23 are selectively provided. Then, while filling the opening, electrode wiring 24 is formed on the interlayer film 23 in a predetermined wiring pattern. In this way, DR
AM can be manufactured.
本実施例においては、ポリシリコン膜19及び選択ポリ
シリコン膜20により容量下部電極が構成されている。In this embodiment, the polysilicon film 19 and the selective polysilicon film 20 constitute a capacitor lower electrode.
この場合に、ポリシリコン膜19の不純物濃度が比較的
低いため、アスペクト比が大きい開口部に良好な被覆性
でポリシリコン膜19を埋め込んで形成することができ
る。また、このポリシリコン膜19には選択ポリシリコ
ン膜20が被着されているため、容量下部電極の表面積
が比較的大きい。更に、この容量下部電極の選択ポリシ
リコン膜20中の不純物濃度の調整が可能である。従っ
て、容量絶縁膜21の厚さを薄くしても、この選択ポリ
シリコン膜20中の不純物濃度を高くすることにより、
容量下部電極と容量絶縁膜との接触面における反転現象
と、これに伴う容量値の低下とを抑制することができる
。これにより、DRAMを従来に比して極めて高密度で
製造することができる。In this case, since the impurity concentration of the polysilicon film 19 is relatively low, the polysilicon film 19 can be buried and formed in an opening having a large aspect ratio with good coverage. Further, since the selective polysilicon film 20 is deposited on this polysilicon film 19, the surface area of the capacitor lower electrode is relatively large. Furthermore, it is possible to adjust the impurity concentration in the selective polysilicon film 20 of this capacitor lower electrode. Therefore, even if the thickness of the capacitor insulating film 21 is reduced, by increasing the impurity concentration in this selective polysilicon film 20,
It is possible to suppress the inversion phenomenon at the contact surface between the capacitor lower electrode and the capacitor insulating film and the accompanying decrease in the capacitance value. As a result, DRAMs can be manufactured with extremely high density compared to conventional methods.
第5図は本発明の第3の実施例に係る電荷蓄積容量を備
えた半導体装置を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a semiconductor device equipped with a charge storage capacitor according to a third embodiment of the present invention.
半導体基板31の表面にはシリコン酸化膜32が形成さ
れている。このシリコン酸化膜32には開口部が選択的
に設けられており、この開口部の下方にはN゛型型数散
層33形成されている。また、この開口部を埋め込むと
共に、シリコン酸化膜32上に所定のパターンでシリコ
ン膜34が形成されている。A silicon oxide film 32 is formed on the surface of the semiconductor substrate 31. An opening is selectively provided in this silicon oxide film 32, and an N-type scattering layer 33 is formed below this opening. In addition to filling this opening, a silicon film 34 is formed on the silicon oxide film 32 in a predetermined pattern.
このシリコン膜34の側面及び上面には選択ポリシリコ
ン膜35が被着されている。また、この選択ポリシリコ
ン膜35の側面及び上面には、タングステン等の高融点
金属又は窒化チタン等からなるバリアメタル膜38が被
着されている。そして、このバリアメタル膜38上を含
むシリコン酸化膜32上には、容量絶縁膜3θが形成さ
れている。また、この容量絶縁膜36上には、対向電極
37が形成されている。A selective polysilicon film 35 is deposited on the side and top surfaces of this silicon film 34. Furthermore, a barrier metal film 38 made of a high melting point metal such as tungsten or titanium nitride is deposited on the side and top surfaces of this selective polysilicon film 35. A capacitor insulating film 3θ is formed on the silicon oxide film 32 including the barrier metal film 38. Further, a counter electrode 37 is formed on the capacitive insulating film 36.
本実施例においては、選択ポリシリコン膜35と容量絶
縁膜36との間にバリアメタル膜38を介装しており、
このバリアメタル膜38により選択ポリシリコン膜35
と容量絶縁膜36とが接触することを防止している。こ
のため、容量絶縁膜36として例えば比誘電率が高いタ
ンタル酸化膜を使用しても、タンタル酸化膜が選択ポリ
シリコン膜35と反応して容量絶縁膜36の絶縁性が劣
化してしまうことを回避できる。このようにして、容量
絶縁膜36として比誘電率が高い物質を使用することに
より、電荷蓄積容量をより一層微細化することができる
。また、選択ポリシリコン膜35と容量絶縁膜36とが
直接接触しないため、選択ポリシリコン膜35の不純物
濃度が扁くなくても、反転現象を回避することができる
。In this embodiment, a barrier metal film 38 is interposed between the selective polysilicon film 35 and the capacitive insulating film 36.
This barrier metal film 38 allows the selective polysilicon film 35 to
This prevents contact between the capacitive insulating film 36 and the capacitor insulating film 36. Therefore, even if a tantalum oxide film with a high dielectric constant is used as the capacitor insulating film 36, the tantalum oxide film will react with the selective polysilicon film 35 and the insulation properties of the capacitor insulating film 36 will deteriorate. It can be avoided. In this way, by using a material with a high dielectric constant as the capacitor insulating film 36, the charge storage capacitor can be further miniaturized. Furthermore, since the selective polysilicon film 35 and the capacitive insulating film 36 do not come into direct contact with each other, the inversion phenomenon can be avoided even if the impurity concentration of the selective polysilicon film 35 is not low.
第6図(a)乃至(h)は上述の半導体装置の製造方法
を工程順に示す断面図である。FIGS. 6(a) to 6(h) are cross-sectional views showing the method for manufacturing the above-mentioned semiconductor device in the order of steps.
先ず、第6図(a)に示すように、P型シリコン半導体
基板31の表面に、公知の選択酸化法により、素子間絶
縁分離用のシリコン酸化膜32を比較的厚く形成する。First, as shown in FIG. 6(a), a relatively thick silicon oxide film 32 for isolation between elements is formed on the surface of a P-type silicon semiconductor substrate 31 by a known selective oxidation method.
そして、このシリコン酸化膜32に選択的に開口部を形
成する。Then, openings are selectively formed in this silicon oxide film 32.
次に、第6図(b)に示すように、前記開口部を介して
基板31にヒ素をイオン注入し、その後熱処理を施して
N“型拡散領域33を形成する。Next, as shown in FIG. 6(b), arsenic ions are implanted into the substrate 31 through the opening, and then heat treatment is performed to form an N'' type diffusion region 33.
次いで、第1の実施例と同様の方法により、前記開口部
を埋め込むと共にシリコン酸化膜32上で所定のパター
ンになるように、ヒ素又はリンを1015乃至10 ’
”atoms/cm3の濃度で含有するシリコン膜3
4を形成する。Next, using the same method as in the first embodiment, arsenic or phosphorus is added at 1015 to 10' to fill the opening and form a predetermined pattern on the silicon oxide film 32.
``Silicone film 3 containing at a concentration of atoms/cm3
form 4.
次に、第6図(C)に示すように、選択CVD法により
、このシリコン酸化膜32の側面及び上面に、ヒ素又は
リンを含有した選択ポリシリコン膜35を形成する。こ
の場合に、選択ポリシリコン膜35のヒ素又はリンの濃
度はシリコン膜34のヒ素又はリンの濃度と同程度にす
る。Next, as shown in FIG. 6C, a selective polysilicon film 35 containing arsenic or phosphorus is formed on the side and top surfaces of this silicon oxide film 32 by selective CVD. In this case, the concentration of arsenic or phosphorus in the selective polysilicon film 35 is made to be approximately the same as the concentration of arsenic or phosphorus in the silicon film 34.
次に、第6図(d)に示すように、スパッタ法により、
全面にチタン金属薄膜38aを500乃至1000人の
厚さで堆積させる。その後、このチタン金属薄膜38a
に対して熱処理を施す。これにより、選択ポリシリコン
膜35に接触している部分のチタン金属薄膜38aがポ
リシリコンと反応して、チタンシリサイド膜が形成され
る。その後、基板31をNH4OH,H20Q及びH,
Oからなる薬液に浸漬する。これにより、第6図(e)
・に示すように、シリコン酸化膜32上のチタンは除去
され、選択ポリシリコン膜35の表面にのみ、チタンシ
リサイド膜38bが残存する。Next, as shown in FIG. 6(d), by sputtering,
A titanium metal thin film 38a is deposited on the entire surface to a thickness of 500 to 1000 nm. After that, this titanium metal thin film 38a
Heat treatment is applied to. As a result, the portion of the titanium metal thin film 38a in contact with the selective polysilicon film 35 reacts with the polysilicon to form a titanium silicide film. After that, the substrate 31 was washed with NH4OH, H20Q and H.
Immerse in a chemical solution consisting of O. As a result, Fig. 6(e)
As shown in , the titanium on the silicon oxide film 32 is removed, and the titanium silicide film 38b remains only on the surface of the selective polysilicon film 35.
次に、アンモニア雰囲気中で熱処理を行う。これにより
、第6図(f)に示すように、チタンシリサイド膜38
bは、窒化チタン膜からなるバリアメタル膜38に変化
する。Next, heat treatment is performed in an ammonia atmosphere. As a result, as shown in FIG. 6(f), the titanium silicide film 38
b changes into a barrier metal film 38 made of a titanium nitride film.
次に、第6図(g)に示すように、プラズマCVD法又
はスパッタ法により、全面にタンタル酸化膜からなる容
量絶縁膜36を100人の厚さで形成する。このタンタ
ル酸化膜からなる絶縁膜の比誘電率は、従来容量絶縁膜
として使用されている二酸化シリコン膜の比誘電率に比
して4乃至5倍と極めて大きい。従って、この容量絶縁
膜36は、膜厚が約20乃至30人の極めて薄い二酸化
シリコン膜に相当する。Next, as shown in FIG. 6(g), a capacitor insulating film 36 made of a tantalum oxide film is formed to a thickness of 100 nm over the entire surface by plasma CVD or sputtering. The dielectric constant of this insulating film made of tantalum oxide film is extremely large, 4 to 5 times that of a silicon dioxide film conventionally used as a capacitor insulating film. Therefore, this capacitive insulating film 36 corresponds to an extremely thin silicon dioxide film having a film thickness of approximately 20 to 30 mm.
次いで、第6図(h)に示すように、バイアススパッタ
法又はCVD法により全面にタングステンを堆積させて
、このタングステンからなる対向電極37を形成する。Next, as shown in FIG. 6(h), tungsten is deposited on the entire surface by bias sputtering or CVD to form a counter electrode 37 made of tungsten.
これにより、半導体装置が完成する。This completes the semiconductor device.
本実施例においては、選択ポリシリコン膜35の表面上
に窒化チタン等のバリアメタル膜38を形成するため、
容量絶縁膜36としてタンタル酸化膜等の高誘電率材料
を使用することが可能になる。このようなバリアメタル
を使用しない場合は、金属酸化物等の高誘電率材料は容
量下部電極を構成するシリコン元素と反応し、この高誘
電率材料の絶縁性が著しく劣化して容量絶縁膜としての
機能を果さなくなる。しかし、本実施例においては、容
量下部電極と容量絶縁膜3θとの間にバリアメタル膜3
8が介在しているため、シリコン元素と金属酸化物等と
の反応を防止することができる。In this embodiment, in order to form a barrier metal film 38 such as titanium nitride on the surface of the selective polysilicon film 35,
It becomes possible to use a high dielectric constant material such as a tantalum oxide film as the capacitor insulating film 36. If such a barrier metal is not used, a high dielectric constant material such as a metal oxide will react with the silicon element that makes up the capacitor lower electrode, and the insulation properties of this high dielectric constant material will deteriorate significantly, causing it to fail as a capacitor insulating film. ceases to function. However, in this embodiment, a barrier metal film 3 is used between the capacitor lower electrode and the capacitor insulating film 3θ.
8 is present, it is possible to prevent the reaction between silicon element and metal oxide, etc.
また、本実施例においては、選択ポリシリコン膜35表
面の反転現象がバリアメタル膜38により防止されるた
め、選択ポリシリコン膜35の不純物濃度はシリコン膜
34の不純物濃度と同一でよい。Further, in this embodiment, since the inversion phenomenon of the surface of the selective polysilicon film 35 is prevented by the barrier metal film 38, the impurity concentration of the selective polysilicon film 35 may be the same as the impurity concentration of the silicon film 34.
なお、本実施例は、第2の実施例と同様に、DRAMセ
ル部に容易に適用することができる。Note that, like the second embodiment, this embodiment can be easily applied to a DRAM cell section.
また、上述した各実施例においては、容量下部電極にN
型の不純物を導入したが、この容量下部電極にボロン等
のP型不純物を含有しても、上述の各実施例と同様の効
果を得ることができる。Furthermore, in each of the embodiments described above, N is added to the capacitor lower electrode.
Although a type impurity is introduced, the same effect as in each of the above embodiments can be obtained even if the capacitor lower electrode contains a P type impurity such as boron.
[発明の効果コ
以上説明したように本発明によれば、容l下部電極が第
1及び第2のシリコン膜の2層により構成されているた
め、例えば第1のシリコン膜の不純物濃度を低くしてこ
の第1のシリコン膜で開口部を埋め込むと共に誘電体膜
側の第2のシリコン膜の不純物濃度を高くすることによ
り、アスペクト比が大きい開口部においても良好な被覆
性が得られると共に、半導体装置の高密度化のために誘
電体膜の膜厚を薄くしても反転現象を回避して所定の容
量値を確保することができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, since the lower electrode of the capacitor is composed of two layers of the first and second silicon films, it is possible to reduce the impurity concentration of the first silicon film, for example. By filling the opening with this first silicon film and increasing the impurity concentration of the second silicon film on the dielectric film side, good coverage can be obtained even in the opening with a large aspect ratio. Even if the thickness of the dielectric film is reduced in order to increase the density of semiconductor devices, the inversion phenomenon can be avoided and a predetermined capacitance value can be ensured.
また、本発明方法においては、選択エピタキシャル成長
等により第1のシリコン膜を形成した後、この第1のシ
リコン膜の側面及び上面にポリシリコンを選択成長させ
て第2のシリコン膜を形成するから、電荷蓄積容量と他
の電荷蓄積容量又は他の素子等との間の間隔を極めて狭
くすることができる。これにより、所定の容量値を確保
しつつ、電荷蓄積容量を備えた半導体装置を従来に比し
て著しく高密度化することができる。Furthermore, in the method of the present invention, after forming the first silicon film by selective epitaxial growth or the like, polysilicon is selectively grown on the side surfaces and the top surface of the first silicon film to form the second silicon film. The distance between a charge storage capacitor and another charge storage capacitor or other element can be made extremely narrow. As a result, it is possible to significantly increase the density of a semiconductor device including a charge storage capacitor compared to the conventional one while ensuring a predetermined capacitance value.
従って、本発明は、64メガピツ)DRAM及び【24
メガビットDRAM等の高密度な半導体装置の製造に極
めて有用である。Therefore, the present invention provides a 64 megapixel) DRAM and a [24 megapixel] DRAM.
It is extremely useful for manufacturing high-density semiconductor devices such as megabit DRAM.
第1図は本発明の第1の実施例に係る電荷蓄積容量を備
えた半導体装置を示す断面図、第2図は同じくその製造
方法を示す断面図、第3図は同じくその平面図、第4図
(a)乃至(h)は本発明をDRAMに適用した第2の
実施例に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面
図、第5図は本発明の第3の実施例に係る電荷蓄積容量
を備えた半導体装置を示す断面図、第6図(a)乃至(
h)は同じくその製造方法を工程順に示す断面図、第7
図は従来の電荷蓄積容量を備えた半導体装置の1例を示
す断面図である。
1.11.31,41:半導体基板、2.13゜32.
42;シリコン酸化膜、2a;開口部、3゜16.18
,33,43;拡散領域、4,34゜44;シリコン膜
、5,20,35;選択ポリシリコン膜、8,21.3
6,48;容量絶縁膜、7.22,37,47;対向電
極、12;チャネルストッパー域、14;ゲート酸化膜
、15;ゲート電極、17:スペーサ、19;ポリシリ
コン膜、23;層間絶縁膜、24;電極配線、38;バ
リアメタル膜、38a;チタン金属薄膜、38b;チタ
ンシリサイド膜FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device equipped with a charge storage capacitor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing method thereof, and FIG. 3 is a plan view thereof. 4(a) to (h) are cross-sectional views showing in order of steps a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment in which the present invention is applied to a DRAM, and FIG. 5 is a cross-sectional view according to a third embodiment of the present invention. Cross-sectional views showing a semiconductor device equipped with a charge storage capacitor, FIGS. 6(a) to (
h) is a sectional view showing the manufacturing method in the order of steps;
The figure is a cross-sectional view showing an example of a conventional semiconductor device equipped with a charge storage capacitor. 1.11.31,41: Semiconductor substrate, 2.13°32.
42; Silicon oxide film, 2a; Opening, 3°16.18
, 33, 43; Diffusion region, 4, 34° 44; Silicon film, 5, 20, 35; Selective polysilicon film, 8, 21.3
6, 48; Capacitive insulating film, 7.22, 37, 47; Counter electrode, 12; Channel stopper region, 14; Gate oxide film, 15; Gate electrode, 17: Spacer, 19; Polysilicon film, 23; Interlayer insulation Film, 24; Electrode wiring, 38; Barrier metal film, 38a; Titanium metal thin film, 38b; Titanium silicide film
Claims (5)
極、この下部電極の側面及び上面を被覆する誘電体膜並
びにこの誘電体膜上に形成された対向電極により構成さ
れた電荷蓄積容量を備えた半導体装置において、前記下
部電極が、第1のシリコン膜と、この第1のシリコン膜
の側面及び上面を被覆し前記第1のシリコン膜に電気的
に接続された第2のシリコン膜とにより構成されている
ことを特徴とする電荷蓄積容量を備えた半導体装置。(1) A charge storage capacitor composed of a lower electrode provided on a semiconductor substrate via an insulating film, a dielectric film covering the side and upper surfaces of this lower electrode, and a counter electrode formed on this dielectric film. In the semiconductor device, the lower electrode includes a first silicon film, and a second silicon film that covers the side and top surfaces of the first silicon film and is electrically connected to the first silicon film. What is claimed is: 1. A semiconductor device comprising a charge storage capacitor.
リアメタル膜が介装されていることを特徴とする請求項
1に記載の電荷蓄積容量を備えた半導体装置。(2) The semiconductor device with a charge storage capacitor according to claim 1, wherein a barrier metal film is interposed between the second silicon film and the dielectric film.
乃至10^1^8atms/cm^3の濃度で導入され
ており、前記第2のシリコン膜には不純物が10^1^
8乃至10^2^0atoms/cm^3の濃度で導入
されていることを特徴とする請求項1に記載の電荷蓄積
容量を備えた半導体装置。(3) There are 10^1^5 impurities in the first silicon film.
The impurities are introduced into the second silicon film at a concentration of 10^1^8 atms/cm^3.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the charge storage capacitor is introduced at a concentration of 8 to 10^2^0 atoms/cm^3.
の絶縁膜に選択的に開口部を設ける工程と、この開口部
を埋め込むと共に前記絶縁膜上に所定のパターンで第1
のシリコン膜を形成する工程と、この第1のシリコン膜
の側面及び上面にポリシリコンを選択成長させて第2の
シリコン膜を形成する工程と、を有することを特徴とす
る電荷蓄積容量を備えた半導体装置の製造方法。(4) forming an insulating film on the surface of the semiconductor substrate; selectively forming an opening in the insulating film; burying the opening and forming a first insulating film in a predetermined pattern on the insulating film;
and forming a second silicon film by selectively growing polysilicon on the side and top surfaces of the first silicon film. A method for manufacturing a semiconductor device.
コンを選択エピタキシャル成長させて形成することを特
徴とする請求項4に記載の電荷蓄積容量を備えた半導体
装置の製造方法。(5) The method for manufacturing a semiconductor device with a charge storage capacitor according to claim 4, wherein the first silicon film is formed by selective epitaxial growth of silicon using a vapor phase growth method.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05315567A (en) * | 1992-03-12 | 1993-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
US6034391A (en) * | 1996-06-21 | 2000-03-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including capacitance element having high area efficiency |
US6316326B1 (en) | 1998-09-03 | 2001-11-13 | Micron Technology, Inc. | Gapped-plate capacitor |
KR100609546B1 (en) * | 1998-12-10 | 2006-08-04 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | Extended trench for preventing interaction between components of stacked capacitors |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6072261A (en) * | 1983-09-28 | 1985-04-24 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory |
JPH0278270A (en) * | 1988-09-14 | 1990-03-19 | Hitachi Ltd | Semiconductor memory device and manufacture thereof |
JPH03295269A (en) * | 1990-04-13 | 1991-12-26 | Toshiba Corp | Manufacture of dynamic type memory |
JPH0448649A (en) * | 1990-06-14 | 1992-02-18 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1990
- 1990-07-31 JP JP2203314A patent/JP2621609B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6072261A (en) * | 1983-09-28 | 1985-04-24 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory |
JPH0278270A (en) * | 1988-09-14 | 1990-03-19 | Hitachi Ltd | Semiconductor memory device and manufacture thereof |
JPH03295269A (en) * | 1990-04-13 | 1991-12-26 | Toshiba Corp | Manufacture of dynamic type memory |
JPH0448649A (en) * | 1990-06-14 | 1992-02-18 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05315567A (en) * | 1992-03-12 | 1993-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
US5412237A (en) * | 1992-03-12 | 1995-05-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device with improved element isolation and operation rate |
US5652168A (en) * | 1992-03-12 | 1997-07-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of forming a semiconductor device having a capacitor with improved element isolation and operation rate |
US6034391A (en) * | 1996-06-21 | 2000-03-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including capacitance element having high area efficiency |
US6222223B1 (en) | 1996-06-21 | 2001-04-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including capacitance element having high area efficiency |
US6316326B1 (en) | 1998-09-03 | 2001-11-13 | Micron Technology, Inc. | Gapped-plate capacitor |
US6498363B1 (en) | 1998-09-03 | 2002-12-24 | Micron Technology, Inc. | Gapped-plate capacitor |
US6774421B2 (en) | 1998-09-03 | 2004-08-10 | Micron Technology, Inc. | Gapped-plate capacitor |
US7151659B2 (en) | 1998-09-03 | 2006-12-19 | Micron Technology, Inc. | Gapped-plate capacitor |
KR100609546B1 (en) * | 1998-12-10 | 2006-08-04 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | Extended trench for preventing interaction between components of stacked capacitors |
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Publication number | Publication date |
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JP2621609B2 (en) | 1997-06-18 |
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