JPH06295992A - 高容量キャパシタを含む半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
高容量キャパシタを含む半導体装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH06295992A JPH06295992A JP4088220A JP8822092A JPH06295992A JP H06295992 A JPH06295992 A JP H06295992A JP 4088220 A JP4088220 A JP 4088220A JP 8822092 A JP8822092 A JP 8822092A JP H06295992 A JPH06295992 A JP H06295992A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- conductive structure
- silicon
- manufacturing
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 33
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims abstract description 46
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 44
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 11
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 abstract description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 12
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
- H01L28/82—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
- H01L28/82—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
- H01L28/84—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation being a rough surface, e.g. using hemispherical grains
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/92—Capacitors having potential barriers
- H01L29/94—Metal-insulator-semiconductors, e.g. MOS
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/31—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
- H01L28/82—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
- H01L28/90—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
1、その上に形成されたピンホール14を含む絶縁膜1
3および前記ピンホールを通じて成長された伝導性シリ
コン15層を含む第1電極部、前記第1電極部上に形成
された第2電極部18および前記第1電極部および第2
電極部の間に形成された誘電体膜17で構成されたキャ
パシタを含む半導体装置、および半導体基板上に伝導性
構造物を形成し、その上にピンホールを含む絶縁膜を形
成させ、前記ピンホールを通じてシリコンを成長させ第
1電極部を形成し、前記シリコン層上に誘電体膜および
第2電極部を形成することを含む半導体装置の製造方
法。 【効果】 キャパシタ下部電極の厚さに影響されず多様
な形態を形成でき、信頼性はそのままに、その容量は従
来のものより1.5 倍以上増加できる。
Description
製造方法に関するものである。より具体的には、半導体
基板上に形成された高容量キャパシタを含む半導体装置
およびその製造方法に関するものである。
して、一つのMOSトランジスタと一つのMOSキャパ
シタでメモリセルが構成されるダイナミックラム(以
下、DRAMと称する)がある。このようなDRAMに
おいてはMOSキャパシタに電荷が蓄積されているかい
ないかにより情報の記憶が行われる。また、MOSトラ
ンジスタを媒介しビットラインにMOSキャパシタの電
荷を放出し、その電位変化を検出する方法により情報の
判読(Read Out)を行う。
の微細化と高集積化が急速に進行されている。DRAM
を高集積化するにおいて一番大きな問題は、メモリセル
の面積を小さくしながら容量が大きいキャパシタをどの
ように製造するかというところである。
積に比例し、その厚さに反比例することが知られてい
る。したがって、キャパシタの容量を大きくするために
は、誘電体の厚さを薄くするか、誘電率の大きな誘電体
を用いるか、または誘電体の面積を大きくする必要があ
る。キャパシタの容量増大のための誘電体である絶縁膜
を薄くすることは、半導体装置の信頼性が減少するので
望ましくない。また、誘電体としてTa2 O5 膜のよう
な誘電率の大きな絶縁膜を用いる方法が提示されている
が、まだ実用化されていない。
るためにキャパシタの面積を増加させることが望まし
い。キャパシタの有効面積を増加させる方法に対しては
多くの研究が行われ、多数の方法が提案されている。
たトレンチにストレージ電極を持つキャパシタを形成す
るか、スタックキャパシタ構造を持つキャパシタを形成
する方法が提案されている。
ストレージ電極を高めなくてもキャパシタ容量値を増大
させられる技術が提示されて大きな関心を引いている。
すなわち、文献「Extended Abstracts of the 22nd on
Solid Device and Materials, 1990, pp 869〜872(Yosh
io Hayashida et al.) and pp873〜876(H.Watanabe et
al.)」には、凸凹な(Uneven)表面を持ったポリ
シリコン(多結晶シリコン)層でストレージ電極を形成
し、この様な凸凹によりストレージ電極表面積を増加さ
せる技術が開示されている。
スタック型キャパシタの断面を図示したものである。Wa
tanabe等の方法によるとシリコン基板1上に選択酸化法
によりフィールド酸化膜2を成長させた後、ゲート電極
3になる不純物がドープされた第1ポリシリコン層を形
成し、イオン注入を通じてソース領域4およびドレイン
領域5を形成し絶縁膜として酸化膜6を形成する。次に
キャパシタの第1電極になるストレージ電極7を形成す
るためにポリシリコンを低圧CVD法により550℃の
温度で沈積し第1ポリシリコン層を形成する。この特定
温度550℃はシリコンが非晶質から多結晶構造に変わ
る遷移温度である。前記温度で沈積されたポリシリコン
の表面面積は他の温度で沈積されたものより約2倍程度
大きい。
ジスト(図示せず)を塗布し、マスクを通じてこのフォ
トレジストを露光および現像し、フォトレジストパター
ンを形成する。次に、このフォトレジストパターンをエ
ッチングマスクにし、前記第1ポリシリコン層をエッチ
ングしてストレージ電極7を形成した後、フォトレジス
トパターンを除去する。その次に、前記ストレージ電極
7上に酸化膜/窒化膜の誘電体膜8を形成した後、前記
誘電体膜8上に、例えばポリシリコンを沈積し、第2ポ
リシリコン層を形成し、キャパシタの第2電極になるプ
レート電極9を形成する。
タのストレージ電極に前記ポリシリコンを適用し、キャ
パシタ容量を2倍に増加させられる。また、Hayashida
等は575℃でポリシリコンを蒸着させストレージ電極
を形成したとき、他の通常的なポリシリコン電極と比較
してキャパシタ容量が1.5倍に増加することを教示し
ている。
においては、ポリシリコン蒸着時に厳密な温度調節が必
要となる。また、キャパシタストレージ電極のポリシリ
コン層の厚さが表面凸凹程度を調整する主要因子にな
り、したがって、多様なキャパシタ構造を製造しにく
い。それに、蒸着工程後の写真工程およびエッチング工
程を通じてパターニングをすることになるのでエッチン
グされた側壁には凸凹な表面がなくなるので、そのため
効果が減少することになる。
点を解決するための鋭意研究をした結果、本発明を完成
した。
目的は、キャパシタ下部電極の厚さに影響を受けずに、
高容量である多様なキャパシタを持つ半導体装置および
その製造方法を提供することろにある。
板上に形成された伝導性構造物、前記伝導性構造物上に
形成されたピンホールを含む絶縁膜および前記ピンホー
ルを通じて成長された伝導性シリコン層を含む第1電極
部、前記第1電極部上に形成された第2電極部および前
記第1電極部および第2電極部の間に形成された誘電体
膜で構成されたキャパシタを含む半導体装置が提供され
る。
物を形成し、前記伝導性構造物の上にピンホールを含む
絶縁膜を形成させ、前記ピンホールを通じてシリコンを
成長させ伝導性シリコン層を形成し第1電極部を形成
し、前記成長されたシリコン層上に誘電体膜および第2
電極部を形成することを含む半導体装置の製造方法が提
供される。
タ部位を示した断面図である。同図で参照番号11は伝
導性構造物、参照番号13は前記伝導性構造物11上に
形成されたピンホールを含む絶縁膜、参照番号14はピ
ンホール、参照番号16は前記ピンホール14を通じて
成長された伝導性シリコン、参照番号17は誘電体膜、
そして参照番号18は第2電極部を示す。
リコンかイオン注入された単結晶シリコンで構成され、
望ましくは、前記伝導性構造物は不純物が注入されたポ
リシリコンで構成される。
ルを通じてシリコン層を選択的に成長させられる一つの
任意の絶縁膜を本発明で用いられる。特にシリコン窒化
膜が望ましい。前記シリコン窒化膜それ自体がピンホー
ルを含んでいることは公知である。前記シリコン窒化膜
はCVD法により形成された窒化膜が望ましい。また、
前記シリコン窒化膜は熱処理し、増加されたピンホール
密度を持つものであってもよい。
30〜500オングストロームである。前記シリコン窒
化膜の厚さが30オングストローム未満であるとシリコ
ン成長時、マスクとしての役割が不十分であり、500
オングストロームを越えるとピンホールの数が少なくな
りシリコン層を成長させ難くなる。
面の屈曲度が小さくなるのでキャパシタの容量を増加さ
せにくく、また、前記シリコン層の厚さがあまり厚けれ
ばむしろキャパシタの面積部位が減少しキャパシタ容量
の大きさが減少する。したがって、前記成長されたシリ
コン層の厚さは50〜500オングストロームが望まし
い。
で使用可能な絶縁膜であれば制限はなく、例えばONO
構造で構成される。
能な導電性物質であれば制限はないが、ポリシリコンで
構成することが望ましい。
を図3Aないし図4Eに示す。図3Aはスタック型(s
tacked)キャパシタの構造を持つ半導体装置を示
した断面図であり、図3Bは中空型(Hollow t
ype)キャパシタの構造を持つ半導体装置を示した断
面図であり、図3Cは円筒型(Cylinder ty
pe)キャパシタの構造を持つ半導体装置を示した断面
図であり、図4Dはスタックトレンチ型(Stacke
d trench)キャパシタの構造を持つ半導体装置
を示した断面図であり、図4Eはトレンチ型(Tren
ch type)キャパシタの構造を持つ半導体装置を
示した断面図である。
コン基板、参照番号22は選択的に成長させたフィール
ド酸化膜、参照番号23はゲート電極、参照番号24お
よび25はそれぞれソース領域およびドレイン領域であ
り、参照番号26は絶縁膜、参照番号27はピンホール
を含み、絶縁膜(図示せず)および前記ピンホールによ
り成長されたシリコン層(凸凹な表面部位)を含む第1
電極部、参照番号28は誘電体膜、そして参照番号29
は第2電極部を示す。図3Aから図3Cでは、キャパシ
タの第1電極の伝導性構造物としてポリシリコンを用い
た場合であり、図4Dは半導体基板にトレンチを形成
し、前記トレンチ内面上に伝導性構造物を形成させたも
のであり、図4Eはドープされたシリコン基板上にトレ
ンチを形成した後、前記トレンチ内面にピンホールを含
む絶縁膜を形成したシリコン層を成長させ収得した第1
電極を含む半導体装置の断面図を示したものである。
を含む全ての半導体装置でありえる。
して詳しく説明する。
造物を形成し、前記伝導性構造物の上にピンホールを含
む絶縁膜を形成させ、前記ピンホールを通じてシリコン
を成長させ第1電極部を形成し、前記成長されたシリコ
ン上に誘電体および第2電極部を形成する。
ましくはポリシリコンを用いて形成される。例えば、半
導体基板上にポリシリコンを蒸着した後、不純物を注入
し、通常的なリソグラフィー工程により所記形状のパタ
ーンを形成させ伝導性構造物を収得する。
50℃の温度範囲でシランSiH4 を熱分解させ蒸着す
る。ポリシリコンは均一性、純度および経済性等の点で
低圧CVD(LPCVD)法により蒸着させることが望
ましい。前記ポリシリコンを蒸着した後に、レジストを
塗布し、通常的なリソグラフィー工程によりレジストパ
ターンを形成する。前記レジストパターンをエッチング
用マスクとして用い、異方性エッチング法によりポリシ
リコンパターンを形成する。
ーンを半導体基板上に形成されたトレンチの内面に形成
させられる。ポリシリコンの蒸着は前記のような方法で
遂行する。ポリシリコン蒸着後にはイオン注入し、伝導
性を付与する。
上に形成される。例えば、シリコン基板上にトレンチを
形成し、前記トレンチにイオンを注入し伝導性を付与す
る。前記トレンチ内面に形成されたイオン注入部位を本
発明伝導性構造物として用いられる。前述したように形
成された伝導性構造物上にピンホールを含む絶縁膜を形
成させる。前記絶縁膜は望ましくはシリコン窒化膜であ
る。シリコン窒化膜にはピンホールが形成されている。
本発明においては前記ピンホールを適当な程度になるよ
うに蒸着条件を設定することが望ましい。
00℃の高温でSiCl2 H2 +NH3 系を用いて低圧
CVD法により蒸着させる。蒸着されたシリコン窒化膜
の厚さは30〜500オングストロームが望ましい。
ンホールの密度があまり少なければ、シリコン窒化膜が
蒸着された伝導性構造物の表面を熱酸化する。そうする
と、シリコン酸化膜が形成されながらシリコン窒化膜の
ピンホール密度が増加する。すなわち、酸化工程により
シリコン窒化膜の消耗により新しいピンホールが生じた
り、シリコン窒化膜に亀裂が生じる。この現象は、伝導
性構造物がポリシリコンで構成されたときに著しく現れ
る。
の厚さや蒸着条件により、酸化条件を変化させて所定の
ピンホール密度を持つようにすることが望ましい。
化させることが望ましい。酸化工程は望ましくは800
〜950℃の温度で20〜40分間H2 Oの存在下に遂
行する。
化膜をHFが緩衝されたHF(Buffered HF
Mixture、NH4 F:HFの6:1)混合物を
用いて湿式エッチングして除去する。
されたピンホールを通じてSEG(Selective
Epitaxial Growth)またはSPG
(Selective Polysilicon Gr
owth)法により選択的にシリコンを成長させる。こ
の場合に、シリコン窒化膜上にはシリコンが成長せず、
シリコンが露出されたピンホール部位でだけシリコンが
成長する。
Cl+SiH2 Cl2 系を利用し、800〜900℃の
温度および0〜100Torrの圧力下で成長させられ
る。一方、単結晶シリコン上にSEG法により単結晶シ
リコンを成長させる場合には900℃以上の温度で成長
させられる。
ン層の厚さは、望ましくは50〜500オングストロー
ムである。成長されたシリコン層の厚さがあまり薄い
と、キャパシタ容量の増加が不充分で、シリコン層の厚
さがあまり厚いとむしろキャパシタの表面積が減少しキ
ャパシタの容量が減少するので望ましくない。
縁膜は湿式エッチングにより除去できる。
入工程を実施し、前記第1電極部に伝導性を付与する。
を形成した後には、前記シリコン層上に誘電体膜を形成
し、第2導電性材料を塗布し、第2電極部を形成する。
えばTa2 O5 膜、NO(Si3 N4 /SiO2 )膜、
ONO(SiO2 /Si3 N4 /SiO2 )膜、SiO
2 膜またはSi3 N4 膜等がある。
いて形成される。前記ポリシリコンを前記誘電体膜上に
蒸着させた後、イオン注入し伝導性を付与する。
成することにより、キャパシタ容量が2倍ほど大きくな
る。また、前述した方法により多様な形態を持つキャパ
シタを製造することが可能である。
説明する。図5Aないし図6Fは本発明の製造方法によ
り半導体装置に含まれたキャパシタを製造する一例を示
したものである。
成する段階を示す。半導体基板上にポリシリコンを低圧
CVD法で沈積し、ポリシリコン層を形成した後、不純
物を注入する。次に、前記蒸着されたポリシリコン層1
1表面にフォトレジストを塗布し、未図示のマスクを通
じて露光して現像し、フォトレジストパターン12を形
成する。
いる伝導性構造物を示す。前記フォトレジストパターン
12をエッチングマスクに用いて、前記ポリシリコン層
11を異方性エッチングし、フォトレジストパターン1
2を除去し、伝導性構造物を形成した後、前記伝導性構
造物上に低圧CDV法でソースとしてNH3 +SiH2
Cl2 系を利用して約790℃の温度で50オングスト
ローム厚さのシリコン窒化膜13を形成する。
造物の表面を酸化させ、シリコン窒化膜13上にシリコ
ン酸化膜15を形成する段階を示す。前記シリコン窒化
膜13形成後、前記伝導性構造物の表面をH2 Oの存在
下で800〜950℃で熱的に酸化すると、シリコン酸
化膜15を形成させることになり、窒化膜にピンホール
が生じたり、前記窒化膜が部分的に亀裂する。
る段階を示したものである。前記酸化工程によりシリコ
ン窒化膜上に形成されたシリコン酸化膜15をHFか緩
衝されたHF混合物を用いて湿式エッチングで除去す
る。
階を示したものである。ソースとしてHCl+SiH2
Cl2 系を用いてSPG(Selective Pol
ySilicon Growth)方法により、800
℃の温度および80Torr圧力でピンホール14を通
じてシリコン窒化膜13の表面上に、下部のシリコン部
分を選択的に成長させてシリコン層を形成させる。この
時、窒化膜13の上では、シリコンが成長できなくなる
とピンホール14部分を通じてだけシリコンが成長す
る。成長させたシリコン層16の厚さは50〜500オ
ングストロームにする。
したものである。同図で、前記ピンホールを通じて成長
されたシリコンはピンホール周囲のシリコン窒化膜13
上まで成長されていることが分る。前記シリコン窒化膜
の露出している部分はエッチング液を用いて除去するこ
ともできる。
を用いて形成されたキャパシタを示す。前記シリコンを
成長させた後、ONO構造の誘電体膜17を形成し、ポ
リシリコンを用いてキャパシタの第2電極部18を形成
しキャパシタを完成する。
上に製造されたキャパシタのSEM写真を図8Aに示
す。一方、図8Bはピンホールを通じてシリコンを成長
させない従来の方法により製造されたキャパシタのSE
M写真を示したものである。前記写真から本発明の方法
により製造されたキャパシタは、凸凹な表面を持ってい
ることが分る。
および図8Bの従来のキャパシタの容量を測定した結果
を示す。図9で実線は本発明のキャパシタの容量を示し
たものであり、点線は従来のキャパシタの容量を示した
ものである。同図から本発明のキャパシタは従来のキャ
パシタに比べてキャパシタの容量が1.7倍程度増加し
たことが分る。そして、前記成長されたシリコン層を適
宜調整することによりキャパシタ容量を2倍以上に増加
させられる。また、ポリシリコンを所記温度で蒸着さ
せ、ストレージ電極の表面を荒くする方法においては、
蒸着後にパターン工程を遂行するので、側壁部位の表面
を荒く形成させられない。だが、本発明のキャパシタは
側壁部位を含む第1電極、すなわち、ストレージ電極部
位に全面でシリコン層を成長させるのでキャパシタの容
量はさらに増加される。また、本発明のキャパシタは、
まず任意の伝導性構造物を半導体ウェーハ上に形成させ
た後、前記構造物を利用しキャパシタを製造するので、
図3Aないし図4Eでみるように多様な形態のキャパシ
タ構造を形成できる。
タと従来のキャパシタの電流−電圧特性を示したもので
ある。同図で縦軸は電流密度(A/cm2 )を示し、横
軸はゲート電圧を示す。本発明のキャパシタと従来のキ
ャパシタの電流−電圧の特性はほとんど同一であること
が分る。
パシタの降伏電圧分布を示したものである。同図から分
るように、降伏電圧の分布のピークがシャープで、低い
電気場での降伏故障は観察されなかった。
タは従来のキャパシタに比べて、その容量は1.5倍以
上に増大になるが、この信頼性は従来のキャパシタとほ
とんど同一である。したがって、次世代の半導体装置
(例えばDRAM)に充分に適用可能である。
タを含む半導体装置の断面図である。
である。
の例を示した断面図である。
の例を示した断面図である。
製造方法の概略図である。
製造方法の概略図である。
ーハ上に製造されたキャパシタのSEM写真を示し、図
8Bは従来の製造方法により製造された偏平(Eve
n)な表面のキャパシタのSEM写真を示す。
定されたキャパシタ容量を示したグラフである。
電圧特性を示したものである。
圧分布を示したものである。
体ウェーハ)上に形成された微細なパターン(キャパシ
タ)を表す写真を示し、図8Bは従来の製造方法により
基板(半導体ウェーハ)上に形成された微細なパターン
(キャパシタ)を表す写真を示す。
Claims (26)
- 【請求項1】 半導体基板上に形成された伝導性構造
物、前記伝導性構造物上にピンホールを含む絶縁膜およ
び前記ピンホールを通じて成長された伝導性シリコン層
を含む第1電極部、前記第1電極部上に形成された第2
電極部および前記第1電極部および第2電極部の間に形
成された誘電体膜で構成されたキャパシタを含む半導体
装置。 - 【請求項2】 前記半導体基板上に形成された伝導性構
造物がポリシリコンで構成されていることを特徴とする
請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記ピンホールを含む絶縁膜がシリコン
窒化膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。 - 【請求項4】 前記シリコン窒化膜の厚さが30〜50
0オングストロームであることを特徴とする請求項3記
載の半導体装置。 - 【請求項5】 前記成長された伝導性シリコン層の厚さ
が50〜500オングストロームであることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項6】 前記第2電極部がポリシリコンで構成さ
れていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項7】 前記誘電体膜がONOで構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項8】 前記伝導性構造物の形状がスタック型、
円筒型または中空型であることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置。 - 【請求項9】 前記伝導性構造物が半導体基板上に形成
されたトレンチの内面上に形成されていることを特徴と
する請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項10】 前記伝導性構造物が半導体基板上に形
成されたトレンチの内面部位であることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。 - 【請求項11】 前記装置がDRAMであることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項12】 半導体基板上に伝導性構造物を形成
し、前記伝導性構造物の上にピンホールを含む絶縁膜を
形成させ、前記ピンホールを通じてシリコンを成長させ
第1電極部を形成し、前記成長されたシリコン層上に誘
電体膜および第2電極部を形成することを含む半導体装
置の製造方法。 - 【請求項13】 前記伝導性構造物はポリシリコンを用
いて構成されていることを特徴とする請求項12記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項14】 前記伝導性構造物は半導体基板に前記
ポリシリコンを蒸着した後不純物を注入し、リソグラフ
ィー工程により形成されたポリシリコンパターンである
ことを特徴とする請求項13記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項15】 前記伝導性構造物を単結晶シリコン基
板に形成させることを特徴とする請求項12記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項16】 前記単結晶シリコン基板にエッチング
用絶縁膜を塗布し、前記絶縁膜に開口部を形成した後シ
リコン基板をエッチングしトレンチを形成し、前記トレ
ンチ内面に不純物を注入し伝導性構造物を形成すること
を特徴とする請求項15記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項17】 前記絶縁膜がシリコン窒化膜であるこ
とを特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項18】 前記シリコン窒化膜をLPCVD法に
より30〜500オングストロームの厚さに蒸着させる
ことを特徴とする請求項17記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項19】 前記シリコン窒化膜が形成された伝導
性構造物の表面を熱酸化させることを特徴とする請求項
17または18記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項20】 前記シリコン窒化膜上に形成された酸
化膜を選択的に除去することを特徴とする請求項19記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項21】 前記酸化膜をHFまたは緩衝されたH
F混合物を用いて湿式エッチングさせ除去することを特
徴とする請求項20記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項22】 前記シリコンはSEGまたはSPG方
法により成長させることを特徴とする請求項12記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項23】 前記成長されたシリコン層の厚さが5
0〜500オングストロームであることを特徴とする請
求項22記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項24】 シリコン成長後部分的に露出された絶
縁膜を湿式エッチングさせ除去することを特徴とする請
求項12記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項25】 前記シリコン成長後イオンを注入し第
1電極部を形成することを特徴とする請求項12記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項26】 前記第2電極部はポリシリコンを蒸着
させ形成させることを特徴とする請求項12記載の半導
体装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR910004638 | 1991-03-23 | ||
KR1019910023473A KR940011801B1 (ko) | 1991-03-23 | 1991-12-19 | 고용량 캐패시터를 포함하는 반도체 장치 및 그의 제조방법 |
KR1991P4638 | 1991-12-19 | ||
KR1991P23473 | 1991-12-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06295992A true JPH06295992A (ja) | 1994-10-21 |
JPH0821696B2 JPH0821696B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=26628538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4088220A Expired - Fee Related JPH0821696B2 (ja) | 1991-03-23 | 1992-03-13 | 半導体装置のキャパシタおよびその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5227651A (ja) |
JP (1) | JPH0821696B2 (ja) |
KR (1) | KR940011801B1 (ja) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5623243A (en) * | 1990-03-20 | 1997-04-22 | Nec Corporation | Semiconductor device having polycrystalline silicon layer with uneven surface defined by hemispherical or mushroom like shape silicon grain |
US5366917A (en) * | 1990-03-20 | 1994-11-22 | Nec Corporation | Method for fabricating polycrystalline silicon having micro roughness on the surface |
US5238862A (en) * | 1992-03-18 | 1993-08-24 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a stacked capacitor with striated electrode |
JP3156878B2 (ja) * | 1992-04-30 | 2001-04-16 | 株式会社東芝 | 半導体装置およびその製造方法 |
JPH0774268A (ja) * | 1993-07-07 | 1995-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
JPH1098163A (ja) * | 1996-09-24 | 1998-04-14 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体記憶装置のキャパシタ構造及びその形成方法 |
KR100195216B1 (ko) * | 1995-12-26 | 1999-06-15 | 윤종용 | 반도체 메모리 장치의 커패시터 및 그 제조 방법 |
JP2795313B2 (ja) * | 1996-05-08 | 1998-09-10 | 日本電気株式会社 | 容量素子及びその製造方法 |
US5731235A (en) * | 1996-10-30 | 1998-03-24 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming a silicon nitrite film, a capacitor dielectric layer and a capacitor |
US6218260B1 (en) | 1997-04-22 | 2001-04-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming integrated circuit capacitors having improved electrode and dielectric layer characteristics and capacitors formed thereby |
GB2333178B (en) * | 1997-10-18 | 1999-11-24 | United Microelectronics Corp | Method of fabricating a hemispherical grain silicon structure |
US6797558B2 (en) * | 2001-04-24 | 2004-09-28 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming a capacitor with substantially selective deposite of polysilicon on a substantially crystalline capacitor dielectric layer |
TW411589B (en) * | 1998-02-27 | 2000-11-11 | Mosel Vitelic Inc | Method of manufacturing capacitor bottom electrode and structure thereof |
KR100363083B1 (ko) | 1999-01-20 | 2002-11-30 | 삼성전자 주식회사 | 반구형 그레인 커패시터 및 그 형성방법 |
KR100317042B1 (ko) | 1999-03-18 | 2001-12-22 | 윤종용 | 반구형 알갱이 실리콘을 가지는 실린더형 커패시터 및 그 제조방법 |
US6833329B1 (en) * | 2000-06-22 | 2004-12-21 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming oxide regions over semiconductor substrates |
US6686298B1 (en) * | 2000-06-22 | 2004-02-03 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming structures over semiconductor substrates, and methods of forming transistors associated with semiconductor substrates |
JP2002026289A (ja) * | 2000-07-03 | 2002-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
US6660657B1 (en) * | 2000-08-07 | 2003-12-09 | Micron Technology, Inc. | Methods of incorporating nitrogen into silicon-oxide-containing layers |
US6498088B1 (en) * | 2000-11-09 | 2002-12-24 | Micron Technology, Inc. | Stacked local interconnect structure and method of fabricating same |
US6878585B2 (en) | 2001-08-29 | 2005-04-12 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming capacitors |
US6723599B2 (en) * | 2001-12-03 | 2004-04-20 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming capacitors and methods of forming capacitor dielectric layers |
KR20100061018A (ko) * | 2008-11-28 | 2010-06-07 | 삼성전자주식회사 | 다수 전자빔 조건의 멀티 스캔을 연산하여 새로운 패턴 이미지를 창출하는 반도체 소자의 디펙트 검사 장치 및 방법 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3856587A (en) * | 1971-03-26 | 1974-12-24 | Co Yamazaki Kogyo Kk | Method of fabricating semiconductor memory device gate |
US5068199A (en) * | 1991-05-06 | 1991-11-26 | Micron Technology, Inc. | Method for anodizing a polysilicon layer lower capacitor plate of a DRAM to increase capacitance |
-
1991
- 1991-12-19 KR KR1019910023473A patent/KR940011801B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1992
- 1992-02-28 US US07/843,629 patent/US5227651A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-13 JP JP4088220A patent/JPH0821696B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR940011801B1 (ko) | 1994-12-26 |
US5227651A (en) | 1993-07-13 |
JPH0821696B2 (ja) | 1996-03-04 |
KR920018952A (ko) | 1992-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH06295992A (ja) | 高容量キャパシタを含む半導体装置およびその製造方法 | |
US5324679A (en) | Method for manufacturing a semiconductor device having increased surface area conductive layer | |
US5597754A (en) | Increased surface area for DRAM, storage node capacitors, using a novel polysilicon deposition and anneal process | |
KR940007391B1 (ko) | 고집적 반도체 메모리장치의 제조방법 | |
US6190992B1 (en) | Method to achieve rough silicon surface on both sides of container for enhanced capacitance/area electrodes | |
US5943584A (en) | Annealing methods of doping electrode surfaces using dopant gases | |
JPH05226605A (ja) | キャパシタおよびその製造方法 | |
US5656529A (en) | Method for manufacturing highly-integrated capacitor | |
US5234857A (en) | Method of making semiconductor device having a capacitor of large capacitance | |
US5508223A (en) | Method for manufacturing DRAM cell with fork-shaped capacitor | |
US5583070A (en) | Process to form rugged polycrystalline silicon surfaces | |
JP2674963B2 (ja) | Dramセルのキャパシター製造方法 | |
US5789291A (en) | Dram cell capacitor fabrication method | |
KR100229296B1 (ko) | 톱니 모양의 표면을 갖는 커패시터 전극을 형성하는 방법 | |
JPH03272165A (ja) | 半導体素子及びその製造方法 | |
US6187659B1 (en) | Node process integration technology to improve data retention for logic based embedded dram | |
JPH10335607A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US6004858A (en) | Methods of forming hemispherical grained silicon (HSG-Si) capacitor structures including protective layers | |
JP3058057B2 (ja) | 凸凹シリコン膜の形成方法と半導体メモリデバイス | |
US5776809A (en) | Method for forming a capacitor | |
US6335242B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device having a HSG layer | |
JP3058136B2 (ja) | 半導体容量素子及びその製造方法 | |
KR20010008604A (ko) | 고집적 반도체장치의 하부전극 형성방법 | |
JP2998996B2 (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
US6204121B1 (en) | Method for bottom electrode of capacitor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080304 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090304 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100304 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110304 Year of fee payment: 15 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |