JPH07122652A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH07122652A
JPH07122652A JP5270826A JP27082693A JPH07122652A JP H07122652 A JPH07122652 A JP H07122652A JP 5270826 A JP5270826 A JP 5270826A JP 27082693 A JP27082693 A JP 27082693A JP H07122652 A JPH07122652 A JP H07122652A
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JP
Japan
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silicon
silicon film
film
surface area
electrode
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JP5270826A
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English (en)
Inventor
Atsushi Saida
敦 齋田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面積の大きいシリコン膜の凹凸より大きな
凹凸面を有する下層用電極を形成し、電極面積を増大さ
せて、キャパシタ容量を増大させることを目的とする。 【構成】 この発明は、不純物がドープされた第1のシ
リコン膜を堆積し、キャパシタの下層用電極8を形成す
る工程と、この下層用電極8より不純物のドープ量が少
なく且つ表面積の大きい第2のシリコン膜9をその上に
堆積する工程と、表面積の大きい第2のシリコン膜9を
エッチング除去し、下層用電極8表面に凹凸を形成する
工程と、上記下層用電極8膜上に容量絶縁膜10,11
を介して上層用電極12を形成する工程と、を備えてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置、特に、ダ
イナミック型半導体記憶装置におけるスタック(積層)
型メモリセルのキャパシタの製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来のこの種の半導体記憶装置
におけるスタック型メモリセルのキャパシタ部分を示す
断面図である。図に示すように、p型シリコン基板1の
上面には酸化シリコン(SiO2)からなるフィールド
酸化膜6が形成されており、このフィールド酸化膜6に
隣接してn型不純物がドープされたドレイン領域3、そ
して適宜の間隔をおいてソース領域2が形成されてい
る。さらに、フィールド酸化膜6の上方には多結晶シリ
コンからなる配線7が、ソース領域2とドレイン領域3
との間の上方には同じく多結晶シリコンからなるゲート
電極4が形成されており、配線7及びゲート電極4を被
うようにシリコン酸化膜5が形成されている。上記ソー
ス領域2とドレイン領域3及びゲート電極4にてNMO
Sトランジスタを構成している。
【0003】そして、シリコン酸化膜5の上には配線7
の上方からゲート電極4の上方までの範囲にわたって多
結晶シリコンからなるキャパシタの下層用電極8が形成
されており、さらに全表面にわたってシリコン窒化膜1
0及びシリコン酸化膜11が形成されている。その上に
配線7の周辺からゲート電極4の上方までの範囲にわた
ってキャパシタの上層用電極12が形成されており、ス
タック型キャパシタを形成している。
【0004】ところで、半導体記憶装置の高集積化に伴
い素子が微細化され、この種の半導体記憶装置において
は、キャパシタ部の占有面積が少なくなり、十分な容量
が確保できなくなっている。このように上述のスタック
型キャパシタの構造では、素子の微細化に伴い、蓄積電
極の表面積は減少する一方であるのに対し、キャパシタ
としての容量は一定に保たなければならない。そのため
に、キャパシタの占有面積を大きくする工夫が種々なさ
れている。
【0005】特開平3−272165号公報(国際特許
分類 H01L 27/04)には、表面の少なくとも
一部にグレインに起因する微細な凹凸を有するシリコン
の表面形状をそのまま利用しキャパシタの下層用電極の
表面積をかせぐ方法が開示されている。
【0006】図4はかかる方法を用いたキャパシタ部分
の断面図である。この図に示すように、p型シリコン基
板13上に層間絶縁膜14を形成する。その上に多結晶
シリコン15、シリコン酸化膜16を堆積する。その
後、多結晶シリコンを堆積しキャパシタの下層用電極を
形成する。その後に、堆積膜の結晶状態が非晶質シリコ
ンから多結晶シリコンに変化する遷移温度で表面積の大
きいシリコン膜を全面に堆積し、リンまたはヒ素を熱拡
散により添加する。このままこの表面形状を利用する
か、この後にRIE(反応性イオンエッチング)法によ
り表面積の大きいシリコン膜を除去することにより形成
された表面積の大きい多結晶シリコン17を下層用電極
とする。このことによりキャパシタの下層用電極の表面
積が増大する。その後、全表面にわたってシリコン窒化
膜18及びシリコン酸化膜19を形成し、最後にキャパ
シタ上層用電極となる多結晶シリコン20を堆積し、ス
タック型キャパシタを形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法では、表面積の大きいシリコン膜の形状を反映し
た表面形状しか得られず、それ以上の表面積を得ること
はできないという問題があった。
【0008】この発明は、上述した従来の問題点を解消
するためになされたものにして、表面積の大きいシリコ
ン膜の凹凸より大きな凹凸面を有する下層用電極を形成
し、電極面積を増大させて、キャパシタ容量を増大させ
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置の
製造方法は、不純物がドープされた第1のシリコン膜を
堆積し、キャパシタの下層用電極を形成する工程と、こ
の第1のシリコン膜より不純物のドープ量が少ないもし
くは、ドープされていない表面積の大きい第2のシリコ
ン膜をその上に堆積する工程と、表面積の大きい第2の
シリコン膜をエッチング除去し、第1のシリコン膜表面
に凹凸を形成する工程と、上記第1のシリコン膜上に容
量絶縁膜を介して上層用電極を形成する工程と、を備え
てなる。
【0010】
【作用】通常用いられるシランガス(SiH4 )ベース
の多結晶シリコン堆積温度と非晶質シリコン堆積温度の
中間温度にて表面積の大きいシリコン膜が堆積されるこ
とに着目し、これを下層用電極となるシリコン膜上に極
薄膜状に堆積することによりマスクとして用いる。
【0011】そして、この表面積の大きいシリコン膜と
下地の下層用電極のシリコン膜との不純濃度を変えるこ
とにより、等方性エッチングもしくは異方性エッチング
のエッチングレートの違いを利用して下層用電極のシリ
コン膜表面に大きな凹凸を設けることができる。特に異
方性エッチングを用いた場合ではこの表面積の大きいシ
リコン膜の凹凸より大きな凹凸を得ることができる。
【0012】この結果、キャパシタの下層用電極の表面
もしくは全面に凹凸を設けることで蓄積電極の表面積を
大きくすることができ、キャパシタの容量値を大きくす
ることができる。
【0013】
【実施例】以下、この発明をスタック型メモリセルのキ
ャパシタに適用した実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。なお、従来例と同一部分には同一符号を付
す。
【0014】図1(a)に示すように、p型シリコン基
板に選択的にフィールド酸化膜6が形成され、そのフィ
ールド酸化膜6に囲まれた、素子形成領域の表面にはス
イッチングトランジスタのゲート電極4が形成される。
このゲート電極4は第1層目の多結晶シリコン層からな
りワード線として機能する。配線7は、隣接するメモリ
ーセルのワード線であり、ゲート電極4と同時にフィー
ルド酸化膜6上に形成される。上記ゲート電極4及び配
線7上にシリコン酸化膜5を形成した後、上記p型のシ
リコン基板1の表面にn型不純物がイオン注入され、ソ
ース領域2、ドレイン領域3が形成される。
【0015】さらに、SiH4ガスを用いてLPCVD
法により多結晶シリコン膜を約300nmの厚みに形成
する。次に、この多結晶シリコン膜にリン(P)をイオ
ン注入し、不純物拡散を行う。レジスト材をマスクとし
てパターニングを行いドライエッチング法により多結晶
シリコン膜の不要物を除去し、キャパシタの下層用電極
8(第1のシリコン膜)を形成する。
【0016】続いて、図1(b)に示すように、多結晶
シリコン堆積温度と非晶質シリコン堆積温度の中間温度
である約590℃の温度で、SiH4ガスを用いてLP
CVD法により表面積の大きいシリコン膜9(第2のシ
リコン膜)を約50nm堆積させる。前述したように、
多結晶シリコン堆積温度と非晶質シリコン堆積温度の中
間温度にてシリコン膜を堆積させると、このシリコン膜
表面には微細な凹凸が生じ、表面積の大きいシリコン膜
が堆積される。そして、このシリコン膜9はノンドープ
膜かもしくはリンのドープ量が下層用電極8にドープし
たリンのドープ量より少なくなるように制御する。
【0017】次に、図1(c)に示すように、RIE法
による異方性エッチングにより、シリコン膜9が除去さ
れるまで全面エッチングを行う。この時表面積の大きい
シリコン膜9と下層用電極8を構成する多結晶シリコン
膜の不純物濃度が相違するため双方のエッチングレート
が相違する。
【0018】図2にRIEエッチングにおける不純物濃
度(リン濃度)の違いによる多結晶シリコンのエッチレ
ートを示す。この図2からわかるように、不純物濃度が
高いほどエッチングの速さが速い。したがって、シリコ
ン膜9より下層用電極8を構成する多結晶シリコンの方
がエッチングされ易い。RIE法による異方性エッチン
グにより、シリコン膜9を除去してゆくと、シリコン膜
9の凹部の部分がエッチング除去され、下層用電極8の
多結晶シリコン膜が露出した時点でまだ凸部のシリコン
膜9は残っている状態になる。この状態でさらにエッチ
ングを続けると、下層用電極8の多結晶膜の方がシリコ
ン膜9より多く除去され、シリコン膜9の全面除去を行
った時点では下層用電極8の表面にシリコン膜9の凹凸
以上の凹凸が形成される。この凹凸は両シリコン膜のエ
ッチングレート差が大きい程大きくなり、下層用電極8
の表面積が増大する。
【0019】一般に、図4に示すような表面積の大きい
シリコン膜を使用した場合、図3に示すような表面積の
大きいシリコン膜を使用しないスタック型キャパシタの
表面積の2倍程度の表面積になるが、この発明によれば
それ以上の表面積が得られる。
【0020】その後、図1(d)に示すように、全表面
に、シリコン窒化膜10、熱酸化シリコン膜11及び多
結晶シリコン膜12を形成する。シリコン窒化膜10及
び多結晶シリコン膜12はLPCVD法により形成し、
それぞれ膜厚は9nm,150nmである。最後にレジ
スト材をマスクとして多結晶シリコン膜12のパターニ
ングを行い不要部をドライエッチング法により除去し
て、この発明によるスタック型キャパシタが形成され
る。
【0021】なお、上述した実施例においては、表面積
の大きいシリコン膜9を形成する方法として、多結晶シ
リコン堆積温度と非晶質シリコン堆積温度の中間温度に
てシリコン膜を堆積させる方法を用いたが、この方法以
外に例えば、通常の多結晶シリコン膜を20nm程度に
きわめて薄く堆積させることでその表面に凹凸が形成さ
せる方法を用いてもよく、その他の方法により表面積の
大きいシリコン膜を形成させてもよい。
【0022】また、表面積の大きいシリコン膜を除去す
る時のエッチング方法をドライエッチングした場合やウ
エットエッチングにした場合或いはエッチングガスなど
の条件を代えることにより、キャパシタの下層用電極8
の表面積の制御を行うことができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、従来行程をそのまま使用することができ、何等新た
なマスクを必要とせずにキャパシタ用の下層電極の表面
積を大きくできるので、容量の大きなキャパシタを得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかるスタック型キャパシタの製造
過程を工程別に示す断面図である。
【図2】RIEエッチングにおけるリン濃度と多結晶シ
リコンのエッチレートを示す特性図である。
【図3】従来のスタック型キャパシタを示す断面図であ
る。
【図4】従来の表面積の大きいシリコン膜を用いたスタ
ック型キャパシタを示す断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 ソース領域 3 ドレイン領域 4 ゲート電極 8 キャパシタ用下層電極(第1のシリコン膜) 9 表面積の大きいシリコン膜(第2のシリコン膜) 10 シリコン窒化膜 11 熱酸化膜 12 キャパシタ用上層電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物がドープされた第1のシリコン膜
    を堆積し、キャパシタの下層用電極を形成する工程と、
    この第1のシリコン膜より不純物のドープ量が少ないも
    しくは、ドープされていない表面積の大きい第2のシリ
    コン膜をその上に堆積する工程と、表面積の大きい第2
    のシリコン膜をエッチング除去し、第1のシリコン膜表
    面に凹凸を形成する工程と、上記第1のシリコン膜上に
    容量絶縁膜を介して上層用電極を形成する工程と、から
    なる半導体装置の製造方法。
JP5270826A 1993-10-28 1993-10-28 半導体装置の製造方法 Pending JPH07122652A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0732738A1 (en) * 1995-03-09 1996-09-18 Texas Instruments Incorporated DRAM capacitor electrode process
US5928969A (en) * 1996-01-22 1999-07-27 Micron Technology, Inc. Method for controlled selective polysilicon etching

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