JPH07202028A - Dramセルのキャパシター製造方法 - Google Patents

Dramセルのキャパシター製造方法

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JPH07202028A
JPH07202028A JP6327980A JP32798094A JPH07202028A JP H07202028 A JPH07202028 A JP H07202028A JP 6327980 A JP6327980 A JP 6327980A JP 32798094 A JP32798094 A JP 32798094A JP H07202028 A JPH07202028 A JP H07202028A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 DRAMセルの貯蔵電極の蓄電容量を最大化
する、DRAMセルのキャパシター製造方法を提供す
る。 【構成】 貯蔵電極をベローズ型貯蔵電極に形成した
後、前記貯蔵電極の両側のエッジのドーパントが注入さ
れていない地域にドーパントを注入するため、貯蔵電極
全表面に不純物が塗布された多結晶シリコン膜を蒸着
し、熱工程で多結晶シリコン膜に含まれたドーパントを
貯蔵電極に拡散させるDRAMセルのキャパシター製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子のDRAMセ
ル製造方法に関し、特にDRAMセルに接続するキャパ
シターの容量を増大させるため貯蔵電極の表面積を増大
させるキャパシター製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子が高集積化するに伴い、単位
セルが占める面積は急激に減少する。しかし、単位面積
が減少するにも拘わらずDRAMセルの動作に必要なキ
ャパシター容量は減少せず、40fF(femto farad)ほ
どの容量を確保しなければならない。
【0003】このような次元で、減少した面積から単位
DRAMセルのキャパシター容量を確保するため種々な
形態にキャパシターが製造された。3次元のキャパシタ
ー構造の例として、スタック、シリンダ、フィン(fin)
等が開発されている。
【0004】従来のフィン型キャパシターは、その製造
工程が比較的単純なので広く利用されてきた。しかし、
セル面積が縮小するにつれ一定なキャパシター容量の確
保のためフィンの数を増加させなければならないが、前
記フィンの数を増加するため絶縁膜、多結晶シリコン膜
を繰り返すことにより多くの層を形成しなければならな
いので工程回数が増加し、多量のCVD工法によるパー
ティクル(particle)及び欠陥(defect)の増加のため歩
留まりが低下する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明では比
較的工程が簡単であり単位面積でキャパシターの大きい
容量を確保できるDRAMセルのキャパシター製造方法
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの本発明は、半導体基板に MOSトランジスタを形成
し、全体構造上部に平坦化用絶縁膜を蒸着して貯蔵電極
コンタクトホールを形成する工程と、全体構造上部にア
ンドープされた第1非晶質シリコン膜、ドープされた第
2非晶質シリコン膜、アンドープされた第3非晶質シリ
コン膜、塗布された第4非晶質シリコン膜およびアンド
ープされた第5非晶質シリコン膜を順次形成する工程
と、貯蔵電極マスク用感光膜パターンを前記第5非晶質
シリコン膜上部に形成する工程と、前記感光膜パターン
をマスクに用いて第5非晶質シリコン膜から第1非晶質
シリコン膜までエッチングしてパターンを形成した後、
前記感光膜パターンを除去する工程と、前記第1乃至第
5非晶質シリコン膜を第1乃至第5多結晶シリコン膜で
形成しながら塗布した層の内部に存在するドーパントを
活性化させ、これら不純物が上部層および下部層に拡散
しないよう熱処理する工程と、前記ドープされた第2、
第4多結晶シリコン膜を湿式エッチング溶液で一定幅だ
け除去してパターン側面の凹部を形成する工程と、熱処
理工程で第2、第4非晶質シリコン膜のドーパントを第
1、第3、第5非晶質シリコン膜で拡散させ貯蔵電極を
形成する工程と、燐が塗布された多結晶シリコン膜を前
記貯蔵電極の表面に薄く蒸着させる工程と、熱処理工程
で表面の多結晶シリコン膜に存在するドーパントを貯蔵
電極の内部に拡散させる工程より成り、ベローズ型貯蔵
電極を形成するDRAMセルのキャパシター製造方法に
ある。
【0007】
【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に
説明する。図1乃至図7は、本発明の実施例によりDR
AMセルのキャパシターを製造する工程を示す断面図で
ある。図1は、半導体基板(1)にMOSトランジスタ
を製造した断面図であり、フィールド酸化膜(2)、ゲ
ート酸化膜(3)、ワードライン(4)、ドレイン
(5)、ソース(6)を形成して全体構造上部に平坦化
用絶縁膜(7)を塗布し、前記ソース(6)が露出する
コンタクトホール(8)を公知の技術で形成した断面図
である。
【0008】図2は、全体構造上部にアンドープされた
第1非晶質シリコン膜(11)、ドープされた第2非晶
質シリコン膜(12)、アンドープされた第3非晶質シ
リコン膜(13)、ドープされた第4非晶質シリコン膜
(14)およびアンドープされた第5非晶質シリコン膜
(15)を順次形成し、その上部に貯蔵電極マスク用感
光膜パターン(16)を形成した断面図である。
【0009】前記アンドープされた第1、第3、第5非
晶質シリコン膜(1,13,15)は、550℃以下の
温度でSi2H6 やSiH4ソースガスを用いて所定の厚さ、例
えば300Å〜1000Åに形成し、前記ドープされた
第2、第4非晶質シリコン膜(12,14)は550℃
以下の温度でSi2H6 やSiH4ガスとPH3 ガスを注入し、燐
(P)が塗布された非晶質シリコン膜を300Å〜10
00Åに蒸着する。
【0010】ここで、前記第1、第2、第3、第4、第
5非晶質シリコン膜(11,12,13,14,15)
の蒸着時の蒸着温度は550℃以下にすべきである。そ
の理由は第2非晶質シリコン膜と第4非晶質シリコン膜
にある燐が後続蒸着工程の際、熱によりアンドープされ
た第1、第3、第5非晶質シリコン膜(11,13,1
5)に拡散しないようにするためである。尚、前記第
2、第4非晶質シリコン膜に燐をドーピングする際、ド
ーパント(dopamt) に使用される燐を非常に多くフロー
させて飽和状態となるようにする。
【0011】図3は、前記感光膜パターン(16)をマ
スクにし第5、第4、第3、第2、第1非晶質シリコン
膜(15,14,13,12,11)を上部からエッチ
ングしてパターンを形成した後前記感光膜(16)を除
去し、前記第1、第2、第3、第4、第5非晶質シリコ
ン膜(11,12,13,14,15)のパターンを6
00〜650℃で30分乃至3時間ほど窒素(N2)やア
ルゴン(Ar)のような不活性気体雰囲気で熱処理し、
前記第1、第2、第3、第4、第5多結晶シリコン膜
(11′,12′,13′,14′,15′)を形成し
た断面図である。
【0012】前記のように、600〜650℃で30分
乃至3時間ほど窒素(N2)やアルゴン(Ar)のような
不活性気体雰囲気で熱処理すれば、非晶質シリコン膜が
多結晶化しながら第2、第4多結晶シリコン膜(1
2′,14′)に含まれたドーパントが上部および下部
にある第1、第3、第5多結晶シリコン膜(11′,1
3′,15′)には拡散されない。
【0013】参考に、前記1次貯蔵電極パターンを70
0℃で1時間以上又は、それ以上の温度で熱処理を行え
ば、前記第2、第4の多結晶シリコン膜内に含まれてい
るドーパントが第1層、第3層、第5層に拡散され、後
工程で湿式エッチング選択比(selective wet etching)
特性に影響を与えることになる。
【0014】図4は、図3の工程後、硝酸、酢酸、弗酸
及びDIで混合された多結晶シリコン湿式エッチング溶
液で予定時間の間エッチングして塗布された第2、第4
多化粧シリコン膜(12′,14′)の一定部分をエッ
チングして凹部(30)が形成されるのを示した断面図
である。前記の湿式エッチング溶液として、例えばHN
3 :CH3 COOH:HF:DIの比を30:3:0.
5〜1.0:15.5〜15.0に混合した溶液でエッ
チングすれば、塗布された第2、第4多結晶シリコン膜
(12′,14′)のエッチング速度がアンドープした
第1、第3、第5多結晶シリコン膜(11′,13′,
15′)のエッチング速度より非常に速くなるようエッ
チングされる。
【0015】図5は、図4の工程後、例えば650℃以
上の高温で熱工程を行い塗布された第2、第4多結晶シ
リコン膜(12′,14′)に含まれた過飽和ドーパン
トが、第1、第3、第5多結晶シリコン膜(11′,1
3′,15′)に拡散されベローズ(bellows)フィン構
造の貯蔵電極(40)を形成した断面図であり、貯蔵電
極(40)の両側端部“A”にはドーパントが十分拡散
されていない状態に形成される。そのため、貯蔵電極の
両端部は導電体の役割を果たさずキャパシターの有効表
面積に用いられない。
【0016】図6は、貯蔵電極(40)の両側端部
“A”には、ドーパントが十分拡散されない場所にドー
パントを拡散させるため、前記貯蔵電極(40)の表面
に燐が塗布された多結晶シリコン膜(17)を30Å〜
100Åほど蒸着した断面図である。
【0017】前記の多結晶シリコン膜(17)は、チュ
ーブ内でPH3 ガスを先ず3〜5分間十分にフローさせ
貯蔵電極(40)の全表面に燐がファイルアップされる
ようにした後、PH3 ガスとSi26 又はSiH4ガスを
フローさせて形成したものである。
【0018】図7は、熱処理工程で前記多結晶シリコン
膜(17)に過度に含まれたドーパントを貯蔵電極(4
0)に拡散させ、ドーパントが注入されていない前記
“A”地域にもドーパントが注入されたベローズ型貯蔵
電極(40)の形成を完了した状態の断面図である。
【0019】前記工程後、従来のように貯蔵電極の表面
に誘電体膜とプレート電極を形成してキャパシターを製
造する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例でDRAMセルの貯蔵電極ドー
ピング工程を示した断面図である。
【図2】本発明の実施例でDRAMセルの貯蔵電極ドー
ピング工程を示した断面図である。
【図3】本発明の実施例でDRAMセルの貯蔵電極ドー
ピング工程を示した断面図である。
【図4】本発明の実施例でDRAMセルの貯蔵電極ドー
ピング工程を示した断面図である。
【図5】本発明の実施例でDRAMセルの貯蔵電極ドー
ピング工程を示した断面図である。
【図6】本発明の実施例でDRAMセルの貯蔵電極ドー
ピング工程を示した断面図である。
【図7】本発明の実施例でDRAMセルの貯蔵電極ドー
ピング工程を示した断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート 4 ワードライン 5 ドレイン 6 ソース 7 平坦化用絶縁膜 8 コンタクトホール 11,13,15 アンドープされた非晶質シリコン膜 12,14 ドープされた非晶質シリコン膜 16 感光膜パターン 17 コンタクトホール
───────────────────────────────────────────────────── 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 (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DRAMセルの製造方法において、 半導体基板に MOS−トランジスタを形成し、全体構造上
    部に平坦化用絶縁膜を蒸着して貯蔵電極コンタクトホー
    ルを形成する工程と、 全体構造上部にアンドープされた第1非晶質シリコン
    膜、塗布された第2非晶質シリコン膜、アンドープされ
    た第3非晶質シリンダ膜、塗布された第4非晶質シリコ
    ン膜およびアンドープされた第5非晶質シリンダ膜を順
    次成形する工程と、 貯蔵電極マスク用感光膜パターンを、前記第5非晶質シ
    リコン膜の上部に形成する工程と、 前記感光膜パターンをマスクに用い、第5非晶質シリコ
    ン膜から第1非晶質シリコン膜までエッチングしてパタ
    ーンを形成した後、前記感光膜パターンを除去する工程
    と、 前記第1乃至第5非晶質シリコン膜を、第1乃至第5多
    結晶シリンダ膜で形成しながら塗布した層の内部に存在
    するドーパントを活性化させ、これら不純物が上部層お
    よび下部層に拡散しないよう熱処理する工程と、 前記ドープした第2、第4多結晶シリコン膜を、湿式エ
    ッチング溶液で一定幅だけ除去してパターン側面に凹部
    を形成する工程と、 熱処理工程で第2、第4非晶質シリコン膜のドーパント
    を第1、第3、第5非晶質シリコン膜で拡散し貯蔵電極
    を形成する工程と、 燐が塗布された多結晶シリコン膜を前記貯蔵電極の表面
    に薄く蒸着する工程と、 熱処理工程で表面の多結晶シリコン膜に存在するドーパ
    ントを、貯蔵電極の内部に拡散させる工程より成り、ベ
    ローズ型貯蔵電極を形成することを特徴とするDRAM
    セルのキャパシター製造方法。
  2. 【請求項2】 前記工程を一つのチューブ内で進め、工
    程を単純化させることを特徴とする請求項1記載のDR
    AMセルのキャパシター製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第1乃至第5非晶質シリコン膜の蒸
    着温度を550℃以下にすることを特徴とする請求項1
    記載のDRAMセルのキャパシター製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1乃至第5非晶質シリコン膜を第
    1乃至第5多結晶シリコン膜で形成する際、600〜6
    50℃の温度で30分乃至3時間ほど熱処理することを
    特徴とする請求項1記載のDRAMセルのキャパシタ製
    造方法。
  5. 【請求項5】 前記熱処理工程を窒素又はアルゴン雰囲
    気で行うことを特徴とする請求項4記載のDRAMセル
    のキャパシター製造方法。
  6. 【請求項6】 前記第2、第4非晶質シリコン膜を蒸着
    する際、ドーパントを多くフローさせ飽和した非晶質シ
    リコン膜を蒸着することを特徴とする請求項1記載のD
    RAMセルのキャパシター製造方法。
  7. 【請求項7】 前記第2、第4多結晶シリコン膜を選択
    的に湿式エッチングする溶液は、HNO3 :CH3 CO
    OH:HF:DIの比が30:3:0.5〜1.0:1
    5.5〜15.0であることを特徴とする請求項1記載
    のDRAMセルのキャパシター製造方法。
  8. 【請求項8】 前記貯蔵電極の全表面にPH3 ガスを3
    〜5分ほどフローさせた後、燐が飽和するよう塗布され
    た多結晶シリコン膜を30〜100Å蒸着させることを
    特徴とする請求項1記載のDRAMセルのキャパシター
    製造方法。
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