JPH09289292A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH09289292A
JPH09289292A JP8101029A JP10102996A JPH09289292A JP H09289292 A JPH09289292 A JP H09289292A JP 8101029 A JP8101029 A JP 8101029A JP 10102996 A JP10102996 A JP 10102996A JP H09289292 A JPH09289292 A JP H09289292A
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JP
Japan
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film
polysilicon film
forming
semiconductor device
impurities
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8101029A
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Japanese (ja)
Inventor
Masashi Takahashi
正志 高橋
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device by which the change in unevenness of the surface of an electrode in a manufacturing process can be suppressed and thereby the surface area of a capacitor can be increased. SOLUTION: First, an interlayer insulating film 2 is formed and then a cell contact 3 is formed. Nextly, a first polysilicon film 4 is formed and impurities are diffused in the polysilicon film 4 and then a rough surface polysilicon film 5 which has an uneven surface is formed. After that, the impurities is diffused from the first polysilicon film 4 into the polysilicon film 5 which has the uneven surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に係
り、特に、電極表面に凹凸を有するキャパシタの製造方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a capacitor having an electrode surface with irregularities.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、下部電極に凹凸を有するキャパシ
タの製造方法は、LPCVD(低圧の化学的気相成長)
法によりシランガス(SiH4 )を用いて、アモルファ
ス状態から結晶状態になる遷移領域の温度、570℃程
度で成膜することにより形成する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of manufacturing a capacitor having unevenness on a lower electrode is LPCVD (low pressure chemical vapor deposition).
The silane gas (SiH 4 ) is used to form a film at a temperature in the transition region from an amorphous state to a crystalline state at about 570 ° C.

【0003】続いて、イオン注入により砒素(As)や
リン(P)、あるいはリン拡散(POCl3 )により不
純物を導入し、導電性を持たせるようにしていた。
Subsequently, impurities were introduced by arsenic (As), phosphorus (P), or phosphorus diffusion (POCl 3 ) by ion implantation to give conductivity.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のイオン注入やリン拡散により不純物を導入する
と、導入時にイオンの衝突による変形や拡散時の再結晶
化により、凹凸の形状が変化するという問題があった。
これにより、凹凸によるキャパシタの表面積の増加率が
低下してしまうといった問題があった。
However, when impurities are introduced by the above-mentioned conventional ion implantation or phosphorus diffusion, the shape of the unevenness changes due to deformation due to collision of ions at the time of introduction and recrystallization during diffusion. was there.
As a result, there is a problem that the rate of increase in the surface area of the capacitor due to the unevenness decreases.

【0005】本発明は、上記問題点を除去し、製造プロ
セスにおける電極表面の凹凸の形状の変化を抑えて、キ
ャパシタの表面積の増大を図り得る半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device which eliminates the above-mentioned problems and suppresses the change in the shape of the unevenness of the electrode surface in the manufacturing process, thereby increasing the surface area of the capacitor. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕半導体装置の製造方法において、層間絶縁膜を形
成する工程と、セルコンタクトを形成する工程と、第1
のポリシリコン膜を形成する工程と、この第1のポリシ
リコン膜に不純物を拡散する工程と、表面に凹凸を有す
るポリシリコン膜を形成する工程と、前記第1のポリシ
リコン膜より前記表面に凹凸を有するポリシリコン膜へ
不純物を拡散する工程を順に施すようにしたものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides: [1] In a method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming an interlayer insulating film, a step of forming a cell contact, and a first step.
Forming a polysilicon film, diffusing impurities into the first polysilicon film, forming a polysilicon film having unevenness on the surface, and forming a polysilicon film on the surface from the first polysilicon film. The steps of diffusing impurities into a polysilicon film having irregularities are sequentially performed.

【0007】したがって、製造プロセスにおける電極表
面の凹凸の形状の変化を抑えて、キャパシタの表面積の
増大を図ることができる。特に、高濃度に不純物を導入
した下層のポリシリコン膜から凹凸を有する上層のポリ
シリコン膜へ、熱拡散により不純物を拡散するようにし
たので、凹凸によるキャパシタ電極の表面積の増加を図
ることができる。
Therefore, the surface area of the capacitor can be increased by suppressing the change in the shape of the irregularities on the electrode surface during the manufacturing process. In particular, since the impurities are diffused by thermal diffusion from the lower polysilicon film into which impurities are introduced at a high concentration to the upper polysilicon film having irregularities, the surface area of the capacitor electrode due to the irregularities can be increased. .

【0008】〔2〕半導体装置の製造方法において、層
間絶縁膜を形成する工程と、セルコンタクトを形成する
工程と、第1のポリシリコン膜を形成する工程と、この
第1のポリシリコン膜に不純物を拡散する工程と、表面
に凹凸を有するポリシリコン膜を形成する工程と、シリ
コン酸化膜を形成する工程と、前記第1のポリシリコン
膜より前記表面に凹凸を有するポリシリコン膜へ不純物
を拡散する工程と、前記シリコン酸化膜を除去する工程
を順に施すようにしたものである。
[2] In a method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming an interlayer insulating film, a step of forming a cell contact, a step of forming a first polysilicon film, and a step of forming a first polysilicon film on the first polysilicon film. A step of diffusing impurities, a step of forming a polysilicon film having unevenness on the surface, a step of forming a silicon oxide film, and a step of doping impurities from the first polysilicon film to the polysilicon film having unevenness on the surface. The step of diffusing and the step of removing the silicon oxide film are sequentially performed.

【0009】このように、不純物の熱拡散時に、上層の
凹凸を有するポリシリコン膜上に、不純物の外方拡散を
防ぐためのシリコン酸化膜を設けるようにしたので、不
純物の抜け、特に凹部からの外方拡散を防ぐことがで
き、上層に凹凸を有するポリシリコン膜への不純物の拡
散を効率良く行うことができる。 〔3〕半導体装置の製造方法において、層間絶縁膜を形
成する工程と、セルコンタクトを形成する工程と、表面
に凹凸を有するポリシリコン膜を形成する工程と、PS
G膜を形成する工程と、前記PSG膜から前記表面に凹
凸を有するポリシリコン膜へ不純物を拡散する工程と、
前記PSG膜を除去する工程を順に施すようにしたもの
である。
As described above, when the impurity is thermally diffused, the silicon oxide film for preventing the outward diffusion of the impurity is provided on the polysilicon film having the unevenness of the upper layer. It is possible to prevent the outward diffusion of the impurities and efficiently diffuse the impurities into the polysilicon film having the unevenness in the upper layer. [3] In a method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming an interlayer insulating film, a step of forming a cell contact, a step of forming a polysilicon film having unevenness on the surface, and PS.
A step of forming a G film, and a step of diffusing impurities from the PSG film into a polysilicon film having irregularities on the surface,
The steps of removing the PSG film are sequentially performed.

【0010】このように、凹凸を有するポリシリコン膜
の上層に形成したPSG膜から凹凸を有するポリシリコ
ン膜へ不純物を拡散し、その後、除去するようにしたの
で、下層のポリシリコン膜がないため、キャパシタの高
さを低くすることができ、キャパシタの無い部分との段
差の低減を図ることができ、その後のホトリソグラフィ
やエッチングを容易に行うことができる。
As described above, since the impurities are diffused from the PSG film formed on the upper layer of the uneven polysilicon film to the uneven polysilicon film and then removed, there is no lower polysilicon film. As a result, the height of the capacitor can be reduced, the step difference from the portion without the capacitor can be reduced, and the subsequent photolithography and etching can be easily performed.

【0011】〔4〕半導体装置の製造方法において、層
間絶縁膜を形成する工程と、シリコン窒化膜を形成する
工程と、第1のPSG膜を形成する工程と、セルコンタ
クトを形成する工程と、表面に凹凸を有するポリシリコ
ン膜を形成する工程と、第2のPSG膜を形成する工程
と、前記第1及び第2のPSG膜より、前記表面に凹凸
を有するポリシリコン膜へ不純物を拡散する工程と、前
記第2のPSG膜を除去する工程を順に施すようにした
ものである。
[4] In a method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming an interlayer insulating film, a step of forming a silicon nitride film, a step of forming a first PSG film, and a step of forming a cell contact, Forming a polysilicon film having irregularities on the surface, forming a second PSG film, and diffusing impurities from the first and second PSG films into the polysilicon film having irregularities on the surface. The step and the step of removing the second PSG film are sequentially performed.

【0012】このように、凹凸を有するポリシリコン膜
の上下から拡散を行うことができるので、拡散時の温度
の低減、時間の短縮が可能となり、他の素子への熱処理
の影響を低減することができ、拡散源から離れているコ
ンタクト中への拡散も容易に行うことができる。 〔5〕上記〔4〕記載の半導体装置の製造方法におい
て、更に表面に凹凸を有するポリシリコン膜をパターニ
ングする工程と、前記第1のPSG膜を除去する工程を
順に施すようにしたものである。
In this way, since diffusion can be performed from the upper and lower sides of the polysilicon film having irregularities, it is possible to reduce the temperature and time during diffusion, and reduce the influence of heat treatment on other elements. It is also possible to easily diffuse into a contact that is remote from the diffusion source. [5] In the method of manufacturing a semiconductor device according to the above [4], a step of patterning a polysilicon film having irregularities on the surface and a step of removing the first PSG film are performed in order. .

【0013】このように、不純物の拡散源となる絶縁膜
を除去することにより、凹凸を有するポリシリコン膜の
表面(上面・側面)と裏(下面)もキャパシタとして利
用できるフィン型キャパシタを得ることができる。
In this way, by removing the insulating film serving as a diffusion source of impurities, a fin type capacitor can be obtained in which the surface (top surface / side surface) and back surface (bottom surface) of the polysilicon film having irregularities can also be used as a capacitor. You can

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の第1
実施例を示す半導体装置の要部製造工程断面図、図2は
本発明の第1実施例を示す半導体装置の断面図である。 (1)まず、図1(a)に示すように、シリコン基板1
上に層間絶縁膜2を形成し、セルコンタクト3を開口
後、ポリシリコン膜4を100〜200nm、LPCV
D法により形成する。次に、リン(P)、あるいは砒素
(As)を20〜50keVのエネルギー、1〜10×
1015個/cm2 のドーズ量でイオン注入、あるいはリ
ン拡散(POCl3 ,PH3 )により2〜10×1020
個/cm3の濃度で、不純物をポリシリコン膜4に導入
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the first embodiment of the present invention.
2 is a sectional view of a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention. (1) First, as shown in FIG.
An interlayer insulating film 2 is formed on the upper surface, a cell contact 3 is opened, and then a polysilicon film 4 having a thickness of 100 to 200 nm, LPCV
Formed by Method D. Next, phosphorus (P) or arsenic (As) is added with energy of 20 to 50 keV, 1 to 10 ×.
2 to 10 × 10 20 by ion implantation or phosphorus diffusion (POCl 3 , PH 3 ) at a dose of 10 15 pieces / cm 2.
Impurities are introduced into the polysilicon film 4 at a concentration of pcs / cm 3 .

【0015】(2)次に、図1(b)に示すように、L
PCVD法により、SiH4 を用いて、アモルファス状
態から結晶状態になる遷移温度、例えば570℃でポリ
シリコン膜を形成すると、表面に凹凸を有するポリシリ
コン(以下、粗面ポリシリコン)膜5が形成される。次
に、800〜950℃の温度、10〜60分の時間、不
活性ガス中でアニールすることにより、ポリシリコン膜
4から粗面ポリシリコン膜5に不純物を拡散させる。
(2) Next, as shown in FIG.
When a polysilicon film is formed by a PCVD method using SiH 4 at a transition temperature from an amorphous state to a crystalline state, for example, 570 ° C., a polysilicon (hereinafter, rough surface polysilicon) film 5 having irregularities on the surface is formed. To be done. Next, the impurities are diffused from the polysilicon film 4 to the rough surface polysilicon film 5 by annealing in an inert gas at a temperature of 800 to 950 ° C. for a time of 10 to 60 minutes.

【0016】(3)次に、図1(c)に示すように、キ
ャパシタ絶縁膜6を窒化膜で形成後、上部電極となるポ
リシリコン膜8を形成し、不純物を拡散後、パターニン
グを行うことによりキャパシタが完成する。このような
工程を施して、図2に示すような、キャパシタを有する
半導体装置を得ることができる。すなわち、シリコン基
板1上に層間絶縁膜2を形成し、セルコンタクト3を開
口し、ポリシリコン膜4および粗面ポリシリコン5から
なる下部電極と、その上面及び側面に形成されるキャパ
シタ絶縁膜6と、そのキャパシタ絶縁膜6を覆うポリシ
リコンからなる上部電極8を有する。
(3) Next, as shown in FIG. 1C, a capacitor insulating film 6 is formed of a nitride film, a polysilicon film 8 to be an upper electrode is formed, impurities are diffused, and then patterning is performed. As a result, the capacitor is completed. By carrying out such steps, a semiconductor device having a capacitor as shown in FIG. 2 can be obtained. That is, the interlayer insulating film 2 is formed on the silicon substrate 1, the cell contact 3 is opened, the lower electrode made of the polysilicon film 4 and the rough surface polysilicon 5 and the capacitor insulating film 6 formed on the upper surface and the side surface thereof. And an upper electrode 8 made of polysilicon that covers the capacitor insulating film 6.

【0017】図3は、従来のイオン注入により、粗面ポ
リシリコン膜へ不純物を導入した場合と、本発明の方法
により粗面ポリシリコン膜へ不純物を導入した場合の、
平面のポリシリコン膜を用いた場合に対する、粗面ポリ
シリコン膜を用いた場合の電極の表面積の増加率を示し
ている。この図から明らかなように、本発明によれば、
従来の約2.4倍から、3倍の面積増加が得られる。
FIG. 3 shows a case where impurities are introduced into the rough-surface polysilicon film by conventional ion implantation and a case where impurities are introduced into the rough-surface polysilicon film by the method of the present invention.
The increase rate of the surface area of the electrode when the rough surface polysilicon film is used is shown as compared with the case where the flat polysilicon film is used. As is apparent from this figure, according to the present invention,
An area increase of 3 times from the conventional 2.4 times can be obtained.

【0018】このように、第1実施例によれば、高濃度
に不純物を導入した下層のポリシリコン膜4から凹凸を
有する上層の粗面ポリシリコン膜5へ、熱拡散により不
純物を拡散するようにしたので、凹凸によるキャパシタ
電極の表面積の増加を図ることができる。次に、本発明
の第2実施例について説明する。
As described above, according to the first embodiment, the impurities are diffused by thermal diffusion from the lower polysilicon film 4 into which the impurities are introduced at a high concentration to the upper rough polysilicon film 5 having irregularities. Therefore, it is possible to increase the surface area of the capacitor electrode due to the unevenness. Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0019】図4は本発明の第2実施例を示す半導体装
置の製造工程断面図である。 (1)まず、第1実施例〔上記した図1(a)参照〕と
同様に、図4(a)に示すように、シリコン基板11上
に層間絶縁膜12を形成し、セルコンタクト13を開口
後、ポリシリコン膜14を100〜200nm、LPC
VD法により形成する。次いで、リン(P)、あるいは
砒素(As)を20〜50keVのエネルギー、1〜1
0×1015個/cm2 のドーズ量でイオン注入、あるい
はリン拡散(POCl3 ,PH3 )により、2〜10×
1020個/cm3 の濃度で、不純物をポリシリコン膜1
4に導入する。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor device manufacturing process showing the second embodiment of the present invention. (1) First, as in the first embodiment [see FIG. 1A above], as shown in FIG. 4A, the interlayer insulating film 12 is formed on the silicon substrate 11, and the cell contact 13 is formed. After the opening, the polysilicon film 14 is set to 100 to 200 nm, LPC.
It is formed by the VD method. Next, phosphorus (P) or arsenic (As) is added with energy of 20 to 50 keV, and 1 to 1
2 to 10 × by ion implantation or phosphorus diffusion (POCl 3 , PH 3 ) at a dose of 0 × 10 15 pieces / cm 2.
Impurities of polysilicon film 1 at a concentration of 10 20 pieces / cm 3
Introduce to 4.

【0020】(2)次に、第1実施例〔上記した図1
(b)参照〕と同様に、図4(b)に示すように、粗面
ポリシリコン膜15を形成後、CVD(化学的気相成
長)法により、シリコン酸化膜16を10〜30nm形
成する。次に、800〜950℃の温度、10〜60分
の時間、不活性ガス中でアニールすることにより、ポリ
シリコン膜14から粗面ポリシリコン膜15に不純物を
拡散させる。
(2) Next, the first embodiment [see FIG.
As shown in FIG. 4B, after the rough surface polysilicon film 15 is formed, the silicon oxide film 16 is formed to 10 to 30 nm by the CVD (Chemical Vapor Deposition) method. . Next, the impurities are diffused from the polysilicon film 14 to the rough surface polysilicon film 15 by annealing in an inert gas at a temperature of 800 to 950 ° C. for a time of 10 to 60 minutes.

【0021】その後、HF(フッ化水素)溶液により、
シリコン酸化膜16を除去する。このシリコン酸化膜1
6は、粗面ポリシリコン膜15の表面を熱酸化により形
成すると、粗面ポリシリコン膜15の凹凸の形状が変形
するので、CVD法により形成するのが望ましい。 (3)次いで、図4(c)に示すように、キャパシタ絶
縁膜17を窒化膜で形成後、上部電極となるポリシリコ
ン膜18を形成し、不純物を拡散後、パターニングを行
うことによりキャパシタが完成する。
Then, with an HF (hydrogen fluoride) solution,
The silicon oxide film 16 is removed. This silicon oxide film 1
No. 6 is preferably formed by a CVD method because the shape of the irregularities of the rough surface polysilicon film 15 is deformed when the surface of the rough surface polysilicon film 15 is formed by thermal oxidation. (3) Next, as shown in FIG. 4C, a capacitor insulating film 17 is formed of a nitride film, a polysilicon film 18 serving as an upper electrode is formed, impurities are diffused, and patterning is performed to form a capacitor. Complete.

【0022】このように、第2実施例によれば、上記不
純物の熱拡散時に、上層の凹凸を有する粗面ポリシリコ
ン膜15上に、不純物の外方拡散を防ぐためのシリコン
酸化膜16を設けるようにしたので、不純物の抜け、特
に凹部からの外方拡散を防ぐことができ、上層に凹凸を
有するポリシリコン膜15への不純物の拡散を効率良く
行うことができる。
As described above, according to the second embodiment, the silicon oxide film 16 for preventing the outward diffusion of the impurities is formed on the rough-surfaced polysilicon film 15 having the upper surface unevenness during the thermal diffusion of the impurities. Since it is provided, it is possible to prevent the escape of impurities, especially the outward diffusion from the concave portions, and to efficiently diffuse the impurities into the polysilicon film 15 having the unevenness in the upper layer.

【0023】次に、本発明の第3実施例について説明す
る。図5は本発明の第3実施例を示す半導体装置の製造
工程断面図である。 (1)まず、図5(a)に示すように、シリコン基板2
1上に層間絶縁膜22を形成し、セルコンタクト23を
開口後、表面に凹凸を有するポリシリコン膜24を形成
する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor device manufacturing process showing the third embodiment of the present invention. (1) First, as shown in FIG. 5A, the silicon substrate 2
An inter-layer insulating film 22 is formed on the first layer 1, a cell contact 23 is opened, and then a polysilicon film 24 having irregularities on the surface is formed.

【0024】(2)次に、図5(b)に示すように、C
VD法によりPSG(Phospho Silicat
e Glass)膜25を、100〜300nm、リン
濃度10〜30重量パーセント(wt%)形成する。次
に、800〜950℃の温度、10〜60分の時間、不
活性ガス中でアニールすることにより、PSG膜25か
ら表面に凹凸を有するポリシリコン膜24に不純物リン
を拡散させる。なお、PSG膜25の代わりにAsSG
(Arsenic Silicate Glass)膜
で行うと、砒素(As)を拡散することができる。
(2) Next, as shown in FIG.
PSG (Phospho Silicat) by VD method
The e-Glass) film 25 is formed to have a phosphorus concentration of 10 to 30 weight percent (wt%) of 100 to 300 nm. Then, by annealing in an inert gas at a temperature of 800 to 950 ° C. for a time of 10 to 60 minutes, impurity phosphorus is diffused from the PSG film 25 to the polysilicon film 24 having irregularities on the surface. In addition, instead of the PSG film 25, AsSG
When the (Arsenic Silicate Glass) film is used, arsenic (As) can be diffused.

【0025】(3)次に、HF溶液により、PSG膜2
5を除去した後、図5(c)に示すように、キャパシタ
絶縁膜26を窒化膜で形成後、上部電極となるポリシリ
コン膜27を形成し、不純物を拡散後、パターニングを
行うことによりキャパシタが完成する。上記したよう
に、第3実施例によれば、凹凸を有するポリシリコン膜
24の上層に形成したPSG膜25から凹凸を有するポ
リシリコン膜24へ不純物を拡散し、その後、PSG膜
25を除去するようにしたので、キャパシタの高さを低
くすることができ、キャパシタの無い部分との段差の低
減を図ることができ、その後のホトリソグラフィやエッ
チングを容易に行うことができる。
(3) Next, with the HF solution, the PSG film 2
5C, a capacitor insulating film 26 is formed of a nitride film, a polysilicon film 27 serving as an upper electrode is formed, impurities are diffused, and patterning is performed as shown in FIG. 5C. Is completed. As described above, according to the third embodiment, impurities are diffused from the PSG film 25 formed in the upper layer of the uneven polysilicon film 24 into the uneven polysilicon film 24, and then the PSG film 25 is removed. As a result, the height of the capacitor can be reduced, the step difference with the part without the capacitor can be reduced, and the subsequent photolithography and etching can be easily performed.

【0026】次に、本発明の第4実施例について説明す
る。図6は本発明の第4実施例を示す半導体装置の製造
工程断面図である。 (1)まず、図6(a)に示すように、シリコン基板3
1上に層間絶縁膜32を形成し、その上に、シリコン窒
化膜34を10〜20nm形成後、第1のPSG膜35
を200〜400nm形成し、セルコンタクト33を開
口する。次に、表面に凹凸を有するポリシリコン膜3
6、その上に第2のPSG膜37を100〜300nm
形成する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device manufacturing process showing the fourth embodiment of the present invention. (1) First, as shown in FIG. 6A, the silicon substrate 3
1, an interlayer insulating film 32 is formed on the first insulating film 32, and a silicon nitride film 34 is formed thereon to a thickness of 10 to 20 nm, and then a first PSG film 35 is formed.
To 200 nm to 400 nm, and the cell contact 33 is opened. Next, the polysilicon film 3 having irregularities on the surface
6 and a second PSG film 37 on it 100-300 nm
Form.

【0027】引き続いて、800〜950℃の温度、1
0〜60分の時間、不活性ガス中でアニールすることに
より、PSG膜35,37から、表面に凹凸を有するポ
リシリコン膜36に不純物リンを拡散させる。この時、
シリコン窒化膜34は、第1のPSG膜35からシリコ
ン基板31へのリンの拡散のバリアとなる。 (2)次いで、図6(b)に示すように、HF溶液によ
り第2のPSG膜37を除去する。
Subsequently, a temperature of 800 to 950 ° C., 1
By annealing in an inert gas for a time of 0 to 60 minutes, the impurity phosphorus is diffused from the PSG films 35 and 37 into the polysilicon film 36 having irregularities on the surface. This time,
The silicon nitride film 34 serves as a barrier for phosphorus diffusion from the first PSG film 35 to the silicon substrate 31. (2) Next, as shown in FIG. 6B, the second PSG film 37 is removed with an HF solution.

【0028】(3)次に、図6(c)に示すように、キ
ャパシタ絶縁膜38を窒化膜で形成後、上部電極となる
ポリシリコン膜39を形成し、不純物を拡散後、パター
ニングを行うことによりキャパシタが完成する。上記し
たように、第4実施例によれば、凹凸を有するポリシリ
コン膜36の上下から拡散が行えるので、拡散時の温度
の低減、時間の短縮が可能となり、他の素子への熱処理
の影響を低減することができ、拡散源から離れているコ
ンタクト中への拡散も容易に行える。
(3) Next, as shown in FIG. 6C, a capacitor insulating film 38 is formed of a nitride film, a polysilicon film 39 to be an upper electrode is formed, impurities are diffused, and then patterning is performed. As a result, the capacitor is completed. As described above, according to the fourth embodiment, since diffusion can be performed from the upper and lower sides of the polysilicon film 36 having irregularities, it is possible to reduce the temperature and the time during diffusion, and the influence of heat treatment on other elements. Can be reduced and diffusion into a contact away from the diffusion source can be easily performed.

【0029】図7は本発明の第5実施例を示す半導体装
置の断面図、図8はその半導体装置の要部製造工程断面
図である。上記第4実施例においては、表面に凹凸を有
するポリシリコン膜36の表面のみをキャパシタとして
利用した例を説明したが、以下のように、図7に示すよ
うに、フィン型キャパシタを得ることができる。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device showing a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a sectional view of the essential steps of manufacturing the semiconductor device. In the fourth embodiment, the example in which only the surface of the polysilicon film 36 having irregularities on the surface is used as a capacitor has been described. However, a fin type capacitor can be obtained as shown in FIG. 7 as follows. it can.

【0030】以下、その半導体装置の製造方法を図8を
参照しながら説明する。 (1)まず、図8(a)に示すように、シリコン基板3
1上に層間絶縁膜32を形成し、その上に、シリコン窒
化膜34を10〜20nm形成後、第1のPSG膜35
を200〜400nm形成し、セルコンタクト33を開
口する。次に、表面に凹凸を有するポリシリコン膜3
6、その上に第2のPSG膜37を100〜300nm
形成する。
A method of manufacturing the semiconductor device will be described below with reference to FIG. (1) First, as shown in FIG. 8A, the silicon substrate 3
1, an interlayer insulating film 32 is formed on the first insulating film 32, and a silicon nitride film 34 is formed thereon to a thickness of 10 to 20 nm, and then a first PSG film 35 is formed.
To 200 nm to 400 nm, and the cell contact 33 is opened. Next, the polysilicon film 3 having irregularities on the surface
6 and a second PSG film 37 on it 100-300 nm
Form.

【0031】引き続いて、800〜950℃の温度、1
0〜60分の時間、不活性ガス中でアニールすることに
より、PSG膜35,37から、表面に凹凸を有するポ
リシリコン膜36に不純物リンを拡散させる。この時、
シリコン窒化膜34は、第1のPSG膜35からシリコ
ン基板31へのリンの拡散のバリアとなる。 (2)次いで、図8(b)に示すように、HF溶液によ
り第2のPSG膜37を除去する。
Subsequently, a temperature of 800 to 950 ° C., 1
By annealing in an inert gas for a time of 0 to 60 minutes, the impurity phosphorus is diffused from the PSG films 35 and 37 into the polysilicon film 36 having irregularities on the surface. This time,
The silicon nitride film 34 serves as a barrier for phosphorus diffusion from the first PSG film 35 to the silicon substrate 31. (2) Next, as shown in FIG. 8B, the second PSG film 37 is removed with an HF solution.

【0032】(3)次に、図8(c)に示すように、表
面に凹凸を有するポリシリコン膜36をパターニング
し、引き続いて、シリコン窒化膜34をストッパーとし
てPSG膜35をHF溶液で除去する。 (4)次に、図8(d)に示すように、キャパシタ絶縁
膜38、上部電極となるポリシリコン膜39を形成し、
不純物を拡散後、パターニングを行うと、表面に凹凸を
有するポリシリコン膜36の表面A(上面及び側面)と
その裏面B(下面)にもキャパシタ絶縁膜38を形成す
ることができ、上面、側面及び下面をキャパシタとして
利用できるフィン型キャパシタ(図7参照)が完成す
る。
(3) Next, as shown in FIG. 8C, the polysilicon film 36 having irregularities on the surface is patterned, and then the PSG film 35 is removed with an HF solution using the silicon nitride film 34 as a stopper. To do. (4) Next, as shown in FIG. 8D, a capacitor insulating film 38 and a polysilicon film 39 to be an upper electrode are formed,
By patterning after diffusing the impurities, the capacitor insulating film 38 can be formed on the surface A (upper surface and side surfaces) and the back surface B (lower surface) of the polysilicon film 36 having unevenness on the surface. A fin-type capacitor (see FIG. 7) whose bottom surface can be used as a capacitor is completed.

【0033】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 (1)請求項1記載の発明によれば、製造プロセスにお
ける電極表面の凹凸の形状の変化を抑えて、キャパシタ
の表面積の増大を図ることができる。特に、高濃度に不
純物を導入した下層のポリシリコン膜から凹凸を有する
上層のポリシリコン膜へ、熱拡散により不純物を拡散す
るようにしたので、凹凸によるキャパシタ電極の表面積
の増加を図ることができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) According to the invention described in claim 1, it is possible to suppress the change in the shape of the unevenness of the electrode surface in the manufacturing process and increase the surface area of the capacitor. In particular, since the impurities are diffused by thermal diffusion from the lower polysilicon film into which impurities are introduced at a high concentration to the upper polysilicon film having irregularities, the surface area of the capacitor electrode due to the irregularities can be increased. .

【0035】(2)請求項2記載の発明によれば、不純
物の熱拡散時に、上層の凹凸を有するポリシリコン膜上
に、不純物の外方拡散を防ぐためのシリコン酸化膜を設
けるようにしたので、不純物の抜け、特に凹部からの外
方拡散を防ぐことができ、上層に凹凸を有するポリシリ
コン膜への不純物の拡散を効率良く行うことができる。
(2) According to the second aspect of the invention, a silicon oxide film for preventing outward diffusion of impurities is provided on the polysilicon film having the upper and lower irregularities when the impurities are thermally diffused. Therefore, it is possible to prevent the escape of impurities, especially the outward diffusion from the concave portions, and it is possible to efficiently diffuse the impurities into the polysilicon film having the unevenness in the upper layer.

【0036】(3)請求項3記載の発明によれば、凹凸
を有するポリシリコン膜の上層に形成したPSG膜から
凹凸を有するポリシリコン膜へ不純物を拡散し、その
後、除去するようにしたので、下層のポリシリコン膜が
ないため、キャパシタの高さを低くすることができ、キ
ャパシタの無い部分との段差の低減を図ることができ、
その後のホトリソグラフィやエッチングを容易に行うこ
とができる。
(3) According to the third aspect of the invention, the impurities are diffused from the PSG film formed on the upper layer of the uneven polysilicon film to the uneven polysilicon film and then removed. Since there is no lower polysilicon film, it is possible to reduce the height of the capacitor, and it is possible to reduce the step difference from the portion without the capacitor.
Subsequent photolithography and etching can be easily performed.

【0037】(4)請求項4記載の発明によれば、凹凸
を有するポリシリコン膜の上下から拡散を行うことがで
きるので、拡散時の温度の低減、時間の短縮が可能とな
り、他の素子への熱処理の影響を低減することができ、
拡散源から離れているコンタクト中への拡散も容易に行
うことができる。 (5)請求項5記載の発明によれば、不純物の拡散源と
なる絶縁膜を除去することにより、凹凸を有するポリシ
リコン膜の表面(上面・側面)と裏(下面)もキャパシ
タとして利用できるフィン型キャパシタを得ることがで
きる。
(4) According to the invention described in claim 4, since diffusion can be performed from the upper and lower sides of the polysilicon film having irregularities, it is possible to reduce the temperature and the time during the diffusion, and other elements The effect of heat treatment on
Diffusion into the contact away from the diffusion source can also be done easily. (5) According to the invention of claim 5, by removing the insulating film serving as a diffusion source of impurities, the surface (top surface / side surface) and the back surface (bottom surface) of the polysilicon film having irregularities can also be used as a capacitor. A fin type capacitor can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す半導体装置の製造工
程断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例を示す半導体装置の断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention.

【図3】従来技術と本発明の電極の表面積の増加率を示
す図である。
FIG. 3 is a graph showing the rate of increase in the surface area of electrodes of the related art and the present invention.

【図4】本発明の第2実施例を示す半導体装置の製造工
程断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例を示す半導体装置の製造工
程断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施例を示す半導体装置の製造工
程断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device manufacturing process showing the fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5実施例を示す半導体装置の断面図
である。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device showing a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5実施例を示す半導体装置の製造工
程断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device in the manufacturing process showing the fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11,21,31 シリコン基板 2,12,22,32 層間絶縁膜 3,13,23,33 セルコンタクト 4,8,14,18,27,39 ポリシリコン膜 5,15,24,36 粗面ポリシリコン膜 6,17,26,38 キャパシタ絶縁膜 16 シリコン酸化膜 25,35,37 PSG膜 34 シリコン窒化膜 1, 11, 21, 31 Silicon substrate 2, 12, 22, 32 Interlayer insulating film 3, 13, 23, 33 Cell contact 4, 8, 14, 18, 27, 39 Polysilicon film 5, 15, 24, 36 Coarse Surface Polysilicon film 6,17,26,38 Capacitor insulating film 16 Silicon oxide film 25,35,37 PSG film 34 Silicon nitride film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置の製造方法において、(a)
層間絶縁膜を形成する工程と、(b)セルコンタクトを
形成する工程と、(c)第1のポリシリコン膜を形成す
る工程と、(d)該第1のポリシリコン膜に不純物を拡
散する工程と、(e)表面に凹凸を有するポリシリコン
膜を形成する工程と、(f)前記第1のポリシリコン膜
より前記表面に凹凸を有するポリシリコン膜へ不純物を
拡散する工程を順に施すことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device comprising:
Forming an interlayer insulating film, (b) forming a cell contact, (c) forming a first polysilicon film, and (d) diffusing impurities into the first polysilicon film. A step, (e) a step of forming a polysilicon film having irregularities on the surface, and (f) a step of diffusing impurities from the first polysilicon film to the polysilicon film having irregularities on the surface are sequentially performed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 半導体装置の製造方法において、(a)
層間絶縁膜を形成する工程と、(b)セルコンタクトを
形成する工程と、(c)第1のポリシリコン膜を形成す
る工程と、(d)該第1のポリシリコン膜に不純物を拡
散する工程と、(e)表面に凹凸を有するポリシリコン
膜を形成する工程と、(f)シリコン酸化膜を形成する
工程と、(g)前記第1のポリシリコン膜より前記表面
に凹凸を有するポリシリコン膜へ不純物を拡散する工程
と、(h)前記シリコン酸化膜を除去する工程を順に施
すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Forming an interlayer insulating film, (b) forming a cell contact, (c) forming a first polysilicon film, and (d) diffusing impurities into the first polysilicon film. A step, (e) a step of forming a polysilicon film having irregularities on the surface, (f) a step of forming a silicon oxide film, and (g) a polysilicon step having irregularities on the surface of the first polysilicon film. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises sequentially performing a step of diffusing impurities into a silicon film and (h) a step of removing the silicon oxide film.
【請求項3】 半導体装置の製造方法において、(a)
層間絶縁膜を形成する工程と、(b)セルコンタクトを
形成する工程と、(c)表面に凹凸を有するポリシリコ
ン膜を形成する工程と、(d)PSG膜を形成する工程
と、(e)前記PSG膜から前記表面に凹凸を有するポ
リシリコン膜へ不純物を拡散する工程と、(f)前記P
SG膜を除去する工程を順に施すことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
A step of forming an interlayer insulating film, (b) a step of forming a cell contact, (c) a step of forming a polysilicon film having irregularities on the surface, (d) a step of forming a PSG film, and (e) ) Diffusion of impurities from the PSG film into the polysilicon film having irregularities on the surface, and (f) the P
A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises sequentially performing the steps of removing the SG film.
【請求項4】 半導体装置の製造方法において、(a)
層間絶縁膜を形成する工程と、(b)シリコン窒化膜を
形成する工程と、(c)第1のPSG膜を形成する工程
と、(d)セルコンタクトを形成する工程と、(e)表
面に凹凸を有するポリシリコン膜を形成する工程と、
(f)第2のPSG膜を形成する工程と、(g)前記第
1及び第2のPSG膜より、前記表面に凹凸を有するポ
リシリコン膜へ不純物を拡散する工程と、(h)前記第
2のPSG膜を除去する工程を順に施すことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Forming an interlayer insulating film, (b) forming a silicon nitride film, (c) forming a first PSG film, (d) forming a cell contact, and (e) surface A step of forming a polysilicon film having unevenness on the
(F) a step of forming a second PSG film; (g) a step of diffusing impurities from the first and second PSG films into a polysilicon film having irregularities on the surface; 2. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises sequentially performing the step of removing the PSG film of No. 2.
【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、更に表面に凹凸を有するポリシリコン膜をパタ
ーニングする工程と、前記第1のPSG膜を除去する工
程を順に施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a step of patterning a polysilicon film having irregularities on the surface and a step of removing the first PSG film are performed in this order. Manufacturing method of semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11284149A (en) * 1998-03-02 1999-10-15 Samsung Electronics Co Ltd Manufacture equipment of semiconductor element and manufacture for capacitor of semiconductor element utilizing the same
US6232178B1 (en) 1998-11-11 2001-05-15 Nec Corporation Method for manufacturing capacitive element
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