JPH09298278A - 容量素子及びその製造方法 - Google Patents

容量素子及びその製造方法

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JPH09298278A
JPH09298278A JP8113342A JP11334296A JPH09298278A JP H09298278 A JPH09298278 A JP H09298278A JP 8113342 A JP8113342 A JP 8113342A JP 11334296 A JP11334296 A JP 11334296A JP H09298278 A JPH09298278 A JP H09298278A
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Hirohito Watanabe
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Toshiyuki Hirota
俊幸 廣田
Masanobu Yoshiie
昌伸 善家
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    • HELECTRICITY
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    • H01L28/40Capacitors
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 下部電極における表面及び側面領域に、凹凸
を均一に形成し、大きな表面積の下部電極を備えた容量
素子及びその製造方法を提供することである。 【解決手段】 下部電極を複数のアモルファスシリコン
膜141,142,143によって積層することによっ
て形成する。複数のアモルファスシリコン膜の間に、結
晶化防止膜151,152を配置することによって、或
いは、複数のアモルファスシリコン膜の不純物濃度を下
方から順次高くすることによって、層間絶縁膜からの結
晶成長を防止し、下部電極上の半球状粒子による凹凸の
均一化が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に組み
込まれる容量素子及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、この種の半導体装置等において
は、ダイナミックRAM(以下、DRAMと略称する)
に見られるように、更に高い集積度が要求されている。
この要求に応えるために、DRAM中の各メモリセルに
必要な面積も極めて縮小されている。例えば、1MDR
AM或いは4MDRAMでは、最小設計幅が0.8μm
となるような設計ルールが採用されており、更に、16
MDRAMでは、最小設計幅が0.6μmとなるような
設計ルールが採用されている。
【0003】このように、記憶容量は増大しつつある反
面、生産効率を上げ、コストを下げるためには半導体チ
ップのサイズを大きくすることはできない。このため、
情報を記憶するメモリセルの面積をいかに小さく作るか
が、この種の半導体装置に課せられた重要なテーマであ
る。
【0004】このように、メモリセルの面積が縮小する
と、メモリセルに蓄積される電荷の量も極めて小さくな
ってしまうため、メモリセルの高集積化と共に、メモリ
セルとして必要な電荷量を確保することが困難な状況に
なってきている。
【0005】このような状況の下に、トレンチ型或いは
積層型のキャパシタを備えたメモリセルが提案され、実
用化されている。
【0006】このうち、積層型のキャパシタを有するメ
モリセル構造は、トレンチ型のキャパシタを備えたもの
に比較して、ソフトエラー耐性において高く、また、シ
リコン基板に損傷を与えないと言う利点を有しているた
め、次世代におけるメモリセル構造として期待されてい
る。
【0007】上記した積層型キャパシタとして、HSG
(hemi−spherical−grain)技術、
即ち、半球状粒子技術を用いた積層型キャパシタが提案
されている(例えば、特開平5−110023号公
報)。提案された積層型キャパシタは、下部電極、容量
絶縁膜、及び上部電極によって構成されており、下部電
極は、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介し
て、半導体基板内に形成されたMOSFETと電気的に
接続されている。
【0008】ここで、HSG技術は、キャパシタの下部
電極として動作する蓄積電極の表面に半球状の粒子を多
数形成することにより、実質的に、蓄積電極の表面積を
拡大し、これによって、大きな容量を実現しようとする
ものである。
【0009】上記した半球状粒子を備えた下部電極を形
成するために、従来種々の形成方法が提案されている。
例えば、特開平5−110023号公報では、まず、隙
間のないポリシリコン膜或いはアモルファスシリコン膜
をLPCVD法により、下部電極の下層膜を形成し、次
に、この下層膜上に自然酸化膜を形成すると共に、この
自然酸化膜上にLPCVD法によりアモルファスシリコ
ン膜を下部電極の上層膜として形成した後、上層膜とし
てのアモルファスシリコン膜を熱処理し、上層膜表面に
凹凸を有する粗面ポリシリコン膜を形成する方法が提案
されている。
【0010】この方法では、上層膜としてのアモルファ
スシリコン膜を熱処理した場合、アモルファスシリコン
膜にマイグレーションが生じ、結晶粒を形成され、この
結果、凹凸を有する粗面ポリシリコン膜が製作できる。
また、この方法では、下層膜の結晶性の影響が、上層膜
としての粗面ポリシリコン膜に及ぶのを自然酸化膜によ
って防止できるため、上層膜を充分に粗面化できると言
う利点がある。
【0011】一方、特開平7−14797号公報には、
ドーピングされるドーパントを面の粗いポリシリコン層
の下方から、熱処理によって上方へ移動させる高温ドー
パント移動法を用いた場合に生じるドーパント不良領域
の発生を防止するために、多結晶シリコン層上に、二酸
化シリコン層を形成しておき、当該二酸化シリコン層上
に、シリコン層をドーピングガス等に晒すことによっ
て、表面に凹凸のあるポリシリコン層を形成する方法が
開示されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ここで、キャパシタの
容量を大きくするためには、単に、下部電極の表面上の
凹凸だけでなく、パターニングした場合に現れる側面に
おける凹凸をも大きくする必要がある。しかしながら、
上記した特開平5−110023号公報及び特開平7−
14797号公報のいずれにおいても、下部電極の表面
の凹凸を大きくすることについてのみ考慮されており、
下部電極の側面部分に凹凸を形成することについては、
全く考慮されていない。したがって、上記公報の方法を
実際にMOSFET等上に容量素子を実装するために適
用した場合、充分な容量が得られない。更に、これら両
公報では、半導体基板内に形成されたMOSFET等と
の接続の際、層間絶縁膜と下部電極との界面において生
じる現象については、全く触れられていない。
【0013】また、特開平5−304,273号公報に
は、核付法と呼ばれるHSG技術を用いて、下部電極側
面にも、凹凸を設け得ることが示唆されている。この核
付法では、アモルファスシリコン膜の表面及び側面にお
けるシリコン原子をマイグレートすることにより、凹凸
を形成している。
【0014】しかし、この核付法によって下部電極を形
成した場合、下部電極を形成する膜と、層間絶縁膜との
界面から膜の結晶化が始まり、表面及び側面を形成する
シリコン原子が充分にマイグレートする前に、結晶化が
表面及び側面に到達してしまい、固まるという現象が見
られた。この結晶化が表面及び側面に送達してしまう
と、それ以後、シリコン原子はマイグレートすることが
できなくなり、表面及び側面に凹凸が形成されなくなっ
てしまう。このため、下部電極全体に亘って完全に凹凸
を形成することができず、約10〜20%の不良領域の
発生は避けることができなかった。
【0015】本発明の目的は、下部電極の表面及び側面
上に、一様な凹凸を有し、この結果、大きい容量値を示
す容量素子を提供することである。
【0016】本発明の他の目的は、層間絶縁膜と接触す
る形で形成され、且つ、層間絶縁膜との界面からの結晶
化の影響を受けない容量素子を提供することである。
【0017】本発明の更に他の目的は、下部電極の表面
及び側面に一様な凹凸を形成でき、容量値の大きな容量
素子を製造する製造方法を提供することである。
【0018】本発明の他の目的は、層間絶縁膜と下部電
極との間の界面から発生する結晶化の現象を抑制できる
容量素子の製造方法を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の一形態によれ
ば、表面領域に連続した側面領域とを備えた下部電極を
有する容量素子において、前記下部電極は、第1のシリ
コン膜と、第1のシリコン膜上に形成された結晶化防止
層、及び、前記結晶化防止層上に形成された第2のシリ
コン膜とを備え、前記下部電極は、前記表面領域の表層
だけでなく前記側面領域の表層にも半球状粒子による凹
凸を有している容量素子が得られる。
【0020】本発明の他の形態によれば、表面領域を備
えた下部電極を有し、他の半導体素子と接続して使用さ
れる容量素子において、前記下部電極は、前記半導体素
子に隣接した下方領域から前記表面領域まで、前記下部
領域におい低く、前記表面領域において高くなるような
不純物濃度勾配を有し、前記表面領域の表層には、半球
状粒子による凹凸が形成されている容量素子が得られ
る。
【0021】本発明の更に他の形態によれば、層間絶縁
膜と界面を形成する下部電極を備えた容量素子を製造す
る方法において、不純物を含有する第1のアモルファス
シリコン層を形成する工程と、該第1のアモルファスシ
リコン層上に、当該アモルファスシリコン層より薄い結
晶化防止膜を形成する工程と、前記結晶化防止膜上に、
不純物を含有した第2のアモルファスシリコン層を形成
する工程と、第1及び第2のアモルファスシリコン層
と、結晶化防止膜とをパターニングして、所定形状の部
材を形成する工程と、前記部材を熱処理して、前記部材
の表層部分に、半球状粒子による凹凸を形成する工程と
を有し、前記結晶化防止膜は、前記層間絶縁膜と下部電
極との間の界面からの結晶化をよって防止する容量素子
の製造方法が得られる。
【0022】本発明のもう一つの形態によれば、層間絶
縁膜と界面を形成する下部電極を有する容量素子を製造
する方法において、第1のアモルファスシリコン層を形
成する工程と、該第1のアモルファスシリコン層上に、
前記第1のアモルファスシリコン層に比較して、不純物
濃度の高い第2のアモルファスシリコン層を形成する工
程とを備え、前記第1のアモルファスシリコン層は、前
記界面からの結晶化が生じないような不純物濃度を有し
ている容量素子の製造方法が得られる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。
【0024】図1乃至図7を参照して、本発明の第1の
実施の形態に係る容量素子の製造方法を工程順に説明す
る。
【0025】まず、図1に示すように、n型シリコン基
板10が用意され、シリコン基板10内には、不純物を
拡散した拡散領域30やMOSFET等の容量素子以外
の半導体素子(図示せず)が形成され、これらが電気的
に接続されているものとする。図示されたシリコン基板
10には、LOCOS技術を使用して、300nmの厚
さを有するシリコン酸化膜11が選択的に素子分離領域
として形成されている。このため、図1に示すように、
シリコン基板10が所定の位置、例えば、素子領域にお
いて部分的に露出している。
【0026】次に、図2に示すように、シリコン基板1
0及びシリコン酸化膜11上には、シリコン酸化膜又は
BPSGによって形成された厚さ600nmの層間絶縁
膜12が常圧CVDにより蒸着されている。層間絶縁膜
12の蒸着後、図3に示すように、層間絶縁膜12は所
定位置においてドライ或いはウェットエッチングにより
エッチングされ、コンタクトホールが開口される。図示
された例の場合、コンタクトホールはシリコン基板10
の露出した位置に形成されており、その開口径は400
nm、底面径は200nmである。
【0027】図4において、コンタクトホールの形成
後、シリコン基板10は、シリコン酸化膜11、及び、
コンタクトホールを有する層間絶縁膜12を形成された
状態で、CVDを行う反応炉内に導かれ、反応炉内で
は、容量素子の下部電極を形成するための処理が行われ
る。図示された例では、第1、第2、及び第3のアモル
ファスシリコン膜141、142、及び143が層間絶
縁膜12側から順に、蒸着形成されると共に、第1及び
第2のアモルファスシリコン膜141及び142との
間、及び第2及び第3のアモルファスシリコン膜142
及び143との間には、それぞれ第1及び第2のシリコ
ン酸化膜151及び152が形成されている。
【0028】ここで、第1乃至第3のアモルファスシリ
コン膜141、142、143はそれぞれリンドープさ
れたアモルファスシリコン膜である。
【0029】まず、第1のアモルファスシリコン膜14
1は、シリコン基板10の温度530℃、反応炉内の圧
力1.0Torr、SiH4の流量1000cc/mi
n、PH3 の流量0.5cc/minの成膜条件下で、
約1時間成膜することにより、形成された。この結果、
成膜された第1のアモルファスシリコン膜141には、
約2x1020atoms/cm3 のリンをドープしたリ
ンドープのアモルファスシリコン膜であり、その厚さは
150nmであった。
【0030】第1のアモルファスシリコン膜141の成
膜後、成膜ガスであるSiH4及びPH3 の供給を停止
し、排気した後、1%の酸素を含む窒素ガスを1000
cc/minの流量で、5分間、反応炉内に導入する。
この結果、第1のアモルファスシリコン膜141上に
は、1〜2nmの厚さを有する第1のシリコン酸化膜1
51が形成された。
【0031】続いて、第1のアモルファスシリコン膜1
41の成膜時と同じ条件の下に、第2のアモルファスシ
リコン膜142を成膜する。このようにして、成膜され
た第2のアモルファスシリコン膜142は、第1のアモ
ルファスシリコン膜141と同様に、リンドープのアモ
ルファスシリコン膜である。
【0032】次に、再度、反応炉を排気した後、第1の
シリコン酸化膜151の場合と同様に、1%の酸素を含
む窒素ガスを1000cc/minの流量で、5分間、
導入して、厚さ1〜2nmの第2のシリコン酸化膜15
2を成膜する。第2のシリコン酸化膜152の成膜後、
第3のアモルファスシリコン膜143を第1及び第2の
アモルファスシリコン膜141、142と同様な雰囲気
で約2時間成膜することによって厚さが約300nmに
なり、図4に示された多層構造を得ることができる。第
3のアモルファスシリコン膜143にも、リンがドープ
されていることは、第1及び第2のアモルファスシリコ
ン膜141、142と同様である。
【0033】以上の説明では、シリコン酸化膜151、
152を同一チャンバ内で成膜する例を示したが、第1
または第2のアモルファスシリコン膜141、142を
成膜後、一旦、シリコン基板10をチャンバから取り出
して、大気に晒すことで自然酸化膜をつけてもよい。
【0034】ここで、第1のアモルファスシリコン膜1
41は、層間絶縁膜12と界面を形成しており、熱処理
を受けると、層間絶縁膜12上の結晶核から結晶が成長
することが確認された。しかしながら、層間絶縁膜12
上の結晶核から成長した結晶は、第1のシリコン酸化膜
151に達すると、それ以後、結晶は成長しないことが
判った。したがって、図4に示された多層構造の内、第
1及び第2のシリコン酸化膜151、152は結晶化防
止膜として働く。尚、図示された例では、第1及び第2
のシリコン酸化膜151、152のように、2層の結晶
化防止膜を設けた場合を上げたが、結晶化防止膜は一層
でも良く、この場合には、アモルファスシリコン膜は2
層になることは言うまでもない。
【0035】図4に示すように、第3のアモルファスシ
リコン膜143が形成されると、図示され多層構造体
は、図5に示されるように、エッチングによりパターニ
ングされて、第1乃至第3のアモルファスシリコン膜1
41〜143及び第1、第2のシリコン酸化膜151及
び152の積層体がえられる。このようにパターニング
された積層体は、単に、表面領域だけでなく側面領域を
も露出した状態にある。パターニングされた状態では、
積層体の表面領域及び側面領域に、薄い自然酸化膜が形
成された状態になり、この自然酸化膜は、積層体上に半
球状粒子を形成する工程(以下、HSG工程と呼ぶ)の
際に、半球状粒子の形成に必要なシリコン原子のマイグ
レーションの妨げとなる。
【0036】このため、積層体の表面及び側面領域の自
然酸化膜は希弗酸等により、除去され、この自然酸化膜
の除去後、HSG工程が反応室内で行われる。この場
合、積層体に核を形成するために、まず、560℃の温
度、0.6mTorrの圧力に保たれた反応室内で、積
層体に対してSiH4が約20cc/min照射され
る。これによって、積層体の表面及び側面領域に核が形
成されると、1x10-6Torrまで排気された後、同
じ560℃の温度で、40分間、熱処理された。この結
果、図6に示すように、積層体の表面領域だけでなく側
面領域にも半球状粒子(HSG)が形成された。
【0037】また、半球状粒子の分布は、層間絶縁膜1
2との界面に生じる結晶核からの結晶成長を第1及び第
2のシリコン膜151、152によって抑制できるた
め、積層体の表面及び側面領域において極めて均一であ
った。したがって、HSGを形成した積層体は、容量素
子の下部電極として使用でき、且つ、この下部電極はH
SGによる凹凸を形成しない場合に比較して、約1.8
倍以上、好ましくは、2倍以上の表面積を有していた。
【0038】以後、図7に示すように、LPCVD、即
ち、減圧CVD技術により、650℃、0.7Torr
の条件の下に、SiH2 Cl2 を40cc/minの流
量で導入すると共に、NH3 を120cc/minで2
0分間導入することにより、厚さ7nmのシリコン窒化
膜を容量素子の容量絶縁膜24として下部電極上に成膜
した。続いて、容量素子の上部電極として、200nm
の厚さを有するリンドープのシリコン膜25を形成し、
容量素子を完成した。上部電極を形成するシリコン膜2
5としては、アモルファスシリコン膜でもよいし、或い
は、ポリシリコン膜でも良い。
【0039】図8及び図9を参照して、本発明の他の実
施の形態に係る容量素子の製造方法を説明する。この実
施の形態における容量素子の製造方法は、シリコン基板
10上に、シリコン酸化膜11及び層間絶縁膜12を形
成する工程、コンタクトホールを層間絶縁膜12に形成
する工程、及び、HSG工程以後の工程において、図1
乃至図3、並びに、図6及び図7と同様であり、図4及
び図5に示された容量素子の下部電極を形成する工程の
みが異なっているから、図8及び図9においては、容量
素子の下部電極を形成する工程についてのみ説明する。
【0040】図8では、層間絶縁膜12及びコンタクト
ホール上に、まず、不純物をドープしていないか、或い
は、不純物濃度の低い第1のアモルファスシリコン膜3
1が形成されており、当該第1のアモルファスシリコン
膜31上に、不純物濃度の高い第2のアモルファスシリ
コン膜32が形成されている。
【0041】図示された例の場合、第1のアモルファス
シリコン膜31は、成膜の開始時、シリコン基板10を
530℃にすると共に、反応室内を1.0 Torrに
保ち、1000cc/minの流量でSiH4を流し、
この状態を約20分保持した。この結果、約30〜50
nmの厚さを有する第1のアモルファスシリコン膜31
が形成された。この例では、不純物を含んでいないノン
ドープのアモルファスシリコン膜が第1のアモルファス
シリコン膜31として形成された。
【0042】一方、SiH4の導入と同時に、0.2c
c/minの流量でPH3 を流すと、7x1019 atom/
cm3 以下の極めて低いリンを不純物として含むアモルフ
ァスシリコン膜が第1のアモルファスシリコン膜31と
して形成された。このことは、第1のアモルファスシリ
コン膜31の形成の場合における不純物としてのリンの
流量は0〜0.2cc/minの範囲に調節されてい
る。
【0043】第1のアモルファスシリコン膜31の形成
に引き続いて、第1のアモルファスシリコン膜31より
不純物濃度の高い第2のアモルファスシリコン膜32を
形成した。この例では、SiH4の導入の際、PH3
0.5cc/minの流量で導入することにより、2x
1020 atom/cm3 のリン濃度を有するアモルファスシリ
コン膜を第2のアモルファスシリコン膜32として、5
50nmだけ堆積させた。
【0044】第1と第2のアモルファスシリコン31、
32は同一チャンバでPH3 の流量を変えることによ
り、不純物濃度を変えることができる。また、第1と第
2のアモルファスシリコン31、32は予めPH3 の流
量が定められた別々のチャンバに移し換えても形成でき
る。
【0045】更に、同一チャンバでPH3 の流量を0c
c/minから0.5cc/minへと連続的に変化さ
せ、不純物濃度を連続的に変えて、これらのアモルファ
スシリコンを形成してもよい。
【0046】また、第1の実施の形態と組み合わせて、
第1と第2のアモルファスシリコン31、32の間に結
晶化防止層を形成してもよい。
【0047】以後、図9に示すように、第1及び第2の
アモルファスシリコン膜31及び32をパターニングし
て、シリコン基板10に電気的に接続され、且つ、層間
絶縁膜2に接触した積層体を形成する。この積層体は表
面領域だけでなく側面領域も、外部雰囲気に露出した状
態にある。
【0048】この状態で、図6と同様に、HSG工程が
行われ、その結果、積層体の表面及び側面領域には、H
SGが形成され、容量素子の下部電極が構成された。
【0049】続いて、図7と同様にして、容量絶縁膜2
4及び上部電極25が形成され、容量素子を完成させ
た。
【0050】このようにして得られた容量素子は、下部
電極の表面及び側面領域に形成されたHSGによる凹凸
を有しており、且つ、層間絶縁膜12上における核を中
心とする結晶成長が生じないため、上記した凹凸は極め
て均一であることが確認された。
【0051】上記したように、層間絶縁膜12に接触す
る第1のアモルファスシリコン膜31における不純物、
即ち、リンの濃度が7x1019 atom/cm3 以下である
と、層間間絶縁膜12上の核からの結晶成長が生じない
ことが実験的に判った。また、低濃度の不純物を含むア
モルファスシリコン膜によって、第2のアモルファスシ
リコン膜32をも形成した場合、下部電極表面から空乏
層が伸びてしまい、上部電極に正バイアスを印加したと
きに、容量値が4割以上も低下してしまうという現象も
見出だされた。このため、低濃度の不純物を含むアモル
ファスシリコン膜のみによって容量素子の下部電極を形
成しても、HSG化することによる容量増加のメリット
がないことも確かめられた。
【0052】一方、7x1019 atom/cm3 を越える高濃
度(例えば、2x1020 atom/cm3)の不純物を含むア
モルファスシリコン膜のみによって、容量素子の下部電
極を形成した場合、HSG化の際の熱処理の際に、HS
Gによる凹凸の形成前に、層間絶縁膜12上からの結晶
成長がHSG化されるべき表面まで進行して、HSGの
分布が不均一になってしまうことも確認された。
【0053】したがって、図8及び図9に示した本発明
の第2の実施の形態は、層間絶縁膜12と接触する第1
のアモルファスシリコン膜31における不純物濃度を、
層間絶縁膜からの結晶が成長しない程度の低濃度にする
と共に、HSGを形成されるべき第2のアモルファスシ
リコン膜における不純物濃度を高くすることによって、
HSG化による容量増加を達成すると共に、空乏層の発
生をも防止できる構成を有している。
【0054】尚、図示された例では、不純物濃度の低い
第1のアモルファスシリコン膜31と、不純物濃度の高
い第2のアモルファスシリコン膜32とを積層した場合
について説明したが、不純物濃度の異なるアモルファス
シリコン膜をより多く積層しても良いし、また、不純物
濃度が層間絶縁膜に近い部分から連続的に高くなるよう
な濃度勾配を持たせても良い。いずれにしても、不純物
濃度の異なるアモルファスシリコン膜が複数形成される
ことは、図8及び図9と同様である。
【0055】図10を参照すると、本発明に係る容量素
子と、従来技術によって作成された容量素子との不良素
子数が示されている。ここでは、従来技術によって作成
された容量素子として、単一層のアモルファスシリコン
膜をHSG化することによって作成された表面及び側面
領域に凹凸を形成したものを上げている。図10の場
合、HSG化しないときの容量素子を1として、HSG
化したときの容量素子の倍加率が1.2倍未満のものを
ケースとし、1.2倍以上で1.8倍未満のものをケ
ースと規定した。
【0056】図10に示すように、従来技術によって作
成された容量素子では、500個のうち、部分的にHS
G化されない素子が80個程度あり、全くHSG化され
ない素子も、30個程度存在した。
【0057】一方、図1〜7に示した本発明の第1の実
施の形態に係る容量素子のように、アモルファスシリコ
ン膜の間に、結晶化防止膜を挟む構造では、部分的にH
SG化されない素子が数個程度検出されたが、全くHS
G化されない素子はなかった。更に、図8及び図9に示
す本発明の第2の実施の形態に係る容量素子では、部分
的にHSG化されない素子、並びに、全くHSG化され
ない素子は見られなかった。
【0058】図からも明らかな通り、本発明の容量素子
の下部電極は、HSG化しない場合の面積の少なくとも
1.8倍の面積を有しており、不良率においても極めて
低いことが判る。
【0059】上に述べた実施の形態では、第1及び第2
のアモルファスシリコン膜を形成するために、SiH4
を使用する場合についてのみ説明したが、ジシラン、ト
リシラン、ジクロロシラン等を使用しても良いし、ま
た、リンの代わりに、アルシン、ボラン、ジボラン、ト
リボラン等を使用して、As、B等を不純物として使用
しても良い。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
容量素子の下部電極の表面領域及びこれに連続する側面
領域上に、均一にHSGによる凹凸を形成でき、容量を
増加させることができるという利点がある。実際、下部
電極の表面だけでなく、側面にもHSGによる凹凸を形
成した容量素子に比較しても、層間絶縁膜からの結晶成
長を抑制できるため、容量を増加させることができると
共に、不良率を大幅に改善できるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る容量素子を製造する
ための一工程を説明するための図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る容量素子の製造方法
における図1に続く工程を説明するための図である。
【図3】本発明の製造方法における図2に続く工程を説
明するための図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係る容量素子の製
造方法の特徴となる一工程を説明するための図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態に係る容量素子の製
造方法の特徴となる他の工程を説明するための図であ
る。
【図6】図5の工程の後に行われるHSG工程を説明す
るための図である。
【図7】図6の工程の後に行われるHSG工程を説明す
るための図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る容量素子の製
造方法を特徴付ける工程を説明するための図である。
【図9】図8に示された工程に続く工程を説明するため
の図である。
【図10】本発明に係る容量素子の不良品数を従来の方
法による容量素子の不良品数と比較して説明する図であ
る。
【符号の説明】
10 シリコン基板 11 シリコン酸化膜 12 層間絶縁膜 141〜143 第1乃至第3のアモルファスシ
リコン膜 151、152 第1及び第2のシリコン酸化膜 24 容量絶縁膜 25 上部電極 31 低不純物濃度の第1のアモルフ
ァスシリコン膜 32 高不純物濃度の第1のアモルフ
ァスシリコン膜
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 27/108 21/8242 (72)発明者 善家 昌伸 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 藤原 秀二 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面領域に連続した側面領域とを備えた
    下部電極を有する容量素子において、前記下部電極は、
    第1のシリコン膜と、第1のシリコン膜上に形成された
    結晶化防止層、及び、前記結晶化防止層上に形成された
    第2のシリコン膜とを備え、前記下部電極は、前記表面
    領域の表層だけでなく前記側面領域の表層にも半球状粒
    子による凹凸を有していることを特徴とする容量素子。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記下部電極は、前
    記表面領域とは反対方向に延びる接続部を備えているこ
    とを特徴とする容量素子。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記第1及び第2の
    シリコン膜は多結晶シリコンによって形成されており、
    且つ、前記表面及び側面領域の表層には、半球状粒子に
    よる凹凸が形成されていることを特徴とする容量素子。
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記多結晶シリコン
    は不純物を含有していることを特徴とする容量素子。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記第1のシリコン
    膜の不純物濃度より前記第2のシリコン膜の不純物濃度
    が高いことを特徴とする容量素子。
  6. 【請求項6】 表面領域を備えた下部電極を有し、他の
    半導体素子と接続して使用される容量素子において、前
    記下部電極は、前記半導体素子に隣接した下方領域から
    前記表面領域まで、前記下部領域において低く、前記表
    面領域において高くなるような不純物濃度勾配を有し、
    前記表面領域の表層には、半球状粒子による凹凸が形成
    されていることを特徴とする容量素子。
  7. 【請求項7】 請求項6において、前記下部電極は、前
    記下方領域を形成し、不純物濃度の低い第1のシリコン
    膜と、該第1のシリコン膜上に形成され、前記第1のシ
    リコン膜より不純物濃度の高い第2のシリコン膜とによ
    って構成されていることを特徴とする容量素子。
  8. 【請求項8】 請求項7において、前記容量素子は表面
    領域に連続する側面領域をも有し、前記半球状粒子によ
    る凹凸は側面領域にも形成されていることを特徴とする
    容量素子。
  9. 【請求項9】 請求項7または8において、第1及び第
    2のシリコン膜は前記不純物を含有する多結晶シリコン
    によって形成されていることを特徴とする容量素子。
  10. 【請求項10】 層間絶縁膜上に形成される下部電極を
    備えた容量素子を製造する方法において、不純物を含有
    する第1のアモルファスシリコン層を形成する工程と、
    該第1のアモルファスシリコン層上に、当該アモルファ
    スシリコン層より薄い結晶化防止膜を形成する工程と、
    前記結晶化防止膜上に、不純物を含有した第2のアモル
    ファスシリコン層を形成する工程と、第1及び第2のア
    モルファスシリコン層と、結晶化防止膜とをパターニン
    グして、所定形状の部材を形成する工程と、前記部材を
    熱処理して、前記部材の表層部分に、半球状粒子による
    凹凸を形成する工程とを有し、前記結晶化防止膜は、前
    記層間絶縁膜と下部電極との間の界面からの結晶化を防
    止する膜であることを特徴とする容量素子の製造方法。
  11. 【請求項11】 請求項10において、前記結晶化防止
    膜は、少なくとも一層のシリコン酸化膜であることを特
    徴とする容量素子の製造方法。
  12. 【請求項12】 請求項10または11において、前記
    結晶化防止膜の膜厚が5nm以下であることを特徴とす
    る容量素子の製造方法。
  13. 【請求項13】 層間絶縁膜と界面を形成する下部電極
    を有する容量素子を製造する方法において、第1のアモ
    ルファスシリコン層を形成する工程と、該第1のアモル
    ファスシリコン層上に、前記第1のアモルファスシリコ
    ン層に比較して、不純物濃度の高い第2のアモルファス
    シリコン層を形成する工程とを備え、前記第1のアモル
    ファスシリコン層は、前記界面からの結晶化が生じない
    ような不純物濃度を有していることを特徴とする容量素
    子の製造方法。
  14. 【請求項14】 請求項13において、前記第1及び第
    2のアモルファスシリコン層をパターニングして、前記
    下部電極の表面及び側面領域に相当とする部分を露出さ
    せ、前記表面及び側面領域に相当する部分に半球状粒子
    による凹凸を形成することを特徴とする容量素子の製造
    方法。
  15. 【請求項15】 請求項13において、前記第1のシリ
    コン膜を少なくとも20nm成膜することを特徴とする
    容量素子の製造方法。
  16. 【請求項16】 請求項13において、前記第1のアモ
    ルファスシリコン層の不純物濃度が1x1020atom
    /cm3 より低いか、または、不純物を含まないことを
    特徴とする容量素子の製造方法。
  17. 【請求項17】 請求項16において、前記第2のアモ
    ルファスシリコン層の不純物濃度が1x1020atom
    /cm3 より高いことを特徴とする容量素子の製造方
    法。
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